DE2713587A1 - PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR MULTI-PHASE OVERCURRENT MONITORING - Google Patents
PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR MULTI-PHASE OVERCURRENT MONITORINGInfo
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Description
Fd/dh 24.2.77Fd / dh 2/24/77
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. , Baden (Schweiz)BBC Public Company Brown, Boveri & Cie. , Baden (Switzerland)
Verfahren und Einrichtung zur mehrphasigen UeberstromüberwachungMethod and device for multiphase overcurrent monitoring
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mehrphasigen Ueberstromüberwachung, bei dem von den Phasenstrom-Amplituden abhängige Messsignale gesondert mit einem Grenzwert verglichen werden und eine Grenzwertüberschreitung als Kurzschlusskennzeichen verwendet wird.The invention relates to a method for multiphase overcurrent monitoring, in which the phase current amplitudes dependent measurement signals are compared separately with a limit value and exceeding the limit value as a short-circuit indicator is used.
Zum Gegenstand der Erfindung gehört ferner eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The subject matter of the invention also includes a device for carrying out such a method.
Uebliche Ueberstromrelais führen einen Vergleich der Phasenströme mit fest eingestellten Grenzwerten durch und bewirken bei Grenzwertüberschreitung eine Auslösung der zugehörigen Schutzeinrichtung. Eine Zweitverzögerung zwischen Anregung und Auslösung oder Abschaltung ermöglicht bei entsprechend gestaffelter Einstellung eine örtlich selektive Wirkung des Ueberstromschutzes. Eine Schwierigkeit besteht bei diesemUsual overcurrent relays compare the phase currents with fixed limit values and trigger the associated ones if the limit value is exceeded Protective device. A second delay between pickup and tripping or switch-off enables accordingly staggered setting a locally selective effect of the overcurrent protection. There is a difficulty with this
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Ueberstromschutz darin, dass die Kurzschlussströme u.U. in den Bereich der oberen Betriebsstromgrenze kommen können, vor allem bei Kurzschlüssen in einem Schwachlast-Betriebszustand. Die Ansprech-Grenzwerte für den Phasenstromvergleich können daher nur von Fall zu Fall nach Erfahrungswerten relativ zuverlässig eingestellt werden, wobei jedoch entweder die Nichterfassung eines gewissen Schwachlast-Kurzschlussbereiches oder aber unnötige Auslösungen bei an sich noch zulässigen Grenzbelastungen im fehlerfreien Betrieb in Kauf zu nehmen sind.Overcurrent protection in that the short-circuit currents may be in the range of the upper operating current limit, especially in the event of short circuits in a low-load operating state. The response limit values for the phase current comparison can therefore only be set relatively reliably from case to case on the basis of empirical values, however either the non-detection of a certain low-load short-circuit area or unnecessary tripping when on permissible limit loads are still to be accepted in fault-free operation.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens bzw. einer Einrichtung zur mehrphasigen Ueberstromüberwachung, die eine verbesserte Unterscheidung zwischen Kurzschluss- und Grenz-Normalbetriebszuständen ermöglicht.The object of the invention is therefore to create a method and a device for multiphase overcurrent monitoring, which enables an improved differentiation between short-circuit and limit normal operating states.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich hinsichtlich des Verfahrens in Verbindung mit dem eingangs genannten Merkmal dadurch, dass für den Vergleich der Messsignale ein Grenzwert verwendet wird, der einen gleichsinnig zu dem jeweils kleinsten Messsignal veränderliehen Anteil umfasst.The inventive solution to this problem characterizes With regard to the method in connection with the feature mentioned at the beginning, the fact that for the comparison For the measurement signals, a limit value is used that changes in the same direction as the respective smallest measurement signal Share includes.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Lösung der gestellten Aufgabe umfasst für jeden Phasenstrom einen Messsignalgeber, der ein gleichsinnig mit der Phasenstrom-Amplitude veränderliches Messsignal liefert, sowie einen Grenzwertgeter undThe device according to the invention for solving the task at hand comprises a measuring signal transmitter for each phase current, which supplies a measurement signal that changes in the same direction as the phase current amplitude, as well as a limit value meter and
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einen Vergleicher für jeden Phasenstrom, wobei jeweils ein erster Vergleichereingang an einen Messsignalgeber und ein zweiter Vergleichereingang an den Grenzwertgeber angeschlossen ist.a comparator for each phase current, with a first comparator input to a measuring signal generator and a second comparator input is connected to the limit switch.
