DE1588481C3 - Schaltungsanordnung für Schutzrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Schutzrelais gemäß dem Oberbegriff des Anspruches. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der CH-PS 4 23 953 bekannt.

Die dort beschriebene Meßschaltung für elektronische Relais, die mit integrierendem Phasenvergleich von Strom und Spannung arbeitet, wird zum Schutz von elektrischen Netzen verwendet. Der Phasenvergleich erfolgt in UND-Gliedern, denen die Ausgangssignale von Rechteckumformern zugeführt werden. Die Ausgänge der UND-Glieder sind über Integrationsglieder auf einen Pegeldetektor geschaltet.

Da die Rechteckumformer sehr empfindlich sind, um die Nulldurchgänge der Wechselgrößen genau zu erfassen, besteht die Gefahr, daß diese Umformer nach Abschaltung der zu schützenden Leitung von eingestreuten Störspannungen voll ausgesteuert werden, was zu Fehlschaltungen Anlaß gibt. In der genannten Patentschrift wird daher vorgeschlagen, das elektronische Relais zusätzlich mit einer Schwellwertstufe auszurüsten, die erst oberhalb eines bestimmten Wertes des Nennstromes, z. B. 0,5 In, anspricht und damit über ein UND-Glied die Meßschaltung freigibt.

Aus der DT-PS 11 71 507 ist bereits eine Einrichtung für die Ausführung eines Distanzmeßverfahrens zur selektiven Erfassung von Störungen in elektrischen Netzen bekannt, bei der von den Strom- und Spannungswerten des Netzes mittels Wandlerschaltungen Eingangsgrößen abgeleitet werden, die von Rechteckumformern in Rechtecksignale umgeformt werden. In einem UND-Glied erfolgt dann der Phasenvergleich. Dem UND-Glied ist ein Integrationsglied und diesem wiederum ein Pegeldetektor nachgeschaltet, so daß bei Vorliegen eines vorgegebenen Bereiches der Phasenverschiebung· zwischen den Rechteckimpulsen ein Auslösekommando an einen nachgeschalteten Leistungsschalter gegeben wird.

Weiter ist aus DT-AS 11 89 184 eine Erdschlußschutzeinrichtung für Mehrphasenleitungen bekannt, die mittels Trägerfrequenz arbeitet und bei der mittels Phasenvergleich arbeitende Richtungsglieder vorgesehen sind. Die Richtungsglieder werden im Fehlerfalle von einem Anregeglied freigegeben. Das Anregeglied ist relativ empfindlich eingestellt, um zuverlässig einer Freigabe der Schutzeinrichtung die Abgabe Trägerfrequenzsignals von jeder Station sicherzus. len. Sein Ansprechwert ist somit kleiner als Freigabewert der Schutzeinrichtung. Das Anregeg ist dabei an eine Einrichtung angeschlossen, die Abhängigkeit von einer vom Strom abgeleitc Eingangsspannung eine gleichgerichtete Ausgangsg ße mit geringer Welligkeit liefert. Die zur Erzielung geringen Welligkeit erforderliche Glättung ist jedi nachteilig, da diese bei Wegfall der Anregebedingi eine Zeitverzögerung zur Folge hat. Außerdem ist der bekannten Schaltung noch ein Freigabegl vorgesehen, das von einer ungeglätteten Gleichsp.

nung gespeist wird. Das Freigabeglied liefert soi rechteckförmige Ausgangssignale. Derartige impulsfi mige Ausgangssignale sind aber nicht für eine logisc Weiterverarbeitung geeignet, wie sie z. B. bei Distanz; lais auftritt, wo für die Abgabe eines auslösend Ausgangssignals z. B. die Anregebedingung, der Rk tungsentscheid und die Distanzmessung vorlieg müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei Schaltungsanordnung für mit integrierendem Phase vergleich arbeitende Schutzrelais zu schaffen, von d bei Überschreiten eines vorgegebenen Freigabewen ein ständiges Signal und unterhalb des Freigabewen kein Signal abgegeben wird und bei der außerdem i Falle eines Wegfalls der Freigabebedingung das Sign sehr schnell verschwindet. Ein sehr schnelles Verschwi den des Signals ist wünschenswert, da gerade b Abschaltvorgängen Störimpulse auftreten, die u. I noch zu einem nachträglichen Ansprechen ein« Schutzrelais führen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch d kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst. M dieser Lösung ergibt sich einerseits ein konstanu Signal bei vorliegender Freigabebedingung und ai dererseits eine kurze Rückfallzeit bei Wegfall derselbei Im folgenden soll die Erfindung anhand des in dt Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläi tert werden. In der Figur ist ein Teil eines Schutzrelai zur Durchführung von Qistanzmessungen schematise dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Distanzmeßtei Die Messung der Distanz erfolgt mittels Phasenver gleich für Impulse einer z. B. positiven Polarität.

Von einem nicht dargestellten Netz werden den Distanzmeßteil über Klemmen 1, 2 eine Spannung L und über Klemmen 3, 4 ein Strom / zugeführt. Dii Klemmen 1 bis 4 sind mit einer Wandlerschaltung verbunden, in der aus der Spannung Uund dem Strom / die für eine Distanzmessung mittels Phasenvergleich benötigten Eingangsgrößen gebildet werden. Diese Eingangsgrößen werden Rechteckumformern 9, zugeführt, die die sinusförmigen Eingangsgrößen in Rechtecksignale umformen. Den Rechteckumformern 9, 10 ist ein UND-Glied 13 nachgeschaltet, an das sich ein Integrationsglied 14 anschließt, dessen Ausgang mit einem Pegeldetektor 17 verbunden ist. Dem Pegeldetektor 17 folgt eine Impulsverlängerungsstufe 20 nach, deren Verlängerungsteil entsprechend der Periode des Stromes / bzw. der Spannung U des überwachten Netzes gewählt ist, so daß bei Überschreiten des Ansprechwertes des Pegeldetektors 17 dessen Ausgangssignale auf jeweils mindestens eine halbe Periode verlängert werden. Die an einem Ausgang 21 der Impulsverlängerungsstufe 20 anliegenden Signale werden in an sich bekannter Weise mit weiteren Signalen

des Distanzrelais logisch verknüpft. Bei den weiteren Signalen kann es sich z. B. um Signale von einem Distanzmeßteil für den Phasenvergleich von Impulsen entgegengesetzter, z. B. negativer Polarität, sowie um Signale von Anregegliedern, Richtungsgliedern und weiteren Impedanzmeßstufen handeln.

Die Rechteckumformer 9, 10 sind sehr empfindlich, um die Nulldurchgänge der Eingangsgrößen genau zu erfassen. Dies bedingt jedenfalls eine große Empfindlichkeit gegenüber Störimpulsen. Sofern der überwachte Netzteil bzw. die überwachte Leitung eingeschaltet ist und damit Strom führt, wirkt sich dies allerdings nicht störend aus, da die betriebsmäßig auftretenden Ströme und Spannungen groß gegenüber den Störeinflüssen sind. Bei abgeschalteter Leitung können sich jedoch die Störimpulse auswirken und die Rechteckumformer 9,10 ansteuern. Die Störimpulse treten vor allem bei Schaltvorgängen im Netz auf. Ihre Phasenlage ist unbestimmt.

Zur Vermeidung von Störeinflüssen ist eine Freigabeschaltung vorgesehen, die von einer gleichgerichteten, dem Strom / proportionalen Wechselgröße gespeist wird. Die Freigabeschaltung weist eine erste Schwellwertstufe 15 auf, deren Ansprechwert auf den Freigabewert des Schutzrelais, z. B. 0,5 In. eingestellt ist. Die von der Schwellwertstufe 15 abgegebenen Impulse werden um etwa eine halbe Periode mittels einer nachgeschalteten Impulsverlängerungsstufe 18 verlängert. Für eine Netzfrequenz von 50 Hz beträgt diese Verlängerung somit etwa 10 Millisekunden. Bei Überschreiten des Freigabewertes von 0,5 I_n ergibt sich daher am Ausgang der Impulsverlängerungsstufe 18 ein Dauersignal, das nach Unterschreiten des Freigabewertes nach 10 Millisekunden verschwindet. Da bei einer Distanzmessung mittels Phasenvergleich eine Integrationszeit für die Ermittlung des Meßergebnisses von weniger als 10 Millisekunden vorliegt, ist die erwähnte Verzögerungszeit zu groß, um in jedem Fall ein Fehlansprechen des Schutzrelais auszuschließen. Die Freigabeschaltung weist daher eine zweite Schwellwertstufe 16 auf, deren Ansprechwert, z.B. 0,1 In. kleiner ist als der Freigabewert und deren Impulsverlängerung kürzer als eine halbe Periode gewählt wird. Die mittels einer Impulsverlängerungsstufe 19 einstellbare Inipulsverlängerung ist zweckmäßigerweise derart gewählt, daß am Ausgang der Impulsverlängerungsstufe 19 bei Erreichen des Ansprechwertes der Schwellwertstufe 15 — also bei Erreichen des Freigabewertes — ebenfalls ein Dauersignal ansteht. Da jedoch der Ansprechwert der Schwellwertstufe 16 erheblich niedriger liegt, braucht die Impulsverlängerung nur etwa 1 Millisekunde zu betragen. Es ergibt sich somit am Ausgang der Impulsverlängerungsstufe 19 bei Überschreiten des Ansprechwertes der Schwellwertstufe 15 ein Dauersignal, während bei zwischen den Ansprechwerten der Schwellwertstufen 15 und 16 liegenden Eingangswechselgrößen am Ausgang der Impulsverlängerungsstufe 19 Rechtecksignale anstehen. Wird der Ansprechwert der Schwellwertstufe 16 nicht erreicht, tritt am Ausgang der Impulsverlängerungsstufe 19 kein Signal auf. Außerdem verschwindet wegen der geringeren Impulsverlängerung durch die Impulsverlängerungsstufe 19 das Ausgangssignal bei Unterschreiten des Schwellwertes schneller als dasjenige der Impulsverlängerungsstufe 18.

Die Ausgänge der Impulsverlängerungsstufen 18, 19 sind mit Eingängen des UND-Gliedes 13 verbunden. Die Eingänge der Schwellwertstufen 15, 16 sind an einen Widerstand 12 angeschlossen, der in der Diagonalen einer Gleichrichterbrücke 11 liegt. Die andere Diagonale der Gleichrichterbrücke 11 ist mit einer Wandlerschaltung 8 verbunden, die über Klemmen 5, 6 vom Strom /gespeist wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:

Wird der Freigabewert von 0,5 In überschritten, so liegen an den Ausgängen der Impulsverlängerungsstufen 18, 19 Dauersignale an, und es kann mittels des UND-Gliedes 13 sowie des Integrationsgliedes 14 und des Pegeldetektors 17 eine Phasenvergleichsmessung für eine Polarität der von den Rechteckumformern 9,10 gelieferten Impulse in an sich bekannter Weise ausgeführt werden. Eingestreute Impulse stören in diesem Fall praktisch nicht/da sie klein gegenüber den Größen Spannung U, Strom / des Netzes sind. Ist der Strom / kleiner als der Freigabewert von 0,5 In. so liegt zumindest am Ausgang der Impulsverlängerungsstufe 18 kein Signal vor. Das UND-Glied 13 ist damit gesperrt. Störimpulse können sich also nicht auswirken. Weiter ist durch das Sperren des UND-Gliedes 13 eine Rückstellung des Integrationsgliedes 14 auf den Ausgangszustand sichergestellt. Bei einem Übergang des Stromes /von einem Wert größer als 0,5 /^auf einen Wert kleiner als 0,5 In liefert zwar die Impulsverlängerungsstufe 18 noch für etwa 10 Millisekunden ein Signal, jedoch verschwindet dann das Ausgangssignal der Impulsverlängerungsstufe 19 wegen der geringeren Verzögerungszeit sehr viel schneller. Damit ist ein schneller Wegfall der durch das UND-Glied 13 gegebenen UND-Bedingung und eine schnelle Rückstellung des Integrationsgliedes 14 sichergestellt. Störimpulse können sich also auch bei Schaltvorgängen praktisch nicht mehr auf die jeweilige Distanzmessung und weiter auf die ordnungsgemäße Funktion des jeweiligen Schutzrelais auswirken.

Die Ausgangssignale der beschriebenen Freigabeschaltung können in entsprechender Weise auch weiteren Teilen eines Schutzrelais, z. B. weiteren Distanzmeßgliedern, sowie Richtungsgliedern zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung für Schutzrelais, die mit integrierendem Phasenvergleich arbeitet, bei der mittels Rechteckumformer die in einem UND-Glied zu vergleichenden Größen gebildet werden und bei der eine Freigabeschaltung vorgesehen ist, die von einer gleichgerichteten, ungeglätteten Wechselgröße gespeist wird und eine erste Schwellwertstufe aufweist, deren Ansprechwert auf den Freigabewert der Schutzrelais eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse dieser Schwellwertstufe (15) um etwa eine halbe Periode verlängert werden, daß die Freigabeschaltung eine zweite Schwellwertstufe (16) aufweist, deren Ansprechwert kleiner als der Freigabewert und deren Impulsverlängerung kleiner als eine halbe Periode ist, und daß die Ausgänge der Schwellwertstufen (15, 16) mit Eingängen des UND-Gliedes (13) verbunden sind.