DE2713587C3

DE2713587C3 - Process and device for multiphase overcurrent monitoring

Info

Publication number: DE2713587C3
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: 1980-08-14
Also published as: NL7802070A; SE427075B; ATA138478A; DE2713587B2; SE7801950L; AT363544B; DK74778A; CH614317A5; DE2713587A1; FR2382120A1; FR2382120B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verlahren zur mehrphasigen Überstroniübcrwachung, bei dem von den Phasenstrom-Amplituden abhängige Meßsignale gesondert mit einem Grenzwert verglichen werden und eine Grenzwertüberschreilung als Kurzschlußkennzeichen verwendet wird.The invention relates to a method for multiphase excess current monitoring, in which from the phase current amplitudes dependent measurement signals are compared separately with a limit value and exceeding a 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.

Ein solches Verfahren und eine solche Einrichtung sind durch die DE-AS 22 52 689 bekannt.Such 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 Überstrornschutzes. Eine Schwierigkeit besteht bei diesem Überstromschutz 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.The well-known overcurrent monitoring device carries out a comparison of the phase currents with fixed limit values and causes at If the limit value is exceeded, the associated protective device is triggered. A time delay between Pickup and tripping or shutdown enables a localized setting with an appropriately graded setting selective effect of the overcurrent protection. There is a difficulty 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 area or else accept unnecessary tripping in the case of permissible limit loads in error-free operation are taking.

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-Ainplitude veränderbares Meßsignal liefernden Meßsignalgebcr, einen Grenzwertgeber und einen Vergleicher für jeden Phasenstrom, wobei jeweils ein erster Vcrgleichercingang an einen Meßsignalgeber und ein zweiter Vergleichcrcingang 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 measuring signal delivering Meßsignalgebcr, a limit value transmitter and a comparator for each phase current, with a first comparator input to a measuring signal generator and a second comparison input is connected to the limit indicator.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Lösung der o. a. Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertgeber mit entsprechenden Eingängen an die Meßsignalgebcr angeschlossen ist und eine Kleinstwert-Auswahlschaltung aufweist, derart, daß jeweils nur das dem Betrage nach kleinste Meßsignal mit dem Ausgang des Grenzwertgebers in Wirkvcrbindung setzbar ist.The device according to the invention for solving the o. A. Task is characterized in that the Limit value transmitter is connected to the measuring signal transmitter with corresponding inputs 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 can be set 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 Kleinstwcrtauswahl unter den die Phascnstrom-Ampliludcn abbildenden Meßsignalen erreicht. Diese selbsttätige Anpassung des Vergleichssignals bewirkt also, daß bei einem Kurzschluß, der sich einem Schwachlast-Betriebszustand überlagert, die Phasenströme mit einerAccordingly, 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 by selecting 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

bo 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, wohingc-bo lower response threshold can be compared than in the event of a short circuit in an operating state with a heavier load. The overcurrent protection can therefore be compared set insensitive, so that the range of unnecessary shutdowns is limited, whereas

h^r> fien noch alle Kurzschlüsse mit ausreichender Sicherheit ietcktiert werden.h ^r> fien still all shorts with reasonable certainty to be ietcktiert.

Zweckmäßig weist der Gren/werlgehiT einen der Kleins!wert-Auswahlschaltung ausgangsseitig additivAppropriately, the head office assigns one of the Small! Value selection circuit additive on the output side

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 belasteten Phase ansteigen darf.switched on, preferably adjustable constant signal generator on. The effective response threshold is then made up of one of the operating current corresponding proportion and a constant proportion together, so that for those affected by the short circuit Phase is the difference between short-circuit current and operating current with a specified response threshold is compared. With the fixed portion of the comparison signal, one can immediately find the one Specify the amount by which a phase current can be passed through the Sirom of the phase with the lowest load 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, MGs, MGt mit Stromwandlern Z\ bis Z₃ sowie Meßgleichrichtern G\ bis Gi 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, h bezeichnet sind. Diese Meßsignale werden an entsprechenden Eingängen eines Grenzwertgebers GG angeschlossen, der für jedes Meßsignal eine der dargestellten, anodenseilig im Punkt A zusammengeschalteten Dioden aufweist. Der Punkt A ist über einen ersten Konstantsignalgeber KCi in Form eines einstellbaren Widerstandes mit dem Ausgang AGC des KleinstwTrtgebers 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, MGs, MGt with current transformers Z \ to Z ₃ as well as measuring rectifiers G \ to Gi 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 are referred to as measurement signals Ir, Is, h 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 in point A on an anode line for each measurement signal. Point A is connected via a first constant signal generator KCi in the form of an adjustable resistor to the output AGC of the smallest value generator. 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 durchschallet, während die übrigen Dioden gesperrt sind und die zugehörigen Meßsignale vom Punkt A trennen. Der Vorwärtsstrom der jeweils durchlassenden Diode wird von Plus über R₁ 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 KG\, womit also die Kurzschluß-Ansprechüberhöhung bezüglich des jeweiligen Betriebssiromcs in Form einer additiven Grenzwertkomponentc einstellbar ist.The diodes of the limit indicator form a minimum value selection circuit Smin. which in each case only transmits the measurement signal of the smallest amount via the associated diode, which is acted upon 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 ₁ 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. Between point A and the output AGG of the limit value transmitter there is the voltage drop across the resistor of KG \, with which the short-circuit response increase with regard to the respective operating siromcs can be set in the form of an additive limit value component.

