DE2539451C2 - Elektronisches Rückleistungsschutzrelais - Google Patents

Description

a) jeder Phase eines Drehstromsystems (R, S, T) ist jeweils ein an sich bekannter elektronisch fehlerkompensierter Stromwandler (5 bis 13) und ein elektronisch fehlerkompensierter Spannungswandler (21 bis 26,30 bis 32) zugeordnet,

b) die Ausgangssignale jedes einer Phase zugehörigen Stromwandler-Spannungswandler-Paares (5,8,11,21, 24,30; 6, 9,12,22, 25,31; 7,10,13, 23, 26,32) sind jeweils den Eingängen eines an sich bekannten Time-Division-Multiplizierers (IS; 19; 2Q) zugeführt and

c) die Ausgangsspannungen der Time-Division-Multiplizierer (18, 19, 20) werden addiert und die Summenspannung ist über ein Glättumgsglied (33) über die Bereichseinstellvorrichtung (34) dem Schwellwertschalter (35) zugeführt.

2. Elektronisches Rückleistungsschutzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang eines jedem Stromwandler (5 bis 13) nachgeschaltet?n Verstärkers (14, 15, 16) das invertierte Signal der Meßspannung zur Verfügung steht.

3. Elektronisches Rückieijtung«schutzrelais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärkreis jedes Spannungswandlers (21 bis 26,30 bis 32) ein Widerstand (27,28,29) zur Anpassung der Eingangsspannungen geschaltet ist

4. Elektronisches Rückleistungsschutzrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandler (5 bis 13) und Spannungswandler (21 bis 26, 30 bis 32) zu getrennten Baugruppen (1, 2) in modularer Technik zusammengefaßt sind.

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Rückleistungsschutzreiais, bei dem dem Strom und der Spannung proportionale Meßspannungen gebildet und einem elektronischen Multiplizierglied zugeführt sind, dessen Ausgang über eine Bereichseinstellvorrichtung mit einem als Vergleichseinrichtung vorgesehenen Schwellwertschalter verbunden ist.

In modernen Energieerzeugungs- und Verteilungsanlagen muß die Wirk- und Blindleistung schnell erfaßt und genau gemessen werden können. Höhere EnergietransportleiEtungen und größere und besser ausgelegte Maschineneinheiten stellen hohe Forderungen an die Meßgenauigkeit, die Ansprechzeiten und ihre Reproduzierbarkeit der Meßwerte solcher elektronischer Leistungsrelais.

Eine als Rückleistungsschutzrelais eingesetzte Schutzeinrichtung soll eine Gefährdung der Antriebsmaschine mit Sicherheit vermeiden, welche nach eintim Ausfall der Energiezufuhr vom am Netz liegenden Generator auf Drehzahl gehalten wird. Das als Schutzeinrichtung dienende Rückleistungsschutzrelais wird bei Energielieferung ins Netz durch den Betriebsstrom in Gegenrichtung beaufschlagt Fällt die Antriebsenergie für den Generator aus, so muß der Generator die Verluste des gesamten Aggregates aus dem Netz decken, wobei sich die Energierichtung umkehrt In diesem Fall muß das Rückleistungsschutzrelais mit Sicherheit ansprechen.

ίο Als Rückleistungsschutzrelais wurden bisher meist Induktionsrelais eingesetzt, wie sie aus der Siemens-Preisliste SETIl, II. Teil, Februar 1961, Seiten 3 bis 5 bekannt sind. Dabei erhielten normale Leistungsrelais einen zusätzlichen cos φ = O-Abgleich, wenn sie als Generatorschutz eingesetzt werden. Die Reproduzierbarkeit der Ansprech- und Rückfallwerte war insbesondere bei Rückleistungsschutzrelais mit niedrigen Ansprechwerten schlecht, weil hier das Triebmoment minimal ist Die Ansprechzeit hing darüber hinaus sehr

stark von dem Oberschuß der Leistung für den Ansprechpunkt ab. Bei einem Leistungsangebot in der Nähe der Ansprechieisiung ergab sich dann eine schleichende Kontaktgabe. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Induktionsrelais war, daß sie nur in einer bestimmten Einbaulage verwendet werden konnten.

Diese Nachteile sind bei elektronischen Rückleistungsschutzrelais vermieden, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 12 93 3Γ2 oder der DE-OS 19 45 308 bekannt sind. Hierbei sind zur Leistungsmessung

jo Hallgeneratoren verwendet, wobei der Verbraucherstrom dem Steuerstrom und die Netzspannung dem Feld des Hallgenerators zugeordnet ist Diese elektronischen Rückleistungsschutzrelais haben jedoch den Nachteil, daß die als Multiplizierer verwendeten Hallgeneratoren sehr temperaturabhängig sind.

Eine Spitzenleistungs-Schutzeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 ist aus der Druckschrift »IBM-Technical Disclosure Bulletin, Band 17 (1975), Nr. 12, Seiten 3724 und 3725« bekannt Diese Spitzenleistungs-Sch-Jteeinrichtung ist einer von einer Gleichstromquelle gespeisten Last zugeordnet. Diese Spitzenleistungs-Schutzeinrichtung gestattet nicht die bei einem Drehstromsystem erforderliche potentialgetrennte und hochpräzise Erfassung der

einzelnen Phasenströme und -spannungen und ihre driftfreie Wandlung in leistungsproportionale Meßspannungen durch Einsetzen eines Time-Division-Multiplizierers. Darüber hinaus enthält diese Druckschrift keine Angaben über die bei einem Drehstromsystem erforderliehe Weiterverarbeitung der Ausgangsspannungen der Time-Division-Multiplizierer.

