DE2035238B2 - Eine zu ueberwachende frequenz mit einer normalfrequenz vergleichendes frequenzrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein eine zu überwachende Frequenz mit einer Normalfrequenz vergleichendes Frequenzrelais, welches ein Signial mit der überwachten Frequenz und ein zweites Signal mit der Normalfrequenz erzeugt, die beide in Signale in Form von Rechteckspannungen mit hoher Amplitude, logisch Eins, während der einen Halbperiode und mit niedriger Amplitude, logisch Null, während der zweiten Halbperiode umgewandelt und den beiden Eingängen eines logischen Kreises zugeführt werden.

Frequenzrelais werden zur Überwachung der Betriebsverhältnisse in Starkstromnetzen verwendet. Bei einem auftretenden Kurzschluß im Netz sinkt die Frequenz, während sie steigt, wenn das Netz mit zu großer Leistung gespeist wird. Es ist deshalb möglich, durch Vergleich des Momentanwertes der Netzfrequenz mit ihrem Normalwerl auftretenden Betriebsstörungen zu begegnen. Sobald die Frequenz um einen bestimmten Betrag vom Normalwert abweicht, wird ein Signal oder Auslösungsbefehl für das Netz oder einen Teil des Netzes gegeben.

Frequenzrelais müssen schnell und selektiv reagieren, um eine auftretende Betriebsstörung so früh wie möglich zu erkennen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, ehe es zu ernsthaften Folgen auf Grund der Störung kommt. Sie müssen weiter eine gute Temperaturstabiütät aufweisen, und die zum Relais gehörenden Komponenten dürfen nicht so altern, daß die Eigenschaften des Relais davon beeinflußt werden.

Ein bekanntes elektrodynamisches Frequenzrelais hat zwei feste Spulen, die auf einem Eisenkern angeordnet sind. In einem Luftspalt zwischen den Spulen befindet sich eine bewegliche Spule, die von einem Waagebalken getragen wird, der auch eine Kontaktvorrichtung hat. Sämtliche Spulen sind am Netz angeschlossen, dessen Frequenz kontrolliert werden soll. Die bewegliche Spule ist mit einem Kondensator in Reihe und das Relais selbst so geschaltet, daß der Kondensator in einen Parallelkreis eingeht, in dem die beiden festen Spulen an dem einen Zweig und der Kondensator an dem anderen Zweig liegen. Bei einer Netzfrequenz, die ungefähr gleich der Resonanzfre-

ao quenz des Parallelkreises ist, eilt der Strom durch die bewegliche Spule um 90 dem Fluß durch die festen Spulen vor, wobei die Kraft auf die bewegliche Spule Null ist. Ändert sich die Netzfrequenz in der einen oder anderen Richtung, wirkt eine Kraft auf die bewegliche Spule, und der Waagearm dreht sich auf seiner Null-Lage. Das Signalgeben erfolgt mit den Kontakten, die mit dem Waagebalken verbunden sind.

Das genannte Relais enthält Resonanzkreise mit Kondensatoren. Der schwache Punkt solcher Relais ist die Gefahr, daß der Kondensator altert oder so sehr temperaturabhängig ist, daß sich die Stabilität des Relais mit der Zeit ändert, oder die Temperatur ist so hoch, daß das Relais in gleichmäßigen Abständen kontrolliert werden muß, um sicherzustellen, daß es bei auftretenden Fehlern richtig reagiert.

Aus den Brown-Boveri-Mitt., 53 (1966), Seite 761/ 762 ist auch ein Frequenzrelais bekannt, in dem die Periodendauer der Netzspannung mit einer synchronen Referenzperiode verglichen wird. Die Netzspannung wird über einen Spannungswandler mit einem Begrenzer in Rechteckpulse umgewandelt. Die mit einem Quarzoszillator erzeugte Referenzfrequenz wird ebenfalls in Pulsform gebracht, untersetzt und mit der Periodendauer der Netzspannung über eine Torschaltung verglichen, wobei die Referenzfrequenz mit der Netzfrequenz synchronisiert wird. Die Messung des resultierenden Pulses erfolgt durch Zählen der während der Pulsdauer abgegebenen Perioden eines Taktgebers. In der Torschaltung wird der Startpunkt der Zählung so festgelegt, daß möglichst wenig Pulse für die betreffende Auslösefrequenz erfaßt werden. Die von einem Digital-Analogwandler abgegebenen Auslöseimpulse werden über eine einstellbare Zeit integriert, dadurch kann nur ein andauernder, während mehrerer Perioden gemessener Fehler zum Anziehen des Hilfsschutzes führen. Dieses bekannte auf der Auswertung zweier Impulsfolgen beruhende Frequenzrelais hat den Nachteil, daß es einen hohen Aufwand an exakt arbeitenden digitalen Schaltglie-

öo dern erfordert. Da die bekannte Anordnung darauf basiert, daß eine relativ kleine Zeitdifferenz zweier relativ langer Zeitintervalle durch Auszählen gemessen wird, ist eine genaue Synchronisierung der beiden voneinander zu subtrahierenden annähernd gleich großen Zeitintervalle erforderlich, um Meßfehler zu vermeiden. Außerdem ist zur Auszählung des Differenzzeitintervalls ein zusätzlicher Taktgeber erforderlich. Da das bekannte Frequenzrelais die auf die

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Eine zu überwachende Frequenz mit einer Normalfrequenz vergleichendes Frequenzrelais, welches ein Signal mit der überwachten Frequenz und ein zweites Signal mit der Normalfrequenz erzeugt, die beide in Signale in Form von Rechteckspannungen mit hoher Amplitude, logisch Eins, während der einen Halbperiode und mit niedriger Amplitude, logisch Null, während der zweiten Halbperiode umgewandelt und den beiden Ein^ gangen eines logischen Kreises zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der logische Kreis (4) so bemessen ist, daß er ein Aussignal mit einer gewissen Amplitude abgibt, wenn die beiden zugeführten Signale den gleichen Verlauf aufweisen, und mit einer anderen Amplitude, wenn sie verschiedene Verläufe haben, daß ein Differenzierungskreis (9) über einen Tiefpaßfilter

(8) am Ausgang des logischen Kreises angeschlossen ist und daß das Ausgangssignalniveau des Differenzierungskreises ein Maß für die Abweichung der überwachten Frequenz von der Normalfrequenz ist.

2. Frequenzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (g) des Differenzierungskreises (9) ein Niveaumesser (16) angeschlossen ist, der bei einem oder mehreren Niveaus des Aussignals des Differenzierungskreises

(9) Signal- oder Betätigungsgeräte einschaltet.

3. Frequenzrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (15) zwischen dem Differenzierungskreis (9) und dem Niveaumesser (16) eingeschaltet ist.

4. Frequenzrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Differenzierungskreis (17) zur Anzeige der Zeitderivaten der Frequenzabweichung am Ausgang des genannten Verstärkers (15) angeschlossen ist.