Diese Lösung kennzeichnet sich dadurch, dass der Grenzwertgeber mit entsprechenden Eingängen an die Messsignalgeber angeschlossen ist und eine Kleinstwert-Auswahlschaltung aufweist, die jeweils nur das dem Betrage nach kleinste Messsignal mit dem Ausgang des Grenzwertgebers in Wirkverbindung setzt.This solution is characterized by the fact that the limit value transmitter has corresponding inputs to the measuring signal transmitter is connected and has a minimum value selection circuit, each of which is only the smallest in terms of amount Sets the measuring signal with the output of the limit indicator in operative connection.
Demnach wird also der Stromvergleich nicht mit einem festen Ansprech- oder Schwellenwert durchgeführt, sondern mit einem vom Betriebsstrom abhängigen Vergleichssignal, das vom Strom der - abgesehen vom Fall des dreiphasigen Kurzschlusses - vom Kurzschluss nicht betroffenen Phase gleichsinnig abhängt.Accordingly, the current comparison is not carried out with a fixed response or threshold value, but with one The comparison signal dependent on the operating current, which is derived from the current of the - apart from the case of a three-phase short circuit - from Short circuit not affected phase depends in the same direction.
Dies wird in vorteilhaft einfacher Weise durch die Kleinstwertauswahl unter den die Phasenstrom-Amplituden abbildenden Messsignalen erreicht. Diese selbsttätige Anpassung des Vergleichssignals bewirkt also, dass bei einem Kurzschluss, der sich einem Schwachlast-Betriebszustand überlagert, die Phasenströme mit einer niedrigeren Ansprechschwelle verglichen werden als bei Kurzschluss in einem Betriebszustand mit stärkerer Last. Der Ueberstromschutz kann also vergleichsweise unempfindlich eingestellt werden, so dass der Bereich unnötigerThis is done in an advantageously simple manner through the selection of the smallest value reached under the measurement signals representing the phase current amplitudes. This automatic adaptation of the comparison signal This means that in the event of a short circuit that is superimposed on a low-load operating state, the phase currents can be compared with a lower response threshold than in the case of a short circuit in an operating state with stronger Load. The overcurrent protection can therefore be comparatively insensitive can be adjusted, making the area unnecessary
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Abschaltungen eingeschränkt wird, während noch alle Kurzschlüsse mit ausreichender Sicherheit detektiert werden.Disconnections is restricted while all short circuits are still detected with sufficient certainty.
Zweckmässig weist der Grenzwertgeber einen der Kleinstwert-Auswahlschaltung ausgangsseitig additiv zugeschalteten, vorzugsweise einstellbaren Konstantsignalgeber auf. Die wirksame Ansprechschwelle setzt sich dann additiv aus einem dem Betriebsstrom entsprechenden Anteil und einem konstanten Anteil zusammen, so dass für die vom Kurzschluss betroffene Phase die Differenz zwischen Kurzschlussstrom und Betriebsstrom mit einer vorgegebenen Ansprechschwelle verglichen wird. Man kann also mit dem festen Anteil des Vergleichssignals unmittelbar denjenigen Betrag vorgeben, um den ein Phasenstrom maximal über den Strom der am schwächsten belasteten Phase ansteigen darf.The limit value transmitter expediently has one of the lowest value selection circuits on the output side additively connected, preferably adjustable constant signal generator. The effective The response threshold is then made up of a component corresponding to the operating current and a constant component together, so that for the phase affected by the short-circuit, the difference between the short-circuit current and the operating current is compared with a predetermined response threshold. So you can use the fixed portion of the comparison signal to directly specify the amount by which a phase current may not exceed the current of the most weakly loaded phase.
