DE69129761T2

DE69129761T2 - Differentialrelais für Transformator

Info

Publication number: DE69129761T2
Application number: DE69129761T
Authority: DE
Inventors: Stanley Bruce Havertown Pennsylvania 19033 Wilkinson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: EP0637865A3; EP0453196A2; DE69120851D1; US5627712A; DE69129761D1; EP0453196A3; CA2038213C; CA2038213A1; JPH04229015A; EP0637865B1; EP0453196B1; DE69120851T2; EP0637865A2

Description

Diese Erfindung betrifft Schutzrelaisschaltungen zur Anwendung in Wechselstrom-Energieverteilungssystemen und insbesondere Transformator-Differentialrelais.
Als Teil des Schutzverfahrens für Wechselstrom-Energieverteilungssysteme ist es wünschenswert, Fehler innerhalb der in dem System verwendeten Transformatoren zu detektieren. Nach der Detektion eines Fehler innerhalb des Transformators werden Trennschalter betätigt, um den Eingang und/oder den Ausgang des Transformators abzutrennen und dadurch den Transformator sowie auch diejenigen Teile des Energieverteilungssystems zu schützen, die mit dem Transformator verbunden sind.
Transformator-Differentialrelais wurden in der Vergangenheit zur Detektion von Fehlern innerhalb eines Transformators verwendet. Solche Relais arbeiten auf der Theorie, daß in einem fehlerfreien Transformator der Strom Ip in den Eingangswicklungen gleich dem Strom Is in den Ausgangswicklungen multipliziert mit dem Ausgangs/Eingangs-Wicklungswindungsverhältnis Rt, d. h. Ip = Rt Is, ist. Bei Auftreten eines internen Fehlers sind die Größen Ip und Rt Is nicht mehr gleich. Demzufolge vergleicht ein Transformator-Differentialrelais kontinuierlich den Wert der Größen Ip und Rt Is und erzeugt ein Auslösesignal, wenn die Differenz zwischen den Größen Ip und Rt Is ein vorbestimmtes Maximum überschreitet. Das Auslösesignal wird dazu genutzt, um einen oder mehrere Trennschalter zu betätigen, um den Eingang und/oder den Ausgang des fehlerhaften Transformators von dem Energieverteilungssystem zu trennen. Ein derartiges Relais ist in EP-A-0249215 dargestellt.
Obwohl Transformator-Differentialrelais einwandfrei die Funktion der Detektion des Auftretens internen Fehler erfüllen, sind sie dafür bekannt, daß sie als Folge des Transformator-Einschaltstoßstroms irrtümlich ein Auslösesignal erzeugen. Der Transformator-Einschaltstoßstrom tritt als Folge der Anlegung von Spannung an die Eingangswicklungen auf. Spannung wird an die Transformator-Eingangswicklungen angelegt, wenn beispielsweise das System zu erstenmal eingeschaltet wird oder nach der Beseitigung eines Fehlers in dem System. Das Vorliegen des Einschaltstoßstroms bewirkt das Auftreten einer Differenz in den Größen Ip und Rt Is. Wenn die Differenz das vorbestimmte Maximum überschreitet, erzeugt das Relais gelegentlich ein Auslösesignal, obwohl die Differenz nur von dem Einschaltstoßstrom und nicht von einem internen Fehler verursacht wurde. Folglich wird die Zuverlässigkeit des Relais und demzufolge die Zuverlässigkeit des gesamten Wechselstrom-Energieverteilungssystems, das eine solches Relais enthält, vermindert.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollen schaffen:
eine Einrichtung zum Verbessern der Zuverlässigkeit des Transformator-Differentialrelais;
eine Einrichtung, welche es Transformator-Differentialrelais ermöglicht, eine bessere Unterscheidung zwischen Transformatorstromdifferenzen aufgrund des Transformator-Einschaltstoßstrom und Stromdifferenzen aufgrund des Auftretens eines Fehlers zu treffen;
eine Einrichtung, welche es Transformator-Differentialrelais ermöglicht, das Auftreten eines Auslösesignals zu verhindern, das alleine auf einem Einschaltstoßstrom mit einer Größe kleiner als ein vorbestimmter Wert beruht;
eine Einrichtung zum Erzeugen eines zusätzlichen Auslösesignalbegrenzung in einem Transformator-Differentialrelais bei Auftreten eines externen Fehlers;
eine Einrichtung zum Erhöhen der Zuverlässigkeit des Transformator-Differentialrelais bei Vorliegen einer Stromsättigung des Transformators bei internen oder externen Fehlern; und/oder
eine Einrichtung zum Erzeugen einer zusätzlichen Auslösesignal-Betriebsgröße in einem Transformator-Differential relais, wenn der Transformatordifferenzstrom einen vorbestimmten maximalen Wert überschreitet.
Erfindungsgemäß wird ein Transformator-Differentialrelais geschaffen, welches enthält: (a) eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals, das Ströme darstellt, die in wenigstens zwei Wicklungen von einem Transformator fließen; und (b) eine Einrichtung zum Erzeugen eines Oberwellenbegrenzungssignals; gekennzeichnet durch (c) eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Signals, das einen positiven Anteil von dem ersten Signal darstellt, und eines dritten Signals, das einen negativen Anteil von dem ersten Signal darstellt; (d) eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals, wenn die algebraische Summe von der Größe des Oberwellenbegrenzungssignals und des zweiten Signals einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, und eines zweiten Ausgangssignals, wenn die algebraische Summe von der Größe des Oberwellenbegrenzungssignals und des dritten Signals einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet; und (e) eine Einrichtung zum Liefern eines Auslösesignals bei Koinzidenz der ersten und zweiten Ausgangssignale.