SE436237B

SE436237B - SKYDDSRELEAPPARAT

Info

Publication number: SE436237B
Application number: SE7900254A
Authority: SE
Inventors: J E Hagberg
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1979-01-11
Publication date: 1984-11-19
Also published as: DE2900654A1; GB2012505A; BR7900098A; JPS5497748A; ES476633A1; SE7900254L; MX145530A; ZA79137B; IT7919231A0; GB2012505B; IT1110058B; FR2414810A1

Description

-7900254-9 2 och andra kvotjordreläer vid den första rest. andra kretsbrytaren, för att lösa ut den tillhörande kretsbrytaren efter en förutbestämd fördröjningstid, när förhållandet mellan nollsekvensström och en förutbestämd fasströmrelaterad kvantitet indikerar ett feltillstånd, och ett nollsekvensriktningsrelä vid den andra kretsbrytaren för att samordna det första och det andra kvotjordreläerna genom att justera utlösningsfördröjningstiden hos den andra kretsbrytaren relativt ut- lösningsfördröjningstiden hos den första kretsbrytaren, som svar nå strömningsriktningen hos en nollsekvenskvantitet vid den andra krets- brytaren- i Unnfinningen beskrivas närmare nedan undez~hänvisning till den å bifogade ritning visade utföringsformen, där fig- 1 visar ett delvis schematiskt och delvis blockdiagram över ett förbättrat skyddsrelä- system konstruerat enligt ubofinningens 1är0r,fig- 2 visar en kurva, som visardriftsegenskaverna hos kvotjordreläerna enligt fig- l, fia- 3 visar en kurva, som visar driftsegenskaoerna hos nollsekvensrikt- ningsreläet visat i fig- l, fig. 4 visar ett detaljerat blockschema över ett nytt kvotjordrelä, som kan användas för kvotjordreläet visat i fig- l,_fig- 5 visar ett detaljerat blockschema över en annan ny kvotjordreläanordning, som kan användas för kvotjordrelät visat i fig. l, och fig. 6 visar ett detaljerat blockschema över ett nollsekvens- riktningsrelä, som kan användas för riktningsrelät visat i fig. 1. -7900254-9 2 and other quota earth relays at the first residue. the second circuit breaker, to trip the associated circuit breaker after a predetermined delay time, when the ratio of zero sequence current to a predetermined phase current related quantity indicates a fault condition, and a zero sequence direction relay at the second circuit breaker to coordinate the first and second quadrants. The second circuit breaker relative to the trip delay time of the first circuit breaker, in response to reaching the flow direction of a zero sequence quantity at the second circuit breaker, is described in more detail below with reference to the embodiment shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a partially schematic and partial block diagram of an improved protection relay system constructed in accordance with the invention, Fig. 2 shows a graph showing the operating characteristics of the quota earth relays of Fig. 1, showing a graph showing the operating characteristics of the zero sequence directional relay. shown in Fig. 1, Fig. 4 shows a detailed block diagram of a new quota earth relay, which can be used for the quota earth relay shown in Fig. 1, Fig. 5 shows a detailed block diagram of another new quota earth relay device, which can be used for quota earth relay shown in Figs. 1, and Fig. 6 shows a detailed block diagram of a zero sequence directional relay which can be used for the directional relay shown in Fig. 1.

I korthet visar föreliggande beskrivning en förbättrad skydds- reläabnarat för flerfasiga elektriska distributionskretsar, som ger känsligare jordfelsskydd, och nåvisar och isolerar högimnedansfel nå grund av fallna och brustna ledare, utan oönskad utlösning nå grund av obalanserade belastningsströmmar- Det förbättrade reläsystemet ut- nyttjar ett första och ett andra kvotjordrelä, belägna vid första resa. andra kretsbrytare. Kvotjordrelät är ett nytt skyddsrelä ut- vecklat snecifikt för det förbättrade reläsystemet. Den första krets- brytaren är belägen vid distributionsunderstationen, och den andra kretsbrytaren är belägen vid distributionskretsen. Oönskad utlösning nå grund av obalanserad belastningsström erhålles genom att ställa in kvotjordreläerna så att de komma att blott initiera utlösnings- tidbestämningen, när den kvarstående eller jordströmmen överstiger en förutbestämd minimistorlek. Vidare ökas nivån av den kvarstående ström, som krävas för att initiera utlösningstidinställningen genom storleken av en förutbestämd fasströmrelaterad kvantitet, såsom en N lednings- eller fasström, eller genom storleken av den nositiva kom- nonenten av ledningsströmmarna, såsom önskas.Briefly, the present description shows an improved protection relay device for multiphase electrical distribution circuits, which provides more sensitive earth-fault protection, and detects and isolates high-impedance faults due to fallen and broken conductors, without undesired tripping due to unbalanced load currents. The improved first relay system utilizes a and a second quota earth relay, located on the first trip. other circuit breakers. The quota earth relay is a new protection relay developed specifically for the improved relay system. The first circuit breaker is located at the distribution substation, and the second circuit breaker is located at the distribution circuit. Unwanted tripping due to unbalanced load current is obtained by setting the quota earth relays so that they will only initiate the tripping time determination, when the remaining or earth current exceeds a predetermined minimum size. Furthermore, the level of residual current required to initiate the trip time setting is increased by the size of a predetermined phase current related quantity, such as an N line or phase current, or by the size of the positive component of the line currents, as desired.

Reläsystemet inkluderar vidare ett nollsekvensriktningsrelä vid den andra kretsbrytaren, för att bestämma nlatsen för högimnedansfelet.The relay system further includes a zero sequence directional relay at the second circuit breaker, to determine the indentation of the high current error.

Tidfördröjningen, som kräves för att lösa ut den första kretsbrytaren, 5 7900254-9 är Tl, varvid nollsekvensriktningsrelät väljer en tid T2, som är kortare än Tl, eller en tid T3, som är längre än Tl, enligt ström- ningsriktningen av en nollaekvenskvantitet vid den andra kretsbrytaren.The time delay required to trip the first circuit breaker is T1, the zero sequence direction relay selecting a time T2 which is shorter than T1 or a time T3 which is longer than T1, according to the flow direction of a zero sequence quantity at the other circuit breaker.

Om strömningsriktningen indikerar en öpnen ledare eller ett högimne- dansfel nå belastningssidan av den andra kretsbrytaren, väljer noll- sekvensriktningsrelät tiden T2, och den andra kretsbrytaren löser ut före den första kretsbrytaren. Om den önnna ledaren eller felet är nå källsidan av den andra kretsbrytaren, väljes tiden T3, för att tillåta den första kretsbry-taren att lösa ut.If the flow direction indicates an open conductor or a high impedance fault to reach the load side of the second circuit breaker, the zero sequence direction relay selects time T2, and the second circuit breaker trips before the first circuit breaker. If the second conductor or fault is reaching the source side of the second circuit breaker, the time T3 is selected to allow the first circuit breaker to trip.

På. ritningarna och i synnerhet på fig. l visas ett skyddsrelä- system 10 konstruerat i enlighet med uonfinningens läror. Reläsys- temet lO är samordnat med ett flerfasigt distributionsnät eller krets, som inkluderar en första ledningssektion ll, som har ett flertal le- dare a, b och c, och en andra ledninassektion 13, som har ledare a', b'ooh c'- Den första ledningssektionen ll är konnlad till en flerfas- källa 12 med växelström via en första kretsbrytare 52 och ledare a", b" och c" - Den första ledningssektionen ll är konolad till den andra ledninessektionen 13 via en andra kretsbrytare 52'- Den andra krets- brytaren 52'kan vara samordnad med ett återslutande relä (icke visat), och kan sålunda kallas återslutare 52'. Den andra ledningssektionen 13 är samordnad med en eller flera Y/D-transformatorer konnlade mellan ledningsledarna a', b'och c' och en trefasbelastning, såsom transfor- matorn 16- De återstående belastningarna nå ledningseektionen 13 äro visade allmänt med 18.On. the drawings and in particular Fig. 1 shows a protection relay system 10 constructed in accordance with the teachings of the invention. The relay system 10 is coordinated with a multiphase distribution network or circuit, which includes a first line section 11, which has a plurality of conductors a, b and c, and a second line section 13, which has conductors a ', b'ooh c' The first line section 11 is connected to a multiphase source 12 with alternating current via a first circuit breaker 52 and conductors a ", b" and c "- The first line section 11 is connected to the second line section 13 via a second circuit breaker 52 '. the second circuit breaker 52 'may be coordinated with a reconnecting relay (not shown), and may thus be called reconnecting 52'. The second line section 13 is coordinated with one or more Y / D transformers connected between the line conductors a ', b' and c 'and a three-phase load, such as the transformer 16. The remaining loads reaching the line section 13 are shown generally at 18.

Kretsbrytaren 52 är belägen vid en understation, och àterslutaren 52'är belägen utåt nå distributionskretsen närmare belastningen- Re- läsystemet 10 skyddar ledningens sektioner ll och 13, nåvisar högim- Dedansfel nå grund av fallna eller brustna ledare; som icke resultera i en felström av tillräcklig storlek för att oåvisas av det normala överströmsreläskyddet nå systemet- Reläsystemet 10 inkluderar första och andra kvotjordreläer 60 och 60' ,belägna vid de första och andra kretsbrytarna 52 resn. 52'.The circuit breaker 52 is located at a substation, and the receptacle 52 'is located outwardly to reach the distribution circuit closer to the load. The relay system 10 protects the sections 11 and 13 of the line, indicates high-frequency faults due to fallen or broken conductors; which do not result in a residual current of sufficient magnitude to be undetected by the normal overcurrent relay protection to reach the system- The relay system 10 includes first and second quota ground relays 60 and 60 ', located at the first and second circuit breakers 52 resn. 52 '.

Kvotjordrelät 60 är känsligt för nollsekvensström (kvarstående eller jordström), även kallad 310, flytande vid kretsbrytaren 52, och till fas- eller ledningsströmmar flytande i ledarna a" , b" och c" . Sig- naler känslige för fasströmmarna ges av ett flertal strömtransforma- torer GTI, CT2 och CT3, som ha sina Drimärlindningar strömmatade i en- lighet med fasströmmarna i ledarna a" , b" och c"- Sekundärlind- ningarna i transformatorerna CTl, CT2 och CT3 äro Y-konnlade mellan en neutral ledare 20, som kan vara jordad såsom visas, och utklämmorna 22, 24 och 26- Utströmmarna från strömtransformatorerna GTI, CT2 och CT5 kunna ytterligare stegas ned och ändras till soänningssisnaler via transformatorerna Tl, T2 och T3, som ha sina orimärlindingar 7900254-9 4 Y-konnlade mellan en neutral ledare 28 och utklämmorna 22, 24 och 26.The quotient ground relay 60 is sensitive to zero sequence current (residual or ground current), also called 310, floating at the circuit breaker 52, and to phase or line currents flowing in the conductors a ", b" and c ". Signals sensitive to the phase currents are given by a plurality of current transformers. gates GTI, CT2 and CT3, which have their Drimar windings supplied with current in accordance with the phase currents in the conductors a ", b" and c "- The secondary windings in the transformers CT1, CT2 and CT3 are Y-connected between a neutral conductor 20, which can be grounded as shown, and the terminals 22, 24 and 26. The output currents from the current transformers GTI, CT2 and CT5 can be further stepped down and changed to sunning signals via the transformers T1, T2 and T3, which have their orimar windings 7900254-9 4 Y-connected between a neutral conductor 28 and the terminals 22, 24 and 26.

-Den neutrala ledaren 28 är konnlad till den neutrala ledaren 20 via Urimärlindningen hos en jordströmstransformator T4- Motstånd äro konnlade över de sekundära lindningarna i transformatorerna T1, T2, T3 och T4, och ge signalerna Ia" , Ib", IC" , och BIO känsliga för fas- och nollsekvensströmmarna- E Emedan signalerna Ia, Ib, IC och 310 kunna åstadkommas nå samma É sätt för det andra kvotjordrelät 60', äro strömtransformatorerna för É att bilda dessa signaler, givna lika referensnummer med ett vrimtecken, i och komma icke att beskrivas i detalj.The neutral conductor 28 is connected to the neutral conductor 20 via the Urimar winding of a ground current transformer T4. Resistors are connected across the secondary windings in the transformers T1, T2, T3 and T4, and give the signals Ia ", Ib", IC ", and BIO Since the signals Ia, Ib, IC and 310 can be obtained to reach the same E way for the second quota earth relay 60 ', the current transformers for E to form these signals are given equal reference numbers with a turn signal, i and do not come to be described in detail.

Fin. 2 är ett diagram, som bisar arbetskarakteristikerna hos kvot jordreläerna 60 och 60'- Fig- 2 visar strömmen 510 nå ordinatan och fasströmmen I nå abskissan- Reläerna 61 och 6l'äro inställda för att arbeta nå en förutbestämd storlek M av ström BIO , med nivån, som krävas för att initiera en utlösningssignal för att initiera tid- inställningen, som ökas av fasströmmen enligt kvotdnställningen S, vald nå relät- De valda inställningarna av M och S bestämma den nlats nå kurvan 30, som har en initiell horisontell del 32 bestämd av stor- leken av M, och en del 34, bestämd av storleken av S- Kvoten S kan vara annlicerad för att minska fasströmmen, i vilket fall S kommer att vara mindre än 1, eller kan den annliceras för att öka 310- I ström, i vilket fall S kommer att vara större än 1- Om 3Io-strömstor- leken för en given fasström är över kurvan 30, ger relät en utlös- ningssignal, som initierar utlösningstiden- Som exemnel kan M vara cirka 2%-till_3% av den normala relämi- nimiutlösningsinställningen. Storleken av S kan vara inställd till cirka 25212111 40% av iedningsetrömmen..Nice. Fig. 2 is a diagram showing the operating characteristics of the quotient ground relays 60 and 60 '. Fig. 2 shows the current 510 reaching the ordinate and the phase current I reaching the abscissa. The relays 61 and 61 are set to operate reaching a predetermined magnitude M of current BIO, with the level required to initiate a trip signal to initiate the time setting, which is increased by the phase current according to the ratio setting S, selected reach relay- The selected settings of M and S determine the reached curve 30, which has an initial horizontal part 32 determined of the magnitude of M, and a portion 34, determined by the magnitude of S- The ratio S may be annealed to decrease the phase current, in which case S will be less than 1, or it may be annealed to increase 310- I current. , in which case S will be greater than 1- If the 3 Io current magnitude of a given phase current is above curve 30, the relay gives a trip signal, which initiates the trip time- For example, M can be about 2% -to_3% of the normal relay trigger setting llningen. The size of S can be set to about 25212111 40% of the supply current.

Storleken av strömmen 3I° kan senarat jämföras med varje fas- ström, eller kunna de tre fasströmmarna behandlas för att bilda den nositiva sekvensströmskomnonenten, som jämföras med BIO-strömmen. En utlösningssignal avgives när varje jämförelse faller inom utlöanings- området för arbetskarakteristikerna visade i fig. 2.The magnitude of the current 3I ° can later be compared with each phase current, or the three phase currents can be processed to form the positive sequence current component, which is compared with the BIO current. A trip signal is emitted when each comparison falls within the trip range of the working characteristics shown in Fig. 2.

En utlösningssignal, given av kvotjordrelät 60 strömmatar en tidsfördröjningskrets 62, såsom en sådan från Westinghouse Electric Corvoration TD-5, visar i den vublicerade I-L- 41-579-lK- Om för- hàllandena, som bringa kvotjordrelät 60 att ge en utlösningssignal nu kvarstå under tiden hos fördröjningsinställningen Tl i en tidför- dröjningskrets 62,kommer kretsen 62 att ge en signal för en utlösnings- krets 36 i kretsbrytaren 52, vilket orsakar att kretsbrytaren 52 löser aut och önnnar sina kontakter, och att isolera båda ledningssektionerna ll och 15 från källan 12.A trip signal, given by the quota ground relay 60, feeds a time delay circuit 62, such as one from the Westinghouse Electric Corvoration TD-5, shown in the unpublished IL-41-579-1K-, about the conditions which cause the quota ground relay 60 to provide a trip signal now persist. during the time of the delay setting T1 in a time delay circuit 62, the circuit 62 will give a signal for a tripping circuit 36 in the circuit breaker 52, which causes the circuit breaker 52 to release and make its contacts, and to isolate both line sections l1 and 15 from source 12.

Det andra kvotjordrelät 60' samordnat med den andra kretsbryta- 5 I 7900254-9 ren 52 är koordinerat med det första kvotjordrelät 60 genom ett noll- sekvensriktningsrelä 67- Relät 67 är beläget vid àterslutaren 52' och är känsligt för strömningsriktningen hos en nollsekvenskomnonent vid den andra kretsbrytaren, såsom nollsekvensström, eller nollsekvens- I effekt. Relät 67 bestämmer, om ett fel nåvisat av kvotjordrelät 60' är nå källsidan av återslutaren 52', eller Då belastningssidan- Med andra ord, är felet i ledeningssektionen ll, eller är det i lednings- sektionen l3?- Riktníngsrelät 67 erhåller en signal känslig för led- ningssnänningarna via potentialtransformatorerna PTl, PT2 och PT3.The second quotient ground relay 60 'coordinated with the second circuit breaker 52 is coordinated with the first quotient ground relay 60 through a zero sequence directional relay 67. The relay 67 is located at the recliner 52' and is sensitive to the flow direction of a zero sequence component at the second circuit breaker, such as zero sequence current, or zero sequence power. Relay 67 determines if a fault indicated by the quota ground relay 60 'is reaching the source side of the recliner 52', or when the load side- In other words, is the fault in the line section 11, or is it in the line section 13? for the line transformers via the potential transformers PT1, PT2 and PT3.

Dessa potentialtransformatorer ha sina nrimärlindníngar konnlade i Y, till ledarna a', b'och cfi ledningssektionen 13, med den neutrala munk- ten jordad. Deras sekundärlindningar äro konnlade i Y till käämmorna 38, 40 och 52. med den meutrala nunkten jordad. Ett annat sten av snänningstransformering kan erhållas genom transformatorerna T5, T6 och T7, som ha sina nrimärlindningar konnlade i Y till klämmorna 58, 40 och 42, och den neutrala nunkten jordad. Deras sekundärlindninpar äro koonlade i Y till riktningsrelät 67 för att ge snänningssignaler Väl, Vb,, och Vc,känsliga för ledningssoänningarna a', b'resn. o'- Den neutrala nunkten är jcrdad.These potential transformers have their near windings connected in Y, to the conductors a ', b' and cfi of the line section 13, with the neutral nozzle grounded. Their secondary windings are connected in Y to the cores 38, 40 and 52. with the mitral point grounded. Another stone of voltage transformation can be obtained by the transformers T5, T6 and T7, which have their near-windings connected in Y to terminals 58, 40 and 42, and the neutral point grounded. Their secondary windings are coupled in Y to directional relay 67 to provide voltage signals V1, Vb ,, and Vc, sensitive to the conduction voltages a ', b'resn. o'- The neutral point is jcrdad.

Rikininasrelät 67 är även känsligt för en snänningseignal känslig för strömmen 310, vilken signal kan erhållas från transformatorn T4'- Riktningsrelät 67 summerar soänningarna VB,, Vb,och Vc,- Om snänningarna äro balanserade, kommer summan att vara noll- Om de äro obalanserade, indikerar summa:nollsekvenssnänningskomnonenten, som fasjämföres med soänningen 3Io känslig för nollsekvenssnännings- komnonenten hos strömmen- Det algebraiska tecknet hos faevinkeljämförel- sen indikerar riktningen hos felet från reläets nlats.Rikininase relay 67 is also sensitive to a voltage signal sensitive to current 310, which signal can be obtained from the transformer T4 '. Directional relay 67 sums the voltages VB, Vb, and Vc. If the voltages are balanced, the sum will be zero. If they are unbalanced. , indicates sum: the zero sequence voltage component, which is phase compared with the zone 3Io sensitive to the zero sequence voltage component of the current- The algebraic sign of the fae angle comparison indicates the direction of the error from the relay nlats.

Utsignalen från riktningsrelät 67 anoliceras nå en OCH-grind 70, som har en inverteringsingàng och en icke-inverteringsingàng. Ut- signalen från riktningsrelät 67 annliceras nå inverteringsingången, och utsignalen från kvotjordrelät 60'Dåtryckea nå den icke-ínverterande ingången. Utsignalen från OCH-grinden 70 nåtryckes nå en tidsför- dröjningskrets 62', som har en tidsfördröjning T2 vald att vara mindre än tiden Tl samhörande med tidrelät 62.The output of the directional relay 67 is analyzed to reach an AND gate 70, which has an inverting input and a non-inverting input. The output signal from directional relay 67 is announced to reach the inverting input, and the output signal from quota ground relay 60 'When pressed reaches the non-inverting input. The output signal from AND gate 70 is pressed to reach a time delay circuit 62 ', which has a time delay T2 selected to be less than the time T1 associated with time relay 62.

Utsignalen från kvotjordrelät 61' är även Dåtryckt nå en tid- fördröjningskrets 62" , som har en tidsfördröjning T3 vald att vara större än tiden Tl samhörande med tidfördröjningen 62. Tidfördröjnings- storlekarna måste vara valda att koordinera med överströmsanordningarna hos kretsbrytaren, àterslutarna, säkringar, etc. Med andra ord mäste tidfördröjningarna vara tillräckligt långa för att låta överströms- skyddsanordningarna arbeta- Exemnelvis kan tiden Tl vara 10 s, tiden T2 vara 8 s, och tiden T3 vara l2 s. 7900254-9 6 Utsignalerna från fördröjningskretsarna 62'och 62" nátryckas nå ingångarna hos en ELLER-grind 72, och.utsignalen hos ELLER-grinden 72 påtryckes tå en utlösningskrets 74. Utlösningskertsen 74 löser ut kretsbrytaren 52'att isolera ledningssektionen 13 från ledningasek- tionen ll och från källan 12, när den mottager en lämllig signal från ELLER-grinden 72. i ﬁfxoalaon logiska kretsanoraningon, som visas i rig. 1, är rim;- ningsrelät 67 anordnat att se bakåt mot källan 12, såsom visas med nilen Do- Med andra ord ger det en logisk nollsignal vid sin utgång vid frånvaron av ett fel i ledningssektionen ll. Ett fel nåvisat i led- ningssektionen 13 bringar relät 67 att behålla en logisk nollut- signal- Ett fel návisat i ledningssektionen ll bringar relät 67 att ge en logisk ettutsignal. 7 Vid drift av reläsystemet 10, kommer ett högimnedansfel i led- ningssektionen ll, såsom nå grund av en fallen eller brusten ledare, att bringa riktningsrelät 67 att ge en logisk ettsignal, som nå- tryokes nå den inverterande ingången hos OCH-grinden 70, och blocke- rar grinden- Båda kvotjordreläerna 60 och 60'komma att oåvisa högimne- oansfolotaooh starta tiakrotsorna 62 oon 62" . con-grinden 70 kommer att förhindra signalen från kvotjordrelät 60'frán att nåtryckas nå tidfördröjningskretsen 62'- Emedan tiden Tl är mindre än tiden T3, kommer tidfördröjningskretsen 62 att löna ut först och bringa krets- fbrytaren 52 att lösa ut och isolera felet beläget i ledningssektionen ll från källan 12- Om kretsbrytaren 52 icke löses ut avnågon orsak, såsom nå grund av att felet i verkligheten är i ledningssektionen l3 med är ountäckt nå grund av fel i riktningsrelät 67 och/eller i dess tillhörande logiska kretsanordning, kommer relät 62" at löna ut och utlösa kretsbrytaren 52'.The output signal from the quota ground relay 61 'is also then pressed to reach a time delay circuit 62 ", which has a time delay T3 selected to be greater than the time T1 associated with the time delay 62. The time delay sizes must be selected to coordinate with the overcurrent devices of the circuit breakers, fuses, terminals etc. In other words, the time delays must be long enough to allow the overcurrent protection devices to operate. For example, the time T1 may be 10 s, the time T2 may be 8 s, and the time T3 may be 12 s. 7900254-9 6 The output signals from the delay circuits 62 'and 62 is pressed to reach the inputs of an OR gate 72, and the output of the OR gate 72 is applied to a tripping circuit 74. The tripping candle 74 triggers the circuit breaker 52 'to isolate the line section 13 from the line section 11 and from the source 12, when it receives a appropriate signal from OR gate 72. in o fxoalaon logic circuit anorango, shown in rig. 1, the rhyme relay 67 is arranged to look backwards towards the source 12, as shown by the Nile Do- In other words, it gives a logic zero signal at its output in the absence of a fault in the line section 11. An error now displayed in the line section 13 causes the relay 67 to maintain a logic zero output signal. An error detected in the line section 11 causes the relay 67 to provide a logic one output signal. During operation of the relay system 10, a high impedance error in the line section 11, such as reaching due to a fallen or broken conductor, will cause the directional relay 67 to give a logic one signal which will be reached to reach the inverting input of the AND gate 70. and blocks the gate- Both quota ground relays 60 and 60 'will inadvertently start high-frequency folio and start the thia roots 62 oon 62 ". the con gate 70 will prevent the signal from the quota ground relay 60' from being pressed to reach the time delay circuit 62 '. than time T3, the time delay circuit 62 will pay off first and cause the circuit breaker 52 to trip and isolate the fault located in the line section 11 from the source 12. If the circuit breaker 52 is not tripped for any reason, such as reaching because the fault is in fact in If the line section 13 is undetected due to faults in the directional relay 67 and / or in its associated logic circuit arrangement, the relay 62 "will pay off and trip the circuit breaker 52 '.

Om högimnedansfelet är i ledningens sektion 13, kommer rikt- ningsrelät 67 att ge en logiska nolla till inverteringsingången hos OCH-grinden 70, och en signal från kvotjordrelät 60'att börja tid- löpning kommer att oàtryckas på tidfördröjningskretsen 62', som har den kortaste fördröjningstiden hos de tre tidfördröjningsnäten. ﬁålunda kommer kretsbrytaren 52'att utlösas för att isolera felet beläget i ledningen 13 från källan 12.If the high impedance error is in section 13 of the line, the directional relay 67 will give a logic zero to the inverting input of the AND gate 70, and a signal from the quota ground relay 60 'to start timing will be unprinted on the time delay circuit 62' having the shortest the delay time of the three time delay networks. thus, the circuit breaker 52 'will be tripped to isolate the fault located in the line 13 from the source 12.

Fig. 4 är ett detaljerat blocksohema över ett nytt kvotjordrelä 60, som kan användas för kvotjordreläerna 60 och 60'visade i fig. l. _ Signalen BIO känslig för jordströmmen får nassera genom ett bandnaso- filter l00, som har en mittfrekvens av 60 Hz för att borttaga transien- ter därifrån, ooh den resulterande signalen förstärkas i förstärka- ren 102 och likriktas i en helvågslikriktare 104, för att erhålla en liksnänning känslig för nivån av jord- eller nollsekvensströmmen. 7 7900254-9 Den likriktade signalen får nassera genom en integrator 106 för att jämna ut vàgformen- Bandnassfiltret, förstärkaren, likriktaren och integratorn hinna alla utgöras av onerationsförstärkare. Den resulte- rande signalen nåtryckes nå en komoarator eller nivådetektor 108. 510-signalen jämföras med en referenssnänning i nivàdetektorn 108, som är vald att renresentera M i fig- 2,dvs- minimivärdet av noll- sekvensström som tillàtes att bringa kvotjordrelät 60 att initiera tidlöoningen- Nivàdetektorn 108 kan även vara en ooerationsförstär- kare med utsignalen från integratorkretsen 106 annlicerad nå dess ena ingång, och en källsnänning Dàtryckt på den andra ingången via ett ren- lerbart motstånd- Motståndet justeras att välja det önskade värdet av M- Om signalen 510 icke överstiger signalen M, ger ooerationsför- stärkaren en utsignal av logisk noll, och om den gör det, blir ut- signalen en logisk ett- Utsignalen från nivådetektorn 108 nàtryckes så en ingång nos en dubbel ingángs OCH-grind 110. Om 310-strömmen över- stiger det valda värdet för M, önvnas OCH-grinden 110. Om strömmen 310 icke överstiger ett valt värde för M, bloekezas OCH-grinden 110 och relät 60 kan icke ge en signal, som kommer att initiera tidlön- ningf 6 Fas- eller ledningsströmsignalerna Ia, Ib och IC behandlas vardera oheroende nå ett sätt liknande behandlingen beskriven be- träffande sianalen 310 fram till och inkluderande integratorn 106.Fig. 4 is a detailed block diagram of a new quotient ground relay 60 which may be used for the quotient ground relays 60 and 60 'shown in Fig. 1. to remove transients therefrom, and the resulting signal is amplified in the amplifier 102 and rectified in a full-wave rectifier 104, to obtain a uniformity sensitive to the level of the ground or zero sequence current. 7 7900254-9 The rectified signal is passed through an integrator 106 to smooth out the waveform. The resulting signal is pressed to reach a comorator or level detector 108. The 510 signal is compared to a reference voltage in the level detector 108, which is selected to purely represent M in Fig. 2, i.e. the minimum value of zero sequence current allowed to cause the quotient ground relay 60 to initiate. The time detector 108 can also be an ooeration amplifier with the output signal from the integrator circuit 106 announced to reach one of its inputs, and a source voltage printed on the other input via a cleanable resistor. The resistor is adjusted to select the desired value of M- If the signal 510 does not exceed the signal M, gives the ooeration amplifier an output signal of logic zero, and if it does, the output signal becomes a logic one- The output signal from the level detector 108 is pressed so that an input nos a double input AND gate 110. If the 310 current exceeds the selected value for M, the AND gate 110 is used. If the current 310 does not exceed a selected value for M, the AND gate 110 is blocked and the relay 60 cannot give a signal 6 The phase or line current signals Ia, Ib and IC are each independently processed in a manner similar to the processing described with respect to the channel 310 up to and including the integrator 106.

Dessa funktioner för behandling av fasströmsignalerna äro sålunda givna samma referenssiffror och komma icke att förklaras i detalj.These functions for processing the phase current signals are thus given the same reference numerals and will not be explained in detail.

Den behandlade BIO-strömsignalen ökas genom en förutbestämd multinlikator S (S>J) i en kvotväljare 112. Utsignalen från kvot- väljaren 112 jämföras med nivån av varje fasström, som härledas från utsignalerna från lågnassfiltren 106, i komnaratorerna 114- Om sig- nalen känslíg för 510-ström multinlicerad med S överstiger en signal känslig för någon av fasströmmarna i komnaratorerna 114, kommer den till- hörande komnaratorn 114 att avgiva en logisk ettsignal. Om 3IoS-sig- nalen är mindre än fasströmkänsliga signalerna, komma komnaratorerna 114 att avgiva en logisk nollsignal. Utsignalerna från komnarato- rerna nàtryckas nå en ELLER-grind 116, och utsignalen från ELLER- grinden 116 nàtryckas nå den kvarvarande ingången hos OCH-grinden 110.The processed BIO current signal is increased by a predetermined multinliker S (S> J) in a ratio selector 112. The output of the ratio selector 112 is compared with the level of each phase current derived from the output signals of the low nose filters 106 in the comparators 114. sensitive to 510 current multiplied by S exceeds a signal sensitive to any of the phase currents in the comparators 114, the associated communicator 114 will output a logic one signal. If the 3Is signal is less than the phase current sensitive signals, the comparators 114 will output a logic zero signal. The outputs of the commutators are pressed to reach an OR gate 116, and the output of the OR gate 116 is pressed to reach the remaining input of the AND gate 110.

Om sålunda 310-strömmen överstiger den förutbestämda miniminivàn M, öbnnas 0CH~arinden 110, och om 3103-strömmen överstiger någon led- ningsström, avgiver OCH-grinden 110 en logisk ettsignal för att ini- tiera eiaiönnina. _ 6 Utlösning sker, när BIOS är lika med eller överstiger någon fasström I (3iOS$dÛ, antagande att 310 överstiger minimistorleken M.Thus, if the 310 current exceeds the predetermined minimum level M, the OCH gate 110 is opened, and if the 3103 current exceeds any line current, the AND gate 110 emits a logic one signal to initiate the current. Triggering occurs when the BIOS is equal to or exceeds any phase current I (3iOS $ dÛ, assuming that 310 exceeds the minimum size M.

Detta förhållande kan även skrivas ïlofšš , indikerande att i stället 79oo2s4-9 8 för att öka 310 genom S, att varje fasström kan reduceras med för jämförelse med BIO- Fig. 5 är ett detaljerat blocksohema över en alternativ ut- föringsform av unnfinningen för kwotjordrelät 60- I stället för att jämföra 3IO-strömmen med varje faaström, utvecklar denna alternativa utföringsform en nositiv sekvensströmkomoonent Ia, känslig för de tre strömmarna Ia, Ib och IC. Den positiva sekvensströmkombonenten Ia jämföras med šlo-strömmen, och kräver sålunda blott en jämförelse, i stället för tre, vilket väsentligen reducerar de erforderliga kombo- nenternaq BIO-strömmen ökas genom kvoten S', där S13 1, eller kan den positiva sekvensströmkomnonenten reduceras med š,ínnan jämförelsen göres. Kvoten kallas S', emedan den är skild från kvoten S använd i den första utförnigsformen, för ekvivalent minimiutlösningskänslia- het, om man antager väsentligen balanserade belastningsströmmar för Ulll-J de icke felaktiga faserna.This ratio can also be written ïlofšš, indicating that instead of 79oo2s4-9 8 to increase 310 by S, that each phase current can be reduced by for comparison with BIO- Fig. 5 is a detailed block diagram of an alternative embodiment of the invention for quota earth relay 60- Instead of comparing the 310 current with each phase current, this alternative embodiment develops a positive sequence current component Ia, sensitive to the three currents Ia, Ib and IC. The positive sequence current component Ia is compared with the β10 current, and thus requires only one comparison, instead of three, which substantially reduces the required components and the BIO current is increased by the ratio S ', where S13 1, or the positive sequence current component can be reduced by š, before the comparison is made. The ratio is called S ', because it is different from the ratio S used in the first embodiment, for equivalent minimum trip sensitivity, assuming substantially balanced load currents for Ulll-J the non-faulty phases.

Närmare bestämt äro de tre ledningsströmmarna Ia, Ib och IC konnlade till ett oositivt sekvensfilter 118, såsom ett som är bildat av onerationsförstärkare, som nroducera den nositiva sekvensström- komnonenten Iap- Denna signal får bassera genom ett bandpassfilter 100' för att borttaga transienter, den förstärkas i förstärkaren l02', likriktas i likriktaren lO4', dess vågform utjämnas i integratorn lO6', och den resulterande signalen nåtryckes Då en ingång hos komnaratorn ll4'. ' 310-strömmen alstras på samma sätt som i utföringsformen i fig- 4, med kvotväljaren ll2'ökande dess storlek med S'i stället för S.More specifically, the three line currents Ia, Ib and IC are connected to a non-positive sequence filter 118, such as one formed by oneration amplifiers, which produce the positive sequence current component Iap- This signal is allowed to base through a bandpass filter 100 'to remove transients, the is amplified in the amplifier 102 ', is rectified in the rectifier 104', its waveform is equalized in the integrator 106 ', and the resulting signal is then pressed when an input of the comparator 114'. The '310 current is generated in the same manner as in the embodiment of Fig. 4, with the ratio selector 122' increasing its size by S 'instead of S.

Om BIO-strömmen överstiger minimet M, bestämt i nivådetektorn 108; önnnar nivådetektorn OCH-grinden 110' genom att nåtrycka en logisk ett tå en av dess tvâ ingångar- Om storleken av 3IoS' är lika med eller överstiger Iaf, bestämt av komnaratorn ll4', avgiver komnaratorn 114' en logisk ett till den återstående ingången hos OCH-grinden» När både nivådetektorn 108' och komoaratorn 114' agviva logiska ett-signaler, avgiver OCH-grinden 110' en logisk_ett-signal för att initiera ut- lösningstidlönningen beskriven i samband med fig. 1.If the BIO current exceeds the minimum M, determined in the level detector 108; the level detector AND gate 110 'by pressing a logic one toe one of its two inputs- If the magnitude of 3Is' is equal to or exceeds Iaf, determined by the commander 114 ', the commander 114' outputs a logic one to the remaining input of AND gate »When both the level detector 108 'and the como generator 114' emit logic one signals, the AND gate 110 'emits a logic one signal to initiate the trip time reward described in connection with Fig. 1.

Fig. 6 är ett detaljerat blockschema över ett riktningsrelä 67, som kan användas för nollsekvensriktingsrelät visat i fig. 1.Fig. 6 is a detailed block diagram of a directional relay 67 which may be used for the zero sequence directional relay shown in Fig. 1.

Snänningarna Vä, V¿ och Vè renresenterande ledningssnänningarna, och snänningen 310 renresenterande nollsekvensströmmen, få vardera nassem genom ett bandnassfilter 120 och förstärkas i förstärkarna 122. De förstärkta signalerna känsliga för ledningsspänningarna adderas i adderaranordningen 124, såsom i en operationsförstärkare, eller i ett resistivt adderingsnät. Om snänningarna äro balanserade, kommer summan att bli noll. Om det finns en önnen ledare eller ett högimnedansfel, 9 7 9 0 0 2 5 4 - 9 kommer summan att reoresentera nollsekvenskomnonenten av den fler- fasiga svänningen- Vågformen hos varje nollsekvenssnänning som unn- träder vid utgången hos adderaren 124 göres till rektangelform i en vågformninggkrets 126, och utsignalen från vâgformningskretsen 126 nåtryckes nå en fa svínkeldiskriminator 128.The voltages V1, V1 and V1 re-representing the line voltages, and the voltage 310 purely representing the zero sequence current, each pass through a stripe nose filter 120 and are amplified in the amplifiers 122. The amplified signals sensitive to the line voltages are added in the adder device 124 or in . If the strains are balanced, the sum will be zero. If there is an island conductor or a high-frequency error, 9 7 9 0 0 2 5 4 - 9, the sum will re-center the zero-sequence component of the multiphase oscillation. The waveform of each zero-sequence oscillation escaping at the output of the adder 124 is made into a rectangular shape in a waveform circuit 126, and the output signal from waveform circuit 126 is pressed to reach a few angular discriminators 128.

Den förstärkta signalen 310 känslig för nollsekvensströmmen nå- tryckes nå ett fasskiftnät 130, med graden fasskift vald enligt den önskade lutningen hos den karakteristiska kurvan visad i fig- 3- Den faaskiftade signalen nåtryckes nå fasvinkeldiskriminatorn 128- Fas- aniftaaaaa 150 kan använda an øparationaföratarlaara,anar kan det vara knnstruerat enligt fasskiftnätet visat i fig. 2 i det amerikanska natentet 3 295 019 överlåtet till övertagaren av föreliggande ansö- kan. Samma amerikanska natent visar en vågformningskrets, som kan an- vändas, men en onerationsförstärkare kan även användas såsom önskas.The amplified signal 310 sensitive to the zero sequence current is reached to reach a phase shift network 130, with the degree of phase shift selected according to the desired slope of the characteristic curve shown in Fig. 3- The phase shifted signal is reached to reach the phase angle discriminator 128- Phase aniftaaaaaa 150 can use an island. it may be constructed according to the phase shift network shown in Fig. 2 of U.S. Pat. No. 3,295,019 assigned to the assignee of the present application. The same US natent shows a waveform circuit that can be used, but an oneration amplifier can also be used as desired.

Fasvinkeldiskriminatorn 128 kan vara en faskänslig likriktare, vari fasen hos ledningssnänningssignalen grindstyr signalen känslig för nollsekvensströmmen genom en av två kretsar, av vilka den ena ger en negativ utsignal, och den andra ger en nositiv utsignal. Den resulterande signalen får nassera genom ett lågnassfilter för att bilda oositiv eller negativ ensriktad svänning som i sin tur ﬁåtryckes nå en nivådetektor för att bilda en logisk nollsignal när insignalen är negativ, och en logisk ettsignal när insignalen är nositiv.The phase angle discriminator 128 may be a phase sensitive rectifier, wherein the phase of the line voltage signal gates the signal sensitive to the zero sequence current through one of two circuits, one of which gives a negative output signal, and the other gives a negative output signal. The resulting signal is passed through a low nose filter to form a negative or negative unidirectional oscillation which in turn is pressed to reach a level detector to form a logic zero signal when the input signal is negative, and a logic one signal when the input signal is negative.

I stället för att vara känslig för strömningsriktningen hos nollsekvensströmmen kan fasvinkeldiekriminatorn 128 vara konstruerad för att ge en utsignal baserad nå strömningsriktningen hos nollsek- venseffekten- I detta fall kan vágformskvadreringskretsen 126 elimi- neras, varvid utsignalerna från adderaren 124 och fasskíftaren 130 multinlícerae i fasvinkeldiskriminatorn 128. Resultatet blir nositivt, om vinkeln är i de första och fjärde kvadranterna, och negativt, om vinkeln är i de andra och tredje kvadranterna.Instead of being sensitive to the flow direction of the zero sequence current, the phase angle dcriminator 128 may be designed to provide an output signal based on the flow direction of the zero sequence effect. In this case, the waveform squaring circuit 126 may be eliminated, with the output signals from the phase generator The result is positive if the angle is in the first and fourth quadrants, and negative if the angle is in the second and third quadrants.

En annan form av fasvinkeldiskriminator, som har en likströms- utsignal indikerande med sin oolaritet riktningen hos effektflöde, visas i fig. 2 i det amerikanska natentet 5 312 864, som är överlåtet till övertagaren av föreliggande unnfinning.Another form of phase angle discriminator, which has a DC output signal indicating with its oolarity the direction of power flow, is shown in Fig. 2 of U.S. Pat. No. 5,312,864, which is assigned to the assignee of the present invention.

Oavsett vad fasvinkeldetekteringsteknik som användes, är fasvinkel- diskriminatorn 128 anordnad för att ge en logisk ettsignal, om ström- ningsriktningen av nollsekvenskvantiteten indikerar ett fel i led- ningssektionen 11, och den ger annars en logisk nollsignal. Den lo- giska ettsignalen nåtryckes nå en tidkrets 132. Om den logiska ettsig- nalen kvarstår under en förutbestämd tidsneriod, såsom 4,16 milli- sekunder, ger den en utsignal till en nulsförlängninskrets 134, såsom en monostabil vinna eller enförlonnsvivna, som ger en logisk ettutsig- 10 nal med 'tillräcklig varaktighet för att blockera OCH-grinden 70 till» räckligt länge för att tillåta fördröjningskretsarna 62 och 62" att arbeta.Regardless of the phase angle detection technique used, the phase angle discriminator 128 is arranged to provide a logic one signal, if the flow direction of the zero sequence quantity indicates a fault in the line section 11, and it otherwise provides a logic zero signal. The logic one signal is reached to reach a timing circuit 132. If the logic one signal persists for a predetermined period of time, such as 4.16 milliseconds, it outputs a zero extension circuit 134, such as a monostable gain or a one-time winding, which provides a logic one output signal of sufficient duration to block AND gate 70 to "long enough to allow delay circuits 62 and 62" to operate.

Sammanfattningsvis kan sägas att det har visats ett nytt och förbättrat skyddsreläsystem, som ger känsligare jordfelsnåvisnina, uten att man lider obehaget av utlösning nå grund av obalanserad be- lastningeström. Belestningsströmmarna i de icke felaktiga faserna pe arbetskvantitet för ett kvotjordrelä för att 'oåvisa en örmen eller felaktig fas, även vid frånvaron av någon jordfelsström- Genom rätt inställning av värden av M och S, som kunna inetällas .enligt belast- ningsstudier för en sbeciell distributionskrets, kommer den visade skyddsreläannaraten att diskriminera mellan högimnedansfel, som kan orsakas av en bmsten eller fallen ledare, och normal obalanaerad bela stn inasström -In summary, it can be said that a new and improved protection relay system has been demonstrated, which provides more sensitive earth-fault detection, without suffering the discomfort of tripping due to unbalanced load current. The load currents in the non-erroneous phases on the working quantity of a quota earth relay to indicate an error or erroneous phase, even in the absence of any earth-fault current. By correct setting of values of M and S, which can be set according to load studies for a specific distribution circuit , the protection relay device shown will discriminate between high-frequency faults, which may be caused by a bus or a fallen conductor, and normal unbalanced load current,

Claims

1. 7900254-9 H PAWENWKRAV l- Protective relay device for detection and remediation of high-impedance faults reaches a multiphase electrical distribution circuit, comprising a multiphase source Åfig- l (1227 for alternating current, a multiphase distribution circuit (ll), a load circuit (13) , a first circuit breaker (52) for controlling the connection between the distribution circuit and the source, a second circuit breaker (52 ') for controlling the obstruction between the distribution circuit and the load circuit, characterized by a first and a second quota ground relay Åfig- 1, 4 or 5 ( 60, 60'17 at the first and second circuit breakers, respectively, to trip the associated circuit breaker after a predetermined delay time, when the ratio between zero sequence current and a predetermined phase current related quantity indicates a fault condition, and a zero sequence direction relay Åfig. or 6 (6717 at the second circuit breaker to coordinate the first and second quotient ground relays by adjusting tripping the delay time of the second circuit breaker relative to the tripping delay time of the first circuit breaker, in response to reaching the flow direction of a zero sequence quantity at the second circuit breaker 2. Protective relay device according to claim 1, characterized in that the quota ground relay discriminates between sensitive to the magnitude of zero sequence current, a predetermined minimum size being required to initiate delay time pay, and the size required to initiate delay time pay being increased by a predetermined phase current related quantity in accordance with a ratio setting of relay 1 according to claim 1. or 2, may be characterized in that the first quotient ground relay includes a delay device (62), which requires that the fault current shown remain for a time T1 before the tripping of the first circuit breaker, and the second quotient ground relay includes a delay device. (62 ' , 62 "), which is sensitive to the zero-sequence directional relay, triggers the second circuit breaker when a fault reaches the load side remains for a time T2, which is shorter than the time T1, and trips the second circuit breaker, when a fault reaches the source side remains below a time T3, which is longer than the time T1- '4- Protection relay device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the predetermined phase current-related quantity is the minimum Åïig- 4 (M27 of the phase currents- 5. Protective relay device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the predetermined phase current-related quantities are the positive sequence component Åïig- 5 (Ia ') 7 of phase current m8 Tna ß