Die Erfindung wird weiter anhand des in der Zeichnung durch ein Prinzipschaltbild veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is further illustrated by the exemplary embodiment illustrated in the drawing by a basic circuit diagram explained.
Die Schaltung umfasst eingangsseitig drei Phasenstrom-Mess-The circuit includes three phase current measuring devices on the input side.
signalgeber MG_, MG0, MGn, mit Stromwandlern ΖΊ , bis ZT sott ο X Xj signal transmitter MG_, MG 0 , MG n , with current transformers Ζ Ί , to Z T sott ο X Xj
wie Messgleichrichtern G1 bis G, und nachfolgenden Glättungs- bzw. Siebkondensatoren. Die letzteren parallelgeschalteten Widerstände RR, Rg, RT führen somit Spannungsabfälle, die mit einer gewissen Zeitverzögerung den Amplituden der zu-like measuring rectifiers G 1 to G, and subsequent smoothing or filter capacitors. The latter resistors R R , R g , R T connected in parallel thus lead to voltage drops which, with a certain time delay, correspond to the amplitudes of the
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gehörigen Phasenströme folger, und die der einfachheithalber als Messsignale In, I0, Im bezeichnet sind. Diese Messsignale werden an entsprechenden Eingängen eines Grenzwertgebers GG angeschlossen, der für jedes Messsignal eine der dargestellten, anodenseitig im Punkt A zusammengeschalteten Dioden aufweist. Der Punkt A ist über einen ersten Konstantsignalgeber KG in Form eines einstellbaren Widerstandes mit dem Ausgang AGG des Kleinstwertgebers verbunden. Dieser Ausgang ist seinerseits über einen Vorwiderstand R1 an Plus einer Gleichstrom-Versorgung angeschlossen.associated phase currents and which are designated as measurement signals I n , I 0 , Im for the sake of simplicity. These measurement signals are connected to corresponding inputs of a limit value transmitter GG, which has one of the illustrated diodes connected together on the anode side at point A for each measurement signal. Point A is connected via a first constant signal generator KG in the form of an adjustable resistor to the output AGG of the smallest value transmitter. This output is in turn connected to the plus of a direct current supply via a series resistor R 1.
Die Dioden des Grenzwertgebers bilden eine Kleinstwert-Auswahlschaltung Smin, die jeweils nur das Messsignal von geringstem Betrage über die zugehörige, in Durchlassrichtung beaufschlagte Diode durchschaltet, während die übrigen Dioden gesperrt sind und die zugehörigen Messsignale vom Punkt A trennen. Der Vorwärtsstrom der jeweils durchlassenden Diode wird von Plus über R und KG, geliefert. Infolge entsprechend hochohmiger Bemessung von R1 ist das Potential im Punkt A jedoch im wesentlichen nur durch das durchgeschaltete Messsignal bestimmt. Zwischen dem Punkt A und dem Ausgang AGG des Grenzwertgebers liegt der Spannungsabfall am Widerstand von KG1, womit also die Kurzschluss-Ansprechüberhöhung bezüglich des jeweiligen Betriebsstromes in Form einer additiven Grenzwertkomponente einstellbar ist.The diodes of the limit indicator form a minimum value selection circuit Smin, which in each case only switches through the measurement signal of the smallest amount via the associated diode applied in the forward direction, while the other diodes are blocked and separate the associated measurement signals from point A. The forward current of the respective conducting diode is supplied by plus via R and KG. As a result of the correspondingly high-resistance dimensioning of R 1, however , the potential at point A is essentially only determined by the measurement signal that is switched through. The voltage drop across the resistor of KG 1 lies between point A and the output AGG of the limit switch, which means that the short-circuit response increase with regard to the respective operating current can be set in the form of an additive limit value component.
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Die Messsignale I„. I0 und Im sind jeweils an den nichtinvertierenden Eingang eines Vergleichers VG_ bzw. VG3 bzw. VG1- geführt, deren invertierende Eingänge zusammen an den Ausgang AGG des Grenzwertgebers angeschlossen sind. Wenn eines der Messsignale den gemeinsamen Grenzwert am Ausgang AGG, d.h. den geringsten Phasenstrom zuzüglich der additiven Grenzwertkomponente an KG überschreitet, so tritt am Ausgang des betreffenden Vergleichers ein positives Signal auf, das im Beispielsfall als bejahendes Dualsignal "1" für eine nachfolgende Logikschaltung wirkt, während ein negatives Ausgangssignal als verneinendes Dualsignal "0" wirkt. Die Vergleicher wirken somit als Grenzwertschalter, die auf einen zu detektierenden Kurzschluss in der zugehörigen Phase mit dem Ausgangssignal "1" antworten.The measurement signals I ". I 0 and I m are each connected to the non-inverting input of a comparator VG_ or VG 3 or VG 1 -, the inverting inputs of which are connected together to the output AGG of the limit indicator. If one of the measurement signals exceeds the common limit value at the output AGG, ie the lowest phase current plus the additive limit value component at KG, a positive signal occurs at the output of the relevant comparator, which in the example acts as an affirmative dual signal "1" for a subsequent logic circuit, while a negative output signal acts as a negative dual signal "0". The comparators thus act as limit switches that respond to a short circuit to be detected in the associated phase with the output signal "1".
Ueber je eine UND-Schaltung VUR bzw. VUg bzw. VUT und eine ODER-Schaltung V0R bzw. VO3 bzw. V0T sowie ein Zeitglied TR bzw. T„ bzw. Tm und nicht näher bezeichnete Verstärker wirkt jeder Vergleicherausgang auf einen Auslöseschalter SR bzw. S bzw. Sm und/oder auf einen der Stellungsanzeiger Ln bzw. L0 Each one acts via an AND circuit VU R or VU g or VU T and an OR circuit V0 R or VO 3 or V0 T as well as a timing element T R or T "or Tm and an unspecified amplifier Comparator output to a trigger switch S R or S or S m and / or to one of the position indicators L n or L 0
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bzw. L,p. Im Beispielsfall ist gleichzeitige Anzeige und Auslösung angedeutet. Jede Phasen-Ueberstromüberwachung kann also selektiv eine entsprechende Anzeige und/oder Abschaltung auslösen. Für Anzeigerückstellung ist ein gemeinsamer Eingang ER vorhanden. Im Beispielsfall ist die Auslösung weiterhin von einer gemeinsamen, unselektiven Anregung überand L, p. In the example, there is simultaneous display and triggering indicated. Each phase overcurrent monitoring can therefore selectively display a corresponding display and / or shutdown trigger. A common input ER is available for resetting the display. In the example, the trip is continue from a common, unselective suggestion
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einen Eingang EUS abhängig, der jeweils mit den Vergleicherausgängen eingangsseitig an die UND-Schaltungen VUR, VU3, VUrp angeschlossen ist. Diese Ausführung kommt z.B. für einen Sammelschienenschutz in Betracht, wobei die dargestellte Ueberwachungsschaltung an einem Einspeisepunkt der Sammelschiene angeordnet ist, während die einzelnen Sammelschienenabgänge phasenunselektiv wirkende, jedoch infolge entsprechender Staffel-Zeitverzögerung früher ansprechende Ueberstromrelais aufweisen. Die Ausgänge dieser Abgangsrelais sind dann in nicht dargestellter Weise disjunktiv (über eine ODER-Schaltung) an den Eingang EUS anzuschliessen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Aufwand für einen phasenselektiven Ueberstromdetektor nur am Einspeisepunkt erforderlich ist, während im Zusammenwirken mit den einfachen Abgangsrelais gleichwohl eine phasenselektive Anzeige bzw. Abschaltung gewährleistet ist. Die Zeitglieder TR, T3, TT sind dazu auf eine bezüglich der Abgangsrelais grössere Verzögerung einzustellen.an input EUS dependent, which is connected on the input side with the comparator outputs to the AND circuits VU R , VU 3 , VUrp. This design can be used, for example, for busbar protection, the monitoring circuit shown being arranged at an infeed point of the busbar, while the individual busbar outputs have overcurrent relays that are non-phase-selective but respond earlier due to a corresponding time delay. The outputs of these outgoing relays are then to be connected disjunctive (via an OR circuit) to the input EUS in a manner not shown. This arrangement has the advantage that the outlay for a phase-selective overcurrent detector is only required at the feed point, while in cooperation with the simple outgoing relay a phase-selective display or shutdown is nevertheless ensured. For this purpose, the timers T R , T 3 , T T are to be set to a delay which is greater than that of the outgoing relays.
