DE2351872B2

DE2351872B2 - Distanzschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE2351872B2
Application number: DE19732351872
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Industrielle De Controle Et D'equipement (ice) Paris
Current assignee: Industrielle De Controle Et D'equipement (ice) Paris
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1973-10-16
Publication date: 1980-06-04
Also published as: SE406998B; ES419728A1; GB1444774A; FR2203080A1; FR2203080B1; DE2351872A1; CH575673A5; DE2351872C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Distanzschutzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Eine derartige Distanzschutzeinrichtung ist aus der DE-OS 19 06 484 bekannt. Bei dieser Distanzschutzeinrichtung dient ein Operationsverstärker innerhalb der Vergleichseinrichtung dazu, zwei Amplituden miteinander zu vergleichen. Dabei sollen Kennvierecke geschaffen werden, die rechteckförmig ausgebildet sind.

Darüber hinaus ist eine Distanzschulzeinrichtung bekannt (CH-PS 4 27 969), bei der neben den Strom- und Spannungswandlern weitere Übertrager bzw. Wandler benutzt werden, um Geraden eines zum Nullpunkt asymmetrischen Kennvierecks zu ermitteln; hierbei ist das Kennviereck in Widerstands-Induktivitäts-Koordinaten angelegt. Wenn der Fehlerstrom den Nulldurchgang passiert, wird ein Vergleich vorgenommen und der aperiodische Einschwingzustand ausgelöst. Eine solche Einrichtung ist relativ träge und arbeitet nicht sehr genau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine große Meßgenauigkeit erzielbar ist, wodurch auch eine bessere Schutzwirkung erreicht werden kann. Darüber hinaus soll der Funktionsbereich ein Kennviereck betreffen, das in der R-X-Ebene horizontale obere und untere Geraden aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Distanzschutzeinrichtung der eingangs genannten Gattung durch die Kennzeichenmerkmale des Patentan-Spruchs gelöst

Bei der Erfindung wird von einem Kennviereck Gebrauch gemacht, dessen obere und untere Gerade zur Ä-Richtung parallel verläuft; mit anderen Worten sind diese Geraden horizontal. Der Funktionsbereich ίο der Einrichtung nach der Erfindung ist nicht so beschränkt wie bei der gattungsmäßig bekannten Einrichtung, bei der die Sättigung des für die Eingangsgrößen dienenden Transformators diesbezüglich höchst nachteilig ist Bezüglich der anderen bekannten oben genannten Einrichtung arbeitet die orfindungsgemäße Distanzschutzeinrichtung auch schneller, da sie keine sehr stark verzögernden Schaltelemente aufweist Insofern ist auch die Meßgenauigkeit größer und die Ansprechdauer kürzer, d. h., daß ein verbesserter Schutz möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der gewünschten (zentrisch) symmetrischen Charakteristik in Viereckform für die Meßvorrichtung,

F i g. 2 schematisch eine Vorrichtung zur Winkelimpedaiwmessung,

Fig.3 ein entsprechendes erläuterndes Diagramm ju zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Vergleichsschaltung der Vorrichtung gemäß F i g. 2,

F i g. 4 schematisch eine Vorrichtung zur Messung der Reaktanz und

Fig.5 ein entsprechendes erläuterndes Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Vergleichsschaltung der Vorrichtung gemäß F i g. 4.

F i g. 1 zeigt die gewünschte Charakteristik in einem rechtwinkligen Koordinatensystem. Der Widerstand R ist auf der Abszisse und die Reaktanz X ist auf der •to Ordinate aufgetragen. Ziel der Erfindung ist es, eine Impedanz zu messen, deren kennzeichnender Punkt sich innerhalb des Kennvierecks befindet, das durch zwei Paare von Geraden d\, dr, <4 d* begrenzt ist, deren erstes Paar von Geraden d\, di schräg parallel und in 4^r> bezug auf den Koordinatensprung symmetrisch ist und deren anderes Paar von Geraden t/j, d, zur Abszissenachse parallel und in bezug auf den Koordinatenursprung ebenfalls symmetrisch ist. Ziel dieser Messung ist es, das Ansprechen einer Schutzvorrichtung zu gewährleisten, wenn sich der die Impedanz kennzeichnende Punkt innerhalb des in Rede stehenden Kennvierecks befindet.

Für die Messung der Winkelimpedanz, die den

Geraden d\ und d% entspricht, wird als erste Größe /ein Vektor verwendet, der um einen Winkel φ gegenüber dem StromJ phasenverschoben ist, während die zweite Größe - U+ RI oder U+ Rl der Vektordifferenz bzw. der Vektorsumme aus einer Spannung U und aus einer Spannung Rlentspricht, deren erstere, U, die Winkelim-

bo pedanz Zdefiniert, nämlich U - | Z\ /(cos θ + j sin θ), und deren letztere, RI, mit / phasengleich und zu / proportional ist. Das Gleichgewicht des Vergleichers, dem diese beiden Größen zugeführt werden, bestimmt die Grenze der Änderung des Zustandes des Ausgangs

*>"> dieses Vergleichers und wird erhalten, wenn die Größe / und die Größe — U + Rl phasengleich sind oder auch wenn /und U + Λ/phasengleich sind.

Der eine Zustand des Vergleichers entspricht dem

Ansprechen der Vorrichtung, wenn die charakteristische Eingangsgröße, die eine Winkeümpedanz repräsentiert, niedriger als der eingestellte Wert ist während der andere Zustand des Vergleichers dem Ruhe- oder Sperrzustand der Vorrichtung entspricht

Im folgenden wird nun die Messung der Winkeümpedanz an Hand der Fig.2 und 3 besprochen. Gemäß Fig.2 werden die Primärwicklungen der Wandler Ti und 7} mit der Stromstärke / bzw. der Spannung U als Eingangsgrößen gespeist Der Widerstand R\, der zwischen die Klemmen der Sekundärwicklung des Wandlers Tj geschaltet ist, liefert eine zur Stromstärke / proportionale, einstellbare Spannung RI, und diese wird über Widerstände Rj bzw. Rj an den Eingang der Operationsverstärker U und 12 angelegt, denen zugleich über die Widerstände R₄ bzw. Rf, von der Sekundärwicklung des Wandlers Ti, der den Widerstand Äio speist, die Spannung ί/zugeführt wird.

Der^Operationsverstärker 11 bildet die Vektorsumme aus U und Rl\md liefert am Ausgang eine Spannung V₅ = -(U + Rl). Der Operationsverstärker 12 bildet dieJDifferenz aus U und Rl und liefert am Ausgang - U + Rl. Die Widerstände R₅ und Rg sind in der angedeuteten Weise geschaltet.

Der Kondensator Ci und der Widerstand R₂, die 2^r> zwischen den Sekundärklemmen des Wandlers Ti in Reihe geschaltet sind, werden dazu verwendet, eine Phasenverschiebung des Stromes / um eiiu η Winkel φ herbeizuführen, und die so erhaltene Größe / wird in einem der beiden Eingänge jeder der Phasenvergleichs- in schaltungen 13 und 14 zugeführt, deren anderen Eingängen die Ausgangsgrößen der Operationsverstärker 11 bzw. 12 zugeführt werden.

Die Phasenvergleichsschaltungen 13 und 14 vergleichen also jeweils das relative Argument zweier s~> Vektoren, und zwar die Phasenvergleichsschaltung 13 das der Vektoren 1 und -(U + Rl), das die schräge Gerade d\ liefert, und die Phasenvergleichsschaltung 14 das relative Argument von i und — U + Rl, das die Gerade d₂ liefert. F i g. 3 zeigt den von der Vergleichs- -to schaltung 13 durchgeführten Vergleich der Argumente, und es ist zu erkennen, daß der Vergleicher vom Ruhezustand 0 in den Zustand ! übergeht, wenn der die Impedanz kennzeichnende Punkt die Gerade d\ überschreitet. -t^r>

Für einen vorherbestimmten Wert der zu messenden Winkelimpedanz Z und_ bei_konstanter Stromstärke / ergibt sich der Vektor U = Zl, der dem Einstellwert der Impedanz entspricht Bei diesem genauen Wert befindet sich jede der Vergleichsschaltungen 13_ und_ 14 im_ Gleichgewichtszustand, in dem /und -(U + Rl)oder i und —D+ RTm Phase sind.

Es ist zu bemerken, daß man die beiden Verstärker in Summierschaltung verwenden kann. Der eine der Verstärker bildet normalerweise die Summe U + Rl. d. i. die Summe aus t/und RI; der andere Verstärker, der ebenfalls in Summierschaltung_geschaltet geschaltet ist, bildet die Summe Summe aus i/und - RI, das durch eine vorangegangene Umkehrung erhalten wurde.

Im folgenden wird die Messung der Reaktanz gemäß der Erfindung erläutert. Gemäß F i g. 5 sind die Geraden dz und dt die Meßkennlinien kleinster Reaktanz und vervollständigen das Kennviereck gemäß Fig. 1.

Dieses Reaktanzmaß wird gemäß F i g. 4 in übereinstimmender Weise wie das Maß der Winkelimpedanz erhalten.

Die Phasenvergleichsschaltungen 23 und 24 vergleichen die Phasenverschiebung zwischen einerseits einer Größe, die zur Stromstärke / proportional ist, deren Abbild am Widerstand R\ zu entnehmen ist, und andererseits einer Größe, die entweder die Vektorsumme oder die Vektordifferenz aus der an den Klemmen des Widerstandes /?io erhaltenen Spannung Uund einer zu /proportionalen Spannung ZI, deren Phasenwinkel φ durch den Phasenschieber Ci, /?2 bestimmt ist, darstellt.

Die Operationsverstärker 21 und 22 bilden die Summe bzw. die Differenz aus U und Zl. Die Widerstände Rm bis /?is spielen eine Rolle analog der der Widerstände Rj bis R₉.

Da die Stromstärke / konstant und Z durch eine vorangegangene Einstellung des Phasenschiebers Ci, R₂ festgelegt ist, ist der Punkt U hinsichtlich seiner Amplitude durch einen einzigen Vektor Z derart definiert, daß jedes der Enden der Vektoren U und U-ZI sich auf der zur Bezugsgeraden_ Rl parallelen Geraden dj befindet, wenn U— Zl und Rl in Phase sind. Die Vergleichsschaltung 23 beispielsweise steuert diesen in F i g. 5 veranschaulichten Zustand.

Durch die Zusammenfassung der beiden Schaltungen gemäß F i g. 2 und 4 wird das in F i g. 1 veranschaulichte Kennviereck erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Distanzschutzeinrichtung mit einem in der R-X-Ebene liegenden Kennviereck, welches von zwei parallelen Geradenpaaren begrenzt ist, von denen das eine Geradenpaar schrägverlaufend und symmetrisch zum Koordinatensprung in der R-X-Ebene liegt, mit Strom- und Spannungswandlern zur Erfassung von der Eingangsspannung und dem Eingangsstrom proportionalen, einer Vergleichsschaltung zugeführten Größen und mit Phasenschieberschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß daß zur Bildung des in der Ä-X-Ebene schrägverlaufenden parallelen Geradenpaares (du <4) je einen Operationsverstärker (11,12) die dem Eingangsstrom proportionale Spannung (RI) und die der Eingang^cspannung proportionale Spannung (U) zugeführt sind, von denen der eine Operationsverstärker (11) die Vektorsumme und der andere Operationsverstärker (12 die Vektordifferenz dieser Spannungen (RI, U) an seinem Ausgang liefert, und daß diese Vektorgrößen in je einer Phasenvergleichsschaltung (13, 14) mit einer dem Eingangsstrom proportionalen, gegenüber diesem phasenverschobenen Größe (i) verglichen sind, daß zur Bildung eines in der R-X-Ebene zur R- Richtung parallelen Geradenpaares (di, di) je einem weiteren Operationsverstärker (21, 22) die dem Eingang proportionale, aber phasenverschobene Spannung (Zl) und die der Eingangsspannung proportionale Spannung (U) zugeführt wird, von denen der eine Operationsverstärker (21) die Vektorsumme und der andere Operationsverstärker die Vektordifferenz dieser Spannungen (ZI, U) an seinem Ausgang liefert, und daß diese Vektorgrößen in je einer weiteren Phasenvergleichsschaltung (23,24) mit dem dem Eingangsstrom proportionalen und mit diesem in Phase befindlichen Strom (I) verglichen sind.