DE608390C - Auf dem Vergleich der Energierichtungen beruhende Schutzeinrichtung fuer Leitungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

Ind.

1935

- AUSGEGEBEN AW
23. JANUAR 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 6850

■ 2JC S 238. 30 ' '

Patentiert im Deutschen Reiche vom-5. Juni 1930 ab

Es ist bekannt, eine kranke Leitungsstrecke selektiv abzuschalten, indem man die Energierichtung am Anfang und Ende jeder Strecke durch Energierichtungsrelais überwacht und die am Anfang und Ende je einer Strecke liegenden Richtungsrelais mitein-

, ander derart in" Verbindung bringt, daß die Abschaltung der Strecke nur dann erfolgt, wenn beide Energierichtungsrelais in die

ι» Strecke hineinfließende Energie feststellen.

Die Erfindung beruht ebenfalls auf dem Vergleich der Energierichtungen an zwei Relaisarten, welche die zu schützende Strecke einschließen. Es treten aber nicht die am Anfang'und Ende der gleichen Strecke liegenden Relaiseinrichtungen miteinander ■ in Verbindung, sondern erfindungsgemäß paarweise nur die am Anfang der Strecken liegenden Relais unter sich und ebenfalls die an den

*o Enden der Strecke liegenden Relais paarweise unter sich. Bei der Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung, die auf dem Vergleich der Energierichtungen beruht und durch welche solche Leitungen geschützt werden, in denen beide Energierichtungen auftreten können, sind die Energierichtungsrelais am Anfang der zugehörigen und am Anfang der nächstfolgenden Leitungsstrecke angeordnet, so daß also die zu schützende Leitungsstrecke und eine Station zwischen ihnen liegen. Dadurch läßt sich bei beliebig langer Leitung und beliebig vielen aufeinanderfolgenden Leitungsstrecken eine selektive Abschaltung, des kranken Leitungsabschnittes in äußerst kurzer Zeit erreichen.

Auf welche Weise die Relaiseinrichtungeh an den Streckenanfängen miteinander in Verbindung stehen, ist für die Erfindung gleichgültig. In einem in einer Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung unter Verwendung von Hilfsleitungen dargestellt. Statt deren können aber auch, wie für die in der Einleitung erwähnten Schutzschaltungen bereits bekannt ist, Hochfrequenzsender und -empfänger verwendet werden. Dabei erhält jede Relaiseinrichtung einen Sender, der so abgestimmt ist, daß er auf den Empfänger der entgegen der Energierichtung folgenden Relaiseinrichtung ein^ wirken kann. Die Abstimmung zwischen Sender und Empfänger kann sowohl in der Frequenz liegen als beispielsweise auch in der besonderen Art der Impulskombination, ' welche der Sender aussendet und auf welche allein der dazu bestimmte Empfänger ansprechen kann. Es ist bekannt, daß Hochfrequenzzeichen, und Impulskombinationen sowohl drahtlos als auch längs der Starkstromleitung übertragen werden können.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die 6a Abb. ι und 2. In Abb. 1 ist das Prinzip der Erfindung schematisch angedeutet. Eine

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Robert Schimpf in Berlin-Siemensstadt.

Leitung wird beispielsweise von zwei Kraftwerken A und B gespeist. Bei C, D, E und F finden sich Abzweigstellen, welche beiderseitig durch Relaiseinrichtungen abgeschaltet werden können. Die Relaiseinrichtungen besitzen Energierichtungselemente, so daß sie nur bei bestimmter Energierichtung ansprechen können. Die Energierichtung, auf welche jedes Relais ansprechen kann, ist in ίο der Abbildung durch kleine Pfeile bei den die Relaiseinrichtungen darstellenden Kreisen im Leitungszug angedeutet. Die Relais, welche auf eine von der Zentrale .,4 ausgehende Energie .ansprechen, befinden sich jenseits der Verzweigungsstellen C, D und F, d. h. von der Zentrale A aus betrachtet am Beginn der einzelnen Strecken.' Das gleiche gilt für die Schutzeinrichtungen, welche auf eine von der Zentrale^ ausgehende Energie ansprechen. Diese befinden sich von der Zentrale B aus betrachtet dicht hinter den Verzweigungspunkten F, E, D und C von B aus gesehen am Beginn jeder Strecke.

