DE2412792C3 - Richtungsrelais für zweiseitig gespeiste Leitungen in Wechselstromnetzen - Google Patents

Description

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Es ist bekannt, die Leistungsrichtung in zweiseitig gespeisten Leitungen von Wechselstromnetzen durch eisengcschlossene elektrodynamische Richtungsrelais und Richtungsrelais nach dem lnduktionsverfahren (Fcrraris-Meßwerk) auszuwerten. Derartige »klassische« Richtungsrelais haben den Nachteil, daß sie in Wechselstromnetzen nicht universell einsetzbar sind, da z. B. Kurzschlüsse bei einem starken Absinken der Spannung oder ungünstigem cos φ nicht sicher angezeigt werden.

Bekannte elektronische Relais integrieren über den Strom, jeweils halbwellcnweisc in bezug auf die Spannung. Derartige Relais haben den Nachteil, daß im Bereich von ψ = 90° keine zuverlässige Arbeitsweise gegeben ist. Wird dieser Bereich benötigt, so ist durch geeignete Phasenschieber eine Phasenschiebung von Strom oder Spannung vorzunehmen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Richtungsrelais für zweiseitig gespeiste Leitungen in Wechselstromnetzen zu schaffen, das Strom und Spannung im Bereich des Phascnwinkels </> = 90° direkt verarbeitet, beispielsweise von 30 bis 150" induktiv.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Wechselspannung, Wechselstrom und der um 180" ph.!isenversehobene Wechselstrom über Zener-Schaltungcn trapezförmig gekappt werden und daß während der positiven Trapezspannungshalbwelle der positive Differentialquotient der trapezförmigen Ströme die Richtungsanzeige auslöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die direkte Verarbeitung von Wechselspannung und Wechselstrom ein Richtungsrelais möglich wird, das gegenüber den bekannten Anordnungen in seiner Herstellung wirtschaftlicher ist, da der Aufwand an elektronischen Bauelementen geringer gehalten werden kann. Dabei ist die genannte 180°-Phasenschiebung unbeachtlich, da diese nur eine einfache Umpolung bedeutet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei die

F i g. 1 und 2 eine Einheit bilden, deren Teile durch die Leitungen 1 bis 5 verbunden sind.

Das Ausführungsbeispiel ist einphasig dargestellt. Ein nicht gezeichneter Stromwandler mit Mittenanzapfung ist über Leitungen 6. 7 mit seinen Abschlußwiderständen RS und /?9 verbunden, wobei die Leitung 3 mit dem Massepunkt Mp verschaltet ist, wodurch eine Einspeisung der um 180^a phasen verschobenen Wechselstromsignale erfolgt. Werden beispielsweise Mittelspannungslcitungen wenigstens einseitig über Kabel in Ortsnetzstationen eingeführt, so können kleine Kabelumbauwandler hinter dem Kabelaufteilerkopf auf /wei oder alle drei Kabeladern gesetzt werden. An die Spannungsfestigkeit und die Klassengenauigkeit brauchen keine besonderen Anforderungen gestellt zu werden; für die Elektronik genügt eine Leistung von etwa 0.2 VA. Diese Stromwandler fallen daher in Abmessung und Preis sehr klein aus. Ihr flexibler Kern aus Nickelband kann leicht nachträglich um die Kabeladern gelegt und dann magnetisch wieder geschlossen werden. Die Widerstände R10, Ri\ und die geschalteten Graetzbrücken Gl, G3 ergeben in einfacher Weise Zener-Schaltungen für die Wechselstromsignale, deren Differentialquotient in den folgenden flC-Gliedern R 13, C4 und R 14, C5 gebildet wird. Nur ein positiver Differentialquotient kann die npn-Transistoren 7"5 und 76 aufsteuern, wodurch Anwurfwicklungen Ai, Bi von Haftmagnetrelais betätigt werden können, wenn gleichzeitig der Transistor Tl leitend geschaltet ist. Dabei entsprechen die Wicklungen Al₁Sl den beiden möglichen Energierichtungen. Zur Prüfung der Funktionsbereitschaft der Wicklungen A l/B 1 ist eine Prüftaste P vorgesehen. Die Ansteuerung des Transistors Tl geschieht über die in der Zener-Schaltung R3/D4 trapezförmig gekappte Wechselspannung, die mit ihrer Phase R an die Leitung 4 angeschlossen ist. Dabei ist ein Spannungswandler nicht notwendig. Die Leitung 4 wird direkt an die Phase R der Niederspannungsseite des Stationstransformators angeschlossen. Durch den Verstärker Vl wird eine nur hochohmige Belastung der Zener-Schaltung R3, D4 erreicht. Schwellwerte des Stromes können beispielsweise durch einen nicht gezeichneten Potentiometerersatz der Abschlußwiderstände /?8 und /?9 kontinuierlich eingestellt werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Richtungsanzeige über Haftmagnetrelais, deren Abwurfwicklungen Al, Bl nach einem Kurzschluß bei Wiederkehr der Netzspannung zeitverzögert (CIl, R 46, D 27) mit Gleichstrom beaufschlagt werden. Damit wird erreicht, daß beispielsweise bei einer erfolgreichen Kurzunterbrechung keine dauernde Richtungsanzeige erfolgt. Die dauernde Riichtungsanzeige wird in vorteilhafter Weise durch eine Richtungsanzeige über Haftmagnetrelais betätigt, die jeweils eine Blinkschaltung 7"17/ClO auslösen, an die farbige Lampen (8,9) angeschlossen sind. Zur Kurz-

