DE1945802C3 - Schaltungsanordnung zum selbsttätigen, wahlweisen Anschließen einer einzigen Meßeinrichtung an einzelne von mehreren Meßgrößen - Google Patents

Description

Verzögerungsstufe (V) gegebenen Zeitdauer eine Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geVerriegelung sämtlicher Auswahl-Gatter (Ga 1 bis 60 löst, daß an die Anregeschaltung eine Gatter-Anord- GaIi) unter Sperren aller statischen Schalter nune angeschlossen ist, dessen einzelne Auswahl-(5/1, 5/3; SmI, Sm3) für eine weitere, vorge- Gatter zur Ermittlung der jeweils an die Meßeinrichgebene Zeitdauer erfolgt. tung anzuschließenden Meßgrößen an jeweils ver-

7. Schaltungsanordnung nach einem der An- schiedene Ausgänge der Anregeschaltung angeschlossprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwi- 65 sen sind, und daß über die Auswahl-Gatter angeschen der Gatter-Anordnung (G) und den stati- steuerte, statische Schalter vorgesehen sind, durch die sehen Schaltern (S/l, 5/3; SmI, Sm3) eine Pro- die Meßeinrichtung an die jeweils ausgewählten Meßgrammschaltung, vorzugsweise eine Diodenmatrix großen anschließbar ist.

Besondere Bedeutung hat die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für einen mehrphasigen Distanzschutz mit einer einzigen Distanz- und Richtungsmeßeinrichtung. Bei bekannten Distanzschutzgeräten mit einer einzigen Distanz- und Richtungsmeßeinrichtung wurden nämlich von Überstrom oder Unterimpedanzrelais gesteuerte Relais verwendet, die von den dem Schutzgerät zugeführten Meßgrößen des zu überwachenden Mehrphasennetzes nur jeweils ein dem jeweiligen Fehlerfall entsprechendes Paar auswähJnn und über ihre Kontakte dem Distanz- und Richtungsmeßwerk zuführen. Dabei sind stets mehrere (zumeist) Umschaltkontakte in Reihe geschaltet. Das naturgemäß nicht gleichzeitige Schließen bzw. Umschalten der Kontakte der Relais bleibt dann ohne schwerwiegende Beeinträchtigung der Meßeigenschaften, wenn für die Entscheidung der nachgeschalteten Meßeinrichtung eine hinreichende Zeitspanne zur Verfügung steht. B^pi den bekannten Distanzschulzgeräten, bei denen die Meßeinrichtung aus einer Gleichrichterbrückenschaltung mit Drehspulrelais besteht, ist die erforderliche Zeitspanne von vornherein vorhanden, da diese Distanzschutzgeräte eine verhältnismäßig lange Entscheidungszeit haben.

Neue Distanzschutzgeräte mit statischen Meßeinrichtungen weisen jedoch relativ kurze Entscheidungszeiten auf. Derartige transistorisierte Meßeinrichtungen können bereits in erheblich weniger als einer Periode der Netzfrequenz nach dem Zuschalten der Meßgröße eine Entscheidung treffen. Um bei derartigen Distanzschutzgeräten den Einfluß der Schaltungsanordnung zum wahlweisen Anschalten an einzelne Meßgrößen hinsichtlich der gesamten Entscheidungszeit des Gerätes zu vermindern, hat man die Relais bereits als Schutzgaskontaktrelais ausgeführt, deren Kontakte nahezu prellfrei arbeiten. Ein gleichzeitiges Schalten aller beteiligten Kontakte kann jedoch auch unter Verwendung derartiger Relais nicht immer erzielt werden, so daß in unerwünschter Weise künstlich zeitverzögernde Maßnahmen getroffen werden müssen, wodurch eine an sich mögliche Verkürzung der Kommandozeit nicht erreicht werden kann.

Diesbezüglich lassen sich gemäß einer Weiterbildung der. Erfindung vorteilhaft kurze Entscheidungszeiten bei Distanzschutzgeräten mit einer bei einem Fehler im zu überwachenden Mehrphasennetz für den jeweiligen Fehler charakteristische Anregesignale abgebenden Anregeschaltung erzielen, wenn die Anregesignale die für den jeweiligen Fehlerfall vorgesehenen Auswahl-Gatter der Gatter-Anordnung entriegeln und durch die den Auswah?-Oattern nachgeordneten statischen Schalter ein Anschließen der Distanz- und Richtungsmeßeinrichtung an den jeweils aufgetretenen Fehler kennzeichnende Meßgrößen erfolgt.

Als vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn ein Anschließen der Distanz- und Richtungsmeßeinrichtung an die jeweils ausgewählten Meßgrößen durch die statischen Schalter erst nach einer durch eine Verzögerungsstufe vorgegebenen Zeitdauer erfolgt. Bei mehrpoligen Fehlern ist nämlich damit zu rechnen, daß die Anregesignale von der Anregeschaltung nicht gleichzeitig abgegeben werden; um eine dadurch bedingte Fehlauswahl zu vermeiden, wird mit dem Anschließen der Distanz- und Richtungsmeßeinrichtung unter Verwendung der Verzögerungsstufe eine vorbestimmte Zeitdauer abgewartet, für die im allgemeinen etwa 5 ms ausreichend sind. Dadurch wird nämlich erreicht, daß von den Auswahl-Gattern erst dann ein Impuls als Steuersignal an nachgeordnete statische Schalter abgegeben werden kann, wenn mit Sicherheit bei einem aufgetretenen Fehler von der., Anregeschaltung alle diesen Fehler kennzeichnende Signale an die Gatter-Anordnung abgegeben worden sind. Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungen ist selbstverständlich auch für

ίο schnelle Hilfsrelaisauswahlschaltungen zweckmäßig.

Die eine feste, vorgegebene Zeitverzögerung bewirkende Verzögerungsstufe ist vorteilhafterweise an die Anregeschaltung angeschlossen und wird durch zumindest ein (erstes) Anregesignal zum Anlaufen gebracht.

Wie oben bereits kurz angedeutet wurde, ist in der Gatter-Anordnung für jeden Fehlerfall des zu überwachenden Mehrphasennetzes ein Auswahl-Gatter vorgesehen. Um mit Sicherheit eine Fehlauswahl mit Ansteuerung eines falschen statischen Schalters zu vermeiden, erfolgt bei der infolge eines Fehlers eintretenden Entriegelung des jeweils zugeordneten Auswahl-Gatters über Hilfsgatter eine Verriegelung der übrigen Auswahl-Gatter. Damit ist im Zusammenwirken mit der Verzögerungsstufe sichergestellt, daß nur von dem Auswahl-Gatter ein Steuersignal an nachgeordnete statische Schalter abgegeben wird, das deTi jeweils aufgetretenen Fehler tatsächlich zugeordnet ist.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei einem Fehlerwechsel nach Ablauf der durch die Verzögerungsstufe gegebenen Zeitdauer eine Verriegelung sämtlicher Auswahl-Gatter unter Sperren aller statisehen Schalter für eine weitere, vorgegebene Zeitdauer erfolgt. Als Zeitdauer haben sich etwa 10 ms als ausreichend erwiesen. Es werden dann die durchgeschalteten statischen Schalter wieder gesperrt, und erst danach werden dem neuen Fehlerfall cntsprechende Auswahl-Gatter für die Auswahl freigegeben.

Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn

zwischen der Gatter-Anordnung und den statischen Schaltern eine Programmschaltung, vorzugsweise eine Diodenmatrix, angeordnet ist, welche für eine Phasenbevorzugung ausgelegt ist.

Zur Verwendung als statische Schalter haben sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Vollweg-Thyristoren (Triacs) als zweckmäßig erwiesen.

5u Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfinduagsgemäßen Schaltungsanordnung der besseren Übersichtlichkeit halber mit nur allen den Einzelteilen dargestellt, die zur Erfassung eines zweipoligen Fehlers in den Phasen R und T erforderlich sind; in der Fig. 2 ist die Gatter-Anordnung mit der Diodenmatrix in Form eines Blockschaltbildes wiedergegeben.

Dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung fließen über Anschlußklemmen Kir, Kis, Kit und Kim die Phasenströme Jr, Js und Jt sowie der NulJeiterstrom Jm zu; über Impedanzen Zr, Zs, Zt und Zm sind die Anschlußklemmen mit einem Sternpunkt M verbunden. Parallel zu den Impedanzen Zr bis Zm sind Primärwicklungen WpH und Wpi3 von Transformatoren (Anpassungsübertrager) Γ/Ι und Ti3 geschaltet. Jeweils eine Sekundärwicklung Wj/11 bzw. Wxi3l der Transformatoren Ti 1 und Ti3 ist mit

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ihren Anschlußenden Aiii' und Aiii' bzw. Ai31' dieser Leitungen ein Fehler in einer durch den letzten

und /4/32' mit zugeordneten Eingängen Aiii" Buchstaben der Leitungsbezeichnung gekennzeich-

AiM" bzw. ΑΊ31", /1/32" einer Anrcgeschaltung AS netcn Phase aufgetreten ist. Den jeweils möglichen

verbunden. Weitere Anschlüsse AuIl", AuM" und Fchlerfällen in einem Mehrphasennetz entsprechend

Au3\", Au31" der Anregeschaltung AS stehen mit 5 sind mit den einzelnen Leitungen Lr bisLm als UND-

Anschlüssen AuIl', AuIl' und Au3l', Au3T der Gatter ausgebildete Auswahl-GatterGa 1 bis GaIl

Sekundärwicklungen WiMlI und Wsu 31 von weite- angeschlossen, wobei jedem möglichen Fehlerfall ein

ren Transformatoren (Anpassungsübertrager) 7m 1, Auswahl-Gatter zugeordnet ist.

