DE654242C

DE654242C - Device for the selective display of asynchronous oscillations in electrical networks

Info

Publication number: DE654242C
Application number: DEA79766D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-06-23
Filing date: 1936-06-23
Publication date: 1937-12-18

Description

In elektrischen Netzen ist es erforderlich, asynchrone Pendelungen, die durch das Außertrittfallen von Kraftwerken bedingt werden, von anderen Strömen zu unterscheiden, weil in beiden Fällen verschiedene Maßnahmen eingeleitet werden müssen. Bei asynchronen Pendelungen ist nämlich die Selektivität der Schutzsysteme aufgehoben, so daß diese nicht sich selbst überlassen werden dürfen. Andererseits werden auch solche Pendelungen \'ielfach wieder ohne äußeren Eingriff verschwinden, oder man wird, wenn dies nicht der Fall ist, das Netz an besonders bevorzugten Punkten, an denen nur eine geringe Leistungsübergabe stattfindet, auftrennen; man wird also Maßnahmen treffen, die von den bei anderen Störungen vorkommenden verschieden sind.In electrical networks it is necessary to have asynchronous oscillations caused by the Failure to step out of the power plant must be distinguished from other flows, because in both cases different measures have to be taken. With asynchronous Swinging, the selectivity of the protective systems is canceled, so that they cannot be left to their own devices. On the other hand, such oscillations are often again without external intervention disappear, or if this is not the case, the network will be particularly preferred Separate points at which only a minor transfer of services takes place; measures will therefore be taken by are different from those occurring in other disorders.

Um nun solche asynchronen Pendelungen nachzuweisen, hat man bereits vorgeschlagen, überstromabhängige Relais vorzusehen, deren Ansprechzeiten summiert werden. Nur wenn die Summe dieser Ansprechzeiten innerhalb eines bestimmten Zeitraumes einen gewissen Wert überschreitet, soll dann eine asynchrone Pendelung vorliegen.In order to prove such asynchronous oscillations, it has already been proposed that Provide overcurrent-dependent relays, the response times of which are added up. Only if the sum of these response times within a certain period of time is a certain amount Exceeds the value, there should then be an asynchronous oscillation.

Solche Stromstöße treten jedoch auch im normalen Betrieb oder bei intermittierenden Kurzschlüssen auf, so daß die selektive Erfassung der asynchronen Pendelungen nicht eindeutig genug erfolgt.However, such power surges also occur during normal operation or when they are intermittent Short circuits on, so that the selective detection of the asynchronous oscillations does not clearly enough.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird nach der Erfindung die Summierung der Ansprechzeiten der vom Überstrom abhängigen Relais davon abhängig gemacht, daß gleichzeitig eine Änderung in der Energierichtung auftritt.In order to avoid these disadvantages, according to the invention, the summation of the response times the relay dependent on the overcurrent made dependent on the simultaneous change in the direction of energy occurs.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 1 ist ein Drehstromnetz 7, 8, 9, das von zwei Maschinen 5 und 6 gespeist wird, gezeigt. Die Auftrennung des Netzes kann durch einen Schalter 10 erfolgen, der durch eine Auslösespule 11 gesteuert wird.In the embodiment of Fig. 1 is a three-phase network 7, 8, 9, the two Machines 5 and 6 are shown. The separation of the network can be done by a switch 10, which is through a Trip coil 11 is controlled.

Wenn die Maschinen 5 und 6 außer Tritt fallen, dann ändert sich die Richtung der Leistungsübertragung zweimal bei jeder elektrischen Umdrehung einer Maschine gegenüber der anderen. Da die Impedanz des Netzes meistens induktiv ist, tritt eine dieser Umkehrungen beim Höchststrom ein, also dann, wenn die elektromotorischen Kräfte der Maschine im wesentlichen um i8o° gegeneinander verschoben sind. Die andere Umkehrung erscheint beim Mindestwert des Stromes, wenn die elektromotorischen Kräfte im wesentlichen in Phase sind. Diese letztere Umkehrung kann auch bei synchronen Pendelungen auftreten, die mehr oder wenigerWhen the machines 5 and 6 fall out of step, the direction of the changes Power transmission twice with each electrical revolution of a machine opposite the other. Since the impedance of the network is mostly inductive, one of these occurs Reversals at the maximum current, i.e. when the electromotive forces of the Machine are essentially shifted by 180 ° against each other. The other reversal appears at the minimum value of the current when the electromotive forces are essentially in phase. This latter Reversal can also occur with synchronous oscillations that are more or less