schlußortung werden die farbigen Lampen an Trafostationen so angebracht, daß sie von außen leicht erkennbar sind, und somit eine Mhtelspaanungsstrecke nur abzufahren ist, ohne daß ein Beteten der Trafostationen notwendig wird. Die Blinkschaltung T17/C10 wird von einem in das Relais eingebauten Kleinakkumulator 10 versorgt, der das Blinken für beispielsweise 2 Stunden gewährleistet. Die Energieversorgung des Relais geschieiit vorteilhafterweise dadurch, daß die Energieversorgung des Relais über aus dem Netz geladene Speicherkondensatoren Cl, C2, C3 erfolgt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit von Stationsbatterien. Eine weitere, nicht gezeichnete, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dadurch, daß die Richtungsanzeige über Haftmagnetrelais erfolgt, die nachgeschaltete Zählrelais betätigen, wobei die Betätigung der Zählrelais von der Zeitdauer des KurzschluCstromes und der Zeitspanne bis zur Wiederkehr der Netzspannung nach einem Kurzschluß abhängig ist. Mit dieser Einrichtung kann beispielsweise nach Gewittern entlang den Stationen einer Mittelspannungsstrecke nachträglich, z. B. am darauffolgenden Tage, ein Streckenreport aufgenommen werden, der die Abschnitte angibt, in denen Kurzschlüsse erfolgten, so daß nur in diesen Abschnitten die Freiieitungsisolatoren zu überprüfen sind. Durch die genannten Zeitverzögerungen wird beispielsweise eine erfolgreiche Kurzunterbrechung gezählt, während ein ordnungsgemäßer Ableitvorgang durch einen Hartgasableiter nicht gezählt wird. Das Richtungsrelais nach der Erfindung läßt sich in bekannter Weise bei Distanzschutz- und Maschennetzrelais als Richtungsglied verwenden, in denen es wegen seiner wirtschaftlichen Herstellung zu einer Preisverminderung führt. Sind weiterhin beispielsweise in Kabelnetzen von Städten und größeren Industrieanlagen Steuer- oder Meldekabel vorhanden, so können Ortsnetzstationen mit Trennern mit Freiauslösung ohne großen finanziellen Aufwand durch Richtungsrelais nach der Erfindung zu quasi-selektiven Schahpunkten erweitert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Richtungsrelais für zweiseitig gespeiste Leitungen in Wechselstromnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß Wechselspannung, Wechselstrom und der um 180° phasenverschobene Wechselstrom über Zener-Schaltungen (R 3, D4; R 10, G 2. RU, G 3) trapezförmig gekappt werden und daß während der positiven Trapezspannungshalbwelle der positive Differentialquotient (R 13, C 4, R 14, C5) der trapezförmigen Ströme die Richtungsanzeige (A 1, Bi/auslöst.

2. Richtungsrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsanzeige über Haftmagnetrelais erfolgt, deren Abwurfwicklungen (A 2, Bl) nach einem Kurzschluß bei Wiederkehr der Netzspannung zeitverzögert (CW, R46, D27) mit Gleichstrom beaufschlagt werden.

3. Richtungsrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsanzeige über Haftmagnetrelais erfolgt, die jeweils eine Blinkschaltung (T 17/CiO) auslösen, an die farbige Lampen (8, 9) angeschlossen sind.

4. Richtungsrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blinkschaltung (T\7/C\0) von einem Kleinakkumulator (10) versorgt wird.

5. Richtungsrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung des Relais über aus dem Netz geladene Speicherkondensatoren (Ci, C2.C3)erfolgt.

6. Richtungsrelais nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsanzeige über Haftmagnetrelais erfolgt, die nachgeschaltete Zählrelais betätigen, wobei die Betätigung der Zählrelais von der Zeitdauer des Kurzschlußstromes und der Zeitspanne bis zur Wiederkehr der Netzspannung nach einem Kurzschluß abhängig ist.