DE2451940C2 - Kurzschluss-Schutzeinrichtung für ein Gleichstrom-Übertragungssystem - Google Patents

Description

• Aus der DE-AS 10 43 489 ist eine derartige Schutzeinrichtung bekannt. Bei dieser werden die an der Sende- oder Erzeugerseite und an der Empfänger- oder Verbraucherseite fließenden Ströme miteinander verglichen. Wird zwischen beiden Strömen eine Differenz festgestellt, so wird daraus geschlossen, daß in der Übertragungsleitung ein Fehler vorliegt. Hierbei werden jedoch momentane analoge Größen übertragen, die eine schnelle und teure Nachrichtenübertragungsleitung erforderlich machen. Bei Verwendung von Kabeln, bei denen die Leistungsübertragungsleitungen eine hohe Kapazität gegenüber Erde aufweisen, rufen ferner Schwankungen in der Gleichspannung bei Beginn und Beendigung der Übertragung sowie bei Umkehr des Energieflusses Ladeströme zur Aufladung der gegenüber Erde bestehenden Kapazität hervor. Dabei wird die Differenz zwischen den durch die beiden Enden der Leitung fließenden Strömen durch andere Ursachen als Leitungsfehler hervorgerufen. Um einen fehlerhaften Betrieb der Schutzeinrichtung infolge solcher Ladeströme zu vermeiden, wäre daran zu denken, entsprechend einer Schwankung der Gleichspannung den Funktionsausgang zu verriegeln und den Funktionszeitpunkt zu verzögern. Derartige Maßnahmen sind jedoch prinzipiell unbefriedigend.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung für Gleichstrom-Übertragungssysteme zu schaffen, die bei Verwendung einfacher und billiger Signalleitungen sehr rasch und praktisch verzögerungsfrei auf Störungen reagiert, die durch Kurzschlüsse im Gleichstrom- Übertragungssystem auftreten, wobei das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den einzelnen Gleichstromübertragungsleitungen des Gleichstrom-Übertragungssystems und das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen einer oder mehreren dieser Leitungen und Erde sicher von aus anderen Gründen auftretenden Schaltspitzen, insbesondere kapazitiv verursachten Schaltspitzen, unterschieden werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die vom kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erfaßten Maßnahmen gelöst.
• Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung hat zwei prinzipielle Vorteile:
• 1. Zur Fehlerprüfung im System ist lediglich die Übertragung eines einzigen 1-Bit-Signals erforderlich.
• 2. Nur bei Kurzschlüssen ist das zur Auslösung der Schutzmaßnahmen herangezogene logische Kriterium erfüllt.
• Durch kapazitive Schaltstromspitzen oder Kommutierungsfehler werden die Schutzmaßnahmen nicht ausgelöst, und zwar obwohl das System außerordentlich schnell reagiert und solche Spitzen nicht in einer Verzögerungsschaltung überspielt.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung gegenüber der aus der DE-AS 10 43 489 bekannten liegt in der Verwendbarkeit langsamer und daher billiger Informations-Übertragungsleitungen anstatt der für die Schutzeinrichtung nach dem Stand der Technik erforderlichen schnellen Übertragungsleitung, da hier nur Ja-Nein-Signale, aber keine analogen Meßwerte zu übertragen sind. Dabei wird die Schnelligkeit einer Übertragungsleitung als maximale Signalfrequenz in der Einheit Bit/s angegeben. Je geringer die maximal erforderliche Signalfrequenz einer solchen Übertragungsleitung gehalten werden kann, umso billiger kann die Leitung ausgelegt werden.
• Bei der bekannten Schutzeinrichtung werden Meßergebnisse oder deren Differenzen übertragen. Die derzeit gebräuchliche Form der Übertragung solcher Meßwerte ist die digitale Übertragung in Form von 8-Bit-Bytes. Bei dem bekannten System wird also zur Übertragung einer Informationseinheit pro Sekunde eine Signalfrequenz von 8-Bit/s benötigt. Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung erfordert dagegen lediglich die Signalisierung der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abweichung über einen Schwellenwert hinaus, so daß jede Informationseinheit durch ein einziges Bit beschreibbar ist. Für eine Frequenz von einer Informationseinheit pro Sekunde ist also eine Signalfrequenz von 1-Bit/s erforderlich.