Es ist noch Vorsorge für den Fall des dreiphasigen Kurz-Schlusses getroffen, bei dem im allgemeinen nur geringe Differenzen zwischen den Phasenströmen bestehen und somit trotz überhöhtem Stromniveau keine Auslösung über die Vergleicher erfolgen kann, weil der erzeugte Grenzwert ebenfalls zu hoch ist. Die Auslösung erfolgt mit Hilfe der unselektiven Anregung über EUS in Konjunktion mit dem Nicht-Provision has still been made for the case of the three-phase short circuit, in which generally only minor ones There are differences between the phase currents and therefore no tripping via the comparator despite the excessive current level can occur because the limit value generated is also too high. The triggering takes place with the help of the unselective Suggestion about EUS in conjunction with the non-
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ansprechen sämtlicher Vergleicher VGR, VG_, VGm · Diese logische Verknüpfung erfolgt über eine ODER-Schaltung VO mit nachfolgendem Inverter Vi und mittels einer UND-Schaltung VU in der dargestellten Weise. Ein Eingang EAP einer durch die ODER-Schaltungen V0R, VO , V0T gegebenen Allphasen-Abschaltung bzw. -Kurzschlussanzeige ist über eine - weiteren Auslösezwecken dienende - ODER-Schaltung VO an den Ausgang der erwähnten UND-Schaltung VU angeschlossen.all comparators VG R , VG_, VGm respond · This logic operation takes place via an OR circuit VO with subsequent inverter Vi and by means of an AND circuit VU in the manner shown. An input EAP of an all-phase disconnection or short-circuit indication given by the OR circuits V0 R , VO, V0 T is connected to the output of the aforementioned AND circuit VU via an OR circuit VO which serves further triggering purposes.
Weiterhin ist im Beispielsfall noch eine besondere Ueber-Stromüberwachung für Hochstrom-Kurzschlüsse vorgesehen, etwa im Hinblick auf Kurzschlüsse unmittelbar auf der Sammelschiene, deren Einspeisepunkt mit der vorliegenden Üeberwachungsschaltung versehen ist. In diesem Fall erfolgt die Auslösung unabhängig von einer Anregung über EUS durch eine Grösstwert-Auswahlschaltung Smax, die mit je einer entsprechend gepolten Diode an die Messsignale IR bzw. I bzw. I_, angeschlossen ist und jeweils das grösste Messsignal auf einen gemeinsamen Vergleicher VG schaltet. Der andere Eingang dieses Vergleichers ist an einen zweiten Konstantsignalgeber KG- angeschlossen, der auf einen entsprechend hohen Ueberstromwert als Ansprechschwelle eingestellt ist. Dieser Hochatrom-Ueberstromschutz spricht auch auf dreiphasige Kurzschlüsse an und stellt somit ein zusätzliches Sicherungselement dar.Furthermore, in the example, a special overcurrent monitoring for high-current short circuits is also provided, for example with regard to short circuits directly on the busbar, the feed point of which is provided with the present monitoring circuit. In this case, the triggering takes place independently of an excitation via EUS by a maximum value selection circuit Smax, which is connected to the measurement signals I R or I or I_ with a correspondingly polarized diode and the largest measurement signal to a common comparator VG switches. The other input of this comparator is connected to a second constant signal generator KG- which is set to a correspondingly high overcurrent value as a response threshold. This high-air overcurrent protection also responds to three-phase short circuits and thus represents an additional safety element.
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