DE2351872C3

DE2351872C3 - Distanzschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE2351872C3
Application number: DE19732351872
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Industrielle De Controle Et D'equipeement (ice) Paris
Current assignee: Industrielle De Controle Et D'equipeement (ice) Paris
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1973-10-16
Publication date: 1981-02-12
Also published as: GB1444774A; DE2351872A1; ES419728A1; DE2351872B2; CH575673A5; FR2203080B1; FR2203080A1; SE406998B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Distanzschutzein richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Eine derartige Distanzschutzeinrichtung ist aus der DE-OS 19 06 484 bekannt Bei dieser Distanzschutzeinrichtung dient ein Operationsverstärker innerhalb der Vergleichseinrichtung dazu, zwei Amplituden miteinander zu vergleichen. Dabei sollen Kennvierecke geschaffen werden, die rechteckförmig ausgebildet sind.

Darüber hinaus ist eine Distanzschutzeinrichtung bekannt (CH-PS 4 27 969), bei der neben den Strom- und Spannungswandlern weitere Übertrager bzw. Wandler benutzt werden, um Geraden eines zum Nullpunkt asymmetrischen Kennvicrecks zu ermitteln; hierbei ist das Kennviereck in Widerstands-Induktivitäts-Koordtnaten angelegt. Wenn der Fehlerstrom den Nulldurchgang passiert, wird ein Vergleich vorgenommen und der aperiodische Einschwingzustand ausgelöst. Eine solche Einrichtung ist relativ träge und arbeitet nicht sehr genau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine große Meßgenauigkeit crzielbar ist, wodurch auch eine bessere Schutzwirkung erreicht werden kann. Darüber hinaus soll der Funktionsbercich ein Kennviereck betreffen, das in der /?-A"-Ebene horizontale obere und untere Geraden aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Distanzschutzeinrichtung der eingangs genannten Gattung durch die Kennzeichenmerkmale des Patentan-Spruchs gelöst

Bei der Erfindung wird von einem Kennviereek Gebrauch gemacht, dessen obere und untere Gerade zur Ä-Richtung parallel verläuft; mit anderen Worten sind diese Geraden horizontal. Der Furktion.-bereich der Einrichtung nach der Erfindung ist nicht so beschränkt wie bei der gattungsmäßig bekannten Einrichtung, bei der die Sättigung des für die Eingangsgrößen dienenden Transformators diesbezüglich höchst nachteilig ist. Bezüglich der anderen bekannten oben genannten Einrichtung arbeitet die erfindungsgemäße Distanzschutzeinrichtung auch schneller, da sie keine sehr stark verzögernden Schaltelemente aufweist Insofern ist auch die Meßgenauigkeit größer und die Ansprechdauer kürzer, d. h, daß ein verbesserter Schutz möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der gewünschten (zentrisch) symmetrischen Charakteristik in Viereckform für die Meßvorrichtung,

Fig.2 schematisch eine Vorrichtung zur Winkelimpedanzmessung,

Fig.3 ein entsprechendes erläuterndes Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Vergleichsschaltung dw Vorrichtung gemäß F i g. 2,

F i g. 4 schematisch eine Vorrichtung zur Messung der Reaktanz und

Fig.5 ein entsprechendes erläuterndes Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Vergleichsschaltung der Vorrichtung gemäß F i g. 4.

Fig. 1 zeigt die gewünschte Charakteristik in einem rechtwinkligen Koordinatensystem. Der Widerstand R ist auf der Abszisse und die Reaktanz X ist auf der Ordinate aufgetragen. Ziel der Erfindung ist es, eine Impedanz zu messen, deren kennzeichnender Punkt sich innerhalb des Kennvierecks befindet, das durch zwei Paare von Geraden d_u O₁; d_h dt begrenzt ist, deren erstes Paar von Geraden d\, di schräg parallel und in bezug auf den Koordinatensprung symmetrisch ist und deren anderes Paar von Geraden dt, dt zur Abszissenachse parallel und in bezug auf den Koordinatenursprung ebenfalls symmetrisch ist. Ziel dieser Messung ist es, das Ansprechen einer Schutzvorrlichtung zu gewährleisten, wenn sich der die Impedanz kennzeichnende Punkt innerhalb des in Rede stehenden Kennvierecks befindet.

Für die Messung der Winkelimpcdanz, die den Geraden </| und di entspricht, wird als erste Größe /ein Vektor verwendet, der um einen Winkel φ gegenüber dem Strom_l phasenverschoben ist, während die zweite Größe - U+ Rl oder U+ Rl der Vektordifferenz bzw. der Vektorsumme aus einer Spannung U und aus einer Spannung /f/entsprichl. deren erstere, U,die Winkelimpedanz Zdefiniert, nämlich U = | Z\ /(cos H + ysin Θ), und deren letztere, Rl, mit / phasenglcich und zu / proportional ist. Das Gleichgewicht des Vergleichers, dem diese beiden Größen zugeführt werden, bestimmt die Grenze der Änderung des Zustandcs des Ausgangs dieses Vergleichcrsjind wird erhalten, wenn die Größe / und die Größe -_U + Rl phasenglcich sind oder auch wenn /und U + W/phascnglcich sind.

Der eine Zustand des Verglcichcrs entspricht dem

Ansprechen der Vorrichtung, wenn die charakteristische Eingangsgröße, die eine Winkelimpedanz repräsentiert, niedriger als der eingestellte Wert ist, während der andere Zustand des Vergleichers dem Ruhe- oder Sperrzustand der Vorrichtung entspricht.

Im folgenden wird nun die Messung der Winkelimpedanz an Hand der Fig.2 und 3 besprochen. Gemäß Fig.2 werden die Primärwicklungen der Wandler Tj und Tj mit der Stromstärke / bzw. der Spannung LJ als Eingangsgrößen gespeist. Der Widerstand R\, der zwischen die Klemmen der Sekundärwicklung des Wandlers T_x geschaltet ist, liefert eine zur Stromstärke / proportionale, einstellbare Spannung Rl, und diese wird über Widerstände Ri bzw. Rj an den Eingang der Operationsverstärker U und Ϊ2 angelegt, denen zugleich über die Widerstände R* bzw. Rb von der Sekundärwicklung des Wandlers Tj, der den Widerstand Rm speist, die Spannung L/zugeführt wird.

Der Operationsverstärker 11 bildet die Vektorsumme aus LJ und_ Ri und liefert am Ausgang eine Spannung Vi = -{Π+ RlX Der Operationsverstärker 12 bildet die Differenz aus U und Rl und liefert am Ausgang - Π + Rl. Die Widerstände R-j und /?« sind in der angedeuteten Weise geschaltet.

Der Kondensator Ci und der Widerstand A₂, die zwischen den Sekundärklemmen des Wandlers T₁ in Reihe geschaltet sind, werden dazu verwendet, eine Phasenverschiebung des Stromes / um einen Winkel φ herbeizuführen, und die so erhaltene Größe / wird in einem der beiden Eingänge jeder der Phasen vergleichsschaltungen 13 und 14 zugeführt, deren anderen Eingängen die Ausgangsgrößen der Operationsverstärker 11 bzw. 12 zugeführt werden.

Die Phasenvergleichsschaltungen 13 und 14 vergleichen also jeweils das relative Argument zweier Vektoren, und zwar die Phasenvergleichsschaltung 13 das der Vektoren / und -(U + Rl), das die schräge Gerade d\ liefert, und die Phasenverglejchsschaltung 14 das relative Argument von ; und —U+ Rl, das die Gerade di liefert. F i g. 3 zeigt den von der Vergleichsschaltung 13 durchgeführten Vergleich der Argumente, und es ist zu erkennen, daß der Vergleicher vom Ruhezustand 0 in den Zustand I übergeht, wenn der die Impedanz kennzeichnende Punkt die Gerade d\ überschreitet.

Für einen vorherbestimmten Wert :1er zu messenden Winkelimpedanz Z und^ beijconstanter Stromstärke / ergibt sich der Vektor LJ = Zl, der dem Einstellwert dnr Impedanz entspricht. Bei diesem genauen Wert befindei sich jede der Vorgleichssehaltungen 13 und_ 14 im

ί Gleichgewichtszustand, in dem /und — (LJ + Rl)odcr i und - U + Rim Phase sind.

Es ist zu bemerken, daß man die beiden Verstärker in Summierschaltung verwenden kann. Der eine der Verstärker bildet normalerweise die Summe LJ + Rl,

in d. i. die Summe aus L/und Λ/,-der andere Verstärker, der ebenfalls in Summierschaltung_geschallet geschalte! ist, bildet die Summe Summe aus L/und — Rl, das durch eine vorangegangene Umkehrung erhalten wurde.

Im folgenden wird die Messung der Reaktanz gemäß

π der Erfindung erläutert. Gemäß Fig. 5sinddieGeiaden di und di die Meßkennlinien kleinster Reaktanz und vervollständigen das Kennviereck gemäß F i g. 1.

Dieses Reaktanzmaß wird gemäß Fig.4 in übereinstimmender Weise wie das Maß der Winkelimpedanz

>o erhalten.

Die Phasenvergleichsschaltungen i3 und 24 vergleichen die Phasenverschiebung zwischen einerseits einer Größe, die zur Stromstärke / proportional ist, deren Abbild am Widerstand R\ zu entnehmen ist, und

2"> andererseits einer Größe, die entweder die Vektorsumme ode; die Vektordifferenz aus der an den Klemmen des Widerstandes /?₎₀ erhaltenen Spannung i/und einer zu /proportionalen Spannung Zl, deren Phasenwinkel φ durch den Phasenschieber C₁, R₂ bestimmt ist, darstellt.

«' Die Operationsverstärker 21 und 22 bilden die Summe bzw. die Differenz aus U und Zl. Die Widerstände R_{1 s} bis Ai₉ spielen eine Rolle analog der der Widerstände /?jbis R₉.

Da die Stromstärke / konstant und Z durch eine

i> vorangegangene Einstellung des Phasenschiebers Q, R₂ festgelegt ist, ist der Punkt U hinsichtlich seiner Amplitude durch einen einzigen Vektor Z derart definiert, daß jedes der Enden der Vektoren (7 und U-Zl sich auf der zur Bezugsgeraden_ Rl parallelen

■«" Geraden d-, befindet, wenn U-Zl und Λ/in Phase sind. Die Vergleichsschaltung 23 beispielsweise steuert diesen in F i g. 5 veranschaulichten Zustand.

Durch die Zusammenfassung der beiden Schaltungen gemäß F i g. 2 und 4 wird das in F i g. 1 veranschaulichte

¹^ Kennviereck erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Distanzschutzeinrichtung mit einem in der Λ-λ'-Ebene liegenden Kennviereck, welches von zwei parallelen Geradenpaaren begrenzt ist, von "> denen das eine Geradenpaar schrägverlaufend und symmetrisch zum Koordinatensprung in der R-X-Ebene liegt mit Strom- und Spannungswandlern zur Erfassung von der Eingangsspannung und dem Eingangsstrom proportionalen, einer Ver- m gleichsschaltung zugeführten Größen und mit Phasenschieberschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß daß zur Bildung des in der R-X-Ebene schrägverlaufenden parallelen Geradenpaares (di, di) je einen Operationsverstärker (11,12) π die dem Eingangsstrom proportionale Spannung (Rl) und die der Eingangsspannung proportionale Spannung (U) zugeführt sind, von denen der eine Operationsverstärker (11) die Vektorsumme und der andere Operationsverstärker (12 die Vektordiffe- 2« renz dieser Spannungen (RI, U) an seinem Ausgang liefert, und daß diese Vektorgrößen in je einer Phasenvergleichsschaltung (13, 14) mit einer dem Eingangsstrom proportionalen, gegenüber diesem phasenverschobenen Größe (i) verglichen sind, daß r> zur Bildung eines in der R-X-Ebene zur Ä-Richtung parallelen Geradenpaares (di./U) je einem weiteren Operationsverstärker (21, 22) die dem Eingang proportionale, aber phasenverschobene Spannung (Zl) und die der Eingangsspannung proportionale so Spannung (U) zugeführt wird, von denen der eine Operationsverstärker (21) die Vektorsumme und der andere Operationsverstärker die Vektordifferenz dieser Spannungen (ZI. U) an seinem Ausgang liefert, und daß diese Vcfctor^oBen in je einer Ji weiteren Phasenvergleichsschaltung (23,24) mit dem dem Eingangsstrom proportionalen und mit diesem in Phase befindlichen Strom (I) verglichen sind.