DEA0018438MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 16. Juli 1953 Bekanntgemacht am 16. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Beim Selektivschutz nach dem Widerstandsprinzip wird bekanntlich die Impedanz zwischen dem Einbauort des Schutzes und der Fehlerstelle festgestellt. Daraus ergibt sich die Größe der Auslösezeit. Man läßt dann beispielsweise bis zu einer bestimmten Impedanz einer Leitung mit einer gleichen Zeit und bei weiterer Vergrößerung der Impedanz mit einer höheren Zeit auslösen. Die Genauigkeit des Schutzes hängt davon ab, wie genau die Impedanz festgestellt werden kann. Die gemessene Impedanz wird aber von vielen Faktoren beeinflußt. So kann der Fehlerwiderstand selbst die Impedanz verändern. Die Relais besitzen Streuungen, so daß die gewünschte Impedanzgrenze, bei der die Zeiteinstellung sich ändert, in einem mehr oder weniger großen Streubereich liegt. Dieser Streubereich wird bei der Auslösung des Schutzes dadurch berücksichtigt, daß man die Impedanz absichtlich zu klein einstellt, damit auf keinen Fall Fehlauslösungen möglich sind. Dies hat zur Folge, daß von einer zu schützenden Leitung praktisch nur etwa 80 bis .85% der Länge mit Schnellzeit ausgelöst werden.

Bei den bekannten Systemen' tritt außerdem der Nachteil auf, daß im spannungslosen Zustand vorhandene Fehler nicht festgestellt werden können, sondern daß sich diese Fehler erst nach dem Einschalten erkennen lassen. Dies hat zur Folge, daß die Schalter beim Einschalten auf Kurzschlüsse

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stark belastet werden und das Netz unnötigerweise beunruhigt wird.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Systeme ist das Vorhandensein einer toten Zone des Richtungsentscheides bei Fehlern in der Nähe der Einbaustelle. Bekanntlich benötigt man in vermaschten Netzen beim Impedanzschutz auch eine Richtungsunterscheidung, da der Schutz nur dann arbeiten darf, wenn die Fehlerleistung in die Leitung hineinfließt. Diese Unterscheidung wird durch Messung der Leistung, also durch Spannung und Strom bewerkstelligt. Nun ist aber bei Fehlern in der Nähe der Einbaustelle die Spannung so klein, daß eine Leistung nicht mehr gemessen werden kann. Die

t5 Richtungsunterscheidung ist dann nicht mehr möglich. Man hat zur Vermeidung dieses Nachteiles für den Richtungsentscheid kurzschlußfremde Spannungen an das Richtungsglied gelegt, also Spannungen, die vom Kurzschluß gar nicht oder nur wenig beeinflußt werden. Hierbei ist es möglich, die tote Zone wenigstens bei Fehlern, bei denen solche Spannungen vorhanden sind, zu beseitigen. Bei dreipoligen Fehlern ist dies aber nicht möglich, so daß hierbei immer eine tote Zone vorhanden ist.

In neuerer Zeit werden in Leitungs- und Kabelabzweigen zur Kompensation des Blindspannungsabf alles auch Reihenkondensatoren vorgesehen. Durch diese wird die Leitungsinduktivität mehr . oder weniger verkleinert oder ganz kompensiert.

Impedanzrelais erhalten dann keinen induktiven Widerstand als Meßgröße, wenn der Fehler hinter einem Kondensator auftritt. Es kann hierbei der Fall eintreten, daß bei weiter entfernt liegenden Fehlern die gemessene Impedanz kleiner ist als bei näher liegendem Fehler vor dem Kondensator. Diese Schwierigkeit kann nur dadurch überwunden werden, daß parallel zum Kondensator Funkenstrecken angeordnet werden, die im Fehlerfalle überschlagen und den Kondensator überbrücken.

Liegt der Fehler aber weiter entfernt, z. B. in Anlageteilen hinter der zu schützenden Leitung, so ist es nicht sicher, ob die Funkenstrecke überschlägt. In diesem Falle muß also die Kapazität des Kondensators bei der Impedanzmessung berücksichtigt werden. Es kann in solchen Fällen die gemessene Impedanz demnach kleiner oder nicht genügend größer sein als die Impedanz bei Fehlern auf der Leitung selbst, wo die Funkenstrecke mit Sicherheit anspricht. Man kann sich dann nur noch dadurch helfen, die Schnellzone so weit zu verkürzen, daß die größte für die Schnellzeit in Frage kommende Impedanz kleiner ist als die kleinste Impedanz des außenliegenden Fehlers.

Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß man, statt Impedanzwerte zu messen, auf die Leitung Hochfrequenz gibt, welche an der Fehlerstelle reflektiert wird. Solche Methoden sind außer zur Entfernungsmessung in nichtleitenden Medien wie Luft, Wasser usw. und zur Fehlerortung bisher nur in der Form vorgeschlagen worden, daß der von der Hochfrequenzspannung erzeugte Strom durch den Kurzschluß auf der Leitung geändert wird. Diese. Methode ist aber nicht

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sehr genau, da sie von der angelegten Spannung und den Leitungsverhältnissen stark abhängt, insbesondere fälscht die Leitungskapazität die Messung.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Selektivschutzeinrichtung, bei der mit der geschützten Leitung ein Hochfrequenzsender gekoppelt ist, dessen Frequenz periodisch geändert wird und bei der mit der Leitung ein Empfänger gekoppelt ist, der die an der Fehlerstelle reflektierte Hochfrequenz wieder • empfängt. Die Erfindung besteht darin, daß Mittel vorgesehen sind, um in Abhängigkeit der zwischen der abgesandten und reflektierten Welle bestehende Frequenzdifferenz ein Relais zum Ansprechen zu bringen.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. ι zeigt den grundsätzlichen Aufbau, in

Fig. 2 ist ein Frequenzzeitdiagramm dargestellt.

ι bedeutet eine Verbindungsleitung zwischen zwei Netzen, auf der bei allfälligen Störungen, z. B. Kurzschlüssen oder Leitungsunterbrüchen, die Öffnung eines Schalters 2 durch eine Selektivschutzeinrichtung vorgenommen werden soll.

Zu dieser Überwachung ist mit der Leitung ein Hochfrequenzsender 3 gekoppelt. Für diese Kopplung ist ein Koppelglied 4 vorgesehen. Die Frequenz ' g₀ des Senders wird periodisch geändert. Ferner ist mit der Leitung der Empfänger 5 gekoppelt. Diese Kopplung erfolgt zweckmäßig über das gemeinsame Koppelglied 4. Die vom Sender auf die Leitung gelangende Hochfrequenzenergie wird an einer allfälligen Störungsstelle 15, welche eine Unterbrechung der Leitung oder ein Kurzschluß 'sein kann, reflektiert und gelangt zurück auf den Empfänger 5. Da der Sender eine periodisch ändernde Frequenz aussendet, ist infolge der Laufzeit der Welle von der Meßstelle bis zur Störstelle in der Entfernung χ und zurück, die zurückkommende Welle in der Frequenz um die Frequenzänderung + Δ f verschieden, gegenüber der momentan vorhandenen Senderfrequenz, die ebenfalls auf den Empfänger einwirkt. Der Empfänger ist nun in bekannt ter Weise so ausgebaut, daß am Ausgang eine Spannung u entsteht, die proportional ist der Frequenzdifferenz Af zwischen abgesandter und reflektierter Welle. Gleichzeitig ist dieser Wert ein Maß für die Entfernung χ der Störstelle. Der Ausgang des Empfängers ist auf ein Relais 6 geschaltet, das auf eine bestimmte Spannung, also auf eine bestimmte Entfernung χ des Fehlers anspricht und den Schalter 2 zum Auslösen bringt.

Die periodische Frequenzänderung des Senders erfolgt zweckmäßig zeitproportional. Der Verlauf kann dabei z. B. nach einem gleichseitigen Dreieck erfolgen (Fig. 2). Es kann auch ein sägezahnförmiger Verlauf zugrunde gelegt werden. Damit im normalen Betrieb keine Reflexion eintritt, müssen am Ende des Schutzbereiches Abschluß widerstände vorgesehen werden, die dem Wellenwiderstand der Leitung entsprechen. ,

Eine gleichzeitige Messung und Auslösung des Leitungsschalters kann auch vom andern Ende der

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Leitung vorgenommen werden. Sender und Empfänger können dauernd in Betrieb sein oder auch erst beim Auftreten eines Kurzschlusses eingeschaltet werden.

Zur Vermeidung gegenseitiger Störungen bei zwei oder mehr solcher Selektivschutzeinrichtungen können unterschiedliche Sendefrequenzen angewendet werden. Ebenfalls kann die Periode der Frequenzschwankungen verschieden gewählt werden.

ίο Es empfiehlt sich dabei, Frequenzbandfilter anzur wenden, die verschiedene Frequenzdurchlaßbereiche aufweisen.

Im Falle, daß die Störstelle nahe der Meßstelle liegt, ergibt sich eventuell eine zu kleine Frequenzdifferenz. Um dabei trotzdem zuverlässige Messungen und Abschaltungen zu erhalten, können Leitungsverlängerungsglieder 7 zwischen Sender, Empfänger und dem Kopplungsglied 4 vorgesehen werden, die eine konstante zusätzliche Laufzeit ergeben, so daß immer eine meßbare Frequenzdifferenz auftritt.

Diese zusätzliche Laufzeit kann in Laufzeitketten, die aus Drosselspulen und Kondensatoren in bekannter Weise zusammengesetzt sind, erreicht werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine eindeutige Feststellung des Kurzschlusses bis an die Einbaustelle der Schutzeinrichtung zu bekommen. Bringt man nun die gleiche Leitungsverlängerung auch am anderen Ende der Leitung an, so besteht die Möglichkeit, eine exakte Zeitstaffelung zu erhalten. Liegt der Fehler nämlich hinter dieser zweiten Leitungsverlängerung, so ist die gemessene Laufzeit bzw. Frequenzdifferenz um die Laufzeit in der Verlängerungseinrichtung größer. Man kann also von einer bestimmten Frequenzdifferenz an, entsprechend einem Wert, gemessen für einen Fehlerort zwischen dem Ende der Leitung und dem Anfang der nächsten Leitung, eine Zeitstaffelung vorsehen, die infolge der Zwischenschaltung der Leitungsverlängerung die Grenze eindeutig kennzeichnet. Es kann daher bei dieser Einrichtung die Schnellzeit auf die ganze Länge der Leitung ausgedehnt werden. Die Schaltung hierfür zeigt Fig. 3. Die Sendefrequenz/, wird vom Sender 3 über die Laufzeitkette 7 und dem Filter 8 und dem Ankopplungskondensator 4 auf die Leitung gegeben. Am Ende der Leitung 1 ist eine weitere Verlängerungskette 7 α eingebaut, über die die Hochfrequenz geführt wird, so daß bei Fehlern auf der zweiten Leitung 11 zwei Leitungsverlängerungen eingeschaltet sind. Der Anfang der ersten Leitung und das Ende der zweiten Leitung sind über Bandpaßfilter durch Widerstände 10, die dem Wellenwiderstand entsprechen, abgeschlossen.

Durch die Erfindung ergeben sich die Vorteile, daß die geschützte Strecke in ihrer ganzen Länge mit Schnellzeit abgeschaltet werden kann, daß keine tote Zone auch bei dreipoligen Fehlern in der Nähe der Einbaustelle vorhanden ist. Des weiteren ergibt sich der Vorteil, die Sammelschienen und andere impedanzlose Anlageteile (Kuppelschalter) staffelmäßig erfassen zu können, wenn vor und hinter dem Anlageteil eine Verlängerungsstrecke eingebaut wird. Man kann damit erreichen, daß Sammelschienenfehler von dem in der Station selbst befindlichen Relais erfaßt werden und nicht wie bei dem bisherigen Schutzsystem nur von dem Relais am andern Ende der Leitung.

Die Schutzeinrichtung kann auch eingeschaltet bleiben, wenn die Leitung selbst nicht in Betrieb ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, jede Leitung vor dem Einschalten prüfen zu können, so daß ein Schalten auf versehentlich kurzgeschlossene Leitungen verhindert wird.

Die Selektivschutzeinrichtung, gemäß der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Anlage nicht nur gegen Kurzschlüsse gesichert wird, wie dies bei Impedanz-Selektivschützeinrichtungen der Fall ist, sondern sie reagiert ebenfalls auf Leitungsunterbrechungen. Damit wird eine universellere Er- fassung der Abschaltung von Störungen ermöglicht.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selektivschutzeinrichtung, bei der mit der geschützten Leitung ein Hochfrequenzsender gekoppelt ist, dessen Frequenz periodisch geändert wird und bei der mit der Leitung ein Empfänger gekoppelt ist, der die an der Fehlerstelle reflektierte Hochfrequenz wieder empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um in Abhängigkeit der zwischen der abgesandten und reflektierten Welle bestehenden Frequenzdifferenz ein Relais zum Ansprechen zu bringen.

2. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Schutzstrecke durch einen der Leitung entsprechenden Wellenwiderstand abgeschlossen wird, der über einen Kondensator mit der Hochspannungsleitung verbunden ist. "

3. S elektivschutzeinrichtuing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz erst über eine Leitungsnachbildung der geschützten Leitung zugeführt wird, so daß auch bei Fehlern an der Einbaustelle des Relais selbst eine meßbare Frequenzdifferenz erhalten wird.

4. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung impedanzloser Anlageteile, wie Kuppelschalter usw., zusätzliche Leitungsnachbildungen vor bzw. hinter diesen Anlageteilen vorgesehen werden.

5. Selektivschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz der auf beiden Seiten der zu schützenden Anlageteile angeschlossenen Sender und Empfänger verschieden sind.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 690 349.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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