Durch die von einem Relais bis zu einem anderen Relais führenden langen Pfeile ist angedeutet, auf welches Nachbarrelais die einzelnen Relais einwirken können, um dort die Auslösung zu sperren. Dies sei unter der Annahme, daß in der Strecke E, F ein Fehler entstanden ist, näher erläutert. Von der Zentrale A fließt der Fehlerstrom über die Verzweigungsstelle C, D und E bis zur Fehlerstelle. Von der Zentrale B fließt der Strom über die Verzweigungsstelle F bis zum Fehlerort. Infolge dieser Fehlerstromverteilung sprechen von den mit rechts gerichtetem Pfeil bezeichneten Relais die bei C, D und E liegenden Relaiseinrichtungen an.. Damit die Abschaltung richtig erfolgt, müssen die Relais bei C und D an der Auslösung ihres Leitungsschalters gehindert werden. Zu dem Zweck ist die Abschaltung bei C nicht nur von der Stellung des dortigen Relais, sondern auch von der Stellung des entspre-⁴S chenden Relais an der Verzweigungsstelle D abhängig. Da sowohl das Relais bei C als auch das Relais^ bei D ansprechen, unterbleibt die Abschaltung bei C; mit anderen Worten: Vom Relais D wird ein Sperrbefehl "zum Relais C gegeben, wodurch die Auslösung bei C unmöglich gemacht wird. ' In gleicher Weise unterbleibt auch die Abschaltung bei D, weil das bei der Verteilungsstelle E ansprechende Relais einen Sperrbefehl zum Relais D sendet. Relais E jedoch wird seinen Schalter auslösen; denn das mit ihm zusammenarbeitende Relais an der Verteilungsstelle F führt keinen Fehlerstrom in Richtung von links nach rechts, spricht infolgedessen nicht an und sendet daher auch keinen Sperrbefehl zum Relais E.

Die Auslösung an der VerzweigungsstelleF soll durch dasjenige Relais erfolgen, welches auf den von der Zentrale B ausgehenden Fehlerstrom anspricht. Dieser Fehlerstrom bringt nur das Relais bei F, welches den kleinen nach links weisenden Pfeil besitzt, zum Ansprechen. Das nächste entsprechende Relais bei E dagegen führt keinen Fehlerstrom passender Richtung und spricht daher nicht an. Wie der lange Pfeil andeutet, arbeiten die Relais bei E und F bei einem von der Zentrale B ausgehenden Fehlerstrom derart zusammen, daß das Relais bei jE bei seinem Ansprechen das entsprechende Relais F. verriegelt. Bei der angenommenen Lage des Fehlers spricht nun das Relais E nicht an, so daß also die Ausschaltung des Schalters am zweiten Ende der kranken Strecke nicht verriegelt wird.

An den Enden der gesamten Leitungsstrecke, d.h. an den äußersten Verteilungsstellen C und J⁷, arbeiten die beiderseitig an ein und derselben Verteilungsstelle liegenden Schutzeinrichtungen zusammen derart, daß diese Verzweigungspunkte nur bei Rückstrom aus der Leitung zu der Maschine A oder der Maschine B von den Generatoren getrennt werden. .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 2 schematisch · dargestellt, und zwar sind die Relaiseinrichtungen für zwei im Zuge der Leitung!, liegende SchalterS₁ und 5"₂ wiedergegeben. Die Schalter'^ und5"₂ werden durch die Auslösespulen UT₁ bzw. H₂ geöffnet. Der dargestellte Teil enthält die Verteilungsstellen E und D aus Abb. 1. Zu beiden Seiten ' jeder Verteilungsstelle wird die Energierichtung und außerdem der überstrom überwacht.. Zu dem Zweck genügt unter Umständen eine Spannungsmessung und je eine Strommessung zu beiden Seiten der Verteilungsstelle. Spannungswandler und Stromwandler sind nicht dargestellt, um das Bild nicht unnötig zu überladen. Die dargestellten Schutzeinrichtungen, welche zur Auslösung der Schalter^ und S₂ dienen, überwachen die Energierichtung rechts der Verteilungsstellen. Entsprechende Einrichtungen sind auch links jeder Verteilungsstelle «Ό zu denken.„Sie sind in der Darstellung nicht wiedergegeben, weil ihre Wiedergabe zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. An der Verteilungsstelle D sowie an der Verteilungsstelle E befinden sich Relaisein- n₅ richtungen, welche aus je einem Überstromrelais U, je einem Richtungsrelais R und je einem Zeitrelais Z sowie j e einer Auslösespule H₁ bzw. H₂ und einer nicht dargestellten Gleichstromquelle bestehen. Sobald rechts der Verteilungsstelle D ein Überstrom aufritt, schließt das Überstromrelais U seinen

Kontakt und schaltet dadurch einen Hilfsmagneten in für das Richtungsrelais R ein. Das Richtungsrelais R wird gespeist von dem über das überstromrelais fließenden Strom, besitzt außerdem Anschlüsse für sein Spannungssystem. In der Darstellung ist der Einfachheit halber nur ein Überstromrelais gezeichnet und je ein Paar Anschlüsse für Strom und Spapnung beim Richtungsrelais

ίο wiedergegeben. Das Richtungsretais R schlägt je nach der herrschenden Energierichtung nach der einen oder anderen Seite aus und läßt eine Kontaktgabe nur bei der ihm zugewiesenen Energierichtung zu. Es sei angenommen, daß sich der Fehler rechts von der VerteilungsstelleE bei der Stelle/ befindet. Der Arm des Energierichtungsrelais weist dann nach rechts und gibt die Kontaktgabe im Richtungsrelais frei. Durch Schließung seines Kontaktes wird das Zeitrelais Z an Spannung gelegt, das seine beiden Anker Z₁ und Z₂ mit der eingestellten Verzögerung anzieht. Anker Z₁ öffnet dabei einen Ruhekreis und Anker Z₂ schließt -nach einer weiteren Zeit einen Arbeitskontakt im Stromkreis der Auslösespule H₁.

An der Verteilungsstelle E sind bei der angenommenen Lage des Fehlers ebenfalls das Überstrom- und das Energierichtungsrelais in Tätigkeit getreten und haben das Zeitrelais Z eingeschaltet, welches durch seinen Anker Z₁ einen Stromkreis öffnet und durch seinen Kontakt Z₂ etwas später den Stromkreis für die Auslösespule H₂ schließt. Über den vom Zeitrelais Z an der Verteilungsstelle E geöffneten Kontakt Z₁ ist der Stromkreis für die Auslösespule H₁ an der Verteilungsstelle D geführt. Da die geschilderten Vorgänge in den Relaiseinrichtungen bei D und E gleichzeitig oder wenigstens nahezu gleichzeitig erfolgen, ist der Stromkreis des Relais H₁ durch das Relais an der Verteilungsstelle E bereits unterbrochen, bevor der Kontakt Z₂ an der Verteilungsstelle D geschlossen wird. Der Schalter 6"_t wird also nicht ausgelöst. Auch der Stromkreis für das Relais H₂ ist von dem Ruhekontakt Z₁ einer anderen Relaiseinrichtung abhängig, und zwar von dem Ruhekontakt des Zeitrelais an der nach rechts folgenden nächsten Verteilungsstelle F. Weil aber die entsprechende Relaiseinrichtung an der Verteilungsstelle F keinen Fehlerstrom passender Richtung führt, bleibt dort das Zeitrelais in Ruhe und somit auch der Kontakt^ geschlossen, so daß die ■Auslösespule H₂ erregt wird, wenn das Relais Z an der Verteilungsstelle E seinen Kontakt z₂ schließt.

Der Kontakt Z₁ des gezeichneten Zeitrelais an der Verteilungsstelle D liegt im Stromkreis der Auslösespule der nach links anschließenden entsprechenden Relaiseinrichtung bei C, so daß also auch die Abschaltung bei C verhindert ist. ί

Da, wie schon gesagt, alle Relais, soweit sie Fehlerstrom entsprechender Richtung führen, gleichzeitig oder wenigstens nahezu gleichzeitig anlaufen und sofort nach ihrem-Anlauf durch öffnen der Kontakte^ den Sperrbefehl in Richtung auf die Station gleichzeitig aussenden, addieren sich nicht die Verzögerungszeiten über die einzelnen Leitungsstrecken bis zum Schließen der Kontakte^· Infolgedessen ist die gesamte Verzögerungszeit zwischen Auftreten des überstromes und Abschaltung der kranken Strecke so groß wie die Zeit zwischen Ansprechen des Überstromrelais und Schließen des Kontaktes Z₂ einer Relaiseinrichtung. Es ist dabei gleichgültig, ob ' die zu schützende Gesamtleitung nur drei oder beispielsweise acht oder zehn Abschnitte hat.

An Stelle der Leitungsführung für die Auslösespulen über Ruhekontakte Z₁ kann man auch Hilfsrelais verwenden, welche die Auslösung des nach der Station zu folgenden · Streckenschalters unwirksam machen. Zur Ersparnis der Hilfsleitungen kann jede Relaiseinrichtung mit einem Sender und einem Empfänger ausgerüstet werden, wobei die zusammenwirkenden Relaiseinrichtungen aufeinander abgestimmte Sender und Empfänger erhalten. Sofern die Zahl der zu schützenden Strecken nicht zu groß ist, wird es keine Schwierigkeiten bereiten, so viel verschiedene Frequenzen als Relaiseinrichtungen vorgesehen sind, zu benutzen und entsprechend abgestimmte Resonanzrelais für die Empfänger zu verwenden. Die Übertragung der Sperrsignale kann dabei durch längs der Leitung verlaufende Wellen erfolgen. · Wenn man aus irgendeinem Grunde nicht mit verschiedenen Wellenlängen arbeiten will oder nicht in jeder Relaiseinrichtung eine besondere Wellenlänge benutzen kann, so lassen sich die zusammenarbeitenden Sende-und Empfängereinrichtungen auch dadurch abstimmen, daß der Sender eine bestimmte Impulskombination sendet, welche nur bei dem zugehörigen Empfänger eine Wirkung hervorrufen kann, no Auch bei Verwendung von Hochfrequenzsperren, welche die Ausdehnung der Hochfrequenzwellen auf die in Frage kommenden Leitungsabschnitte beschränken, kommt man mit einer oder wenigen Wellenlängen aus.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Auf dem Vergleich der Energierichtungen beruhende Schutzeinrichtung für Leitungen, in denen beide Energierichtungen auftreten können, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die Richtungsrelais (7?) am Anfang der zugehörigen und am Anfang der nächst folgenden Leitungsstrecke angeordnet sind, so daß also die zu schützende Leitungsstrecke und eine Station zwischen ihnen liegen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede nur bei einer bestimmten Energierichtung ansprechende Relaiseinrichtung die entgegen der ihr Ansprechen bewirkenden Energierichtung folgende benachbarte Relaiseinrichtung unwirksam macht.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Relaiseinrichtungen durch Hilfsleitungen miteinander verbunden sind, über welche jede ansprechende Relaiseinrichtung die entgegen der Energierichtung folgende benachbarte Relaiseinrichtung unwirksam macht.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Relaiseinrichtung entsprechend ihrer eigenen Zeitverzögerung ode"r durch ein besonderes Zeitwerk zuerst den Sperrbefehl an die benachbarte Relaiseinrichtung sendet und dann seine Tätigkeit zur Auslösung des zugehörigen Leitungsschalters ausübt. ■
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des Schalters durch eine zur bei nur bestimmter Energierichtung ansprechenden Relaiseinrichtung gehörende Empfangseinrichtung gesperrt wird, wenn ein zu der in dieser Energierichtung folgenden Relaiseinrichtung "gehörender Sender ein bestimmtes Zeichen sendet.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenarbeitenden Sender und Empfänger hinsichtlich ihrer Frequenz aufeinander abgestimmt sind.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenarbeitenden Sender und Empfänger auf die gleiche Impulskombination eingestellt sind.
8. 8. Einrichtung' nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender und Empfänger Hochfrequenzzeichen senden und empfangen, und daß Hochfrequenzsperren vorgesehen sind, welche die Ausbreitung der Hochfrequenzwellen auf die 55" einzelnen Strecken beschränken.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen