DE2902603C2

DE2902603C2 - Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Energieversorgungsnetzen bei Wiederkehren der Spannung nach Spannungsunterbrechungen

Info

Publication number: DE2902603C2
Application number: DE2902603A
Authority: DE
Inventors: Kjell Tyresö Fahlesson
Original assignee: LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1978-07-19
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1984-06-28
Also published as: AT364408B; ATA448279A; DE2902603A1; US4234904A; CH630205A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Energieversorgungsnetzen bei Wiederkehren der Spannung nach Spannungsunterbrechungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (DE-OS 22 50 674).

In Energieversorgungsnetzen hat die Rundsteuertechnik die Aufgabe der Optimierung der Lastkurve durch Zu- und Abschalten von Energieverbrauchern bzw. -lasten. Außerdem werden durch die Rundsteuerung Tarifstufen der Meßeinrichtungen, Straßenbeleuchtung, Verkehrssignale, Alarmeinrichtungen und dgl. gesteuert.

In Netzen, die bis knapp an ihre Kapazitätsgrenze mit Raumheizung ausgelastet sind, kann aber nach einem längeren Spannungsausfall die Wiedereinschaltung des Netzes dadurch erschwert sein, daß alle eingeschaltet gebliebenen Heizungsregelungeii gleichzeitig einen maximalen Nachholbedarf an Heizlast aufweisen. Ebenfalls kann eine vorhandene Notsiromgruppc durch die anstehende Last überfordert sein und dadurch nicht in Betrieb genommen werden. Die Wiedereinschaltung des Netzes oder Netzteiles wird wesentlich erleichtert bzw. erst dann ermöglicht, wenn die der Rundsteuerung zugeordneten Lasten vor dem eventuellen Ansprechen der Netzschutzschalter abgeworfen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Netzaufbau in Rundsteuernetzen bei der Wiederkehr der Spannung wesentlich zu beschleunigen bzw. überhaupt erst zu ermöglichen, da dies bisher vielfach noch nicht ohne weiteres möglich war.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht.

Durch die Anordnung eines zusätzlichen Nebensteuerpfades und weiterer Maßnahmen gelingt die Aufgabenlösung auf sehr einfache Weise, wie dies auch anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen und der folgenden Beschreibung noch erläutert wird. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung mit einem bistabilen Gleichstromrelais und

F i g. 2 eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung mit einem mittels einer Wechselstromhalbwelle betreibbaren bistabilen Wechselstromrelais.
Das bistabile Gleichstromrelais 1 gemäß Fig. 1 dient zur Befehlsausführung in einem Rundsteuerempfänger mit einem Eingang £für »Ein«-Befehle und einem Eingang A für »Aus«-Befehle. Dieses Schaltrelais 1 wird beispielsweise durch Ablenkung eines Kontaktarms 2 mittels einer nichtdargestellten Nockenscheibe oder mittels einer umlaufenden Wählerscheibe in Verbindung mit einer in der F i g. 1 positiven Gleichstromquelle gebracht. Ein zweiter als zusätzlicher Nebensteuerpfad dienender Pfad für die »Aus«-Stellung des Relais 1 wird durch einen Schaltkontakt 3 ermöglicht, der von einem Relais 4 gesteuert wird. Dieses Relais 4 ist einerseits direkt mit einer mit dem Netz verbundenen ersten Wechselstromklemme und andererseits über einen Kaltleiter 5 mit der zweiten Wechselstromklemme verbunden. Die Gleichstromquelle für den Betrieb des bistabilen Relais 1 kann durch einen zwischen die Wechselstromklemmen geschalteten Gleichrichter 6 gebildet werden.

Gemäß F i g. 2 ist ein mittels einer Wechselstrom-Halbwelle betreibbares bistabiles Wechselstromrelais 7 gemäß CH-PS 5 00 575 dargestellt, welches zur Verwendung in Rundsteuerempfängern vorgesehen ist. Ein zweiter als Nebensteuerpfad dienender Pfad, der aus einem Kondensator 8 mit einem parallel dazu geschalteten Widerstand 9 und einer zu dieser Parallelschaltung in Reihe geschalteten Diode 10 besteht, ist mit einer Phasenleitung P des Energieversorgungsnetzes verbunden.

Das Wechselstromrelais 7 weist einen Eisenkern 11 mit einer Spule 12 auf, welche zwischen zwei Polschuhen 13,14 befestigt sind.

Zwischen den Polschuhen 13, 14 ist ein Anker mit seiner Achse 15 in einer nicht gezeichneten Lagerplatte gelagert. Der Anker besteht aus einem in Längsrichtung der Achse 15 magnetisieren Permanentmagnet 17, einer oberen Polplatte 18 und einer unteren Polplatte 19. Mit dem Anker fest verbunden ist ein beweglicher Kontakt 20 mit seinem Betätigungsarm 21. Die dazugehörigen festen Kontakte 22 (P_F) und 23 (P\) sind auf dem b5 Träger des Magnetsystems starr befestigt.

Die Wirkungsweise der Schaluingsanordnungen nach F i g. 1 und 2 ist folgende:

Die Grundidee für die Wirkungsweise beider Ausfüh-

•ungsformen liegt darin, daß in den Rundsteuerempfän- *ern beim Wiederkehren der Netzspannung nach einer Stromunterbrechung die Verbraucher bzw. Lasten mit sekundärer Priorität, wie Speicherheizungen, Lichtreklame oder gewisse Gruppen von Direktheizungen, selbsttätig ausgeschaltet werden. Erst nach gesichertem Wiederaufbau der Energieversorgung im betreffenden Netzstrang Eollen diese ausgeschalteten sekundären Lasten durch separate Rundsteuersignale zeitlich gestaffelt wieder eingeschaltet werden. Zu diesem Zweck soll in den Rundsteueresnpfängern außer dem normalen Steuerpfad für das einzige oder für mehrere dort vorhandene bistabile Rundsteuerschaltrelais, welche Lasten mit sekundärer Bedeutung schalten, ein zusätzlicher Nebensteuerpfad vorhanden sein, über welchen beim Wiederkehren der Netzspannung bereits bei einer weniger als -/3 der Netzspannung liegenJen Schwelle ein Impuls in solcher Richtung durch das betreffende Schaltreiais geschickt wird, daß dieses in die len Befehle können wieder ausgeführt werden, selbst wenn dies wieder ein »Ein«-Befehl für den Relaiskontakt la sein sollte.
Zur Erklärung der Wirkungsweise der Anordnung

gemäß F i g. 2 muß zuerst diejenige des Relais 7 erläutert werden. In der gezeichneten Stellung Und ohne Stromfluß in der Spule 12 liegt der Permanentmagnet über den Polschuhansatz 18a, den Eisenkern 11 und den Polschuhansatz 19a in einem geschlossenen Eisenkreis und erzeugt in diesem einen Magnetfluß. Wird nun an die Spule 12 über den geschlossenen Kontakt 22 und 20 eine Wechselspannung gelegt, so bleibt der Anker so lange in seiner gezeichneten Lage stehen, bis an der Spule diejenige Wechselstrom-Halbwelle erscheint, de-

ren Magnetfluß im Eisenkern 11 dem Magnetfluß vom Permanentmagneten 17 entgegengerichtet ist. Nun dreht sich der Anker, bis der Polschuhansatz 18/> den Polschuh 13 und der Polschuhansaiz \9b den Polschuh 14 berührt. Der Betätigungsarm 21 dreht sich mit und

»AUS«-Stellung gebracht oder, wenn es schon in dieser 20 öffnet den Kontakt 22 und 20 und die Spule 12 wird war, in dieser Stellung festgehalten wird. Erst auf einen stromlos. Der Anker bleibt in der neu erreichten Lage nachfolgenden »Ein«-Rundsteuerbefehl sollen diese Re- stehen, da der nun geschlossene Kontakt 23 und 20 in lais zeitlich gestaffelt wieder in die »Einstellung ge- diesem Zeitpunkt spannungslos ist. Wird im Rahmen bracht werden. eines andei en Befehls die Spule 12 über den Kontakt 23

Die Ausführungsform nach Fig. 1 mit einem bistabi- 25 und 20 an Wechselspannung gelegt, so wird der Anker len Schaltrelais 1 in Gleichstromausführung wird im
Normalfall durch den Kontaktarm 2 im dem einzelnen
Rundsteuerbefehl entsprechenden Zeitpunkt mit dem
»Ein«- oder »Aus«-Eingang E oder A verbunden. Dadurch wird der vom bistabilen Relais 1 gesteuerte Kon- 30 lieh kürzerer Zeit als einer Halbperiode der Netzspan takt 1 a geschlossen oder geöffnet. Bei einer Stromunter- nung erfolgt.

Eine ebenfalls nicht gezeichnete Verlängerung des Betätigungsarmes 21 steuert direkt den nicht gezeichneanalog dem hier beschriebenen Vorgang wieder in die gezeichnete Stellung zurückgeführt und Kontakt 22 und 20 geschlossen. Voraussetzung für das richtige Funktionieren des Relais 7 ist, daß die Umschaltung in wesent-

ten Leistungskontakt la der Fig. 1. der über die Aus

brechung bleibt somit das Relais 1 in der dem zuletzt gesendeten Befehl entsprechenden Stellung. Beim Wiederkehren der Spannung bleiben deshalb sämtliche vor

der Stromunterbrechung eingeschaltete Lasten einge- 35 gangsklemmen des Rundsteuerempfängers den Anschaltet. Das kann bei knapp bemessenen Netzen die Schluß der zu beeinflussenden Verbrauchsgeräte ermöglichen.

Um den Schutz des Versorgungsnetzes beim Wiederkehren der Netzspannung nach einer Stromünterbrechung zu gewährleisten, ist der Anschlußpunkt 16 der Spule 12 mit einem zweiten Pfad, dem zusätzlichen Nebensteuerpfad, für einen Betätigungsimpuls versehen, der aus dem Kondensator 8, dem Widerstand 9 und der Diode 10 besteht. Dieser Pfad ist mit der Phasenleitung

Wiederkehren einer unterbrochenen Netzspannung 45 P verbunden und die Diode 10 ist so polarisiert und der zieht nämlich das Relais 4 sofort an, bevor die volle Widerstand 9 ist so bemessen, daß bei Wiederkehren

der Netzspannung bei einer höchstens ²/j der Netzspannung liegenden Schwelle ein Impuls solcher Richtung

Folge haben, daß der betreffende Netzstrang nach dem Wiederkehren der Netzspannung sofort durch die Schutzschalter wegen Überlastung abgeschaltet und das Wiedereinschalten zumindest für längere Zeit unmöglich wird.

Um diese üble Folge zu vermeiden, ist der zusätzliche Nebensteuerpfad als zweiter Pfad für die Steuerspannung des Relais 1 über den Kontakt 3 vorgesehen. Beim

Netzspannung erreicht ist. Dieses Relais 4 und der in seine Versorgungsleitung eingeschaltete Kaltleiter 5 (PTC) sind dabei vorzugsweise so bemessen, daß der nach einer gewissen Zeit durch die Erwärmung des Kaltleiters fließende geringere Strom das Relais 4 nicht mehr zu halten vermag und dabei der geschlossene Kontakt 3 wieder geöffnet wird.
Bei Wiederkehren der Spannung wird also während zum Anschlußpunkt 16 übertragen wird, daß das Wechselstromrelais bei der ersten entsprechenden Halbwelle der Netzspannung in die »AUS«-Stellung schwenkt, wenn es vorher in der »E1N«-Stellung war, oder in der »AUS«-Stcllung verbleibt, wenn es vorausgehend schon in dieser Stellung war. Die Zeitkonstante für die Impuls

einer gewissen minimalen, mehrere Netzfrequenzperio- 55 länge wird analog zum Beispiel der F i g. 1 hier durch die

den übersteigenden Zeit der Kontakt 3 geschlossen und durch den von diesem bestimmten zweiten Strompfad ein Stromimpuls auf den »Aus«-Eingang A des Relais I gegeben, durch welchen die sekundäre Last mittels des Größe des Kondensators 8 und des Widerstandes 9 bestimmt. Die Anordnung nach dieser Fig.2 ist äußerst einfach und wegen des Wegfalls eines Relais 4 wirtschaftlich vorteilhaft. Die Wirkungsweise und die

Relaiskontaktes la abgeworfen wird. Die Zeitkonstan- bo Schutzwirkung ist gleich wie bei der Einrichtung nach ten sind zweckmäßigerweise so eingestellt, daß sich eine F 1 g. 1.

Die Erfindung ist auch mit nur wenigen, einfachen und preiswerten Bauelementen realisierbar und ermöglicht das zeitlich gestaffelte Wiedereinschalten von La-

nur kurze Netzunterbrechung von weniger als 30 Sekunden nicht auswirkt. Andererseits sind das Relais 4
und der Kaltleiter 5 so ausgebildet, daß dieses Relais
innerhalb der Zeit bis zur nächstmöglichen Ausgabe des b5 sten auch bei längeren Netzunterbrechungen.

nächsten Rundsteuerbefehls mit Sicherheit wieder ab-

gefallen ist. Damit ist die normale Funktion des bistabi- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen len Schaltrelais 1 wieder gewährleistet und die norma-

Claims

1 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Energieversorgungsnetzen beim Wiederkehren der Spannung nach Spannungsunterbrechungen mii einem Wiederherstellungsstromkreis zum zeitlich gestaffelten Einschalten der Verbraucher, d a durch gekennzeichnet, daß bei Versorgungsnetzen mit Rundsteuerempfängern das oder die bistabilen Schaltrelais (1; 7) der Rundsteuerempfänger, für Lasten sekundärer Priorität, einen zusätzlichen Nebensteuerpfad (über den Kontakt 3; über den Kondensator 8, den Widerstand 9, die Diode 10) aufweist bzw. aufweisen, über welchen bei Wiederkehr von höchstens ²/j der Netzspannung tin Impuls in solcher Richtung durch das Schaltrelais fließt, daß diesei in die »Aus«-Stellung gelangt bzw. dort festgehalten wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, mit mindestens einem bistabilen Gleichstromrelais (1), dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Nebensteuerpfad durch den Schaltkontakt (3) eines Relais (4) steuerbar ist, das mittels eines Kaltleiters (5) an die Netzklemmen angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, mit mindestens einem bistabilen, durch eine Halbwelle der Netzspannung betriebenen Wechselstromrelais (7), dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Nebensteuerpfad durch an eine Netzklemme (P) angeschlossene Reihenschaltung einer Diode (10) und einer Parallelschaltung eines Kondensators (8) mit einem Widerstand (9) gebildet ist, der an einen Anschlußpunkt (16) der Spule (12) des Relais (7) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (8) und der Widerstand (9) so bemessen r.ind, daß die Länge des Schaltimpulses mindestens einige Perioden der Netzfrequenz beträgt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Netzunterbrechung von weniger als 30 Sekunden kein Impuls Über den Nebensteuerpfad erfolgt.