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Trägerstromeinrichtung zur Übertragung von Hochfrequenz-Selektivschutzsignalen
Durch die Erfindung wird eine Trägerstromeinrichtung zur Übertragung von Hochfrequenz-Selektivschutzsignalen
angegeben. Da diese Signale meistens mittels Trägerströmen über die zu schützenden
Hochspannungsleitungen selbst übertragen werden und da die Übertragung zu der Zeit
erfolgt, zu der auf der Hochspannungsleitung ein Fehler auftritt, besteht bei diesen
Anlagen die besondere Gefahr, daß diese Signale geringer Übertragungsenergie durch
Wanderwellen, Lichtbögen oder andere durch die Hochspannungsstörung bedingte Einflüsse
gestört- werden.
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Diese Störungen können die Selektivschutzübertragungen in verschiedener
Art beeinflussen. Zunächst kann der Hochfrequenzkanal durch die Hochspannungsstörung
unterbrochen werden, indem ein Leitungsbruch oder ein Kurzschluß der Hochspannungsleitung
vorliegt. Die Wahrscheinlichkeit dieser Störung ist u. a. abhängig von der Ankopplungsart
der Hochfrequenzgeräte. Da aus wirtschaftlichen Gründen die Geräte höchstens an
zwei Phasen angekoppelt werden, können diese Störungen nur dadurch herabgesetzt
werden, daß man die Geräte möglichst an Phasen verschiedener Leitungssysteme anschließt.
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Die- zweite Störungsmöglichkeit entsteht durch die Hochfrequenzschwingungen,
die bei einer Hochspannungsstörung z. B. durch einen Lichtbogen oder durch eine
Wanderwelle
entstehen und die Übertragung eines Signals in den Empfängern
vortäuschen. Die dritte Störung schließlich entsteht ebenfalls durch diese Störspannungen,
wenn ihre Amplitude so groß wird, daß in den Empfängern Übersteuerungen auftreten,
so daß die an die Empfänger angeschlossenen Relais zum Abfall gebracht werden. In
diesem Falle wird z. B. die Unterbrechung eines Ruhestromes durch eine Störspannung
vorgetäuscht, auch wenn dieser Ruhestrom noch übertragen wird.
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Die bisher bekannten Hochfrequenz-Selektivschutzsysteme arbeiten entweder
nach Verfahren, bei denen bei Vorliegen eines Fehlers eine Frequenz an die Gegenstation
ausgesandt wird, um dort gegebenenfalls nach Vergleich mit einer in der Gegenstation
vorhandenen Frequenz die Schnellabschaltung herbeizuführen, oder indem eine solche
Frequenz im Ruhezustand der Anlage übertragen wird und bei Auftreten eines Fehlers
abgeschaltet wird. In beiden Fällen besteht keine Sicherheit gegen die oben dargestellten
Störungen, so daß Fehlauslösungen durch die Vortäuschung eines Selektivschutzsignals
vorkommen oder eine gewünschte Schnellauslösung verhindert wird.
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Aus diesem Grunde ist weiterhin vorgeschlagen worden; die Schnellauslösung
eines Abschnittes nicht dadurch herbeizuführen, daß man über den gestörten Abschnitt
ein Auslösesignal überträgt, sondern daß man über die nichtgestörten Abschnitte
ein Sperrsignal überträgt, so daß nur in den Stationen; die kein Sperrsignal empfangen,
die Schnellauslösung erfolgt: Da jedoch die Hochspannungsstörungen nicht nur auf
dem gestörten Abschnitt wirksam sind, sondern auch auf benachbarte und besonders
auf parallel laufende Leitungssysteme einwirken, gibt auch diese Anordnung keine
Sicherheit dagegen, daß doch eine Schnellauslösung erfolgt, auch wenn in einem Empfänger
das Sperrsignal nicht aufgenommen wird.
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Diese Nachteile der bekannten Selektivschutzsysteme werden gemäß der
Erfindung dadurch beseitigt, daß ein aufgenommenes Hochfrequenzsignal nur dann für
eine Schaltmaßnahme ausgenutzt wird, wenn die Sicherheit besteht, daß es nicht verfälscht
ist. Es wird also eine Übertragungseinrichtung geschaffen, bei der eine Fehlauslösung
durch Störströme auf alle Fälle verhindert ist. Dies wird dadurch erreicht, daß
der Empfang eines Signals vom Vorhandensein einer Auslösefrequenz und vom Verschwinden
bzw. Nichtvorhandensein einer Überwachungsfrequenz abhängig gemacht ist. Die Störwellen
enthalten nämlich nicht nur einzelne Frequenzen, sondern einen ganzen Bereich an
Hochfrequenzen; bei Auftreten der Auslösefrequenz wird daher auch immer gleichzeitig
die Überwachungsfrequenz erzeugt werden, so daß das durch die Störströme vorgetäuschte
Signal durch den gleichzeitigen Empfang der Überwachungsfrequenz unwirksam gemacht
und eine Auslösung unterbunden wird. Andererseits wird bei Übersteuerungen sowohl
die überwachungs- als auch die Auslösefrequenz nicht aufgenommen, so daß auch hierdurch
eine Fehlauslösung sicher vermieden wird. Dasselbe gilt schließlich auch bei Unterbrechung
des Hochfrequenzkanals. Außerdem gilt dasselbe nicht nur für Störungen, die in dem
überwachten Leitungsabschnitt auftreten, sondern naturgemäß auch für solche aus
benachbarten Abschnitten.
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Diese Anordnung kann zunächst nicht bei Anlagen angewandt werden,
bei denen die Gegenstation kein Auslösesignal überträgt, sei es, daß es sich um
einseitig gespeiste Leitungsabschnitte handelt bzw. um so lange Leitungsabschnitte,
daß ein Fehler die Anregeglieder der Gegenstation nicht mehr zum Ansprechen bringt.
In diesem Falle könnte normalerweise eine Schnellauslösung nicht erfolgen, da das
Auslösesignal von der Gegenstation fehlt. Gemäß der Erfindung wird daher mit dem
eigentlichen Auslösekommando ein zweites Signal, eine Anregemitteilung, übertragen,
die die Schnellauslösung der einen Station freigibt, wenn in der Gegenstation keine
Anregung erfolgt ist, da dann der Fehler in diesem Abschnitt liegen muß. Bei einer
Leitung mit einseitiger Speisung bzw: bei, einer Leitung, an der nur an einem Ende
die Anregung erfolgt ist, wird also von dort die Anregemitteilung ausgesandt, worauf
die Gegenstation das Auslösekommando an die Station zurücksendet, in der die Anregung
erfolgt ist, welches dort die Schnellauslösung freigibt: Zweckmäßig überträgt man
hierzu die Anregemitteilung sofort nach Ansprechen des Anregerelais einer Station.
Diese besteht aus i einer besonderen Frequenz bzw: einer besonderen Frequenzkombination.
Besonders vorteilhaft ist es, als Anregemitteiiung die gemeinsame Aussendung der
Auslösefrequenz und der Überwachungsfrequenz zu verwenden. Nachdem durch die Meßglieder
der Selektivschutzeinrichtung festgestellt ist, daß die Schnellauslösung erfolgen
soll, kann dann einfach durch Abschaltung der überwachungsfrequent das Auslösekommando
gegeben werden. Sollen mehrere parallel laufende Leitungssysteme überwacht werden,
so genügt es, für jedes Leitungssystem eine besondere Auslösefrequenz zu verwenden,
während die Überwachungsfrequenz allen Leitüngssystetuen gemeinsam sein kann. Dadurch
werden z. B. für die Überwachung zweier parallel ]aufender
Leitungssysteme
im ganzen drei Frequenzen, nämlich zwei Auslösefrequenzen und eine Überwachungsfrequenz,
benötigt.
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Das eben beschriebene System hat, wie oben dargestellt wurde, den
wesentlichen Vorteil, daß Fehlauslösungen durch Störfrequenzen oder durch Übersteuerungen
der Empfänger bzw. durch Unterbrechung des Hochfrequenzkanals mit Sicherheit vermieden
werden. Ein solches System, bei dem Fehlauslösungen vermieden werden, kann nun noch
dadurch verbessert werden, daß man es mit einem Selektivschutzsystem ohne besondere
Signalübertragung kombiniert. Dadurch erhält man weiterhin die Sicherheit, daß die
Abschaltung einer Leitung nicht unterbleibt, wenn das Hochfrequenzauslösekommando
durch den Einfluß von Störspannungen nicht empfangen wird. In diesem Fall wird die
Schnellabschaltung ebenfalls erfolgen, wenn das Selektivschutzsystem, z. B. ein
Distanzschutzsystem, eine Zone mißt, in der es auch ohne Hochfrequenzsignal die
schnelle Auslösung herbeiführt. In den anderen Fällen dagegen wird die Auslösung
in der Zeit herbeigeführt, die durch das Selektivschutzsystem festgelegt ist. Durch
die Kombination eines Hochfrequenzselektivschutzes, bei dem Fehlauslösungen vermieden
sind, mit einem Selektivschutzsystem ohne besondere Signalübertragung erhält man
also eine weitgehende Sicherheit gegen ehlauslösungen und ebenso dagegen, daß eine-
Auslösung unterbleibt.
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Das Selektivschutzsystem nach der Erfindung kann mit Vorteil auch
dann verwendet werden, wenn man für die Selektivschutzübertragung keine besonderen
Hochfrequenzkanäle verwenden will. In diesem Falle kann man die verschiedenen Frequenzen
als Modulationsfrequenzen über einen Trägerstrom übertragen und kann diese Übertragung
noch mit anderen Nachrichtenübertragungen kombinieren. Da häufig die Leitungsabschnitte
zwischen Stationen liegen, zwischen denen auch gesprochen wird, kann man die Selektivschutzfrequenzen
auch gemeinsam mit der Sprache außerhalb des Sprachbandes übertragen und wird sie
zweckmäßig dem Sprachband unterlagern. Will man eine besondere Überwachungsfrequenz
vermeiden, so kann man als solche auch die für den Anruf und die Auswahl der Teilnehmer
erforderliche Ruftonfrequenz mitverwenden. Die Abschaltung des Telephoniekanals
sowie die Anschaltung der Tonfrequenzgeräte für die Selektivschutzfrequenzen geschieht
zweckmäßig in Abhängigkeit von der Anregung bzw. von der empfangenen Anregemitteilung.
Die Abschaltung des Telephoniekanals braucht nicht zur Auslösung eines bestehenden
Gespräches zu führen, sondern man kann nach erfolgter Übertragung des Auslösekommandos
das Gespräch wieder einschalten. Da die Übertragung des Selektivschutzkommandos
nur eine kurze Zeit, meistens Bruchteile einer Sekunde, dauert, wird diese kurzzeitige
Unterbrechung im allgemeinen nicht als störend empfunden werden. Durch die Abschaltung
des Telephoniegespräches wird jedoch erreicht, daß man den Trägerstrom stärker mit
den Selektivschutzfrequenzen modulieren kann, so daß auch hierdurch eine größere
Übertragungssicherheit erzielt wird. Für den Fall, daß die Selektivschutzsignale
über Unterlagerungskanäle gegeben werden, kann diese Sicherheit noch dadurch vergrößert
werden, daß während ihrer Übertragung die Bandbreite der Hochfrequenzempfänger herabgesetzt
wird. Schließlich kann man bei Vorhandensein mehrerer.Leitungssysteme die Hochfrequenzgeräte
an zwei Phasen verschiedener Systeme ankoppeln, so daß eine vollständige Unterbrechung
des Hochfrequenzkanals vermieden wird, da ein Kurzschluß bzw. ein gleichzeitiger
Erdschluß diesen beiden Phasen sehr unwahrscheinlich ist und andererseits bei einseitigem
Edschluß über die andere Phase und Erde noch eine Hochfrequenzübertragung möglich
ist. Für den Fall, daß die Hochfrequenzgeräte an diese beiden Phasen in Zwischenphasenkopplung
angekoppelt sind, wird die Dämpfung dann bei einem einseitigen Erdschluß nicht erhöht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
wobei in Abb. i eine Hochfrequenzanlage schematisch dargestellt ist, während Abb.
a die Schaltung des Hochfrequenz-Selektivschutzteiles zeigt.
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In Abb. i ist eine Hochfrequenz-Telephonieanlage mit Stationen I bis
IV, d. h. mit drei Leitungsabschnitten zwischen den Stationen, dargestellt. Dabei
sind nur in den äußersten Stationen I und IV Hochfrequenzsender vorhanden, während
in den Zwischenstationen lediglich Verstärker aufgestellt sind, die Modulations-
und Demodulationszusätze enthalten, so daß von jeder Station mit jeder anderen gesprochen
werden kann. Um außerdem in den einzelnen Abschnitten verschiedene Tonfrequenzen
übertragen zu können, sind in jeder Verstärkerstation Sperrvorrichtungen L für jede
Übertragungsrichtung vorgesehen, die lediglich die Trägerfrequenzen zum neuen Abschnitt
übertragen, während die Modulationsfrequenzen (Seitenbandfrequenzen) unterdrückt
werden.
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Im Ruhezustand der Anlage wird von der Station I die Hochfrequenz
Hl in der einen Richtung ausgesandt, während in der anderen Richtung von der Station
IV die Hochfrequenz H2 ausgesandt wird. Die Belegung der Verbindung und die Auswahl
eines Teilnehmers
erfolgt durch die Ruftonfrequenz, die durch die
Rufsender R ausgesandt und in den Rufempfängern aufgenommen wird. Will z. B. ein
Teilnehmer der Station I mit einem Teilnehmer der Station III sprechen, so wird
der Rufsender R der Station I eingeschaltet und durch Übertragung der Wahlimpulse,
die in allen Rufempfängern aufgenommen werden, der gewünschte Teilnehmer ausgewählt.
Die Herstellung und die Auslösung der Verbindung kann nach einem der bekannten Tonfrequenzwahlverfahren
vorgenommen werden.
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Tritt nun in einem der Leitungsabschnitte, z: B. zwischen den Stationen
II und III, ein Fehler auf, der zu einer Schnellabschaltung dieses Abschnittes führen
soll, so wird durch die Anregung bzw. durch die Anregemitteilung das Gespräch unterbrochen,
und es werden in den Stationen, die angeregt haben oder eine Anregemitteilung empfangen
haben, die Sperrvorrichtungen L für die Modulationsfrequenzen eingeschaltet. Gleichzeitig
wird durch Einschaltung der Ruffrequenz und der Auslösetonfrequenz mit Hilfe der
Tonfrequenzsender As die Anregemitteilung ausgesandt. Haben die Meßglieder in den
beiden Stationen festgestellt, daß die Auslösung erfolgen soll, so wird die Ruffrequenz
abgeschaltet, so daß lediglich die Auslösetonfrequenz als Auslösekommando übertragen
wird und die Abschaltung des Abschnittes zwischen II und III herbeiführt. Nach erfolgter
Abschaltung werden die Sperrvorrichtungen für die Modulationsfrequenzen wieder ausgeschaltet
und. die Teilnehmer wieder an den Hochfrequcnzkanal gelegt, so daß das Gespräch
fortgesetzt werden kann. Entsprechend wird ein Kommando auch übertragen, wenn. kein
Gespräch auf der Leitung ist. Durch die Einschaltung der Ruftonfrequenz werden alle
Stationen belegt, so daß auch während dieser Zeit die Einleitung einer Sprechverbindung
nicht möglich ist. Während die Hochfrequenzgeräte und auch die Rufgeräte durch die
Telephonieübertragung und durch weitere Übertragungen ständig überwacht werden,
sind die Sender und Empfänger für die Auslösetonfrequenzen A1 bis A4 normalerweise
außer Betrieb und werden nur in den verhältnismäßig seltenen Fällen verwendet, in
denen Selektivschutzsignale zu übermitteln sind. Um auch für diese Geräte eine Überwachung
zu haben, sind im Ruhezustand zweckmäßig die Sender und Empfänger der gleichen Frequenz,
die sich in einer Station befinden, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Dämpfungsgliedern
örtlich zusammengeschaltet, so daß bei Fortfall der Tonfrequenz an einem ihrer Empfangsrelais
eine Störungsmeldung gegeben werden kann. Die Relaisschaltung des Hochfrequenzselektivschutzteiles
ist in Abb.2 dargestellt. Es sei zunächst der Fall angenommen, daß in beiden Stationen
II und III die Anregung erfolgt ist und das Auslösekommando zur Gegenstation übertragen
wird. Bei Beginn der Anregung spricht zunächst das nicht gezeichnete Unterimpedanzhilfsrelais
B an und schaltet mit seinem Kontakt b das Rufsenderelais RS ein, das die Ruffrequenz
einschaltet. Gleichzeitig wird das Relais K zum Anzug gebracht, das die Tonfrequenzgeräte
für die Auslösefrequenzen an den Übertragungskanal anschaltet. Nach erfolgter Anregung
spricht das nicht gezeichnete Generalanregerelais G an, das über seinen Kontakt
g und den Kontakt er des Energierichtungsrelais das Auslösefrequenzsenderelais
AS einschaltet, durch das die Auslösefrequenz ausgesandt wird. Diese Einschaltung
kann nur erfolgen, wenn das Energierichtungsrelais festgestellt hat, däß die Energierichtung
so ist, daß der Fehler in dem betreffenden Abschnitt liegen kann. Durch Aussendung
der Ruffrequenz und der Auslösefrequenz wird also die Anregemitteilung zur Gegenstation
gegeben. Durch den Kantakt as wird das Relais U eingeschaltet, das nach seinem Ansprechen
die Ruffrequenz unterbricht, so daß die Anregemitteilung in das Auslösesignal übergeht.
Da in der Gegenstation ebenfalls die Anregung gekommen ist, wird gleichzeitig auch
in der ersten Station die Anregemitteilung aufgenommen. Dadurch spricht das nicht
gezeichnete Relais AE an; das von der Auslösefrequenz der Gegenstation betätigt
wird. Wenn das Relais R£, das die Ruffrequenz aufnimmt, während der Übertragung
des Auslösesignals abgefallen ist, spricht über den geschlossenen Kontakt g das
Auslösehilfsrelais AH an, das den Schalter der überwachten Leitung abschaltet. Mit
dem Anregerelais G war das Relais Lö zum Anzug gekommen, das auf den Verstärkerstationen
die Sperreinrichtung einschaltet. Nach erfolgter Abschaltung des Leitungsabschnittes
fallen die Relais B und G ab, so daß der Ruhezustand wiederhergestellt wird.
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Für den Fall, daß in der Gegenstation keine Anregung erfolgt ist,
wird zunächst ebenso, wie oben beschrieben, die Anregemitteilung ausgesandt. Durch
diese Anregemitteilung kommt in der Gegenstation über den nicht betätigten Kontakt
g und über die geschlossenen Kontakte ae und re das Anregemitteilungsrelais
AM, das die Relais K und Lö einschaltet, zum Ansprechen. Dadurch wird eine
bestehende Nachrichtenübertragung abgeschaltet, die Tonfreqüenzgeräte und gegebenenfalls
die Sperreinrichtungen werden eingeschaltet. Der Stromkreis des Rufsenderelais RS
wird unterbrochen, und über den Ruhekontakt von g
und den Kontakt
am wird das Relais AS eingeschaltet, das die Auslösefrequenz zur angeregten Station
zurücksendet. Dadurch wird dort, wie oben beschrieben, das Auslösehilfsrelais
AH eingeschaltet, so daß die Abschaltung der Leitung erfolgt. Nach Abschaltung
der Leitung wird die Aussendung der Tonfrequenzen beendet und die Anlage wieder
in den Ruhezustand gebracht.