NO125608B

NO125608B -

Info

Publication number: NO125608B
Application number: NO1704/70A
Authority: NO
Inventors: A Helge; T Johansson
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1969-05-08
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1972-10-02
Also published as: DE2022150A1; GB1299933A; CH530102A; YU115170A; FR2042480A1; SE330930B; US3629658A; YU32440B; FR2042480B1; DE2022150B2

Description

Statisk impedansrelé. Static impedance relay.

Oppfinnelsen angår et statisk impedansrelé som inneholder en stromkrets, en spenningskrets og en til begge disse kretser tilkoplet nulldetektor, hvor stromkretsen er anordnet for å frembringe en pulserende spenning som er proporsjonal med tilfort strom. The invention relates to a static impedance relay which contains a current circuit, a voltage circuit and a zero detector connected to both of these circuits, where the current circuit is arranged to produce a pulsating voltage which is proportional to the supplied current.

For beskyttelse av kraftledninger, samleskinner, trans-formatorer og generatorer anvendes ofte impedansreléer som målereléer eller som startorgan for andre beskyttelsesanordninger. Avhengig av onsker eller kretsløsninger kan slike releer ha forskjellige funksjonskurver i et RX-plan. Den enkleste funksjonskurve er en sirkel med sentrum i nevnte plans origo. Denne sirkulære kurve er i mange tilfelle mindre egnet da releet kan gi funksjon ved eksempelvis en hoy belastning på beskyttelsesobjektet, som av releet oppfattes som en avtagende impedans. Denne egenskap hos releet kan i stor ut-strekning elimineres ved å la funksjonskurven være utstrakt i en viss retning i RX-planet, hvilket kan oppnås med forskjellige mer eller mindre kompliserte kretsløsninger, eksempelvis ved hjelp av en kompenseringsimpedans. Det finnes også releer med eliptisk eller på annen måte avlang funksjonskurve for å redusere faren for uberettiget funksjon. De sistnevnte releer er ofte kompliserte rent kretsteknisk, samtidig som de har forholdsvis lange funksjonstider. Hurtige releer har vanligvis en ugunstig funksjonskurve^ f.eks. For the protection of power lines, busbars, transformers and generators, impedance relays are often used as measuring relays or as a starting device for other protection devices. Depending on wishes or circuit solutions, such relays can have different function curves in an RX plan. The simplest function curve is a circle with the center at the origin of the said plane. In many cases, this circular curve is less suitable as the relay can function when, for example, there is a high load on the protection object, which is perceived by the relay as a decreasing impedance. This characteristic of the relay can be largely eliminated by allowing the function curve to be extended in a certain direction in the RX plane, which can be achieved with various more or less complicated circuit solutions, for example by means of a compensating impedance. There are also relays with an elliptical or otherwise elongated function curve to reduce the risk of unwarranted function. The latter relays are often complicated purely in terms of circuit technology, while at the same time they have relatively long operating times. Fast relays usually have an unfavorable operating curve^ e.g.

kan nevnes releer med kloverliknende funksjonskurve. mention can be made of relays with a clover-like function curve.

Oppfinnelsen angår et statisk impedansrelé som har store variasjonsmuligheter med hensyn til innstilling av forskjellige egenskaper, samtidig som det har meget kort funksjonstid. Reléet inneholder en stromkrets, en spenningskrets og en til begge disse kretser tilkoplet nulldetektor, idet stromkretsen er anordnet for å frembringe en pulserende spenning som er proporsjonal med tilfort strom. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at spenningskretsen omfatter en forste krets for dannelse av en likespenning som er proporsjonal med tilfort spenning, og en andre krets for dannelse"av en andre pulserende spenning som er proporsjonal med tilfort spenning, samt en anordning for summering av begge spenningene. The invention relates to a static impedance relay which has great variation possibilities with regard to the setting of different properties, while at the same time having a very short operating life. The relay contains a current circuit, a voltage circuit and a null detector connected to both of these circuits, the current circuit being arranged to produce a pulsating voltage that is proportional to the supplied current. The invention is characterized by the voltage circuit comprising a first circuit for generating a direct voltage which is proportional to the supplied voltage, and a second circuit for generating a second pulsating voltage which is proportional to the supplied voltage, as well as a device for summing both voltages.