• Bei dem gewählten Beispiel kann die für die Schutzeinrichtung der Erfindung benötigte Signalleitung also um den Faktor 8 langsamer sein als sie für die Schutzeinrichtung nach dem Stand der Technik erforderlich ist, wenn die Informationseinheiten mit derselben Informationsfrequenz übertragen werden sollen.
• Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.
• Anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
• Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung von Kennlinien eines Gleichstrom-Übertragungssystems;
• Fig. 3 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung eines Grundsatzes der Erfindung;
• Fig. 4 ein Schaltbild für einen Pegeldetektor, wie er vorzugsweise für die erfindungsgemäße Einrichtung verwendbar ist;
• Fig. 5 ein Schaltbild eines weiteren in der Erfindung vorzugsweise verwendbaren Pegeldetektors;
• Fig. 6 ein Blockschaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• Fig. 7 ein Schaltbild für einen in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 verwendbaren Primär- Verzögerungskreis;
• Fig. 8 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6;
• Fig. 9 ein Blockschaltbild für einen Hauptteil einer Variante des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels;
• Fig. 10 ein Schaltbild für einen in der Variante nach Fig. 9 verwendbaren Verzögerungskreis;
• Fig. 11 ein Schaltbild für einen weiteren in der Variante nach Fig. 9 verwendbaren Verzögerungskreis und
• Fig. 12 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 9 gezeigten Variante.
• In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält der strichpunktierte Kasten eine erfindungsgemäße, generell mit FD bezeichnete Detektorschaltung, während andere Teile der Darstellung in Fig. 1 einem gewöhnlichen Gleichstrom-Übertragungssystem entsprechen. Mit A und B sind Wechselstromsysteme bezeichnet, während BA und BB Stromrichter angeben, die mit Thyristoren oder Quecksilberdampfgefäßen arbeiten. Der Umformer BA ist mit dem Umformer BB über Gleichstromdrosseln DCL und DCL&min; sowie Gleichstromübertragungsleitungen TL verbunden. Mit den Symbolen CTA und CTB sind Gleichstromwandler zur Ermittlung der durch die Übertragungsleitungen fließenden Ströme bezeichnet.
• Am Sende- oder Erzeugerende der Leitung ist eine Steuerung CC, am Empfangs- oder Verbraucherende eine identische Steuerung CC&min; vorgesehen. Die beiden Steuerungen CC und CC&min; versorgen die Umformer BA bzw. BB mit Zündimpulsen geeigneter Phase. Aus einem Einstellgerät STU werden den Steuerungen CC und CC&min; ferner ein Gleichstrom mit dem eingestellten Wert Idp sowie ein weiterer Gleichstrom mit dem eingestellten Bereichs- oder Differenzwert Δ Idp zur Differenzbildung eines vorgegebenen Wertes für die Erzeugerseite mit dem von der Verbraucherseite zugeführt. Im vorliegenden Falle ist das Einstellgerät STU in einer Wandlerstation an dem Wechselstromsystem B angeordnet, und die eingestellten Werte werden der Steuerung CC an dem Wechselstromsystem A durch Übertrager T und T&min; zugeführt.
• Der Gleichstrom mit dem eingestellten Wert Idp wird in dem Einstellgerät STU dadurch erzeugt, daß eine Bezugsspannung VST mittels eines variablen Widerstands VR unterteilt und einer Klemme 3 zugeführt wird. Der andere Gleichstrom mit dem eingestellten Differenzwert Δ Idp wird von einer Konstantspannungsquelle VB erzeugt und je nach der Stellung des Wahlschalters SW entweder über eine Klemme 1 oder über eine Klemme 2 geleitet. Befindet sich der Schalter SW in der linken Stellung, in der er den Gleichstrom Δ Idp der Klemme 1 zuführt, so dient der Stromrichter BA als Wechselrichter, während der Stromrichter BB als Gleichrichter arbeitet. Befindet sich der Schalter SW in der gezeigten rechten Stellung, so arbeiten die beiden Stromrichter BA, BB umgekehrt.
• Die Steuerschaltung weist eine bekannte Regelkennlinie, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, auf.
