DE2640934A1

DE2640934A1 - Ueberwachungs-schaltungsanordnung fuer eine schutzeinrichtung

Info

Publication number: DE2640934A1
Application number: DE19762640934
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Phys Born; Wolfgang Dipl Ing Daubitz; Werner Dipl Phys Joachim
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-09
Filing date: 1976-09-09
Publication date: 1978-03-16
Also published as: FR2364555B3; JPS5333339A; DE2640934C3; GB1590911A; CH621654A5; DE2640934B2; FR2364555A1; SE7709559L; SE434102B

Description

Berlin und München " VPA 76 P 3772 BRD

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT -, Unser Zeichen

Überv/achungs-Schaltungsanordmmg j*ür eine Schutzeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungs-Schaltungsanordnung für eine Schutzeinrichtung für elektrische Energieversorgungsnetze .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung vorzuschlagen, die eine Fehlauslösung durch die Schutzeinrichtung bei Schaltvorgängen im zu überwachenden elektrischen Energieversorgungsnetz verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe enthält eine Uberwachungs-Schaltungsanordnung für eine Schutzeinrichtung für elektrische Energieversorgungsnetze erfindungsgemäß eine Meßwert-Erfassungseinrichtung, in der eine aus dem Energieversorgungsnetz während einer Störung gewonnene Meßgröße überwacht und bei Änderungen ihrer Phasenlage und ihrer Amplitude oder ihrer Amplitude ein Signal erzeugt wird; an den Ausgang der Meßwert-Erfassungseinrichtung ist eine Steuereinrichtung angeschlossen, die auf das Signal der Meßwert-Erfassungseinrichtung hin für ein vorgegebenes Zeitintervall einen gleichzeitigen oder einen innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls liegenden, späteren Auslösebefehl der Schutzeinrichtung unterdrückt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß während eines Kurzschlusses in einem elektrischen Energieversorgungsnetz an

—2— Kr 22 Etz / 7.9.1976

809811/0319

VPA 76 P 3772 ERD mehreren Stellen des Netzes angeordnete Schutzeinrichtungen nahezu gleichzeitig den gestörten Betriebszustand erfassen; nur die an jeweils den Enden des vom Kurzschluß betroffenen Leitungsabschnittes des Energieversorgungsnetzes installierten Leistungsschalter dürfen jedoch von den zugeordneten Schutzeinrichtungen den Abschaltbefehl erhalten und ausführen. Die übrigen Schutzeinrichtungen des Energieversorgungsnetzes hingegen dürfen den ihnen zugeordneten Leistungsschaltern einen Abschaltbefehl zunächst nicht erteilen. Diese Funktionsweise der Schutzeinrichtungen kann dadurch gestört v/erden, daß beim Abschalten eines kurzschlußbehafteten Leitungsabschnittes bzw. bei einem Fehlerwechsel während eines Kurzschlusses, z.B. Wechsel der Fehlerart oder gleichzeitiger Kurzschluß an verschiedenen Orten, Amplituden- und/oder Phasensprünge von Strömen und Spannungen im Energieversorgungsnetz entstehen. Diese Amplituden- und/oder Phasensprünge können zu einer Fehlfunktion von Schutzeinrichtungen führen und diese zur Abgabe eines Abschaltbefehls veranlassen, obwohl der Ort der Störung nicht innerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes liegt.

Mit der erfindungsgemäßen Überwacfrongs-Schaltungsanordnung werden fehlerhafte Abschaltbefehle durch derartige Schaltvorgänge verhindert, indem ein Abschaltbefehl der Schutzeinrichtungen an die zugehörigen Leistungsschalter nur dann weitergeleitet wird, wenn den Schutzeinrichtungen während eines Kurzschlusses zugeführte Meßgrößen nicht durch störende Schaltvorgänge beeinflußt werden konnten. Treten nämlich solche Schaltvorgänge auf, dann wird von der Meßwert-Erfassungseinrichtung ein Änderungen der Amplitude und/oder der Phasenlage der Meßgröße kennzeichnendes Signal erzeugt und eine Steuereinrichtung beeinflußt. Die Steuereinrichtung unterdrückt einen Auslösebefehl der zugeordneten Schutzeinrichtung dann, wenn dieser gleichzeitig mit dem Signal am Ausgang der Meßwert-Erfassungseinrichtung auftritt; außerdem erfolgt eine Unterdrückung des Auslösebefehls immer dann, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Auftreten des Signals am Ausgang der

809811/0319

—3—

VPA 76 P 3772 BRD Meßwert-Erfassungseinrichtung ein oder auch mehrere Auslösebefehle gebildet werden.