Die Meßsignale Ir, Is und It sind jeweils an den nichtinvertierenden Eingang eines Vergleichen VGr bzw. VGs bzw. KCr geführt, deren invertierende Eingänge zusammen an den Ausgang AGG des Grenzwertgebers angeschlossen sind. Wenn eines der Mcßsignale den gemeinsamen Grenzwert am Ausgang 4CC, 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 »'·· ur eine nachfolgende Logikschaltung wirkt, wohingegen ein negatives Ausgangssignal als verneinendes Dualsignal »0« wirkt. Die Vcrgleicher wirken somit als Gren/.wcrtschalter, die auf einen zu deteklicrenden Kurzschluß in der zugehörigen Phase mit dem Ausgangssignal »1« antworten.The measurement signals Ir, Is and It are each fed to the non-inverting input of a comparator VGr or VGs or KCr, the inverting inputs of which are connected together to the output AGG of the limit indicator. If one of the measuring signals exceeds the common limit value at output 4CC, 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 is an affirmative dual signal »'·· for a subsequent Logic circuit works, whereas a negative output signal works as a negative dual signal "0". The comparators thus act as limit switches, which respond to a short circuit to be detected in the associated phase with the output signal "1".

Über je eine UND-Schaltung VUr bzw. VlA bzw. VU, und eine ODER-Schaltung VOr bzw. VOs bzw.Via an AND circuit VUr or VlA or VU, and an OR circuit VOr or VOs or

sowie ein Zeitglied Tr bzw. Ts bzw. Tt und nicht näher uezeichnete Verstärker wirkt jeder Vergleicherausgang auf einen Auslöseschalter Sr bzw. Ss bzw. St und/oder auf einen der Stellungsanzeiger Lr bzw. Ls bzw. Lt. Im Beispielsfall ist gleichzeitige Anzeige und Auslosung 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 weiterhin von einer gemeinsamen, unselektiven Anregung über einen Eingang £L/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 phasenselektiven 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.as well as a timing element Tr or Ts or Tt and amplifiers not shown in detail, each comparator output acts on a trigger switch Sr or Ss or St and / or on one of the position indicators Lr or Ls or Lt. In the example, simultaneous display and draw is 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, the triggering is still dependent on a common, unselective excitation via an input £ L / S, which is connected to the AND circuits VUr, VUs on the input side with the comparator outputs. VUt is connected. This version comes z. B. for a busbar protection into consideration, wherein the monitoring circuit shown is arranged at a feed point of the busbar, while the individual busbar outputs have non-phase-selective, but have earlier responding overcurrent relays due to the corresponding staggered time delay. The outputs of these outgoing relays are then to be connected to the EUS input in a disjunctive manner (via an OR circuit) 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 Tr. Ts, Tt are to be set to a longer delay with respect 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 Vcrgleicher erfolgen kann, weil der erzeugte Grenzwert ebenfalls zu hoch ist. Die Auslösung erfolgt mit Hilfe der unsclektivcn Anregung über EUS in Konjunktion mit dem Nichtanspicchen sämtlicher Vergleicher VGr, VGs, VGt- 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 VOr. VOs, VOt 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 unsclektivcn excitation via EUS in conjunction with the non- activation of all comparators VGr, VGs, VGt- 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 one through the OR circuits VOr. VOs, VOt given all-phase disconnection or short-circuit display is connected via an OR circuit VOi to the output of the aforementioned AND circuit VU, which serves 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 Sniüx, die mit je einer entsprechend gepolten Diode an die Meßsignale Ir bzw. As- bzw. /7- angeschlossen ist und jeweils das größte Meßsignal auf einen gemeinsamen Vergleicher VC schaltet. Der andere Eingang dieses Vergleichers ist an einen zweiten Konstantsignalgeber KGi angeschlossen, der auf einen entsprechend hohen Überstromwert als Ansprechschwclle 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 Sniüx, which is connected to the measurement signals Ir or As- or / 7- with a correspondingly polarized diode and the largest measurement signal to a common comparator VC switches. The other input of this comparator is connected to a second constant signal generator KGi , which is set to a correspondingly high overcurrent value as the 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 measurement signals dependent on the phase current amplitudes are compared separately with a limit value and exceeding the limit value is used as a short-circuit indicator, characterized in that a limit value is used to compare the measurement signals (Ir, Is. It) , which includes a portion that can be changed in the same direction as the smallest measuring signal.

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 measuring signal transmitter (MGr, MGs. MGt) and has a minimum value selection circuit (Sm'in) such that in each case only the absolute value smallest measuring signal 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 one of the lowest value selection circuit (Snv'n) output cable additively connected, preferably adjustable constant signal transmitter (KG]) .

4. A device according to claim 2 or 3, characterized in that the positive outputs of the comparisons (VGr, VGs. VGi) which are affirmative at Grcnzwcrtübcrcitung are brought together via a negative OR circuit (VO, Vi) , the output of which is combined with an unsclcktivcn call channel Short-circuit protection device is summarized via an AND circuit (VlI). and that the output of this AND circuit (VU) is connected to the trigger input (EAP) 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 Meßsignalgcber (MGr, MGs, MGj) are connected to corresponding inputs of a maximum value selection circuit (Smnx) , the output of which together with a preferably adjustable constant signal generator (KG2) to corresponding inputs of a common comparison (VG) , the output of which is connected to the triggering input (EAP) of an all-phase disconnection or short-circuit display.