7'm2 und Tu3 in Verbindung, deren Primärwicklun- Außer diesen Auswahl-Gattern GaI bis GaIl sind

gen WpMl bis Wpu3 an die Phasenspannung Ur, Us io in der Gatter-Anordnung G HilfsgatterG/il bis GhI

und Ut angeschlossen sind. vorgesehen, die dafür sorgen, daß bei der Entriege-

Jeder der Anpassungsübeitrager Γ/1 und Ti3 so- lung eines Auswahl-Gatters GaI bis GaIl alle

wie TmI bis Tu 3 weist jeweils eine zusätzliche Se- übrigen Auswahl-Gatter bis auf das beispielsweise be-

kuridärwicklung Wsill und W«32 sowie Wsull bis vorrechligtc Auswahl-GatterGa 11 verriegelt werden,

W*m32 auf; die Sekundärwicklungen Wsill und 15 das zur Erfassung von dreipoligen Fehlern mit Erd-

Wsi32 sind mit ihrem jeweils einen Wicklungsende berührung dient.

direkt miteinander verbunden, während ihre jeweils An die Ausgangsleitung Lr bis Lm der Anregeanderen Wicklungsenden über Wicklungen Wz 11 und schaltung ist ferner die Verzögerungsstufe V (vgl. Wz 13 eines Zwischenübertragers Tzi mit jeweils auch Fig. I) angeschlossen, die beim Auftreten eines einer Anode von vorzugsweise als Vollweg-Thyri- ^o ersten Signals auf einer der Leitungen Lr bis Lm anstoren ausgebildeten statischen Schaltern 5/1 und 5/3 läuft und für eine vorbestimmte Zeitdauer Umkehrverbunden sind. Die jeweils anderen Anoden der stufen mit Verstärkerwirkung (NAND-Gatter) US 1 statischen Schalter 5/1 und 5/3 sind unmittelbar mit- bis i/511 in der Gatter-Anordnung C? verriegelt und einander verbunden und nach Masse geführt. damit eine Fchlauswahl verhindert. Erst nach Ablauf

Auch die jeweils zweiten Sekundärwicklungen *s der vorbestimmten Zeitdauer werden die Umkehr- Wsu 12 bis Wsu32 sind hinsichtlich ihres jeweils einen stufen USl bis USIl freigegeben und damit die Wicklungsendes direkt miteinander verbunden; mit Übermittlung von Signalen von den Auswahl-Gattern ihrem jeweils anderen Wicklungsende sind diese Se- GaI bis GaIl zu den Eingängen £1 bis £11 der kundärwicklungen Wsull bis Wsu32 über jeweils nachgeordneten DiodenmatrixDM ermöglicht. Mit eine Wicklung Wz21 und Wz23 eines weiteren Zwi- 30 Ausgängen El' bis £16' der DiodenmatrixDM sind schcnüberlragers Tz 1 mit jeweils einer Anode dann die im Zusammenhang mit der F i g. 6 beschricweiterer. vorzugsweise als'Vollweg-Thyristoren aus- benen statischen Schalter 5/1 und 5/3 bzw. 5m 1 bis gebildeter, statischer Schalter Su 1 und 5m 3 vcrbun- 5m 3 verbunden. Die dargestellte Anzahl von Ausdcn. Die jeweils anderen Anodenanschlüsse der von gangen bezieht sich auf eine MeßgrößenauwaM geThyristoren gebildeten statischen Schalter 5m 1 und 35 trennt für Distanz- und Richtungsmeßwerke eines Su3 sind direkt miteinander verbunden und ebenfalls Distanzschutzgerätes, wobei ein Drehstromnetz mit an Masse angeschlossen. starr geerdeten Sternpunkten zugrunde gelegt wird

Sekundärwicklungen Wzs 1 bzw. WuI der Zwi- und die Richtungsbestimmung mit kurzschlußfremden

schenübertrager 7z 1 und Tz 2 sind unmittelbar mit Spannungen durchgeführt wird; für andere Netzvct

dem in der Fig. 1 nicht gezeigten Meßwerk verbun- 40 hältnisse ist eine geringere Zahl von Ausgängen aus

den und geben an ihren Wicklungsenden die dem je- reichend.

