DEP0001877BA

DEP0001877BA - Resistance-dependent protection relay

Info

Publication number: DEP0001877BA
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. Nürnberg Neugebauer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1951-03-01

Description

Bei Impedanzrelais ist es bereits vorgeschlagen worden, den Strom der Leitung und die Spannung der Leitung gleichzurichten und die gleichgerichteten Größen in einem polarisierten Relais zu vergleichen. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise ein Drehspulenrelais mit zwei einander entgegenwirkenden Wicklungen verwenden, von denen eine vom gleichgerichteten Strom, die andere von der gleichgerichteten Spannung erregt wird. Man kann aber auch ein Relais mit nur einer einzigen Wicklung vorsehen und diesem die Differenz der gleichgerichteten Größen zuführen.In the case of impedance relays, it has already been proposed to rectify the current in the line and the voltage in the line and to compare the rectified quantities in a polarized relay. For this purpose, one can use, for example, a moving coil relay with two opposing windings, one of which is excited by the rectified current and the other of the rectified voltage. But you can also provide a relay with only a single winding and feed the difference between the rectified quantities to it.

Zeichnet man die Ansprechkurve des Relais in einem Diagramm, in welchem in Richtung der x-Achse die Blindkomponente X des Leitungswiderstandes aufgetragen ist, so erhält man als Ansprechkurve für das Relais einen Kreis, dessen Mittelpunkt im Schnittpunkt der Koordinatenachsen liegt. Dies ist in Figur 1 der Zeichnung dargestellt, in welcher der Ortskreis des Impedanzrelais mit K(sub)1 bezeichnet ist. Für alle Impedanzwerte, die innerhalb des Kreises liegen, gibt das Relais die Auslösung frei, für alle Impedanzwerte außerhalb des Kreises sperrt das Relais. In der Figur 1 ist außerdem noch die Gerade Z eingezeichnet, die den Widerstand der Leitung darstellt. Dabei ist die Strecke vomIf the response curve of the relay is drawn in a diagram in which the reactive component X of the line resistance is plotted in the direction of the x-axis, the response curve for the relay is a circle, the center of which is at the intersection of the coordinate axes. This is shown in FIG. 1 of the drawing, in which the local area of the impedance relay is denoted by K (sub) 1. The relay enables tripping for all impedance values that lie within the circle; the relay blocks all impedance values outside the circle. In FIG. 1, the straight line Z is also drawn in, which represents the resistance of the line. The distance is from

Relaisort 0, also dem Schnittpunkt der Achsen, bis zu einem Punkt auf dieser Geraden der Entfernung des Fehlers vom Einbauort desRelay location 0, i.e. the intersection of the axes, up to a point on this straight line of the distance of the error from the installation location of the

Relais auf der Leitungsstrecke proportinal. Für alle Widerstandswerte der Leitung, die gleich oder kleiner als die Strecke OF - der Punkt F hat die Koordinaten X(sub)1 und R(sub)1 - sind, spricht das Relais an. Dies gilt aber nur, wenn ein metallischer Kurzschluss vorliegt. Ist ein Lichtbogenkurzschluss vorhanden, so erhöht sich die Ohmsche Komponente des Kurzschlusskreises, und zwar beispielsweise um den Betrag R(sub)2. Man sieht, dass das Relais in diesem Falle nicht mehr ansprechen kann, obwohl der Fehler noch in dem Bereich liegt, in welchem das Relais ansprechen sollte.Relay on the line route proportionally. The relay responds for all resistance values of the line that are equal to or less than the distance OF - the point F has the coordinates X (sub) 1 and R (sub) 1. However, this only applies if there is a metallic short circuit. If there is an arc short circuit, the ohmic component of the short circuit increases, for example by the amount R (sub) 2. You can see that the relay can no longer respond in this case, although the error is still in the range in which the relay should respond.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine dem Strom proportionale gleichgerichtete Größe nicht mit der Spannung allein, sondern mit der gleichgerichteten geometrischen Differenz aus einer der Spannung proportionalen Größe und einer einstellbaren gleichgerichteten, dem Strom proportionalen Größe verglichen und die einstellbare Stromgröße so gewählt, dass der Ortskreis des Relais durch den Widerstandswert der Leitung hindurchgeht, bei welchem das Relais bei einem metallischen Kurzschluss gerade noch auslösen soll. Wie die folgende Beschreibung zeigen wird, wird dadurch der Einfluss des Lichtbogens auf die Messung der Fehlerentfernung in einem gewissen Bereich vermieden.In order to avoid these difficulties, according to the invention a rectified quantity proportional to the current is compared not with the voltage alone, but with the rectified geometric difference between a quantity proportional to the voltage and an adjustable rectified quantity proportional to the current, and the adjustable current quantity is selected so that the local circuit of the relay passes through the resistance value of the line at which the relay should just about trigger in the event of a metallic short circuit. As the following description will show, this avoids the influence of the arc on the measurement of the flaw distance in a certain area.

