DE2736953A1 - Phasenvergleichsschutzschalteinrichtung - Google Patents

Description

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Phasenvergleichsschutzschalteinrichtung

Die Erfindung betrifft Phasenvergleichsschutzschalteinrichtungen, wobei insbesondere eine Verbesserung der Einrichtung gemäß der britischen Anmeldung 01230/76, aber auch gleichzeitig eine Verbesserung der Einrichtung der britischen Patentanmeldung 01604/75 erreicht werden soll, wobei auch Beziehungen hinsichtlich der US-Patentanmeldung 716 048 vom 20. August 1976 bestehen.

Die Erfindung betrifft insbesondere Schutzschalteinrichtungen der Bauart, die Phasenvergleichsverfahren anwendet. Insbesondere handelt es sich dabei um ein Gerät, bei dem die Senderabtastschwellwertpegel von der Effektivwert-Nullachse der Stromwelle einer jeden Phase eines geschützten Leitungsabschnittes verschoben worden sind.

Normalerweise wird, wenn ein geschützter Leistungsnetzübertragungsleitungsabschnitt einen Fehler zeigt, von den erregten Sammelschienen ein Fehlerstrom zur Fehlstelle einwärts fließen. Bei dieser Art von Fehlerzustand wird die Schutzschalteinrichtung eine Trennerauslösung veranlassen, um eine oder mehrere Phasen des geschützten Leitungsabschnittes bis zur Beseitigung des Fehlers abzuschalten. Jedoch wird dies bei bestimmten in-

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ternen Fehlerzuständen nicht auftreten, wie beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses zwischen Leitung und Masse oder zwischen Leitung und Leitung mit hohem Widerstand. Man nehme beispielsweise an, daß am einen Ende des geschützten Leitungsabschnittes eine starke Leistungsversorgungssammelschiene und am anderen Ende eine schwache Leistungsversorgungssammelschiene eine Belastung liefert. Es ist dann möglich, daß sich eine Nettoauswärtsversorgung aus dem geschützten Leitungsabschnitt in die schwache Sammelschiene hinein ergibt. In einem solchen Falle würde die Schutzschalteinrichtung den inneren Fehler nicht erkennen und auch nicht reagieren und die Trennerauslösung müßte durch eine sekundäre oder Hilfsschutzeinrichtung erreicht werden.

Eine Lösung dieses Problems ist in der oben angegebenen britischen Patentanmeldung 01230/76 angegeben, gemäß der die austastenden Schwellwertpegel eines jeden Senders, wobei einer jeweils an jedem Ende des geschützten Leitungsabschnittes angeordnet ist, um jeweils einen gleich großen, aber entgegengesetzt gerichteten Betrag von der effektiven Zonenachse der Stromwellenform versetzt ist. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Lösung nur dann zufriedenstellend ist, wenn die Größe des nach außen gelieferten Stromes verhältnismäßig klein ist, d. h., daß der Sekundärstrom nicht größer als etwa 4 Ampere sein darf.

Dies liegt an dem Erfordernis, daß der austastende Schwellwertpegel oberhalb eines maximal zu erwartenden nach außen fließenden Stromes gesetzt werden muß. In einigen Beispielen führte dies dazu, daß der austastende Schwellwertpegel verhältnismäßig hoch angesetzt werden muß, Zwar erwies sich diese Anordnung im allgemeinen als zufriedenstellend, jedoch ergab sich, daß das Schutzgerät nicht reagierte und somit den zugehörigen Trenner nicht auslöste im Falle eines internen Fehlers, der zu einfließenden Strompegeln führte, die unterhalb der nunmehr durch die relativ hohen Austastschwellwertpegel erkennbaren Strompegel liegt. Mit anderen Worten, verschobene Austastung mit einem verhältnismäßig hohen Schwellwertpegel führt zu einem "blinden

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Punkt" bei der Reaktion des Schutzgerätes.

Wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Phasenvergleichs-Schutzschalteinrichtung zu schaffen, die die oben genannten Probleme beseitigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, d. h., daß die erfindungsgemäße Phasenvergleichsschutzschalteinrichtung zum Schutz einer Wechselstromlei stungsübertragungsleitung, die zumindest einen eine erste und eine zweite Sammelschiene miteinander verbindenden Leiter aufweist, folgende Merkmale besitzt: a) erste Schaltkreiseinrichtungen, die mit der ersten Sammelschiene in Wirkverbindung stehen und so ausgeführt sind, daß sie ein Signal aufnehmen, das die Augenblickshöhe des in dem Leiter fließenden Stromes repräsentiert, um einen ersten Satz von konstanten oberen und unteren Grenzen eines Stromsicherheitsbereichs festzulegen, wobei diese beiden ersten festgelegten Grenzen zu einer Seite der effektiven Nullachse der Wellenform des aufzunehmenden Signals vorgesehen werden, und um i) ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Augenblicksgröße des empfangenden Signals zwischen der oberen und der unteren Grenze dieser Sicherheitszone liegt, ii) ein zweites Ausgangssignal, wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals sich oberhalb der Grenzen der Sicherheitszone befindet und iii) ein drittes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals sich unterhalb der Grenzen der Sicherheitszone befindet; b) zweite Schaltkreiseinrichtungen, die mit der ersten Sammelschiene in Wirkverbindung stehen und so ausgeführt sind, daß sie das dem Augenblickswert des durch den Leiter fließenden Stromes entsprechende Signal aufnehmen, um eine erste konstante Austastschwellwertgrenze zur anderen Seite der effektiven Nullachse der Wellenform des aufgenommenen Signals festzulegen und i) ein erstes Ausgangsaustastsignal zu erzeugen, wenn die Augenblicksgröße des empfangenden Signals sich oberhalb der ersten Austastschwellwertgrenze befindet und ii) ein zweites Ausgangsaustastsignal, wenn die Augenblicksgröße des empfangen-

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den Signals sich unterhalb der ersten Austastschwellwertgrenze befindet; c) dritte Schaltkreiseinrichtungen, die mit der zweiten Sammelschiene in Wirkverbindung stehen und so ausgeführt sind, daß sie ein den Augenblickswert des in dem Leiter fließenden Stromes repräsentierendes Signal aufnehmen, um einen zweiten Satz von konstanten oberen und unteren Grenzen einer Stromsicherheitszone festzulegen, wobei beide Grenzen auf einer Seite der effektiven Nullachse der Wellenform des empfangenen Signals angeordnet sind, und um i) ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Augenblicksgröße des empfangenden Signals sich zwischen oberer und unterer Grenze der Sicherheitszone befindet, ii) ein zweites Ausgangssignal, wenn die Augenblicksgröße des empfangenden Signals sich oberhalb der Grenzen der Sicherheitszone befindet und iii) ein drittes Ausgangssignal an dem anderen seiner Ausgänge, wenn die Augenblicksgröße des empfangenden Signals sich unterhalb der Grenze der Sicherheitszone befindet; und d) vierte Schaltkreiseinrichtungen, die so ausgeführt sind, daß sie das die Augenblicksgröße des durch den Leiter fließenden Stromes repräsentierende Signal aufnehmen, um eine zweite konstante Austastschwellwertgrenze zur anderen Seite der effektiven Nullachse der Wellenform des empfangenden Signals festzulegen und um i) ein erstes Ausgangsaustastsignal zu erzeugen, wenn die Augenblicksgröße des empfangenden Signals sich oberhalb des zweiten Austastschwellwertgrenzwertes befindet, und ii) ein zweites Ausgangsaustastsignal, wenn die Augenblicksgröße des empfangenden Signals sich unterhalb der zweiten Austastschwellwertgrenze befindet; wobei erste und zweite Austastschwell" wertgrenzen so festgelegt werden, daß sie unterschiedliche Werte aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

Es zeigt:

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Fig. 1 ein Blockdiagramm der mit dem einen Endanschluß des geschützten Leitungsabschnittes verbundenen Schutzschalteinrichtung ;

Fig. 2 ein detaillertes Blockdiagramm, das Teile der zugehörigen Schutzschalteinrichtung der Fig. 1 in größeren Einzelheiten wiedergibt;

Fig. 3 ein Blockdiagramm des in Fig. 2 dargestellten versetzt arbeitenden Austasters und Quadrierers;