weiligen Fehlerfall zugeordneten, strom- und span- Tritt beispielsweise ein zweipoliger Fehler in den

nungsproportionalen, auszuwertenden Meßgrößen ab. Phasen R und T des zu überwachenden Mehrphasen-

Die Ansteuerung der statischen Schalter 5/1 und netzes auf, dann werden von der Anregeschaltung AS Si3 bzw. 5ul und 5m 3 erfolgt über eine Programm- 45 Anregesignale auf den Ausgangsleitungen Lr und Lt schaltung in Form einer Diodenmatrix DM, die eine abgegeben. Sofort beim Auftreten des ersten der gewünschte Phasenbevorzugung durchzuführen ge- beiden Signale läuft die Verzögerungsstufe V an und stattet. Angesteuert wird die DiodenmatrixDM durch verriegelt die Umkehrstufen UsI bis UsIl. Von den eine in der Fig. 1 nur schematisch dargestellte Auswahl-Gattern GaI bis GaIl wird das Gatter GaS Gatteranordnung G, die einerseits von der Anrege- 50 entriegelt, während alle übrigen Auswahl-Gatter verschaltung AS angesteuert wird und andererseits erst riegelt bleiben. Nach Ablauf der vorbestimmten Zeil dann zur Freigabe von Steuersignalen an die Dioden- wird daher ein Signal von dem Auswahl-Gatter GaS matrix DM freigegeben wird, wenn eine Verzöge- an den Eingang £5 der Diodenmatrix DM gegeben, rungsstufe V, die ebenfalls von der Anregeschaltung wodurch die statischen Schalter 5/1 und 5/3 sowie AS angesteuert wird, nach einer vorbestimmten Zeit- 55 5m 1 und 5m3 (vgl. Fig. 1) durchlässig gesteuert dauer abgelaufen ist und dann einen Impuls an die werden. Es liegt dann die dem Fehlerfall RT zugc-Gatter-AnordnungG gibt. ordnete Meßspannung Jr · Zr + Jt · Zt an den Wick-

Die Anregeschaltung ASYznn in an sich bekannter lungen WzIl und Wζ 13 des Zwischenübetragers TzI

Weise nach Art einer Überstrom- oder Unterimpe- und die der Kurzschlußspannung Urt proportionale

danzanregung arbeiten. Sie ist deshalb nicht näher 60 Meßspannung an den Wicklungen Wz 21 und Wz 23

beschrieben. des Übertragers 7"z2. Es tritt dann eine dem Fehler-

Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßcn fall RT zugeordnete, stromproportionalc Meßgröße

Schaltungsanordnung ist in der Fig. 2 der Aufbau MgI an der Sekundärwicklung Wzs 1 des Zwischen-

dcr Gatter-Anordnung G näher dargestellt. Man er- Übertragers TzI und damit an einem Eingang des

kennt von der in Fig. 2 nicht dargestellten Anrege- 65 Meßwerks auf; eine weitere, der Kurzschlußspannung

schaltung ausgangsseitig abgehende Leitungen, die Urt proportionale Meßgröße Mg2 liegt an der Sekun-

mit Lr, Ls, Lt und Lm bezeichnet sind, um anzudeu- därwicklung Wz.f2 des Zwischenübertragers 7"z2 und

ten, daß beim Auftreten eines Potentials an einer damit am anderen Eingang des Meßwerks.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

(DM), angeordnet ist, welche eine Phasenbevor- Patentanspruche: g Schaltungsanorcmung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

1. Schaltungsanordnung zum selbsttätigen, 5 daß die statischen Schalter (5/1, 5/3; SuI, Su3)

wahlweisen Anschließen einer einzigen Meßein- Vollweg-Thyristoren (Triacs) sind,,
richtung an einzelne von mehreren Meßgrößen,

bei der eine meßgrößenabhängig gesteuerte An-

regeschaltung die Auswahl der einzelnen Meßgrößen veranlaßt, dadurch gekennzeich- io

net, daß an die Anregeschaltung (AS) eine Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs-Gatter-Anordnung (G) angeschlossen ist, deren anordnung zum selbsttätigen, wahlweisen Anschlieeinzelne Auswahl-Gatter (GaI bis GaIl) zur Er- ßen einer einzigen Meßeinrichtung an einzelne von mittlung der jeweils an die Meßeinrichtung anzu- mehreren Meßgrößen, bei der eine meßgrößenabhänschließenden Meßgrößen an jeweils verschiedene 15 gig gesteuerte Anregeschaltung die Auswahl der einAusgänge der Anregeschaltung angeschlossen zelnen Meßgrößen veranlaßt.

sind, und daß über die Auswahl-Gatter (Gill bis Mit Vorteil kann ei.ie solche Schaltungsanordnung

GnIl) angesteuerte, statische Schalter (5/1, 5/3; immer dann eingesetzt werden, wenn unter Aufbrin-

5m 1, Sm 3) vorgesehen sind, durch die die Meß- gung eines möglichst geringen Aufwandes mittels

einrichtung an die jeweils ausgewählten Meß- 20 Verwendung einer einzigen Meßeinrichtung mehrere

großen anschließbar ist. Meßgrößen überwacht werden sollen; Voraussetzung

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für dafür ist selbstverständlich, daß nicht zur gleichen einen mehrphasigen Distanzschutz mit einer ein- Zeit sämiliche Meßgrößen erfaßt zu werden brauzigen Distanz- und Richtungsmeßeinrichtung, dien, sondern daß zqm gleichen Zeitpunkt jeweils derart, daß die Anregeschaltung bei einem Feh- 25 nur einzelne von mehreren Meßgrößen ausgewertet ler im zu überwachenden Mehrphasennetz für werden müssen. Dies ist beispielsweise oft dann der den jeweiligen Fehler charakteristische Anrege- Fall, wenn mittels einer einzigen Meßeinrichtung signale abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrere Meßgrößen hinsichtlich des Über- oder Anregesignale die für den jeweiligen Fehlerfall Unterschreitens vorgegebener Meßwerte überwacht vorgesehenen Auswahl-Gatter (GaI bis GaIl) 30 werdensollen.

der Gatter-Anordnung (G) entriegeln und daß Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits

durch die den Auswahl-Gattern (GaI bis GaIl) unier Verwendung von Relais mit entsprechenden nachgeordneten statischen Schalter (5/1, 5/3; Kontakten als Siemens-Distanzschutz R 1 Z27 a vor-SmI, Sm 3) ein Anschließen der Distanz- und benutzt, wobei die Relais durch die meßgrößen-Richtungsmeßeinrichtung an den jeweils aufgetre- 35 abhängig angesteuerte Anregeschaltung erregt wertenen Fehler kennzeichnende Meßgrößen erfolgt. den. Durch die Relais werden mittels ihrer Kontakte

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- die einzelnen ausgewählten Meßgrößen mit der Meßdurch gekennzeichnet, daß das Anschließen der einrichtung verbunden, so daß dann die Auswertung Distanz- und Richtungsmeßeinrichtung an der vorgenommen werden kann. Schwierigkeiten bei einer jeweils aufgetretenen Fehlerart entsprechenden 40 solchen Schaltungsanordnung treten jedoch vor allem Meßgrößen durch die statischen Schalter (5/1," durch Prellen der Relaiskontakte auf; außerdem er-5/3; SmI, 5m3) nach einer durch eine Verzöge- gibt sich infolge der verhältnismäßig langen Anrungsstufe (F) vorgegebenen Zeitdauer erfolgt. Sprechzeiten der Relais ein verzögertes Anschließen

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- der Meßeinrichtung an die jeweils ausgewählten Meßdurch gekennzeichnet, daß die die vorgegebene 45 großen.

Zeitverzögerung bewirkende Verzögerungsstufe Entsprechendes gilt für eine bekannte Einrichtung

(V) an die Anregeschaltung (AS) angeschlossen zur Anregung von mehreren Phasen zugeordneten

ist und durch mindestens ein (erstes) Anregesignal Selektiv-Schutzrelais und zu deren Umschaltung auf

zum Anlaufen gebracht wird. die für die verschiedenen Fehlerfälle jeweils charak-

5. Schaltungsanordnung nach einem der An- 50 teristischen elektrischen Größen in Mehrphasensystesprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei men (deutsche Patentschrift 740 449); denn in dieser Entriegelung eines Auswahl-Gatters (z.B. GaIl) Einrichtung werden zur Phasenauswahl ebenfalls über Hilfsgatter (GAl bis Gh 7) eine Verriege- Relais mit Kontakten benutzt.

lung der übrigen Auswahl-Gätter (z.B. GaI bis Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

Ga 10) erfolgt. 55 einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten

6. Schaltungsanordnung nach einem der An- Art ohne Relais auszukommen, um ein Prellen von sprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Relaiskontakten zu vermeiden und die Ansprechzeit einem Fehlerwechsel nach Ablauf der durch die zu verkürzen.