DE2337314B2

DE2337314B2 - Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz

Info

Publication number: DE2337314B2
Application number: DE19732337314
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Jaeger; Klaus Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Koehler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-23
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1979-08-23
Also published as: DE2337314C3; DE2337314A1; JPS5042350A

Description

den Ausgang A des Speichergliedes.

Der Ausgang A des Speichergliedes ist mit dem Spannungseingang eines in der Zeichnung nicht dargestellten elektronischen Richtungsmeßgliedes verbunden. Solche Richtungsmeßglieder sind an sich s bekannt Sie bestimmen die Energierichtung durch eine Winkelmessung zwischen Strom und Spannung. Hierzu werden die Strom- und Spannungshalbwellen in Rechteckimpulse umgeformt Das elektronische Richtungsmeßglieu mißt dann die Koinzidenzzeit zwischen ι ο den mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckimpulsen. Die Koinzidenzzeit ist ein Maß für den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung.

Die Taktfrequenz des Speichergliedes nach der Erfindung ist auf die Netzfrequenz, z. B. 50 Hz, abgestimmt Der Eingangstransistor 7*1 wird durch die Sekundärspannung UX in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuert Ober die zwischen dem Kollektor des Eingangstransistors Ti und der Basis des -'0 Transistors TI der astabilen Kippstufe angeordnete Entkopplungsdiode D1 wird die astabile Kippstufe mit der Netzspannung synchronisiert Ansonsten arbeitet die astabile Kippstufe im Takt ihrer eingestellten Taktfrequenz. Bei einem Spannungszusammenbruch bleiben lediglich die vom Eingangstransistor Tl über die Entkopplungsdiode Dl an die astabile Kippstufe abgegebenen Synchronisiserungsimpulse aus. Da die astabile Kippstufe mit der Netzspannung synchronisiert ist, sind die nach einem Spannungszusammenbruch der astabilen Kippstufe abgegebenen Impulse nach wie vor phasengleich zu der Netzspannung. Das Richtungsmeßglied erhält somit über den Ausgang A des Speichergliedes auch nach einem Spannungszusammenbruch eine der Netzspannung proportionale Größe und vermag somit die Energierichtung eindeutig zu bestimmen.

Der Aufbau des beschriebenen Speichergliedes ist unabhängig von der für das Richtungsmeßglied erforderlichen Leistung. Außerdem vermag dieses Speicherglied nahezu beliebig lange eine der Netzspannung proportionale Größe zu liefern. Der technische Aufwand für das beschriebene Speicherglied ist selbst gegenüber einem einfachen Sch>· ingkreis noch sehr gering.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t, Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz, welchem Meßglied ein Speicherglied zugeordnet ist, das bei Spannungszusammenbruch an der Meßstelle eine der Ne;ttspannung proportionale Größe an das Meßglied abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Koinzidenzzeit von mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckimpulsen mes- ^1U sendes Richtungsmeßglied vorgesehen und diesem als Speicherglied eine astabile Kippstufe (R 4 Ibis R 7, C1, C2, T2, T3) zugeordnet ist, deren Taktfrequenz gleich der Frequenz der Netzspannung ist und deren Ausgangsimpulse mit der Netzspannung synchroni- · ~> siert sind.
2. Meßglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor eines in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerten Eingangstransistors (Ti) über eine Entkopplungsdiode (D 1) mit der Basis des einen Transistors (T2) der astabilen Kippstufe verbunden und im Emitterkreis dieses Transistors (T2) eine Kompensationsdiode (D 2) angeordnet ist

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz, welchem Meßglied ein Speicherglied zugeordnet ist, das bei Spa^nungszusammenbruch an der Meßstelle eine der Netzspannung proportionale Größe an das Meßglied abgibt

Meßglieder zur Erfassung d.r Energierichtung in einem elektrischen Netz sind insbesondere für selektiv arbeitende Netzschutzeinrichtungen erforderlich. Um Fehlabschaltungen zu vermeiden, muß bei derartigen Netzschutzeinrichtungen die Energierichtung genau erfaßt werden. Die Energierichtung wird durch Strom- und Spannungsmessungen ermittelt. Schwierigkeiten ergeben sich bei der Energierichtungsbestimmung, wenn in der Nähe der Meßstelle ein Kurzschluß auftutt und somit an der Meßstelle nur noch eine sehr kleine Spannung vorhanden ist Der Bereich, in dem wegen der zu kleinen Spannung keine eindeutige Richtungsbestimmung mehr möglich ist, wird als tote Zone der Richtungsmessung bezeichnet.

Um eine solche tote Zone bei der Richtungsmessung auszuschalten, ist es aus dem Siemens-Prospekt »Vielzweck-Distanzschutz RlZ23b« bekannt, dem Richtungsmeßglied des Distanzschutzrelais ein Speicherglied zuzuordnen, welches bei einem Spannungszusammenbruch die Spannungsversorgung des Meßgliedes übernimmt Dieses bekannte Speicherglied enthält einen aus Induktivität und Kapazität bestehenden und auf die Netzfrequenz abgestimmten Schwingkreis. Die Größe eines solchen Schwingkreises wird durch die für das Ansprechen des Richtungsmeßgliedes notwendige Leistung und durch die Zeitdauer, in welcher die Spannung mit einer entsprechenden Amplitude für das Richtungsmeßglied zur Verfügung stehen muH, bestimmt Eine große Leistung des Richtungsmeßgliedes und eine lange Zeitdauer für das Anstehen der Spannung erfordern eine entsprechend große Induktivität und Kapazität für den Schwingkreis des Speichergliedes. In einem solchen Falle erfordert das Speicherglied einen sehr hohen Aufwand. Wenn dann zusätzlich

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65 die Spannung zur Richtungsbestimmung noch mehrphasig benötigt wird, ist der Einsatz derartiger Speicherglieder wirtschaftlich kaum noch vertretbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz zu schaffen, bei dem der Aufwand für das Speicherglied unabhängig von der Leistung des Richtungsmeßgliedes und der Länge der Zeitdauer, für die eine der Spannung proportionale Größe zur Verfügung stehen muß, ist Darüber hinaus soll das Speicherglied einen möglichst einfachen Aufbau aufweisen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Meßglied der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß ein die Koinzidenzzeit von mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckimpulsen messendes Meßglied vorgesehen und diesem als Speicherglied eine astabile Kippstufe zugeordnet ist deren Taktfrequenz gleich der Frequenz der Netzspannung ist und deren Ausgangsimpulse mit der Netzspannung synchronisiert sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Synchronisation zwischen den Ausgangsimpulsen der astabilen Kippstufe und der Netzspannung dadurch erreicht, daß der Kollektor eines in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerten Eingangstransistors über eine Entkopglungsdiode mit der Basis des einen Transistors der astabilen Kippstufe verbunden und im Emitterkreis dieses Transistors eine Kompensationsdiode angeordnet ist

Anhand eine*, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Speichergliedes wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.

Mit Ui ist die Sekundärspannung eines an das Leistungsnetz angeschlossenen Spannungswanders bezeichnet Über die Reihenschaltung zweier Widerstände R 1 und R 2 ist die Sekundärspannung U i an die Basis eines Eingangstransistors Ti gelegt Durch eine zwischen den beiden Widerständen R i und R 2 angeschlossene Zeneriode Z wir« ti ie an die Basis des Eingangstransistors Ti angelegte Sekundärspannung stabilisiert. Mit seinem Emitter ist der Eingangstransistor Π an die gemeinsame Potentialschiene der Sekundärspannung U1 und einer Gleichspannungsquelle LJ 2 angeschlossen. Über einen Kollektorwiderstand R 3 liegt der Kollektor des Eingangstransistors Tl an der anderen Potentialschiene der Gleichspannungsquelle U 2.

An die beider Potentialschienen der Gleichspannungsquelle U 2 ist eine astabile Kippstufe angeschlossen. Diese astabile Kippstufe besteht aus zwei Transistoren 7*2 und Γ3, deren Kollektoren jeweils über einen Kollektorwiderstand R 4 bzw. Λ 5 an die eine Potentialschiene der Gleichspannungsquelle U2 angeschlossen sind. Die Basen der beiden Transistoren T2 und Γ3 sind jeweils über einen einstellbaren Basiswiderstand R 6 bzw. R 7 an die gleiche Potentialschiene der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die Basen der beiden Transistoren T2 und Γ3 sind jeweils über einen Kondensator Cl und C2 mit dem Kollektor des jeweils anderen Transistors der astabilen Kippstufe verbunden. Ober eine Entkopplungsdiode Di ist ferner der Kollektor des Eingangstransistors Ti mit der Basis des Transistors 7"2 der astabilen Kippstufe verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist über eine Kompensationsdiode D 2 an die entsprechende Potentialschiene der Gleichspannungsquelle U 2 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors C3 der astabilen Kippstufe bildet