DE2713587B2

DE2713587B2 - Method and device for multiphase overcurrent monitoring

Info

Publication number: DE2713587B2
Application number: DE2713587A
Authority: DE
Inventors: Franz Fislisbach Ritter (Schweiz)
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1977-02-28
Filing date: 1977-03-28
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DK74778A; DE2713587A1; SE7801950L; AT363544B; ATA138478A; FR2382120B1; DE2713587C3; CH614317A5; SE427075B; FR2382120A1; NL7802070A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mehrphasigen Überstromüberwachung, 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 of the phase current amplitudes dependent measurement signals are compared separately with a limit value and exceeding a limit value is used as a short-circuit indicator.

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.

Ein solches Verfahren und eine solche Einrichtung sind durch die DE-AS 22 52 689 bekanntSuch a method and such a device are known from DE-AS 22 52 689

Die bekannte Überstromüberwachungseinrichtung führt einen Vergleich der Phasenströme mit fest eingestellten Grenzwerten durch und bewirkt bei Grenzwertüberschreitung eine Auslösung der zugehörigen Schutzeinrichtung. Eine Zeitverzögerung zwischen Anregung und Auslösung oder Abschaltung ermöglicht bei entsprechend gestaffelter Einstellung eine örtlich selektive Wirkung des Überstromschutzes. EineThe known overcurrent monitoring device makes a comparison of the phase currents with fixed set limit values and, if the limit value is exceeded, triggers the associated Protective device. A time delay between pickup and tripping or shutdown enables a locally selective effect of the overcurrent protection with a correspondingly graduated setting. One

ίο Schwierigkeit besteht bei diesem Oberstromschutz 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.ίο Difficulty arises with this overcurrent protection in the fact that the short-circuit currents can possibly come into 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 on a case-by-case basis based on empirical values, however, either the non-detection of a certain low-load short-circuit range or unnecessary tripping in the case of still permissible ones Limit loads in error-free operation are to be accepted.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das eingangs genannte Verfahren und die eingangs genannte Einrichtung zur mehrphasigen Überstromüberwachung so auszugestalten, daß eine verbesserte Unterscheidung zwischen Kurzschluß- und Grenz-Normalbetriebszuständen möglich ist.The object of the invention is therefore to provide the method mentioned at the beginning and the method mentioned at the beginning Design device for multiphase overcurrent monitoring so that an improved differentiation between short-circuit and limit normal operating conditions is possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß für den Vergleich der Meßsignale ein Grenzwert verwendet wird, der einen gleichsinnig zu dem jeweils kleinsten Meßsignal veränderbaren Anteil umfaßt.The inventive method for solving this problem is characterized in that for the When comparing the measurement signals, a limit value is used which is in the same direction as the smallest in each case Measuring signal includes changeable portion.

Die eingangs genannte bekannte Einrichtung umfaßt für jeden Phasenstrom einen ein gleichsinnig mit der Phasenstrom-Amplitude veränderbares Meßsigna! liefernden Mcßsignalgeber, einen Grenzwertgeber und einen Vergleicher für jeden Phasenstrom, wobei jeweils ein erster Vergleichereingang an einen Meßsignalgeber und ein zweiter Vergleichereingang an den Grenzwertgeber angeschlossen ist.The known device mentioned at the beginning comprises one for each phase current in the same direction as the one Phase current amplitude changeable measurement signal! delivering Mcßsignalgeber, a limit value transmitter and a comparator for each phase current, with a first comparator input to a measuring signal transmitter and a second comparator input is connected to the limit switch.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Lösung der o. a. Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertgeber mit entsprechenden Eingängen an die Meßsignalgeber angeschlossen ist und eine Kleinstwert-Auswahlschaltung aufweist, derart, daß jeweils nur das dem Betrage nach kleinste Meßsignal mit dem Ausgang des Grenzwertgebers in Wirkverbindung setibar ist.The device according to the invention for solving the o. A. Task is characterized in that the Limit value transmitter with corresponding inputs is connected to the measuring signal transmitter and a minimum value selection circuit has, in such a way that in each case only the absolute value of the smallest measurement signal with the output of the limit indicator is setable 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. 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 Überstromschutz kann also vergleichsweise unempfindlich eingestellt werden, so daß der Bereich unnötiger Abschaltungen eingeschränkt wird, wohingegen noch alle Kurzschlüsse mit ausreichender Sicherheit detektiert werden.Accordingly, the current comparison is not carried out with a fixed response or threshold value, but with a comparison signal that is dependent on the operating current and that is apart from the current of the depends on the case of the three-phase short circuit - the phase not affected by the short circuit in the same direction. This is done in an advantageously simple manner through the selection of the smallest value among the phase current amplitudes imaging measurement signals achieved. This automatic adaptation of the comparison signal therefore has the effect that in the event of a short circuit that is superimposed on a low load operating state, the phase currents with a lower response threshold compared to a short circuit in an operating state with stronger Load. The overcurrent protection can therefore be set comparatively insensitive, so that the range unnecessary shutdowns are restricted, while all short circuits are still sufficiently safe can be detected.