Die Unterdrückung des Auslösebefehls kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Arbeitet die Schutzeinrichtung im Vergleich zur Überwachungs-Schaltungsanordnung langsam, dann kann durch einen Eingriff der Überwachungs-Schaltungsanordnung in die Schutzeinrichtung eine Umschaltung derart vorgenommen werden, daß ein Auslösebefehl von vornherein nicht gebildet wird; ohne Eingriff in die Schutzeinrichtung kann aber auch die Weiterleitung eines gebildeten Auslösebefehls durch die Überwachungs-Schaltungsanordnung an den nachgeordneten Leitungsschalter verhindert werden. Bei einer etwa gleich schnell wie die Überwachungs-Schaltungsanordnung arbeitenden Schutzeinrichtung wird die Weiterleitung des gebildeten Auslösebefehis verhindert.

Die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Überwachungs-Schaltungsanordnung kann unterschiedlich ausgebildet sein. Besitzt die zugeordnete Schutzeinrichtung eine im Vergleich zur Überwachungs-Schaltungsanordnung langsame Arbeitsweise, dann besteht die Steuereinrichtung in vorteilhaft einfacher Weise aus einem Trigger mit nachgeordnetem Zeitglied, das mit seinem Ausgang an die Schutzeinrichtung angeschlossen ist. Bei einem störenden Schaltvorgang wird von der Steuereinrichtung schnell ein Signal an die Schutzeinrichtung gegeben und dadurch dort eine Umschaltung für ein vorgegebenes Zeitintervall vorgenommen. Es wird daher während dieses Zeitintervalls ein Auslösebefehl nicht erzeugt, so daß ein Fehlauslösen des zugeordneten Leistungsschalters nicht eintreten kann.

Arbeitet die Schutzeinrichtung etwa gleich schnell wie die erfindungsgemäße Überwachungs-Schaltungsanordnung, dann kann der Auslösebefehl infolge eines Schaltvorgan^es schon entstanden sein, wenn 'am Ausgang der Meßwert-Erfassungseinrichtung das Signal entsteht. Die Überwachungs-Schaltungsanordnung muß dann die Weiterleitung des Auslösebefehls verhindern und enthält deshalb in vorteilhafter Weise einen Trigger, dem ein Zeitglied nachgeordnet ist; das Zeitglied ist mit seinem Ausgang an ein

809811/0319 -4-

•7k- VPA 76 P 3772 BRD

der Schutzeinrichtung nachgeordnetes Verzögerungsglied und an einen Eingang eines Gatters angeschlossen, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes verbunden ist. Beim Auftreten oben beschriebener störender Schaltvorgänge wird die Weiterleitung eines Auslösebefehls der Schutzeinrichtung verhindert, so daß ein Auslösebefehl der Schutzeinrichtung für dieses vorgegebene Zeitintervall nicht zum zugeordneten Leistungsschalter gelangt und dieser daher keine Abschaltung des Leitungsabschnittes vornehmen kann. Sind keine Unregelmäßigkeiten von der Überwachungs-Schaltungsanordnung feststellbar, dann wird von der Meßwert-Erfassungseinrichtung auch kein Signal erzeugt und das Zeitglied läuft überhaupt nicht an. Daher wird das der Schutzeinrichtung nachgeordnete Verzögerungsglied mit Gatter nicht gesperrt; der Auslösebefehl der Schutzeinrichtung wird an den Leistungsschalter weitergegeben. Die erfindungsgemäße Überwachungs-Schaltungsanordnung bewirkt daher ohne wesentlichen Zeitverlust eine Überprüfung der Schutzeinrichtung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes auf Fehlfunktionen durch Schaltvorgänge.

Die Meßwert-Erfassungseinrichtung der erfindungsgemäßen Überwachungs-Schaltungsanordnung kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. So kann es vorteilhaft sein, wenn die Meßwert-Erfassungseinrichtung in einfacher Weise aus einem Differenzierer besteht. Einer solchen Ausbildung der Meßwert-Erfassungseinrichtung wird man immer dann den Vorzug geben, wenn die den Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes widerspiegelnde Meßgröße im Kurzschlußfalle, z.B. die Netzspannung, sehr stark absinkt, so daß dann durch Differenzieren der Meßgröße die Amplitudensprünge erfaßt und ein entsprechendes Signal zur Beeinflussung des Zeitgliedes erzeugt werden kann.