Ferner ist aus der FR-PS 7 08 878 ein Wechselstromrela^:s bekannt, bei dem die Ausgangssignale eines Stromwandlers und eines Spannungswandlers zur Ansteuerung eines Relais verwendet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückleistungsschutzrelais der eingangs genannten Art anzugeben, das bei einem Drehstromsystem einsetzbar ist und eine driftfreie Leistungserfassung mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit gestattet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) jeder Phase eines Drehstromsystems ist jeweils ein an sich bekannter elektronisch fehlerkompensierter Stromwandler und ein elektronisch fehlerkompensierter Spannungswandler zugeordnet,

b) die Ausgangssignale jedes einer Phase zugehörieen

Stromwandler-Spanriungswandler-Paares sind jeweils den Eingängen eines an sich bekannten Time-Division-Multiplizierers zugeführt und
c) die Ausgangsspannungen der Time-Division-Multiplizierer werden addiert und die Summenspannung ist über ein Glättungsglied über die Bereichseinstellvorrichtung dem Schwellwertschalter zugeführt

Durch den E'asatz elektronisch fehierkompansierter Stromwandler und Spannungswandler werden mit hoher Präzision potentialgetrennte Ausgangssignale erzeugt, die proportional zu Strom und Spannung im Lastkreis sind. Solche fehlerkompensierten Strom- und Spannungswandler stehen dem Schaltungsfachmann als bekannte Bauelemente zur Verfügung. Die Time-Division-Multiplizierer ermöglichen die driftefreie und genaue Multiplikation von zwei Eingangssignalen. Solche Multiplizierer sind beispielsweise aus dem Buch »Operational amplifiers — Design and Applications, McGraw-Hill Book Company, 1975, Seiten 174« oder dem Bach »Kalblciier-Schakungstechnik, Springer-Verlag Berlin · Heidelberg - New York 1971, SeXe 287 und 288« bekannt

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Rückleistungsschutzrelais für Drehstrom dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert

Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine dreiphasige Stromwandlerbaugruppe mit Invertierung, mit dem Bezugszeichen 2 eine dreiphasige Spannungswandlerbaugruppe und mit dem Bezugszeichen 3 eine Wirkleistungs-Meßbaugruppe bezeichnet Zur Strom-Versorgung dient eine Baugruppe 4. Die Baugruppen 1 bis 4 sind vorzugsweise in modularer Technik ausgeführt, wobei die drei Time-Division-Multiplizierer 18, 19, 20 monolithisch integriert sein können. Dies erlaubt den räumlich getrennten Einbau der Wandlerbaugruppen 1 und 2 und der Wirkleistungsnießbaugruppe 3 und stellt damit eine optimale Lösung hinsichtlich Störbeeinflussung dar.

Die Stromwandlerbaugruppe 1 enthält drei fehlerkompensierte Stromwandler 5 bis 13 zur galvanischen Trennung sowie zur Anpassung der Stromeingangswerte an die nachfolgende Wirkleistungs-Meßbaugrupp» 3. Über je einen Verstärker 8, 9, 10 werden dabei die primärseitig zugeführten Eingangsströme Ir, Is, It über die Widerstände 11, 12,13 in proportionale Ausgangssignale umgewandelt Am Ausgang der weiteren Verstärker 14,15,16 stehen die invertierten Signale für die Time-Division-Multiplizierer 18, 19, 20 zur Verfügung.

In ähnlicher Weise enthält die Spannungswandlerbaugruppe 2 fehlerkompensierte Wandler 21 bis 26, 30 bis 32, denen primärseitig die Eingangsspannungen Ur, Us, Ut zugeführt werden. Die Verstärker 24,25 und 26 dienen der Fehlerkompensation. Die Widerstände 27,28 und 29 im Primärkreis der Spannungswandler 21,22,23 dienen zur Anpassung an unterschiedliche Eingangsspannunger. und zur Umformung der Spannungen in Ströme. Die potentialfreien Ausgangssignale werden den Time-Division-Multiplizierern 18,19, 20 zugeführt. Dies_e Time-Division-Multipiizierer arbeiten in ar. sich bekannter Weise nach dem Impulsdauer-Impulspause-Impulsiiöhe-Verfahren. Sie erzeugen die Produkte der Augenblickswerte von den einander zugeordneten Strömen und Spannungen. Die Glättungsstufe 33 dient zur Glättung der zuvor addierten Ausgangsspannungen der Time-Division-Multipiizierer 18, 19, 20. Mit 34 ist eine Bereichseinstellvorrichtung bezeichnet, mit der einem nachgeschalteten Schwellwertschalter 35 verschiedene Ansprechwerte vorgegeben werden können, beispielsweise in Prozent der Ansprechleistung. Dem Schwellwertschalter 35 ist ein Ausgangsverstärker 36 nachgeschaltet, der ein leistungsstarkes Ausgangssignal für eine in einer Anzeigetafel 37 angeordnete Anzeigediode 38 abgibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Rückleistungsschutzrelais, bei dem dem Strom und der Spannung proportionale Meßspannungen gebildet und einem elektronischen Multiplizierglied zugeführt sind, dessen Ausgang über eine Bereichseinstellvorrichtung mit einem als Vergleichseinrichtung vorgesehenen Schwellwertschalter verbunden ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: