DE608390C - Protection device for lines based on the comparison of the energy directions - Google Patents
Protection device for lines based on the comparison of the energy directionsInfo
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- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Description
DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE
Ind.Ind.
19351935
- AUSGEGEBEN AW
23. JANUAR 1935- ISSUED AW
JANUARY 23, 1935
REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE
PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING
KLASSE 21c GRUPPE 6850CLASS 21c GROUP 6850
■ 2JC S 238. 30 ' '■ 2JC S 238. 30 ''
Patentiert im Deutschen Reiche vom-5. Juni 1930 abPatented in the German Empire from 5. June 1930
Es ist bekannt, eine kranke Leitungsstrecke selektiv abzuschalten, indem man die Energierichtung am Anfang und Ende jeder Strecke durch Energierichtungsrelais überwacht und die am Anfang und Ende je einer Strecke liegenden Richtungsrelais mitein-It is known to switch off a diseased line segment selectively by changing the direction of energy At the beginning and end of each section monitored by energy direction relays and at the beginning and end one each Direction relay with one
, ander derart in" Verbindung bringt, daß die Abschaltung der Strecke nur dann erfolgt, wenn beide Energierichtungsrelais in die, brings "others into connection in such a way that the line is only switched off when if both energy direction relays are in the
ι» Strecke hineinfließende Energie feststellen.ι »Determine the path of energy flowing in.
Die Erfindung beruht ebenfalls auf dem Vergleich der Energierichtungen an zwei Relaisarten, welche die zu schützende Strecke einschließen. Es treten aber nicht die am Anfang'und Ende der gleichen Strecke liegenden Relaiseinrichtungen miteinander ■ in Verbindung, sondern erfindungsgemäß paarweise nur die am Anfang der Strecken liegenden Relais unter sich und ebenfalls die an denThe invention is also based on comparing the directions of energy on two Relay types that include the route to be protected. However, the am Relay devices located at the beginning and end of the same route are connected to each other, but according to the invention in pairs only those lying at the beginning of the routes Relays among themselves and also those to the
*o Enden der Strecke liegenden Relais paarweise unter sich. Bei der Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung, die auf dem Vergleich der Energierichtungen beruht und durch welche solche Leitungen geschützt werden, in denen beide Energierichtungen auftreten können, sind die Energierichtungsrelais am Anfang der zugehörigen und am Anfang der nächstfolgenden Leitungsstrecke angeordnet, so daß also die zu schützende Leitungsstrecke und eine Station zwischen ihnen liegen. Dadurch läßt sich bei beliebig langer Leitung und beliebig vielen aufeinanderfolgenden Leitungsstrecken eine selektive Abschaltung, des kranken Leitungsabschnittes in äußerst kurzer Zeit erreichen.* o Relays lying at the ends of the line in pairs among themselves. In the protective device according to the invention based on the comparison the direction of energy and by which such lines are protected, In which both energy directions can occur, the energy direction relays are on Arranged at the beginning of the associated and at the beginning of the next following line section, so that the line to be protected and a station are between them. Through this a selective shutdown can be carried out with any length of line and any number of consecutive lines, of the diseased line section in an extremely short time.
Auf welche Weise die Relaiseinrichtungeh an den Streckenanfängen miteinander in Verbindung stehen, ist für die Erfindung gleichgültig. In einem in einer Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung unter Verwendung von Hilfsleitungen dargestellt. Statt deren können aber auch, wie für die in der Einleitung erwähnten Schutzschaltungen bereits bekannt ist, Hochfrequenzsender und -empfänger verwendet werden. Dabei erhält jede Relaiseinrichtung einen Sender, der so abgestimmt ist, daß er auf den Empfänger der entgegen der Energierichtung folgenden Relaiseinrichtung ein^ wirken kann. Die Abstimmung zwischen Sender und Empfänger kann sowohl in der Frequenz liegen als beispielsweise auch in der besonderen Art der Impulskombination, ' welche der Sender aussendet und auf welche allein der dazu bestimmte Empfänger ansprechen kann. Es ist bekannt, daß Hochfrequenzzeichen, und Impulskombinationen sowohl drahtlos als auch längs der Starkstromleitung übertragen werden können.The way in which the relay devices connect to each other at the start of the route stand is irrelevant to the invention. In one shown in a figure The exemplary embodiment is an arrangement using auxiliary lines shown. Instead, however, as for those mentioned in the introduction Protection circuits are already known to use high frequency transmitters and receivers will. Each relay device receives a transmitter that is tuned so that it on the receiver of the relay device following against the energy direction ^ can work. The coordination between transmitter and receiver can be in frequency as well as, for example, in the special type of impulse combination that the transmitter sends out and on which only the designated recipient can address it. It is known that high frequency signals, and pulse combinations can be transmitted both wirelessly and along the power line.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen die 6a Abb. ι und 2. In Abb. 1 ist das Prinzip der Erfindung schematisch angedeutet. Eine6a serve to explain the invention Fig. Ι and 2. In Fig. 1, the principle of the invention is indicated schematically. One
*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:
Dr.-Ing. Robert Schimpf in Berlin-Siemensstadt.Dr.-Ing. Robert Schimpf in Berlin-Siemensstadt.
Leitung wird beispielsweise von zwei Kraftwerken A und B gespeist. Bei C, D, E und F finden sich Abzweigstellen, welche beiderseitig durch Relaiseinrichtungen abgeschaltet werden können. Die Relaiseinrichtungen besitzen Energierichtungselemente, so daß sie nur bei bestimmter Energierichtung ansprechen können. Die Energierichtung, auf welche jedes Relais ansprechen kann, ist in ίο der Abbildung durch kleine Pfeile bei den die Relaiseinrichtungen darstellenden Kreisen im Leitungszug angedeutet. Die Relais, welche auf eine von der Zentrale .,4 ausgehende Energie .ansprechen, befinden sich jenseits der Verzweigungsstellen C, D und F, d. h. von der Zentrale A aus betrachtet am Beginn der einzelnen Strecken.' Das gleiche gilt für die Schutzeinrichtungen, welche auf eine von der Zentrale^ ausgehende Energie ansprechen. Diese befinden sich von der Zentrale B aus betrachtet dicht hinter den Verzweigungspunkten F, E, D und C von B aus gesehen am Beginn jeder Strecke.Line is fed, for example, from two power plants A and B. At C, D, E and F there are branch points which can be switched off on both sides by relay devices. The relay devices have energy direction elements so that they can only respond with a certain energy direction. The direction of energy to which each relay can respond is indicated in ίο of the figure by small arrows next to the circles in the line representing the relay devices. The relay, which .ansprechen in one of the central office., 4 outgoing energy, are beyond the branching points C, D and F, ie from the central A of view at the beginning of each route. ' The same applies to the protective devices which respond to energy coming from the control center. These are from the central B of view just behind the branch points F, E, D and C of B as seen at the beginning of each track.
Durch die von einem Relais bis zu einem anderen Relais führenden langen Pfeile ist angedeutet, auf welches Nachbarrelais die einzelnen Relais einwirken können, um dort die Auslösung zu sperren. Dies sei unter der Annahme, daß in der Strecke E, F ein Fehler entstanden ist, näher erläutert. Von der Zentrale A fließt der Fehlerstrom über die Verzweigungsstelle C, D und E bis zur Fehlerstelle. Von der Zentrale B fließt der Strom über die Verzweigungsstelle F bis zum Fehlerort. Infolge dieser Fehlerstromverteilung sprechen von den mit rechts gerichtetem Pfeil bezeichneten Relais die bei C, D und E liegenden Relaiseinrichtungen an.. Damit die Abschaltung richtig erfolgt, müssen die Relais bei C und D an der Auslösung ihres Leitungsschalters gehindert werden. Zu dem Zweck ist die Abschaltung bei C nicht nur von der Stellung des dortigen Relais, sondern auch von der Stellung des entspre-4S chenden Relais an der Verzweigungsstelle D abhängig. Da sowohl das Relais bei C als auch das Relais^ bei D ansprechen, unterbleibt die Abschaltung bei C; mit anderen Worten: Vom Relais D wird ein Sperrbefehl "zum Relais C gegeben, wodurch die Auslösung bei C unmöglich gemacht wird. ' In gleicher Weise unterbleibt auch die Abschaltung bei D, weil das bei der Verteilungsstelle E ansprechende Relais einen Sperrbefehl zum Relais D sendet. Relais E jedoch wird seinen Schalter auslösen; denn das mit ihm zusammenarbeitende Relais an der Verteilungsstelle F führt keinen Fehlerstrom in Richtung von links nach rechts, spricht infolgedessen nicht an und sendet daher auch keinen Sperrbefehl zum Relais E. The long arrows leading from one relay to another relay indicate which neighboring relay the individual relays can act on in order to block tripping there. This is explained in more detail under the assumption that an error has occurred in the path E, F. The fault current flows from the control center A via the branch point C, D and E to the fault point. The current flows from the control center B via the branch point F to the fault location. As a result of this fault current distribution, the relays marked with the arrow pointing to the right respond to the relay devices located at C, D and E. In order for the disconnection to take place correctly, the relays at C and D must be prevented from tripping their line switch. For the purpose of the shutdown at C does not only depend on the position of the local relay, but also on the position of the 4 S correspond sponding relay at the branch point D. Since both the relay at C and the relay ^ at D respond, there is no switch-off at C; In other words: A blocking command is given from relay D to relay C , which makes triggering at C impossible. In the same way, switching off at D is not carried out because the relay responding to distribution point E sends a blocking command to relay D. However, relay E will trip its switch, because the relay working with it at distribution point F does not carry any fault current in the direction from left to right, as a result does not respond and therefore does not send a blocking command to relay E.
Die Auslösung an der VerzweigungsstelleF soll durch dasjenige Relais erfolgen, welches auf den von der Zentrale B ausgehenden Fehlerstrom anspricht. Dieser Fehlerstrom bringt nur das Relais bei F, welches den kleinen nach links weisenden Pfeil besitzt, zum Ansprechen. Das nächste entsprechende Relais bei E dagegen führt keinen Fehlerstrom passender Richtung und spricht daher nicht an. Wie der lange Pfeil andeutet, arbeiten die Relais bei E und F bei einem von der Zentrale B ausgehenden Fehlerstrom derart zusammen, daß das Relais bei jE bei seinem Ansprechen das entsprechende Relais F. verriegelt. Bei der angenommenen Lage des Fehlers spricht nun das Relais E nicht an, so daß also die Ausschaltung des Schalters am zweiten Ende der kranken Strecke nicht verriegelt wird.The triggering at branch point F is to be carried out by the relay that responds to the fault current emanating from control center B. This fault current only causes the relay at F, which has the small arrow pointing to the left, to respond. The next corresponding relay at E, on the other hand, does not carry a fault current in the appropriate direction and therefore does not respond. As the long arrow indicates, the relays at E and F work together in the event of a fault current emanating from the control center B in such a way that the relay at jE locks the corresponding relay F when it is triggered. In the assumed position of the error, the relay E does not respond, so that the switching off of the switch at the second end of the diseased route is not locked.
An den Enden der gesamten Leitungsstrecke, d.h. an den äußersten Verteilungsstellen C und J7, arbeiten die beiderseitig an ein und derselben Verteilungsstelle liegenden Schutzeinrichtungen zusammen derart, daß diese Verzweigungspunkte nur bei Rückstrom aus der Leitung zu der Maschine A oder der Maschine B von den Generatoren getrennt werden. .At the ends of the entire line, ie at the outermost distribution points C and J 7 , the protective devices on both sides of one and the same distribution point work together in such a way that these branching points only occur when there is a return flow from the line to machine A or machine B from the generators be separated. .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 2 schematisch · dargestellt, und zwar sind die Relaiseinrichtungen für zwei im Zuge der Leitung!, liegende SchalterS1 und 5"2 wiedergegeben. Die Schalter'^ und5"2 werden durch die Auslösespulen UT1 bzw. H2 geöffnet. Der dargestellte Teil enthält die Verteilungsstellen E und D aus Abb. 1. Zu beiden Seiten ' jeder Verteilungsstelle wird die Energierichtung und außerdem der überstrom überwacht.. Zu dem Zweck genügt unter Umständen eine Spannungsmessung und je eine Strommessung zu beiden Seiten der Verteilungsstelle. Spannungswandler und Stromwandler sind nicht dargestellt, um das Bild nicht unnötig zu überladen. Die dargestellten Schutzeinrichtungen, welche zur Auslösung der Schalter^ und S2 dienen, überwachen die Energierichtung rechts der Verteilungsstellen. Entsprechende Einrichtungen sind auch links jeder Verteilungsstelle «Ό zu denken.„Sie sind in der Darstellung nicht wiedergegeben, weil ihre Wiedergabe zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. An der Verteilungsstelle D sowie an der Verteilungsstelle E befinden sich Relaisein- n5 richtungen, welche aus je einem Überstromrelais U, je einem Richtungsrelais R und je einem Zeitrelais Z sowie j e einer Auslösespule H1 bzw. H2 und einer nicht dargestellten Gleichstromquelle bestehen. Sobald rechts der Verteilungsstelle D ein Überstrom aufritt, schließt das Überstromrelais U seinenAn embodiment of the invention is schematically shown · in Fig. 2, namely, the relay means of two in the course of the line !, lying switch 1 and 5 are "2 is reproduced. The ^ and 5 switch"'2 are determined by the trigger coils UT 1 or H 2 open. The part shown contains the distribution points E and D from Fig. 1. On both sides of each distribution point, the direction of energy and also the overcurrent is monitored. For this purpose, one voltage measurement and one current measurement on both sides of the distribution point may be sufficient. Voltage converters and current converters are not shown in order not to unnecessarily overload the picture. The protective devices shown, which are used to trigger switches ^ and S 2 , monitor the direction of energy to the right of the distribution points. Corresponding facilities are also to be thought of on the left of each distribution point «. They are not reproduced in the illustration because they are not required to be reproduced in order to understand the invention. Are located at the distribution site D and at the distribution site E Relaisein- n devices 5 which consist of an overload relay U, depending on a direction of relay R, and each with a time relay Z as well as one trip coil H 1 and H 2, and a DC power source, not shown. As soon as an overcurrent occurs to the right of the distribution point D , the overcurrent relay U closes its
Kontakt und schaltet dadurch einen Hilfsmagneten in für das Richtungsrelais R ein. Das Richtungsrelais R wird gespeist von dem über das überstromrelais fließenden Strom, besitzt außerdem Anschlüsse für sein Spannungssystem. In der Darstellung ist der Einfachheit halber nur ein Überstromrelais gezeichnet und je ein Paar Anschlüsse für Strom und Spapnung beim RichtungsrelaisContact and thereby switches on an auxiliary magnet in for the direction relay R. The direction relay R is fed by the current flowing through the overcurrent relay and also has connections for its voltage system. For the sake of simplicity, only one overcurrent relay and a pair of connections for current and voltage for the directional relay are shown in the illustration
ίο wiedergegeben. Das Richtungsretais R schlägt je nach der herrschenden Energierichtung nach der einen oder anderen Seite aus und läßt eine Kontaktgabe nur bei der ihm zugewiesenen Energierichtung zu. Es sei angenommen, daß sich der Fehler rechts von der VerteilungsstelleE bei der Stelle/ befindet. Der Arm des Energierichtungsrelais weist dann nach rechts und gibt die Kontaktgabe im Richtungsrelais frei. Durch Schließung seines Kontaktes wird das Zeitrelais Z an Spannung gelegt, das seine beiden Anker Z1 und Z2 mit der eingestellten Verzögerung anzieht. Anker Z1 öffnet dabei einen Ruhekreis und Anker Z2 schließt -nach einer weiteren Zeit einen Arbeitskontakt im Stromkreis der Auslösespule H1. ίο reproduced. The direction retainer R deflects depending on the prevailing direction of energy to one side or the other and only allows contact to be made with the direction of energy assigned to it. It is assumed that the fault is to the right of the distribution point E at point /. The arm of the energy direction relay then points to the right and enables contact in the direction relay. By closing its contact, the timing relay Z is connected to voltage, which attracts its two armatures Z 1 and Z 2 with the set delay. Armature Z 1 opens a closed circuit and armature Z 2 closes a normally open contact in the circuit of the trip coil H 1 after a further time.
An der Verteilungsstelle E sind bei der angenommenen Lage des Fehlers ebenfalls das Überstrom- und das Energierichtungsrelais in Tätigkeit getreten und haben das Zeitrelais Z eingeschaltet, welches durch seinen Anker Z1 einen Stromkreis öffnet und durch seinen Kontakt Z2 etwas später den Stromkreis für die Auslösespule H2 schließt. Über den vom Zeitrelais Z an der Verteilungsstelle E geöffneten Kontakt Z1 ist der Stromkreis für die Auslösespule H1 an der Verteilungsstelle D geführt. Da die geschilderten Vorgänge in den Relaiseinrichtungen bei D und E gleichzeitig oder wenigstens nahezu gleichzeitig erfolgen, ist der Stromkreis des Relais H1 durch das Relais an der Verteilungsstelle E bereits unterbrochen, bevor der Kontakt Z2 an der Verteilungsstelle D geschlossen wird. Der Schalter 6"t wird also nicht ausgelöst. Auch der Stromkreis für das Relais H2 ist von dem Ruhekontakt Z1 einer anderen Relaiseinrichtung abhängig, und zwar von dem Ruhekontakt des Zeitrelais an der nach rechts folgenden nächsten Verteilungsstelle F. Weil aber die entsprechende Relaiseinrichtung an der Verteilungsstelle F keinen Fehlerstrom passender Richtung führt, bleibt dort das Zeitrelais in Ruhe und somit auch der Kontakt^ geschlossen, so daß die ■Auslösespule H2 erregt wird, wenn das Relais Z an der Verteilungsstelle E seinen Kontakt z2 schließt.At distribution point E , the overcurrent relay and the energy direction relay have also come into operation at the assumed location of the fault and have switched on the timing relay Z, which opens a circuit through its armature Z 1 and, a little later, the circuit for the trip coil through its contact Z 2 H 2 closes. The circuit for the trip coil H 1 at the distribution point D is routed via the contact Z 1 opened by the timing relay Z at the distribution point E. Since the processes described in the relay devices at D and E take place simultaneously or at least almost simultaneously, the circuit of the relay H 1 is already interrupted by the relay at the distribution point E before the contact Z 2 at the distribution point D is closed. The switch 6 " t is therefore not triggered. The circuit for the relay H 2 is also dependent on the normally closed contact Z 1 of another relay device, namely on the normally closed contact of the timing relay at the next distribution point to the right F. But because the corresponding relay device at the distribution point F leads no fault current in the appropriate direction, there the timing relay remains idle and thus also the contact ^ closed, so that the ■ trip coil H 2 is excited when the relay Z at the distribution point E closes its contact z 2.
Der Kontakt Z1 des gezeichneten Zeitrelais an der Verteilungsstelle D liegt im Stromkreis der Auslösespule der nach links anschließenden entsprechenden Relaiseinrichtung bei C, so daß also auch die Abschaltung bei C verhindert ist. ίThe contact Z 1 of the illustrated time relay at the distribution point D is in the circuit of the trip coil of the corresponding relay device connected to the left at C, so that the disconnection at C is also prevented. ί
Da, wie schon gesagt, alle Relais, soweit sie Fehlerstrom entsprechender Richtung führen, gleichzeitig oder wenigstens nahezu gleichzeitig anlaufen und sofort nach ihrem-Anlauf durch öffnen der Kontakte^ den Sperrbefehl in Richtung auf die Station gleichzeitig aussenden, addieren sich nicht die Verzögerungszeiten über die einzelnen Leitungsstrecken bis zum Schließen der Kontakte^· Infolgedessen ist die gesamte Verzögerungszeit zwischen Auftreten des überstromes und Abschaltung der kranken Strecke so groß wie die Zeit zwischen Ansprechen des Überstromrelais und Schließen des Kontaktes Z2 einer Relaiseinrichtung. Es ist dabei gleichgültig, ob ' die zu schützende Gesamtleitung nur drei oder beispielsweise acht oder zehn Abschnitte hat.Since, as already said, all relays, insofar as they carry fault current in the corresponding direction, start up at the same time or at least almost simultaneously and immediately after their start-up by opening the contacts ^ send the blocking command in the direction of the station at the same time, the delay times do not add up over the individual line sections until the contacts close ^ · As a result, the total delay time between the occurrence of the overcurrent and the disconnection of the diseased line is as great as the time between the response of the overcurrent relay and the closing of contact Z 2 of a relay device. It does not matter whether the overall line to be protected has only three or, for example, eight or ten sections.
An Stelle der Leitungsführung für die Auslösespulen über Ruhekontakte Z1 kann man auch Hilfsrelais verwenden, welche die Auslösung des nach der Station zu folgenden · Streckenschalters unwirksam machen. Zur Ersparnis der Hilfsleitungen kann jede Relaiseinrichtung mit einem Sender und einem Empfänger ausgerüstet werden, wobei die zusammenwirkenden Relaiseinrichtungen aufeinander abgestimmte Sender und Empfänger erhalten. Sofern die Zahl der zu schützenden Strecken nicht zu groß ist, wird es keine Schwierigkeiten bereiten, so viel verschiedene Frequenzen als Relaiseinrichtungen vorgesehen sind, zu benutzen und entsprechend abgestimmte Resonanzrelais für die Empfänger zu verwenden. Die Übertragung der Sperrsignale kann dabei durch längs der Leitung verlaufende Wellen erfolgen. · Wenn man aus irgendeinem Grunde nicht mit verschiedenen Wellenlängen arbeiten will oder nicht in jeder Relaiseinrichtung eine besondere Wellenlänge benutzen kann, so lassen sich die zusammenarbeitenden Sende-und Empfängereinrichtungen auch dadurch abstimmen, daß der Sender eine bestimmte Impulskombination sendet, welche nur bei dem zugehörigen Empfänger eine Wirkung hervorrufen kann, no Auch bei Verwendung von Hochfrequenzsperren, welche die Ausdehnung der Hochfrequenzwellen auf die in Frage kommenden Leitungsabschnitte beschränken, kommt man mit einer oder wenigen Wellenlängen aus.Instead of routing the cables for the tripping coils via normally closed contacts Z 1 , auxiliary relays can also be used, which make the tripping of the line switch to be followed after the station ineffective. In order to save the auxiliary lines, each relay device can be equipped with a transmitter and a receiver, the cooperating relay devices receiving transmitters and receivers that are matched to one another. As long as the number of lines to be protected is not too large, it will not be difficult to use as many different frequencies as relay devices and to use appropriately tuned resonance relays for the receivers. The blocking signals can be transmitted by waves running along the line. If for some reason you do not want to work with different wavelengths or if you cannot use a special wavelength in each relay device, the cooperating transmitter and receiver devices can also be coordinated by the transmitter sending a certain combination of pulses, which only applies to the associated receiver can produce an effect, no Even when using high-frequency barriers, which limit the expansion of the high-frequency waves to the line sections in question, one or a few wavelengths can be used.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
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- 1930-06-05 DE DE1930608390D patent/DE608390C/en not_active Expired
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