NO121669B - - Google Patents

Description

Distanserelé.

Denne oppfinnelse vedrører et distanserelé med rettet måleorgan for overvåk-ning av en kraftlinje.

Distansereléer med rettede måleorga-ner har hittil vært utført enten med ret-ningsfølsomt organ av induksjonssylinder-typen eller med et polarisert relé som til-føres likestrømsspenninger proporsjonale med kombinasjoner av linjespenningen og en spenning utledet av linjestrømmen. Distansereléer med måleorgan av induk-sjonssylindertypen kan gis alle ønskede ut-løsningskarakteristikker, men deres effektforbruk er stort. Den annen kjente type av rettede distansereléer har vistnok lavt effektforbruk, men deres utløsningskarak-teristikker har alltid formen av sirkler, og de kan ikke utføres som rene reaktans-eller resistansreléer.

Distansereléet ifølge oppfinnelsen har samtidig fordelene hos begge de hittil kjente hovedtyper av distansereléer, nemlig lavt effektforbruk og fritt velgbar utløs-ningskarakteristikk, samtidig som det er billig og tar liten plass.

Det karakteristiske for oppfinnelsen er at distansereléet inneholder et retnings-følsomt organ som utgjøres av uliniære impedanseelementer i modulatorkopling samt en polarisert reléanordning koplet til modulatorkoplingens utgangsside.

Oppfinnelsens virkemåte skal forklares i det følgende i tilslutning til tegningene.

Fig. 1 og 2 viser eksempler på modulator-koplinger med uliniære impedanseelementer, fig. 3 og 4 viser to utførelsesformer av

oppfinnelsen, mens fig. 5 og 6 viser utløs-ningskarakteristikker for distansereléene i fig. 3 resp. fig. 4.

I fig. 1 vises den såkalte ringmodulator.

Denne inneholder fire virksomme uliniære elementer 11, 12, 13 og 14, vanligvis i form av tørrventiler som er koplet dels til sekundærviklingen på en transformator 15 og dels til en belastiiingskrets som i fig. 1 ut-gjøres av et polarisert relé 19. Sekundærviklingen på transformatoren 15 er forsynt med et midtuttak 28, og det polariserte relé 19 har en vikling med et midtuttak 29. Midtuttakene 28 og 29 er koplet til en styre-strømskilde som leverer en strøm Ie og en spenning Uc, og en arbeidsstrøm I;l mates inn på primærsiden av transformatoren 15.

Ringmodulatorens funksjon bygger som kjent på at ventilene 11, 12, 13 og 14 tvin-ges til å lede eller sperre synkront med styrestrømmen Iu. Styrestrømmen Ia for-deler seg likt mellom de to viklingshalvdeler 17 og 18 på transformatoren 15 samt mellom de to viklingshalvdeler 20 og 21 på reléet 19, og den gir derfor ikke opphav til noe resulterende amperevindingstall, hver-ken på reléet 19 eller på transformatoren 15. Om styrestrømmen I(. har den polaritet

som er angitt i fig. 1, blir ventilene 11 og

13 ledende, mens ventilene 12 og 14 er påtrykket en sperrespenning lik spenningen Uc mellom punktene 28 og 29. Om styre-strømmen har motsatt polaritet blir i ste-det ventilene 12 og 14 ledende, mens ventilene 11 og 13 påtrykkes sperrespenningen

En arbeidsstrøm som mates inn på primærsiden av transformatoren 15, transfor-meres over til sekundærsiden og passerer det ventilpar som holdes åpent av styre-strømmen gjennom reléet 19. Om styre-strøm I(. og arbeidsstrøm Ia har de polariteter som er angitt i fig. 1, magnetiseres reléet 19 av en strøm Ib med polaritet som angitt. Strømmen Ib passerer på sin vei fra sekundærviklingen av transformatoren 15 ventilen 11 i lederetningen og ventil 13 i sperreretningen, hvilket er mulig om den del av styrestrømmen Ic, som passerer ventilen 13 i lederetningen, er større enn strømmen Ib i motsatt retning. Strømmen Ib har under denne forutsetning ikke mu-lighet for å kortsluttes gjennom ventilen 12, som holdes sperret av spenningen fra styrestrømskilden.