Fig. 4 eine schematische Illustration des geschützten Leitungsabschnittes, der zwischen einer starken und einer schwachen Quelle angeschlossen ist und einen internen Erdschluß hohen Widerstandes aufweist, der zu einem nach außen fließenden Strom führt;

Fig. 5 die Fehlstromwellenformen der Anordnung der Fig. 4 am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes sowie die entsprechenden logischen Signale, die von der zugehörigen Schutzschalteinrichtung bekannter Art erzeugt werden;

Fig. 6 die Fehlerstromwellenformen der Anordnung der Fig. 4 am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes sowie die entsprechenden logischen Signale, die von einer anderen bekannten zugehörigen Schutzschalteinrichtung erzeugt werden;

Fig. 7 die Fehlerstromwellenformen am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes bei einem externen Fehler sowie die entsprechenden logischen Signale, die von dem zugehörigen Schutzschaltgerät bekannter Art erzeugt werden, wie es in Fig. 6 benutzt wurde;

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Fig. 8 die Fehlerstromwellenformen am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes für einen internen Fehler, der zu einem verhältnismäßig hohen nach außen fließenden Strom führt, sowie die entsprechenden logischen Signale, die von dem in Fig. 6 verwendeten zugehörigen Schutzschaltgerät bekannter Art erzeugt werden;

Fig. 9 Fehlerstromwellenformen am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes für einen Fehlerzustand mit Leistungszufuhr und die entsprechenden logischen Signale, die von dem in Fig. 6 benutzten zugehörigen Schutzschaltgerät bekannter Art erzeugt werden;

Fig. 10a und 10b

Fehlerstromwellenformen am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes bei einem Fehlerzustand mit Versorgung nach außen, wobei die entsprechenden logischen Signale von einem zugehörigen Schutzschaltgerät gemäß der Erfindung erzeugt werden; und

Fig. 11 einen kompletten Satz von die Stromschwellwertpegel schneidenden Stromwellenformen am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes für sowohl einen hineinführenden als auch einen herausführenden Fehlerstrom sowie die entsprechenden logischen Signale, die von dem erfindungsgemäßen zugehörigen Schutzschaltgerät erzeugt werden.

In dieser Beschreibung wird eine modifizierte Schutzschalteinrichtung offenbart, die in Wirkverbindung mit sowohl dem örtlichen als auch dem entfernten Ende eines Leistungsversorgungsabschnittes, der durch die Einrichtung geschützt wird, steht. Das modifizierte Schutzschaltgerät umfaßt Schaltkreiseinrichtungen zur Erzeugung von ersten und zweiten austastenden Schwell-

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wertgrenzen, die beide um unterschiedliche Beträge von der Effektivwert-Nullachse der Wellenform des an jedem Ende des geschützten Leitungsabschnittes fließenden Stromes versetzt sind. Die Versetzung des einen der austastenden Schwellwertpegel wird so ausgewählt, daß ein maximaler nach außen fließender Fehlerstrom an einem der Endteile des geschützten Leitungsabschnittes erfaßt wird, während die Versetzung der anderen austastenden Schwellwertgrenze so ausgewählt wird, daß die unteren Werte des einfließenden Stromes erfaßt werden. Vorzugsweise sind die Schaltkreiseinrichtungen, die den höheren absoluten Wert der austastenden Schwellwertgrenze erzeugen, in Wirkverbindung mit demjenigen Ende des geschützten Leitungsabschnittes, das voraussichtlich den nach außen fließenden Fehlerstrom aufweisen wird.

Zusätzliche Schaltkreiseinrichtungen sind vorgesehen, um erste und zweite Sätze von konstanten oberen und unteren Grenzen einer Stromsicherheitszone zu erzeugen, welche jeweils mit den zweiten und ersten austastenden Schwellwertgrenzen in Beziehung sind. Sowohl der erste als auch der zweite Satz wird ebenfalls von der effektiven Nullachse der Wellenform versetzt, die den Stromfluß am örtlichen und am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes repräsentieren, mit dem die zusätzlichen Schaltkreiseinrichtungen zusammenwirken.

Weiterhin wird die absolute Größe der höheren austastenden Schwellwertgrenze auf den absoluten Wert des maximal zu erwartenden nach außen fließenden Fehlerstroms plus einer ersten Sicherheitsgrenze eingestellt. Die Größe der oberen oder unteren Grenze des Satzes von Stromzonen nebst der effektiven Nullachse der zugehörigen Wellenform wird auch auf den absoluten Wert des maximal zu erwartenden nach außen fließenden Fehlerstroms plus einer zweiten Sicherheitszone festgelegt, wobei die erste Sicherheitszone absolut gesehen größer ist als die zweite.

In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Darstellungen gleiche Elemente. Fig. 1 erläutert in einem

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Blockdiagramiti den Teil eines abgetrennten Phasenvergleichsschutzschaltgerätes, der mit einem Ende eines geschützten Versorgungsleitungsabschnittes verbunden ist. Es sollte bemerkt werden, daß zwar die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Entmischt-Phasenvergleichsschutzschaltgerät beschrieben werden wird, daß die Erfindung aber auch im Zusammenhang mit irgendeiner beliebigen Vergleichsschutzschalteinrichtung verwendbar ist, wie beispielsweise für entmischte Phase oder für gemischte Anregung.

Die Bezugszahlen 1S, 2S und 3S bezeichnen entsprechend drei Sammel-schienen an dem dargestellten Ende des geschützten Leitungsabschnittes. Diese Sammelschienen werden von einer (nicht dargestellten) Quelle versorgt, wobei für die gegenwärtigen Zwecke diese Quelle als stark angesehen werde. Die Sammelschienen 1S, 2S und 3S sind mit Phasenleitungen 4, 5 bzw. 6 verbunden, und zwar über Sperrkreise 7, 8 und 9 und Kreistrenner 10, 11 und 12. Stromtransformatoren 13, 14 und 15 sind mit den entsprechenden Phasenleitern 4, 5 und 6 verbunden und über die isolierenden Stromtransformatoren 16, 17 bzw. 18 an Phasenschutzschaltnetzwerken angeschlossen. Ein Isolationstransformator 19 ist so angeschlossen, daß er den Reststrom oder Massestrom in normaler Weise führt. Dieser Transformator erregt das Erdschutzschaltnetzwerk 23. Die isolierenden Transformatoren 16, 17, 18 und 19 erregen Lastwiderstände, wodurch Spannungsgrößen einen Wert aufweisen, der proportional zum Strom in den Leitern 4, 5 und 6 bzw. proportional zum Reststrom ist, welche Spannungen den Netzwerken 20, 21, 22 und 23 zugeführt werden.

Die Netzwerke 20, 21, 22 und 23 sind identisch, mit der Ausnahme, daß das Restnetzwerk 23 einen Schalter SW1 aufweist, dessen Stellung derartig ist, daß der Fehlerstrom von dem l_- überstromnetzwerk 60 statt von dem Fehlerdetektor 58 festgestellt wird.

Die Netzwerke 20, 21 und 22 sind jeweils mit Ausgangsleitern 25, 26 bzw. 27 versehen, die normalerweise an die ODER-Gatter

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34, 36 und 38 logische Nullsignale liefern. Diese ODER-Gatter sind so angeschlossen, daß sie die Trenner 10, 11 bzw. 12 betätigen. Im Falle eines Fehlers in mindestens einem der Leiter 4, 5 und 6 wird das entsprechende Netzwerk veranlaßt, seinen Ausgangsleiter 25, 26 oder 27, wie es gerade der Fall ist, mit einem eine logische 1 darstellenden Signal zu versorgen und dadurch wiederum eines oder mehrere der ODER-Gatter 34, 36 oder 38 zu veranlassen, ein eine logische 1 darstellendes Signal zu liefern und den oder die richtigen Trenner der Gruppe von Trennern 25, 26 und 27 auszulösen. Die Ausgangsleiter 25, und 27 sind auch mit Eingangsanschlüssen eines ANY-2-ODER-Gatters 40 verbunden, dessen Ausgang mit jedem der ODER-Gatter 34, und 38 verbunden ist. Im Falle eines Fehlers bei zwei oder mehr Leitern 4, 5 und 6 werden daher alle Trenner 10, 11 und 12 betätigt, um die Leiter von den Sammelschienen 1S, 2S und 3S abzutrennen .

Die Netzwerke 20, 21 und 22 sind auch mit Ausgangsleitern 25a, 26a bzw. 27a versehen, die mit einem ersten Eingang der UND-Gatter 41, 42 bzw. 43 verbunden sind. Die zweiten Eingänge für die UND-Gatter 41, 42 und 43 sind miteinander mit dem Ausgangsleiter 28 des Netzwerkes 23 verbunden. Wie noch in größeren Einzelheiten beschrieben werden wird, liefert die Erkennung eines Erdschlußfehlers oder eines Reststromfehlers durch das Netzwerk 23 ein eine logische 1 darstellendes Signal an den Leiter 28 und an den zweiten Eingang eines jeden der UND-Gatter 41, 42 und 43. Falls ein Erdstromfehler auftritt, wird eines der Netzwerke 20, 21 und 22 auch seinen Ausgangsleiter 25a, 26a oder 27a mit einem eine logische 1 darstellenden Signal versorgen und eines der UND-Gatter 41, 42 und 43 wird an eines der ODER-Gatter 34, 36 und 38 ein eine logische 1 darstellendes Signal liefern, wodurch einer der Trenner 10, 11 und 12 erregt wird, um den fehlerhaften Leiter der drei Leiter 4, und 6 abzutrennen.

Das Netzwerk 20 ist in Fig. 2 vollständiger dargestellt und umfaßt einen Fehlerdetektor 58, der ein eine logische 1 dar-

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stellendes Ausgangssignal liefert, wenn er einen Fehler auf der Leitung 4 erkennt. Dieser Fehlerdetektor kann irgendeine geeignete Form annehmen/ z. B. die in der britischen Patentschrift 1 366 196 wiedergegebene. Der Ausgang des Fehlerdetektors 58 wird über eine Zeitverzögerung 58A und dann mittels Leiter 54 an einen Eingangsanschluß 54A eines UND-Gatters 110 (wobei der Schalter SW1 in der in der Figur dargestellten Position sich befindet) angeschlossen und liefert dem UND-Gatter 110 ein erstes Einschaltsignal.

Ein Ij.-Uberstromnetzwerk 60, erregt von den Sammelschienen 62 und 63, ist über einen Leiter 6OA mit einem zweiten Eingangsanschluß 183 des UND-Gatters 110 verbunden. Das Uberstromnetzwerk 60 kann irgendeine geeignete Form annehmen, bei der ein eine logische 1 darstellendes Signal geliefert wird, sobald das Eingangssignal von den Sammelschienen 62 und 63 einen Leitungsstrom repräsentiert, der größer als ein vorbestimmter minimaler Strom ist, der beispielsweise der maximal zu erwartende Ladestrom des Leiters 4 sein kann. Der Leiter 6OA ist auch mit dem Eingangsanschluß 95 der Auslöseplatte 24a und von dort mit einem Eingangsanschluß von dessen UND-Gatter 114 verbunden. Der Ausgangsanschluß des UND-Gatters 114 ist über einen Zeitgeber 116 mit dem Ausgangsleiter 25 verbunden. Durch diese Anordnung kann die Auslöseplatte 24a niemals ein Auslösesignal an das Auslösenetzwerk 24 liefern, es sei denn, daß das I_T-

L·

Uberstromnetzwerk 60 der Platte ein eine logische 1 darstellendes Signal liefert.

Der Sendeempfänger 78 liefert, wenn er von dem entfernt angeordneten Sendeempfänger (nicht dargestellt) am anderen Ende des geschützten Leitungsabschnittes ein Signal von zumindest der richtigen Größe aufnimmt, ein eine logische 1 darstellendes Signal (im folgenden vereinfacht logisch-1-Signal genannt) an seinen Ausgangsleiter 125, das einem dritten Eingangsanschluß 127 des UND-Gatters 110 zugeführt wird. Wenn der Sendeempfänger ein Signal von ausreichender Stärke nicht erhält, findet das sich ergebende logisch-O-Signal am Eingangsanschluß 127 ein

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logisch-1-Signal am Ausgang des UND-Gatters 110. Wenn der Sendeempfänger 78 ein überwachungssignal von dem Sendeempfänger aufnimmt, wird ein logisch-1-Signal an seinen Ausgangsleiter 105 geliefert und dadurch auch dem negierten Eingangsanschluß 108 des UND-Gatters 110. Das UND-Gatter 110 wird daher eingeschaltet, um ein Ausgangssignal nur bei Nichtaufnahme eines Schutzsignals vom Senderempfänger 78 zu liefern.

Unter normalen fehlerfreien Bedingungen wird kein RI„„-Signal

OtV

(das ist das Quadratwellensignal, das von der entfernten Stelle aufgrund von Stromwellensignalabweichungen durch den entfernten austastenden Schwellwertpegel hindurch ausgesendet wird), von dem Sendeempfänger 78 über seinen Ausgangsleiter 81 den normalen und negierten EingangsanschlUssen der UND-Gatter 82A bzw. 82B geliefert. Das RI_gw-Signal umfaßt eine Serie von alternierenden logisch-1- und logisch-O-Signalen, wodurch die Augenblicksgrößen des Stroms auf Leitung 4 bezüglich des austastenden Schwellwertpegels an der entfernten Stelle angezeigt werden. Die UND-Gatter 82A und 82B dienen als Stromvergleichseinrichtungen zum Vergleich der relativen Größe des Stromes am entfernten Ende der Leitung, wie von dem Leiter 81 zugeführt, mit der relativen Größe der Stromquadratwellen, die von dem Strom abgeleitet werden, der örtlich über den Transformator 16 dem versetzend austastenden und quadrierenden Netzwerk 67 zugeführt wird, siehe für weitere Einzelheiten die Fig. 3. Gegenwärtig sei nur gesagt, daß ein logisch-1-Signal dem Ausgangsleiter 68 des versetzt austastenden und quadrierenden Netzwerkes 67 während ausgewählter Abschnitte der positiven Halbwelle des Signals zwischen den Sammelschienen 62 und 63 zugeführt wird, und das ein logisch-O-Slgnal an dessen Ausgangsleiter 69 während zumindest eines Teils der positiven Halbquelle der zwischen den Leitern 62 und 63 anliegenden Größe geliefert wird. Diese Ausgangssignale werden in üblicher Weise durch die Zeitverzögerung 84 verzögert und den Eingangsanschlüssen 85 und 86 des Phasenvergleichbestimmers 56 und von dort den normalen Eingangsanschlüssen der UND-Gatter 82A bzw. 82B zugeführt.

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Wenn logisch-1-Signale gleichzeitig beiden Eingangsanschlüssen des UND-Gatters 82A zugeführt werden, liefert das ODER-Gatter 86A ein logisch-1-Signal dem Eingangsanschluß 87 des UND-Gatters 110. Wenn in ähnlicher Weise ein logisch-1-Signal dem Anschluß 86 und ein logisch-O-Signal gleichzeitig vom Leiter 81 dem UND-Gatter 82B zugeführt wird, wird ein logisch-1-Ausgangssignal auch dem ODER-Gatter 86A zugeführt, welches ebenfalls ein logisch-1-Signal dem Eingangsanschluß 87 zuführt. Jedoch verbleibt bei Abwesenheit eines einschaltenden logisch-1-Signals am Eingangsanschluß 54A und/oder bei Anwesenheit eines logisch-1-Schutzsignals am negierten Eingangsanschluß 108 das UND-Gatter 110 unwirksam für die Lieferung irgendwelcher logisch-1-Ausgangssignale an den Verzögerungszeitgeber 90 zur Auslösung seiner Verzögerungszeit.

Das versetzt austastende und quadrierende Netzwerk 67 liefert ein I_eT-Signal an seinen Ausgangsanschluß 70 und von dort an einen Eingangsanschluß eines ODER-Gatters 71 in dem Austaster 72. Dieses I_gw-Signal umfaßt eine Serie von logisch-1- und logisch-O-Signalen, wie sie von der Größe des Stromsignals bestimmt werden, das vom Transformator 16 im Vergleich zu den austastenden Schwellwertpegeln an der örtlichen Stelle geliefert wird. Wenn I_g„ eine logische 1 ist, wird das ODER-Gatter 71 eingeschaltet, wodurch der Ausgangsanschluß 73 des Austasters 72 auf eine logische 1 gesetzt wird. Dies setzt den normalen Eingang des UND-Gatters 75A auf eine logische 1 und einen der negierten Eingangsanschlüsse des UND-Gatters 75 auf eine logische 0. Wenn umgekehrt I_o„ eine logische 0 ist und man annimmt,

on

daß der Zeitgeber 71A noch nicht betätigt wurde und abgelaufen ist, wird der normale Eingang für das UND-Gatter 75A auf eine logische 0 gesetzt und der bereits erwähnte negierte Eingangsanschluß des UNDGatters 75 auf eine logische 1.

Bei Abwesenheit eines Fehlers wird ein logisch-O-Signal über den Leiter 54 dem Eingangsanschluß 98 des Austasters 72 zugeführt und von dort einem negierten Eingangsanschluß des UNDGatters 176. Der andere negierte Eingangsanschluß des UND-Gatters

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176 ist mit dem Ausgang des 10/60 Zeitgebers 71A verbunden, der normalerweise ein logisch-O-Ausgangssignal liefert. Das UND-Gatter 176 liefert daher während fehlerfreiem Betriebs ein logisch-1-Signal über seinen Ausgangsleiter 74 zu den negierten Eingangsanschlüssen der UND-Gatter 75 und 75A der Frequenzsteuerung 76. Dieses logisch-1-Signal schaltet beide UND-Gatter und 75A ab, so daß während fehlerfreien Betriebs logisch-O-Ausgangssignale von den Leitern 78 und 80 dem Sendeempfänger 78 zugeführt werden. Das logisch-1-Signal, das normalerweise von dem ND-Gatter 176 geliefert wird, wird vom Ausgangsleiter 77 der Frequenzsteuerung 76 zum Sendeempfänger 78 weitergeleitet und arbeitet als Schutzsignal.

Der Sendeempfänger 78 kann irgendeine Form annehmen, die ein Schutzsignal aufgrund eines logisch-1-Eingangssignals auf Leiter 77 aussendet. Der Sendeempfänger 78 wird auch auslösungspositive und auslösungsnegative Signale aufgrund der alternierenden logisch-1- und logisch-O-Signale auf den Leitern 79 und 8o liefern, was dann auftritt, wenn ein logisch-O-Signal dem Ausgangsleiter 77 von dem UND-Gatter 176 zugeführt wird.

Wenn auf dem Leiter 4 ein Fehler auftritt, wird von dem Fehlerdetektor 58 an die Eingangsanschlüsse 54A des UND-Gatters sowie an den Eingangsanschluß 98 des Austasters 72 ein logisch-1-Signal geliefert. Wenn dies auftritt, liefert das UND-Gatter 176 ein logisch-O-Signal an den Leiter 77 und an die negierten Eingangsanschlüsse der UND-Gatter 75 und 75A. Zu dieser gleichen Zeit wird das I_gw-Signal dem ODER-Gatter 71 zugeführt und der Ausgangsleiter 73 des Austasters 72 wird dann entsprechend eine Serie von logisch-1- und logisch-O-Signalen an den zweiten negierten Eingangsanschluß des UND-Gatters 75 und an den normalen Eingangsanschluß des UND-Gatters 75A liefern, wodurch die Ausgangsleiter 79 und 80 aufeinanderfolgend von logisch-1- und logisch-O-Signalen erregt werden. Dies, verbunden mit dem logisch-O-Signal auf Leiter 77, veranlaßt den Sender 78, die auslösepositiven und die auslösenegativen Signale als seine RI_o„-Signale an den Senderempfänger am entfernten Ende des ge-

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schützten Leitungsabschnittes zu senden.

Nimmt man an, daß ein Teil des mit der entfernten Stelle verbundenen Schutzgerätes einen Fehler ermittelt und die Übersendung des Schutzeignales sowie die Übersendung eines RI_otT-Signales

on

unterbrochen hat, wird der Senderempfänger 78 ein logisch-O-Signal an den negierten Eingangsanspruch 108 des UND-Gatters liefern. Nimmt man weiter an, daß das empfangende Signal von ausreichender Stärke ist, wird ein logisch-1-Signal dem Eingangsanschluß 127 des UND-Gatters 110 und alternierende logisch-1- und logisch-O-Signale, die die Größe Rlgw repräsentieren, den UND-Gattern 82A und 82B zugeführt. Wenn der Fehler intern hinsichtlich des geschützten Leitungsabschnittes ist, wird das logisch-1-Signal der RI_et-Größe gleichzeitig mit dem logisch-1-Signal der I_swpD-Größe auftreten und das logisch-O-Signal der RI_s„-Größe wird gleichzeitig mit dem logisch-1-Signal der I_gWN -Größe auftreten. Die logisch-1-Ausgangssignale von den UND-Gattern 82A und 82B werden dem ODER-Gatter und dadurch dem Eingangsanschluß 87 des UND-Gatters 110 zugeführt. Das UND-Gatter 110, das damit befriedigt ist, liefert ein logisch-1-Eingangssignal an den Zeitverzögerungsgeber 90, der unmittelbar darauf den Zeitablauf beginnt.

Wenn das logisch-1-Signal dort für eine Zeitperiode von zumindest 3 ms existiert, wird von der Zeitverzögerung 90 über den Eingangsanschluß 92 der Auslöseplatte 24a an einen Eingangsanschluß des ODER-Gatters 112 ein logisch-1-Signal geliefert. Der sich ergebende logisch-1-Ausgang des ODER-Gatters 112 wird dem zweiten Eingangsanschluß des UND-Ga ters 114 zugeführt, der, da von dem Netzwerk 60 ein logisch-1-Signal geliefert wird, dem anderen Eingangsanschluß des ODER-Gatters 112 ein logisch-1-Eingangssignal zuführt, um das UND-Gatter 114 weiterhin zu veranlassen, ein logisch-1-Ausgangssignal dem Eingang des 0,2/20 ms Zeitgebers 116 zuzuführen. Wenn ger Zeitgeber 116 ausgelaufen ist, liefert er ein logisch-1-Signal an den Ausgangsleiter 25 und über den Leiter 97 an den Eingangsanschluß 118 des Austasters 72. Wie bereits oben erläutert worden ist

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und sich aus Fig. 1 ergibt, wird dieses logisch-1-Ausgangssignal dem ODER-Gatter 34 zugeführt, das daraufhin ein logisch-1-Signal oder Auslösesignal dem Trenner 10 zuführt und diesen Trenner 10 veranlaßt, sich zu öffnen und den Leiter 4 von der Sammelschiene 1S abzutrennen.

Wenn der Fehler, der aufgetreten ist, ein Phasen- oder Massefehler ist, würde das Netzwerk 23, dessen Schalter SW1 so gestellt ist, daß es sein I_L-überstromnetzwerk 60 als Fehlerdetektor benutzt, in gleicher Weise den Fehler "sehen" und ein logisch-1 -Ausgangssignal über seinen Leiter 28 (der äquivalent zum Leiter 25 des Netzwerkes 20 ist) an jedes der UND-Gatter 41, 42 und 42 liefern. Bei einem Fehlschluß zwischen Phase A und Erde werden nur die Leiter 25a und 28 ein logisch-1-Ausgangssignal aufweisen und nur UND-Gatter 41 ein logisch-1-Signal dem ODER-Gatter 34 liefern, das als Hilfsan=ordnung zum Auslösen des Trenners 10 dient. Eine ähnliche Trennerantwort würde sich ergeben, falls andere mögliche Fehlschlüsse zwischen einer Phase und Erde auftreten.

Nimmt man einen Fehler zwischen Phase A und Phase B an, werden das Netzwerk 21 und das Netzwerk 20 den Fehler "sehen" und logische-1-Ausgangssignale auf die Ausgangsleiter 25, 25a, 26 und 26a bringen. Das logisch-1-Ausgangssignal auf Leiter 26 liefert ein logisch-1-Eingangssignal dem ODER-Gatter 36, das daraufhin ein logisch-1-Signal zur Auslösung des Trenners 11 liefert, während das logisch-1-Signal auf Leitung 25 den Trenner 10 auslöst, wie bereits beschrieben. Die Trenner 10 und 11 werden dadurch veranlaßt, die Phasenleitungen 4 und 5 von den Sammelschienen 1S bzw. 2S abzutrennen.

Die Leitungen 25 und 26 sind auch mit dem ANY-"2"-ODER-Gatter 40 verbunden, das wirksam wird, wenn zwei logisch-1-Eingangssignale diesem zugeführt werden, und ein logisch-1-Ausgangssignal an jedes der ODER-Gatter 34, 36 und 38 liefert, wodurch der Trenner 12 wie auch die Trenner 10 und 11 ausgelöst werden. Diese Betätigung des Trenners 12 wird üblicherweise deshalb

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gewünscht, selbst wenn die Leitung 6 keinen Fehler aufweist, um Systemstabilität aufrechtzuerhalten. Eine ähnliche Trennerantwort ergibt sich für die anderen möglichen Fehler zwischen Phase und Phase.

Wenn der Zeitgeber 116 abgelaufen ist, wird ein logisch-1-Signal, wie bereits erwähnt, dem auslösenden Netzwerk 24 zugeführt. Zusätzlich wird, wie bereits bemerkt, ein logisch-1-Signal dem Zeitgeber 71A des Austasters 72 geliefert. Wenn der Zeitgeber 71A ausläuft, sendet er ein logisch-1-Signal an einen negierten Eingang des UND-Gatters 176 und an einen Eingang des ODER-Gatters 71. Als Ergebnis werden die Ausgangsanschlüsse 73 und 74 des Austasters 72 auf eine logische 1 bzw. eine logische 0 gesetzt. Dies schaltet UND-Gatter 75A ein und schaltet UND-Gatter 75 aus. Wenn also das Schutzgerät am dargestellten Endteil des geschützten Leitungsabschnittes seinen zugehörigen Trenner auslöst, werden die Eingänge 77 und 79 zu dem Sendeempfänger 78 auf einer logischen 0 gehalten, während Eingang 80 auf einem stetigen logisch-1-Signal liegt. Mit anderen Worten, aufgrund eines Auslösesignals übersendet der Sendeempfänger 78 ein stetiges auslösepositives oder stetiges positives RIg_W-Signal.

Der bis hierher erläuterte Betrieb ist im wesentlichen identisch zu dem, wie er bei der britischen Patentschrift 1 449 682 beschrieben wurde. Bei dem Gerät dieser Patentschrift würde kein auslösendes logisch-1-Ausgangssignal dem Eingangsanschluß 92 der Auslöseplatte 24a und kei2e Auslösung der Trenner bewirken, falls die Pul ströme an den zwei Enden des geschützten Leitungsabschnittes nicht beide in den Leitungsabschnitt hinein fließen oder wenn der Strom aus dem geschützten Leitungsabschnitt heraus gerichtet war, selbst für die 3 ms Zeitverzögerung des Zeitgebers 90, und zwar deshalb, weil der Phasenvergleichsbestimmer 56 die Fehler nicht als interne Fehler im geschützten Leitungsabschnitt erkennen würde, sondern glauben würde, daß es sich um einen hinsichtlich dieses Leitungsabschnittes externen Fehler handelt.

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ORIGINAL INSPECTED

Wenn der Fehler ein Fehler zwischen einer einzelnen Leitung und Masse mit verhältnismäßig hohem Widerstand ist, und die Sammelschiene I- von einer starken Leistungsquelle und die Sammelschiene I_fT von iner schwachen Leistungsquelle versorgt wird und eine Last von I_L-Ampere von der Sammelschiene 1W geliefert wird, fließt ein Strom I_ von der Sammelschiene 1S durch den Trenner 10 mit einer Größe, die gleich I_ + I- ist, wobei I₁ der Teil des Fehlerstromes ist, der von der Sammelschiene 1S geliefert wird, siehe die Darstellung, insbesondere die Fig. 4. Der durch den Trenner 1OA fließende Strom wird gleich I„ sein, der gleich I - I₂ ist, wobei I_ der von der Sammelschiene 1-. gelieferte Teil des Fehlerstromes ist. Unter den angenommenen Bedingungen ist die Größe des Stromwertes 1 größer als die Größe des Stromwertes I_, so daß der Strom I„ durch den Trenner 1OA zur Sammelschiene 1W fließt.

Unter dem bekannten Zustand, bei dem der Sender im wesentlichen bei den Punkten 0° und 18o° der Stromwelle abgetastet wird und bei dem I__Wp-und I_SWN-Impulse bei einem positiven Strom von 1,5 Ampere bzw. einem negativen Strom von 1,5 Ampere ausgelöst werden, ergeben sich die in Fig. 5 illustrierten Werte von RI_SW, I_swp und I_SWN. Da weder das UND-Gatter 82A noch das UND-Gatter 82B logisch-1-Ausgangssignale liefern, wird dem Eingangsanschluß 87 des UND-Gatters 110 kein logisch-1-Eingangssignal zugeführt. In dieser Hinsicht sei bemerkt, daß dem UND-Gatter 82A logisch-1-Signale gleichzeitig von I_SWp und RI_gw zugeführt werden müssen, damit dieses ein logisch-1-Ausgangssignal liefert. Damit vom UND-Gatter 82B ein logisch-1-Ausgangssignal erhalten wird, muß diesem durch die Werte RI_gw und ¹C^n ^ein und ein logisch-1-Signal zugeführt werden. Aus Fig. 5 wird deutlich, daß dies nicht der Fall ist.

Gemäß der oben angegebenen US-Patentschrift wird dieses Problem dadurch beseitigt, daß das Abtastsignal, I_gWp und I_SWN nicht symmetrisch gesetzt wird. Das heißt, wie in Fig. 6 erläutert, das Abtastsignal wird so eingestellt, daß es bei -4,5 Ampere auftritt, während die Schwellwerte I_cum und I_eMM auf +6,0 bzw.

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+3,0 Ampere eingestellt werden. Die hier verwendeten Stromwerte sind die Ausgangswerte der Transformatoren 16-18 auf der Grundlage, daß 5 Ampere den vollen Laststrom der übertragungsleitung repräsentieren. Unter diesen Umständen, siehe Fig. 6, wird bei einem zum Zeitpunkt 0 in der Stromwelle I. auftretenden Fehler das UND-Gatter 82A kurzzeitig ein logisch-1-Ausgangssignal liefern, da logisch-1-Signale sowohl von der RI__I7- als auch von der I -Größe geliefert wird. Nimmt man einen Strom von

bWr

60 Hz an, ergibt sich, daß das logisch-1-Ausgangssignal von dem UND-Gatter 82A für wesentlich mehr als 3 ms vorhanden ist und ein Auslösesignal von der Zeitverzögerung 90 an die Auslöseplatte 24a geliefert wird, die daraufhin den Trenner 10 in der oben beschriebenen Weise auslöst.

Wie in Fig. 6 erläutert und oben beschrieben, wurde angenommen, daß der Fehler am 0 -Punkt der Stromwelle I, aufgetreten ist. Wenn jedoch der Fehler am 180°-Punkt auftritt, würde der richtige Phasenvergleich nicht vor dem nächstfolgenden O°-Punkt auftreten und eine Fehlzeit von etwa 8 ms auftreten, bevor die Zeitverzögerung 90 mit ihrem Zeitablauf beginnen würde. Dies gilt zwar für das Netzwerk 20, weil jedoch die Größe und die Phase des Stromsignals, das dem Netzwerk 23 zugeführt wird, gleich groß und entgegengerichtet zu dem Signal ist, das dem Netzwerk 20 zugeführt wird, sollte bemerkt werden, daß unter diesen Bedingungen die Auslösung aufgrund des logisch-1-Ausgangssignals auf dem Leiter 28 erfolgen würde. Wenn in ähnlicher Weise der Fehler ein Fehler zwischen Phase A und Phase B mit hohem Widerstand ist, würde der Fehlerstrom in einem der fehlerbehafteten Leiter um 180° außer Phase hinsichtlich des Fehlerstromes in dem anderen Leiter sein, so daß eine Auslösung in gleicher Weise auftreten würde, wie oben beschrieben.

Die Auswahl der Stromschwellwertpegel, bei denen die logischen Signale der Größen Igwp/ ¹CWM ^{und RI}SW ^von ° ^auf ^ ^sicn ändern und umgekehrt, können am besten bezüglich Fig. 4 und 6 verstanden werden. In diesen Figuren wurde angenommen, daß der maximale nach außen fließende Strom I_w unter Fehlerbedingungen

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2 Ampere effektiv beträgt. Um ein Trennerauslösesignal (siehe Wahrheitstabelle) zu erhalten, muß zumindest einer von zwei Bedingungssätzen, wie sie in der Wahrheitstabelle angegeben sind, für zumindest das ZeitablaufIntervall (3 ms) des Zeitgebers 90 existieren. Am örtlichen Ende ist der Strom I_ während der positiven Halbwelle von bei weitem ausreichender Größe, um für die Größe I_SWp ein logisch-1-Signal zu veranlassen. Unter "nach außen fließenden" Fehlerbedingungen muß die Größe RI_SW ebenfalls ein logisch-1-Signal sein. Die RI__w-Größe ist ein logisch-1-Signal immer dann, wenn die Größe des Stromes I„ positiver als ein vorbestimmter Konstruktionswert ist, bei dem RI_SW ^zv» einem logisch-O-Signal sich ändert. Mit einem angenommenen Mittelwert von 2 Ampere beträgt die maximale Größe annähernd 2,8 Ampere. Die Kontruktionsgröße für RI_gw sollte daher negativ und größer als 2,8 Ampere sein. Dies wird, wie illustriert, gleichzeitig logisch-1-Signale für die Größen ¹SWP ^{und RI}SW ^^{ür zumin<}*est das 3 ms-Intervall schaffen und den zugehörigen Trenner auslösen.

Am entfernten Endeist der nach außen fließende Strom I„ für die angenommenen Bedingungen klein und die Auslösung wird durch die Größen I_SWN und RI_sw erreicht. Aus Sicherheitsgründen wurde die Zeitverzögerung des Zeitgebers 90 mit 3 ms gewählt. Die Größe I_otJM sollte ein logisch-1-Signal und die Größe RI „„ ein

DnN an

logisch-O-Signal für zumindest 3 ms aufrechterhalten, vorzugsweise zu etwas mehr als diese 3 ms, beispielsweise 3,3 ms. Die

RI -rflröße ist ein logisch-O-Signal, wenn die Größe des Stromes sw

I_H oberhalb der Kontruktionsgröße liegt und dies wird während der gesamten Fehlerperiode der Fall sein.

Der Strom I„ wird positiv sein und eine maximale Größe von annähernd 2,8 Ampere besitzen, und da die Größe I_SWN ein logisch-1-Signal nur dann ist, wenn die Größe von I_g geringer als ein vorbestimmter ausgewählter Wert ist, wird dieser ausgewählte Wert mit 3 Ampere festgelegt. Dies stellt sicher, daß die Größe RI_o„ eine logische 0 sein wird und daß gleichzeitig die Größe

eine logische 1 sein wird, und zwar für eine ausreichend

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lange Zeit, die es der Zeitverzögerung 90 ermöglicht, auszulaufen und den Trenner am schwachen Ende auszulösen.

Die Auswahl der Größe, bei der der Wert I_swp von einem logisch-0- zu einem logisch-1-Signal wechselt, kann am besten bezüglich Fig. 7 verstanden werden. Die Situation muß derartig liegen, daß keines der UND-Gatter 82A und 82B logisch-1-Ausgangssignale von ausreichender Dauer liefert, um die Verzögerung 90 zum Ablaufen zu bringen. Phase und Größe von Strom I- und Strom I. am örtlichen und am entfernten Ende des Leiters während eines externen Fehlers brauchen nicht genau so zu sein, wie es in Fig. 7 erläutert ist, und daher wird es für das örtliche Ende wünschenswert, daß die Größe Rlgii ihr logisch-O-Signal rechtzeitig vor dem Zeitpunkt annimmt, zu dem die Größe Ι_ςΜΝ ein logisch-1-Signal erzeugt und umgekehrt.

Während eines externen Fehlers ist der Strom an den zwei Enden der Leitung, mit wenigen Ausnahmen, gleich dem in Fig. 7 dargestellten Strom. Daher ist die Größe des Stromes I₃ am örtlichen Ende, wenn der örtliche Wert Rlgw ^{von e}i^ner logischen 1 zu einer logischen 0 wechselt, derart, wie es von der horizontalen gestrichelten Linie 101 durch die Stromwelle I, hindurch erläutert wird. In ähnlicher Weise wird die Größe des Stromes I* am entfernten Ende durch die die horizontale gestrichelte Linie 102 durch den entfernten Strom I₄ hindurch erläutert, wenn der entfernte Wert RI_eui von einer logischen 0 zu einer

on

logischen 1 sich ändert.

Während der positiven Halbwelle des Stromes I₃ ist es wünschenswert, diese Änderung des Wertes I_SWp ^zu einer logischen 1 für ein ausreichendes Zeitintervall zu verzögern. Dieses Zeitintervall (das keinen festen Wert besitzt) wird dadurch gewonnen, daß die Differenz in der Größe des Stromes I₃ zu den Zeitpunkten gewählt wird, zu denen der RI_gw-Wert ein logisch-O-Signal und der l_gWp-Wert ein logisch-1-Signal wird. In ähnlicher Weise wird während der positiven Halbwelle des Stromes I₄ das (nicht fixierte) Zeitintervall zwischen der Zeit, zu der der entfernte

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RI- -Wert ein logisch-1-Signal wird, von der Differenz in der Größe des Stromes 1. festgelegt. Eine geeignete Stromänderung ist 1,5 Ampere und wird hier als Stromsicherheitszone bezeichnet.

Im Falle eines externen Fehlers ist es wünschenswert, daß der örtiiche Wert I_gWN von der logischen 1 zur logischen 0 wechselt, bevor der Wechsel des örtlichen Wertes RI_fiW von der logischen 1 zur logischen 0 stattfindet, um zu verhindern, daß das UND-Gatter 82B an seinen Ausgang ein logisch-1-Signal liefert. In ähnlicher Weise sollte am entfernten Ende der Wert I_SWN ein logisch-O-Signal sein, bevor der entfernte Wert RI_gw ein logisch-O-Signal liefert. Die Stromdifferenz könnte beispielsweise 1,5 Ampere betragen.

Es wird nun deutlich geworden sein, daß unter den beschriebenen Bedingungen die absolute Größe des Stromes, bei der der Wert ¹SWN ^{von einem} logisch-1- zu einem logisch-O-Signal wechselt, 1,5 Ampere (absolut) geringer sein sollte, als die Stromgröße (absolut), bei der der Wert RI_gw von dem logisch-1-zum logisch-O-Signal wechselt. In ähnlicher Weise sollte die Stromgröße (absolut), bei der der IS_Tm-Wert von einem logisch-O- zu einem

Wir

logisch-1-Signal wechselt, um 1,5 Ampere (absolut) größer sein als die Stromgröße (absolut), bei der der RI -Wert von seinem logisch-1-zu seinem logisch-O-Signal wechselt.

Da, wie bereits in Verbindung mit den in Fig. 6 erläuterten Fehlerbedingungen hervorgehoben wurde, die Größe des Stromes, bei der I_SWN sein logisches Signal wechselt, 3 Ampere beträgt, ist die Stromgröße, bei der der RI„„-Wert sein logisches Signal

sw

ändert, 4,5 Ampere, und die Stromgröße, bei der der I__wp-Wert seinen logischen Zustand ändert, 6,0 Arrpern. Din Stroiwjrenze, die unter den vorancjegc ngenen Annahmen benutzt wird, besitzt somit eine obere Grenze von 6 Ampere und eine untere Grenze von 3 Ampere und der Austastschwellwertpegel beträgt -4,5 Ampere.

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Benutzt man diese Werte als obere und untere Grenze für die Stromzone und für die Austastschwellwertgrenze, arbeitet das versetzt austastende und quadrierende Netzwerk 67 auf die folgende Weise. Ein Signal, das die Stromgröße und Polarität des im Leiter 4 fließenden Stromes repräsentiert, wird dem Netzwerk 67 über Sammelschienen 62 und 63 zugeführt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird dieses Signal dann den nichtinvertierenden Operationsverstärkern 153 und 154 und dem invertierenden Operationsverstärker 155 zugeführt. Somit wird nur das Signal vom Verstärker 155 invertiert. Jeder dieser Operationsverstärker 153, 154 und 155 ist mit Pegeldetectoren 156, 157 und 158 direkt verbunden. Die Pegeldetektoren sind so ausgeführt, daß ihr Ausgang, der normalerweise eine logische 1 ist, zu einer logischen 0 wird, sobald der Eingangspegel an ihrem negativen Anschluß den Eingangspegel an ihrem positiven Eingangsanschluß überschreitet. Im Falle des Pegeldetektors 156 sind die Eingangswiderstände so gewählt, daß mit dem Anlegen des Stromwellensignals vom Verstärker 153 der Ausgang zu einer logischen 0 immer dann wird, wenn der Augenblickswert des angelegten Stromsignals 6 Ampere überschreitet. Da dieses Ergebnis, wie oben erläutert, logisch entgegengesetzt zum gewünschten Resultat ist, wird der Inverter 159 verwendet, um das Signal, das auf Leitung 68 als I_SWp erscheint, logisch zu invertieren. Die logischen Signale für I_SWN und I_gw werden auf die gleiche Weise erzeugt, mit der Ausnahme, daß dort keine Notwendigkeit zur Invertierung des Ausganges der Grenzdetektoren 157 und 158 besteht, welche auf den Leitungen 69 bzw. 70 erscheinen. Aus dem Vorangegangenen wird erkennbar sein, daß Einstellungen der Schwellwertpegel durch entsprechende Änderung der Werte der Eingangswiderstände an den Pegeldetektoren 156, 157 und 158 erreicht werden können.

Wie bereits erwähnt wurde, kann die Lösung des in Fig. 4 geschilderten Problems des nach außen fließenden Stromes mittels \ersetzter Austastung, wie es weiter oben beschrieben wurde, wiederum zu anderen Problemen führen, wenn die Größe des erwarteten nach außen fließenden Stromes verhältnismäßig hoch ist. Wenn beispielsweise ein nach außen fließender Strom von

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7,5 Ampere statt von 2,0 Ampere erwartet wird, würde der Austastschwellwertpegel gemäß der vorangegangenen Erläuterung auf einen Wert von 9,0 Ampere gesetzt werden. Dies würde zu den in Fig. 8 dargestellten Schwellwertpegeln führen. Mit einer derartigen Anordnung würde am örtlichen Ende des geschützten Leitungsabschnittes eine Auslösung während der zweiten Halbwelle des Fehlerstromes erfolgen. Das entfernte Ende des geschützten Leitungsabschnittes würde infolge der stetigen auslösepositiven Austastung am örtlichen Ende ausgelöst, welche Wirkung bereits voranstehend beschrieben wurde.

Eines der anderen Probleme, die nunmehr auftauchen können, ist in Fig. 9 dargestellt, wo die Fehlerstromwellenformen und die austastenden Logiksignale dargestellt sind, die sich aus einem internen Fehler ergeben, der einen sekundären einwärts fließenden Strom von 8,0 Ampere besitzt. Es ergibt sich, daß gemäß der Wahrheitstabelle eine Auslösung am örtlichen Ende auftreten würde, wenn sowohl I_swp als auch RI_gw eine logische 1 beinhalten. Jedoch ist RI_0n. eine logische 1 für weniger als 3 ms, was

On

bedeutet, daß die Zeitverzögerung 90 der Figur 2 nicht ablaufen wird und daß der Ausgang der Auslöseplatte 24a auf einer logischen 0 verbleiben wird. Aus dem gleichen Grunde und wegen eines Mangels an stetiger auslösepositiver Austastung am örtlichen Ende wird auch das entfernte Ende des geschützten Leitungsabschnittes nicht ausgelöst werden.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem auf die folgende Weise gelöst. Die allgemeine Lösung berücksichtigt die Anwendung von unterschiedlich versetzten Austastschwellwerten in dem versetzt austastenden Netzwerk 67 an jedem Ende des geschützten Leitungsabschnittes. Ein austastender Schwellwertpegel wird so eingestellt, daß er die Situation berücksichtigt, bei der ein verhältnismäßig hoher nach außen fließender Fehlerstrom erwartet wird. Der andere Austastschwellwertpegel wird so eingestellt, daß er die Situation beherrscht, bei der ein einfließender Fehlerstrom möglich ist, der niedriger ist, als der erwartete verhältnismäßig hohe nach außen fließende Fehlerstrom, d. h., die

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in Verbindung mit Fig. 9 bechriebene Situation. Während der Schwellwertpegel für die Austaster 67 an sowohl dem örtlichen als auch dem entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes gemäß dem Vorangegangenen eingestellt werden kann, ohne Rücksicht darauf, welches Ende des Leitungsabschnittes dem nach außen fließenden Stromzustand unterliegt, ist es vorzuziehen, die höhere Austastschwellpegeleinstellung an dem Ende des geschützten Leitungsabschnittes vorzunehmen, an dem der nach außen fließende Strom auftritt. Wie noch erläutert werden wird, ermöglicht dies eine Auslösung des starken Endes des geschützten Leitungsabschnittes als erstes und bei einem zulässig höheren Stromegel. Die vorangegangene Anordnung kann bei Versorgungsleitungsabschnitten mit zwei oder drei Anschlüssen und mit getrenntem Phasenvergleich oder mit gemischtem Anregungsphasenvergleich angewendet werden, wird ber im Zusammenhang mit getrenntem Phasenvergleich an einer Leitung mit zwei Anschlüssen erläutert und beschrieben«

Wie in den Fig. 1OA und 1OB gezeigt ist, wird der austastende Schwellwertpegel auf 10,5 Ampere am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes eingestellt. In dem erläuterten Beispiel wird ein nach außen fließender Strom von maximal 7,5 Ampere erwartet. Bei der Einstellung des austastenden Schwellwertpegels auf 10,5 Ampere wird der zugehörige örtliche obere Stromgrenzschwellwertpegel auf -9,0 Ampere eingestellt, wodurch sichergestellt wird, daß Ig^p a™ örtlichen Ende des geschützten Leitungsabschnittes stetig eine logische 1 sein wird, wenn der sekundäre Fehlerstrom größer als der obere Stromgrenzschwellwertpegel ist. Fig. 1OA erläutert, wie die Auslösung eingeleitet wird, wenn am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes ein nach außen fließender Strom existiert, während Fig. 1OB erläutert, wie die Auslösung bewerkstelligt wird, wenn am örtlichen Ende des geschützten Leitungsabschnittes ein Zustand mit nach außen fließendem Strom vorhanden ist.

Wie in der Fig. 10A gezeigt ist, wird das örtliche Ende des geschützten Leitungsabschnittes während der zweiten Halbwelle

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des Fehlerstromes ausgelöst. Wenn dies auftritt, beginnt der Sendeempfänger 78, wie bereits beschrieben, mit der Aussendung eines stetigen auslösepositiven Signals oder logisch-1-Signals. Diese übertragung veranlaßt dann, daß das entfernte Ende des geschützten Leitungsabwchnittes durch einen zweiten Satz von Schwellwertpegeln ausgelöst wird, wie noch näher in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben werden wird. In ähnlicher Weise, wie in Fig. 1OB gezeigt, wird das örtliche Ende des geschützten Leitungsabschnittes während der ersten Halbwelle des Fehlerstromes ausgelöst und das entfernte Ende durch den zweiten Satz von Schwellwertpegeln ausgelöst, wie in Verbindung mit Fig. 11 loch näher erläutert wird. Somit zeigen Fig. 1OA und 1OB, daß die ausgewählten Schwellwertpegel eine Auslösung am örtlichen Ende des geschützten Leitungsabschnittes bei nach außen fließendem Strom an dem einen oder anderen Ende ermöglicht. Fig. 1OA und 1oB zeigen auch, daß der austastende Schwellwertpegel vorzugsweise an dem Endteil des geschützten Leitungsabschnittes hoch eingestellt wird, an dem maximaler nach außen fließender Strom auftritt. Wie bereits bemerkt wurde, eroglicht dies, daß der starke Anschluß zuerst ausgelöst wird, wie es für die in Fig. 1OA dargestellte Anordnung der Fall ist. Bei der Anordnung der Fig. 1OB wird jedoch der schwache Anschluß zuerst ausgelöst, da hier vorgezogen wurde, den hohen austastenden Schwellwertpegel an dem Ende des geschützten Leitungsabschnittes einzusteller, an dem ein nach außen fließender Strom erwartet wird, weil dadurch ein höherer Pegel von nach außen fließendem Strom toleriert werden kann.

