DE2753659C2 - Sammelschienen-Spannungsnachbildung - Google Patents

Sammelschienen-Spannungsnachbildung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Sammelschienen-Spannungsnachblldung bei einer Hochspannungsanlage mit zwei Sammelschienen, zwei Abzweigen und einer Sammelschienenkupplung, mit einem Spannungswandler an >° jedem der Abzweige, Zuordnungsschaltern zum sekundärseitigen Durchschalten jedes Spannungswandlers auf jeweils ein der ersten bzw. der zweiten Sammelschiene zugeordnetes Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät, je einem Sicherheitsschalter zwischen einem Meß-, Steuer- " und/oder Regelgerät und dem nächstgelegenen Zuordnungsschalter und Kuppelschaltern zum sekundärseitigen Durchschallen elnps Spannungswandlers auf das Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät, auf das der Spannungswandler über die Zuordnungsschalter alleine nicht b() durchgeschaltet Ist, wobei die Schaltzustände der Kuppelschalter vom Schaltzustand der Sammelschlenenkimplung abhängig sind.
Sarnmelschlenen-Spannungsnachblldungen der in Rede stehenden Art, finden bekanntlich in Hochspan- h) nungsanlagen Verwendung. Die hochspannungsmäßigen Verbindungen und Schalterstellungen in Hochspannungsanlagen werden In einer derartigen Sammelschlenen-Spannungsnachbildung auf einem wesentlich niedrigeren Spannungsniveau simuliert. Anstelle der Sammelschienen-Spannung wird die Spannung am elektrisch nächstliegenden Abzweig, der auf die betreffende Sammelschiene geschaltet ist, abgegriffen und beispielsweise einem Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät zugeführt. Werden über eine Sammelschienenkupplung zwei Sammelschienen hochspannungsmäßig verbunden, so kann entweder die Spannung auf den beiden Sammelschienen getrennt über die entsprechenden Abzweige abgegriffen werden oder es wird nur ein Abzweig auf eine der beiden Sammelschienen geschaltet und mit einem Kuppelschalter in der Spannungsnachbildung die ausgangsseitige Spannung des diesem Abzweig zugeordneten Spannungswandlers an das der anderen Sammelschiene zugeordnete Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät übertragen.
Unter bestimmten Bedingungen kann es passieren, daß die beiden Spannungswandler kurzzeitig im Verlauf eines Umschaltvorganges (transienter Betrieb) oder auch längere Zelt (stationärer Beirieb) ausgangsseitlg parallel geschaltet sind. Eine solche Parallelschaltung ist von erheblichem Nachteil sowohl im transienten als auch Im stationären Betrieb.
Im transienten Betrieb, d. h. bei schnellen und erheblichen Laständerungen in der Hochspannungsanlage treten hochspannungsseitlg deutliche Spannungsunterschiede zwischen den beiden Abzweigen auf, da sowohl die Widerstände In der Hochspannungsanlage als auch die Schaltzelten niemals unendlich klein sein können. Diese Spannungsunterschiede sind für die meisten vorhersehbaren Belastungsfälle berechenbar, so daß Schutzeinrichtungen an den Sammelschienen bzw. an den Abzweigen, beispielsweise ein Differentialschutz oder ein Impedanzschutz, In ihrem Ansprechverhalten auf solche zulässigen transienten Vorgänge abgestimmt werden können. Werden jedoch aufgrund einer Parallelschaltung der Ausgänge der Spannungswandler die Spannungen auf den Sammelschienen im transienten Betrieb von der Spannungsnachbildung her beeinflußt und verfälscht, so trifft die Auslegung und Abstimmung der Schutzeinrichtungen nicht mehr zu, so daß diese zu früh oder zu spät auslösen, was im Extremfall zu erheblichen Beschädigungen der gesamten Hochspannungsanlage führen kann.
Stationär führen beispielsweise die unvermeidlich vorhandenen Unterschiede Im Übertragungsfaktor der Spannungswandler Im Leerlauf und unter Last und/oder unterschiedliche ausgangsseitige Belastungen der Spannungswandler Im Falle der ausgangsseltlgen Parallelschaltung zu erheblichen Ausgleichsströmen zwischen den Spannungswandlern, für die die Spannungsnachbildung nicht ausgelegt ist. Auch können die Spannungswandler selbst dabei beschädigt werden.
Um die ausgangsseitige Parallelschaltung der Spannungswandler zu verhindern, ist es z. B. aus dem Taschenbuch für Elektrotechniker, Band II, Seite 299, Verlag BG Teubner, Stuttgart, 1955 bekannt, bei einer Sammelschienen-Spannungsnachbildung der In Rede stehenden Art je einen Sicherheitsschalter zwischen einem Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät und dem nächstgelegenen Zuordnungsschalter anzuordnen. Dabei Ist eine Verzögerungsschaltung zwischen je einem Sicherheitsschalter und je einem Kuppelschalter vorgesehen. Werden nun zwei Sammelschlenen miteinander gekuppelt, deren Spannung zunächst jeweils über einen Abzweig und einen Spannungswandler an ein Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät gegeben worden ist und soll anschließend der Spannungswert der ersten Sammelschiene In der Spannungsnachblklung an beide Meß-,
Steuer- und/oder Regelgeräte abgegeben werden, so fällt - obwohl hochspannungsmäßig die Sammelschienenkupplung schon eingefallen ist - der Kuppelschalter erst nach Ablauf einer festen Verzögerungszeit ein. Der Beginn dieser Verzögerungszeit wird durch einen Steuerimpuls gegeben, der das Öffnen des Sicherheitsschalters für den Abzweig der zweiten Sammelschiene bewirkt. FOr aen Fall, daß aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise Klebenbleiben eines Relaiskontakte? der Sicherheitsschalter des zweiten Abzweiges nicht öffnet, wird gleichwohl nach Ablauf der Verzögerungszeit der Kuppelschalter geschlossen, so daß eine unerwünschte ausgangsseltige Parallelschaltung der beiden Spannungswandler auftritt.
Ausgehend von den zuvor geschilderten Nachteilen der bekannten Sammelschienen-Spannungsnachbildung liegt der F.rflndung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Sammelschienen-Spannungsnachbildung so auszugestalten und weiterzubilden, daß unter allen Bedingungen eine ausgangsseitige Parallelschaltung zweie; Spannungswandler sicher verhindert wird.
Die erfindungsgemäße Sammelschienen-Spannungsnachbildung, bei der diese Aufgabe gelöst ist, ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzustände der Kuppelschalter zusätzlich von den Schaltzuständen der Sicherheitsschalter abhängig sind. Erfindungsgemäß werden also anstelle einer Verzögerung schaltung, durch die nicht vollständig sicher verhindert werden kann, daß unter ungünstigen Umständen eine ausgangsseltige Parallelschaltung der Spannungswandler auftritt, eine Abfrage der Schaltzustände der Sicherheitsschalter vorgenommen und die Schaltzustände der Kuppelschalter entsprechend dem Ergebnis der Abfrage der Schaltzustände der Sicherheitsschalter gesteuert. Da die tatsächlichen Schaltzustände der Sicherheitsschalter und nicht die unter Umständen wirkungslosen Steuerimpulse auf die Sicherheitsschalter aufgenommen werden, können Fehlfunktionen wie Klebenbleiben eines Relaiskontaktes oder dergleichen nicht zu unerwünschten ausgangsseitlgen Parallelschaltungen der Spannungswandler führen.
Selbstverständlich ist es möglich, die zuvor dargelegte Lehre auf Sammelschienen-Spannungsnachbildungen für Hochspannungsanlagen mit mehr als zwei Sammelschienen, mehr, als zwei Abzweigen, mehr als einer Sammelschlenenkupplung, mehr als zwei Spannungswandlern und mehr als zwei Meß-, Steuer- und/oder Regelgeräten entsprechend anzuwenden. Grundsätzlich bliibt es dabei so, daß jeder Sammelschiene fest ein Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät zugeordnet ist und daß durch entsprechend angeordnete Kuppelschalter die Spannung auf einer der Sammelschienen auf weitere Meß-, Steuer- und/oder Regelgeräte gegeben werden kann, die für sich genommen den anderen Sammelschienen .zugeordnet sind.
Vorzugswelse sind bei der erfindungsgemäßen Sammelschlenen-Spannungsnachblldung je ein Sicherheitsschalter und je ein Kuppelschalter gegeneinander verriegelt ausgeführt. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Sicherheitsschalter und der gegen den Sicher- ( heitsschalter verriegelte Kuppelschalter als Öffner respektive Schließer eines Relais oder eines Schützes ausgebildet sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erflndungsgemäßen Sammelschienen-Spannungsnachbil- * dung werden die Schaltzustände beider Sicherheitsschalter In einer logischen NAND-Schaltung zusammengefaßt und das Ausgangssignal der NAND-Schallung als Steuersignal für einen Kuppclschalter verwendet. Durch die Verwendung einer NAND-Schaltung wird zunächst eine Vereinfachung der Spannungsnachbildung möglich, da nur noch ein Kuppelschalter vorgesehen werden muß. Außerdem können auch komplexe Sammelschienen-Spannungsnachbildungen mit einer Vielzahl von Sicherheitsschaltern mit Hilfe von einfachen logischen Schaltungen gesteuert werden.
Die Erfindung wird im folgenden aahand einer lediglieh ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sammelschienen-Spannungsnachbildung darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Sammelschienen-Spannungsnachbildung in stark vereinfach-
■ ter Darstellung und
Fig. 2 ausschnittsweise den Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform der erflndungsgemäßen Sammeischienen-Spannungsnachbildung.
Fig. 1 zeigt zunächst schematich eine erste Sammel- > schiene 1, eine zweite \immels;chiene 2, einen ersten Abzweig 3, einen zweiien Abzweig 4 sowie eine Sammelschienenkupplung 5. Der Abzweig 3 besteht im wesentlichen aus zwei Trennschaltern 6 bzw. 7, einem Leistungsschalter 8, einem weiteren Trennschalter 9 und
■ einem Erdungsschalter 10. Die Trennschalter 6 und 7 einerseits sowie der Trennschalter 9 und der Erdungsschalter 10 andererseits sind jeweils gegeneinander verriegelt. Der zweite Abzweig 4 ist aus Trennschaltern 11 bzw. 12, einem Leistungsschalter 13, einem weiteren Trennschalter 14 und einem Erdungsschalter 15 aufgebaut, die in entsprechender Weise miteinander verriegelt sind. Die Sammelschienenkupplung 5 weist ihrerseits miteinander verriegelte Trennschalter 16 bzw. 17 sowie einen Leistungsschalter 18 auf.
■ Am ersten Abzweig 3 bzw. am zweiten Abzweig 4 ist je ein Spannungswandler 19 bzw. 20 angeordnet. Die Spannungswandler 19 bzw. 20 bilden die Schnittstelle zwischen Hochspannungssystem und Spannungsnachbildung, was in der Zeichnung durch die Strichstärke angedeutet Ist. Zum sekundärseitigen Durchschalten der Spannungswandler 19 bzw. 20 auf ein der ersten Sammelschiene 1 zugeordnetes Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät 21 oder auf ein der zweiten Sammelschiene 2 zugeordnetes Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät 22 sind Zuordnungsschalter 23, 24, 25 und 26 in der Spannungsnachblldung vorgesehen. Die Schaltzustände der Zuordnungsschalter 23, 24 bzw. 25, 26 hängen in bekannter Weise von den Schaltzuständen der Trennschalter 6, 7 bzw. 11,12 der Abzweige 3 bzw. 4 ab, so daß stets das Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät 21 der ersten Sammelschiene 1, das Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät 22 der zweiten Sammelschiene 2 zugeordnet bleibt. Zwischen dem Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät
21 und dem nächstgelegenen Zuordnungsschalter 2 5 bzw. zwischen dem Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät
22 und dem nächstgelegenen Zuordnungsschalter 26 sind Sicherheitsschalter 27 bzw. 28 vorgesehen. Schließlich sind zum sekundärseitigen Durchschalten eines Spannungswandlers 19 bzw. 20 auf das Meß-, Steuerund/Oder Regelgerät 22 bzw. 21 auf das der Spannungswandler 19 bzw. 20 durch die Zuordnungsschalter 23, 24, 25, 26 alleine nicht durchgeschaltet Ist, Kuppelschalter 29 bzw. 30 vorgesehen.
L>ie Schaltzustände der Kuppelschalter 29. 30 sind selbstverständlich vom Schaltzustand der Sammelschienenkupplung 5 abhängig. Erfindungsgemäß sind die Schaltzustände der Kuppelschalter 29 bzw. 30 jedoch zusätzlich auch von dem Schaltzustand der Sicherheils-
schaller 27 bzw. 28 abhängig. Die erstgenannte Zuordnung ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet, die erfindungsgemäße zweitgenannte Zuordnung durch strichpunktierte Linien. Der Sicherheitsschalter 2 7 und der Kuppelschalter 29 bzw. der Sicherheitsschalter 28 und der Kuppelschalter 30 sind vorzugsweise gegeneinander verriegelt ausgeführt, beispielsweise als Öffner respektive Schließer eines Relais oder eines Schützes.
In Fig. 2 ist ausschnittsweise der Schaltplan eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemaßen Sammelschienen-Spannungsnachbildung dargestellt. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Schaltzustände beider Sicherheitsschalter 27, 28 in einer NAND-Schaltung 31 zusammengefaßt und das Ausgangssignal der NAND-Schaltung 3 I dient als Steuersignal für den Kuppelschalter 29. Der zuvor notwendige Kuppelschalter 3(1 kann in diesem Fall in Weglall koi men.
Die nachstehende Wahrheitstabelle verdeutlicht d Schaltverhalten der in Flg. 2 dargestellten Schaltung anordnung. Dabei bedeutet eine »0« einen geöffnet Schalter und eine »I« einen geschlossenen Schaller. L Wahrheitstabelle macht nochmals deutlich, daß c Schaltzustände der verschiedenen Schalter in Form ein invertierenden NAND-Schaltung zusammenfaßbar sint
Schulter
27
29
Schaltzustand
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Sammelschienen-Spannungsnachbildung bei einer Hochspannungsanlage mit zwei Sammelschie- > nen, zwei Abzweigen und einer Sammelschienenkupplung, mit einem Spannungswandler an jedem der Abzweige, Zuordnungsschaltern zum sekundärseitigen Durchschalten jedes Spannungswandlers auf jeweils ein der ersten bzw. der zweiten Sammelschiene n> zugeordnetes Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät, je einem Sicherheitsschalter zwischen einem Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät und dem nächstgelegenen Zuordnungsschalter und Kuppelschaltern zum sekundärseitigen Durchschalten eines Spannungs-Wandlers auf das Meß-, Steuer- und/oder Regelgerät, auf das der Spannungswandler durch die Zuordnungsschalter alleine nicht durchgeschaltel ist, wobei die Schaltzustände der Kuppelschalter vom Schaltzustand der Sammelschienenkupplung abhängig sind, da- -> <> durch gekennzeichnet, daß die Schaltzustände der Kuppelschalter (29 bzw. 30) zusätzlich von den Schaltzuständen der Sicherheitsschalter (27 bzw. 28) abhängig sind.
2. Sammelschienen-Spannungsnachbildung nach 2ϊ Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Sicherheitsschalter (27 bzw. 28) und je ein Kuppelschalter (29 bzw. 30) gegeneinander verriegelt ausgeführt sind.
3. Sammelschienen-Spannungsnachbildung nach so Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Sicherheitsschalter (27 bzw. 28) und der dagegen verriegelte Kuppelschalter (29 bzw. 30) als Öffner respektive Schließer eines Relais oder eines Schützes ausgebildet sind. S5
4. Sammelschienen-Spannungsnachbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzustände beider Sicherheitsschalter (27, 28) in einer NAND-Schaltung (31) zusammengefaßt sind und das Ausgangssignal der NAND-Schaltung (31) als Steuer- -Ό signal für einen Kuppelschalter (29) dient.
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