Zweckmäßig weist der Grenzwertgeber einen der Kleinstwert-Auswahlschaltung ausgangsseitig additivThe limit value transmitter expediently has one of the lowest value selection circuits on the output side as an additive

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 Sirom der am schwächsten beiasteten Phase ansteigen darf.switched on, preferably adjustable constant signal generator. The effective response threshold is set then additively from one of the operating current _. corresponding share and a constant share together, so that for the phase affected by the short circuit the difference between short circuit current and Operating current is compared with a predetermined response threshold. So you can with the fixed Share of the comparison signal directly specify the amount by which a phase current is a maximum via the sirom of the weakest phase may increase.

Die Erfindung wird weiter anhand des in der Zeichnung durch ein Prinzipschaltbild veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is further illustrated by means of a basic circuit diagram in the drawing Embodiment explained.

Die Schaltung umfaßt eingangsseitig drei Phasenstrom-Meßsignalgeber MGr, MCs, MCt mit Stromwandlern Z\ bis Zj sowie Meßgleichrichtern G\ bis Cs und nachfolgenden Glättungs- bzw. Siebkondensatoren. Diesen Kondensatoren sind Widerstände Rr, Rs, Rt parallel geschaltet, die somit Spannungsabfälle führen, die mit einer gewissen Zeitverzögerung den Amplituden der zugehörigen Phasenströme folgen und die der Einfachheit halber als Meßsignale Ir, Is, fr bezeichnet sind. Diese Meßsignale werden an entsprechenden Eingängen eines Grenzwertgebers CC angeschlossen, der für jedes Meßsignal eine der dargestellten, anodenseitig im Punkt A zusammengeschalteien Dioden aufweist. Der Punkt A ist über einen ersten Konstantsignalgeber KG\ in Form eines einstellbaren Widerstandes mit dem Ausgang AGG des Kleinstwevtgebers verbunden. Dieser Ausgang ist seinerseits über einen Vorwiderstand R\ an Plus einer Gleichstromversorgung angeschlossen.On the input side, the circuit comprises three phase current measuring signal generators MGr, MCs, MCt with current transformers Z \ to Zj and measuring rectifiers G \ to Cs and subsequent smoothing or filtering capacitors. Resistors Rr, Rs, Rt are connected in parallel to these capacitors, which thus lead to voltage drops which follow the amplitudes of the associated phase currents with a certain time delay and which for the sake of simplicity are referred to as measurement signals Ir, Is, fr . These measurement signals are connected to corresponding inputs of a limit value transmitter CC , which has one of the diodes shown connected together at point A on the anode side for each measurement signal. Point A is connected to the output AGG of the Kleinstwevtgebers via a first constant signal generator KG \ in the form of an adjustable resistor. This output is in turn connected to the plus of a direct current supply via a series resistor R \.

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 /?i 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 KG\, womit also die Kurzschluß-Ansprechüberhöhung bezüglich des jeweiligen Betriebsstromes in Form einer additiven Grenzwertkomponente einstellbar ist.The diodes of the limit value transmitter form a minimum value selection circuit Smin, which in each case only switches the measurement signal of the smallest amount through the associated diode, which is 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 /? I, however, the potential at point A is essentially only determined by the measurement signal that is switched through. Between point A and the output AGG of the limit value transmitter, there is the voltage drop across the resistor of KG \, 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.

Die Meßsignale Ir, Is und fr sind jeweils an den nichtinvertierenden Eingang eines Vergleichers VGr bzw. VGs bzw. VGr geführt, deren invertierende Eingänge zusammen an den Ausgang AGC des Grenzwertgebers angeschlossen sind. Wenn eines der Meßsignale den gemeinsamen Grenzwert am Ausgang AGG, d. h. den geringsten Phasenstrom zuzüglich der additiven Grenzwertkomponente an Kd. überschreitet, so tritt am Ausgang des betreffenden Vergleichers ein positives Signal auf, das im Beispielsfall als bejahendes Dualsignal »I« für eine nachfolgende Logikschaltung wirkt, wohingegen 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 Ir, Is and fr are each fed to the non-inverting input of a comparator VGr or VGs or VGr, the inverting inputs of which are connected together to the output AGC of the limit indicator. If one of the measurement signals exceeds the common limit value at output AGG, ie the lowest phase current plus the additive limit value component at Kd. exceeds, a positive signal occurs at the output of the relevant comparator, which in the example acts as an affirmative dual signal "I" for a subsequent logic circuit, whereas 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".

Über je eine UND-Schaltung VUr bzw. VU_S bzw. VUt und eine ODER-Schaltung VOr bzw. VO_S bzw.Via an AND circuit VUr or VU _S or VUt and an OR circuit VOr or VO _S or

VOt sowie ein Zeitglied Tr bzw. Ts bzw. Tt und nicht näher bezeichnete Verstärker wirkt jeder Vergleicherausgang auf einen Auslöseschalter Sr bzw. 5s bzw. St und/oder auf einen der Stellungsanzeiger Lr bzw. Ls bzw. L_T. Im Beispielsfall ist gleichzeitige Anzeige und Auslösung angedeutet Jede Phasen-Überstromüberwachung kann also selektiv eine entsprechende Anzeige und/oder Abschaltung auslösen. Für Anzeigerückstellung ist ein gemeinsamer Eingang ER vorhanden. Im Beispielsfall ist die Auslösung weiterbin von einer gemeinsamen, unselektiven Anregung über einen Eingang £"£/S abhängig, der jeweils mit den Vergleicherausgängen eingangsseitig an die UND-Schaltungen VUr, VUs, VUt angeschlossen ist Diese Ausführung kommt z. B. für einen Sammelschienenschutz in Betracht, wobei die dargestellte Überwachungsschaltung an einem Einspeisepunkt der Sammelschiene angeordnet ist, während die einzelnen Sammelschienenabgänge phasenunselektiv wirkende, jedoch infolge entsprechender Staffel-Zeitverzögerung früher ansprechende Überstromrelais 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 phasenselektiveu Überstromdetektor nur am Einspeisepunkt erforderlich ist, während im Zusammenwirken mit den einfachen Abgangsrelais gleichwohl eine phasenselektive Anzeige bzw. Abschaltung gewährleistet ist. Die Zeitglieder Tr, Ts, Tt sind dazu auf eine bezüglich der Abgangsrelais größere Verzögerung einzustellen. VOt as well as a timing element Tr or Ts or Tt and amplifiers not shown, each comparator output acts on a trigger switch Sr or 5s or St and / or on one of the position indicators Lr or Ls or L _T. In the example, simultaneous display and tripping are indicated. Each phase overcurrent monitoring can therefore selectively trigger a corresponding display and / or shutdown. A common input ER is available for resetting the display. In the example, tripping is still dependent on a common, unselective pickup via an input £ "£ / S, which is connected to the AND circuits VUr, VUs, VUt on the input side with the comparator outputs. This version is used, for example, for busbar protection The monitoring circuit shown is arranged at a feed point of the busbar, while the individual busbar outputs have non-phase-selective overcurrent relays that respond earlier as a result of a corresponding staggered time delay. The outputs of these output relays are then disjunctive in a manner not shown (via an OR circuit ) to the input EUS . This arrangement has the advantage that the effort for a phase-selective overcurrent detector is only required at the feed point, while in interaction with the simple output relay a phase-selective display or shutdown is guaranteed Timers Tr, Ts, Tt are to be set to a longer delay in relation to the output relays.