Zunächst soll jedoch die Schaltung des Relais erläutert werden. In Figur 2 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Mit 1 ist die eine Gleichrichteranordnung, mit 2 die andere Gleichrichteranordnung bezeichnet, deren gleichgerichtete Ströme in Differenzschaltung auf ein Relais 3 einwirken. Der Gleichrichter 1 wird von der Sekundärwicklung eines Wandlers 4 gespeist. Die Primärwicklung des Wandlers 4 ist an einen Ohmschen Widerstand 5 angeschlossen, der parallel zur Sekundärwicklung eines Wandlers 6 liegt, dessen Primärwicklung vom Leitungsstrom durchflossen wird. Die Gleichrichteranordnung 2 wird von der Sekundärwicklung eines Stromwandlers 7 erregt, dessen Primärwicklung über einen Ohmschen Widerstand 9 an die Sekundärwicklung des Spannungswandlers 8 angeschlossen ist. Durch den Wandler 7 fließt demnach ein Strom, der der Leitungsspannung proportional und mit ihr phasengleich ist. Parallel zur Sekundärwicklung des Wandlers 7 liegt die Sekundärwicklung des Wandlers 10, dessen Primärwicklung über einen einstellbaren Ohmschen Widerstand 11 von der Spannung am Widerstand 5 erregt wird. Es wirkt somit auf die Gleichrichter- anordnung 2 bei richtiger Polung der Wandler die geometrische Differenz aus einem der Leitungsspannung proportionalen Strom und einem dem Leitungsstrom proportionalen Strom, die einen Phasenwinkel miteinander einschließen, der gleich dem Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom der Leitung ist. Die geometrische Differenz kann auch magnetisch gebildet werden, indem der Strom über den Widerstand 11, anstatt über den Wandler 10 über eine dritte Wicklung des Wandlers 7 geht. Das Relais 3 wird also von der Differenz aus dem gleichgerichteten dem Leitungsstrom proportionalen Strom (Wandler 4) und der gleichgerichteten geometrischen Differenz aus einem der Spannung (Wandler 4) und einem dem Strom der Leitung (Wandler 10) proportionalen Strom erregt.First, however, the circuit of the relay will be explained. An exemplary embodiment is shown in FIG. 1 with one rectifier arrangement, and with 2 the other rectifier arrangement, whose rectified currents act on a relay 3 in a differential circuit. The rectifier 1 is fed by the secondary winding of a converter 4. The primary winding of the converter 4 is connected to an ohmic resistor 5 which is parallel to the secondary winding of a converter 6, the primary winding of which is traversed by the line current. The rectifier arrangement 2 is excited by the secondary winding of a current transformer 7, the primary winding of which is connected to the secondary winding of the voltage transformer 8 via an ohmic resistor 9. Accordingly, a current flows through the converter 7 which is proportional to the line voltage and in phase with it. Parallel to the secondary winding of the converter 7 is the secondary winding of the converter 10, the primary winding of which is excited by the voltage at the resistor 5 via an adjustable ohmic resistor 11. It thus acts on the rectifier arrangement 2 with correct polarity of the converter the geometric difference between a current proportional to the line voltage and a current proportional to the line current, which include a phase angle with each other that is equal to the phase angle between voltage and current of the line. The geometric difference can also be formed magnetically in that the current passes through the resistor 11 instead of the converter 10 via a third winding of the converter 7. The relay 3 is thus excited by the difference between the rectified current proportional to the line current (converter 4) and the rectified geometric difference between one of the voltage (converter 4) and a current proportional to the line current (converter 10).

Dadurch wird erreicht, dass der Ortskreis des Relais den gleichen Radius beibehält wie der Ortskreis des Impedanzrelais, das von dem gleichen Strom (Wandler 4) und der gleichen Spannung (Wandler 7) beaufschlagt wird. Es wird aber der Mittelpunkt des Kreises auf der R-Achse nach oben verschoben. Man wählt nun die Größe des einstellbaren Stromes, den der Wandler 10 liefert, so, dass der Ortskreis des Relais durch den Widerstandswert hindurchgeht, bei welchem das Relais bei einem metallischen Kurzschluss gerade noch ansprechen soll. Dieser Kreis ist in Figur 1 mit K(sub)2 bezeichnet. Sein Mittelpunkt m(sub)2 liegt auf der R-Achse. Er besitzt den gleichen Radius wie der Kreis K(sub)1 und geht ebenfalls durch den Punkt F. Man sieht, dass jetzt ein Lichtbogen mit der Widerstandskomponente R(sub)2 auftreten kann und das Relais trotzdem noch auslöst. Da das Relais auch bei jedem metallischen Kurzschluss ansprechen soll, dessen Widerstandswert gleich der Strecke OF oder kleiner als diese ist, kann die Schaltung nur angewendet werden, wenn der Kurzschlusswinkel zwischen Spannung und Strom der Leitung 45° oder größer als 45° ist. Das ist aber bei allen Freileitungen der Fall, bei denen der Kurzschlusswinkel im allgemeinen 70° bis 80° beträgt.This ensures that the local circle of the relay maintains the same radius as the local circle of the impedance relay, which is subjected to the same current (converter 4) and the same voltage (converter 7). However, the center of the circle is shifted upwards on the R axis. The size of the adjustable current supplied by the converter 10 is now selected so that the local circle of the relay passes through the resistance value at which the relay should just respond in the event of a metallic short circuit. This circle is denoted by K (sub) 2 in FIG. Its center point m (sub) 2 lies on the R axis. It has the same radius as the circle K (sub) 1 and also goes through point F. You can see that an arc with the resistance component R (sub) 2 can now occur and the relay still trips. Since the relay should also respond to every metallic short-circuit whose resistance value is equal to or less than the distance OF, the circuit can only be used if the short-circuit angle between voltage and current of the line is 45 ° or greater than 45 °. However, this is the case with all overhead lines where the short-circuit angle is generally 70 ° to 80 °.

Wie die Figur 1 zeigt, kann jedoch das Relais auch ansprechen, wenn die Fehlerentfernung größer ist als es der Strecke OF entspricht, sofern nicht ein metallischer, sondern ein Lichtbogenkurzschluss mit entsprechend großer Ohmschen Komponente auftritt. Wie Figur 1 zeigt, kann dies bis zu einem Wert OF(sub)1 geschehen. Dies ist im allgemeinen nicht störend, da man die Staffelzeiten entsprechend wählen kann.As FIG. 1 shows, however, the relay can also respond if the fault distance is greater than it corresponds to the distance OF, provided that it is not a metallic but an arc short circuit with a correspondingly large ohmic component. As FIG. 1 shows, this can be done up to a value OF (sub) 1. In general, this is not disruptive, as you can choose the graduation times accordingly.

Um jedoch diese Überschreitung der Fehlerentfernung kleiner zu halten, kann man den Einfluss des Stromes, der mit der geometrischen Differenz verglichen wird, kleiner machen als bei einem Impedanzrelais, das auf die gleiche Fehlerentfernung eingestellt ist. Man erhält dann z.B. einen Kreis K(sub)3 mit dem Mittelpunkt m(sub)3 auf der R-Achse, der ebenfalls durch den Punkt F hindurchgeht, dessen Radius jedoch kleiner ist als der des KreisesHowever, in order to keep this excess of the fault distance smaller, the influence of the current, which is compared with the geometric difference, can be made smaller than with an impedance relay that is set to the same fault distance. One then obtains, for example, a circle K (sub) 3 with the center m (sub) 3 on the R axis, which also passes through the point F, but whose radius is smaller than that of the circle

K(sub)1. Man sieht aus der Figur 2, dass nunmehr die Strecke OF nur noch um ein geringes Maß überschritten werden kann, bei welchem ein Lichtbogenkurzschluss noch eine Auslösung hervorruft. Die GRöße des Lichtbogenwiderstandes, die bei einem Fehler in der Entfernung OF noch zulässig ist, um das Relais zum Ansprechen zu bringen, ist ebenfalls kleiner als beim Kreis K(sub)2.K (sub) 1. It can be seen from FIG. 2 that the distance OF can now only be exceeded by a small amount at which an arc short circuit still causes tripping. The size of the arc resistance, which is still permissible in the event of a fault in the distance OF in order to make the relay respond, is also smaller than in the case of circle K (sub) 2.

Die Einstellbarkeit des Stromes, welchen der Wandler 10 liefert, durch den Widerstand 11 hat den großen Vorteil, dass ein und dasselbe Relais den Leitungen mit verschiedenen Kurzschlusswinkeln angepasst werden kann, so dass mit einer einzigen Relaistype für Leitungen verschiedenen Kurzschlusswinkels leicht die richtige Einstellung zur Kompensation des Lichtbogenwiderstandes durchgeführt werden kann.The adjustability of the current supplied by the converter 10 through the resistor 11 has the great advantage that one and the same relay can be adapted to the lines with different short-circuit angles, so that the correct setting for compensation can easily be made with a single relay type for lines with different short-circuit angles the arc resistance can be carried out.

Claims

1. Resistance-dependent protective relay, in which rectified alternating current quantities are compared with each other, characterized in that a rectified quantity proportional to the current is compared with the rectified difference from a quantity proportional to the voltage and the adjustable quantity is selected so that the local circuit of the relay is through the Resistance value of the line is at which the relay should still respond in the event of a metallic short circuit.

2. Resistance-dependent protective relay according to claim 1, characterized in that the variable proportional to the current, which is compared with the rectified difference, is selected in relation to the voltage that the radius of the local circle is smaller than the one impedance relay that is used in the same specified fault distance in the event of a metallic short circuit still responds.