DE1463139A1

DE1463139A1 - Anzeigevorrichtung fuer einen Belastungszustand eines Stromkreises

Info

Publication number: DE1463139A1
Application number: DE19651463139
Authority: DE
Inventors: Hans Hoel
Original assignee: English Electric Computers Ltd
Current assignee: English Electric Computers Ltd
Priority date: 1964-04-28
Filing date: 1965-04-27
Publication date: 1968-12-19
Also published as: CH430847A; FR1453285A; GB1096279A; US3413523A; SE314431B

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL-ING. GÜNTHER KOCH 1463139 DR. TINO HAIBACH

8 München 2, den 27.April 1965

UNSER ZEICHEN: 7760 — The English Electric Company Limited, London, England.

Anzeigevorrichtung für einen Belastungszustand eines Stromkreises

Erfindung besieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige einer vorbestimmten Belastungsbedlngung in einem elektrischen Stromkreis. Sie ist insbesondere aber nicht ausschließlich anwendbar für Vorrichtungen sur Aufdeckung von Fehlern in elektriechen Hochspannungattbertragungsleitungen.

Gemäß der Erfindung 1st eine Fühlanordnung vorgesehen, die die Phasenfolge mehrerer elektrischer Vektorgrößen feststellt, von denen wenigstens eine einen von einem elektrischen Parameter in uem Stromkreis abhängigen Wert hat, wobei ein Ausgangssignal erzeugt wird, das anseigt, daß der Stromkreis die aufzufindende Lastbedlnguiig aufweist, wenn die Phasenfolge der elektrischen Vektorgrößen gleich einer vorbestimmten Phasenfolge oder mehrerer vorbestimmter Phaeenfolgen ist.

öeiaäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung 1st die Vorrichtung in der Wels· auegebildet, daS eine erste Einrichtung eine erste elektrische Vektorgroße erzeugt, die einen ersten, vorbestimmten Phasenwinkel gegenüber einer Bezugslinie hat, daß eine «weite Einrichtung ein« »weite elektrische Vektorgröße

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erzeugt, welche einen zweiten vorbestimmten größeren Phasenwinkel gegenüber der Bezugslinie hat, daß eine dritte Einrichtung wenigetene eine dritte elektrische Vektorgröße erzeugt, die von der Impedanz des Kreises abhängt, daß der Ausgang auf die erste, zweite und dritte elektrische Vektorgrbße anspricht und ein Ausgangssignal immer dann erzeugt, wenn die oder jede dritte elektrische Vektorgröße einen Phasenwinkel gegenüber der Bezugslinie hat, der größer ist als der vorbeatimmte erste Phasenwinkel und geringer als der zweite vorbestimmte Phasenwinkel und daß der erste und zweite vorbesticnfce Phasenwinkel derart ist, daß das Ausgang β signal anzeigt, daß der Stromkreis die aufzufindende Bedingung aufweist.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung 1st der erste und zweite vorbestimmte Phasenwinkel derart, daß die aufzufindende Stromkreisbedingung einem Fehler entspricht.

Vorzugsweise erzeugt die dritte Einrichtung eins Mehrzahl von dritten elektrischen Vektorgrößen, von denen wenigstens eine sowohl von der Impedanz des Stromkreises als auch von einer vierten elektrischen Vektorgröße abhängig ist, die eine vorbestim» te Größe und einen vorbestimmten Phasenwinkel aufweist. Vorteilhafterweise ist der Phasenwinkel der vierten elektrischen Vektorgröße größer als der erste vorbestimmte Phasenwinkel und kleiner als der zweite vorbestimmte Phasenwinkel und die Einrichtung erzeugt ein Ausgangseignal, wenn die vorbestimmte Lastbedingung inn« halb der Grenzen des Stromkreises auftritt, deren Lage durch

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die Größe der vierten elektrischen Vektorgröße bestimmt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die dritte Einrichtung eine vierte Einrichtung auf, die die vierte elektrische Vektorgröße erzeugt, wobei eine fünfte Einrichtung eine fünfte elektrische Vektorgröße erzeugt, die von der Impedanz der Leitung abhängig ist und wobei eine sechste Einrichtung auf die vierte und fünfte elektrische Vektorgröße anspricht, um als Ausgang die dritte elektrische Vektorgröße zu erzeugen, die sowohl von der vierten als auch von der fünften elektrischen Vektorgröße abhängig ist.

Bei einem Ausführungebeispiel der Erfindung kann der Stromkreis eine Hochspannungsübertragungsleltung sein, bei welcher die dritte Einrichtung mehrere der vierten Einrichtungen und eine gleich· Zahl der fünften Einrichtungen und eine gleiche Zahl der sechsten Einrichtungen umfaßt, wobei jede sechste Einrichtung, wenn sie wirksam gemacht ist, auf die vierten und fünften elektrischen Vektorgrößen anspricht, die durch ein entsprechendes Paar von vierter und fünfter Einrichtung erzeugt worden sind, und wobei jede vierte elektrische Vektorgröße einen unterschiedlichen Wert hat, so daß die Werterer dritten elektrischen Vektorgröfien, dl« durch die entsprechende sechste Einrichtung erzeugt werden, voneinander unterschieden sind und wobei jede dritte elektrische Vektorgröße untersohMliche Lagen innerhalb der Grenzen des Stromkreises bestimmt.

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Vorzugsweise ist eine steuereinrichtung vorgesehen, die die sechste Einrichtung wirksam macht, wobei die Steuereinrichtung derart wirksam iat, daß wenigstens eine sechste Einrichtung nicht wirkeaia gemacht wird, bevor eine vorbeBtiwiute Zeit nach der Anzeige dei: Auftretens der vorbestimmten Ledlngun^ innerhalb der Ureuüen des Stromkreises verflossen ist, wobei die Grenzen durch die dritte elektrische Vektorgroße bestimmt werden, die durch eine andere sechste .Einrichtung erzeugt werden.

Vorteilhaiterweise ist wenigstens eine sechste Einrichtung eine !Differenzierstufe, die als Ausgang die dritte elektrische Vektorgrö.'e liefert, die von der Differenz zwischen einer vierten elektrischen Vektorgröße und der fünften elektrischen Vektorgroße abhängt.

Gemäß einem Ausführung;.;beispiel der Erfindung erzeugt die dritte Einrichtung eine der dritten elektrischen Vektorgrößen, die allein von der Impedanz des Stromkreises abhängig let.

.bei einer anderen Ausführungeform der Erfindung ist wenigstens eine der sechsten Einrichtungen eine Addierungsstufe, dit als Auegang eine der dritten elektrischen Vektorgrööen eraeugt, die von der Summe einer vierten elektrischen Vektorgroße und der fünften elektrischen Vektorgröße abhängig ist.

Sie Vorrichtung kann eine Einrichtung zur Abschaltung dta Strom kreis· β von der Stromquelle aufweisen, die wirksam wird, wenn dl« vorbtetimmte Bedingung durch Erzeugung dee Auegangeeignales auf- gfdeckt worden ist. Es kann ein Zeitgeber vorgeeehtn sein, der

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die Abschaltung des Stromkreis·β von der Speiaequelle über eine vorbestimmte Seit verzögert, gerechnet vom Zeitpunkt der Aufdeckung der vorbestimmten Bedingung an.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die dritte elektrische Vektorgröße gemäß der in dem Stromkreis herrschenden Spannung erzeugt.

W_eitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus

der folgenden Beschreibung von Ausführun^sbelspielen an Hand der

Zeichnung. Diese veranschaulicht ein Relais zur Feststellung von Fehlern in einem Teil einer Starkstromleitung. In der Zeichnung

zeigern

Flg. 1 ein schematisohes Jblocksohaltbild des erflndungsgemäflen

Relais,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Teils des Relais,

Fig. 3 ein Impedanzdlagramm, welches die Erklärung der Arbeitsweise des Relais unterstützen soll, Fig.'4 das Impedanadiagramm des Relais.

Fig.1 kann die au schützende Starkstromleitung 5 von der

Speisung beim Auftreten eines Fehlers durch einen Leistungsschalter 6 getrennt werden. Ein Stromwandler 7 und ein Spannungswandler 8, die beide nur schematisch dargestellt sind, liefern den Leitungen 9 bzw. 10 Signale, die dem Leitungestrom bzw. der Leitungsapannung proportional sind. Sie Leitungen 9 und 10 sind an eine Einrichtung 11 angeschlossen. Die Strom- und Spannungssignale

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in den Leitungen 9 und 1ü werden einer Anzahl von Signalgeneratoren 12 bis 13 zugeführt, die die zu beschreibenden Schaltungen enthalten. Die Schaltung des Mocks 12 ist in Fig.2 dargestellt. Ein Stromwandler 19 spiMl eine Impedanz 20 mit dem A'ert Z₁ Ohm. Außerdem weist die Schaltung einen Spannungswandler 21 auf. Strom- und Spannungswandler werden durch die über die Leitungen bzw. 10 ankommenden Signale gespeist. <7enn der Strom in der Leitung 3 (Fig.1) I Ampere beträgt und die Spannung in der Leitung Έ Volt ist, dann wird die an den Klemmen 22 und 23 infolge der Verbindungen zwischen den Transformatoren 19 und 21 auftretende Spannung und demgemäß die Spannung an der Leitung 24 proportional zu IZ₁ - £.

Die Schaltung des Signalgenerators 13 ist im wesentlichen gleich derjenigen des Signalgenerators 12 und ihr werden ebenfalls die Signale von den Leitungen 9 und 10 zugeführt. Die Verbindungen zwischen den Transformatoren 20 bzw. 21 sind jedoch umgekehrt und der .Vert der Impedanz 20 beträgt Z₂ Ohm, so daß der Ausgang ,der auf der Leitung 25 erscheint, proportional IZ₂ + E ist.

Der Signalgenerator 14 besitzt einen induktiven ÜLndwiderstand, durch welchen das Signal der Leitung 19 geführt wird. Wenn der Wert des Blindwiderstand« X₁ 0hm beträgt, dann wird der Ausgang des Signalgeneratore 14 auf der Leitung 26 proportional IX₁. Da« Spannung a aignal der Leitung 10 wird den Signalgenerator 14 nicht zugeführt.

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~ 7 —

Der ί-lgnalgenerator Vj weist einen »ideretand auf, durch welchen das über die Leitung 9 ankommende Signal geführt wird. Wenn der •iert dee Viderstandes H. Ohm beträgt, dann wird der Ausgang dee Signalgenerators 1i> auf der Leitung 27 proportional IH₁ Volt. Paa Spannungssignal der Leitung IG wird dem Si^nalgenerator 1!> nicht zugeführt.

Der Hignalgeiierator 1b empfängt nur das über die Leitung 10 zugeführte öpannungβsignal. Er weist eine Phasensehieberstufe auf, so dafi das Ausgangssignal auf einer Leitung 26 proportional £ ist, jedoch um einen Phasenwinkel von -10° verschoben ist. Bas Ausgaugasignal auf der Leitung 28 wird als #_iq bezeichnet.

Die Hignalgeneratoren 17 und 18 empfangen beide sowohl die Signale von der Leitung 9 als auch von der Leitung 10.Beide Generatoren enthalten Schaltungen, die der in Fig.2 dargestellten Schaltung ähnlich sind. Der Wert der Impedanz 20 beträgt L-, 0hm_A bei dem Signalgenerator 17 und ¹L. Ohm bei dem Gignalgenerator 18. Sie auf den Leitungen 29 und 30 auftretenden Auagangssignale sind demgemäß proportional IZ, - E bzw. IL. - E Volt.

Die Ausgänge der Signalgeneratoren 12 und 13 sind an einen Polgekonparator 31 angeschlossen und die Ausgänge der Signalgeneratoren 16,17 und 18 sind an einen Folgekomparator 32 angeschlossen« BIe Ausgänge der Signalgeneratoren H und 13 sind an beide Komparato- ren 31 und 32 angeschlossen. Jeder Komparator erzeugt einen Ausgang, wenn die eintretenden Signale in einem vorbestimmten Zeit abstand auftreten, d.h. wenn ihre Phasenwinkel eine vorbestimmte

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aufweisen. Der Auegang des {Comparators 31 gelangt über eine Leitung 33 naoli einem von ihiß gesteuerten Zeitgeber 34 und einem zeitgeber 3ί>. Ein Signal auf der Leitung 33 setzt beide Zeitgeber in Tätigkeit. Am i.nde einer vorbestimmten Zeitspanne erzeugt der Zeitgeber 34 ein Außgangssignel auf der Leitung 30, das den "ignalgenerator 18 wirkeain macht und den Oignalgenerator 17 unwirksam macht. »Venn kein "ignal von dem Zeitgeber 34 auf der Leitung 36 auftritt, ist der Hignalgenerator 17 wirksam und der iUgnalgenerator 10 unwirksam. Am Ende einer unterschiedlichen vorbestimmten Zeit erzeugt der Zeitgeber 3b einen Ausgang auf einer Leitung 37, der einen Ausgangskreis 38 aktiviert. Wenn dieser Ausgangskreis aktiviert ist, wird der Leistungsschalter 6 ausgelöst und so wird die Leitung b von der Hpeisequelle abgeschaltet. Auch ein Ausgang von dem Komparator 32 auf einer Leitung 39 aktiviert den Außgangskreis 38.

Bevor die Arbeitsweise des Heiais im einzelnen beschrieben wird, soll das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip unter Bezugnahme auf Pig.3 erläutert werden.

Fig. 3 zeigt ein Impedanzdiagramm,in welchem die vertikale Achse den blindwiderstand und die horizontale Achse den Wirkwiderstand repräsentiert. Zwei Vektoren 40 und 41 stellen vorbestimmte Impedanzen der Werte ZA und ZB ühm dar, die vorbestimmte Phasenwinkel gegenüber einer iiezugslinie, nämlich der Horizontalachee,einschließen. Ein Vektor 4 3 stellt die Impedanz der Starkstromleitung und seiner Belastung dar. Die Belastung wird, wie dies normalerweise der Fall ist, als überwiegend Wirklast angenommen. Wenn ein Kurzschluß auf der Leitung auftritt, ändert sich die Impedanz der

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Leitung. Die Impedanz der Leitung, welche hauptsächlich reaktiv ist, wird zusammen mit der Impedanz des Fehlers dann durch den Vektor 44 dargestellt, der eine Impedanz yon Z Ohm repräsentiert. Die Größe und der Phasenwinkel des Vektors 44 hängen von der Lage und der Art des Fehlers ab.

Wenn die drei Vektoren ZA, ZB und Z kontinuierlich in einem Folgekomparator vergliohen werden und der Komparator derart angeordnet ist, daß er ein Auegangssignal nur dann erzeugt, wenn er herausfindet, daö die Vektorfolge ZA, Z, Ab beträgt, d.h. wenn der Vektor Z einen Phasenwinkel gegenüber der Bezugslinie hat, der größer ist als derjenige des Vektors Zh und kleiner als derjenige des Vektors ZA. Dann könnte ein solches Ausgangssignal einen Fehler auf der Leitung oder daβ Auftreten einer speziellen Lastbedingung anzeigen, bei welcher die Wirkleistung wesentlich vermindert ist. Ein solches Signal würde einen Fehler in jeder Stelle längs der gesamten Leitung anzeigen, d.h. das Signal würde unabhängig von dem Wert von Z erzeugt, vorausgesetzt dafl es in der Folge nach ZA und vor ZB erscheint. Eine solche Anordnung ist nicht normalerweise praktisch für Fehler-auffindung, weil normalerweise ein Schutzrelais Fehler aufdecken muß, die nur innerhalb gewisser Grenzen der Leitung und unbeeinflußt durch Lastbedingungen auftreten.

Wenn jetzt ein dritter Vektor 45,der eine Impedanz von ZC Ohm repräsentiert*, und einen solchen vorbestimmten Phasenwinkel hat, daß er in der Folge nach ZA und vor ZB auftritt, erzeugt wird,

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und derxgÖÄaftnucomparator das obenerwähnte Ausgangesignal erzeugt, wenn und nur dann wenn beide Vektoren 'Z und ZG - Δ nach ZA und vor Zh auftreten, dann kann gezeigt werden,daß das Ausgangesignal erzeugt wird« wenn und nur dann wenn Z Innerhalb des Parallelogramms OAuC liegt. Der Vektor äC - Z kann durch eine Linie repräsentiert werden, die das Ende des Vektors Z mit dem Jd Punkt B verbindet. Der Vektor Z kann in der Folge vor oder nach dem Vektor ZG - Z auftreten» solange beide nach ZA und vor ZB erscheinen, muß der Vektor Z innerhalb des Parallelogramms liegen. Deshalb Ψ stellt die Anordnung durch Erzeugung des Vektors ZC und Modifikation der Komp^ratorarbeitsweiee in der beschriebenen Form iehler innerhalb einer bestimmten Leitungelänge fest, wobei die Leitungelänge durch den :/ert der Impedanz ZC begrenzt ist. Die Werte der Impedanzen 2.A und ZL· beeinträchtigen die liro'ße des Qrallelogramas nicht, aber der Winkel zwischen ihnen bestimmt den Parallelograauawinkel. Die in Fig.3 dargestellte Parailelogrammgestalt ist für die Charakteristik eines Schutzrelais sehr vorteilhaft. Der Vektor 44, der die Leitungsimpedanz beim Auftreten eines Fehlere darstellt, kann z.B. betrachtet werden als zusammengesetzt aus einem hauptsächlich Induktiven Abschnitt 46, der die tatsächliche Leitungsimpedanz darstellt plus einem Wirkwlderetandsabschnitt 47» der den Wirkwideretand eines Lichtbogenfehlers gegenüber Erde darstellt! deshalb ist MJuz die Parallelogrammgestalt ähnlich der Gestalt der Fläche, in der der Vektor 44 wahrscheinlich auftreten wird und demgemäß in bester Weise geeignet ist, die Wirkungen von Lichtbogenfehlern auf die Impedanz der Leitung aufzufinden.

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In der Praxis wird die Leitungsimpedanz dadurch ,jemeaaen, daß Leitungsatroai und Leitungaspannung, die mit I bzw. ϊ) bezeichnet wurden, gemessen werden. Durch wultipliaierung /m, uc und ΔΊ mit I kann gezeigt v/erden, daß die rehlorbedingun*.;, d.h. die Bedingung, unier der sowohl ü al α/λ: - ü nach LA aber vor J.i: auftreten, in anderer rfeise festgestellt werden sollten, d.h. deii sowohl ϊύ und I/iC - E nach ICA aber vor IZi' auftreten.

Sine ins Einzelne gehende Erläuterung der Arbeitsweise des Iielaie wird nunmehr unter Bezugnahme auf das Impedanadiagrainm gemäß I'ig.4 gegeben. Die vektoren 'L*_% ««ι *·■*, "4» ^xi ^uru* ^T'i entsprechen den Impedanzwerten, die bereits in der Beschreibung des Relais erlöutert wurden. Das Itelais arbeitet in ähnlicher ,Yeise wie unter'Bezug· nähme auf \ ig.3 beschrieben. Sein Iiapedanzdia^rainiu hat ^edooh drei Vektoren 2^,Z, und Z.. Jeder entspricht dem ein^i^en Vektor äC ge^iäß Fiji.5: Diese drei Vektoren geben dem l'elais drei verschiedene Arbeitsaonen und, wie nunmehr offenbar wird, ist das Relais in der Lage, Fehler aufzufinden, die auf verschiedenen Längen der Leitungen befindlich sind, wobei alle von den; gleichen Punkt aus gemessen werden. Das Impedanzdiagramm gemäß Fig.4 hat einen Vektor Z₂, dessen Zweck und Wirkung erklärt wird. Die Vektoren X₁ und R₁ gemäß I'ig.4 entsprechen den Vektoren ZA bzw. ZjJ gemäß Pig.3.

Ib Betrieb werden Leitungsstrom und Leitungsspannung kontinuierlich über die Stromwandler 7 und 8 (Fig.1) Überwacht und geeignete Signale werden den Signalgeneratoren 12 bis 16 zugeführt.

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ά rf ι
Dtr Kompantor 31 erhält kontinuierlich Ausgangseignale von den Signalgeneratoren 12 bis 15 und vergleicht die Folge der Vektoren IZ₁ - E (im Gignalgenerator 12 erzeugt), IZg + E (im Signalgenerator 13 erzeugt), IX₁ (im Signalgenerator 14 erzeugt) und IR₁ (im "ignalgenerator 1D erzeugt). Es iet vorserge getroffen, daß ein Auegang erzeugt wird, wenn und swar nur dann wenn herausgefunden wird, daß die Vektorfolge derart ist, daß die Vektoren IZ₁ - E und IZ^ + E nach IX₁ und vor IR₁ auftreten. Das ist das gleiche wie die leststellung, wenn und nur dann wenn beide Vektoren ^₁ - u (wotei Z die wirksame Impedanz der Leitung ist, die durch das Verhältnis von L und I bestimmt ist) und der Vektor £„ + Z nach X₁ aber vor K₁ auftreten. Pig.4 zeigt in Verbindung mit der unter .Bezugnahme auf Pig.3 gegebenen Erklärung, daß der Signalkoaperator deshalb alle jene Fälle feststellt, wo Z in dem Rechteck FGHI liegt und demgemäß herausfindet, wenn Fehler auf einer gewissen Leitungslänge auftreten. Das Rechteck IQIlI entspricht dem Parallelogramm CAIiC gemäß fig.3,aber eo kann gezeigt werden, daß kein Vektor dem Vektor L^ gemäß Fig,3 entspricht.

Der Ausgang des !Comparators 31 setzt die Zeitgeber 34 und 33 in Tätigkeit. Der Zeitgeber 35 erzeugt ein Ausgangseignal auf der Leitung 37 am Ende seiner vorbestimmten Periode, die bewirkt, daß der Auegangskreis 30 den Leistungsschalter auslöst und so die Leitung von der Speisequelle abschaltet. Eb muß Jedoch beachtet werden, daß der Wert der Impedanz S₁ so ist, daß der Komparator 31 Fehler aufdeckt, die auf einem Abschnitt der Leitung auftreten, die genügend lang ist, um einen· x¹ eil der Leitung einzuschließen, die durch ein anderes Relais geschützt wird, liormalerweise wird

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deshalb das andere Heiais, das dem Fehler näher ist, den Leistung β schalter auslösen, bevor die vorbestimaite ^eitperiode des Zeitgebers 35 abgelaufen ist.

Der Phasenkomparator 32 überwacht kontinuierlich die Ausgangssignale von den Signalg$$atoren 14,15,16 und 17 und mißt die folge der Vektoren IX₁ (in dem Signalgenerator 14 erzeugt), IR₁ (in dem Signalgenerator 15 erzeugt), I_-10 ^^{in dem} Signalgenerator 16 erzeugt) und IZ^ - E (in dem Signalgenerator 17 erzeugt). Die Anordnung ist so getroffen, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn und nur wenn festgestellt wird, daß die Vektorfolge so ist, daß beide Vektoren E_-10 und IZ, - E nach IX₁ aber vor IH₁ auftreten. Das iat das gleiche,als wenn man feststellt, daß beide Vektoren 2__1Q(d.h, die Impedanz der Leitung um einen Phasenwinkel von -10° verschoben) und der Vektor Z, - Z nach X₁ aber vor Ft₁ auftreten. Fig.4 zeigt, daß diese Folgemessung deshalb alle Fälle aufdeckt, in denen Z innerhalb einer vierseitigen Figux*» OKLM liegt und daß demgemäß festgestellt wird, wenn ein Fehler innerhalb eines bestimmten kürzeren oder längeren Leitungsabschnittes auftritt. Wiederum entspricht die Fig. OKLM dem Parallelogramm OABC gemäß Fig.3, obgleich die Gestalt nicht der Gestalt des Parallelogramms entspricht, weil der Vektor E um einen Phasenwinkel von -10° verschoben ist. Die Gestalt der Figur OKLm ist insofern vorteilhaft, al· hierdurch die Möglichkeit geschaffen wird, daß das Relaisleioht Liohtbogenfehler aufdeckt, die sehr nahe an den Leitungepunkt auftreten, an welchem Leitungsstrom und Spannung gemessen werden.

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/Venn der Komparator 32 einen Fehler auffindet, aktiviert er den Ausgangskreis 33, der den Leistungsschalter 6 unmittelbar auslöst.

tienn der zeitgeber 34 das Ausgangasi^nal auf der Leitung 36 am Ende der vorbestimmten Zeitdauer erzeugt, wird der üignalgenerator 18 wirksam geaiacht und der Signalgenerator 17 wird unwirksam. Der Komparator 32 berücksichtigt demgemäß den Phasenwinkel des Vektors Tu. - E anstelle dee Vektors 12., - E und stellt somit fest, wenn der Vektor Z innerhalb der vierseitigen Figur GJiPw liegt» der Komparator deckt demgemäß rehler auf, die auf einer Leitungslänge auftreten, die länger ist als jene, die aufgedeckt werden, bevor der Zeitgeber 34 sein Ausgangssignal erzeugt hat.

Das Relais hat drei Letrieoszonen, nämlich die Zone 1, die Zone 2 und die /ion© 3 oder die Anlauf zone, d9n.xt das .Relais in der Zone 1 arbeitet, deckt es fehler irgendwo auf der Leitungslänge auf, die der Länge des Vektors 2U entspricht! diese Leitungelänge erstreckt sich über ungefähr ö5>< > des Abstandes von dem Relais nach dem nächsten Relais, das an die Leitung angeschlossen ist. Sollte ein fehler auf dieser Länge der Leitung auftreten, wird das Relais unmittelbar in der beschriebenen Weise wirksam und bewirkt, daS die Ausgangsstufe 33 (iig.1) den Leistungsschalter 6 auslöst.

Wenn das Relais in der Zone 2 arbeitet, deckt es lehler irgendwo über eine. Leitung «länge auf, die der Länge des Vektors Z^ entspricht t diese Leitungsläqg e erstreckt sich über einen Abstand, der grOSer 1st als die Länge von dem Relais nach dem nächsten

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Relais. D_ae Relais beginnt in der Zone 2 nicht wirksam zu werden, bis es vom Ausgang dee Zeitgebers 34 aktiviert wird.

flenn dae Kelais in der Zone 3 oder der AnlaufEone arbeitet, deckt es Fehler irgendwo auf einer Leitungslänge aui, die den Längen der Vektoren 1. und kp entspricht: diese Leitungslänge erstreckt sich von den Relais über die Leitung si än£,e, die durch das nächste Plelais su schützen ist und über die Leitungslänge, die durch das vorhergehende Telais ^u schützen ist, hinaus.

Das Relais arbeitet immer sowohl in der /jr.laufi.one als auch in der Zone 1. 'iexm. ein Fehler in der durch die cone I ui schützenden Leitungslänge auftritt, wird augenblicklich der Leistungsschalter ausgelöst. »Senn sich der Pehler außerhall' der .one 1, aber, innerhalb der Anlaufzone befindet, werden die zeitgeber 34 und 35 in Tätigkeit gesetzt. Am Ende der vorbestimml en Zeitdauer bewirkt der Zeitgeber 34, daß das Kelais in der i'one 2 arbeitet und wenn der Fehler innerhalb der Zone 2 liegt, daß das Kelöin den Leistungsschalter auslöst. Wenn der Fehler nicht innerhalb der Zone 1 oder der Zone 2 liegt, aber dennoch innerhalb der Anlaufzone, dann wird am Ende der vorbestimmten Zeitdauer dee Zeitgebers 35 das Relais den Leistungsschalter auslösen: normalerweise würde der Leistungsschalter jedoch ausgelöst sein, bevor eine Auslösung auf diese V/eise erfolgt, indem eines der anderen Heiais vorher anspricht, da der Fehler in einem Abschnitt der Leitung liegt, der von einem anderen Relais zu Benützen ist, Die Jirstreokung der Anlauf zone des Relais let derart, daß Abschnitte der Leitungen mit umfaßt werden, die durch andere Relais geschützt werden,und die Anordnung

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des Zeitgebers 35 bewirken einen Reeerveschutz für den PaIl₁ dal ein anderes Relais ausfallen sollte.

Ein Relais der beschriebenen Art weist eine Betriebeiapedanecharakteristik auf, die aus geraden Linien besteht, wie dies beschrieben wurdet das ist vorteilhaft, weil es dadurch möglich ist, die Gestalt der Charakteristik der idealen form welter anzunähern. Außerdem kann gezeigt werden, daß ein solches Relais nicht duroh Änderungen des Gleichatromanteils des Leitungestromes oder der Leitungsspannung beeinträchtigt wird, vorausgesetzt daß derartige Gleichetromanteile genau durch beide Transformatoren 7 und 8 übertragen werden«

Das Relais kann in der Weise modifiziert werden, daß einige odtr sämtliche Signalgeneratoren 12 bis 18, insbesondere die Generatoren 14 und 15, von der Leitungsspannung und nicht vom Leitungistrom erregt werden. In diesem Falle kann das Relais eine Betriebeimpedanzcharakteristik haben, die Kreise oder Kreisbögen und andere gekrümmte Linien besitzt. Mit anderen Wörtern eine geradlinige Charakteristik kann bei einem Admlttanzdlagramm erhalten wer* den, anstatt bei einem Impedanzdiagramm.

Sie Vektorfolgen, die die Komperatoren 31 und 32 erfordern, um anzusprechen, hängen von dem Zweck ab, t\ir den da« Relais vorgesehen ist und brauchen nicht notwendigerweise so zu sein, wit Al·· beβohrJ*en wurde.

Patentansprücheί

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Claims

1.) Vorrichtung aur Anzeige einer vorbestimmten Belastungsbedingung in ein; η olektrischen Strorakreis, dadurch g e k a. η η ζ e i c- h u e t , daß eine Fühlanordnung (31 , 32) die Phasenfolge mehrerer elektrischer Vektorgrößen (ZA, ZB, ZC, Z, ZI, Z2, />, 34, X1, R1, ZC-Z) feststellt, von denen wenigstens eins, a.B. (Z₁ ZC-Z) einen von einem elektrischen Parameter in dem Stromkreis (5) abhängigen Wert hat und daß ein Ausgangssignal (auf den Leitungen 33 und 39) erzeugt wird, das anzeigt, daß der Stromkreis die aufzufindende Lastbedingung aufweist, wenn die Phasenfolge der elektrischen Vektorgrößen glaich einer vorbestimmten Phasenfolge oder ' · mehrer vorbestiüßttor Phasenfolgen ist.

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2. Vorrichtung :iach Anspruch 1, dadurch gekennzeioh-

erate

net, daß eine / Einrichtung (15) eine erste elektrische Vektorgr*;32 (ZE oder R1) erzeugt, die einen ersten, vorbestimmten Phasenwinkel gegenüber einer Bezugslinie hat, daß eine zweite Einrichtung (14) eine zweite elektrische Vektorgröße (ZA oder X1) erzeugt* welche einen zweiten vorbestimmten größeren Phasenwinkel gegenüber der Bezugslinie hat, daß eine dritte Einrichtung (12, 13, 16, 17, 18) wenigstens eine dritte elektrische Vektorgröße (ZC-Z und/oder Z; oder Z1-Z, Z2+Z, Z3~Z, Z4-Z) erzeugt, die von der Impedanz des Kreises abhängt, daß die Fühlanordnung auf die e.r§te, zweite und dritte elektrische Vektorgröße anspricht 14Ad ein Auegangesignal immer dann erzeugt, wenn die oder jtde dritte elektrische Vektorgröße einen Phasenwinkel gegenüber der Bezugslinie hat, der größer ist als der vor-

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bestimmt t» ornta Phasenwinkel und geringer als der zweite vorbestii^rfco Phasenwinkel und daß dar erste und zweite vorbeatimmtö Phasenwinkel derart ist, daß das Ausgangsgignal ariisigt, daß der Stromkreis die aufzufindende Bedingung aufweist.

3. Vorrichtung ."ach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g θ ac 3 ii η ί. ο i c h η e t _f daß der erste und zweite vorbeutiiiuirbG Phasenwinkel dörart ist, daß die aufzufindende Stromkroiabedirigun,·..? einem Pehler entspricht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Einrichtung eine Mehrzahl v.a·. dritten elektrischen Vöktorgrößen erzeugt, von denen wenitjeteao eine (ZC-Z, Z1-Z, Z2+Z, Z3-Z, Z4-Z) sowohl von dor Ι'ϊ padana äoa Stromkreises als auch von einer vierten elektrischen Vektorgröße (Zc, Z1, Z2, Z3, Z4) abhängig ist, die eine vorböstimmte Größe und einen vorbestimmten Phasenwinkel aufweist.