Om arbeidsstrømmen Ia bytter polaritet ved uforandret polaritet på styrestrøm-men Ic, bytter magnetiseringen på reléet 19 tegn. Det samme er tilfellet om styre-strømmen Ic bytter tegn ved uforandret polaritet på arbeidsstrømmen, fordi ventil-parene 11, 13 og 12, 14 bytter rolle når styrestrømmen vender. Derimot forblir polariteten av reléets magnetisering uforandret, om både styrestrøm Ic og arbeids-strøm Ia bytter tegn samtidig.

I en ringmodulatorkopling som den i fig. 1 viste blir magnetiseringen av reléet 19 tydeligvis avhengig av fasevinkelen mellom strømmene Ia og Ic, og det kan lett vises at likestrømskomponenten i reléets 19 magnetisering er direkte proporsjonal med cosinus til fasevinkelen mellom de to strømmer, og disse er sinusformede veksel-strømmer av samme frekvens, og av kop-lingens virkemåte fremgår også at den strøm Ib som magnetiserer reléet 19, høyst kan være lik den minste av strømmene Ia og Ic. Om altså den ene av strømmene Ia og Ic er null, eller om fasevinkelen mellom strømmene er 90°, forblir reléet 19 i fraslått stilling. Om begge strømmer har komponenter i fase med hverandre, trekker det polariserte relé 19 til i den ene retning, og om strømmene har komponenter i motfase, trekker det polariserte relé 19 til i den annen retning eller forblir utiltrukket, avhengig av reléets utforming.

I fig. 2 er vist en annen, modulatorkopling som også inneholder ventiler som aktive elementer. Modulatoren består i denne form av to ventilbroer 31 og 32, som mater hver sin vikling 21 resp. 20 på et polarisert relé 19. Ventilenes vekselstrøms-sider er koplet til sekundærviklingene 18 resp. 17 på en transformator 15 i serie med en styrespenning Ue, koplet mellom klemmene 28 og 29. Koplingen er således anord-net at det råder full balanse mellom de to halvdeler. Om derfor styrespenningen Uc er lik null, magnetiseres reléet 19 av to like store, men motsatt rettede ampérevinnings-tall, hithørende fra arbeidsspenningen Ua. Om derimot arbeidsspenningen Ua er lik null, kommer en styrespenning Uc mellom klemmene 28 og 29 også til å gi opphov til to like men motsatt rettede ampérevin-nignstall på reléet 19. Opptrer imidlertid en styrespenning Uc. og en arbeidsspenning Ua samtidig, kommer ventilbroen 31 til å påvirkes av en spenning lik differansen mellom de to spenninger, mens ventilbroen 32 er påtrykket en spenning lik summen av de to vekselspenninger om disse har de polariteter som angis av pilene på fig. 2. I det tilfelle at styrespenning og arbeidsspenning opptrer samtidig, kommer således reléet til å påtrykkes et resulterende am-pérevinningstall, hvis polaritet er avhengig av den innbyrdes polaritet mellom styrespenning U(. og arbeidsspenning Ua. Om de to vekselspenninger har samme frekvens og er sinusformede, blir magnetiseringen av reléet 19 proporsjonal med cosinus til fasevinkelen mellom de to vekselspenninger. Koplingen i fig. 2 er således ekvivalent med koplingen i fig. 1, hva likestrømsmagneti-seringen av reléet 19 angår.

I fig. 3 vises et eksempel på et distanserelé med en ringmodulator ifølge fig. 1 som følende organ. Distansereléet i fig 3 overvåker en kraftledning, representert av linjene 38 og 39. Spenningen U på ledningen tilføres distansereléet via en spennings-transformator 36 og strømmen I i ledningen tilføres distansereléet gjennom en strømtransformator 37. Strømtransforma-toren 37 mater en reaktans 35 og spenningen over denne er tilført ringmodulatorens styreklemmer 28 og 29 og gir der opphov til en styrestrøm Ic. Spenningen fra sekundærsiden av spenningstransformatoren 36 til-føres primærviklingen på transformatoren 15 i ringmodulatoren i serie med spenningen over reaktansen 35. De to spenninger er motsattrettet og deres vektorsum gir opphov til en arbeidsstrøm Ia i ringmodulatoren.

Som tidligere omtalt er magnetiseringen på det polariserte relé på ringmodulatorens utgangsside proporsjonal med cosinus til fasevinkelen mellom styrestrøm Ic og arbeidsstrøm Ia, slik at en komponent av strømmen Ia som ligger 90° faseforskjøvet i forhold til strømmen ikke innvirker på reléets 19 magnetisering. Dette betyr at en resistiv komponent i spenningen på kraft-ledningen ikke har noen virkning på reléet 19. Et reaktivt spenningstall gir derimot opphav til en komponent i arbeidsstrøm-men Ia, som er i motfase med styrestrøm-men I.. Distansereléet i fig. 3 er således følsomt for den reaktive komponent av linjeimpedansen Z som reléet måler. Reaktansen 35 gjør tjeneste som en modellim-pedans og skal være således dimensjonert at spenningen over reaktansen 35 er min-dre enn spenningen på sekundærsiden av spenningstransformatoren 36 under normal drift, men blir større enn den nevnte se-kundærspenning når ledningen kortsluttes. Resultatet blir at reléet i fig. 3 får en ut-løsningskarakteristikk som vises i fig. 5, hvor abscisseaksen angir den resistive komponent av impedansen i den kraftledings-seksjon som reléet overvåker, mens ordinataksen angir den reaktive komponent av samme impedans. Linjen 41 er parallell med abscisseaksen og dens avstand fra abscisseaksen representerer den verdi på led-ningsimpedansen som tilsvarer modellim-pedansen 35. Reléet i fig. 3 er således et rent reaktanserelé.

I fig. 4 vises et eksempel på et kom-pensert impedanseretningsrelé med en ringmodulator som følende organ. Ringmodulatorens styrestrøm Ic består i fig. 4 dels av en komponent som hitrører fra strømtransformatoren 37, samt dels av en komponent som er bestemt av spenningen på sekundærsiden av transformatoren 36 i serie med en impedans 35. De to strøm-komponenter er direkte parallellkoplet mellom styreklemmene 28 og 29 på ringmodulatoren. Arbeidsstrømmen for ringmodulatoren utgjøres også av dels en komponent Ia», hitrørende fra strømtransformatoren 37, og dels av en komponent Ia', hitrørende fra sekundærspenningen på transformatoren 36 i serie med en impedans 34. Disse to strømkomponenter er tilført hver sin primærvikling på transformatoren 15 i ringmodulatoren.

Virkemåten for distansereléet i fig. 4 blir prinsipielt sett den samme som for et vanlig induksjonssylinderrelé som er til-ført kombinasjoner av linjespenning og linjestrøm, og dets utløsningskarakteristikk blir en sirkel som vist i fig. 6, hvor abscisseaksen og ordinataksen angir resistive resp. reaktive komponenter av impedansen i den linjeseksjon som reléet overvåker. Reléet løser ut for impedanser som ligger innenfor sirkelen 42 og slår ut i motsatt retning for impedanser som ligger utenfor sirkelen 42. For impedanser som ligger på sirkelen

42, ligger reléet 19 i fig. 4 i midtstilling. Om impedansen mellom ringmodulatorens inngangsklemmer, styreklemmer 28, 29 resp. primærklemmene på transformatoren 15 kan forsømmes i forhold til impedansene 34 og 35, er sirkelen 42 bestemt av ende-punktene for vektorene 34 og 35 i impe-dansplanet, fig. 6, idet disse endepunkter representerer en diameter i sirkelen 42. Ved å endre impedansene 34 og 35 kan derfor utløsningskarakteristikkens 42 stilling og størrelse endres, likesom utløsningskarak-teristikkens 41 helling og avstand fra origo kan endres for reléet i fig. 3 ved endring av modellimpedansens 35 fasevinkel og størrelse.

De viste utføringsformer av distansereléer ifølge oppfinnelsen tilsikter kun å vise oppfinnelsens virkemåte, og et meget stort antall ekvivalente koplinger faller innenfor rammen for oppfinnelsen. F. eks. kan ringmodulatoren i fig. 3 og 4 naturlig-vis erstattes av en modulator ifølge fig. 2 på tegningen eller hvilken som helst annen modulatorkopling av liknende type, og mo-dulatorkoplingen behøver heller ikke å be-lastes med et polarisert relé av den viste type, men hvilken som helst polarisert reléanordning kan tilkoples i dens sted.

Claims (2)

1. Distanserelé med et retningsfølsomt organ, karakterisert ved at det retnings-følsomme organ utgjøres av uliniære impe-danselementer i modulatorkopling samt en polarisert reléanordning koplet til modulatorkoplingens utgangs side.

2. Distanserelé ifølge påstand 1, karakterisert ved at det retningsfølsomme organ utgjøres av en ringmodulator og et til denne koplet polarisert relé.