rasch gedämpft sind, ohne daß also eine asynchrone Pendelung vorliegt. Die jeweiligen Phasenverschiebungen, bei welchen diese Energierichtungsumkehrungen auftreten, können etwas von ο und i8o° abweichen, je nach dem natürlichen Phasenwinkel des Netzes, d, h. es besteht eine Abhängigkeit von demare damped quickly, so there is no asynchronous oscillation. The respective phase shifts at which this Reversals of the energy direction may occur slightly different from ο and i8o °, depending on the natural phase angle of the network, i.e. there is a dependency on that

Winkel φ — arc tg —, wobei X den gesamtenAngle φ - arc tg -, where X is the entire

ίο Blindwiderstand und R den gesamten Wirkwiderstand von einem Ende bis zum anderen Ende des Netzes, einschließlich der Maschine, bedeuten. Entsprechend der Erfindung wird nun die Einrichtung so getroffen, daß beim Höchststrom festgestellt wird, ob eine Umkehr der Energierichtung auftritt. Zu diesem Zweck sind ein Energierichtungsrelais 12 vorgesehen, welches von dem Strom und der Spannung der Leitung beeinflußt wird, sowie mehrere Relais 13, 14 und 15, die von den Stromverhältnissen des Netzes abhängig sind. Das Richtungsrelais 12 ist als Wattmeter mit Strom- und Spannungswicklungen 16 und 17 ausgebildet, welche von Stromwandlern 18 und Spannungswandlern 19 erregt werden. Das Relais 12 besitzt eine solche Kontaktausbildung, daß der bewegliche Kontakt mit seinem Gegenkontakt nur während des Überganges von einer Endstellung zur anderen, also bei einer Umkehr der Energierichtung, in Berührung kommt. Die Drehmomentkennlinie des Richtungsrelais entspricht der Gleichung ίο Reactive resistance and R mean the total effective resistance from one end to the other end of the network, including the machine. According to the invention, the device is now made such that it is determined at the maximum current whether a reversal of the direction of energy occurs. For this purpose, an energy direction relay 12 is provided, which is influenced by the current and the voltage of the line, as well as several relays 13, 14 and 15, which are dependent on the current conditions of the network. The directional relay 12 is designed as a wattmeter with current and voltage windings 16 and 17 , which are excited by current converters 18 and voltage converters 19. The relay 12 has such a contact design that the movable contact comes into contact with its mating contact only during the transition from one end position to the other, that is, when the direction of energy is reversed. The torque characteristic of the direction relay corresponds to the equation

X M =. C Σ U J cos IΘ — arc cos -^-1, XM =. C Σ UJ cos I Θ - arc cos - ^ - 1,

wenn eine hohe Genauigkeit gefordert wird. Hierin bedeutet C einen Proportionalitätsfaktor. U und / sind die am Relais liegenden Spannungen bzw. Ströme und Θ der von diesen eingeschlossene Winkel. Für die meisten praktischen Fälle genügt es jedoch, das Wattmeter mit eine,r gewöhnlichen Kennliniewhen high accuracy is required. Herein, C means a proportionality factor. U and / are the voltages or currents applied to the relay and Θ the angle enclosed by them. For most practical cases, however, it is sufficient to use the wattmeter with a normal characteristic

M = CS UJ cos Θ M = CS UJ cos Θ

auszurüsten. !equip. !

Die Relais 13, 14 und 15 können als gewöhnliche Überstromrelais ausgebildet werden. Um jedoch eine Unabhängigkeit von den Belastungsverhältnissen zu erreichen, besitzen die Relais eine Impedanzkennlinie. Sie weisen also neben Stromwicklungen 20 noch Spannungswicklungen 21 auf, die jeweils an die Strom- und Spannungswandler 18 und 19 angeschlossen sind. Da synchrone oder asynchrone Pendelungen gewöhnlich alle Phasen in gleicher Weise betreffen, ist es vorzuziehen, jedoch nicht notwendig, in jeder Phase ein Relais anzuordnen, um scharfe Unterschiede zwischen Pendelungen und Fehlern zu erhalten. Zu diesem Zweck.wird man die Relais 13, 14 und 15 so anordnen, daß die Betätigung des Steuerstromkreises abhängig ist von ihrem gemeinsamen Ansprechen, indem ' man beispielsweise ihre Kontakte 22 in Reihe legt.The relays 13, 14 and 15 can be used as ordinary Overcurrent relays are formed. However, in order to achieve independence from the load conditions, have the relays have an impedance characteristic. So in addition to current windings 20, they also have Voltage windings 21, each of which is connected to the current and voltage converters 18 and 19 are connected. Since synchronous or asynchronous oscillations usually all phases Concerning the same way, it is preferable, but not necessary, at each stage Arrange relays to get sharp differences between swings and errors. For this purpose, the relays 13, 14 and 15 will be arranged so that the actuation of the control circuit depends on their mutual response by 'For example, their contacts 22 are placed in series.

'Wenn ein Fehler, z. B. ein Kurzschluß, auftritt, dann werden eines oder mehrere der Relais 13, 14 und 15 ansprechen, und das Richtungsrelais 12 wird seine Stellung andem, wenn gleichzeitig eine Eriergierichtungsänderung auftritt. Wenn sich infolge des Fehlers die Energierichtung umgekehrt hat, dann wird nach dem Verschwinden des Fehlers oder nach seiner Beseitigung durch Abschaltung das Energierichtungsrelais in seine Ausgangslage zurückgehen. Daher macht das Relais 12 bei einem Fehler entweder überhaupt keinen Kontakt, oder es macht zweimal Kontakt. Wenn somit bei Fehlern die Relais 13 bis IS ihre Kontakte geschlossen halten, dann können diese Fehler von einer Pendelung nicht unterschieden werden. Nachfolgende synchrone Pendelungen, die eine Energierichtungsumkehr zur Folge haben, würden keine Betätigung des Steuerstromkreises hervorrufen können, da zu derjenigen Zeit, in der die Überstromrelais ihre Kontakte sehließen, das Energierichtungsrelais keinen Kontakt macht, sondern beide Zeiten gegeneinander verschoben sind. Die Überstromrelais und das Energierichtungsrelais können demnach eine Unterscheidung zwischen einetn Fehler oder einer asynchronen Pendelung einerseits und einer synchronen Pendelung andererseits vornehmen, aber sie können nicht die gewünschte Unterscheidung zwischen einem Fehler und einer asynchronen Pendelung erreichen.'If an error, e.g. B. a short circuit occurs, then one or more of the Relay 13, 14 and 15 respond, and that Direction relay 12 will change its position if at the same time there is a change in the direction of yield. If as a result of the error has reversed the direction of energy, then after the disappearance of the Error or after it has been eliminated by switching off the energy direction relay in go back to its original position. Therefore, on failure, relay 12 does either no contact at all, or it makes contact twice. So if the relay 13 to IS their contacts in the event of errors keep closed, then these errors cannot be distinguished from an oscillation. Subsequent synchronous oscillations, which result in a reversal of the direction of energy, would not actuate the control circuit can cause, since at the time in which the overcurrent relays their Contacts close, the energy direction relay makes no contact, but both Times are shifted against each other. The overcurrent relay and the energy direction relay can therefore distinguish between an error and an asynchronous one Perform oscillation on the one hand and a synchronous oscillation on the other hand, but they cannot make the desired distinction between an error and an asynchronous Achieve oscillation.

Um diesen Unterschied herbeizuführen, ist es erforderlich, die Ansprechzeiten der Relais zu summieren. Hierzu ist ein Relais 23 vorgesehen, das einen Hebelarm 24 besitzt, der auf einen Kontakt 25 einwirkt und dadurch den Stromkreis der Auflösespule 11 über am Schalter 10 angebrachte Kontakte 44 schließt. Die Wicklung 27 dieses Relais 23 ist in den Stromkreis der Überstromrelais 13 bis 15 und des Energierichtungsrelais 12 eingeschaltet, so daß sich durch die Ankerbewegungen ein Klinkenrad entgegen einer Feder entgegen dem Drehsinn des Uhrzeigers bewegt. Die Rückbewegung des Hebels 24 unter dem Einfluß der Feder 28 wird durch eine Klinke 29 verhütet. Durch eine Dämpfungsvorrichtung 30 wird dafür gesorgt, daß die Summierung der Zeiten nur dann erfolgt, wenn die vorbestimmte Zahl von Relaisbetätigungen innerhalb eines bestimmten Zeitraumes erfolgt.To bring about this difference, it is necessary to adjust the response times of the relays to sum up. For this purpose, a relay 23 is provided which has a lever arm 24, which acts on a contact 25 and thereby the circuit of the opening coil 11 via contacts 44 attached to switch 10. The winding 27 of this relay 23 is in the circuit of the overcurrent relay 13 to 15 and the energy direction relay 12 switched on, so that the armature movements a ratchet wheel moves counter-clockwise against a spring. The return movement of the lever 24 under the influence of the spring 28 is by a Pawl 29 prevented. By a damping device 30 it is ensured that the times are only added when if the predetermined number of relay actuations within a certain period of time he follows.

Wenn nun eine asynchrone Pendelung auftritt, dann werden alle Phasen hiervon gleich-If now an asynchronous oscillation occurs, then all phases of it are equal-

mäßig betroffen, und da das Energierichtungsrelais zur Zeit des Höchststromes seine Stellung ändert, halten die Relais 13, 14 und 15 sowie das Relais 12 ihre Kontakte gleichzeitig geschlossen. Beispielsweise drei aufeinanderfolgende Umkehrungen der Energierichtung werden infolgedessen eine entsprechende Zahl von Erregerstößen auf die Wicklung 27 schicken und dadurch das Relais 23 in Bewegung setzen, bis der Kontakt 25 betätigt wird. Die Zahl der erforderlichen Stromstöße ist nicht auf drei begrenzt. Sie kann drei oder mehr betragen. Sie soll jedoch nicht unter drei liegen.moderately affected, and since the energy direction relay is at the time of maximum current Changes position, the relays 13, 14 and 15 and the relay 12 keep their contacts at the same time closed. For example, three consecutive reversals of the direction of energy will consequently send a corresponding number of excitation surges to the winding 27 and thereby the relay 23 Set in motion until contact 25 is actuated. The number of required Power surge is not limited to three. It can be three or more. You should, however not be less than three.

Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Abb. 2 ist die Ausbildung der Überstromrelais entsprechend der Abb. I gewählt. Das Energierichtungsrelais 12 besitzt zwei Kontaktpaare 31 und 32, von denen je nach der Richtung der Energie eines immer normalerweise geschlossen ist. Solange irgendeines der beiden Kontaktpaare geschlossen ist, ist das Hilfsrelais 33 entregt, beispielsweise dadurch, daß es kurzgeschlossen ist. Ein Strombegrenzungswiderstand 34 ist vorgesehen, um durch das Kurzschließen des Hilfsrelais 33 eine Überbrückung der nicht dargestellten Hilfsstromquelle zu verhüten. Bei einer Umkehr der Energierichtung werden beide Kontakte 31 oder 32 kurzzeitig geöffnet, und das Hilfsrelais 33 wird erregt, so daß es seine Kontakte 35 schließt. Wenn zu gleicher Zeit die Überstromrelais 13, 14 und 15 ihre Kontakte 22 geschlossen haben, dann wird die Erregerwicklung 36 eines Summierungsrelais 23' erregt.In the embodiment of the invention according to Fig. 2, the design of the overcurrent relay chosen according to fig. The energy direction relay 12 has two Contact pairs 31 and 32, one of which is always normal, depending on the direction of the energy closed is. As long as either of the two contact pairs is closed, the auxiliary relay 33 is de-energized, for example by being short-circuited. A current limiting resistor 34 is provided by short-circuiting the auxiliary relay 33 to bypass the not shown To prevent auxiliary power source. If the direction of energy is reversed, both contacts 31 or 32 are opened briefly, and the auxiliary relay 33 is energized so that it closes its contacts 35. If to at the same time the overcurrent relays 13, 14 and 15 have closed their contacts 22, then the excitation winding 36 of a summing relay 23 'is excited.

Dieses Summierungsrelais 23' ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 ebenfalls mit einem Klinkenrad ausgerüstet. Bei dem ersten Impuls, den der Hebel 24' erfährt, werden die Hilfskontakte 37 geschlossen, die normalerweise entgegen der Kraft einer Feder 38 durch den Hebel 24' offen gehalten werden. Die überbrückung der Kontakte 37 bewirkt, daß ein Relais 39 erregt wird, durch dessen Kontakte 40 die Wicklung 41, die auf die Klinke des Klinkenrades einwirkt, gespeist wird. Wenn der Hebel 24' einen der Kontakte 42 erreicht, bevor das Hilfsrelais 39 die Kontakte 40 geschlossen hat, wie es der Fall sein wird, wenn asynchrone Pendelungen auftreten, dann ist der Stromkreis des Relais 43 über den vom Schalter 10 betätigten Kontakt 44 hergestellt. Dies hat zur Folge, daß es anspricht und sich über seine Kontakte 47 und 45 festhält und außerdem den Stromkreis der Auslösespule 11 über die Kontakte 45 und 46 schließt und hierdurch die Auslösung des Schalters 10 bewirkt. Um diesen wieder schließen zu können und die Vorrichtung 23' zurückzustellen und somit für einen neuen Arbeitsgang bereitzumachen, ohne den Zeitablauf des Relais 39 abwarten zu müssen, wird der Magnet 41 dadurch erregt, daß der Hebel 24' über die Kontakte 42, die mit den Kontakten 47 und 48 in Reihe liegen, einen Stromkreis für den Magneten 41 herstellt, der die Klinke aus ihrer Sperrstellung entfernt. Das Ausführungsbeispiel der Abb. 3 ist im wesentlichen gleich dem der Abb. 2 mit der Ausnahme, daß das Hilfsrelais 33 normalerweise über die Kontakte 31 oder 32 erregt ist, von denen ein Kontaktpaar normalerweise geschlossen ist. Wenn eine Energierichtungsumkehr auftritt, dann wird das Hilfsrelais 33 kurzzeitig entregt, fällt ab und schließt seine Kontakte 35.This summing relay 23 'is also in the exemplary embodiment according to FIG. 2 equipped with a ratchet wheel. At the first impulse that the lever 24 'experiences, will the auxiliary contacts 37 closed, normally against the force of a spring 38 can be held open by the lever 24 '. The bridging of the contacts 37 causes a relay 39 to be energized by whose contacts 40 the winding 41, which acts on the pawl of the ratchet wheel, fed will. If the lever 24 'reaches one of the contacts 42 before the auxiliary relay 39 the contacts 40 has closed, as will be the case with asynchronous swings occur, then the circuit of the relay 43 is via the actuated by the switch 10 contact 44 manufactured. As a result, it responds and uses its contacts 47 and 45 holds and also the circuit of the trip coil 11 via the contacts 45 and 46 closes and thereby triggers the switch 10. To this again to be able to close and to reset the device 23 'and thus for a new one To get the operation ready without having to wait for the relay 39 to time out, the magnet 41 is excited by the fact that the lever 24 'via the contacts 42, which with the Contacts 47 and 48 are in series, a circuit for the magnet 41 produces the the pawl is removed from its locking position. The embodiment of Fig. 3 is in essentially the same as that of Fig. 2 except that the auxiliary relay 33 normally is excited via contacts 31 or 32, one of which is a pair of contacts normally closed is. If a reversal of the energy direction occurs, the auxiliary relay 33 is briefly de-energized, drops out and closes its Contacts 35.

Claims

Claim:

Device for the selective display of asynchronous oscillations in electrical Networks in which the response times of overcurrent-dependent relays are totaled, characterized in that the Summing depends on the fact that there is a simultaneous change in the direction of energy occurs.

1 sheet of drawings