NO177980B

NO177980B - Remote resettable overcurrent protection system

Info

Publication number: NO177980B
Application number: NO890714A
Authority: NO
Inventors: Leon Van Den Steen
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1995-09-18
Also published as: GB2215537B; GB8804035D0; NO890714D0; BR8900729A; GB2215537A; NO177980C; NO890714L

Description

Oppfinnelsen angår et fjerntilbakestillbart overstrømsbeskyttelsessystem for anvendelse i et elektrisk effektfordelingsnettverk, hvilket system omfatter en bryter som sammenkopler deler av en elektrisk tilførselsledning mellom en elektrisk kilde og en elektrisk belastning, en strømnivådetek-tor for deteksjon av størrelsen av elektrisk strøm i ledningen, og et bryterstyresystem som er koplet til strømnivådetektoren og bringer bryteren til å åpne som reaksjon på at strømdetek-toren detekterer en elektrisk overstrøm i ledningen, og derved frakopler belastningen fra kilden dersom en overstrømstilstand inntreffer. The invention relates to a remotely resettable overcurrent protection system for use in an electrical power distribution network, which system comprises a switch that interconnects parts of an electrical supply line between an electrical source and an electrical load, a current level detector for detecting the amount of electrical current in the line, and a switch control system which is connected to the current level detector and causes the switch to open in response to the current detector detecting an electrical overcurrent in the line, thereby disconnecting the load from the source if an overcurrent condition occurs.

Et overstrømsbeskyttelsessystem av ovennevnte type er kjent fra DE-B-2 614 344. Liknende beskyttelsessystemer er kjent fra SE-406 395, SE-406 396, DK-123 896 og DK-143 085. An overcurrent protection system of the above type is known from DE-B-2 614 344. Similar protection systems are known from SE-406 395, SE-406 396, DK-123 896 and DK-143 085.

Nettverk for fordeling av elektrisk effekt inneholder vanligvis en eller annen form for feilbeskyttelse for å omgå utbredelse av feil i en komponent til andre komponenter i nettverket som følge av overbelastning. Den enkleste og mest vanlig benyttede måte for feilbeskyttelse er den elektriske sikring. I andre tilfeller benyttes elektromekaniske anordninger som kan tilbakestilles for hånd. Electrical power distribution networks usually contain some form of fault protection to avoid the propagation of faults in one component to other components in the network as a result of overloading. The simplest and most commonly used method of fault protection is the electrical fuse. In other cases, electromechanical devices are used which can be reset by hand.

Undervannssystemer, f.eks. de som angår produksjon av olje eller gass, danner en spesiell klasse av elektriske effekt f ordelingsnettverk på grunn av sin utilgjengelighet. I hovedsaken kan sikringer benyttes til å beskytte nettverket. Utskifting av en sprengt sikring vil imidlertid vanligvis nød-vendiggjøre opptakelse av deler av installasjonen til overfla-ten. Dette gjør anvendelsen av sikringer i undervannsintalla-sjoner kostbare. I noen tilfeller kan utskifting av en sprengt sikring inkluderes i en operasjon for å reparere andre feilaktige komponenter som kan ha fått sikringen til å gå. En sikring kan imidlertid også sprenges på grunn av en overstrøm i et system med intakte komponenter på grunn av forskjellige andre årsaker, såsom induktive kopiere med et for stort gap i magnet-kretsen, ikke-sammenpassede (unmated), induktive kopiere, og ikke-sammenpassede, kapasitive undervannskoplingsstykker. I et slikt tilfelle kan overbelastningstilstanden ofte fjernes ved ganske enkelt å sammenpasse forbindelsen på nytt. Det er da uakseptabelt at det kreves en kostbar operasjon som innebærer ikke bare opptakelse av en del av fordelingsnettverket, for bare å montere en ny sikring, men som også innebærer den ytterligere mulighet for skade på systemet som et resultat av selve opptakelsesoperasjonen. Derfor kan elektromekaniske kretsbry-tere bli foretrukket. Disse kan tilbakestilles ved hjelp av dykkere eller fjernmanøvrerte farkoster (ROV = remotely opera-ted vehicles). Underwater systems, e.g. those related to the production of oil or gas form a special class of electrical power distribution networks due to their inaccessibility. In the main, fuses can be used to protect the network. Replacement of a blown fuse will, however, usually necessitate the removal of parts of the installation to the surface. This makes the use of fuses in underwater installations expensive. In some cases, replacing a blown fuse may be included in an operation to repair other faulty components that may have caused the fuse to blow. However, a fuse can also blow due to an overcurrent in a system with intact components due to various other causes, such as inductive coils with an excessive gap in the magnet circuit, unmated inductive coils, and non- matched capacitive underwater connectors. In such a case, the overload condition can often be removed by simply re-matching the connection. It is then unacceptable that an expensive operation is required which not only involves recording part of the distribution network, just to install a new fuse, but which also entails the additional possibility of damage to the system as a result of the recording operation itself. Therefore, electromechanical circuit breakers may be preferred. These can be reset with the help of divers or remotely operated vehicles (ROV = remotely operated vehicles).

Fra US-patentskrift 4 309 734 er det kjent å tilbakestille et overstrømsbeskyttelsessystem automatisk etter at en overstrømstilstand har inntruffet, ved å utnytte en transformator som har en anordning med variabel impedans koplet til sin sekundærvikling. Den variable impedansanordning åpner sekundær-viklingen når strømmen i den strømførende leder overskrider en viss verdi, mens den variable impedansanordning, når belastnin-gens strømbehov returnerer til et normalt driftsområde, automatisk vil lukke og transformatorens impedans vil returnere til sin normale verdi. From US Patent 4,309,734 it is known to reset an overcurrent protection system automatically after an overcurrent condition has occurred by utilizing a transformer having a variable impedance device coupled to its secondary winding. The variable impedance device opens the secondary winding when the current in the current-carrying conductor exceeds a certain value, while the variable impedance device, when the load's current demand returns to a normal operating range, will automatically close and the transformer's impedance will return to its normal value.

En ulempe ved det kjente system er at en transformator er til stede mellom den strømførende leder og den variable impedans. Transformatoren, som må ha den samme eller større ef-fektytelse enn den tilkoplede belastningskrets, gjør kretsen stor, forårsaker ekstra tap og frembringer en ytterligere unøy-aktighet i målingen av belastningsimpedansen. A disadvantage of the known system is that a transformer is present between the current-carrying conductor and the variable impedance. The transformer, which must have the same or greater power output than the connected load circuit, enlarges the circuit, causes additional losses and produces a further inaccuracy in the measurement of the load impedance.

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å fjerne disse ulemper og å tilveiebringe et pålitelig overstrømsbeskyt-telsessystem som kan tilbakestilles uten behov for lokalt, manuelt inngrep. It is therefore an object of the invention to remove these disadvantages and to provide a reliable overcurrent protection system which can be reset without the need for local, manual intervention.

Ovennevnte formål oppnås med et overstrømsbeskyttel-sessystem av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at systemet videre omfatter en effekt-på-tilbakestillingsanordning for å bringe styresystemet til å tilbakestille bryteren til en lukket stilling som reaksjon på en hevning av kildespenningen til en forutbestemt verdi. The above-mentioned purpose is achieved with an overcurrent protection system of the type indicated at the outset which, according to the invention, is characterized in that the system further comprises a power-on reset device to cause the control system to reset the switch to a closed position in response to a rise in the source voltage to a predetermined value.

Det skal bemerkes at det fra DE-B-1 173 171 er kjent en effekt-på-tilbakestillingsanordning for lukning av en bryter slik at en elektrisk belastning på nytt tilkoples til en elektrisk kilde etter en effektsvikt av kilden. Bryteren tilkopler på nytt belastningen til kilden når en elektrisk spenning er til stede ved den elektriske kilde. Ved å kombinere teknikken ifølge dette patentskrift med teknikken ifølge det innledningsvis angitte, tyske patentskrift ville man imidlertid ikke komme frem til overstrømsbeskyttelsessystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Når effekt-på-tilbakestillingsanordningen ifølge det sistnevnte patentskrift anvendes på bryteren ifølge det innledningsvis angitte patentskrift, åpnes nemlig bryteren dersom en elektrisk overbelastning detekteres, og blir umiddelbart deretter lukket på nytt ved hjelp av effekt-på-tilbakestillingsanordningen på grunn av at den elektriske spenning fremdeles er til stede ved den elektriske kilde. Det system som man kommer frem til ved å kombinere teknikkene ifølge de to tyske patentskrifter, danner således ikke et overstrømsbeskyt-telsessystem ifølge den foreliggende oppfinnelse, da bryteren umiddelbart lukker på nytt etter åpning av bryteren på grunn av en overbelastning. I motsetning til det system som man kommer frem til ved kombinasjon av de to patentskrifter, har over-strømsbeskyttelsessystemet ifølge oppfinnelsen en effekt-på-tilbakestillingsanordning som bringer styresystemet til å lukke bryteren bare som reaksjon på en hevning av kildespenningen. It should be noted that from DE-B-1 173 171 a power-on reset device is known for closing a switch so that an electrical load is reconnected to an electrical source after a power failure of the source. The switch reconnects the load to the source when an electrical voltage is present at the electrical source. However, by combining the technique according to this patent document with the technique according to the initially indicated German patent document, one would not arrive at the overcurrent protection system according to the present invention. When the power-on reset device according to the latter patent document is used on the switch according to the initially indicated patent document, namely the switch opens if an electrical overload is detected, and is immediately then closed again by means of the power-on reset device due to the fact that the electrical voltage is still present at the electrical source. The system arrived at by combining the techniques according to the two German patents thus does not form an overcurrent protection system according to the present invention, as the switch immediately closes again after opening the switch due to an overload. In contrast to the system arrived at by combining the two patents, the overcurrent protection system according to the invention has a power-on reset device that causes the control system to close the switch only in response to a rise in the source voltage.

En fordel med overstrømsbeskyttelsessystemet ifølge oppfinnelsen er at det automatisk tilbakestiller belastningen til kilden dersom den elektriske kilde etter en overstrømstilstand frakoples effekt og tilkoples effekt på nytt. Dersom systemet benyttes i et elektrisk nettverk under vann, kan således driftspersonell på en offshoreplattform tilbakestille beskyttelsessystemet lettvint ved å kople kilden ut og inn igjen uten å utføre noen farlige undervannsopera-sjoner. An advantage of the overcurrent protection system according to the invention is that it automatically resets the load to the source if, after an overcurrent condition, the electrical source is disconnected from power and reconnected. If the system is used in an underwater electrical network, operating personnel on an offshore platform can easily reset the protection system by switching the source off and on again without carrying out any dangerous underwater operations.

Overstrømsbeskyttelsessystemet ifølge oppfinnelsen kan omfatte elektroniske komponenter. F.eks. kan bryterstyresystemet omfatte en D-type-vippe som aktiverer bryteren ved hjelp av en bryterdriver, mens effekt-på-tilbakestillingsanordningen kan bestå av en effekt-på-tilbakestillingsgenerator som er koplet til den nevnte D-type-vippes klokke- eller taktinngang. Alternativt kan systemet også bestå av ikke-elektroniske deler. F.eks. kan strømnivådetektoren bestå av et relé som er forsynt med en strømspole som aktiverer bryteren for å åpne ved en overstrømstilstand, mens effekt-på-tilbakestillingsanordningen kan bestå av et andre relé som koples til kilden etter åpning av bryteren, og som holder seg selv forsynt med effekt via en kontakt i ledningen på et sted mellom kilden og bryteren. The overcurrent protection system according to the invention can comprise electronic components. E.g. the switch control system may comprise a D-type flip-flop which actuates the switch by means of a switch driver, while the power-on-reset device may consist of a power-on-reset generator connected to said D-type flip-flop's clock or clock input. Alternatively, the system may also consist of non-electronic parts. E.g. the current level detector may consist of a relay provided with a current coil which actuates the switch to open upon an overcurrent condition, while the power-on reset device may consist of a second relay which is connected to the source after opening the switch and which itself remains supplied with power via a contact in the wire somewhere between the source and the switch.

Dersom det ønskes, kan bryterstyresystemet være forsynt med en justerbar eller innstillbar anordning for forsinkelse av bryterstyresystemets respons på en overstrømstil-stand. Dette kan være nødvendig dersom flere overstrømsbelast-ningssystemer er koplet i serie, hvilket kan forekomme i mer sammensatte nettverk som medfører mer enn ett sammenkoplings-nivå. For å isolere feilaktige nettverksgrener på riktig måte, må i dette tilfelle overstrømsbeskyttelsessystemene nærmest belastningen ha den raskeste responstid, og systemene nærmest kilden må ha den lengste responstid. If desired, the switch control system can be provided with an adjustable or adjustable device for delaying the switch control system's response to an overcurrent condition. This may be necessary if several overcurrent load systems are connected in series, which can occur in more complex networks that entail more than one interconnection level. In this case, to properly isolate faulty network branches, the overcurrent protection systems closest to the load must have the fastest response time, and the systems closest to the source must have the longest response time.

Disse og andre utførelser, særtrekk og fordeler ved overstrømsbeskyttelsessystemet ifølge oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende, nærmere beskrivelse når den leses i forbindelse med tegningene, der fig. 1 viser et blokkskjerna av et fjerntilbakestillbart overstrømsbeskyttelsessystem ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et blokkskjerna av et overstrøms-beskyttelsessystem som omfatter forskjellige elektroniske komponenter, fig. 3 viser et blokksk jerna av et overstrømsbeskyt-telsessystem som er basert på reléer, fig. 4 viser en del av et sammensatt elektrisk kraftfordelingsnettverk med en kortslutning i den ene gren, fig. 5 viser et blokkskjema av et over-strømsbeskyttelsessystem med anordninger for forsinkelse av bryterstyresystemets respons på en overstrømstilstand, og fig. 6 viser et delvis opptakbart overstrømsbeskyttelsessystem. These and other designs, special features and advantages of the overcurrent protection system according to the invention will be apparent from the subsequent, more detailed description when it is read in connection with the drawings, where fig. 1 shows a block core of a remotely resettable overcurrent protection system according to the invention, fig. 2 shows a block core of an overcurrent protection system comprising various electronic components, fig. 3 shows a block diagram of an overcurrent protection system which is based on relays, fig. 4 shows part of a composite electrical power distribution network with a short circuit in one branch, fig. 5 shows a block diagram of an overcurrent protection system with means for delaying the breaker control system's response to an overcurrent condition, and FIG. 6 shows a partially recordable overcurrent protection system.

Idet det nå henvises til fig. 1, er det der vist et overbelastnings- eller overstrømsbeskyttelsessystem 1 som er montert i et elektrisk nettverk bestående av en mate- og en returledning 2 hhv. 3 som sammenkopler en elektrisk kilde S og en elektrisk belastning L. Systemet 1 omfatter en bryter 5 som sammenkopler to deler 2A, 2B av den elektriske mateledning 2, et bryterstyresystem 6, en strømnivådetektor 7 og en effekt-på-tilbakestillingsgenerator 8. Bryterstyresystemet 6 er koplet til strømnivådetektoren 7 via en signalledning 9 og bringer bryteren til å åpne som reaksjon på at detektoren 7 detekterer en elektrisk overstrøm i ledningen 2. Effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren 8 er koplet til ledningene 2 og 3 via elektriske mateledninger 10 og 11. Mateledningen 10 er koplet til mateledningen 2 på et sted mellom kilden S og bryteren 5, for å sikre at effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren aktiveres selv om bryteren 5 er åpen. Effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren 8 er konstruert for å bringe styresystemet 6 til å tilbakestille bryteren 5 til en lukket stilling som reaksjon på en hevning av kildespenningen til en forutbestemt verdi, hvilken verdi velges under det spenningsnivå som frembringes under nor-mal drift av kilden S. Referring now to fig. 1, there is shown an overload or overcurrent protection system 1 which is mounted in an electrical network consisting of a supply and a return line 2 respectively. 3 which interconnects an electrical source S and an electrical load L. The system 1 comprises a switch 5 which interconnects two parts 2A, 2B of the electrical feed line 2, a switch control system 6, a current level detector 7 and a power-on reset generator 8. The switch control system 6 is connected to the current level detector 7 via a signal line 9 and causes the switch to open in response to the detector 7 detecting an electrical overcurrent in the line 2. The power-on reset generator 8 is connected to the lines 2 and 3 via electrical feed lines 10 and 11. The feed line 10 is connected to the feed line 2 at a location between the source S and the switch 5, to ensure that the power-on reset generator is activated even if the switch 5 is open. The power-on reset generator 8 is designed to cause the control system 6 to reset the switch 5 to a closed position in response to an increase in the source voltage to a predetermined value, which value is selected below the voltage level produced during normal operation of the source S .

Dersom bryteren 5 åpnes etter en overstrømstilstand, bringer følgelig effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren 8 bryteren 5 til å lukkes igjen dersom kilden S effektutkoples og ef-fektinnkoples på nytt. På denne måte lukkes bryteren 5 uten å kreve manuelt inngrep ved hjelp av f.eks. dykkere, og uten å kreve installasjon av separate telemetri-forbindelser for lukning av bryteren fra et fjerntliggende sted. Consequently, if the switch 5 is opened after an overcurrent condition, the power-on reset generator 8 causes the switch 5 to close again if the source S is de-energized and re-energized. In this way, the switch 5 is closed without requiring manual intervention by means of e.g. divers, and without requiring the installation of separate telemetry connections for closing the switch from a remote location.

Som vist på fig. 2, kan overstrømsbeskyttelsessystemet omfatte forskjellige elektroniske deler, såsom en elektronisk strømnivådetektor 20, en D-type-vippe 21 og en effekt-på-tilbakestillingsgenerator 22. Systemet omfatter videre en kraftforsyning 23 for de elektroniske deler, hvilken kraftforsyning mates via en transformator 24 ved hjelp av en elektrisk ledning 25 som strekker seg mellom en kilde S og en belastning L, og en bryter 26 som aktiveres ved hjelp av et bryterdrivtrinn 27. As shown in fig. 2, the overcurrent protection system may comprise various electronic parts, such as an electronic current level detector 20, a D-type flip-flop 21 and a power-on reset generator 22. The system further comprises a power supply 23 for the electronic parts, which power supply is fed via a transformer 24 at by means of an electric line 25 which extends between a source S and a load L, and a switch 26 which is activated by means of a switch drive stage 27.

Den ene inngang til strømnivådetektoren 20 er koplet til ledningen 25 via en strømtransformator 28 og en likeretter 29, mens en annen inngang til strømnivådetektoren 20 er koplet til en strømreferanse REF. One input to the current level detector 20 is connected to the line 25 via a current transformer 28 and a rectifier 29, while another input to the current level detector 20 is connected to a current reference REF.

Strømnivådetektorens 20 utgang er koplet via en signalledning 30 til vippens 21 nullstillingsinngang R, mens effekt-på-tilbakestillingsgeneratorens 22 utgang er koplet til vippens 21 klokke- eller taktinngang CL. En viss tid, typisk 0,1 sekunder til noen få sekunder etter effektinnkopling eller oppstarting av kilden S, skifter effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren fra logisk "0" til logisk "1". Vippen vil avlese den logiske "1" på sin "D" -inngang i øyeblikket for taktpuls-overgangen. Vippens utgang Q driver bryteren 26 via bryterdriv-eren 27. En OG-port 33 i signalbanen mellom den nevnte utgang Q og bryter- eller relédriveren 27, av hvilken OG-port den ene inngang er koplet til effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren 22 via en shuntledning 35, undertrykker muligheten for udefinert vippeutgang under effektinnkopling eller oppstarting. The output of the current level detector 20 is connected via a signal line 30 to the reset input R of the flip-flop 21, while the output of the power-on-reset generator 22 is connected to the clock or clock input CL of the flip-flop 21. Some time, typically 0.1 second to a few seconds after power-on or source S power-up, the power-on reset generator transitions from logic "0" to logic "1". The flip-flop will read the logic "1" on its "D" input at the instant of the clock pulse transition. The flip-flop's output Q drives the switch 26 via the switch driver 27. An AND gate 33 in the signal path between said output Q and the switch or relay driver 27, of which AND gate one input is connected to the power-on reset generator 22 via a shunt line 35, suppresses the possibility of undefined flip-flop output during power connection or start-up.

Dersom det maksimale strømnivå som er definert ved referansen REF, overskrides under drift av systemet, vil strøm-nivådetektoren 20 generere en logisk "1". Denne logiske "1" overføres til vippens 21 nullstillingsinngang, og vippen vil utkople strømmen uavhengig av informasjonen 0; takt- og D-inngangen. Bare ved fråkopling av nettverket og oppstarting av dette på nytt vil reléet og relédriveren 27 kople på igjen. If the maximum current level defined by the reference REF is exceeded during operation of the system, the current level detector 20 will generate a logic "1". This logic "1" is transferred to the flip-flop's 21 reset input, and the flip-flop will cut off the power regardless of the information 0; the beat and D input. Only by disconnecting the network and starting it up again will the relay and relay driver 27 connect again.

Virkemåten av det overstrømsbeskyttelsessystem som er vist på fig. 3, er basert på virkningen av to reléer A og B, to brytere a og b, og en motstand R. The operation of the overcurrent protection system shown in fig. 3, is based on the action of two relays A and B, two switches a and b, and a resistor R.

Systemet er anordnet i et elektrisk nettverk bestående av mate- og returledninger 35, 36 som sammenkopler en kilde S og en belastning L. Reléet A, som er en strømspole, vil omkople ved en overstrømstilstand i ledningen 35. Bryteren "a" vil da bli omkoplet og kople reléet B til kilden. Dersom reléet A ved dette tidspunkt fremdeles skulle være direkte tilkoplet til kilden S, kan den totale impedans av strømspolen eller reléet A og belastningen være så lav at det ikke er igjen tilstrekkelig spenning til å energisere reléet B. En ekstra motstand R er derfor inkludert for å unngå dette. Deretter vil reléet B kople på og holde seg selv effekt forsynt via kontakten "b" og den elektriske ledning 37. The system is arranged in an electrical network consisting of supply and return lines 35, 36 which interconnect a source S and a load L. The relay A, which is a current coil, will switch on an overcurrent condition in the line 35. The switch "a" will then be switched and connect the relay B to the source. If at this point relay A should still be directly connected to source S, the total impedance of the current coil or relay A and the load may be so low that there is not enough voltage left to energize relay B. An additional resistor R is therefore included for to avoid this. Then the relay B will switch on and keep itself supplied with power via the contact "b" and the electric line 37.

Som vist på fig. 4, som viser en del av et sammensatt, elektrisk fordelingsnettverk som omfatter tre sammenkoplings-nivåer I, II og III, kan det oppstå et problem dersom flere overstrømsbeskyttelsessysterner er koplet i serie. As shown in fig. 4, which shows part of a complex electrical distribution network comprising three interconnection levels I, II and III, a problem can arise if several overcurrent protection systems are connected in series.

I den viste situasjon styrer et overstrømsbeskyt-telsessystem OPS-8 en del av nettverket hvor en kortslutning SC er til stede. Når kilden S slås på eller innkoples, vil et overstrømsbeskyttelsessystem OPS-1 bli innkoplet først etter en viss forsinkelse, deretter vil overstrømsbeskyttelsessystemer OPS-2 til OPS-5 bli innkoplet, og senere vil overstrømsbeskyt-telsessys-temer OPS-6 til OPS-8 bli innkoplet. På grunn av kort-slutningen i OPS-8-grenen begynner imidlertid en høy strøm å flyte gjennom systemene OPS-1, OPS-5 og OPS-8. Dersom f.eks. systemet OPS-5 har den raskeste respons, vil det frakople systemene OPS-6 og OPS-7, hvilket er uønsket. For å isolere de feilaktige nettverksdeler på riktig måte, må således over-strømsbeskyttelsessystemene nærmest belastningene ha den raskeste responstid, og systemene nærmest kilden S må den lengste responstid. De modifikasjoner som er nødvendige for å frembrin-ge en innstillbar forsinkelse i utkoplingsfunksjonen for et overstrømsbeskyttelsessystem ifølge oppfinnelsen, skal beskriv-es i det etterfølgende. In the situation shown, an overcurrent protection system OPS-8 controls a part of the network where a short circuit SC is present. When the source S is switched on or switched on, an overcurrent protection system OPS-1 will be switched on first after a certain delay, then overcurrent protection systems OPS-2 to OPS-5 will be switched on, and later on overcurrent protection systems OPS-6 to OPS-8 get involved. However, due to the short-circuit in the OPS-8 branch, a high current begins to flow through the systems OPS-1, OPS-5 and OPS-8. If e.g. system OPS-5 has the fastest response, it will disconnect systems OPS-6 and OPS-7, which is undesirable. Thus, to isolate the faulty network parts correctly, the overcurrent protection systems closest to the loads must have the fastest response time, and the systems closest to the source S must have the longest response time. The modifications which are necessary to produce an adjustable delay in the disconnection function for an overcurrent protection system according to the invention shall be described in the following.

I den montasje som er vist på fig. 2, kan en forsinkelse i systemets utkoplingsfunksjon tilveiebringes ved hjelp av en forsinkelse, såsom en RC-krets med en Schmitt-trigger, i signalledningen 30 mellom strømnivådetektoren 20 og D-type-vippens nullstillingsinngang R. In the assembly shown in fig. 2, a delay in the system's tripping function can be provided by means of a delay, such as an RC circuit with a Schmitt trigger, in the signal line 30 between the current level detector 20 and the D-type flip-flop's reset input R.

I den montasje som er vist på fig. 3, kan en forsinkelse i utkoplingstiden styres ved å velge en passende forsink-elsestid for den strømdrevne spole A. In the assembly shown in fig. 3, a delay in the disconnection time can be controlled by choosing a suitable delay time for the current-driven coil A.

Flere andre varianter av disse forsinkelsesmekanismer er mulige. En av disse er å gjøre forsinkelsestiden avhengig av graden av overstrøm; jo større overstrøm, jo kortere forsinkel-sestid. Several other variations of these delay mechanisms are possible. One of these is to make the delay time dependent on the degree of overcurrent; the greater the overcurrent, the shorter the delay time.

Generelt er det ønskelig at overstrømsbeskyttelsessys-temet, dersom det er direkte kortsluttet på sin utgang, frakopler belastningen umiddelbart. Dette kan oppnås ved å gjøre systemet raskt fra det tidspunkt da det tilkopler belastningen inntil overstrømsbeskyttelsessystemene i det neste nivå innkoples. Et mulig koplingsskjerna for et slikt system er vist på fig. 5. In general, it is desirable that the overcurrent protection system, if it is directly short-circuited at its output, disconnects the load immediately. This can be achieved by making the system fast from the time it connects the load until the overcurrent protection systems in the next level engage. A possible connection core for such a system is shown in fig. 5.

Forskjellige komponenter i systemet, såsom strømnivå-detektoren 40, strømlikeretteren 41, bryteren 42, bryterdrive-ren 43, kraftforsyningen 45, effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren 46 og D-type-vippen 47, likner på de som er beskrevet under henvisning til fig. 2, og i det etterfølgende vil det derfor ikke bli gitt noen nærmere beskrivelse av disse komponenter og disses virkemåte. Systemet på fig. 5 er videre forsynt med en forsinkelse 48 som er koplet til strømnivådetek-torens 40 utgang 49, og med en monostabil multivibrator 50 som er koplet til vippens 47 utgang Q. Strømnivådetektorens 40 utgang 49 og multivibratorens 50 utgang er videre koplet til en første NAND-port 51, mens utgangene fra forsinkelsen 48 og multivibratoren 50 videre er koplet til en andre NAND-port 52, idet multivibratoren er koplet til den nevnte port 52 via en inverter 53. Utgangene fra de første og andre porter 51, 52 er koplet til vippens 47 nullstillingsinngang R via en tredje NAN-D-port 55. Various components of the system, such as the current level detector 40, the current rectifier 41, the switch 42, the switch driver 43, the power supply 45, the power-on reset generator 46 and the D-type flip-flop 47, are similar to those described with reference to FIG. 2, and in what follows, no further description of these components and their mode of operation will therefore be given. The system of fig. 5 is further provided with a delay 48 which is connected to the output 49 of the current level detector 40, and with a monostable multivibrator 50 which is connected to the output Q of the flip-flop 47. The output 49 of the current level detector 40 and the output 50 of the multivibrator are further connected to a first NAND gate 51, while the outputs from the delay 48 and the multivibrator 50 are further connected to a second NAND gate 52, the multivibrator being connected to the said gate 52 via an inverter 53. The outputs from the first and second gates 51, 52 are connected to the flip-flop 47 reset input R via a third NAN-D port 55.

Under drift av systemet forårsaker en positiv takt-pulsovergang fra vippen 47 at utgangen fra den monostabile multivibrator 50 skifter fra "0" til "1" og forblir på "1" i en forutbestemt tidsperiode T. Etter denne periode skifter den logiske tilstand tilbake til "0". Ved å kombinere utgangen fra multivibratoren 50 og utgangen fra forsinkelsen 48 via de tre NAND-porter 51, 52 og 55 er systemet blitt gjort hurtig fra det tidspunkt da det tilkopler belastningen L, inntil overstrøms-beskyttelsessysternene i det neste nivå av nettverket innkoples. På hvert nivå av nettverket er tidsperioden T for den monostabile multivibrator 50 kortere enn forsinkelsestiden for effekt-på-tilbakestillingsgeneratoren i det neste overstrøms-beskyttelsessystem som er beliggende nærmere belastningen L. During operation of the system, a positive clock-pulse transition from the flip-flop 47 causes the output of the monostable multivibrator 50 to change from "0" to "1" and remain at "1" for a predetermined time period T. After this period, the logic state changes back to "0". By combining the output of the multivibrator 50 and the output of the delay 48 via the three NAND gates 51, 52 and 55, the system has been made fast from the moment it connects the load L, until the overcurrent protection systems in the next level of the network are connected. At each level of the network, the time period T of the monostable multivibrator 50 is shorter than the delay time of the power-on reset generator in the next overcurrent protection system located closer to the load L.

Dersom det ønskes, kan en del av overstrømsbeskyttel-sessystemet gjøres adskillbart fra effektnettverket ved hjelp av optiske, kapasitive, induktive, konduktive eller hvilke som helst andre midler. Dette har fordelen med mer lettvint utskif-tning av styredelen i tilfelle av svikt. Et eksempel med magnetisk kopling er vist på fig. 6. Det overstrømsbeskyttelses-system som er vist på fig. 6, omfatter en magnetisk styrt bryter 60, en adskillbar spenningstransformator 61 og en adskillbar strømtransformator 62. Den gjenvinnbare del av systemet, som på figuren er omgitt av en stiplet linje 64, inneholder bryterstyresystemet 66 som omfatter bryterstyreanordningen, strømnivådetektoren og effekt-på-tilbakestillingsanordningen. Dersom bryteren 60 er frakoplet når den ikke er aktivert (som vist), vil strømmen i en ledning 67 bli avbrutt dersom den ad-skillbare del fjernes. If desired, a part of the overcurrent protection system can be made separable from the power network by optical, capacitive, inductive, conductive or any other means. This has the advantage of easier replacement of the steering part in the event of failure. An example with magnetic coupling is shown in fig. 6. The overcurrent protection system shown in fig. 6, comprises a magnetically controlled switch 60, a separable voltage transformer 61 and a separable current transformer 62. The recoverable part of the system, which in the figure is surrounded by a dashed line 64, contains the switch control system 66 which includes the switch control device, the current level detector and the power-on reset device . If the switch 60 is disconnected when it is not activated (as shown), the current in a wire 67 will be interrupted if the detachable part is removed.

Det finnes forskjellige måter for å utstyre et fler-fasenettverk med overstrømsbeskyttelsessystemer ifølge oppfinnelsen. Som et eksempel betraktes et trefasenett. Separate overstrømsbeskyttelsessystemer kan åpenbart anvendes på alle tre faser. Alternativt kan deler av systemet være koplet, f.eks. de tre brytere. Dersom den maksimale strøm da overskrides i én eller flere av fasene, frakoples alle tre faser. Dette kan også oppnås ved hjelp av én styrekrets som driver et meka-nisk koplet sett av brytere. De tre strømdetektorer kan tas sammen i en logisk enhet eller port før de tilkoples til styre-kretsen. De tre spenningsdetektorer kan summeres ved hjelp av en OG- eller en ELLER -port, avhengig av de spesielle konstruksjonskrav. I noen tilfeller kan det være akseptabelt å benytte færre spenningsdetektorer enn antallet av faser. There are different ways to equip a multi-phase network with overcurrent protection systems according to the invention. A three-phase network is considered as an example. Separate overcurrent protection systems can obviously be used on all three phases. Alternatively, parts of the system can be connected, e.g. the three switches. If the maximum current is then exceeded in one or more of the phases, all three phases are disconnected. This can also be achieved by means of one control circuit which operates a mechanically linked set of switches. The three current detectors can be taken together in a logical unit or gate before they are connected to the control circuit. The three voltage detectors can be summed using an AND or an OR gate, depending on the particular design requirements. In some cases, it may be acceptable to use fewer voltage detectors than the number of phases.

Det kan være ønskelig for operatøren av systemet å kjenne til overstrømsbeskyttelsessystemets tilstand. Det finnes flere måter for å realisere dette, én mulighet er å kople en lysindikator, såsom en neonlampe, en lysemitterende diode med seriemotstand og diode, som er montert bak et kvarts- eller glassvindu, parallelt med overstrømsbeskyttelsessystemets bryter. En sådan anordning tillater en dykker eller en ROV-far-kost å oberservere om bryteren er åpen eller lukket. Alternativt kan overstrømsbeskyttelsessystemet være tilkoplet via et grensesnitt til en kommunikasjonkrets, slik at den logiske tilstand kan avleses på et fjerntliggende sted. En tredje måte er å forårsake en endring i selve effektnettverket dersom systemet har utløst, f.eks. ved å tilkople det til en resonanskrets. Den utløste tilstand kan i dette tilfelle detekteres ved å regis-trere nettverkets impedans som funksjon av frekvensen ved nettverkets kildeende. En fjerde mulighet, som er særlig anven-delig når effekt-på-tilbakestillingssystemer med innstillbare responstider benyttes, er å velge forskjellige tidsforsinkelser for effekt-på-tilbakestillingsgeneratorene i systemet. Den feilaktige gren i nettverket kan da identifiseres på grunnlag av tidsforsinkelsen mellom oppstarting og forekomsten av en strømtopp ved kilden som følge av tilkopling og fråkopling kort deretter av det relaterte overstrømsbeskyttelsessystem. It may be desirable for the operator of the system to know the condition of the overcurrent protection system. There are several ways to realize this, one possibility is to connect a light indicator, such as a neon lamp, a light-emitting diode with a series resistance and diode, which is mounted behind a quartz or glass window, in parallel with the overcurrent protection system switch. Such a device allows a diver or an ROV father to observe whether the switch is open or closed. Alternatively, the overcurrent protection system can be connected via an interface to a communication circuit, so that the logic state can be read at a remote location. A third way is to cause a change in the effect network itself if the system has triggered, e.g. by connecting it to a resonant circuit. The triggered state can in this case be detected by registering the network's impedance as a function of the frequency at the source end of the network. A fourth possibility, which is particularly useful when power-on-reset systems with adjustable response times are used, is to choose different time delays for the power-on-reset generators in the system. The faulty branch in the network can then be identified on the basis of the time delay between start-up and the occurrence of a current peak at the source as a result of the connection and disconnection shortly thereafter of the related overcurrent protection system.

Endelig vil det være klart at overstrømsbeskyttelses-systemet ifølge oppfinnelsen kan være utstyrt med en bryter som består av et elektromagnetisk relé, en tyristor, en GTO, en Triac, en transistor, en anordning med variabel reluktans eller hvilken som helst annen anordning som er i stand til å kople strømmen i et elektrisk effektfordelingsnettverk på og av. Finally, it will be clear that the overcurrent protection system according to the invention can be equipped with a switch consisting of an electromagnetic relay, a thyristor, a GTO, a Triac, a transistor, a variable reluctance device or any other device that is in capable of switching the current in an electrical power distribution network on and off.

Claims

1. Remotely resettable overcurrent protection system for use in an electric power distribution network, which system comprises a switch (5) which interconnects parts (2A, 2B) of a electrical supply line (2) between an electrical source (S) and an electrical load (L), a current level detector (7) for detecting the magnitude of electric current in the line (2), and a switch control system (6) which is connected to the current level detector (7) and causes the switch (5) to open in response to the current detector (7) detecting an electrical overcurrent in the line (2), thereby disconnecting the load (L) from the source (S) if an overcurrent condition occurs, CHARACTERIZED IN THAT the system further includes a power-on reset device (8) to causing the control system (6) to reset the switch (5) to a closed position in response to an increase in the source voltage to a predetermined value.

2. System according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the current level detector (7) is connected to the said line (2) by means of a current transformer (28) and a rectifier unit (29).

3. System according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the power-on reset device (8) consists of an electronic power-on reset generator which is connected to the switch control system (6) and to the said line (2) somewhere between the source (S ) and the switch (5).

4. System according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT the switch control system (6) comprises a D-type flip-flop system (21), the flip-flop system having a clock input (CL) which is connected to the output of the power-on-reset generator (22).

5. System according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT the toggle system (21) has a reset input (R) which is connected to the current level detector's (20) output, the toggle system (21) further having an output (Q) which is connected to a mechanism for drive the switch (26) via one input to an AND gate (33), the gate having another input which is directly connected to the output of the power-on reset generator (22).

6. System according to claim 5, CHARACTERIZED IN THAT a signal delay mechanism is arranged in the signal line (30) between the current level detector (20) and the tilting system's (21) reset input (R).

7. System according to claim 6, CHARACTERIZED BY the switch control system further comprising a monostable multivibrator (50) which is connected to the output of the flip-flop system (21, 47), - a first NAND gate (51) whose inputs are connected to the outputs of the multivibrator (50) and the current level detector (40), - a second NAND gate (52) with an input connected to the signal delay mechanism, and another input connected via an inverter (53) to the output of the multivibrator (50), and - a third NAND gate (55) whose inputs are connected to the outputs of the first and second ports (52, 53), the output from the third port (55) being connected to the tilting system's (21, 47) reset input (R).

8. System according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the switch (5) is connected to the switch control system (6) by means of a magnetically controlled connection (60), that the power-on reset device is connected to the supply line by means of a separable voltage transformer (61 ), that the current level detector is connected to the supply line by means of a separable current transformer (62), and that the current level detector, the switch control device and the power-on-reset generator are contained in a recoverable housing.

9. System according to claim 1, CHARACTERIZED IN that the current level detector (7) consists of a relay (A) provided with a current coil which activates the switch (a) to open in the event of an overcurrent condition, and that the power-on reset device consists by a second relay (B) which is connected to the source, either via the switch (a) or via a contact arranged in the supply line (35) somewhere between the source (S) and the switch (a).