Es ist noch Vorsorge für den Fall des dreiphasigen Kurzschlusses 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 Nichtansprechen sämtlicher Vergleicher VGr, VGs, VCt- 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 EAPeiner durch die ODER-Schaltungen VOr, VO& VOr gegebenen Allphasen-Abschaltung oder -Kurzschlußanzeige ist über eine — weiteren Auslösezwecken dienende — ODER-Schaltung VOi an den Ausgang der erwähnten UND-Schaltung VU angeschlossen. Provision has also been made for the case of a three-phase short circuit, in which there are generally only minor differences between the phase currents and therefore no tripping via the comparator can take place despite the excessive current level, because the limit value generated is also too high. The triggering takes place with the help of the unselective excitation via EUS in conjunction with the non-response of all comparators VGr, VGs, VCt- This logical link is made 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 VOr, VO & VOr is connected to the output of the aforementioned AND circuit VU via an OR circuit VOi which is used for further triggering purposes.

Weiterhin ist im Beispielsfall noch eine besondere Überstromüberwachung für Hochstrom-Kurzschlüsse vorgesehen, etwa im Hinblick auf Kurzschlüsse unmittelbar auf der Sammelschiene, deren Einspeisepunkt mit der vorliegenden Überwachungsschaltung 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 /Rbzw. /.9 bzw. fr angeschlossen ist und jeweils das größte Meßsignal auf einen gemeinsamen Vergleicher VG schaltet. Der andere Eingang dieses Vergleichers ist an einen zweiten Konstantsignalgeber KG2 angeschlossen, der auf einen entsprechend hohen Überstromwert als Ansprechschwelle eingestellt ist. Dieser Hochstrom-Überstromschutz spricht auch auf dreiphasige Kurzschlüsse an und stellt somit ein zusätzliches Sicherungselement dar. Furthermore, a special overcurrent monitoring for high-current short circuits is also provided in the example, 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 measuring signals / R or. /.9 or fr is connected and each time the largest measurement signal is switched to a common comparator VG. The other input of this comparator is connected to a second constant signal generator KG2 , which is set to a correspondingly high overcurrent value as a response threshold. This high-current overcurrent protection also responds to three-phase short circuits and thus represents an additional safety element.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for multiphase overcurrent monitoring, in which the phase current amplitudes dependent measurement signals are compared separately with a limit value and a limit value excess is used as a short-circuit indicator, characterized in that a limit value is used to compare the measurement signals (Ir, Is, I ₇ ) which includes a portion that can be changed in the same direction as the smallest measuring signal in each case

2. Device for carrying out the method according to claim 1, comprising for each phase current a measuring signal which can be changed in the same direction as the phase current amplitude, a measuring signal transmitter, a limit value transmitter and a comparator for each phase current, a first comparator input to a measuring signal transmitter and a second comparator input to each the limit value transmitter is connected, characterized in that the limit value transmitter (GG) is connected with corresponding inputs to the measurement signal transmitter (MGr, MGs. MGj) and has a minimum value selection circuit (Smin) , so that in each case only the smallest measurement signal in terms of magnitude can be set in operative connection with the output (AGG) of the limit indicator.

3. Device according to claim 2, characterized in that the limit value transmitter (GG) has a preferably adjustable constant signal transmitter (KG ₁ ) which is additively connected to the output side of the minimum value selection circuit (Smin) .

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the outputs of the comparators (VGr, VGs, VGt) which are affirmative when the limit value is exceeded are combined via a negative OR circuit (VO, Vi) , the output of which is shorted together with an unselective excitation channel -Protection device is combined via an AND circuit (VU) , and that the output of this AND circuit (VLJ) is connected to the trigger input (EA P) of an all-phase disconnection or short-circuit display.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the outputs of the measuring signal generator (MGr, MGs, MG ₁ ) are connected to corresponding inputs of a maximum value selection circuit (Smax) , the output of which, together with a preferably adjustable constant signal generator (Kd ) is fed to the corresponding inputs of a common comparator (VG) , the output of which is connected to the trigger input (EAP) of an all-phase disconnection or short-circuit indicator.