5. Vorrichtung ivüh. Anspruch A₉ dadurch gekennzeichnet y daß der Phasenwinkel der vierten elektrischen Velrtorgröße größer ist als der erste vorbestimmte Phasenwinkel und kleiner als der zweite vorbest±mmte Phasenwinkel und daß die Einrichtung ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die vorbestimmte Lastbedingung innerhalb der Grenzen des Stromkreises auftritt, toren Lage durch die Größe der vierten elektrischen Vektorgröße bestimmt ist«

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- T9 -f ·

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g β k β η η -zeichnet , daß die dritte. Einrichtung eine vierte Einrichtung (19, 20) aufweist, die die vierte elektrische Vektorgröße erzeugt, daß eine fünfte Einrichtung (21) eine fünfte elektrische Voktorgröße (Z (oder ihr Äquivalent E)) erzeugt, die von der Impedanz der Leitung abhängig ißt und daß eine sechste Einrichtung (Verbindungen zwischen 20 und 21) auf die vierte und fünfte elektrische Vektorgröße anspricht, um als Ausgang die dritte elektrische Vektorgröße au erzeugen, die sowohl von der vierten als auch von der fünften elektrischen Vektorgröße abhängig ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Stromkreis (5) eine Hochspannungeübertragungsleitüng iot, bei welcher die dritte Einrichtung mehrere der vierten Einrichtungen und eine gleiche Kehl der fünften Einrichtungen und eine gleiche Zahl der sechsten Einrichtungen umfaßt, daß jede sechste Einrichtung, wenn sie wirksam gemacht ist, auf die vierten und fünften elektrischen Vektorgrößen anspricht, die durqh ein entsprechendea Paar von vierter und fünfter Einrichtung erzeugt worden sind» und daß jede vierte elektrische Vektorgröße einen unterschiedlichen Wert hat, so daß die Werte der dritten elektrischen Vektorgrößen,die durch die entspreehendt sechst· Einrichtung erzeugt sind, voneinander

- untaifeehitdtn eind/Und daß jede dritte elektrische Yekrtor-Uöifohiedliohe LAgGn innerhalb der Grenzen des bteUamt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß eine Steuereinrichtung (54) die ueehste Einrichtung wirksam macht, daß die Steuerelup** ** richtung derart wirksam iot, daß wenigstens eine sechste Einrichtung nicht wirksam gemacht wird, bevor eine vorbestimmte Zeit nach der Anzeige des Auftretens der vorbestimmten Bedingung innerhall) der Grenzen des Stromkreises verflossen ist, wobei die Grenzen durch die dritte olektriQche Vöktorgröße bestimmt werden, die durch eine andere sechste Einrichtung erzeugt werden.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte elektrische Vektorgröße gemäß dem Strom erzeugt wird, der in dem

Stromkreis fließt. ·

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die oder jede vierte Einrichtung einen ersten Transformator (19) aufweist, der einen von dem Strom in dem Stromkreis abhängigen Strom führt, der über eine vorbestimmte Iapedans (20) fließt, so daß die Spannung daran eine vierte elektrische Größe darstellt and daß die oder jede fünfte Einrichtung von einem zweiten Transformator (21) gebildet wird, der ein· Ausgangespannung erzeugt, welche die fünfte elektrisch· Vektorgröße darstellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein· sechste Einrichtung eine Differe ierstufe (Verbindung «wischen

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20 und 21) darstellt und alβ Ausgang die dritte elektrische Vektorgröße (ZG-Z, Z1-Z, Z3-Z, Z4-Z) liefert, die von der Differenz zwischen einer vierten elektrischen Vektorgröße und der fünften elektrischen Vektorgröße abhängt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Differenzierstufe eine Einrichtung aufweist, die eine der Impedanzen mit dem Ausgang eines von den zweiten Transformatoren derart verbindet, daß die Ausgangsspannung des zweiten Transformators von der Spannung über der Impedanz abgezogen wird, um eine weitere Spannung zu erzeugen, die den Ausgang der Differenaier stufe darstellt.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte ~ Einrichtung eine der dritten elektrischen Vektorgrößen (Z) erzeugt, die allein von der Impedanz des Stromkreises abhängig ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine der sechsten Einrichtungen eine Addierungestufβ (Verbindung zwischen 20 und 21) let, die ale Auegang eine der dritten elektrischen Vektorgrößen (Z2+Z) erzeugt, die von der Summe einer vierten elektrischen Vektorgröße und der fünften elektrischen Vektorgröße abhängig let. '

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kenn ζ eic ii net, daß die Aödierstufe eine Einrichtung aufweist, die eine der Impedanzen mit den Ausgang einem der awsiten Transformatoren so verbindet, daS die AuogangBspRnmmg von dem zweiten Transformator der Spannung über dsr Impedanz hinzuaddiert wird, um eine weitere Spannung y.n ei'zeugen, die den Ausgang der Addierstufe dars'bil t .>

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte elektrische Vektorgröße gemäi] der in dem Stromkreis herrschenden Spannung erzeugt wird.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bin richtung (6) zur Abschaltung des Stromkreises von der Stromquelle vorgesehen ist, die wirksam wifrd, wenn die vorbestimmte Bedingung durch Erzeugung des Ausgangssignalee aufgedeckt worden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß ein Zeitgeber (35) vorgesehen ist, der die Abschaltung des Stromkreises von der Sirelsequelle über eine vorbestimmte Zeit verzögert, gerechnet vom Zeitpunkt der Aufdeckung der vorbestimmten Bedingung an.

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