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Vektorsumme von Größen, die in den Wicklungen des Transformators fließende Ströme betreffen, als ein Betriebssignal erzeugt. Dieses Vektorsummenbetriebssignal wird an den Eingang eines Positivhalbwellen-Gleichrichters und an den Eingang eines Negativhalbwellen-Gleichrichters angelegt. Das Ausgangssignal des Positivhalbwellen-Gleichrichters wird an einen Betriebseingang eines Summier- und Integrierverstärkers angelegt. Das Ausgangssignal des Negativhalbwellen-Gleichrichters wird an einen Eingang eines Inverters angelegt, dessen Ausgangssignal an einen Betriebseingang eines zweiten Summier- und Integrierverstärkers angelegt wird. Die Ausgangssignale der ersten und zweiten Summier - und Integrierverstärker werden jeweils an die Eingänge eines ersten und zweiten Pegeldetektors angelegt. Die ersten und zweiten Pegeldetektoren erzeugen jeweils ein Ausgangssignal, wenn die Größe des daran angelegten Nettoeingangssignals einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die Ausgangssignale des ersten und zweiten Pegeldetektors werden an die Eingänge eines AND-Gatter mit zwei Eingängen angelegt. Bei einer Koinzidenz von Signalen an den Eingängen des AND-Gatters wird ein Ausgangssignal erzeugt. Demzufolge wird ein Auslösesignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des ersten Summier- und Integrierverstärkers, welches auf die Größe des in der positiven Halbwelle gleichgerichteten Vektorsummenbetriebssignals abzüglich des Begrenzungssignals bezogen ist, den vorbestimmten Schwellenwert des ersten Pegeldetektors überschreitet; und das Ausgangssignal des zweiten Summier- und Integrierverstärkers, welches auf die Größe des in der negativen Halbwelle gleichgerichteten Vektorsummenbetriebssignals abzüglich des Begrenzungssignal bezogen ist, den vorbestimmten Schwellenwert des zweiten Pegeldetektors überschreitet.
Die Erfindung wird nun detaillierter im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Schaltbild eines Abwärtstransformators mit einer Sternschaltungsseite und einer Dreieckschaltungsseite ist;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Eingangsabschnittes eines erfindungsgemäßen Transformator-Differentialrelais ist;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Oberwellenbegrenzungsabschnittes des erfindungsgemäßen Transformator-Differentialrelais ist;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des restlichen Bereichs des erfindungsgemäßen Transformator-Differentialrelais ist;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Summier- und Integrierverstärkers ist;
Fig. 6 eine Darstellung einer exemplarischen Wellenform ist, die für den Transformator-Einschaltstoßstrom charakteristisch ist.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Transformator-Differentialrelais der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt zum Schutz von Transformatoren angewendet, welche in dreiphasigen Wechselstrom-Energieverteilungssystemen eingesetzt werden. Die drei Phasen werden üblicherweise als Phase A, Phase B und Phase C bezeichnet. Zu den Arten von Transformatoren, welche üblicherweise durch Transformator-Differentialrelais geschützt werden, zählen dreiphasige Aufwärts- und Abwärtstransformatoren. Solche Transformatoren weisen üblicherweise eine in Sternform geschaltete Wicklung und eine in Dreieckform geschaltete Wicklung auf, können aber auch zwei in Sternform geschaltete Wicklungen, eine in Sternform geschaltete Wicklung mit Abgriffen und eine in Dreieckform geschaltete Wicklung (Autotransformator), zwei in Dreieckform geschaltete Wicklungen und andere Kombinationen von in Sternform und in Dreieckform geschalteten Wicklungen aufweisen. Fig. 1 stellt schematisch einen insgesamt mit 10 bezeichneten exemplarischen Abwärtstransformator dar, welcher eine an seine insgesamt mit 12 bezeichneten Eingangswicklungen angelegte höhere Spannung in eine niedrigere Spannung transformiert, welche an seinen insgesamt mit 14 bezeichneten Ausgangswicklungen erzeugt wird. Es sollte beachtet werden, daß der in Fig. 1 dargestellte Transformator lediglich für die Zwecke dieser detaillierten Beschreibung exemplarisch ist. Weitere Transformatorentypen, die dem Fachmann auf diesem Gebiet für den Einsatz in Verteilungssystemen elektrischer Energie bekannt sind, können durch das Transformator-Differentialrelais der vorliegenden Erfindung ebenfalls geschützt werden.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 sind die Eingangswicklungen 12 in einer Sternkonfiguration und die Ausgangswicklungen 14 in einer Dreieckskonfiguration geschaltet, wie es dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist. Die Eingangswicklungen 12 sind beispielsweise mit den Phasen A, B und C einer Hochspan nungsübertragungsleitung verbunden, und die Ausgangswicklungen 14 sind beispielsweise mit Phasen A, B und C einer Niederspannungsverteilungsleitung verbunden. Stromwandler 16, 18, 20 sind mit den Eingangswicklungen der Phasen A, B und C gekoppelt, und jeder erzeugt ein Ausgangssignal, welches den in der Phase fließenden Strom darstellt, mit welcher er gekoppelt ist. Auf der Ausgangsseite ist ein Stromwandler 22 mit den Ausgangswicklungen der Phase A und Phase B gekoppelt und erzeugt ein Ausgangssignal, welches die Vektorsumme des in der Ausgangswicklung der Phase A fließenden Stromes -IA minus des in der Ausgangswicklung der Phase B fließenden Stromes -IB darstellt. Ebenso erzeugt der Stromwandler 24 ein Ausgangssignal, welches die Vektorsumme des in der Ausgangswicklung der Phase B fließenden Stromes -IB minus des in der Ausgangswicklung der Phase C fließenden Stromes -IC darstellt, und der Stromwandler 26 erzeugt ein Ausgangssignal, welches die Vektorsumme des Stromes -IC minus des Stromes -IA darstellt. Die Anwendung solcher Transformatoren zum Erzeugen der angezeigten Signale ist dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt.
Wie vorstehend erwähnt, arbeiten die Transformator-Differentialrelais auf dem Prinzip, daß in einem fehlerfreien Transformator der Eingangsstrom Ip gleich dem Ausgangsstrom Is multipliziert mit dem Ausgangs/Eingangs-Windungsverhältnis Rt ist. In einem dreiphasigen System wird die Differenz zwischen den Größen Ip und Rt Is üblicherweise für jeden Phasenstrom gemessen. Für geschützte Transformatoren mit in Dreieck geschalteten Wicklungen sind die einzelnen Phasenströme IA, IB und IC vorteilhaft in drei Vektorsummenströme -IA + IB, -IB + IC und -IC + IA auflösbar, da solche relativ einfach unter Verwendung von drei mit den Dreieckswicklungen gekoppelten Transformatoren gemäß Darstellung in Fig. 1 und vorstehender Beschreibung zu überwachen sind.
Da es notwendig ist, entsprechende Ströme sowohl an den Eingangs- als auch an den Ausgangsseiten des geschützten Transformators zu überwachen, damit die Differenz zwischen den Größen Ip und Rt Is die richtige Bedeutung für die Bestimmung von Transformatorfehlern hat, werden die von den Stromwandler überwachten einzelnen Phasenströme auf der im Stern geschalteten Eingangsseite ebenfalls in Vektorsummenströme IA - IB, IB - IC und IC -IA aufgelöst, wie es nachstehend beschrieben wird. Diesbezüglich sollte beachtet werden, daß die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf nur einen, (IA - IB), von den drei Vektorsummenströmen erfolgt. Demzufolge ist das hierin beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel nur eine von drei Einheiten, wobei die anderen zwei Einheiten in diesem Beispiel den Vektorsummenströmen IB - IC und IC - IA zugeordnet sind.
Es wurde gefunden, daß der Transformator-Einschaltstoßstrom durch eine im wesentlichen unipolare Wellenform gekennzeichnet ist, welche im wesentlichen ein Teil einer Sinuskurve ist. Siehe beispielsweise die in Fig. 6 abgebildete Wellenform. Dieses steht im Gegensatz zu einem Fehlerstrom, welcher im allgemeinen eine bipolare Sinuskurvenwellenform aufweist. Das Transformator-Differentialrelais der vorliegenden Erfindung arbeitet auf dem Prinzip, daß ein Ausgangssignal für eine Trennschalterauslösung nach der Erfassung eines Stromes mit bipolarer Wellenform erzeugt wird, dessen Größe einen ersten vorbestimmten Maximalwert überschreitet, und daß die Erzeugung eines Ausgangssignals für eine Trennschalterauslösung verhindert wird, wenn der Transformatorstrom im wesentlichen unipolar ist und eine kleinere Größe als ein zweiter vorbestimmter Maximalwert aufweist.
In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Eingangsabschnittes eines Transformator- Differentialrelais in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der insgesamt mit 30 bezeichnete Eingangsabschnitt weist einen ersten Stromtransformator 32, einen zweiten Stromtransformator 34 und einen dritten Stromtransformator 36 auf. In dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugen diese Stromtransformatoren eine Trennung und innere Phasenverschiebung. Das wirtschaftlichste Verfahren zum Erzeugen der Verhältnisausgleichsabgriffe sollte in Übereinstimmung mit den Auslegungspraktiken für Standardrelais ermittelt werden, wie es im Fachgebiet bekannt ist. Jeder Stromtransformator weist eine Eingangswicklung und eine Ausgangswicklung auf. Ein erster Widerstand R&sub1; ist zwischen einem ersten Anschluß der Ausgangswicklung jedes Stromtransformators und einem Bezugspunkt angeschlossen, und ein zweiter Widerstand R&sub2; ist zwischen einem zweiten Anschluß der Ausgangswicklung und einem Bezugspunkt angeschlossen, so daß das an dem zweiten Anschluß vorhandene Potential in Bezug auf das an dem ersten Anschluß vorhandene Potential eine invertierte Polarität aufweist.
Die Eingangswicklung des ersten Stromtransformators 32 ist mit einem (nicht dargestellten) Stromtransformator verbunden, der an die Wicklung der Phase A der in Stern geschalteten Seite des von dem Transformator-Differentialrelais geschützten Transformators gekoppelt ist. Demzufolge ist das an dem ersten Anschluß der Ausgangswicklung des ersten Stromtransformators 32 vorhandene Signal auf den Strom IA bezogen, der in der Wicklung der Phase A der im Stern geschalteten Seite des geschützten Transformators fließt, und das an dem zweiten Anschluß der Ausgangswicklung des ersten Stromtransformators vorhandene Signal ist ein Signal -IA mit einer invertierten Polarität in Bezug auf das Signal IA. Die Eingangswicklung des zweiten Stromtransformators 34 ist mit einem (nicht dargestellten) Stromtransformator verbunden, der an die Wicklung der Phase B der im Stern geschalteten Seite des Transformators gekoppelt ist. Demzufolge ist das an dem ersten Anschluß der Ausgangswicklung des zweiten Stromtransformators vorhandene Signal auf den Strom IB bezogen, der in der Wicklung der Phase B der im Stern geschalteten Seite des geschützten Transformators fließt, und das an dem zweiten Anschluß vorhandene Signal ist auf -IB bezogen.
Das Signal IA aus dem ersten Stromtransformator 32 ist mit einem ersten Eingang eines ersten Summierverstärkers 38 verbunden. Das Signal -IB aus dem zweiten Stromtransformator 34 ist mit einem zweiten Eingang des ersten Summierverstärkers 38 verbunden. Obwohl das beschriebene Ausführungsbeispiel Widerstände verwendet, die zwischen den Anschlüssen der Ausgangswicklungen und den Bezugspunkt angeschlossen sind, um Signale mit invertierter Polarität zu erhalten, könnte statt dessen vorteilhaft auch eine zweite Wicklung an dem Stromtransformator (oder eine Abgriffswicklung) verwendet werden. Alternativ könnte ein Inverter verwendet werden, um ein Signal mit invertierter Polarität zu erhalten, obwohl ein solcher möglicherweise einen schädlichen Effekt einer Begrenzung bzw. Abkappung bei hohen Strömen aufweisen könnte.
Die Eingangswicklung des dritten Stromtransformators 36 ist mit einem (nicht dargestellten) Stromtransformator verbunden, welcher mit den Wicklungen der Phase A und Phase B der im Dreieck geschalteten Phase des geschützten Transformators gekoppelt ist. Das Ausgangssignal des mit Dreieckswicklungen der Phase A und Phase B gekoppelten Stromtransformators ist ein Signal, das auf den in der Dreieckwicklungsphase A fließenden Strom IA der Phase A minus des in der Dreieckwicklungsphase B fließenden Stroms IB der Phase B bezogen ist. Demzufolge ist das Ausgangssignal des dritten Stromtransformators 36 auf den Strom -IA + IB bezogen, der in der im Dreieck geschalteten Seite des zugeordneten Transformators fließt. Das Ausgangssignal des dritten Stromtransformators 36 ist mit dem Eingang eines zweiten Summierverstärkers 42 verbunden. Die Verbindung des (nicht dargestellten) primären Stromtransformators ist so, daß bei externen Fehlerströmen, oder bei Lastströmen, das Ausgangssignal des Summierverstärkers 38 gleich (oder nahezu gleich) und etwa 180º zu dem Ausgangssignal des Summierverstärkers 42 phasenverschoben ist.
In den Fällen, in welchen der geschützte Transformator mehr als zwei Wicklungen aufweist, oder in den Fällen, in welchen mehr als ein Stromtransformator jeder Wicklung des geschützten Transformators zugeordnet ist, bevorzugt man es, daß zusätzliche Signale mit Bezug auf den Strom - IA + IB erzeugt werden und mit dem Eingang zusätzlicher Summierverstärker verbunden werden, wovon ein repräsentativer als Summierverstärker 44 in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Ausgänge der Summierverstärker 38, 42 und 44 sind mit den Eingängen eines vierten Summierverstärkers 46 verbunden. Das Ausgangssignal des vierten Summierverstärker 46 ist ein Signal, das auf die Vektorsumme der Eingänge bezogen ist, und als ein Vektorsummenbetriebssignal (V.S.O) verwendet wird, wie es nachstehend noch beschrieben wird. Die Ausgänge der Summierverstärker 38, 42 und 44 sind auch mit den Eingängen von Absolutwertschaltungen 48, 50 und 52 verbunden. Jede von den Absolutwertschaltungen 48, 50 und 52 weist einen Vollwellengleichrichter auf. Demzufolge ist das Ausgangssignal jeder Absolutwertschaltung ein Signal, das auf das vollwellengleichgerichtete Eingangssignal bezogen ist. Die Ausgänge der Absolutwertschaltungen 48, 50 und 52 sind mit den Eingängen eines fünften Summierverstärkers 54 verbunden.
Die Verstärkung des fünften Summierverstärkers 54 ist so gewählt, daß sie eine Größe kleiner als Eins in der Weise aufweist, daß das Ausgangssignal eine Größe aufweist, welche kleiner als die Gesamtsumme der vollwellengleichgerichteten Ausgangssignale der Summierverstärker 38, 42 und 44 ist, oder, wie es hier nachstehend angegeben wird, ein Prozentsatz davon ist. Das Ausgangssignal wird als ein Prozentbegrenzungssignal (P.R.) verwendet, wie es nachstehend noch beschrieben wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Größe des P.R.-Signals beispielsweise 25% der Gesamtsumme der vollwellengleichgerichteten Ausgangssignale der Summierverstärker 38, 42 und 44. Es sollte jedoch beachtet werden, daß der Prozentsatz kleiner oder größer als 25% sein könnte, und beispielsweise über einen Bereich von 15% bis 40% einstellbar sein könnte. Da die vorliegende Erfindung Halbwellen-summierende und -integrierende Verstärker verwendet, wie es nachstehend noch beschrieben wird, ist die Gewichtung der Prozentbeschränkung zusätzlich etwas mehr als eine Hälfte der Gewichtung, die bei Vollwellen-summierenden und -integrierenden Verstärkern benutzt würde.
In Fig. 3 ist nun ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Harmonischen- bzw. Oberwellenbegrenzungsabschnittes des Transformator-Differentialrelais dargestellt. Der insgesamt mit 60 bezeichnete Oberwellenbegrenzungsabschnitt weist ein erstes Bandpaßfilter 62 mit einem Q in der Größenordnung von 1 bis 2 einer Verstärkung von minus 1 und einer Bandpaßmittenfrequenz auf, die auf die Grundfrequenz, üblicherweise 60 Hz oder 50 Hz, abgestimmt ist. Das Vektorsummenbetriebssignal (V.S.O) aus dem vierten Summierverstärker 46 des (vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen) Eingangsabschnittes 30 wird in den Eingang des ersten Bandpaßfilters 62 und in einen ersten Eingang eines sechsten Summierverstärkers 64 eingespeist. Das Ausgangssignal des ersten Bandpaßfilters 62, welches die invertierte Grundfrequenz des V.S.O-Signals ist, wird in den zweiten Eingang des sechsten Summierverstärkers 64 eingespeist. Der sechste Summierverstärker 64 summiert die algebraischen Werte der Eingangssignale, demzufolge das Ausgangssignal des sechstem Summierverstärkers 64 das V.S.O-Signal mit entfernter Grundfrequenz ist. Folglich enthält das Ausgangssignal aus dem sechsten Summierverstärker 64 die Oberwellen zweiter und höherer Ordnung des V.S.O-Signals.
Der Ausgang des sechsten Summierverstärkers 64 ist mit dem Eingang eines zweiten Bandpaßfilters 66 und mit dem Eingang eines Bandpaßfilters 68 verbunden. Das zweite Bandpaßfilter 66 weist ein Q von etwa 2 und eine Bandpaßmittenfrequenz auf, die auf die zweite Oberwelle des V.S.O-Signals abgestimmt ist. Demzufolge ist das Ausgangssignal des zweiten Bandpaßfilters 66 im wesentlichen gleich dem der zweiten Oberwelle des V.S.O- Signals. Dieses Ausgangssignal wird in den Eingang einer vierten Absolutwertschaltung 70 eingespeist. Das dritte Bandpaßfilter 68 weist ein Q gleich 2 und eine Bandpaßmittenfrequenz auf, die auf die fünfte Oberwelle des V.S.O-Signals abgestimmt ist. Demzufolge ist das Ausgangssignal des dritten Bandpaßfilters 68 im wesentlichen der fünften Oberwelle des V.S.O-Signals gleich. Dieses Ausgangssignal wird in den Eingang einer fünften Absolutwertschaltung 72 eingespeist.
Die vierte 70 und fünfte 72 Absolutwertschaltung sind im wesentlichen Vollwellengleichrichter, deren Ausgangssignal im wesentlichen gleich dem vollwellengleichgerichteten Eingangssignal ist. Der Ausgang der vierten Absolutwertschaltung 70 ist mit einem ersten Eingang eines siebenten Summierverstärkers 74 verbunden, und der Ausgang der fünften Absolutwertschaltung 72 ist mit dem anderen Eingang des siebenten Summierverstärkers 74 verbunden. Das Ausgangssignal des siebenten Summierverstärkers 74 ist ein Signal, welches die algebraische Summe der Eingangssignale aufweist. Demzufolge weist das Ausgangssignal des siebenten Summierverstärkers 74 die algebraische Summe der vollwellengleichgerichteten Werte der zweiten und fünften Oberwellenkomponenten des V.S.O-Signals auf. Das Ausgangssignal des siebenten Summierverstärkers 74 wird hierin nachstehend als das Oberwellenbegrenzungssignal (H.R.) bezeichnet.
In Fig. 4 ist nun ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des restlichen Abschnittes der Transformator-Differentialrelais dargestellt. Der insgesamt mit 80 bezeichnete restliche Abschnitt weist einen ersten Pegeldetektor 82, einen ersten Analogschalter 84, einen ersten Summier- und Integrierverstärker 86 und einen zweiten Summier- und Integrierverstärker 88 auf. Der erste 86 und der zweite 88 Summier- und Integrierverstärker weisen jeweils einen Operationsverstärker 120 mit einer Rückführungsschaltung auf, die zwischen deren Ausgang und Eingang gemäß Darstellung in Fig. 5 geschaltet ist. Die Rückführungsschaltung weist einen Widerstand 122 und einen Kondensator 124 auf, die parallel geschaltet sind. Jeder von den Eingängen zu dem Summier- und Integrierverstärker ist mit einer ersten Seite eines Widerstandes 126 verbunden. Die andere Seite jedes Widerstandes 126 ist mit dem Eingang des Operationsverstärkers 126 gemäß Darstellung in Fig. 5 verbunden. Die Werte des Widerstandes 122 und des Kondensators 124 sind so gewählt, daß die Summier- und Integrierverstärker eine ziemlich lange Zeitkonstante aufweisen, so daß der Begrenzungsaufbau in einem Halbzyklus bis zu dem nächsten Halbzyklus nicht wesentlich abfällt. Eine Zeitkon stante von etwa 1,5 Zyklen wird bevorzugt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 120 ist das Ausgangssignal des Summier- und Integrierverstärkers.
Die Summier- und Integrierverstärker 86 und 88 werden in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet, um Signale zu erzeugen, welche mit der Betriebsenergie in Beziehung stehen, wenn die Größe der Summe der an die Betriebseingänge des Summier- und Integrierverstärkers angelegten Betriebssignale die Größe der Summe der an die Begrenzungseingänge angelegten Begrenzungssignale überschreitet; und um Signale zu erzeugen, welche mit der Begrenzungsenergie in Beziehung stehen, wenn die Größe der Summe der an die Begrenzungseingänge angelegten Begrenzungssignale die Größe der Summe der an die Betriebseingänge angelegten Betriebssignale überschreitet. Obwohl die Betriebs- und Begrenzungssignale summiert werden können, um ein Nettobetriebs- oder Begrenzungsausgangssignal zu erzeugen, und ein solches als innerhalb des Schutzumfanges und der Idee der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, bevorzugt man es, eine Betriebs- und Begrenzungsenergie zu benutzen, welche eine Integration des Nettobetriebs- und Begrenzungsausgangssignals über der Zeit ist, um irrtümliche, momentane Reaktionen zu vermeiden.
Das Prozentbegrenzungssignal (P.R.) aus dem fünften Summier- und Integrierverstärker 54 des (vorstehend) unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen) Eingangsabschnittes 30 wird in den Eingang des ersten Pegeldetektors 82, den ersten Analogschalter 84, einen negativen (oder Begrenzungs-) Eingang des ersten Summier- und Integrierverstärker 86 und in einen negativen oder (oder Begrenzungs-) Eingang des zweiten Summier- und Integrierverstärkers 88 eingespeist. In dieser detaillierten Beschreibung beinhaltet die Terminologie eines negativen Eingangssignals ein Begrenzungssignal in den Summier- und Integrierverstärker und ein positives Eingangssignal beinhaltet ein Betriebssignal. Die Größe der Summe der an die negativen Eingängen angelegten Begrenzungssignale muß von der Summe der an die positiven Eingänge des Summier- und Integra tionsverstärkers angelegten Betriebssignale überschritten werden, um ein Signal zu erzeugen, das dem Netto-Betriebsenergieausgangssignal aus dem Summier- und Integrierverstärker entspricht.
Der erste Pegeldetektor 82 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal einen vorbestimmten maximalen Wert überschreitet. Der Ausgang des ersten Pegeldetektors 82 ist mit dem Eingang einer Zeitverzögerungsschaltung 90 verbunden. Die Zeitverzögerungsschaltung 90 erzeugt ein Ausgangssignal, nachdem das Eingangssignal für eine vorbestimmte minimale Zeitperiode angelegt wurde. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt diese vorbestimmte Zeitperiode etwa 110º von der 360º-Periode der Grundfrequenz; oder in dem Falle einer Grundfrequenz von 60 Hz erzeugt die Zeitverzögerungsschaltung 90 ein Ausgangssignal, nachdem das Eingangssignal für etwa 5,3 ms angelegt war. Das Ausgangssignal der Zeitverzögerungsschaltung 90 wird an den Schaltersteuerungseingang des Analogschalters 84 angelegt. Der Analogschalter 84 überträgt das an seinem Eingang vorhandene Signal nach dem Empfang eines Signals an seinem Schaltersteuerungseingang an seinen Ausgang. Der Ausgang des Analogschalters 84 ist mit einem Begrenzungseingang des ersten Summier- und Integrierverstärkers 86 und einem Begrenzungseingang des zweiten Summier- und Integrierverstärkers 88 verbunden.
Der Ausgang der Zeitverzögerungsschaltung 90 ist auch mit einem invertierten Eingang eines ersten AND-Gatters 92 verbunden. Das Vektorsummenbetriebssignal (V.S.O) aus dem vierten Summier- und Integrierverstärker 48 des (vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen) Eingangsabschnittes 30 wird in den Eingang eines ersten Halbwellengleichrichters 94 und eines zweiten Halbwellengleichrichters 96 eingespeist. Das Ausgangssignal des ersten Halbwellengleichrichters 94 ist der positive Anteil des halbwellengleichgerichteten Eingangs- V.S.O-Signals. Das Ausgangssignal des zweiten Halbwellengleichrichters 96 ist der negative Anteil des halbwellengleichgerichteten Eingangs-V.S.O-Signals. Die positiven Halbzyklen des V.S.O-Signals werden als eine Betriebsgröße des ersten Summier- und Integrierverstärkers 86 verwendet, und die negativen Halbzyklen des V.S.O-Signals werden als eine Betriebsgröße des zweiten Summier- und Integrierverstärkers 88 gemäß nachstehender Beschreibung verwendet. Der Ausgang des Halbwellengleichrichters 94 ist mit dem Eingang eines Komparators 98 und mit einem zweiten Analogschalter 100 über eine erste Diode 102 verbunden. Der Ausgang des ersten Halbwellengleichrichters 94 ist auch mit einem Betriebseingang des ersten Summier- und Integrierverstärkers 86 verbunden.
Der Ausgang des zweiten Halbwellengleichrichters 96 ist mit dem Eingang eines Inverters 104 verbunden. Das Ausgangssignal des Inverters 104, welches das invertierte Signal der negativen Anteile des halbwellengleichgerichteten in den Eingang eingespeisten V.S.O-Signals ist, wird in den Eingang des Komparators 98 und in den zweiten Analogschalter 100 über eine zweite Diode 106 eingespeist. Das Ausgangssignal des Inverters 104 wird auch in einen Betriebseingang des zweiten Summier- und Integrierverstärkers 88 eingespeist. Ein Signal aus einer Einschaltstoßstrom-Einstellungsschaltung 108, welches die maximale Größe des für den geschützten Transformator erwarteten Einschaltstromstosses darstellt, wird in den Vergleichseingang des Komparators 98 eingespeist. Das Einschaltstoßstrom-Einstellungssignal wird auch in die beiden anderen Phaseneinheiten eingespeist. Das Ausgangssignal des Komparators 98, welches erscheint, wenn das Eingangssignal den an den Vergleichseingang angelegten Signalpegel überschreitet, wird in den zweiten Eingang des AND-Gatters 92 eingespeist.
Das Ausgangssignal des AND-Gatters 92, welches erzeugt wird, wenn eine Koinzidenz eines aus dem Komparator 98 ausgegebenen Signals und keines aus der Zeitverzögerungsschaltung 90 ausgegebenen Signals vorliegt, wird in den Steuerungssignaleingang des zweiten Analogschalters 100 eingespeist. Der zweite Analogschalter 100 schaltet das Signal an seinem Eingang nach dem Empfang des Signals an seinem Steuerungseingang an seinen Ausgang. Das Ausgangssignal des zweiten Analog schalters 100 wird in einen Betriebseingang des ersten Summier- und Integrierverstärkers 86 und in einen Betriebseingang eines zweiten Summier- und Integrierverstärker 88 eingespeist.
Eine Vorspannung wird in einen Begrenzungseingang des ersten Summier- und Integrierverstärkers 86 und in einen Begrenzungseingang des zweiten Summier- und Integrierverstärker 88 eingespeist. Die Größe der Vorspannung ist so gewählt, daß eine minimale Empfindlichkeit festgelegt und ein Begrenzungspegel in der Summier- und Integrierstufe im Ruhezustand festgelegt wird. Das Harmonischen- bzw. Oberwellenbegrenzungssignal (H.R.) wird in einen Begrenzungseingang des ersten Summier- und Integrierverstärkers 86 und in einen Begrenzungseingang des zweiten Summier- und Integrierverstärkers 88 eingespeist. Obwohl die Anwendung der Oberwellenbegrenzung in dem Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht notwendig sein muß, wird erwartet, daß eine CT-Sättigung oder ein Transformator-Einschaltstoßstrom diese erfordern können. Demzufolge wird der Einschluß der Oberwellenbegrenzung bevorzugt. Die Gewichtung der Oberwellenbegrenzung wird bevorzugt durch einen Test ermittelt und kann eine Auswahl vor Ort erfordern.
Das Ausgangssignal des ersten Summier- und Integrierverstärker 86, welcher ein Signal mit einer Größe gleich der integrierten algebraischen Summe der Größen der Eingangssignale ist, wird in den Eingang eines zweiten Pegeldetektors 110 eingespeist. Das Ausgangssignal des zweiten Summier- und Integrierverstärker 88, welches ein Signal mit einer Größe ist, welche im wesentlichen gleich der integrierten, algebraischen Summe der Größen der Eingangssignale ist, wird in den Eingang eines dritten Pegeldetektors 112 eingespeist. Der zweite 110 und der dritte 112 Pegeldetektor erzeugen jeweils ein Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal einen vorbestimmten Wert überschreitet. Das Ausgangssignal des zweiten Pegeldetektors 110 ist mit einem ersten Eingang eines zweiten AND-Gatters 114 verbunden. Der Ausgang des dritten Pegeldetektors 112 ist mit dem anderen Eingang des zweiten AND-Gatters 114 verbunden.
Das Ausgangssignal des AND-Gatters 114, welches bei Koinzidenz eines Signals aus dem zweiten Pegeldetektor 110 und aus dem dritten Pegeldetektor 112 erzeugt wird, wird hierin nachstehend als Trennschalter-Auslösesignal bezeichnet und wird in die Trennschalter eingespeist, welche dem geschützten Transformator zugeordnet sind. Der zweite 110 und dritte 112 Pegeldetektor weisen jeder bevorzugt einen Rücksetzzeitgeber mit einer ungefähren Einstellung von etwa einem Zyklus auf, um so eine Überlappung zwischen den Ausgangssignalen bereitzustellen, wenn die Eingangssignale während sich abwechselnder Halbzyklen auftreten, was zu einer nominalen Betriebszeit von einem Zyklus führt.
Das Transformator-Differentialrelais der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt. Bei externen Fehlerströmen oder hohen Lastströmen sollte das Transformator-Differentialrelais nicht arbeiten. Wie vorstehend festgestellt, sind die Verbindungen zu den Relais so, daß beispielsweise bei einem Transformator mit zwei Wicklungen das Ausgangssignal der Summierverstärker 38 und 42 (siehe Fig. 2) ungefähr gleich und um 180º phasenverschoben sind. Somit liegt ein Prozentbegrenzungssignal für die Summier- und Integrierverstärker 86 und 88 (siehe Fig. 4) vor, jedoch im wesentlichen kein Betriebssignal, da das V.S.O-Signal im wesentlichen Null ist.
Unter der Annahme, daß ein Fehlerstrom in dem geschützten Transformator vorliegt, wird das V.S.O-Signal ein bipolares Sinussignal sein, wie es vorstehend beschrieben wurde. Demzufolge gibt es ein positives Ausgangssignal aus dem ersten Halbwellengleichrichter, 94 und ein positives Ausgangssignal aus dem Inverter 104, welche an die positiven Eingänge des ersten 86 bzw. des zweiten 88 Summier- und Integrierverstärkers angelegt werden. Demzufolge gibt es ein Ausgangssignal sowohl aus dem ersten 86 als auch aus dem zweiten 88 Summier- und Integrierverstärker, wenn die Größe der an die positiven Eingänge der Summier- und Integrierverstärker angelegten Signale (Betriebssignale) die Größe der an die negativen Eingänge angelegten Signale (Begrenzungssignale) überschreiten. Unter der Annahme, daß die Größe der Ausgangssignale aus dem ersten 86 und zweiten 88 Summier- und Integrierverstärker die in dem dritten 110 und vierten 112 Pegeldetektor eingestellten Pegel überschreitet, erzeugt das zweite AND-Gatter 114 ein Trennschalter-Auslösesignal. Somit kann man sehen, daß das Transformator-Differentialrelais der vorliegenden Erfindung ein Trennschalter-Auslösesignal bei der Detektion eines internen Fehlerstromes erzeugt.
Wie vorstehend festgestellt, ist der Transformator-Einschaltstromstoß durch ein Signal mit einer Wellenform gekennzeichnet, welche im wesentlichen ein Teil einer Sinuskurve mit nur einer Polarität ist. Unter der Annahme des Vorliegens eines Transformator-Einschaltstoßstromes liegt das V.S.O-Signal, welches die Vektorsumme der Ströme IA - IB in den Transformatorwicklungen darstellt, in der Form eines unipolaren Signals von einem Teil einer Sinuskurve vor. Ebenso liegt das P.R.-Signal, welches mit der Vektorsumme der Absolutwerte der Ströme IA - IB in den Transformatorwicklungen in Beziehung steht, ebenfalls in der Form eines unipolaren Signals eines Teils einer Sinuskurve vor. Unter der Annahme, daß das halbwellengleichgerichtete V.S.O-Signal in der positiven Richtung unipolar ist, tritt ein Ausgangssignal an dem ersten Halbwellengleichrichter 94 auf, welches an einen positiven Eingang des ersten Summier- und Integrierverstärkers 86 angelegt wird. An dem zweiten Halbwellengleichrichter 96 tritt jedoch kein Ausgangssignal auf, und demzufolge tritt kein Ausgangssignal an dem Inverter 104 auf, welches an den positiven Eingang des zweiten Summier- und Integrierverstärker angelegt wird.
Unter der Annahme, daß die Größe des Einschaltstromstosses nicht den durch die Einschaltstromstoß-Einstellungsschaltung eingestellten Maximalwert überschreitet, gibt es kein Ausgangssignal aus dem ersten AND-Gatter 92. Demzufolge gibt es kein Ausgangssignal aus dem zweiten Analogschalter 100, welches an die positiven Eingänge des ersten 86 und zweiten 88 Summier- und Integrierverstärkers angelegt wird. Da keine positiven Eingangssignale an den zweiten Summier- und Integrierverstärker 88 angelegt wurden, überschreitet dessen Ausgangssignal nicht den in dem dritten Pegeldetektor 112 eingestellten vorbestimmten Pegel. Demzufolge gibt es kein Ausgangssignal aus dem dritten Pegeldetektor 112 und deshalb wird auch kein Auslösesignal von dem zweiten AND-Gatter 114 erzeugt.
Unter der Annahme, daß die Größe des internen Fehlerstroms des Transformators wesentlich größer ist als der erwartete Maximalwert, der von dem Einschaltstoßstrom-Einstellungsnetzwerk 108 eingestellt ist, liefert der Komparator 98 ein Ausgangssignal, welches an einen ersten Eingang des ersten AND-Gatters 92 geliefert wird. Die Größe des P.R.-Signals überschreitet den im ersten Pegeldetektor 82 eingestellten Pegel. Solange jedoch das P.R.-Signal diesen Pegel nicht für länger als 110º überschreitet, gibt es kein Ausgangssignal aus der Zeitverzögerungsschaltung 90. Demzufolge gibt es, da es zu Beginn kein Ausgangssignal aus der Zeitverzögerungsschaltung 90 gibt, und ein koinzidierendes Ausgangssignal aus dem Komparator 80 vorliegt, ein Ausgangssignal aus dem ersten AND-Gatter 92, welches bewirkt, daß der zweite Analogschalter 100 die Ausgangssignale aus dem ersten Halbwellengleichrichter 94 (oder dem Inverter 104) in die positiven Eingänge sowohl des ersten 86 als auch zweiten 88 Summier- und Integrierverstärkers einspeist. Dieses bewirkt, daß die Ausgangssignale des ersten 86 und zweiten 88 Summier- und Integrierverstärkers die in dem zweiten 110 bzw. dritten 112 Pegeldetektor eingestellten Pegel überschreiten, bevor die Zeitverzögerungsschaltung 90 arbeitet. Demzufolge erscheinen koinzidierende Ausgangssignale an den Eingängen des zweiten AND-Gatters 114, welche bewirken, daß das zweite AND-Gatter 114 ein Auslösesignal erzeugt. Somit erzeugt das Transformator-Differentialrelais der vorliegenden Erfindung, wie man es aus der vorstehenden Beschreibung ersehen kann, ein sehr schnelles Ausgangssignal als Folge sehr großer Fehlerströme in dem geschützten Transformator.
Es gibt eine Möglichkeit, wenn auch relativ unwahrscheinlich, daß ein Einschaltstoß an allen drei Wicklungen einer Transformatorbank auftritt, welcher zu einem Einschaltstoßstrom mit einer Doppelpolarität in einem der drei Relais führt. Aus diesem Grunde wurde die in den Transformator-Differentialrelais nach dem Stand der Technik genutzte Oberwellenbegrenzung in dem Relais der vorliegenden Erfindung beibehalten. Diese ist jedoch in der Größe wesentlich kleiner, als in Relais nach dem Stand der Technik, da Einschaltstoßströme mit doppelter Polarität einen wesentlich höheren Prozentsatz an Oberwellenströmen aufweisen. Siehe z. B. den Artikel mit dem Titel "A Dissertation on Power Transformer Excitation and Inrush Characteristics", von J. Berdy et al., vorgestellt auf der Western Systems Coordinating Council Relaying Committee, San Fransisco, California 17. März 1976, welcher hiermit durch Bezugnahme in dieser detaillierten Beschreibung in seiner vollen Ausführung beinhaltet ist.
In Anwendungen, in welchen eine Wicklung des Transformators mit mehr als einem Satz von Stromtranswandlern verbunden ist, gibt es eine gewisse Möglichkeit, daß ein Stromwandlersatz bei einem externen Fehler aufgrund einer Differenz im Restflußpegel in den Stromwandlern in Sättigung gehen kann. Der Stromwandler bzw. -transformator mit einem Restfluß in derselben Richtung wie der, der von dem ersten Halbzyklus eines Fehlerstromes erzeugt wird, wird mit größter Wahrscheinlichkeit derjenige sein, der in Sättigung geht. Um sicherzustellen, daß das Transformator-Differentialrelais der vorliegenden Erfindung kein falsches Auslösesignal erzeugt, wird eine variable Begrenzungsschaltung durch den Pegeldetektor 82, die Zeitverzögerungsschaltung 90 und den Analogschalter 84 (siehe Fig. 4) bereitgestellt. In dem ersten Teil des ersten Halbzyklusses eines Fehlerstromes baut sich, bevor irgend ein Stromtransformator in Sättigung geht, ein Begrenzungssignal in den Summier- und Integrierverstärker 86 und 88 deshalb auf, weil das Prozentbegrenzungssignal (P.R.) groß ist, während das V.S.O-Signal in etwa Null ist. Wenn ein Stromtransformator in Sättigung geht, wird das P.R.-Signal reduziert, und das V.S.O- Signal kann wesentlich größer als das P.R.-Signal werden. Bevor jedoch die Summier- und Integrierverstärker 86 und 88 ihre Begrenzungsenergie umkehren können, arbeitet die Zeitverzögerungsschaltung 90 so, daß sie das zusätzliche Betriebssignal über den Analogschalter 100 beseitigt und das Begrenzungssignal über den Analogschalter 84 vergrößert.
Im Gegensatz dazu, dient der Effekt der Stromtransformatorsättigung bei einem internen Fehler dazu, einen großen Schaltstrom in dem ersten Teil des ersten Halbzyklus eines Fehlerstromes zuzulassen; und um nach der Sättigung des Stromtransformators sowohl das P.R.- als auch das V.S.O-Signal wesentlich zu reduzieren. Somit kann das Relais bei sehr großen internen Fehlerströmen, bei denen eine Stromtransformatorsättigung möglich ist, in dem ersten Teil des ersten Halbzykluses des Fehlerstromes arbeiten, wie es vorstehend beschrieben wurde.
In Anbetracht der vorstehenden Beschreibung kann man sehen, daß die vorliegende Erfindung die Zuverlässigkeit von Transformator-Differentialrelais verbessert, indem sie Verfahren und Einrichtungen schafft, um dem Transformator- Differentialrelais eine Unterscheidung zwischen Transformatorstromdifferenzen aufgrund eines Transformatoreinschaltstoßstroms und Stromdifferenzen aufgrund des Auftretens eines Fehlers ermöglicht.
Nachdem nun die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel davon beschrieben wurde, dürfte es für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sein, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen ohne Abweichung von der Erfindung ausgeführt werden können.

Claims

1. Transformator-Differentialrelais (10) enthaltend:

(a) eine Einrichtung (32, 34, 36, 46) zum Erzeugen eines ersten Signals (V.S.O.), das Ströme darstellt, die in wenigstens zwei Wicklungen von einem Transformator fließen, und

(b) eine Einrichtung (60) zum Erzeugen eines Oberwellenbegrenzungssignals (H.R.), gekennzeichnet durch

(c) eine Einrichtung (94, 96) zum Erzeugen eines zweiten Signals, das einen positiven Anteil von dem ersten Signal darstellt, und eines dritten Signals, das einen negativen Anteil von dem ersten Signal darstellt,

(d) eine Einrichtung (86, 88, 110,112) zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals, wenn die algebraische Summe von der Größe des Oberwellenbegrenzungssignals und des zweiten Signals einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, und eines zweiten Ausgangssignals, wenn die algebraische Summe von der Größe des Oberwellenbegrenzungssignals und des dritten Signals einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet, und

(e) eine Einrichtung (114) zum Liefern eines Auslösesignals bei Koinzidenz der ersten und zweiten Ausgangssignale.

2. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 1, wobei

die ein Ausgangssignal erzeugende Einrichtung eine erste Summier- und Integriereinrichtung (86) und eine erste Pegelabtasteinrichtung (110) zum Erzeugen des ersten Ausgangssignals und

eine zweite Summier- und Integriereinrichtung (88) und eine zweite Pegelabtasteinrichtung (112) aufweist zum Erzeugen des zweiten Ausgangssignals.

3. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 2, wobei zusätzlich Mittel (60) zum Erzeugen eines Oberwellen-Begrenzungssignals vorgesehen sind, das einem Begrenzungseingang von jeweils den ersten und zweiten Summier-, Integrier- und Pegelabtasteinrichtungen (86, 110,88, 112) zugeführt ist.

4. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 3, wobei das Oberwellen-Begrenzungssignal ein Signal ist, das den Absolutwert von der zweiten Oberwelle des ersten Signals darstellt.

5. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 3, wobei das Oberwellen-Begrenzungssignal ein Signal ist, das die Summe von dem Absolutwert der zweiten Oberwelle des ersten Signals und von dem Absolutwert der fünften Oberwelle des ersten Signals darstellt.

6. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Signals enthält:

(a) eine Einrichtung (38) zum Erzeugen eines Signals, das die in dem Transformator fließenden Ströme darstellt,

(b) eine Einrichtung (42) zum Erzeugen von wenigstens einem anderen Signal, das die Ströme darstellt, wobei jedes von dem wenigstens einen anderen Signal im wesentlichen gleich und 180º phasenverschoben sind in bezug auf das eine Signal für externe Fehlerströme und Lastströme, und

(c) eine Einrichtung (46) zum Erzeugen eines Signals, das die Vektorsumme von dem einen Signal und jedem von dem wenigstens einen anderen Signal darstellt.

7. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung zum Erzeugen eines Auslösesignals ein AND Gatter (114) aufweist, das einen ersten Eingang, der mit einem Ausgang von der ersten Pegelabtasteinrichtung (110) verbunden ist, einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang von der zweiten Pegelabtasteinrichtung (112) verbunden ist, und einen Ausgang hat zum Erzeugen des Auslösesignals bei Koinzidenz der an den ersten und zweiten Eingängen empfangenen Signale.

8. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 7, wobei die erste Summier- und Integriereinrichtung (86) und die zweite Summier- und Integriereinrichtung (88) jeweils einen Opera tionsverstärker (120) mit einer parallelen Widerstands/ Kondensator-Schaltung (122, 124) aufweist, die zwischen einen Ausgang und einen Eingang von dem Operationsverstärker (120) geschaltet ist.

9. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des zweiten Signals einen ersten Halbwellen-Gleichrichter (94) aufweist und die Einrichtung zum Erzeugen des dritten Signals einen zweiten Halbwellen-Gleichrichter (96) aufweist.

10. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Signals enthält:

(a) eine Einrichtung (32) zum Erzeugen von einem Signal, das die in dem Transformator fließenden Ströme darstellt,

(b) eine Einrichtung (34) zum Erzeugen von wenigstens einem anderen Signal, das die Ströme darstellt, wobei jedes von dem wenigstens einen anderen Signal im wesentlichen gleich und 180º phasenverschoben in bezug zu dem einen Signal ist für externe Fehlerströme und Lastströme, und

11. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 10, wobei:

(a) die Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals einen ersten Summier- und Integrierverstärker (86) aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang von einem ersten Pegeldetektor (110) verbunden ist, und

(b) die Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals einen zweiten Summier- und Integrierverstärker (88) aufweist, dessen Ausgang mit einem zweiten Pegeldetektor (112) verbunden ist.

12. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zum Erzeugen eines Auslösesignals ein AND- Gatter (114) aufweist, das einen ersten Eingang, der mit einem Ausgang von dem ersten Pegeldetektor verbunden ist, einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang von dem zweiten Pegeldetektor verbunden ist, und einen Ausgang hat zum Erzeugen des Auslösesignals bei Koinzidenz von Signalen, die an den ersten und zweiten Eingängen empfangen werden.

13. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 12, wobei der erste Summier- und Integrierverstärker und der zweite Summier- und Integrierverstärker jeweils einen Operationsverstärker (120) mit einer parallelen Widerstands/ Kondensatorschaltung (122, 124) aufweisen, die zwischen einen Ausgang und einen Eingang von dem Operationsverstärker (120) geschaltet ist.

14. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 13, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des zweiten Signals einen ersten Halbwellen-Gleichrichter (94) aufweist und die Einrichtung zum Erzeugen des dritten Signals einen zweiten Halbwellen-Gleichrichter (96) aufweist.

15. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 1, wobei das Oberwellen-Begrenzungssignal ein Signal ist, das den Absolutwert von der zweiten Oberwelle des ersten Signals darstellt.

16. Transformator-Differentialrelais nach Anspruch 1, wobei das Oberwellen-Begrenzungssignal ein Signal ist, das die Summe von dem Absolutwert von der fünften Oberwelle des ersten Signals darstellt.