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Differentialschutzeinrichtung
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Differentialschutzeinrichtungen sind zum selektiven Schutz von elektrischen
Betriebsmitteln in Hoch- und Höchstspannungsnetzen, z.B. Transformatoren, Leitungen
bzw. Kabeln und Sammelschienen, bestimmt. Damit haben Differentialschutzeinrichtungen
die Aufgabe, bei einem Fehler, z.B. Kurzschluss, innerhalb des zu schützenden Betriebsmittels
eine schnelle Abschaltung mit den zugeordneten Leistungsschaltern zu veranlassen.
Auf diese Weise kann die Auswirkung des Fehlers auf das Betriebsmittel, z.B. die
thermische Beanspruchung bei Lichtbogenfehlern, stark herabgesetzt werden.
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Dagegen dürfen bei einem Fehler ausserhalb des zu schützenden Betriebsmittels
die dem Differentialschutz zugeordneten Leistungsschalter nicht betätigt werden.
Eine Abschaltung würde in diesem Fall eine "Fehlauslösung" der Differentialschutzeinrichtung,
und damit eine unnötige Unterbrechung der Stromversorgung bedeuten.
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Differentialschutzeinricntungen arbeiten nach dem Stromvergleichsprinzip,
d.h. die Ströme an den zu schützenden Betriebsmitteln werden miteinander nach Grösse
und Phase verglichen. In Figur 1 ist die bekannte prinzipielle Schaltung einer Differentialschutzeinrichtung
vereinfacht daryestellt.
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Es sind Stromwandler SW1 und SW2 vorgesehen, die zur Messung der Ströme
Ii und I2 am zu schützenden Betriebsmittel, das hier mit dem Schutzobjekt SO bezeichnet
wird, dienen. Zum Abschalten des Schutzobjektes sind zwei Leistunysschalter LS1
und LS2 vorgesehen, die von dem Differentialrelais DIFF ausyelöst werden, dass in
Brücke liegt.
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Die Strommessgrösse für das Differentialrelais DIFF ist die Summe
der kandlersekundärströme i und i2, die den Strömen Ii und I2 am Schutzobjekt SO
proportional sind. Die Strommessgrösse wird hier iDIFF genannt.
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Wird das Schutzobjekt als Knotenpunkt behandelt, so ist durch die
getroffene Verschaltung der Stromwandler nach dem Kirchoffschen Gesetz bei einem
Fehler ausserhalb des Schutzobjektes SO die Summe der Ströme und I2 bzw. il und
i2 unter der Voraussetzung, dass die Stromwandler SW1 und SW2 ideale Obertragungseigenschaften
aufweisen, zu jedem Zeitpunkt Null. Bei einem Fehler ausserhalb des Schutzobjektes
haben die Ströme I1 und I2 bzw. i und i2 daher gleiche Grösse, jedoch entgeencesetzte
Polarität. Bei einem Fehler innerhalb des Schutzobjektes ist die Summe der Ströme
iDIFF dagegen nicht mehr Null. Aus der Summe der Ströme am Schutzobjekt kann das
Differentialschutzrelais somit feststellen, ob der Fehler innerhalb oder ausserhalb
des Schutzobjektes liegt; ist daher iDIFF > O, so soll das Differentialrelais
auslösen.
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Theoretisch müsste man daher bei einem Stromveryleichsschutz als Differentialrelais
ein Stromrelais mit beliebig hoher Empfindlichkeit verwenden können. Praktisch treten
aber bereits im ungestörten Betrieb Differenzströme (Fehiströme) auf, deren Grösse
z.B. im Fall eines Transformators als Schutzobjekt durch den Leerlaufstrom des Transformators
und die individuellen Stromfehler und Fehlwinkel der auf den Ober- und Unterspannungsseiten
des Transformators verwendeten Stromwandler, deren magnetisches Verhalten u.U. stark
voneinander abweicht, gegeben ist.
Diese Fehlströme steigen im allgemeinen
mit zunehmender Belastung des Transformators an und erreichen besonders grosse Werte,
wenn die Stromwandler bei stromstarken Kurzschlüssen ausserhalb des Schutzbereiches
in das Sättigungsgebiet kommen. Zusätzliche Fehlströme entstehen weiterhin bereits
im gesunden Betrieb bei Stelltransformatoren, bei denen die Stromwandler-übersetzungsverhältnisse
dem sich ändernden Spannungsübersetzungsverhältnis bei Umstellung nicht angepasst
werden, weil dies zu aufwendig und auch störanfällig wäre. Entsprechend liegen-die
Verhältnisse bei anderen Schutzobjekten, wobei generell der Sättigung der Stromwandler
besondere Bedeutung beikommt, die im folgenden kurz betrachtet werden soll.
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Da zur Strommessung üblicherweise induktive Stromwandler verwendet
werden, ist ihr Übertragungsverhalten von der Magnetisierungskennlinie des Kernmaterials
bestimmt. In Fig. 2 ist die bekannte Ersatzschaltung eines Stromwandlers mit der
Magnetisierungskennlinie des Kernmaterials uaryestellt. Dabei ist I der Primärstrom,
i der Sekundärstrom, iF; M der Fiagnetisierungsstrom, R die Bürde des Stromwandlers,
$ der magentische Fluss und Li die magnetische Feldstärke. Der Fluss $ wird durch
das Integral aus dem Produkt von Sekundärstrom i und Bürde R bestimmt (Spannungszeitfläche).
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Demzufolge nimmt der erforderliche Fluss mit steigendem Kurzschlußstrom
bzw.grösser werdender Bürde zu.
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Ist der lineare Arbeitsbereich A des Stromwandlers aufgrund des erfcrderlichen
Flusses nicht ausreichend, nimmt der Magnetisierungsstrom, der der Feldstärke H
proportional ist, entsprechend der Maynetisierungskennlinie stark zu. Da der Primärstrom
I nun als Magnetisierungsstrom iM fliesst, nimmt der Sekundärstrom i zu diesem Zeitpunkt
ab, wie es in Fig. 3 zum Zeitpunkt t5 zu sehen ist. Wenn der Fluss des Kernmaterials
im Stromwandler
infolge der Grösse des Kurzschlußstromes bzw. der
Grösse der Bürde nicht ausreichend ist, treten "Stromwandlersättigungen" auf.
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Wenn einer der Stromwandler zur Messung der Summe der Ströme am Schutzobjekt
beim Fehler ausserhalb des Schutzobjektes in der Sättigung ist, z.B. der Wandler
SW 1 in Fig. 1, dann ist die Summe der Ströme DIFF infolge des nichtsinusförmigen
Verlaufs eines der Wandlersekundärströme nicht mehr zu jedem Zeitpunkt Null. In
Fig. 4 sind die entsprechenden zeitlichen Verläufe der Wandlersekundärströme il
(Zeile a) und i2 (Zeile b) der Stromwandler SW1 und SW2 nach Fiy. 1 und der Summe
der Ströme iDIFF (Zeile c) dargestellt. Da der Stromwandler SW1 sich aufyrund des
erforderlichen Flusses nach der Zeit ts im Sättigungszustand befindet (Zeile a),
ist die Summe der Ströme iDIFF von diesem Zeitpunkt ab nicht mehr Null. Erst zu
Beginn der folgenden Halbschwingung wird die Summe der Ströme i DIFF wieder zu Null.
Sobald der Stromwandler SWl sich wieder im Sättigunyszustand befindet, ist die Summe
der Ströme iDIFF nicht mehr Null.
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Da bei erfolgten Stromwandlersättigungen trotz eines Fehlers ausserhalb
des Schutzobjektes die Summe der StrömeSentgegen der eingangs genannten idealen
Annahme, zu jedem Zeitpunkt nicht immer Null ist, können Fehler ausserhalb und Fehler
innerhalb des Schutzobjektes von Differentialschutzeinrichtungen nicht mehr eindeutig
erkannt werden, denn in beiden Fällen fliesst ein Differenzstrom. Folglich würde
aufgrund des Stromes iDIFF gemäss Zeile c) in Fig. 4 das Differentialrelais Diff
in Fig. 1 fälschlicherweise ansprechen und damit eine Fehl abschaltung beim Fehler
ausserhalb des Schutzobjektes auftreten.
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Zur Stabilisierung der Differentialschutzeinrichtungen gegen solche
Fehlauslösungen bei Stromwandlersättigungen bzw. anderer Fehlerströme istes
bekannt,
das Differentialrelais zu stabilisieren.
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(Firmendruckschrift AEG, Transformatordifferentialschutz, 3212.6 51
E251F (1069) Diese Stabilisierung erfolgt durch eine zweigeteilte Längs-Haltewickluny,
die in einer der beiden Verbindungsleitungen der Sekundärwicklungen des Stromwandler
liegt, also vom Durchgangsstrom durchflossen wird. Der eine Anschluss der Auslösewickluny
des Differentialrelais liegt dabei am Knotenpunkt der Haltewicklungen.
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Mittels dieses Stabilisierungshaltesystems ist es war möglich, Fehlauslösungenlinsbesondere
bei Wandlersättigung zu vermeiden, jedoch kann es dennoch zu Fehlauslösungen kommen,
wenn die Stromwndler stark unterschiedlich gesättigt sind, d.h. unterschiedliches
übertragungsverhalten aufweisen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufyabe zugrunde, die Differentialschutzeinrichtung
nach dem Oberbegriff des A.1 so zu stabilisieren, dass auch Fehlauslösungen infolge
eines stark unterschiedlichen Übertragungsverhaltens der Stromwandler vermieden
werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäss der Erfindung entsprechend
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.
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Weitere ausgestaltende Merkmale sowie die Vorteile der Erfindung ergeben
sich anhand von in der Beschreibung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
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Es zeigen: Figur 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur
6 ein Diagramm, das die Stromverläufe entsprechend denjenigen der Figur 4
zeigt,
zusätzlich jedoch noch in Zeile d den Stromverlauf der Stromsumme für den Fall der
Additionen der Strömen Figur 7 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das
eine Erweiterung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 darstellt, Figur 8 ein Diagramm,
das den Signalverlauf an den Stufen der Schaltung nach Fig. 7 für den Fall eines
Fehlers ausserhalb des Schutzbereiches zeigt, Figur 9 ein Diagrarnm, das den Signal
verlauf an Stufen der Fig. 7 für den Fall eines Fehlers innerhalb des Schutzbereiches
zeigt.
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Die Erfindung sieht neben dem Differentialrelais Diff in Fig. 1 eine
zusätzliche Schaltung entsprechend den vorgenannten Ausführungsbeispielen vor, die
die Auslösung dieses Differentialrelais unter gewissen Bedingungen bzw.
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Zuständen der Ströme im Differentialrelais, die ans ich ein fehlerhaftes
Auslösen verursachen würden, sperrt. Das Differentialrelais kann dabei zusätzlich
auch die bekannte Stabilisierung aufweisen.
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Die Schaltung nach Fig. 5 erhält daher als Eingangsyrössen (E) die
Sekundärwandlerströme il, i2, und die Stromsumme iDIFF und wirkt am Ausgang A in
nicht dargestellter Weise auf die Auslösung des Differentialrelais Diff in Fig.
1 "sperrend" bzw. "freigebend" ein. Der Eingriff kann dabei direkt im Relais selbst
oder durch logische Verknüpfung seines Ausgangssignales mit dem Auslöse-Sperrsignal
am Relaisort oder am Leistungsschalter erfolgen.
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Da sowohl die positive als auch die negative Halbwelle der Ströme
betrachtet werden muss, misste ansich-aie Schaltung doppelt vorgesehen werden.
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Dieser Aufwand kann vermieden werden, wenn, wie dargestellt, Gleichrichterstufen
Dli, DI2, DIDiff für die einzelnen Ströme vorgesehen sind.
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Die gleichgerichteten Ströme i1, i2, iDiff sind in ihrem zeitlichen
Verlauf in Fig. 6 dargestellt, wobei die Zeile a den gteichgerichteten Sekundärstrom
il
des sich in Sättigung befindlichen Stromwandlers SW1, die Zeile b den Sekundärstrom
T? des nicht in Sättigung befindlichen Wandlers SW2, die Zeile d die Stromsumme
für den Fall von gegeneinandergerichteten Wandlerströmen (i1 ./. T2 - äusserer Fehler,
keine Auslösung -)und die Zeile d den Summenstrom für den Fall in gleicher Richtung
fliessender Ströme (i1 + T2 - innerer Fehler, Auslösung muss folgen -) zeigt.
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Die gleichgerichteten Ströme werden Schweliwertstufen I1) I2) IDiff
> zugeführt, die die in der Fig. 6 eingezeichneten Ansprechwerte ilA, T2A, TDiffA,
aufweisen.
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Die Ansprechwerte der Schwellwertstufen 1 und 2 sind dabei auf den
gleichen, relativ hohen Wert, z.B. auf 5... 10 1Nenn und die der Schwellwertstufe
IDIFF)auf etwa den halben Wert eingestellt, damit die Schaltung Fehler innerhalb
oder ausserhalb des Schutzobjektes unterscheiden kann, wie später noch erläutert
wird.
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Die Ausgangssignale der Schwellwertstufen I1> und 12> werden
in einem ODER-Glied OGS miteinander verknüpft. Diese Verknüpfung ist jedoch nicht
zwingend erforderlich. Stehen z.B. beim Leitungsdifferentialschutz nur der Wandlersekundärstrom
i1 1 oder der Strom i2 und die Summe der Ströme iDIFF zur Verfügung, so kann auf
das ODER-Glied OGS verzichtet werden.
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Die Schaltung nach Fig. 5 sieht weiterhin ein UND-Glied UGS mit einem
unteren negierten Eingang vor, das das Ausgangssignal des ODER-Gliedes OGS und das
der Schwellwertstufe IDIFF>miteinander verknüpft. Das UND-Glied liefert nur dann
ein Ausgangssignal, wenn einer der beiden yleichgerichteten Wandlerströme,oder beide,
den zugeordneten Ansprechwert überschreiten und das SchwellwertGlied iDIFFy kein
Ausgangssignal liefert, d.h. der gleichgerichtete
Strom iDIFF
den Ansprechwert T A nicht überschreitet.
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DIFF DIFF Dieser Zustand ist für den Fall gegenläufiger Ströme (Zeile
c) aufgrund eines äusseren Fehlers, für den keine Auslösung erfolyen darf, für das
Zeitintervall t2 bis t3 (Fig.6) gegeben,d.h. während dieser Zeitspanne führt das
UND-Glied UGS das Ausgangssignal "hoch" und setzt einen nachgeschalteten, ausgangsseitigen
Speicher SPA, der an seinem Ausgang ein Signal abyibt, der die Auslösung des Differentialrelais
damit zutreffend sperrt.
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Für den Fall der Zeile-d- innerer Fehler,die Auslösung muss kommen
-erreicht der Strom iDIFF durch den niedrigeren Ansprechwert iDIFF A bereits zum
Zeitpunkt t1, d.h. vor den Wandlerströmen den Ansprechwert iDIFF A, d.h. vor t1
und nach t5 hat der obere Eingang des UND-Gliedes kein Signal "hoch" und von t1
an bis zum Zeitpunkt t2 verschwindet das Signal am unteren Eingang des UND-Gliedes,
so dass das UND-Glied während der ganzen Halbwelle kein Ausgangssignal führt, so
dass damit der Speicher SPA nicht gesetzt werden kann und somit zutreffend keine
Sperrung der -Auslösung bewirkt.
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Die Verknüpfung nach Fig. 5 gewährleistet somit, dass am UND-Glied
UGS erst dann ein Ausgangssignal erscheint, wenn eine der Schwellwertstufen i1 >
oder i2 ? vor der Schwellwertstufe DIFF )? anspricht. Dies ist für den Fall innerer
Fehler (Zeile d) nicht gegeben, d.h. der Strom i DIFF löst dann das Differentialrelais
DIFF in Fig. 1 zutreffend aus. Bei einem Fehler innerhalb des Schutzobjektes wird
daher kein Sperrsignal von der Schaltung nach Fig. 5 gebildet, weil die Schwellwertstufe
iDIFF> aufgrund der gewählten Ansprechwerte stets vor den beiden Schwellwertstufen
it > bzw. i2'> anspricht. Das Ausgangssignal bildet das UND-Glied UGS daher
nur beim Fehler ausserhalb des Schutzobjektes, unabhängig davon, ob Stromwandlersättigungen
auftreten
oder nicht. Ist keine Sättigung vorhanden, ist iDIFF im wesentlichen 0, liegt zumindest
unterhalb des Ansprechwertes iDIFFA, so dass der untere Eingang des UhD-Gliedes
UGS immer "hoch" ist; bei Stromwandiersättigung (dargestellter Fall) spricht die
Schwellwertstufe IDIFF > da die Sättigung erst nach. dem Maximum der Halbwelle
auftritt (und damit erst dann iDIFF ansteigt) erst später als die Stufen i1 >
, i2 > an, d.h. bildet erst ab dem Zeitpunkt t3 ein Ausgangssignal. Von diesem
Zeitpunkt an verschwindet zwar das Ausgangssignal des UND-Gliedes, jodoch zählt
sich das Ausgangssignal "Auslösung sperren" durch die Speicherwirkung des Speichers
SPA auch für die Dauer des Auftretens der Stromspitze iDIFF (Fiy. 6, Zeile c), so
dass die entsprechende Stromdifferenz iDIFF in erstrebter Weise - da als merkliche
Differenz von äu'sseren Fehlern herrührend keine Auslösung des Relais bewirken kann.
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Für die Sicherheit der Schutzanordnung ist es zu empfehlen, vor dem
Speicher SPA noch einen Zähler vorzuschalten, der den Speicner erst betätigt, wenn
das UND-Glied UGS mindestens 2 Ausgangssignale, jeweils 1 Signal während der 1.
und der 2. Stromabschwingung, bildet.
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Durch die FestIegung der Ansprechwerte der Schwellwertstufe IDIFFKauf
etwa den halben Ansprechwert der Schwellwertstufen I1> und I2>ist sichergestellt,
dass die Schwellwertstufe T IDIFF) auch bei nicht verzerrten Stromeingangsgrössen
nicht vor den anderen Schwellwertstufen Ifybzw. I2abfällt, so dass das UND-Glied
UGS nur ein Ausgangssignal während einer Stromhalbschwingung bildet.
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Zur Rückstellung des Speichers SPA (und des etwa vorgeschalteten Zählers)
dient das negierte Ausgangssignal eines Abfallverzögerungsgliedes AVG, dessen Eingangssignal
das Ausgangssignal der Schwellwertstufe IDIFF ist.
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Durch die Abfallverzögerung von ca. 50 ms wird sichergestellt, dass
der Speicher SPA erst dann gelöscht, d.h. die Sperrung der Auslösung erst dann aufgehoben
wird, wenn eine Zeit von ca-. 50 ms nach dem Unterschreiten des Ansprechwertes TDIFFA
verstrichen ist, d.h. nach dem Abschalten eines Fehlers die Messgrössen im Schutzsystem
soweit abgeklunyen sind, dass sie keine erneute fehlerhafte Auslösung bewirken können.
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Die Stufe AVG verhindert auch, dass gleichzeitig ein Rückstell-und
Setzsignal am Speichereingang ansteht. Für den Fall c) in Fig. 6 steht z.B.
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im Intervall t2 bis t3 ein Setzsignal an; in diesem Intervall wäre
jedoch ohne die Stufe AVG auch ein Rückstellsignal vorhanden, da wegen iDIFF TDIFFA
der Ausgang von IDIFF)niedrig ist, der Eingang R des Speichers SPA wegen der Negation
jedoch "hoch" wäre, d.h.eine Rückstellung erfolgen würde.
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Wenn man einen Speicher mit dem Verhalten "dominierend setzen" hätte,
entstunden keine Probleme. ie Verzögerung der Stufe AVG gewährleistet jedoch, das
Überschreiten der Schwelle iDIFFA in der vorhergehenden Halbwelle noch in dem Zeitintervall
t2 bis t3 wirksam ist, d.h. in diesem Intervall steht am Ausgang der Stufe V noch
ein Signal "hoch" an, d. h. am Eingang R des Speichergliedes SPA durch die Negation
das Signal "niedrig", d.h. es steht kein Rückstellsignal an. Damit können beliebige
Speicher verwendet werden.
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Die lange Verzögerung - hier 50 ms - beim Zurückstellen des Speichers
SPA könnte jedoch dazu führen, dass u.U. ein Wechsel von einem äusseren Fehler zu
einem inneren Fehler bzw. wenn nach dem äusseren Fehler zusätzlich ein innerer Fehler
auftritt, nicht erkannt wird, bzw. die Auslösung weiterhin für die 50 ms gesperrt
bleibt. Durch die Schaltung nach Fig. 7 wird diese Problematik verhindert. Diese
Schaltung zeigt eine Erweiterung nach Fig. 5, wobei die
Erweiterung
in einem Zwischenspeicher SPZ (zwischen dem UND-Glied UGS und dem ausgangsseitigen
Speicher SPA), einem UND-Glied UGR im Rückstellkreis des Zwischenspeichers und einem
UND-Glied UGA für die alternative Rückstellung (über das ODER-Glied OGR) des ausgangsseiticen
Speichers SPA besteht. Wesentlich ist hierbei die 2. Alternative der Rückstellung
des das Auslösesperrsignal liefernden Speichers SPA abhängig vom Zustand des Zwischenspeichers
und dem Wert des Differenzstromes. Es gilt die Gleichung LGA = hoch, wenn SPZ und
IDIFFjlhoch'' sind, d.h. der Zwischenspeicher zurückgestellt und der Strom TDIFFDIFFA
ist; dieser Weg sorgt für eine Rückstellung des ausgangsseitigen Speichers SPA und
damit für eine Aufhebung der Sperre der Auslösung neben dem Weg über das Verzögerungsglied
AVG, d.h.
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unabhängig von den 50 ms und gewährleistet, dass der Schutz auch innerhalb
der 50 ms innere Fehler neben äusseren Fehlern bzw. zu inneren Fehlern gewordene
äussere Fehler erkennt und die Auslösung nicht mehr sperrt (Speicher SPA gelöscht).
Diese Voryänge erläutern die Signaldiagramme nach den Figuren 8 und 9, in denen
die Signale der angegebenen Stufen der Schaltung nach Fig. 7 bezogen auf die Zeitpunkte
entsprechend dem Signaldiagramm nach Fig. 6 dargestellt sind. Die Fig. 8 zeigt dabei
die Signale bei einem Fehler ausserhalb des Schutzbereiches,und die Fig. 9 die entsprechende
Signale bei einem Fehler innerhalb des Schutzbereiches.
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Die Zeilen 1 der Fig. 8 und 9 zeigen übereinstimmend, dass das ODER-Glied
OGS, wie ansich bereits im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert, nach Überschreiten
der Ansprechwerte seitens der Wandlerströme, d.h. im Intervall t2 bis t4 und t7
bis t9 ein Ausgangssignal (hoch) liefert. Die Schwellwertstufe IDIFF ) liefert bei
einem äusseren Fehler (Fig. 8, 2. Zeile bzw.
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Zeile c in Fig. 6) im Intervall t3 bis t5 bzw. t8 bis tiO und bei
einem inneren Fehler( Fig. 9, 2. Zeile bzw. Fig. 6, Zeile d) im Intervall tl bis
t5 und t6 bis t10 ein Ausgangssignal. Das die Signale nach den. Zeilen 2 und 3 verknüpfende,
den Zwischenspeicher SPZ setzende UND-Glied UGS (seine Signale
sind
in den Zeilen 3 der Fig. 8 und 9 dargestellt) hat daher bei einem äusseren Fehler
(Fig. 8) infolge der Negation am unteren Eingang im Intervall t2 bis t3 bzw. t7
bis t8 und bei einem inneren Fehler (Fig. 9) zu keinem Zeitpunkt ein Ausgangssignal;
im ersten Fall wird daher der Zwischenspeicher und damit auch der ausgangsseitige
Speicher SPA gesetzt, d.h. die Auslösung gesperrt, wogegen im 2. Fall ebenfalls
wie gewünscht, kein Setzen und kein Sperren erfolgt. Für das Setzen des Speichers
SPZ gilt daher die Gleichung: UGS = (11> + I2 >) . IDlFF Die Zeile4 4 der
Fig. 8 und 9 zeigb jeweils die Rücksetzbedingung für den Zwischenspeicher, die von
dem UND-Glied UGR vorgegeben wird, das zwei negierende Eingänge aufweist, die ebenfalls
wie das UND-Glied UGS die Signale der Zeilen 1 und 2 verknüpft. Hierbei lautet die
Rückstellgleichuny: UGR > (I1 + I2> * IDIFF . Diese Bedingung ist bei Fig.
8 in den Intervallen t1 bis t2, t5 bis t7, t1O... erfüllt d.h. der Zwischenspeicher
wird im Fall äusserer Fehler zwischendurch, d.h. auch innerhalb der 50 ms, die von
dem Glied AVG vorgegeben werden, immer wieder gelöscht, damit über die noch zu beschreibende
Rückstellung des Speichers SPA ein zwischenzeitlich entstandener innerer Fehler
erkannt werden kann und eine Sperrung der Auslösung unterbleibt.
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Gemäss Fig.9 treten zwar auch bei einem inneren Fehler Rücksetzimpule
auf (Zeile 4), jedoch sind sie ohne Wirkung, da der Zwischenspeicher ohnehin rückgestellt
ist.
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Den Zustand des Zwischenspeichers zeigt dabei jeweils die Zeile 5
der Fig. 8 und 9, d.h. der Zwischenspeicher ist in Fig. 8 in den Intervallen t2
bis t5, t7 bis t10 und in Fig. 9 zu keinem Zeitpunkt gesetzt.
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Das UND-Glied UGA (Signale in Zeile 6) gibt in dem Alternativ-Weg
über das ODER-Glied OGR zu dem Weg über das Verzögerungsglied AVG die Löschbedingung
für den ausgangsseitigen Speicher SPA vor, und zwar am negierten oberen Eingang
abhängig vom Zustand des Zwischenspeichers und am unteren Eingang abhängig vom Zustand
der Schwellwertstufe IDIFF Cer ausgangsseitige Speicher SPA wird zurückgestellt,
wenn das UND-Glied UGA am Ausgang das Signal hochführt, so dass die Gleichung für
das UND-Glied und damit für das Zurückstellen des Speichers lautet: UGA -= SPZ s
IDIFF zuX d.h immer dann, wenn der Zwischenspeicher gelöscht ist und die Differenzgrösse
iDIFF den Ansprechweri iDIFFA (in Fig. 8 zu keinem Zeitpunkt, in Fig. 9 in den Int.erval]en
tl bis t5, t6 hic 20) wird der ausgangsseitige Speicher SPA zurückgesetzt und damit
die Sperrung aufgehoben.
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Tritt daher ein äusserer Fehler auf und bleibt dieser Fehler ein äusserer
Fehler, dann erfolgt gemäss Fi-g. 8 keine Zurücksetzung des ausgangsseitigen Speichers
über das UND-Glied UGA sondern nach 50 ms über die Stufe AVG.
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Die Sperrung der Differentialschutzeinrichtung bleibt daher nach dem
Abschaltendes äusseren Fehlers durch andere Schutzarten für 50 ms erhalten, so dass
bis zu diesem Zeitpunkt alle massgebenden Ströme weitgehend abgeklungen sind. Wird
der äussere Fehler zu einem inneren Fehler bzw. tritt zusätzlich ein innerer Fehler
auf,dann tritt nach einem Zurückstellen d.Zwischenspeichers (was gemäss Fig. 8 auch
bei einem äußeren Fehler immer wieder auftritt), der Signalzustand entsprechend
der Fig. 9 für den Fall eines inneren Fehlers auf, d.h. der Zwischenspeicher wird
danach nicht mehr yesetzt und der ausgangsseit'ige Speicher SPA unmittelbar gelöscht,d.h.die
Auslösesperre wird in zutreffender Weise aufgehoben und der Differentialschutz kann
den inneren Fehler zutreffend abschalten.
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In der Schaltung nach den Figuren 5 und 7 wird das zeitunterschiedliche
Ansprechen durch entsprechend gewählte Ansprechwerte vorgegeben. Es ist denkbar,
hierzu auch Zeitglieder, analog oder digital,zu verwenden, die ebenfalls die Fälle
gemäss den Zeilen c und d der Fig. 6 deutlich unterscheiden.
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Die Schwellwertstufen müssen nicht unbedingt gesonderte Stufen sein;
sie können auch in den Eingängen der nachgeschalteten logischen Gatter integriert
sein.
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In den Figuren ist ein Schutzobjekt mit zwei Anschlüssen dargestellt.
Es versteht sich jedoch, dass die Anzahl der Anschlüsse beliebig (n) sein kann,
z.B. kann als Schutzobjekt ein Sammelschienensystem mit einer Vielzahl von ~ gängen
vorgesehen sein.
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Die Vorteile der Erfindung liegen in folgenden Merkmalen: 1.
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D ie Differentialschutzeinrichtung gemäss der Erfindung verhindert
auch Fehlauslösungen aufgrund unterschiedlicher übertragungseigenschaften, insbesondere
unterschiedlicher Sättigung der Stromwandler.
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2.
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Die Anforderungen an das Übertragungsverhalten der Stromwandler können
daher niedriger gehalten werden, was sich günstig auf den Aufwand bzw. die Kosten
auswirkt.