• In Fig. 2 ist an der Abszisse der Gleichstrom Id auf den Übertragungsleitungen und an der Ordinate die Gleichspannung Vd aufgetragen. In dieser Figur gibt die Kurve REC die Regelkennlinie für den Gleichrichter und die Kurve INV die Kennlinie für den Wechselrichter wieder. Der normale Arbeitspunkt ist mit P 1 bezeichnet, an dem der Gleichstrom den Wert Idp hat. Ändert sich der Wert von Idp gemäß der Belastung der Gleichstrom-Übertragungsleitungen TL, so kann die Konstantstrom-Steuerschaltung ohne Verzögerung dieser Änderung folgen, so daß sich der Wert des Gleichstroms Id annähernd auf dem Wert Idp halten läßt, da die Änderungsgeschwindigkeit bei Idp bei normalem Betrieb gering ist. Tritt nun ein Kurzschluß an der Stelle F in dem System nach Fig. 1 auf (bei einem einpoligen System mit Erdrückleitung entsprechen diesem Phänomen Kurzschlüsse gegenüber Erde oder Erdfehler), so sinkt die Gleichspannung auf Null oder einen Minimalwert, und der Arbeitspunkt P 1 verlagert sich zu den in Fig. 2 gezeigten stabilen Punkten P 2 und P 3. Daher fließt durch den Gleichrichter der Gleichstrom mit dem Wert Idp, während durch den Wechselrichter der Gleichstrom mit dem Wert Idp-Δ Idp fließt.
• Vorübergehend schwanken diese Gleichströme jedoch in der in dem Impulsdiagramm nach Fig. 3 gezeigten Weise. Fig. 3, in der die Abszisse die Zeit angibt, zeigt Wellenformen für den Fall, daß der Umformer BA als Gleichrichter und der Umformer BB als Wechselrichter arbeitet. In Fig. 3 ist mit Vd der Verlauf der Gleichspannung auf den Gleichstrom-Übertragungsleitungen TL bezeichnet, mit IdA der Gleichstrom durch den Umformer BA und mit IdB der Gleichstrom durch den Umformer BB.
• Tritt zum Zeitpunkt t _o ein Fehler auf, so sinkt die Gleichspannung Vd auf den Übertragungsleitungen TL auf Null oder nahezu auf Null ab. Da der Ausgang des Gleichrichters BA kurzgeschlossen ist, steigt sein Ausgangsstrom IdA rasch an, bis die Konstantstrom- Steuerschaltung in Tätigkeit tritt. Sodann beginnt der Ausgangsstrom IdA abzufallen, bis er den Endwert Idp erreicht. Da andererseits der Eingangsstrom des Wechselrichters BB Null wird, sinkt sein Ausgangssignal ab. Da ferner die Konstantstrom-Steuerschaltung, deren Wert auf Idp eingestellt ist, in Tätigkeit tritt, beginnt der Ausgangsstrom des Umformers BB zu steigen bis er den Endwert Idp-Δ Idp erreicht. Auf diese Weise steigt bei Auftreten eines Fehlers in den Übertragungsleitungen TL der Gleichstrom durch den Gleichrichter vorübergehend an, während der Gleichstrom durch den Wechselrichter vorübergehend absinkt.
• Die in Fig. 1 gezeigte Detektorschaltung FD stellt dieses Ereignis fest, und schließt daraus, daß auf den Übertragungsleitungen TL ein Fehler besteht. Die Detektorschaltung FD umfaßt Detektoren LD 1 und LD&min; 1, die ein Ansteigen des Leitungsstroms über den eingestellten Wert feststellen, sowie Detektoren LD 2 und LD&min; 2, die ein Absinken des Leitungsstroms unter den eingestellten Wert feststellen. Die Detektoren LD 1 und LD 2 sind an der Sendeseite angeordnet, die Detektoren LD&min; 1 und LD&min; 2 sind an der Empfangsseite. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden zwischen den beiden Enden der Leitung durch Übertrager DT ausgetauscht. Mit AND 1, AND 2, AND 3 und AND 4 sind UND-Schaltungen, mit OR 1 und OR 2 ODER- Schaltungen bezeichnet. Die Ausgänge OA und OB der ODER-Schaltungen bilden die Detektorausgänge, die anzeigen, ob auf den Übertragungsleitungen ein Fehler vorliegt.
• Anhand von Fig. 3 soll die Arbeitsweise der Detektorschaltung FD erläutert werden.
• In Fig. 3 geben die Symbole OLD 1, OLD 2, OLD&min; 1 und OLD&min; 2 die Ausgangssignale der Detektoren LD 1, LD 2, LD&min; 1 bzw. LD&min; 2 an. Mit OLD&min; 2 DT ist der Verlauf des Ausgangssignals OLD&min; 2 nach Übertragung an die Sendeseite mit Hilfe des Übertragers DT bezeichnet, während OLD 1 DT den Verlauf des Ausgangssignals OLD 1 nach Übertragung an das Empfangsende mittels des Übertragers DT bezeichnet. Die Symbole OAND 1 und OAND 4 geben die Ausgangssignale der UND-Schaltungen AND 1 bzw. AND 4 wieder. Die Detektoren LD 1, LD&min; 1, LD 2 und LD&min; 2 sind so ausgelegt, daß sie in Tätigkeit treten, wenn der Gleichstrom auf den Übertragungsleitungen von einem Schwellenwert gegenüber dem eingestellten Wert Idp abweicht; wie weiter unten beschrieben, können sie beispielsweise durch die in Fig. 4 und 5 gezeigten Schaltungen verwirklicht sein. Wird der Schwellenwert zu klein festgelegt, so werden die Detektoren gegen kleine Schwankungen empfindlich, und die Zuverlässigkeit ihrer Funktion wird beeinträchtigt. Daher sollte der Schwellenwert groß gewählt werden, vorausgesetzt, daß er noch eine Fehlerermittlung gestattet. Die in Fig. 3 gezeigten gestrichelten Linien entsprechen dem Arbeitspegel.
• Schwanken die Signale IdA und IdB, so erzeugen die Detektoren LD 1 und LD&min; 2 Ausgangssignale OLD 1 bzw. OLD&min; 2, während die Detektoren LD 2 und LD&min; 1 außer Betrieb sind und ihre Ausgangssignale Null betragen. Das Ausgangssignal OLD&min; 2 wird übertragen und dabei in das Signal OLD&min; 2 DT verwandelt. Entsprechend tritt die UND-Schaltung AND 4, die die Signale OLD 1 und OLD&min; 2 DT empfängt, in Tätigkeit und erzeugt das Ausgangssignal OAND 4. Andererseits wird das Ausgangssignal OLD 1 an die Empfangsseite übertragen und dabei in das Signal OLD 1 DT verwandelt. Die beiden Signale OLD&min; 2 und OLD 1 DT werden von der UND-Schaltung AND 1 empfangen, die das Ausgangssignal OAND 1 erzeugt.
• Auf diese Weise lassen sich an den Klemmen OA und OB Ausgangssignale abnehmen. In Fig. 3 sind mit Td und T&min;d Übertragungs- Verzögerungszeiten bezeichnet.
• In der obigen Beschreibung ist die Arbeitsweise der Einrichtung für den Fall dargelegt worden, daß der Stromrichter BA als Gleichrichter und der Stromrichter BB als Wechselrichter arbeitet. Wie aus der obigen Beschreibung in Verbindung mit Fig. 1 und 3 ersichtlich, läßt sich ein Fehlerdetektor-Ausgangssignal an den Klemmen OA und OB auch dann abnehmen, wenn die Stromrichter BA und BB umgekehrt arbeiten.
• Anhand von Fig. 4 und 5 sollen im folgenden Pegeldetektorkreise beschrieben werden. Dabei zeigt Fig. 4 eine Schaltung, wie sie für die Detektoren LD 1 und LD&min; 1 verwendbar ist. In Fig. 4 sind mit R Widerstände, mit AM ein Differentialverstärker, mit -Vseine negative Bezugsspannung und mit VRB ein veränderbarer Widerstand bezeichnet. An der Klemnme TId liegt der durch den Stromwandler CTA oder CTB gemessene Gleichstrom Id, während an der Klemme TIdp der Gleichstrom mit dem eingestellten Wert Idp liegt. Wird die negative Bezugsspannung -Vs durch den veränderbaren Widerstand VRB auf eine Spannung -Vsb unterteilt, so wird das Ausgangssignal des Differentialverstärkers AM gemäß Fig. 4 positiv, wenn Id-Vsb &gt Idp oder Id &gt Idp+Vsb ist.
• Fig. 5 zeigt einen für die Detektoren LD 2 und LD&min; 2 verwendbaren Schaltkreis. Ähnlich wie bei Fig. 4 wird dann, wenn der Klemme TIdp ein Gleichstrom des eingestellten Wertes Idp und der Klemme TId der Leitungsgleichstrom Id zugeführt wird, das Ausgangssignal des Differentialverstärkers AM unter der Bedingung positiv, daß Id &gt Idp-Vsb ist. Die Detektoren LD 1, LD&min; 1, LD 2 und LD&min; 2 lassen sich also durch die in Fig. 4 und 5 gezeigten Schaltkreise realisieren.
• Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, läßt sich das Vorhandensein von Fehlern in den Gleichstrom-Übertragungsleitungen TL dadurch beurteilen, daß der Gleichstromanstieg und -abfall ermittelt wird, wozu ein Gleichstrom-Bezugswert benötigt wird. Falls der Gleichstrom auf den Übertragungsleitungen TL konstant ist, kann auch der Bezugswert konstant sein, und die Schwankung in dem Leitungsstrom kann mit diesem konstanten Wert verglichen werden. In der Praxis ist jedoch davon auszugehen, daß sich die über die Leitung übertragene Energiemenge je nach den Jahres- und Tageszeiten erheblich ändert. Daher ist es erforderlich, den Bezugsstrom nach einem geeigneten Wert zu bestimmen, der die unterschiedlichen Energieanforderungen erfüllt.
• In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem Änderungen in dem Bezugswert dadurch erzeugt werden, daß der zu messende Gleichstrom als solcher benützt wird. Dabei ist insbesondere ein Primär-Verzögerungskreis mit einer verhältnismäßig langen Zeitkonstante vorgesehen, der ein Ausgangssignal erzeugt, das mit einem Eingangssignal identisch ist, wenn sich das Eingangssignal langsam ändert, der jedoch einer raschen Änderung in dem Eingangssignal nicht folgen kann, so daß also das Ausgangssignal eine Speicherung des Eingangssignals über eine kurze Zeitspanne darstellt. Wird nun der Leitungsstrom einem solchen Primärverzögerungskreis zugeführt, dessen Ausgangssignal als Bezugswert zur Ermittlung des Anstiegs und Abfalls des Leitungsstroms benutzt wird, und wird der Leitungsstrom mit dem Bezugswert verglichen, so wird von dem Anstiegs- und Abfalldetektor nur dann ein Ausgangssignal gewonnen, wenn sich der Gleichstrom auf der Übertragungsleitung rasch ändert.
• Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Anstieg und Abfall des Leitungsgleichstroms unter Verwendung des aus dem Leitungsstrom selbst abgeleiteten Bezugswerts ermittelt wird, ist nicht nur keine dem sich jeweils ändernden Energietransport-Bedarf entsprechende Arbeitsweise, sondern auch keine Übertragung des Bezugswertes zwischen der Sende- und der Empfangsseite für die Feststellung eines Fehlers erforderlich. Da ferner der Bezugswert aus dem Leitungsstrom selbst abgeleitet wird, kann es nicht vorkommen, daß die Bezugswerte an der Sende- und an der Empfangsseite nicht übereinstimmen. Daher ist die Schutzeinrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft, da sie in der Lage ist, die Anwesenheit oder Abwesenheit von Fehlern in der Übertragungsleitung unter Verwendung des Leitungsstroms selbst festzustellen.
• Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Primärverzögerungskreises, wie er für dieses Ausführungsbeispiel anwendbar ist. In Fig. 7 ist mit Rd ein Widerstand und mit Cd einKondensator bezeichnet.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 empfangen Primärverzögerungskreise DL und DL&min; Ausgangssignale von den in den Übertragungsleitungen TL vorgesehenen Stromwandlern CTA bzw. CTB. Das Ausgangssignal des Verzögerungskreises DL wird den Detektoren LD 1 und LD 2, das Ausgangssignal des Verzögerungskreises DL&min; den Detektoren LD&min; 1 und LD&min; 2 zugeführt. Die übrigen Symbole bezeichnen gleiche Teile wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Daher läßt sich die Fehlerermittlung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 im wesentlichen anhand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 und des Impulsdiagramms nach Fig. 3 erläutern mit Ausnahme der Bestimmung des Bezugswertes. Anhand von Fig. 8 soll erläutert werden, wie der Bezugswert bestimmt wird. Tritt zum Zeitpunkt t&sub0; ein Fehler auf, so ändern sich die Gleichströme IdA und IdB entsprechend den ausgezogenen Kurven in Fig. 8 in ähnlicher Weise wie in Fig. 3. Die Ausgangssignale der Primärverzögerungskreise DL und DL&min; ändern sich dagegen entsprechend den gekrümmten gestrichelten Linien, die den Verläufen der Gleichströme IdA und IdB zugeordnet sind. Die Gleichströme IdA und IdB werden den Primärverzögerungskreisen DL und DL&min; zugeführt, wobei am Ausgang dieser Kreise die Ströme IdADL und IdBDL entstehen; ist Id &gt IdADL+Vsb, so tritt der Detektor LD 1 in Tätigkeit, ist dagegen Id &lt IdBDL-Vsb, so tritt der Detektor LD 2 in Aktion. Der Arbeitspegel wird also, wie in Fig. 8 gezeigt, durch die den Verläufen der Gleichströme IdA und IdB zugeordneten strichpunktierten Linien bestimmt, wobei an den Detektoren LD 1 und LD&min; 2 die Ausgangssignale OLD 1 und OLD&min; 2 entstehen. Die weitere Arbeitsweise ist der nach Fig. 3 ganz ähnlich.
• Wie oben beschrieben, kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein Fehler unter Benützung des Leitungsstroms selbst festgestellt werden. Der Primärverzögerungskreis muß jedoch eine große Zeitkonstante haben. Dies ruft ein Problem hervor. Wie aus dem Verlauf des Stromes IdA in Fig. 8 ersichtlich, besteht bei einer großen Zeitkonstante ein Intervall, in dem IdA &lt IdADL ist, das in Fig. 8 mit TE bezeichnet ist. Wird die Zeitkonstante kleiner, so wird der Unterschied zwischen IdA und IdADL so groß, daß der Gleichstrom IdA fälschlicherweise als vorübergehend abfallend beobachtet wird. Daher ist es nötig, die Zeitkonstanten der Primärverzögerungskreise DL und DL&min; groß zu wählen. Bei einer zu großen Zeitkonstante weicht andererseits dann, wenn der Gleichstrom auf den Übertragungsleitungen innerhalb weiter Bereiche schwankt, der Strom IdADL vom Leitungsstrom Id ab. Tritt in diesem Zustand ein Fehler auf, so wird die Genauigkeit der Fehlerermittlung beeinträchtigt. Zur Beseitigung dieses Nachteils dient die in Fig. 9 gezeigte Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6, wobei in Fig. 9 nur der geänderte Teil der Anordnung nach Fig. 6 dargestellt ist. Dabei sind die in Fig. 10 und 11 gezeigten Verzögerungskreise DL 1 und DL 2 zu der Schaltung entsprechend der Variante nach Fig. 9 miteinander verbunden.
• Der Verzögerungskreis DL 1 nach Fig. 10 arbeitet als Primärverzögerungskreis, wenn die Eingangsspannung steigt; seine Ausgangsspannung folgt jedoch (bzw. wird gleich) der Eingangsspannung, wenn diese unter die Spannung an den Ausgangsklemmen sinkt, wobei die in einem Kondensator Cd gespeicherte elektrische Ladung über eine Diode D rasch entladen wird. Bei Auftreten einer Änderung in dem Gleichstrom IdA gemäß Fig. 12 ändert sich dabei das Ausgangssignal des Verzögerungskreises DL 1 längs der gekrümmten gestrichelten Linie IdADL 1, so daß das Intervall TE beseitigt ist, obwohl die Zeitkonstante CdRd klein ist. Der am Eingang des Detektors LD 2 oder LD&min; 2 vorgesehene Verzögerungskreis DL 2 wirkt gemäß Fig. 11 als Primärverzögerungskreis mit der Zeitkonstante CdRd, wenn die Eingangsspannung abnimmt. Seine Ausgangsspannung folgt jedoch der Eingangsspannung, wenn diese über die Ausgangsspannung steigt, wobei sich der Kondensator Cd rasch über die Diode D entlädt. Bei Auftreten einer Änderung in dem Gleichstrom IdB gemäß der ausgezogenen Linie in Fig. 12 ändert sich dabei das Ausgangssignal des Verzögerungskreises DL 2 längs der gekrümmten gestrichelten Linie IdBDL 2. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Detektoren LD 2 und LD&min; 2 Änderungen in den Leitungsgleichströmen genau feststellen, wobei sich gleichzeitig das in Fig. 8 gezeigte Intervall TE beseitigen läßt. Die weiteren in Fig. 12 gezeigten Kurven im Anschluß an die Kurve OLD 1 werden in ganz ähnlicher Weise wie in Fig. 8 erzeugt.
• Gemäß Fig. 9 dienen die Primärverzögerungskreise ausschließlich für den Anstieg und den Abfall in dem Gleichstrom, so daß sich die Zeitkonstante relativ klein wählen läßt und viel Freiheit hinsichtlich des Aufbaus und der Bemessung der Einrichtungen erzielt wird.
• In den obigen Ausführungsbeispielen sind die Verzögerungskreise DL als Analogschaltungen aufgebaut; die Signale können jedoch auch digital behandelt werden. Mit anderen Worten ist es möglich, den Eingangsstrom in eine digitale Größe umzusetzen, die ihrerseits um eine entsprechende Zeit verzögert und dann abgegeben wird.
• Ferner läßt sich in der obigen Beschreibung ein Fehler sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite feststellen; die Übertragung der Ausgangssignale von den Pegeldetektoren LD 1 und LD 2 an das Empfangsende sowie die UND-Schaltungen AND 1 und AND 2 und die ODER-Schaltung OR 1 können jedoch auch weggelassen werden, so daß die Fehlerfeststellung nur an einem Ende, beispielsweise an der Sendeseite, erfolgt und nur das Endsignal vom Ausgang OA an die Empfangsseite übertragen wird. Dann kann das Gleichstrom-Übertragungssystem jedoch nur bezüglich einer der beiden möglichen Stromrichtungen überwacht werden.
• Falls ferner das Ausgangssignal OLD&min; 2 des Pegeldetektors LD&min; 2 nicht an die Sendeseite übertragen wird, bevor das Ausgangssignal OLD 1 des Pegeldetektors LD 1 verschwindet, können die Pegeldetektoren LD 1 die LD&min; 2 und UND-Bedingung nicht erfüllen, und der Fehler wird nicht festgestellt. Aus diesem Grunde läßt sich für die Fehlerermittlung kein Übertrager mit sehr niedriger Geschwindigkeit verwenden. Soll ein solcher verwendet werden, so ist es zweckmäßig, an die Ausgänge der Pegeldetektoren LD 1, LD 2, LD&min; 1 und LD&min; 2 geeignete monostabile Multivibratoren anzuschließen, so daß die Pegeldetektoren, sobald sie in Tätigkeit getreten sind, eine ausreichende Zeitlang weiter in Tätigkeit bleiben.

Claims (5)

1. Schutzeinrichtung für ein Gleichstrom-Übertragungssystem gegen Kurzschlüsse zwischen den Gleichstromübertragungsleitungen oder zwischen einer Gleichstromübertragungsleitung und Erde,

- bei dem ein Wechselstromsystem an einen ersten Stromrichter und ein weiteres Wechselstromsystem an einen zweiten Stromrichter angeschlossen ist,

- bei dem die Stromrichter durch wenigstens eine Gleichstromübertragungsleitung miteinander verbunden sind, wobei der erste Stromrichter abwechselnd als Gleichrichter oder Wechselrichter und der zweite Stromrichter entsprechend als Wechselrichter oder als Gleichrichter betreibbar ist,

- bei dem ein erstes Steuerelement zur Feststellung einer Abweichung des im Gleichrichter fließenden Stromes und ein zweites Steuerelement zur Feststellung einer Abweichung des im Wechselrichter fließenden Stromes gegenüber einem ersten bzw. zweiten Bezugswert vorgesehen sind, die den Gleichrichter und den Wechselrichter im Sinne einer Verminderung der Abweichung steuern,

- bei dem wenigstens auf der mit dem als Gleichrichter arbeitenden Stromrichter verbundenen Seite der Gleichstromübertragungsleitung ein Detektor vorgesehen ist, der bei einem Ansteigen des Leitungsstromes über einen ersten vorbestimmten Wert hinaus ein Signal abgibt, das lediglich die Tatsache der Feststellung des Leitungsstromanstiegs anzeigt,

- bei dem wenigstens auf der mit dem als Wechselrichter arbeitenden Stromrichter verbundenen Seite der Gleichstromübertragungsleitung ein weiterer Detektor angeordnet ist, der bei einem Absinken des Leitungsstromes unter einen zweiten vorgeschriebenen Wert herab ein Signal abgibt, das ausschließlich die Tatsache der Feststellung der Leitungsstromabnahme anzeigt, und

- bei dem Mittel zur Übertragung wenigstens eines der von den Detektoren abgegebenen Signale zum gegenüberliegenden Ende der Gleichstromübertragungsleitung vorgesehen sind,

dadurch gekennzeichnet,

- daß den Detektoren (LD ₁ und LD&min; ₂; LD&min; ₁ und LD ₂) jeweils eine UND-Schaltung (AND ₄ und/oder AND ₁; AND ₂ und/oder AND ₃) nachgeschaltet ist, die anspricht, wenn das festgestellte Ansteigen des Leitungsstromes an der Gleichrichterseite der Gleichstromübertragungsleitung (TL) über dem vorgegebenen ersten Wert und das festgestellte Absinken an der Wechselrichterseite der Gleichstromübertragungsleitung (TL) unter dem vorgegebenen zweiten Wert liegen, und

- daß das Ausgangssignal der UND-Schaltung (AND ₄ und/ oder AND ₁; AND ₂ und/oder AND ₃) zur Meldung und/oder Abschaltung heranziehbar ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Verzögerungsschaltung (DL, DL&min;) erster Ordnung auf der Gleichrichterseite und auf der Wechselrichterseite der Gleichstromübertragungsleitung (TL) zur Aufnahme eines Teils des in der Gleichstromübertragungsleitung (TL) auf der jeweiligen Seite fließenden Gleichstroms und zur Zufuhr eines ersten und zweiten Bezugswertes (I _dADL und I _dBDL ) zu einem oder zu mehreren Detektoren (LD ₁ und/oder LD ₂; LD&min; ₁ und/oder LD&min; ₂) auf der Gleichrichterseite der Gleichstromübertragungsleitung (TL) bzw. zu einem oder zu mehreren Detektoren (LD&min; ₁ und/ oder LD&min; ₂; LD ₁ und/oder LD ₂) auf der Wechselrichterseite der Gleichstromübertragungsleitung (TL) vorgesehen sind, so daß von diesen der erste und zweite Bezugswert (I _dADL + VSB bzw. I _dBDL - VSB) erzeugt wird.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verzögerungsschaltung (DL ₁) erster Ordnung eine Einrichtung (D, Fig. 10) zur Verminderung ihrer Zeitkonstanten enthält, wenn der Leitungsstrom (I _dA ) auf der Gleichrichterseite der Gleichstromübertragungsleitung (TL) niedriger wird als das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung (DL ₁ ) erster Ordnung, und daß die zweite Verzögerungsschaltung (DL ₂) erster Ordnung eine Einrichtung (D, Fig. 11) zur Verminderung ihrer Zeitkonstanten enthält, wenn der Leitungsstrom (I _dB ) auf der Wechselrichterseite der Gleichstromübertragungsleitung (TL) höher wird als das Ausgangssignal der zweiten Verzögerungsschaltung (DL ₂) erster Ordnung.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter monostabiler Multivibrator mit den Ausgängen der Detektoren (LD ₁ , LD&min; ₂; LD&min; ₁, LD ₂) verbunden sind, durch die Ausgangssignale mit einer vorbestimmten Zeitdauer erzeugt werden.