På tegningene viser fig. 1 og 3 koplingsskjemaer for In the drawings, fig. 1 and 3 wiring diagrams for

to noe forskjellige utforelser av oppfinnelsen, fig. 2a viser noen eksempler på forskjellige funksjonskurver som kan oppnås med koplingen ifolge fig. 1, fig. 2b viser hvorledes en avlang funksjonskurve ved hjelp av kjente midler er dreiet i impedansplanet, fig. two somewhat different embodiments of the invention, fig. 2a shows some examples of different function curves that can be obtained with the connection according to fig. 1, fig. 2b shows how an oblong function curve is rotated in the impedance plane using known means, fig.

ha viser en sirkulær funksjonskurve som oppnås med koplingen ifolge ha shows a circular function curve which is obtained with the coupling as follows

fig. 3? fig» ^b °g *+ c viser spenningene fra stromkretsen henholdsvis spenningskretsen for tilfellet ifolge fig. ha, fig. 5a viser en sirkulær funksjonskurve med forskjovet midtpunkt og fig. 5t> og 5c viser spenningen fra stromkretsen henholdsvis spenningskretsen i sistnevnte tilfelle. fig. 3? fig» ^b °g *+ c shows the voltages from the current circuit respectively the voltage circuit for the case according to fig. ha, fig. 5a shows a circular function curve with a shifted center point and fig. 5t> and 5c show the voltage from the current circuit and the voltage circuit respectively in the latter case.

Den i figur 1 viste utforelse av oppfinnelsen har en transformator 1 med primærvikling 2 og sekundærvikling 3. Primærviklingen er ved hjelp av klemmene h og 5 forbundet med. beskyttelsesobjektets stromtransformator(er) og gjennomflytes av strommen I. Sekundærviklingens ender har hver sin tilkoplingsklemme 6 og 7 og dessuten et antall derimellom liggende ekstra uttak 8, 9, ved hjelp av hvilke transformatorens omsetningsforhold kan varieres. En like- The embodiment of the invention shown in Figure 1 has a transformer 1 with primary winding 2 and secondary winding 3. The primary winding is connected by means of terminals h and 5. the protected object's current transformer(s) and is flowed through by the current I. The ends of the secondary winding each have their own connection terminals 6 and 7 and, moreover, a number of additional outlets 8, 9 lying between them, with the help of which the transformer's turnover ratio can be varied. A like-

retterbro 10 er koplet til sekundærviklingen og over broens like-stromsuttak er koplet en motstand 11 mellom punktene 12 og 13. Den her beskrevne del av impedansreléet utgjor den innledningsvis nevnte stromkrets. rectifier bridge 10 is connected to the secondary winding and a resistor 11 is connected across the bridge's DC outlet between points 12 and 13. The part of the impedance relay described here forms the circuit mentioned at the outset.

Impedansreléet ifolge oppfinnelsen har også en andre transformator 20 med en primærvikling 21 og to sekundærviklinger 22, 23. Primærviklingen 21 er ved hjelp av to klemmer 2h, 25 forbundet med beskyttelsesobjektets spenningstransformator(er) og mates med spenningen U. Sekundærviklingen 22 har to endeuttak 26, 27 og dessuten et midtuttak 28. Mellom endeuttakene er innlagt en fase-dreiningskrets bestående av en motstand 50 og en kondensator 51. The impedance relay according to the invention also has a second transformer 20 with a primary winding 21 and two secondary windings 22, 23. The primary winding 21 is connected by means of two clamps 2h, 25 to the protection object's voltage transformer(s) and is fed with the voltage U. The secondary winding 22 has two end outlets 26 , 27 and also a center socket 28. Between the end sockets a phase rotation circuit consisting of a resistor 50 and a capacitor 51 is inserted.

De tre uttak er ved hjelp av ledninger 29, 30 og 31 forbundet med midtpunktene 32, 33» 3<*>+ i hver sin gren av en likeretterkopling 35. Likeretterkoplingens positive pol er over en motstand. 36 forbundet med. et punkt 37 i relékoplingen. Likeretterkoplingens negative pol er forbundet med et annet punkt 38. Mellom likeretterkoplingens to poler er innlagt en kondensator 39 som jevner ut den opptredende rippelspenning. Mellom punktene 37 og 38 er innsatt en motstand 1^-. Den andre sekundærvikling 23 har to endeuttak h0 og hl og dessuten et antall mellomliggende uttak h2, slik at den fra viklingen 23 uttatte spenning kan varieres trinnvis fra- null til en maksimal-verdi. En likeretterbro's h2 vekselstromsuttak er forbundet med sekundærviklingen, mens likestrdmsuttakene over en motstand hh er forbundet med. motstandens lh endepunkter. En kondensator h5 kan være innkop-let i likeretterbroens <*>+3 matekrets for det tilfelle at det dnskes en endring av fasetilstanden og dermed en endring av reléets arbeids-forhold.. Den her beskrevne krets utgjor den innledningsvis nevnte spenningskrets. The three outlets are connected by means of wires 29, 30 and 31 to the midpoints 32, 33, 3<*>+ in each branch of a rectifier connection 35. The positive pole of the rectifier connection is across a resistor. 36 associated with. a point 37 in the relay connection. The negative pole of the rectifier connection is connected to another point 38. Between the two poles of the rectifier connection, a capacitor 39 is inserted which evens out the occurring ripple voltage. Between points 37 and 38 a resistance 1^- is inserted. The second secondary winding 23 has two end outlets h0 and hl and also a number of intermediate outlets h2, so that the voltage taken from the winding 23 can be varied in steps from zero to a maximum value. A rectifier bridge's h2 AC outlet is connected to the secondary winding, while the DC outlets across a resistor hh are connected to. the lh endpoints of the resistor. A capacitor h5 can be connected in the rectifier bridge's <*>+3 supply circuit in the event that a change of the phase state and thus a change of the relay's working conditions is desired. The circuit described here constitutes the initially mentioned voltage circuit.

Momentanverdien av spenningen mellom punktene 12 og 37 avfoles av en nulldetektor 15. Denne spenning utgjores av diffe-rensen mellom spenningen over motstanden 11 som er proporsjonal med strommen I, og spenningen over motstanden lh som er proporsjonal med spenningen U. Nulldetektoren gir et utgangssignal som slår til et relé 17 når momentanverdien av spenningen mellom punktene 12 og 37 er storre enn null. The instantaneous value of the voltage between points 12 and 37 is sensed by a null detector 15. This voltage is made up of the difference between the voltage across the resistor 11 which is proportional to the current I, and the voltage across the resistor lh which is proportional to the voltage U. The null detector gives an output signal which switches on a relay 17 when the instantaneous value of the voltage between points 12 and 37 is greater than zero.

Likeretterkoplingen 35 gir en likespenning over motstanden lh som er proporsjonal med spenningen U. Stromkretsen gir over motstanden 11 en pulserende likespenning som er proporsjonal med strommen I. Begge disse spenninger gir impedansreléet en sirkulær funksjonskurve som vist med sirkelen <1>+6 i fig. 2a. Dette forut-setter at den fra sekundærviklingen 23 uttatte spenning er null. The rectifier connection 35 provides a direct voltage across the resistor lh which is proportional to the voltage U. The current circuit provides across the resistor 11 a pulsating direct voltage which is proportional to the current I. Both of these voltages give the impedance relay a circular function curve as shown by the circle <1>+6 in fig. 2a. This assumes that the voltage taken from the secondary winding 23 is zero.

Om det derimot tas ut en spenning også fra den andre sekundærvikling 23 og den pulserende likespenning fra likeretterbroen <1>+3 til-fores motstanden lh, går sirkelen 1+6 over i en mer eller mindre avlang kurve idet dens skjæringspunkter med R-aksen flyttes nærmere origo. Den konvekse kurvedel 1+7 viser funksjonskurvens utseende ved en forholdsvis lav verdi av den uttatte spenning fra viklingen 23. Ved en hoyere verdi på spenningen vil funksjonskurven bli en rett linje <1>+8 i området nærmest R-aksen, mens den ved enda hoyere verdi på spenningen får krumning til den andre siden, slik at den blir konkav som vist ved <1>+9. If, on the other hand, a voltage is also taken from the second secondary winding 23 and the pulsating direct voltage from the rectifier bridge <1>+3 is fed to the resistor lh, the circle 1+6 turns into a more or less oblong curve as its points of intersection with the R-axis moved closer to the origin. The convex curve part 1+7 shows the appearance of the function curve at a relatively low value of the extracted voltage from the winding 23. At a higher value of the voltage, the function curve will become a straight line <1>+8 in the area closest to the R-axis, while at even higher value of the voltage causes curvature to the other side, so that it becomes concave as shown at <1>+9.

Dersom en kondensator <1>+5 koples inn i matekretsen til likeretterbroen 1+3, fås mulighet til å dreie reléets funks jons-kurve i RX-planet, og fig. 2b viser funksjonskurvens utseende for en viss verdi på spenningen fra sekundærviklingen 23 og en viss verdi på kondensatorens 1+5 kapasitet. If a capacitor <1>+5 is connected to the supply circuit of the rectifier bridge 1+3, it is possible to turn the relay's function curve in the RX plane, and fig. 2b shows the appearance of the function curve for a certain value of the voltage from the secondary winding 23 and a certain value of the capacitor's 1+5 capacity.

Den i fig. 3 viste utforelse av oppfinnelsen skiller seg i to henseender fra utforelsen ifolge fig. 1. I stromkretsen er likeretterbroen 10 erstattet med en énveislikeretter eller ventil 19, slik at den over motstanden 11 opptredende spenning har det utseende som vist i fig. l+b. Videre er likeretterbroen 1+3 utelatt, slik at den over motstanden ll+ opptredende spenning er en vekselspenning i den grad det tas ut noen spenning fra sekundærviklingen 23. The one in fig. The embodiment of the invention shown in 3 differs in two respects from the embodiment according to fig. 1. In the current circuit, the rectifier bridge 10 is replaced with a one-way rectifier or valve 19, so that the voltage appearing across the resistor 11 has the appearance as shown in fig. l+b. Furthermore, the rectifier bridge 1+3 is omitted, so that the voltage appearing across the resistor ll+ is an alternating voltage to the extent that some voltage is removed from the secondary winding 23.

Dersom det ikke tas ut noen spenning fra sekundærviklingen 23, er den over motstanden ll+ opptredende spenning en likespenning som fås fra likeretterkoplingen 35 og denne spenning er vist i fig. l+c. Under disse forhold blir reléets funksjonskurve en sirkel med sentrum i RX-planets origo. Om det derimot tas ut en vekselspenning fra sekundærviklingen 23 ved at motstanden lh forbindes med to innbyrdes adskilte viklingsuttak .1+0, !+l, <1>+2 over en kondensator 52, vil en vekselpsenning overlagres likespenningen fra likeretterkoplingen 35» og den over motstanden ll+ opptredende spenning får det utseende som er vist i fig. 5c. Denne spenning, sammen med den pulserende likespenning over motstanden 11 som er vist i fig. 5t>> gir reléet den funksjonskurve som er vist i fig. 5a? dvs. at den sirkulære, kurve flyttes i positiv retning langs X-aksen. Ved å snu strommen fra viklingen 23 flyttes strommen i X-aksens negative retning. If no voltage is taken from the secondary winding 23, the voltage appearing across the resistance 11+ is a direct voltage obtained from the rectifier connection 35 and this voltage is shown in fig. l+c. Under these conditions, the relay's function curve becomes a circle with its center at the origin of the RX plane. If, on the other hand, an alternating voltage is extracted from the secondary winding 23 by connecting the resistance lh to two mutually separated winding taps .1+0, !+l, <1>+2 via a capacitor 52, an alternating voltage will be superimposed on the direct voltage from the rectifier connection 35" and the across the resistor ll+ appearing voltage takes the form shown in fig. 5c. This voltage, together with the pulsating DC voltage across the resistor 11 shown in fig. 5t>> gives the relay the function curve shown in fig. 5a? i.e. that the circular curve is moved in a positive direction along the X-axis. By reversing the current from winding 23, the current is moved in the negative direction of the X-axis.

Den ifolge oppfinnelsen utforte spenningskrets gjor det således mulig på en meget enkel måte å påvirke reléets funksjonskurve i flere henseender, slik at reléet blir. anvendelig for forskjellige driftsforhold. The voltage circuit designed according to the invention thus makes it possible in a very simple way to influence the relay's function curve in several respects, so that the relay becomes. applicable to different operating conditions.

Claims

1. Static impedance relay containing a current circuit, a voltage circuit and a zero detector connected to both of these circuits, where the current circuit is arranged to produce a pulsating voltage that is proportional to the supplied current, characterized in that the voltage circuit comprises a first circuit for generating a direct voltage which is proportional to the supplied voltage and a second circuit for generating a second pulsating voltage which is proportional to the supplied voltage, as well as a device for summing both of these voltages.

2. Impedance relay according to claim 1, characterized by. that the current circuit contains a full-wave rectifier (10) and that the circuit included in the voltage circuit for generating the second, pulsating voltage, contains a full-wave rectifier C+3).

3. Impedance relay according to claim 1, characterized in that the current circuit contains a half-wave rectifier (19) and that the pulsating voltage obtained from the second circuit of the voltage circuit is an alternating voltage. h. Impedance relay according to claim 1, where the voltage circuit includes a voltage transformer (20) with a primary winding (21) and a first and a second secondary winding (22, 23), the first circuit of the voltage circuit being connected to the first secondary winding and the second circuit is connected to the second secondary winding, characterized in that the second secondary winding has a number of outlets (h0, hl, h2) for setting the desired amplitude of the second, pulsating voltage.