DE598723C

DE598723C - Schutzschaltung zur selektiven Abschaltung fehlerhafter Netzteile

Info

Publication number: DE598723C
Application number: DEB134155D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH BRENNECKE
Current assignee: FRIEDRICH BRENNECKE
Priority date: 1927-11-01
Filing date: 1927-11-01
Publication date: 1934-06-21

Description

Es sind Schutzschaltungen bekannt, bei denen eine selektive Abschaltung fehlerhafter Netzteile dadurch erzielt wird, daß die Auslösung des Leitungsschalters außer von der eigenen Relaiseinrichtung auch von der Relaiseinrichtung, insbesondere von dem Energierichtungsrelais, am anderen Streckenende abhängig ist. Man hat solche Schaltungen mit und ohne Hilfsleitung bisher so ausgeführt, daß die Auslösung eines Leitungsschalters so lange verzögert wird, bis durch einen Kommandostrom vom anderen Streckenende her der Auslösestromkreis für den Leitungsschalter vollendet wird. Es ist ein Nachteil dieser Anordnungen, daß das Signal zur Schalterauslösung entweder als Hochfrequenzsignal gerade über die kurzschlußbehaftete Leitung übertragen werden muß, oder, falls eine Hilfsleitung vorhanden ist, gerade dann über die Hilfsleitung geleitet wird, wenn diese durch den Kurzschluß auf der meist parallel verlaufenden Starkstromleitung am ehesten in Mitleidenschaft gezogen ist.

Erfindungsgemäß wird! die Auslösung eines Leitungsschalters, die im Fehlerfall bei einwärts gerichteter Energie von der zum Schalter gehörenden Relaiseinrichtung vorbereitet wird, durch ein Tonfrequenzsignal oder durch mit Tonfrequenzen modulierte Trägerwellen vom anderen Streckenende her gesperrt, wenn dort die Energie aus der zu überwachenden Leitungsstrecke in die Nachbarstrecke übertritt. Indem das Signal also nur dann über die Leitungsstrecke geschickt wird, wenn der Leitungsschalter am entfernten Ende nicht geöffnet werden soll, d. h. also-, wenn die Strecke fehlerfrei ist, wird die Betriebssicherheit der Schutzeinrichtung erheblich größer, als wenn man eine Verständigung zwischen den beiden Relais gerade dann notwendig macht, wenn die zwischen den Relaiseinrichtungen liegende Strecke gestört ist. Die Vorteile der Tonfrequenz für die Sperrsignale liegen darin, daß es mit einfachen Mitteln möglich ist, die Empfangseinrichtungen äußerst frequenzselektiv zu machen. Außerdem verlangt die Tonfrequenz-Übertragungsanlage weniger Energie als eine Hochfrequenzanlage, und es ist möglich, innerhalb eines; gewissen Frequenzbandes mehrere Tonfrequenzsignale mit genügendem Frequenzabstand voneinander unterzubringen. Die Erzeugung der Tonfrequenzsignale ist anderseits ebenfalls mit einfachen Mitteln möglich, · und es können vorhandene Fernsprechübertragungswege benutzt werden.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Fig. ι und 2.

Liegen beispielsweise nach Fig. 1 in einer zweiseitig gespeisten Strecke mit den Speise^- punkten^ und D zwei ZwischenstationenB und C mit den Schaltern B_a, B₀, C₆ und C_d, so werden bei einem Fehler zwischen B und C die Richtungselemente der Schalter A, B_c, C_b und D ihre Schalter ausschalten wollen. Durch die nach der Gegenseite ansprechenden Richtungselemente der Schalter B_a und C_ä werden jedoch die Sperrbefehle für die Schalter^

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und D ausgesendet und diese Schalter verriegelt, so daß tatsächlich nur die den Fehler unmittelbar eingrenzenden Schalter B_c und j ausschalten. Wird der -Fehler nur aus Richtungyä gespeist, so ändert dieses nichts an den Vorgängen zwischen^ und der Fehlerstelle; zwischen D und der Fehlerstelle wird kein Relais ansprechen und demzufolge kein Schalter ausschalten. Wird die Spannung ίο beispielsweise in Station C so gering, daß die dortigen Richtungselemente nicht ansprechen können, so wird statt des Schalters Cj, der nun nicht durch Sperrbefehl verhinderte Schalter D ausschalten. Geben die Richtungselemente für ihren Schalter selbst in bekannter Weise einen Sperrbefehl, so daß der Schalter nur bei ankommendem Fehlerstrom am Auslösen gehindert wird, so fallen beide Schalter in C und der Schalter in D. ao Die Übertragung der Sperrsignale erfolgt erfindungsgemäß für beide Richtungen einer Strecke auf demselben Hilf swege. Die Signale für beide Richtungen einer Strecke können mit gleichen oder verschiedenen Tönen, mit gleichen oder verschiedenen Trägerwellen gesendet werden; gleiche Töne und Trägerwellen sind verwendbar, weil stets nur an einem Ende der Strecke der Fehlerstrom die Leitung verlassen kann.

Die Hilf swege Fernsprechleitung am Hochspannungsgestänge und Hochfrequenztelephonie längs der Hochspannungsleitung können beide durch einen Fehler der Hochspannungsleitung mehr oder weniger stark in Mitleidenschaft gezogen werden; da bei dem System der Sperrbefehle nur die gesunden Strecken zur Übertragung der Signale benutzt werden, ist hierdurch keine Störung der richtigen Auslösung möglich. Dieser Vorteil spricht besonders stark zugunsten der Sperrbefehle, da bei dem System der Ausschaltbefehle und Versagen eines Hilfsweges leicht der Fall eintreten könnte, daß überhaupt kein Schalter ausgelöst wird; es müßte dann +5 der Sammelschienen- oder Generatoren-Überstromschutz in Tätigkeit treten.

Bei der Übertragung der Tonfrequenzsignale durch eine Drahtfernsprechleitung kann schon beim Ansprechen der Überstromusw. Elemente die Fernsprechleitung durch Einschaltung besonderer Trennrelais vor die Vermittlungsklinken streckenweise getrennt werden, so daß für ein beliebig großes Netz mit wenig verschiedenen Tonfrequenzen auszukommen" ist. Die nur wenige Sekunden dauernde Trennung etwa bestehender Gesprächsverbindungen fällt hierbei nicht ins Gewicht, da die Trennung nach dem Auslösen der Schalter selbsttätig wieder aufgehoben wird. Die Leitung ist also ihrem eigentlichen Zwecke—Betriebsgespräche.— durchaus nicht entzogen. Die Periodenzahl der Tonfrequenzsignale kann nach den Konstanten der Leitung als die am günstigsten zu übertragende gewählt werden und dadurch der energetische Wirkungsgrad hochgebracht werden; folglich sind nur verhältnismäßig kleine Sendeenergien aufzuwenden.

Bei Benutzung der Trägerwellentelephonie müssen, je nach dem System derselben, von Fall zu Fall verschiedene Maßnahmen zur Begrenzung der Signale auf ihre eigenen Strekken getroffen werden. Werden beispielsweise mehrere Abschnitte der Hochspannungsleitung mit derselben Trägerwelle betrieben, so muß für jede Strecke ein besonderer Modulationston benutzt werden; dieses ist ohne weiteres möglich, da die Durchlässigkeit der Hochfrequenztelephonie wesentlich größer ist als die Durchlässigkeit von Drahtleitungen. Es können sogar die Fernsprechanschlüsse während der Signalsendung bestehen bleiben, und die Gespräche brauchen nicht wesentlich gestört zu werden, wenn die Periodenzahl der Tonfrequenzsignale in der Nähe oder über der Hörbarkeitsgrenze gewählt wird. Der Begriff Tonfrequenz ist für diesen Fall entsprechend auszudehnen; in jedem Falle wird jedoch der Ton als Modulation der Trägerwelle übertragen. Wenn für jeden Streckenabschnitt besondere Trägerwellen gewählt werden, ist die Unterscheidung der Sperrsignale der verschiedenen Strecken durch die Selektivität der Trägerwellenempfänger ohne weiteres gewahrt.

Als Tonfrequenzsender und -empfänger ebenso wie als Trägerwellensender und -empfänger sind alle grundsätzlich bekannten Anordnungen verwendbar.

Da bei dem System 'der Sperrsignale die von den Tonfrequenzempfängern gesteuerten Zwischenrelais den Auslösestromkreis des Ölschalters unterbrechen, muß die örtlich veranlaßte Auslösung so lange verzögert werden, bis mit dem sicheren Eintreffen des Sperrsignales zu rechnen ist. Je nach dem System der Sender, insbesondere abhängig von deren Anodenstromquellen, ist diese Verzögerungszeit zu wählen; im allgemeinen wird eine Zeit von ein bis zwei Sekunden ausreichend sein, no Diese für alle Schalter eines Netzes gleiche Verzögerungszeit ist insbesondere in Fällen starker Stoßkurzschlußströme ohnehin erwünscht, weil dadurch die Beanspruchung der ölschalter bei Abschaltung eines Kurzschlusses wesentlich verringert wird; es kann erwünscht sein, dieserhalb die Verzögerung in der Nähe der Speisepunkte zu vergrößern, ohne daß dadurch die Auswahl der auszulösenden Schalter beeinflußt wird. -120

Für die selektive Wirkung dieses Schutzes ist die Art des Fehlers vollständig gleichgül-

tig. Gleichgültig ist auch die Anordnung der Richtungselemente, die beispielsweise aus Energierichtungsrelais; Erdschlußrichtungsrelais oder sonstigen Anordnungen bestehen können. Der Schutz ist stets für alle die Fehler selektiv, die durch die Richtungselemente richtig angezeigt werden. Er kann auch für die zuletzt übriggebliebene einer Gruppe von mehreren parallelen Leitungen verwendet ίο werden, deren zuerst gestörte Zweige durch ein anderes Schutzsystem abgeschaltet sind. _, Er kann unverändert für mehrere parallele Leitungen benutzt werden, wobei Anfang und Ende jeder Leitung mit Richtungselementen auszurüsten und für jede Leitung ein besonderes Signal zu verwenden ist. Es kann ferner für solche Fehler, die durch ein besonderes Richtungselement angezeigt werden, z. B. für Erdschluß, eine besondere zusätzliche Verzögerung eingebaut werden, wenn dieses zur Vermeidung zu häufiger Abschaltungen erwünscht ist. Die Wirkung der Signale kann auch auf die Anzeige der Stellung der Richtungselemente in der Nachbarstation beschränkt werden oder diese Anzeige kann neben der Schaltwirkung durch optisches oder akustisches Signal erfolgen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Sämtliche Kontakte befinden sich im Ruhezustand. Die allgemein nach bekannten Anordnungen zu verwendenden Relaiskombinationen für die Feststellung des Fehlerzustandes sind angedeutet durch die Relais i_a und I₆. Es wird nachstehend die Wirkungsweise der Apparatur in Station C beschrieben, wenn in dem Beispiel nach Fig.' 1 ein Fehler zwischen den Stationen B und C liegt. Das Relais I₀ zeigt ausgehenden Fehlerstrom, schlägt nach links aus und schließt über seinen Kontakt und den Ruhekontakt des Relais 3_a einen Stromkreis für das Zeitrelais 2_a. Wenn innerhalb der eingestellten Verzögerungszeit durch den Trägerwellenempfänger 6_a und den Tonfrequenzempfanger J_a kein Signal aufgenommen wird (dieses Signal müßte von der Station B kommen), bleibt der Arbeitskontakt des Tonfrequenzempfängers J_a offen und der Ruhekontakt des Zwischenrelais 3_tt geschlossen, soi daß der Schalter C_b ausgelöst wird. Das Relais ij zeigt ankommenden Fehlerstrom, schlägt nach links aus und schließt über seinen Kontakt einen Stromkreis, der die Inbetriebsetzung des Tonfrequenzsenders 4₆ und des Trägerwellensenders 5 veranlaßt. Die über den Kondensator 9 auf die Hochspannungsleitung übertragene modulierte Trägerwelle wird in der Station D von dem Trägerwellenempfänger 6_a und dem zugehörigen Tonfrequenzempfänger J_a aufgenommen; der Arbeitskontakt in letzterem wird geschlossen, dadurch der Ruhekontakt des Zwischenrelais 3_a geöffnet und die Ausschaltung des Schalters D verhindert. In gleicher Weise veranlaßt der rechte Kontakt der Relaiskombination i_fl das Arbeiten des Tonfrequenzsenders 4_a und des Trägerwellensenders· 5, wodurch das von der Station B aufzunehmende Sperrsignal für den Schalter B_c ausgesendet wird. Die über die Gabelschaltung 8 fließenden Sprechströme der Ferngespräche werden in bekannter Weise auf den Sender 5 übertragen bzw. von dem Empfänger 6_a oder 6_b geliefert.

