DE2337314C3 - Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz - Google Patents

Description

20

25

30

35

40

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz, welchem Meßglied ein Speicherglied zugeordnet ist, das bei Spannungszusammenbruch an der Meßstelle eine der Netzspannung propo; lionale Größe an das Meßglied abgibt

Meßglieder zur Erfassung de. Energierichtung in einem elektrischen Netz sind insbesondere für selektiv arbeitende Netzschutzeinrichtungen erforderlich. Um Fehlabschaltungen zu vermeiden, muß bei derartigen Netzschutzeinrichtungen die Energierichtung genau erfaßt werden. Die Energierichtung wird durch Strom- und Spannungsmessungen ermittelt. Schwierigkeiten ergeben sich bei der Energierichtungsbestimmung, wenn in der Nähe der Meßstelle ein Kurzschluß auftritt und somit an der Meßstelle nur noch eine sehr kleine Spannung vorhanden ist. Der Bereich, in dem wegen der zu kleinen Spannung keine eindeutige Richtungsbestimmung mehr möglich ist, wird als tote Zone der Richtungsmessung bezeichnet.

Um eine solche tote Zone bei der Richtungsmessung auszuschalten, ist es aus dem Siemens-Prospekt ~'° »Vielzweck-Distanzschutz RlZ23b« bekannt, dem Richtungsmeßglied des Distanzschutzrelais ein Speicherglied zuzuordnen, welches bei einem Spannungszusammenbruch die Spannungsversorgung des Meßgliedes übernimmt. Dieses bekannte Speicherglied enthält " einon aus Induktivität und Kapazität bestehenden und auf die Netzfrequenz abgestimmten Schwingkreis. Die Größe eines solchen Schwingkreises wird durch die für das Ansprechen des Richtungsmeßgliedes notwendige Leistung und durch die Zeitdauer, in welcher die Spannung mit einer entsprechenden Amplitude für das Richtungsmeßglied zur Verfügung stehen muß, bestimmt. Eine große Leistung des Richtungsmeßgliedes und eine lange Zeitdauer für das Anstehen der Spannung erfordern eine entsprechend große Induktivität und Kapazität für den Schwingkreis des Speicheigliedes. In einem solchen Falle erfordert das Speicherglied einen sehr hohen Aufwand. Wenn dann zusätzlich

60 die Spannung zur Richtungsbestimmung noch mehrphasig benötigt wird, ist der Einsatz derartiger Speicherglieder wirtschaftlich kaum noch vertretbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz zu schaffen, bei dem der Aufwand für das Speicherglied unabhängig von der Leistung des Richtungsmeßgliedes und der Länge der Zeitdauer, für die eine der Spannung proportionale Gk äße zur Verfugung stehen muß, ist Darüber hinaus soll das Speicherglied einen möglichst einfachen Aufbau aufweisen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Meßglied der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß ein die Koinzidenzzeit von mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckjmpulsen messendes Meßglied vorgesehen und diesem als Speicherglied eine astabile Kippstufe zugeordnet ist, deren Taktfrequenz gleich der Frequenz der Netzspannung ist und deren Ausgangsimpulse mit der Netzspannung synchronisiert sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Synchronisation zwischen den Ausgangsimpulsen der astabilen Kippstufe und der Netzspannung dadurch erreicht, daß der Kollektor eines in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerten Eingangstransistors über eine Entkoppiungsdiode mit der Basis des einen Transistors der astabilen Kippstufe verbunden und im Emitterkreis dieses Transistors eine Kompensationsdiode angeordnet ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Speichergliedes wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.

Mit UX ist die Sekundärspannung eines an das Leistungsnetz angeschlossenen Spannungswanders bezeichnet Über die Reihenschaltung zweier Widerstände R X und Rl ist die Sekundärspannung UX an die Basis eines Eingangstransistors TX gelegt. Durch eine zwischen den beiden Widerständen R1 und R 2 angeschlossene Zeneriode Z wird die an die Basis des Eingangstransistors 7*1 angelegte Sekundärspannung stabilisiert. Mit seinem Emitter ist der Eingangstransistor Π an die gemeinsame Potentialschiene der Sekundärspannung UX und einer Gleichspannungsquelle Ul angeschlossen. Über einen Kollektorwiderstand R 3 liegt der Kollektor des Eingangstransistors Π an der anderen Potentialschiene der Gleichspannungsquelle U 2.

An die beiden Potentialschienen der Gleichspannungsquelle U2 ist eine astabile Kippstufe angeschlossen. Diese astabile Kippstufe besteht aus zwei Transistoren 7*2 und 7*3, deren Kollektoren jeweils über einen Kollektorwiderstand R 4 bzw. R 5 an die eine Potentialschiene der Gleichspannungsquelle i/2 angeschlossen sind. Die Basen der beiden Transistoren Tl und TZ sind jeweils über einen einstellbaren Basiswiderstand /?6 bzw. Λ 7 an die gleiche Potentialschiene der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die Basen der beiden Transistoren Tl und 7*3 sind jeweils über einen Kondensator CI und Cl mit dem Kollektor des jeweils anderen Transistors der astabilcn Kippstufe verbunden. Über eine Entkopplungsdiode D1 ist ferner der Kollektor des Eingangstransistors 7Ί mit der Basis des Transistors Tl der astabilen Kippstufe verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist über eine Kompensationsdiode D2 an die entsprechende Potentialschiene der Gleichspannungsquelle Ul angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Γ3 der !»stabilen Kippstufe bildet

den Ausgang A des Speichergliedes.

Der Ausgang A des Speichergliedes ist mit dem Spannungseingang eines in der Zeichnung nicht dargestellten elektronischen Richtungsmeßgliedes verbunden. Solche Richtungsmeßglieder sind an sich bekannt Sie bestimmen die Energierichtung durch eine Winkelmessung zwischen Strom und Spannung. Hierzu werden die Strom- und Spannungshalbwellen in Rechteckimpulse umgeformt. Das elektronische Richtungsmeßglied mißt dann die Koinzidenzzeit zwischen ι ο den mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckimpulsen. Die Koinzidenzzeit ist ein Maß für den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung.

Die Taktfrequenz des Speichergliedes nach der Erfindung ist auf die Netzfrequenz, z. B. 50 Hz, abgestimmt Der Eingangstransistor Ti wird durch die Sekundärspannung Ui in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuert Über die zwischen dem Kollektor des Eingangstransistors Ti und der Basis des Transistors T2 der astabüen Kippstufe angeordnete Entkopplungsdiode D1 wird die astabile Kippstufe mit der Netzspannung synchronisiert. Ansonsten arbeitet die astabile Kippstufe im Takt ihrer eingestellten Taktfrequenz. Bei einem Spannungszusammenbruch bleiben lediglich die vom Eingangstransistor Tl über die Entkopplungsdiode Dl an die astabile Kippstufe abgegebenen Synchronisiserungsimpulse aus. Da die astabile Kippstufe mit der Netzspannung synchronisiert ist, sind die nach einem Spannungszusammenbruch der astabilen Kippstufe abgegebenen Impulse nach wie vor phasengleich zu der Netzspannung. Das Richtungsmeßglied erhält somit über den Ausgang A des Speichergliedes auch nach einem Spannungszusammenbruch eine der Netzspannung proportionale Größe und vermag somit die Energierichtung eindeutig zu bestimmen.

Der Aufbau des beschriebenen Speichergliedes ist unabhängig von der für das Richtungsmeßglied erforderlichen Leistung. Außerdem vermag dieses Speicherglied nahezu beliebig lange eine der Netzspannung proDortionale Größe zu liefern. Der technische Aufwand für das beschriebene Sp?^:::herglied ist selbst gegenüber einem einfachen Schwingkreis noch sehr gering.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz, welchem Meßglied ein Speicherglied zugeordnet ist, das bei Spannungszusammenbruch an der Meßstelle eine der Neztspannung proportionale Größe an das Meßglied abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Koinzidenzzeit von mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckimpulsen messendes Richtungsmeßglied vorgesehen und diesem als Speicherglied eine astabile Kippstufe (R 4 bis R 7, CX, Cl, 7*2, 7*3) zugeordnet ist, deren Taktfrequenz gleich der Frequenz der Netzspannung ist und deren Ausgangsimpulse mit der Netzspannung synchronisiert sind.
2. 2. Meßglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor eines in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerten Eingangsiransistors (Ti) über eine Entkopplungsdiode (DX) mit der Basis des einen Transistors /T2) der astabilen Kippstufe verbunden und im Emitterkreis dieses Transistors (T2) eine Kompensationsdiode (Dl) angeordnet ist

   !0