Bei vielen Energieversorgungsnetzen kann aber nicht davon ausgegangen werden, daß die den Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes widerspiegelnde Meßgröße im Kurzschlußfalle sehr stark absinkt. In diesem Falle erscheint es vorteilhaft, wenn die Meßwert-Erfassungseinrichtung eine Anordnung zur Verhältnis-

809811/0319

VPA 76 P 3772 BRD bildung enthält, die den jeweils durch einen Amplitudensprtmg während eines Kursschlusses geänderten Meßgrößenwert in Beziehung zu dem Wert vor dem Amplitudensprung setzt.

Als besonders vorteilhaft wird es erachtet, wenn die Meßwert-Erfassungseinrichtung einen Speicher enthält, in dem die Meßgröße speicherbar ist; an den Ausgang des Speichers ist ein Differenzierer angeschlossen. Diese Ausbildung der Meßwert-Erfassungseinrichtung hat den Vorteil, daß in jedem Falle eine Änderung der Meßgröße eindeutig erfaßt und über den Trigger zur Ansteuerung des Zeitgliedes ausgenutzt werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Überwachungs-Schaltungsanordnung kann der Speicher ständig an die den Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes widerspiegelnde Meßgröße angeschlossen sein. Vorteilhafter erscheint es jedoch zur Erzielung eindeutiger Verhältnisse, wenn der Speicher bei einer Anregung der Schutzeinrichtung über einen Schalter an die Meßgröße angeschlossen wird. In diesem Falls ist dem Zeitglied ein weiteres Zeitglied zugeordnet, welches das erste Zeitglied für eine bestimmte Zeitdauer nach einer Anregung der Schutzeinrichtung sperrt. Diese Sperrung erscheint zweckmäßig, damit nicht durch den auf einen Impuls bei der Anregung der Schutzeinrichtung eintretende Speicherung der Meßgröße im Amplituden-Speicher fälschlicherweise eine Amplitudenänderung der Meßgröße erfaßt und das erste Zeitglied angesteuert wird. Der Speichervorgang nach Anschalten des Speichers soll durch das v/eitere Zeitglied ohne Einfluß auf die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Überwachungs-Schaltungsanordnung bleiben.

Als vorteilhaft wird es ferner angesehen, wenn dem Speicher ein weiterer Schalter zugeordnet ist, über den bei einer Anregung kurzzeitig eine Entladung des Speichers erfolgt. Eine solche Entladung ist zweckmäßig, damit jeweils von .einem definierten Ausgangszustand des Speichers ausgegangen wird.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 jeweils

809811/0319

264U934

■&- VPA 76 P 3772 BRD

ein Blockschaltbild unterschiedlicher Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ubervachungs-Schaltungsanordnung dargestellt.

Die U¹Oerwachungs-Schaltungsanordnung 1 nach Figur 1 enthält eine Meßwort-Erfassungseinrichtung 2 und eine Steuereinrichtung 3. Die Meßwert-Erfassungseinrichtung 2 weist eingangsseitig einen Speicher 4 auf, dessen Eingang 5 in nicht dargestellter Weise mit einer Gleichrichter-Anordnung verbunden ist, die mit einer während einer Störung aus dem ebenfalls nicht dargestellten Energieversorgungsnetz gewonnenen Meßgröße beaufschlagt ist. Diese Meßgröße kann beispielsweise eine aus der Spannung des Energieversorgungsnetzes abgeleitete Spannung sein. Dem Speicher 4 ist ein Differenzierer 6 nachgeordnet. An den Differenzierer 6 ist die Steuereinrichtung 3 mit einem Trigger 7 angeschlossen. Dem Trigger 7 ist ein Zeitglied 8 nachgeordnet, das mit seinem Eingang an einen Eingang 9 Giner Schutzeinrichtung angeschlossen ist. Bei der Schutzeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Distanzschutzanordnung bekannter Ausführung oder um eine Richtungsvergleichsschutzanordnung ebenfalls bekannter Ausführung handeln.

Die Steuereinrichtung 3 der Überwachungs-Schaltungsanordnung 1 enthält ferner ein weiteres Zeitglied 11, das mit seinem Eingang 12 mit einem Ausgang 13 einer Anregeschaltung 14 bekannter Ausführung und mit ihrem Ausgang 15 mit einem Sperreingang des Zeitgliedes 8 verbunden ist. Die Anregeschaltung 14 ist mit einem weiteren Ausgang 16 mit dem Speicher 4 und mit einem zusätzlichen Ausgang 17 mit der Schutzeinrichtung 10 verbunden. Die Anregeschaltung 14 und die Schutzeinrichtung 10 sind in bekannter Weise an das elektrische Energieversorgungsnetz angeschlossen.

Die dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet in folgender Weise: Wird von der Anregeschaltung 14 ein Kurzschluß im zu überwachenden elektrischen Energieversorgungsnetz bzw. in dem Leitungsabschnitt des Energieversorgungsnetzes festgestellt, dem die Anregeschaltung zugeordnet ist, dann werden von der Anregeschaltung 14 Anregeimpulse sowohl an die Schutzeinrichtung 10 als auch an

809811/0319 "?"

VPA 76 P 3772 BRD den Speicher 4 und an das weitere Zeitglied 11 gegeben. Durch das Anregesignal wird der Speicher 4 kurzzeitig vollkommen entladen und außerdem ein nicht dargestellter, dsm Speicher 4 vorgeordneter Schalter geschlossen und damit eine am Eingang 5 anstehende Meßgröße U an den Speicher 4 angelegt. Die Meßgröße U wird im Speicher 4 gespeichert. Ändert sich die Amplitude der Meßgröße U, dann wird vom Differenzierer 6 ein Impuls an den Trigger 7 abgegeben, der beim Überschreiten einer vorgegebenen Höhe des Impulses durchschaltet und das Zeitglied 8 anlaufen läßt.

Durch den Anregeimpuls am Ausgang 13 der Anregeschaltung 14 wird außerdem das weitere Zeitglied 11 gestartet, das für eine vorgegebene Zeitdauer ti einen Ausgangsimpuls erzeugt, durch den das Zeitglied 8 gesperrt wird. Während der Zeitdauer ti kann daher das Zeitglied 8 auf einen Impuls des Triggers 7 hin nicht anlaufen. Die Zeitdauer ti des weiteren Zeitgliedes 11 ist so gewählt, daß eine aufgrund des Speichervorganges der Meßgröße U vom Differenzierer 6 erfaßte Amplitudenänderung und ein dadurch erzeugter Ausgangsinipuls des Triggers 7 das Zeitglied 8 nicht "beeinflussen kann. Erst wenn der Speicher-Vorgang abgeschlossen ist, was nach der Zeit ti der Fall ist, und wenn dann ein Ausgangsimpuls am Trigger 7 entsteht, wird von dem Zeitglied 8 für eine Zeitdauer t2 ein Sigmil über den Eingang 9 an die Schutzeinrichtung 10 gegeben, wodurch diese für die Zeitdauer t2 umgeschaltet wird. V/ährend der Zeitdauer t2 wird dann von der Schutzeinrichtung 10 infolge der Umschaltung ein Auslösesignal infolge von Schal.tvorgängen überhaupt nicht erzeugt.

Wird dagegen von dem Differenzierer 6 keine Änderung der im Speicher 4 gespeicherten Amplitude der r-teßgröße U erfaßt, dann wird auch von dem Trigger 7 an das Zeitglied 8 ein Signal nicht abgegeben und die Schutzeinrichtung 10 wird nicht umgeschaltet. Die Schutzeinrichtung 10 erzeugt daher ohne Verzögerung einen Auslösebefehl, der¹ eine Betätigung des zugeordneten Leistungsschalters hervorruft.

809811/0319

2 b 4 ü 9 3 4

JP- VPA 76 P 3772 BRD

Die in Figur 2 dargestellte Überwachungs-Schaltungsanordnung 20 enthält ebenfalls eine Maßvert-Erfassungseinrichtung 21, die ebenso wie die in Figur 1 dargestellte Einrichtung mit einem Speicher 22 und einem Differenzierer 23 versehen int. Auch die Steuereinrichtung 24 stimmt hinsichtlich der Verwendung eines Triggers 25, eines Zeitgliedes 26 und eines weiteren Zeitgliedes 27 mit der Steuereinrichtung nach Figur 1 überein, An den Ausgang 28 des Zeitgliedes 26 isb hier jedoch ein Verzögerungsglied 29 und ein Eingang 30 eines Gatters 31 angeschlossen; ein weiterer Eingang 32 dieses Gatters ist mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes 29 verbunden.

Das Verzögerungsglied 29 ist mit einer Schutzeinrichtung 33 verbunden, die etwa genauso schnell wie die Überwachungs-Schaltungsanordnung 20 arbeiten kann. Außerdem ist eine Anregeschaltung vorhanden, die - wie im Zusammenhang mit Figur 1 bereits beschrieben - mit dem Speicher 22, dem weiteren Zeitglied 27 und der Schutzsinrichtung 33 verbunden ist.

In der Wirkungsv/eise unterscheidet sich die Überwachungs-Schal- · tungsanordnung nach Figur 2 von der nach Figur 1 dadurch, daß ein von der Schutzeinrichtung 33 abgegebener Auslösebefehl in dem Verzögerungsglied 29 verzögert und beim Auftreten eines Signals am Ausgang 20 des Zeitgliedes 26 mittels des Gatters 31 gesperrt wird, weil dieser Auslösebefehl in unerwünschter Weise infolge von Schaltvorgängen im Energieversorgungsnetz gebildet worden ist.

Mit der Erfindung wird eine Überwachungs-Schaltungoanordnung für eine Schutzeinrichtung für elektrische Energieversorgungsnetze vorgeschlagen, die ein Fehlauslösen der Schutzeinrichtung bei Schaltvorgängen im Kurzschlußfalle mit Sicherheit verhindert, ohne daß die sonstigen Eigenschaften der Schutzeinrichtung, insbesondere die Komraandozeit, ungünstig beeinflußt werden.

2 Figuren

8 Patentansprüche

809811/0319 ~⁹"

e e r s e i t e

Claims

VPA 76 P 3772 BPlD Patentansprüche

1. Überwachungs-Schaltungsanordnung für eine Schutzeinrichtung für elektrische Energieversorgungsnetzte, dadurch gekennzeichnet , daß die Überwachungs-Schaltungsanordnung (i) eine Heßwert-Erfassungseinrichtung (2) enthält, in der eine aus dem Energieversorgungsnetz während einer Störung gewonnene Meßgröße (U) überwachb und bei Änderungen ihrer Phasenlage und ihrer Amplitude oder ihrer Amplitude ein Signal erzeugt wird und daß an den Ausgang der Meßwert-Erfassungseinrichtung (2) eine Steuereinrichtung (3) angeschlossen ist, die auf das Signal der Meßwert-Erfassungseinrichtung hin für ein vorgegebenes Zeitintervall (ti) einen gleichzeitigen oder einen innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls liegenden, späteren Auslösebefehl der Schutzeinrichtung (10) unterdrückt (Fig. 1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßwert-E.ffassungseinrichtung aus einem Differenzierer besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßwert-Erfassungseinrichtung eine Anordnung zur Verhältnisbildung enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßwert-Erfassungseinrichtung (2) einen Speicher (4) enthält, in dem die Meßgröße (U) speicherbar ist, und daß an den Ausgang des Speichers ein Differenzierer (6) angeschlossen ist (Fig. 1). ·

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung· (3) einen an den Ausgang der Meßwert-Erfassungseinrichtimg (2) angeschlossenen Trigger (7) mit einem nachgeordneten Zeitg3.ied (8) enthält, dessen Ausgang mit einem Umschalteingang (9) der Schutzeinrichtung (10) verbunden ist (Fig. 1).

809811/0319 "*¹⁰~

ORlQtNAL INSPECTED

->β·- VPA 76 P 3772 BRD

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24) einen an den Ausgang der Meßwert-Erfassungseinrichtung (21) angeschlossenen Trigger (25) enthält, dem ein Zeitglied (26) nachgeordnet ist, und daß das Zeitglied (26) mit seinem Ausgang (28) an ein der Schutzeinrichtung (33) nachgeordnetes Verzögerungsglied (29) und an einen Eingang (30) eines Gatters (31) angeschlossen ist, dessen anderer Eingang (32) mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes (29) verbunden ist (Fig. 2),

7c Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß dem Speicher (4) ein Schalter vorgeordnet ist, über den bei einer Anregung der Schutzeinrichtung (1O) die Heßgröße an den Speicher (4) anlegbar ist, und daß dem Zeitglied (8) ein weiteres Zeitglied (11) zugeordnet ist, welches das erste Zeitglied (8) für eine bestimmte Zeitdauer (ti) nach einer Anregung der Schutzeinrichtung (10) sperrt (Fig. 1).

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß dein Speicher (4) ein weiterer Schalter zugeordnet ist, über den bei einer Anregung kurzzeitig eine Entladung des Speichers erfolgt (Fig. 1).

809811/0319