In Fig. 11 wurde ein hoher austastender Schwellwertpegel am entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes eingestellt, wie in Fig. 1OA gezeigt wurde. Zusätzlich wurde der gesamte vorgesehene Satz von Schwellwertpegeln hinzugefügt, um die gewünschte Anordnung zu vervollständigen. Nunmehr wird der "blinde Punkt", der sich durch die Nichterkennung von bestimmten Stromeinfließbedingungen ergibt, vermieden. Insbesondere wird hinsichtlich Fig. 11 der austastende Schwellwertpegel für den örtlichen Austaster 67 auf 2,5 Ampere gesetzt und oberer und unterer

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Claims (6)

1. Dr.-lng. Ftnst StratilVMft

   Düsseldorf 1 ■ Schadowplatz 9

   Düsseldorf, 15. Aug. 1977

   46,197
   7760

   Westlnghouse Electric Corporation
   Pittsburgh, Pa., V. St. A.

   • Patentansprüche :

   Phasenverglelchsschutzschaltelnrlchtung zum Schutz einer Wechselstromleistungsübertragungsleitung, die mindestens einen Leiter umfaßt, der eine erste und zweite Sammelschiene verbindet, gekennzeichnet durch:

   a) erste Schaltkreiseinrichtungen (Fig. 2, örtlich 20, 68, 69) die mit der ersten Sammelschiene (IS) in Wirkverbindung stehen und so ausgeführt sind, daß sie ein erstes Signal aufnehmen, das repräsentativ ist für den Augenblickswert des in dem Leiter fließenden Stromes, um einen ersten Satz von konstanten oberen und uiteren Grenzen einer Stromsicherheitszone festzulegen, wobei beide Grenzen des ersten Satzes auf einer Seite der Nullachse des Effektivwertes der Wellenform des aufzunehmenden Signals angeordnet ist, und um folgende Signale zu erzeugen;

   i) ein erstes Ausgangssignal (Fig. 2, ISWP = 0, ISWN = 0), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals zwischen oberer und unterer Grenze der Sicherheitszone liegt, ii) ein zweites Ausgangssignal (ISWP = 1, ISWN = 0), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals oberhalb der Grenzen der Sicherheitszone liegt, und iii) ein drittes Ausgangssignal (ISWP = 0, ISWN =1), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals unterhalb der Grenzen der Sicherheitszone liegt;

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   Telefon (Ο211) 32 08 58 Telegramme Custopat

   QRIQINAL INSPECTED

   b) zweite Schaltkreiseinrichtungen (Fig. 2, örtlich 20, 70), die mit der ersten Sammelschiene (IS) in Wirkverbindung stehen und so ausgeführt sind, daß sie das den Augenblickswert des in dem Leiter fließenden Stromes repräsentierende Signal aufnehmen, um eine erste konstante austastende Schwellwertgrenze zur anderen Seite der Effektivwertnullachse der Wellenform des aufgenommenen Signals zu bewirken und folgende Signale zu erzeugen:

   i) ein erstes Ausgangsabtastsignal (ISW = 0), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals sich oberhalb der ersten austastenden Schwellwertgrenze befindet und

   ii) ein zweites Ausgangsabtastsignal (ISW = 1), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals sich unterhalb der ersten abtastenden Schwellwertgrenze befindet;

   c) dritte Schaltkreiseinrichtungen (Fig. 2, entfernt 20, 68, 69), die mit der zweiten Sammelschiene (IW) in Wirkverbindung stehen und so ausgeführt sind, daß sie ein Signal aufnehmen, das den Augenblickswert des im Leiter fließenden Stromes repräsentiert, um einen zweiten Satz von konstanten oberen und unteren Grenzen einer Stromsicherheitszone zu bewirken, wobei beide Grenzen auf einer Seite der Effektivwertnullachse der Wellenform des empfangenden Signals erzeugt werden, und um folgende Signale zu erzeugen: i) ein erstes Ausgangssignal (ISWP = 0, ISWN = 0), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals zwischen oberer und unterer Grenze der Sicherheitszone liegt,

   ii) ein zweites Ausgangssignal (ISWP = 1, ISWN = 0), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals oberhalb der Grenzen der Sicherheitszone liegt, iii) ein drittes Ausgangssignal (ISWP = 0, ISWN =1), am anderen der Ausgänge, wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals sich unterhalb der Grenzen der Sicherheitszone befindet; und

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   -3- 27369b3

   d) vierte Schaltkreiseinrichtungen (Flg. 2, örtlich 20, 70), die so ausgeführt sind, daß sie das den Augenblickswert des Im Leiter fließenden Stromes repräsentierende Signal aufnehmen, um eine zweite konstante abtastende Schwellwertgrenze zur anderen Seite der Effektivwertnullachse der Wellenform des empfangenden Signals festzulegen und folgende Signale zu erzeugen:

   I) ein erstes Ausgangsabtastsignal (ISW = 0), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals sich oberhalb der zweiten abtastenden Schwellwertgrenze befindet, und

   II) ein zweites Ausgangsabtastsignal (ISW = 1), wenn der Augenblickswert des empfangenden Signals sich unterhalb der zweiten abtastenden Schwellwertgrenze befindet; wobei erste und zweite abtastenden Schwellwertgrenzen so festgelegt werden, daß sie unterschiedliche Größen besitzen.
2. 2. Schutzschalteinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zweiten und vierten Schaltkreiseinrichtungen, die die höhere festgelegte Größe der abtastenden Schwellwertgrenzen besitzt, mit jeweils den ersten und zweiten Sammelschienen in Wirkverbindung stehen, an denen voraussichtlich nach außen fließende Fehlströme auftreten.
3. 3. Schutzschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Wert der ersten und zweiten abtastenden Schwellwertgrenze von der effektiven Nullachse des empfangenden Signals um einen Wert versetzt ist, der gleich der absoluten Größe des Wertes des erwarteten maximalen nach außen fließenden Fehlerstromes plus einer ersten Betriebssicherheitsgrenze ist.
4. 4. Schutzschalteinrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der ersten und zweiten Sätze von oberen und unteren Grenzen, die nicht zu der Sammelschiene gehören,

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   ORIGINAL INSPECTED

   - 4 - 2 7 J 6 9 b 3

   bei der ein nach außen fließender Fehlerstrom erwartet wird, an die Grenze des Satzes, der der effektiven Nullachse des empfangenden Signals am nächsten ist, angepaßt und um einen Wert davon versetzt ist, der gleich der absoluten Größe des Wertes des erwarteten maximalen nach außen fließenden Fehlerstromes plus einer zweiten Betriebssicherheitszone ist.
5. 5. Schutzschalteinrichtungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betriebssicherheitszone absolut gesehen größer als die zweite Betriebssicherheitszone ist.
6. 6. Schutzschalteinrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen der oberen Grenzen des ersten und des zweiten Satzes von Sicherheitszonen jeweils gleich dem absoluten Wert der zweiten und der ersten abtastenden Schwellwertgrenze gesetzt werden, plus einer Hälfte der absoluten Größe der Differenz hinsichtlich der Größen zwischen den Grenzen der Sicherheitszonen, und daß die Größen der unteren Grenzen des ersten und des zweiten Satzes von Sicherheitszonen gleichgemacht wird dem absoluten Wert der zweiten bzw. ersten Schwellwertgrenze minus der Hälfte der absoluten Größe der Größendifferenz zwischen oberer und unterer Grenze der ersten bzw. zweiten Sicherheitszone.

   Beschreibung:

   809808/0391

   ORIGINAL INSPECTED