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzschaltung zur selektiven Abschaltung fehlerhafter Netzteile, bei der im Fehlerfall die Auslösung eines Leitungsschalters, über welchen die Energie in die Strecke hineinfließt, durch die Schutzeinrichtung des Schalters angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterauslösung durch ein Tonfrequenzsignal oder durch mit Tonfrequenzen modulierte Trägerwellen vom anderen Streckenende her gesperrt wird, welches von dort bei aus der zu überwachenden Leitungsstrecke herausfließender Energie ausgesendet wird.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrsignale der von einer Station ausgehenden Leitungsstrecken durch Modulation eines Trägerstromes mit einer entsprechenden Anzahl von verschiedenen Modulationsfrequenzen aus dem Tonfrequenzgebiet erzeugt werden.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Selektivschutz zur Übertragung der Sperrsignale mitbenutzten Fernsprechwege bei Ansprechen eines Schutzrelais in den Abschnitten des zu schützenden Netzes in entsprechende Abschnitte aufgetrennt werden. .

4. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung eines Leitungsschalters erst erfolgen kann, nachdem eine normalerweise zum Empfang des Tonfrequenzsperrsignals ausreichende Zeit verstrichen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeiten für die Auslösung der Schalter des Netzes innerhalb des ganzen Netzes gleich sind, wobei zweckmäßigerweise lediglich die Schalter in unmittelbarer Nähe eines Speisepunktes eine etwas größere Verzögerungszeit besitzen.

6. Schutzschaltung, gekennzeichnet durch die Anwendung von Anordnungen, nach dem Anspruch 1 oder folgenden bei belie-

bigen Schutzschaltungen, bei denen mittels der Überwachung der Energierichtung ein richtig arbeitender Selektivschutz möglich ist.

7. Schutzschaltung, gekennzeichnet durch die Anwendung einer Anordnung nach dem Anspruch 1 oder folgenden zum Schutz von parallelen Leitungen.

8. Schutzeinrichtung für Anlagen mit parallelen Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Energierichtung abhängige Schutzanordnung nach Anspruch ι oder folgenden erst dann den Schutz der Leitung übernimmt, wenn von den parallelen Leitungen nur noch eine in Betrieb steht.

9. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrsignale über eine Betriebsfernsprechleitung übertragen werden, die auf dem Hochspannungsgestänge verlegt ist.

10. Schutzschaltung nach Anspruch τ oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale geeigneter Wellenlänge als Modulation der Trägerwelle längs- der Hochspannungsleitung übertragen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen