DE2216377B2 - Differentialschutz - Google Patents

Description

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die Gefahr entsteht, daß der Schutz einen innerhalb der geometrischen Summe der in das zu schützende

seines Schutzbereiches aufgetretenen Fehler nicht System hineinfließenden Ströme bzw. mil einer aus

mehr erkennt und dann den Leitungsabschnitt nicht dieser Summe abgeleiteten elektrischen Größe beauf-

abschaltet. schlagtcn Indikator eine Schaltvorrichtung nachge-

Die eben geschilderten Verhältnisse sind bei einem 5 ordnet, die über eine »ODER«-Verknüpfung mit den weiteren bekannten elektronischen Sammelschienen- Ausgängen von Grenzwertstufen verbunden ist; die schutz berücksichtigt, der in dsn »Brown-Boveri- Grenzwertstufen sind eingangsseitig über je eine Schal-Mitteilungen«, Band 53 (1966), Nr. 4/5, S. 326 bis tung zur Erfassung der Wandlersättigung au die Se-339, beschrieben ist. Bei diesem Sammelschienen- kundärwicklung eines sättigbaren Stromwandlers anschutz werden zwei Kriterien ausgewertet, um einen io geschlossen, so daß die dem Indikator nachgeschaltete aufgetretenen Fehler im Bereich des zu überwachen- Schaltvorrichtung öffnet, wenn ein Stromwandler in den Lttriungsabschnitts mit Sicherheit erkennen zu Sättigung geht. Dadurch ergibt sich die vorteilhafte können. Ein erstes Kriterium wird mit einem Maxi- Möglichkeit, den Einfluß des Sperrstromes im Vermal-Stromrelais im Differenzkreis erfaßt, wobei das gleich zu bekannten Differentialschutzeinrichtungen Maximal-Stromrelais an mehrere parallelgeschaltete 15 sehr viel geringer zu machen, so daß die Diff erential-Zwischenwandler angeschlossen ist, die von in Ab- schutzeinrichtung selbst bei vorhandenem, dem Auszweigen de?· zu überwachenden Sammelschiene flie- lösestrom entgegengerichtetem Sperrstrom wesentlich ßenden Ströme beaufschlagt sind. empfindlicher als eine Differentialschutzeinrichtung

Zur Erfassung des zweiten Kriteriums wird bei dem ist, die ihre Entscheidung durch Integration der

Sammelschienenschutz nach den »Brown-Boveri- 20 Augenblickswerte des Auslöse- und Sperrstromes

Mitteilungen« die Stromrichtung für jeden Sammel- über mehrere Perioden trifft.

schienenteil getrennt ,usgewertet, indem ein gegen- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen seitiger Vergleich aller Ströme der auf den gleichen Differentialschutz für einen Leitungsabschnitt, vor-Sammelschienenteil einspeisenden Abzweige zusam- zugsweise für eine Sammelschiene, zu schaffen, bei men mit dem Strom im Differenzkreis vorgenommen 25 dem mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine wird. Dazu bedarf es einer verhältnismäßig kompli- schnelle Auslösung bei einem Fehler auf dem zu zierten elektronischen Schaltungsanordnung, die meh- überwachenden Leitungsabschnitt erfolgt, wobei eine rere Rechteckformer und mehrere Gatter aufweist. sichere Unterscheidung zwischen einem inneren Feh-Dieser bekannte Sammelschienenschutz ist gegen ler und einem außerhalb des zu überwachenden Lei-Übertragungsfehler der Stromwandler in einem be- 30 tungsabschnitts aufgetretenen Fehler vorgenommen stimmten Bereich stabilisiert und erlaubt iehr kurze wird, ohne daß eine Fehlauslösung durch womöglich Kommandozeiten. eintretende Wandlersättigung erfolgen kann.

Ferner ist in der Zeitschrift »Bulletin des schweize- Zur Lösung dieser Aufgabenstellung geht die Errischen elektrotechnischen Vereins«, 1965, Heft 22, findung von einem Differentialschutz für einen Lei-S. 989 bis 996, ein elektronischer Sammelschienen- 35 tungsabschnitt, vorzugsweise für eine Sammelschiene, Spannungsdifferentialschutz für unterschiedliche aus, bei dem eine der geometrischen Summen der dem Stromwandler-Übersetzungen beschrieben. Bei die- Leitungsabschnitt zufließenden und der aus dem Leisem bekannten Differentialschutz wird eine aus der tungsabsclvnitt abfließenden Ströme entsprechende geometrischen Summe der der Sammelschiene zu- Meßgröße (Auslösegröße) in einei Vergleichsanordfließenden und aus dieser abfließenden Ströme gebil- 40 nung mit einer weiteren Meßgröße (Sperrgröße) verdete Meßgröße als Auslösegröße über einen Steuer- glichen wird, die der arithmetischen Summe der zutransistor zur Zündung eines Thyristors benutzt, dem und abfließenden Ströme entspricht,
ein Auslöserelais od. dgl. nachgeordnet ist. Der Meß- In einem solchen Differenzialschutz ist erfmdungsgröße als Auslösegröße wird bei dem bekannten gemäß eine Speichereinrichtung vorhanden, in der der Differentialschutz bei einem außenliegenden Fehler 45 Scheitelwert der Sperrgröße oder ein um einen be- oder bei Fehlerfreiheit eine weitere Meßgröße als stimmten !Betrag verminderter Scheitelwert der Sperr-Sperrgrößr; entgegengeschaltet, die der arithmetischen größe gespeichert ist; an die Speichereinrichtung ist Summe der zu- und abfließenden Ströme entspricht. eine vorzugsweise elektronische Vergleichanordnung Diese Sperrgröße wird nur dann wirksam, wenn angeschlossen, der eingangsseitig auch die Momen-Zenerdioden mit relativ hoher Durchbruchsspannung 50 tanwerte der positiven und/oder der negativen Halb · leitend werden. Weitere Zenerdioden mit niedriger schwingung der Auslösegröße zugeführt, sind, und der Durchbruchsspannung bleiben dabei auf Grund ihrer Vergleichsanordnung ist ein Auslöseglied nachgeordschaltungstechnischen Anordnung unwirksam. Diese net, das bei den verminderten Scheitclwert der Sperr-Zenerdioden sind erst dann von Bedeutung, wenn im größe überschreitenden Momentanwerten der Aus-Falle eines innenliegenden Kurzschlusses alle Ströme 55 lösegröße ein Auslösesignal abgibt,
der S-JTtf.idschiene zufließen, so daß dann die Sekun- Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, därströme der Zwischenwandler praktisch gleiche daß sich der Einfluß von Wandiersättigungen auf das Polaritäten aufweisen. Es fließt jetzt der gesamte Auslöseverhaiten eines Differentialsehutzes unter-Sperrstrom über die weiteren Dioden direkt zu den drücken läßt, wenn der Scheitelwert der Sperrgröße Hilfswandlern zurück und bleibt daher für eine Sper- 60 bzw. ein entsprechend der gewünschten Stabilisierung rung unwirksam. Besondere Maßnahmen, um ein verminderter Scheitelwert gespeichert wird und mit Fehlauslösen des bekannten Differentialsehutzes bei dem gespeicherten Wert Momentanwerte der AusSättigung der Wandler zu verhindern, sind nicht vor- lösegröße verglichen werden. Dabei können Auslösegesehen, bedingungen vorgegeben werden, die je nach den

Diesbezüglich ist eine weitere bekannte Differen- 65 Netzverhällnissen festlegbar sind,

^schutzeinrichtung vorteilhafter, die in der deut- Sind die Netzverhältnisse beispielsweise derart, daß

sehen Offenlegungsschrift 1 956 527 beschrieben ist. Stromwandlersättigungen in größerem Umfange auch

Bei dieser Differentialschutzeinrichtung ist einem mit kurzzeitig nicht zu erwarten sind, dann genügt es,

wenn bei einem Vergleich der Momentanwerte der innerhalb der ersten Halbschwingung nach Fehlerbe-

ersten nach einem Fehler auftretenden Halbschwin- ginn eine Auslösung vornehmen zu lassen,

gung der Auslösegröße mit dem verminderten Schei- Als vorteilhaft wird es auch angesehen, wenn der

telwert der Sperrgröße ein Überwiegen der Momen- elektronischen Vergleichsanordnung ein Zeitglied

tanwerte der Auslösegröße festgestellt wird, um ein 5 nachgeordnet ist, das die Länge der beim Vergleich

Auslösen zu veranlassen. des verminderten Scheitelwertes der Sperrgröße mit

In den meisten Fällen ist aber in den heutigen Net- den Halbschwingungen der Auslösegröße gebildeten

zen damit zu rechnen, daß ic Falle eines außerhalb Impulse mit einer vorbestimmten Zeitdauer vergleicht

einer Sammelschiene in einem Abzweig auftretenden und bei diese Zeitdauer überschreitenden Impulsen

Kurzschlusses der zugeordnete Stromwandler gesättigt io ein Signal an de nachgeordnete Logikschaltung bzw.

wird. Ist im Hinblick auf diesen Umstand schon dafür an das nachgeordnete Auslöseglied abgibt. Durch

gesorgt, daß der Stromwandler mit linealisierten diese Meßwiecierholung ist verhindert, daß durch

Eisenkernen eingesetzt sind, dann kann als Auslöse- einen infolge transienter Vorgänge erzeugten Impuls

bedingung gelten, daß die positive oder die negative eine Auslösung eingeleitet wird.

Halbschwingung der Auslösegröße für einen be- 15 Vorteilhaft erscheint es ferner, wenn der elektroni-

stimmten Bruchteil einer Halbperiode größer als der sehen Vergleichsanordnung ein Grenzwertindikator

gespeicherte Scheitelwert ist. unmittelbar nachgeordnet ist. Dieser Grenzindikator

Vielfach wird es aber erforderlich sein — vor allem bietet nämlich die Möglichkeit, eine Auslösung erst

dann, wenn mit großen Übertragungsfehlern der dann vorzunehmen, wenn die aus dein Vergleich der

Stromwandler gerechnet werden muß —, zur Vertun- 20 Auslösegröße mit dem gespeicherten Scheitelwert der

derung eines Fehlauslösens bei außenliegendem Feh- Sperrgröße gebildeten Impulse eine vorbestimmte

ler sowohl die positive als auch die negative Halb- Größe erreicht haben.

schwingung der Auslösegröße mit dem gespeicherten Als vorteilhaft wird es eiuch angesehen, wenn der

Scheitelwert zu vergleichen und erst dann ein Aus- erftadungsgemaße Differentialschutz ein weiteres

lösesignal zu erzeugen, wenn die Momentanwerte 25 Zeitglied enthält, durch das eine zeitabhängig ver-

beider Halbschwingungen für einen bestimmten änderbare Verminderung des Scheitelwertes der

Bruchteil jeder Halbschwingung höher als der gespei- Sperrgröße bevrirkt ist. Damit ist nämlich die vorteil-

cherte Scheitelwert sind. hafte Möglichkeit geschaffen, durch eine Herabset-

Zur Durchführung des Vergleichs der Momentan- zung des Stabitisierungsgrades während der Messung

werte der Halbschwingungen der Auslösegröße mit 30 nach Abklingen der transienten Vorgänge die Emp-

dem gespeicherten Scheitelwert der Sperrgrößen kön- fmdlichkeit des Differentialschutzes bei innenliegen-

nen unterschiedlich aufgebaute Vergleichsanordmin- den Fehlern zu erhöhen.

gen verwendet werden. So kann es vorteilhaft sein, Zur Erläuterung der Erfindung ist in der F i g. 1 eine elektronische Vergleichsanordnung mit zwei ver- ein Blockschallbild eines Ausführungsbeispiels des ergleichenden Schaltungsteilen zu verwenden, von 35 findungsgemäßen Diffarentialschutzes wiedergegeben; denen dem einen der verminderte Scheitelwert der in der F i g. 2 sind wesentliche Teile der Schaltung Sperrgröße und die positiven Halbschwingungen der nach Fig. 1 ausführlich dargestellt
Auslösegröße und dem anderen Schaltungsteil der Bei dem in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsverminderte Scheitelwert der Sperrgröße und die ne- beispiel ist in Abzweigen A1 und A 2 einer zu übergativen Halbschwingungen der Auslösegröße züge- 40 wachenden Sammelschiene 5 jeweils eine Primärwickführt sind. lung wll bzw. w21 jeweils eines Stromwandlers Wl

Ee ist zwar an sich aus der schweizerischen Patent- und W2 angeordnet. Die Sekundärwicklungen w 12 schrift 492 325 bekannt, eine mit Ventilen arbeitende und w22 der Stromwandler Wt und W2 sind parallel Schaltung zur getrennten Erfassung eines Meßwertes geschaltet und an eine Primärwicklung w 31 eines des positiven und des analogen Meßwertes des nega- 45 Zwischenstroniwandlers V/ 3 angeschlossen. In der tiven Wellenteiles einer oder mehrerer Stromwellen Wicklung w 31 fließt dann ein Strom, der der geomesowie eine diese Meßwerte vergleichende oder beide frischen Summe der durch die Wandler Wl und Wl Meßwerte als Ansprechkriterium benutzende Schalt- fließenden Ströme proportional ist. Die Sekundäranordnung zu verwenden, jedoch ist diese Schaltung wicklung w 32 des Zwischenstroniwandlers W3 ist an dazu vorgesehen, in einem Überstromschutz induktive 50 einen Graetz-Gleichrichter G1 angeschlossen, dem Einschaltströme von sonstigen Überströmen zu unter- ein Widerstand R1 nachgeordnet ist. An dem Widerscheiden. stand R1 fällt demzufolge eine Spannung U1 ab, die

Die elektronische Vergleichsanordnung kann in der geometrischen Summe der durch die Stromwandvorteilhafter Weise auch eine einzige vergleichende ler Wl und W2 fließenden Ströme proportional ist. Schaltungseinheit enthalten, der der verminderte 55 Die Spannung U1 stellt eine nicht geglättete Gleich-Scheitelwert der Sperrgröße und die positiven und spannung dar und bildet die Auslösegröße des erfinnegativen Halbschwingungen der Auslösegröße züge- dungsgemäßien Differentialschutzes,
führt sind. In diesem Falle ist vorteilhafterweise zwi- Im Sekuridärkreis der Stromwandler Wl und W2 sehen der elektronischen Vergleichsanordnung und ist zusätzlich jeweils eine Primärwicklungzvvll und dem Auslöseglied eine Logikschaltung angeordnet, 60 zw21 von Jeweils einem weiteren Zwischenwandler mit der eine Auswertung der Halbschwingungen einer ZlPl bzw. ZW2 angeordnet. Die Sekundärwicklun-Polarität der Auslösegröße oder eine Auswertung bei- gen zwl2 und zw22 der Zwischenwandler ZI-Fl und der Halbschwingungen der Auslösegröße ermöglicht ZW2 sind mit jeweils einem Graetz-Gleichrichter G 2 ist. Mittels der Logikschaltung ergibt sich die vorteil- und G3 verbunden. Eine in der Gleichstrom-Briickenhafte Möglichkeit, den erfindungsgemäßsn Differen- 65 schaltung GB entstehende Spannung V 2 ist daher der tialschutz den jeweiligen Einsatzfällen hinsichtlich arithmetischen Summe der durch die Stromwandler seines Auslöseverhaltens anpassen zu können, also Wl und W2 fließenden Ströme proportional; sie stellt bei günstigen Netzverhältnissen beispielsweise schon die Sperrgröße des erfindungsgemäßen Differential-

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Schutzes dar. Die Spannung U 2 entspricht der Span- lösung erst nach Ablauf von zwei Halbschwingungen

nung an einem Kondensator C1, vermindert entspre- durchzuführen.

j chend dem Teilerverhältnis des sue den Widerständen Verwickelter werden die Verhältnisse, wenn ein JR 2 bis R 5 bestehenden Spannungsteilers; der Kon- Fehler außerhalb der Sammelschiene 6, beispielsweise j densator C1 stellt eine Speicheranordnung dar. 5 in der Nähe des Stromwandlers Wl auftritt. Der Mit dem Spannungsteiler mit den Widerständen R 2 Stromwandler Wl kann bei diesem Fehlerfall in den bis RS ist der Stabilisierungsgrad des erflndungsge- Sättigungsbereich seiner Kerninduktion gesteuert wermäßen Differentialschutzes einstellbar. Zu diesem den, wobei dann die geometrische Summe der Ströme Zwecke sind Steckkontakte Si 1 und St 2 vorgesehen und damit die Auslösegröße verhältnismäßig groß sowie eine Schaltungsauordnung SZ zur zeitabhängi- io werden kann. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß gen Steuerung des Stabilisierungsgrades. Die Schal- zu Beginn eines Kurzschlusses dem stationären Anteil ivngsanordnung SZ kann beispielsweise einen Transi- des Stromes durch den Wandler Wl eine in ihrer stör als Schalter enthalten, der nach z. B. durch ein Auswirkung von der Einschaltphase und vom Ver-ÄC-Glied bewirkter Zeitverzögerung nach dem Auf- hältnis der Induktivität zum ohmschen Widerstand treten eines Fehlers den Widerstand R S kurzschließt 15 der Kurzschlußbahn abhängige Gleichstromkompound dadurch den Stabilisierungsgrad verringert. Der nete überlagert ist. Dabei ergibt sich, daß sich die Schaltungsanordnung SZ ist eine Überstromanregung Übertragungseigenschaften des Stromwandlers nur in JA vorgeordnet, die beispielsweise von einem Über- der durch die Gleichstromkomponente vergrößerten stromrelais gebildet sein kann. Halbschwingung wesentlich verschlechtern. Bildet Die Gleichstrom-Brückenschaltung GB ist an ao man nun die Differenz aus der Auslösegröße und dem Klemmen K1 und K 2 mit einem Verstärker V ver- mit dem Stabilisierungsgrad s bewerteten Scheitelwert bunden, der vorzugsweise von einem Operationsver- der Sperrgroße, so kann bei großem Übertragungsstärker gebildet ist. Dem Verstärker V ist ein Grenz- fehler der Stromwandler die Auslösebedingung (Auswertindikator G/ nachgeordnet, dem ein Zeitglied ZG lösegröße größer als Sperrgröße) für einen bestimmfolgt. An das Zeitglied ZG ist eine Logikschaltung L 35 ten Bruchteil einer Halbschwingung nur von der angeschlossen, der ein Auslöserelais A folgt. Dieses durch die Gleichstromkomponente vergrößerten Auslöserelais A weist beispielsweise einen Arbeits- Halbschwingung der Auslösegröße, nicht dagegen von kontakt auf, so daß bei einer Betätigung des Auslöse- deren verkleinerter Halbschwingung erfüllt sein. Werrelais A im Stromkreis mit dem Arbeitskontakt lie- tet man also in einem solchen Falle beide HaIbgende Leistungsschalter betätigt werden. 30 schwingungen der Auslösegröße aus, dann erhält man Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungs- auch unter diesen erschwerten Bedingungen ein sichegemäßen Differentialschutzes sei zunächst der Ein- res Kriterium für einen außerhalb der Sammelschiene fachheit halber angenommen, daß ein Strom J1 über liegenden Kurzschluß. Es ist nur erforderlich, zwei den Stromwandler Wl mit idealer Ubertragungscha- aufeinanderfolgende Halbschwingungen der Auslöserakteristik fließt; diese Betrachtung erscheint zuver- 35 größe bzw. ihre Momentanwerte mit der Sperrgröße lässig, da auch im Falle einer Sammelschiene als über- zu vergleichen.

wächter Leitungsabschnitt mit mehreren Abgängen Bei einem Fehler innerhalb des zu überwachenden

die über die einzelnen Leitungen fließenden Ströme Leitungsabschnittes ist die geometrische Summe der

im allgemeinen von den Stromwandlern richtig, d. h. Ströme verhältnismäßig groß und daher auch die

amplituden- und phasengetreu, übertragen werden. 40 Auslösegröße. Es ergibt sich daher aus dem Vergleich

Das gleiche gelte für den von einem Strom / 2 durch- mit der Sperrgröße je nach Einstellung der Logik-

flossenen Stromwandler Wl. schaltung eine kürzeste Auslösezeit entweder von

Bei einem auf dei Sammelschiene S angenomme- etwa einer Halbschwingung oder etwa einer Periode

nen Fehler gilt dann, daß der Betrag der arithmeti- der Ausiösegröße.

sehen Summe der Ströme Jl und /2 (2"/) gleich 45 Zur Erläuterung weiterer Einzelheiten des erfindem Betrag der geometrischen Summe dieser Ströme dungsgemäßen Differentialschutzes ist in der F i g. 2 (127 ) ist In dem Differentialschutz wird bei Ein- ein Schaltbild dargestellt, das Einzelheiten des in der stellung eines Stabilisierungsgiades s < 1 der stabili- F i g. 1 nur in Form eines Blockschaltbildes dargesierende Anteil bzw. die der arithmetischen Summe stellten Grenzwert indikator* Gl sowie des Zeitgliedes der Ströme proportionale Sperrgröße mit dem Fak- ZG und der Logikschaltung L wiedergiht.
tor s multipliziert bewertet, so daß zumindest für An den Ausgang eines nicht dargestellten Verstäreinen Bruchteil einer Halbschwingung der der geo- kers V (vgl. Fig. 1) ist über eine Zenerdiode ZD1 metrischen Summe der Ströme proportionalen Aus- und einen Widerstand R 6 ein erster Transistor Γ1 lösegröße gilt, daß die Auslösegröße die Sperrgröße angeschlossen. Die Zenerdiode ZD1 stellt den Grenzübertrifft. Diese Bedingung gilt sowohl für die posi- 55 wertindikator G/ nach F i g. 1 dar. Sie bricht durch, tiven als auch für die negativen Halbschwingungen wenn von dem Verstärker V ein Impuls geliefert wird, der Auslösegröße im stationären Fall, so daß im Ab- der eine bestimmte Amplitude überschreitet,
stand von 10 ms bei einer Netzfrequenz von 50Hz Dem Transistor Π ist ein Zeitkreis mit einem Auslösesijmale erzeugt werden. Die Spannung 171 ist Widerstand R 7 sowie mit einem Kondensator C 2 also in jeder Halbschwingung für eine bestimmte Zeit- 60 nachgeordnet Dieser Zeitkreis dient dazu, die von dauer größer als die Spannung V 2, so daß dann über dem Verstärker V abgegebenen Impulse daraufhin zu den Verstärker V und den Grenzwertindikator GI so- untersuchen, ob sie eine vorbestimmte Länge aufweiwie das Zeitglied ZG ein Auslösesignal über das Aus- sen. Dies wird dadurch bewirkt, daß der normalerlöseglied A abgegeben wird. Mittels der Logikschal- weise entladene Kondensator C 2 bei einem vom Vertung L kann in unten noch näher erläuterter Weise 55 stärker abgegebenen Impuls infolge des dann gesperreine Umschaltung vorgenommen werden, um entwe- ten Transistors Tl aufgeladen wird, wodurch nach der ein Auslösen bereits nach einer Halbschwingung der vorbestimmten Zeitdauer über einen weiteren zu erzielen oder um aus Sicherheitsgründen eine Aus- Transistor Tl ein zusätzlicher Transistor Γ 3 gesperrt

wird. Diese Sperrung tritt also nur dann auf, wenn der vom Verstärker V abgegebene Impuls für eine vorbestimmte Zeitdauer vorhanden ist. Dadurch ist sichergestellt, daß Momentanwerte sehr kurzer Dauer der Auslösegröße, die über der Sperrgröße liegen, keine Auslösung des Differentialschutzes bewirken können. Der Schaltungsteil mit den Transistoren Tl bis T3 stellt das ZeitgliedZG (vgl. Fig. 1) dar.

Ist eine Sperrung des normalerweise leitenden Transistors T 3 eingetreten, dann wird ein weiterer Transistor TA kurzzeitig leitend und entlädt einen ihm nachgeordneten Kondensator C 3 mit kleiner Zeitkonstante; der Kondensator C 3 war vorher über einen Widerstand R 8 aufgeladen. Nach einem Zeitablauf von etwa 8 ms — durch die Aufladung des Kondensators C 3 bestimmt — werden die Transistoren TS, T 6 und Tl leitend. Dadurch wird ein vorher aufgeladener Kondensator C 4 entladen, und es wird der nachgeordnete Transistor Γ 8 kurzzeitig gesperrt und ein weiterer Transistor T 9 kurzzeitig leitend. Ist der Transistor Γ 9 im leitenden Zustand, dann wird ein Kondensator CS entladen und ein Transistor Γ10 gesperrt, der über ein UND-Gatter UG mit einem Auslöseglied verbunden ist, das in der F i g. 2 nicht dargestellt ist. Dieses'Auslöseglied kann aus einem bekannten Impulsverstärker mit einem nachgeordneten Auslöserelais bestehen. Nach erneuter Aufladung des Kondensators CS wird der Transistor Γ10 nach insgesamt 13 ms, gerechnet vom Eintreten des Sperrzustandes des Transistors Γ 3, wieder leitend.

Das UND-Gatter UG enthält eine Diode D1 und eine ihr parallelgeschaltete weitere Diode Dl. Die Diode Dl verbindet den Kollektor des Transistors TlO über einen Steckkontakt SK mit einer Ausgangsklemme K 3; die Ausgangsklemme K 3 ist außerdem über die andere Diode D 2 des UND-Gatters UG mit dem Kollektor des Transistors Γ 3 verbunden. Dies führt dazu, daß an der Ausgangsklemme K 3 nur dann ein Auslösesignal ansteht, wenn weder über die Diode D1 noch über die Diode D 2 ein Strom fließt. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn sowohl der Transistor Γ10 als auch der Transistor Γ 3 gesperrt ist. Dieser Zustand besteht innerhalb eines Zeitraumes von 8 bis 13 ms, sofern in dieser Zeit nach einer ersten Auslösebedingung (Sperrung des Transistors T 3) die gleiche Auslösebedingung noch einmal erfüllt ist. Dies ist

ίο immer dann der Fall, wenn vom Verstärker V ein Impuls einer ausreichenden Länge geliefert und von der Schaltung mit den Transistoren Γ 4 bis Γ10 Logikschaltung L — vgl. Fig. 1) ein weiterer Impuls erzeugt wird.

Der Steckkontakt SK im UND-Gatter UG ist vorgesehen, um gegebenenfalls eine Auslösung auch mit Auswertung nur einer einzigen Halbschwingung der Auslösegröße vornehmen zu können. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch bewirken, daß der Steckkontakt entfernt wird, so daß dann die Logikschaltung mit den Transistoren TA bis Γ10 unwirksam wird. Es genügt dann, wenn der von dem Verstärker V gelieferte Impuls eine größere Amplitude als der mittels des Grenzwertindikators GI vorgegebene Wert hat und eine Impulslänge aufweist, die größer als eine vorgegebene Zeitdauer ist. Dann wird nämlich der Transistor Γ 3 gesperrt und damit an der Klemme A3 ein Auslösesignal erzeugt.
Mit der Erfindung wird ein Differentialschutz vorgeschlagen, mit dem sich unter Verwendung eines einfachen Schaltungsaufbaues eine sichere Unterscheidung äußerer von inneren Fehlern vornehmen läßt, wobei dieses selektive Verhalten auch dann erhalten bleibt, wenn zur Erfassung der Eingangsgrößen für den Differentialschutz verwendete Stromwandler starke nichtiineare Verzerrungen der Meßgrößen bewirken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

A320

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Claims (5)

daß der elektronischen Vergleichsanordnung (GB, Patentansprüche: V) ein Grenzwertindikator (GI) unmittelbar nachgeordnet ist.

1. Differentialschutz für einen Leitungsab- 7. Differentialschutz nach einem der voranschnitt, vorzugsweise für eine Sammelschiene, bei 5 gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dem eine der geometrischen Summe der dem Lei- daß ein weiteres Zeitgiied (SZ) vorhanden ist, tungsabschnitt zufließenden und der aus dem durch das eine zeitabhängig veränderbare Ver-Leitungsabschnitt abfließenden Ströme entspre- minderung des Scheitelwertes der Sperrgröße cbende Meßgröße (Auslösegröße) in einer Ver- (U 2) bewirkt ist.

gleichsanordnung mit einer weiteren Meßgröße io

(Sperrgröße) verglichen wird, die der arithmeti-

sehen Summe der zu- und abfließenden Ströme

entspricht, dadurch gekennzeichnet, Zur Überwachung von Leitungsabschnitten in daß eine Speichereinrichtung (Cl) vorhanden ist, einem Energieversorgungsnetz, vorzugsweise zur in der der Scheitelwert der Sperrgröße oder ein 15 Überwachung von Sammelschienen, sind Differentialum einen bestimmten Betrag verminderter Schei- schutzeinrichtungen unterschiedlicher Ausführung betelwert der Sperrgröße (U2) gespeichert ist, daß kannt.

an die Speichereinrichtung (Cl) eine Vorzugs- So ist in der »Siemens-Zeitschrift«, 1960, Heft 5,

weise elektronische Vergleichsanordnung (GB, V) S. 310 bis 315, ein Sammelschienenschutz für 110-kV-

angeschlossen ist, der eingangsseitig auch die Mo- to Anlagen beschrieben, bei dem in einer Gleichstrom-

mentanwerte der positiven und/oder der negati- Brückenschaltung zwei Ströme miteinander ver-

ven Halbschwingung der Auslösegröße (U 1) zu- glichen werden, die gegeneinander wirkend einem

geführt sind, und daß der Vergleichsanordnung Differentialrelais zugeführt werden. Der eine Strom

(GB, V) ein Auslöseglied (A) nachgeordnet ist, ist mittels mehrerer Hauptwandler gewonnen, die in

das bei den verminderten Scheitelwert der Sperr- 25 Abzweigen der Sammelschiene angeordnet sind, und

größe (U2) überschreitenden Momentanwerten entspricht der geometrischen Summe der der Sammel-

der Auslösegröße (Ul) ein Auslösesignal abgibt schiene rufließenden oder von der Sammelschiene ab-

(Fi g. 1). fließenden Ströme. Der weitere Strom ist durch Addi-

2. Differentialschutz nach Anspruch 1, dadurch tion mehrerer Teilströme gebildet, die über jeweils gekennzeichnet, daß die elektronische Vergleichs- 30 einen Zwischenwandler gewonnen werden, der prianordnung zwei vergleichende Schaltungsteile ent- märseitig von einem dem Strom in jedem Abzweig hält, von denen dem einen der verminderte Schei- der Sammelschiene proportionalen Strom gespeist ist; telwert der Sperrgröße und die Momentanwerte an jedem Zwischenwandler ist in der Gleichstromder positiven Halbschwingung der Auslösegröße Brückenschaltung ein Graetz-Gleichrichter ange- und dem anderen Schaltungsteäl der verminderte 35 schlossen, so daß die arithmetische Summe der der Scheitelwert der Sperrgröße und die Momentan- Sammelschiene zufließenden oder von der Sammelwerte der negativen Halbschwingung der Aus- schiene abfließenden Ströme gebildet wird. Dieser lösegröße zugeführt sind. Strom wirkt als Sperrstrom, da eine Betätigung des

3. Differentialschutz nach Anspruch 1, dadurch Differtntialrelais nur dann eintritt, wenn der der geogekennzeichnet, daß die elektronische Vergleichs- 40 metrischen Stromsunime entsprechende Strom größer anordnung (GB, V) eine vergleichende Schal- als der der arithmetischen Stromsumme entsprechende tungseinheit (GB) enthält, der der verminderte Strom ist. Bei idealen Übertragungseigenschaften der Scheitelwert der Sperrgröße (t/2) und die Mo- verwendeten Stromwandler wäre der bekannte Diffementanwerte beider Halbschwingungen der Aus- rentialschutz auf diese Weise ausreichend stabilisiert; lösegröße (U 1) zugeführt sind (F i g. 1). 45 eine Fehlabschaltung wäre verhindert.

4. Differentialschutz nach einem der vorange- Infolge unvermeidlicher Übertragungsfehler steigi beiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedoch mit größer werdendem Strom auch der Fehlzwischen der elektronischen Vergleichsanordnung strom an, was zur Folge hat, daß bei einem außerhalb (GB, V) und dem Auslöseglied (A) eine Logik- des Schutzbereiches liegenden Fehler die geometrische schaltung (L) angeordnet ist, mit der eine Aus- 50 Summe der Ströme nicht mehr Null ist, sondern gröwertung der Halbschwingung einer Polarität der ßer als Null wird. Einer den Übertragungseigenschaf-Auslösegröße (Ul) oder eine Auswertung beider ten der Stromwandler unter den gegebenen Einsatz-Halbschwingungen der Auslösegröße (Ul) er- bedingungen angepaßten Veränderung des wirksamen möglicht ist (F i g. 1). Sperrstroms kommt daher im Hinblick auf eine Be-

5. Differentialschutz nach einem der voran- 55 Währung der Selektivität erhöhte Bedeutung zu. Im gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, zunehmenden Maße steigt nämlich an vielen Netzdaß der elektronischen Vergleichsanordnung (GB, stellen die installierte Leistung und meist auch die V) ein Zeitglied (ZG) nachgeordnet ist, das die Zeitkonstante der Kurzschlußbahn an, so daß die Länge der beim Vergleich des verminderten Schei- Übertragungsfehler der Stromwandler zumindest vortelwertes der Sperrgröße (U 2) mit den Halb- 60 übergehend solche Werte erreichen können, daß die schwingungen der Auslösegröße (U I) gebildeten Selektivität des Schutzes gefährdet wird. Dem ist Impulse mit einer vorbestimmten Zeitdauer ver- dann auch nicht mehr dadurch beizukommen, daß das gleicht und bei diese Zeitdauer überschreitenden _o , ... .. ..... / |Σ·/ί t. ·

Impulsen ein Signal an die nachgeordnete Logik- sogenannte Stabihtatsverhaltms * (, = -^j-; wobei

schaltung (L) bzw. an das nachgeordnete Aus- 65 |£/| der geometrischen und Σ|/| der arithmetischen

^fDMfeSffiiS ⁸nach einem der voran- ^{Summe der Slröme ents}P^richt) entsprechend verändert

gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, wird, da bei einem Stabilitätsverhältnis von nahezu 1