<B>Vom Winkel zwischen Strom</B> und Spannung <B>einer</B> Leitung <B>abhängige</B> Widerstandsrelaisanordnung. Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine vom Winkel zwischen. Spannung und Strom. einer Leitung abhängige Widerstandsrelais- anordnung - wobei der Ausdruck Wider stand keine Beschränkung :
auf Ohmschen Widerstand bedeutet - in der Weise zu schaffen, dass auf ein polarisiertes Relais die Differenz - zweier gleichgerichteter Weehsel- stromgrössen einwirkt, von denen mindestens die eine durch geometrische Zusammensetzung von einem der Spannung und einem dem Strom proportionalen Vektor gebildet wird.
Unter polarisiertem Relais ist dabei ein Relais zu verstehen, dessen Ansprechen nicht nur von der Grösse, sondern auch von der Rich tung des auf das Relais einwirkenden Gleich stromes bzw. der Gleichspannung abhängig ist.. Ein solches polarisiertes Relais ist also beispielsweise ein Drehspul- oder Tauchanker redais mit permanenten Magneten oder mit konstanter Erregung oder ein Röhrenrelais mit Ionen- oder Elektronenröhren.
Eine der artige widerstandsabhängige Relaisanordnung hat unter anderem den. Vorteil, dass man mit einem einfachen Gleichstromrelais auskommt, das einen geringen Eigenverbrauch besitzt, und dass ferner die Gleichstromgrössen, wel che auf :das Relais einwirken, sehr genau ab geglichen werden können.
Lässt man auf das Relais die gleichgerich tete geometrische Differenz aus einem dem Strom und einem der Spannung der Leitung proportionalen Vektor im sperrenden Sinn und einem gleichgerichteten, dem Leitungs strom proportionalen Vektor im auslösenden Sinne einwirken, und macht man die Abso- lutwerte der beiden Stromvektoren gleich gross, so erhält man ein Konduktanzrelass,
wenn die Phasenlage zwischen stromabhängi gem Vektor und spannungsabhängigem Vek tor; deren Differenz gebildet wird, so gewählt wird wie die Phasenlage zwischen Strom und Spannung der Leitung selbst. Im Vektordia- gramm der Ströme bzw. im Widerstandsdia gramm (RX-Diagramm) ist die Ansprech- kennlinie eines solchen; Relais ein Kreis, des sen Mittelpunkt auf der y-Achse b:
zw. R-Achse liegt und der durch den Koordinatenanfangs- punkt geht.
In Fig. Ia ist eine derartige Konduktanz- relaisanordnung dargestellt. Sie besteht aus zwei Wandlern 4 und 5; an deren Sekundär wicklungen Gleichrichter 2 bzw. 3 angeschlos- sen sind, deren Ströme im entgegengesetzten Sinn auf ein .polarisiertes Gleichstromrelais 1 einwirken.
Die Primärwicklungen beider Wandler sind in Reihe liegend über eine Ein richtung K zur Veränderung der Grösse und Richtung des im allgemeinen komplexen Fak tors k einem im Leitungszug liegenden Wider stand 6 parallel geschaltet. Beide Primärwick lungen werden vom Strom k. J durchflossen. Eine westere Primärwicklung des Wandlers. 5 ist über einen rein Ohmschen Widerstand r an die Leitungsspannung U angeschlossen.
Der sie durchfliessende Strom Ulr. wirkt dem Strom k . J entgegen. Die Differenz beider Ströme wird gleichgerichtet und dem Relais zugeführt. Die Ansprechgleichung lautet demnach (k.JI=lk.J!\ U/rl Die Auflösung dieser Gleichung ergibt 11Z. cos 9p <I>=</I> 1/2<I>k. r</I> = const. Das ist die Gleichung für ein Konduktanz- relais, wobei cp der Winkel zwischen Strom und Spannung ist.
Unter J ist hierbei der Leitungsstrom oder ein diesem proportionaler Strom und unter U die Leitungsspannung bzw. eine ihr proportionale Spannung zu ver stehen. In Fig. 1 ist das Vektbrdiagramm für ein solches Relais dargestellt. Vom Vektor k J wird ein Vektor U/r subtrahiert, die gleich gerichtete Differenz soll dem gleichgerichte ten Stromvektor k J gleich sein.
Infolgedessen ist die Ansprechkennlinie ein Kreis, dessen l#,littelptulkt auf .der y-Achse liegt in einer Entfernung vom Koordinatenänfangspunkt gleich<I>k J.</I> Für alle Werte Ulr, die innerhalb dieses Kreises liegen, löst das Relais aus, für alle Werte ausserhalb des Kreises sperrt das Relais.
Man kann diesen Kreis, auch als An- Sprechkreis im Widerstandsdiagramm, also im RX-Diagramm, bezeichnen, wenn man den Massstab auf der R- bzw. X-Achse entspre- chend wählt, da durch Division der einzelnen Vektoren durch J und durch Multiplikation mit r die Stromvektoren in Widerstandsvek toren übergehen und z.
B. der Vektor Ulr in den Impedanzvektor U/J übergeht, dessen Grösse von der Art und der Entfernung des Kurzschlusses auf der Leitung abhängig ist.
Macht man den Vektor k J, von dem der Vek tor Ulr subtrahiert wird, voreilend gegenüber dem Leitungsstrom, so erhält man für die Ansprechkennlinie des Relais den gestrichel- ten Kreis, also ein Relais, das ebenfalls Rich- tungsselektivität besitzt und auf einen Misch widerstand anspricht.
Gegenstand der Erfindung ist. ein verbes sertes Relais, das einerseits von der gleich gerichteten geometrischen Differenz aus einem dem Strom und einem der Spannung der Lei tung proportionalen Vektor im sperrenden Sinne und einem gleichgerichteten stromab hängigen Vektor im auslösenden Sinne beein flusst wird. Gemäss der Erfindung wirken ausser diesen Grössen noch mindestens eine zu sätzliche Strom- oder spannungsabhängige Grösse auf das Relais ein, zwecks Beeinflus sung der Ansprechkennlinie der Relaisanord nung.
Man erreicht dadurch, wie die Ausfüh rungsbeispiele zeigen, besondere Vorteile. Bei- spielsweise kann man die Richtungsempfind lichkeit verbessern, was bei Fehlern in der Nähe des Aufstellungsortes des Relais von wesentlicher Bedeutung ist.
Man kann auch die Richtungsempfindlichkeit aufheben, dafür aber das Relais bevorzugt reaktanzempfind- lich maehen. Man kann auch die Riehtungs- empfindlichkeit beibehalten und. das Relais bestimmten Bedingungen,der Leitung in gün stiger Form anpassen, z.
B. besonders reak- tanzempfindlich machen oder ihm für einen bestimmten Winkelbereich den Charakter eines Impedanzrelais mit Richtungsempfind lichkeit geben. Durch die Verwendung der zusätzlichen Grössen kann man also die An- sprechkennl_inie des Relais den mannigfaltig sten Bedingungen anpassen.
Es sei .an dieser Stelle zur besseren Ver deutlichung des Erfindungsgedankens daran erinnert, dass die Relaisanordnung im allge meinen nach ihren Messmethoden benannt werden, dass also z. B. ein Impedanzrolais ein Relais mit der Ansprechgleichung Z = tonst., ein Konduktanzrelais ein solches mit der An sprechgleichung 11Z. tos (p = tonst. ist.
Wie aus der erstgenannten Gleichung hervorgeht, ist ein Impedanzrelais, und nur dieses, vom Winkel zwischen Spannung und Strom unab hängig und wird im Widerstandsdiagramm als Kreis mit dem Radius Z um den Koordi- natenanfangspunkt dargestellt.
Daraus folgt wiederum, dass .ein Impedanzrelais richtungs unempfindlich isst, da die durch den Koordi- natenanfangspunkt gehende Impedanzkenn- Linie den Kreis zu beiden Seiten des Koordi- natenanfangspunktes im gleichen Abstand Z schneidet.
Hinsichtlich des oben Gesagten kann man beim Gegenstand der Erfindung die Ansprechkennlinie der Widerstandsrelais anordnung so bestimmen, dass sie in einem be stimmten Winke'_bereich sieh .der Kreislinie anschmiegt und anderseits auch eine Rich- tungsempfindlichkeit _ aufweist. Weitere Ein zelheiten werden im folgenden noch näher dargelegt.
Diese Grössen, die, zusätzlich auf das Re lais zur Einwirkung gebracht werden, können dem stromabhängigen Vektor und der geome trischen Differenz aus dem dem Strom und dem der Spannung proportionalen Vektor auf der Wechselstromseite überlagert werden, sie kön nen aber auch für sich gleichgerichtet und erst. nach der Gleichrichtung auf das Relais zur Einwirkung gebracht werden.
Beispiels- weise kann man bei einem Konduktanmelais zu der geometrischen Differenz und zu .dem stromabhängigen Vektor je einen gleich gro ssen spannungsabhängigen Vektor hinzufügen, und zwar von der Differenz geometrisch sub trahieren und zum Stromvektor addieren. Es ergibt sich dadurch eine verbesserte Rich tungsempfindlichkeit, was eine Verringerung der toten Zone zur Folge hat.
Das gleiche kann auch dadurch erreicht werden, dass die Summe und die Differenz aus einem strom- und einem spannungsabhängigen Vektor je für sich gleichgerichtet werden und dann ihre Differenz zusätzlich auf das Relais zur Einwirkung gebracht wird; vorzugsweise über einen weiteren Gleichrichter, der so geschaltet ist, dass die Differenz nur dann auf das Re lais einwirkt, wenn sie im sperrenden Sinne wirkt.
Man kann auch beispielsweise als zusätz liche Grösse die gleichgerichtete geometrische Differenz aus einem dem Strom und einem der Spannung proportionalen Vektor verwen den, die im sperrenden Sinne wirkt. Man er recht beispielsweise dadurch" dass die An- sPrechkennliniedes Relais von einem Kreis in eine Ellipse übergeht und durch passende Wahl der Werte kann, man der Ellipse im Vektordiagramm verschiedene Lage imd Form geben.
Beispielsweise kann man die Anord nung so wählen, dass der eine Brennpunkt der Ellipse auf der positiven y-Achse, der andere Brennpunkt auf der negativen x-Achse liegt, wobei der Abstand beider Brennpunkte vom Koordinatenanfangspunkt gleich gross ist und die Ellipse durch den Koordinatenanfangs- punkt geht.
Eine solche Ansprechkennlinie hat den Vorteil, däss dass Relais wie ein Im pedanzrelais in dem in Frage kommenden Quadranten wirkt und gleichzeitig eine Rich tungsselektivität besitzt. Ein derartiges Relais kann daher beispielsweise verwendet werden, wenn es sieh um Schutz von Kabelstrecken handelt, die mit Kurzächlussdrosselspulen ver sehen sind.
Man kann auch die Anordnung beispiels weise so wählen, dass der eine Brennpunkt der Ellipse wieder auf der positiven y-Achse und der andere auf der negativen x-Achse liegt, däss jedoch der Abstand des Brennpunktes auf der y-Achse vom KoordinatenaMangs- punkt grösser ist als der Abstand des auf der x-Achse liegenden Brennpunktes vom Koordi- natenanfangspunkt und ausserdem die An ordnung so wählen,
dass die Ellipse wieder durch den Koordinatenanfangspunkt geht. Man bekommt dann: als Kennlinie für das Relais eine in Richtung der y-Achse langge- streckte Ellipse, so dass das Relais vorzugs weise für den, Schutz von langen Hochspan- nungsfreileitungen geeignet ist, weil bei einem.Fehler, der in einer Entfernung vom Relaisort auftritt,
die gleich der maximalen vom Relais zu überwachenden Leitungslänge ist, das Relais auch dann anspricht, wenn nicht ein unmittelbarer Kurzseh'_uss, sondern ein Lichtbogenkurzschluss auftritt. Vorzugs weise wird man dabei bei Hochspannungsfrei leitungen, bei denen der Kuizschlusswinkel der Leitung ungefähr 85 beträgt, die Ellipse im RR-Diagramm so legen,
dass eine Parallele zur R-Achse, die durch den Schnittpunkt der Ellipse mit einer Geraden geht, die um 85 gegenüber der R-Achse geneigt ist und durch den Koordinatenanfangspunkt verläuft, einen.' Abstand von einer an die Ellipse gelegten Tangente parallel zur R-Achse hat,
der unge- fähr gleich 5 % der Leitungslänge beträgt, die durch das Relais überwacht werden soll. Hierzu wird man im Stromvektordiagramm den einen Brennpunkt, etwas links von der y-Achse, den andern etwas unterhalb von der x-Achse legen.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Bevor auf die Ausführungsbeispie'_e im ein zelnen eingegangen wird, sei zunächst be merkt, dass die Ansprechkennnliniendes Re lais nicht wie üblich im RX-Diagramm darge stellt sind, sondern im Vektordiagramm'der Ströme.
In -dem Vektordiagramm und auch in der Beschreibung sind die Konstanten k, soweit nichts anderes gesagt ist, im allgemei nen als komplexe Zahlen aufzufassen, während J und U Vektoren sind, die in Richtung und Grösse dem Leitungsstrom bzw. der Leitungs spannung entsprechen oder dem Leitungs strom bzw. der Leitungsspannung propor tional sind.
Im folgenden ist auf ein Relais mit kreis förmiger Ortskurve Bezug genommen. Die allgemeine Gleichung für einen solchen Kreis lautet:
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das heisst von einen Vektor k1 <I>J</I> wird geo- metrisch ein Vektor Ulr subtrahiert und der so gewonnene Vektor gleichgerichtet. Er wirkt im sperrenden Sinn auf das Relais ein; im. auslösenden Sinn wirkt der gleichgerichtete Vektor<I>k2 J.</I> Je nach der Grösse und Lage der Vektoren k1 <I>J</I> und<I>k2 J</I> ist die Läge des Kreismittelpunktes und die Grösse des Kreis radius verschieden.
In Fig. 2 ist das Vektordiagramm eines Relais dargestellt, bei dem gemäss der Erfin dung die Richtungsempfindlichkeit verbessert ist.
Zunächst ist das Vektordiagramm eines Konduktanzrelais ohne Anwendung der Er findung entwickelt. Bei dem Konduktanz- relais sind die Vektoren ki <I>J</I> und<I>k2 J</I> gleich; sie werden durch einen Vektor k J dargestellt. Vom Vektor<I>k J</I> wird der Vektor TTlr geome trisch subtrahiert, und der so gebildete Vektor <I>k . J
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</I> U/r gleichgerichtet.
Er wirkt im sper- reriden Sinn auf das Relais. Im auslösenden Sinn wirkt nach dem oben Gesagten der gleichgerichtete Vektor<I>k. J.</I> Aus der Gleich gewichtsbedingung für das Ansprechen des Relais
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sieht man, dass die Ansprechkennlinie des Re lais ein Kreis t, mit dem Radius k.
J sein russ, dessen Mittelpunkt auf der y-Achse im Abstand k J vom Koordinatenanfangspunkt liegt, das heisst, der Kreis geht durch den Koordinatenanfangspunkthindurch. DasKon- duktanzrelais besitzt also Richtungsselektivi tät, denn für alle Werte von Ulr, die inner halb des Kreises liegen, gibt: das Relais frei und für alle Werte :ausserhalb des Kreises sperrt das Relais.
Um eine möglichst kleine Auslösezeit zu erhalten, stellt man zweckmässig das Relais so ein, dass es im stromlosen Zustand auf Aus lösung steht. Wird dann, im Falle eines Kurz schlusses durch die Anregung das Relais von den oben dargelegten Grössen beaufschlagt, so bleibt das: Relais in der Auslösestellung, wenn der Wert<I>U</I> /r innerhalb des Kreises liegt, es geht in die Sperrstellung, wenn der Wert Ulr ausserhalb des Kreises liegt.
Um von der Auslösestellung in die Sperrstellung überzu gehen, ist eine bestimmte Stromstäxke erfor derlich, das heisst das Relais geht nicht un- inittelbar bei überschreiten der theoretischen Auslösekennlinie in die Sperrstellung über, sondern erst dann, wenn der gestrichelt dar gestellte Kreis t2 überschritten wird. Das Re lais öffnet also beispielsweise seinen Kontakt erst dann, wenn :der gestrichelt dargestellte Kreis t2 erreicht wird.
Bei Fehlern auf der Leitung in Vorwärtsrichtung, das heisst in Richtung von der Station gegen die Leitung im auslösenden Sinn, stört dies nicht, da der Unterschied zwischen den beiden Kreisen nur sehr gering ist und sich daher nur .eine ge ringfügige Änderung der gemessenen Lei tungsstrecke ergibt.
Dagegen kann bei einem Fehler in Rück- Wärtsrichtung, .das heisst in Richtung von der Station gegen die Sammelschiene im sperren den Sinne, in der Nähe des Relaisortes eine Fehlauslösung erfolgen, weil das Relais die beiden Energierichtungen hier nicht unter scheiden kann ( Tote Zone ). Man ist be strebt, diese Tote Zone möglichst klein zu halten. Man kann dies dadurch erreichen, dass man, wie in Fig. 2 dargestellt, zum Vektor <I>k J</I> einen Vektor UIR hinzufügt und vom Vektor<I>k .
J ^</I> Ulr einen Vektor U/R geome- met.risch subtrahiert und erst die so gewon nenen Grössen gleichrichtet und ihre Diffe renz auf das Relais zur Einwirkung bringt.
Die Ansprechgleichung lautet somit für das Relais
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Quadriert man beide Seiten dieser Gleichung sowie die der vorhergenannten Gleichung, so ergibt, unter der Vorausetzung, dass die Vekto ren TTlr und UIR in Phase liegen, das heisst, dass r und R rein Ohmsche Widerstände dar stellen, die Lösung für beide 11Z. cos (P =<I>1/2 r.
k =</I> const. Daraus ist klar ersiehtl_ich, dass die theore tischen Relaisanspreehkennlinien (Kreis ti) in beiden Fällen die gleichen sind und durch ,die Überlagerung einer Richtungsmessung nicht geändert werden.
Letztere vergrössert lediglich die Ansprechempfindlichkeit des Relais, das heisst das Relais spricht schon bei überschreiten eines kleineren Kreises t3 an, so dass die Tate Zone verringert wird. Da mit das Relais sozusagen im Gleiehgewieht bleibt, muss bei Vergrössern des Vektors k J um den Vektor UIR auch der Vektor<I>k J,</I> Ulr um den gleichen Wert vergrössert werden, so dass der tatsächliche Kreis einen auf den Betrag
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vergrösserten Radius hat.
Man kann diese Tatsache so darstellen, als ob der Mittelpunkt des tatsächlichen nicht dargestellten Kreises. entsprechend der Pha senlage und Grösse des Vektors U/R seitlich nach oben verschoben wird, damit er wieder durch den Stationsmittelpunkt (Koordinaten- a.nfangspunkt d) geht, oder es ist auch so auf zufassen, dass der Mittelpunkt des Kreises bestehen bleibt (gemäss Fig. 2) und sein Radius um den Vektor U/R auf den Betrag
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vergrössert wird.
Bei der Spannung 0 ist der Schnittpunkt wieder im Stationsmittelpunkt. Das durch die Impedanzgerade (entsprechend der Strecke 13D) von diesem nicht dargestell ten Kreis abgeschnittene Kreissegment stellt den Drehmomentüberschuss dar, der wesent- lich grösser als bei dem reinen Konduktanz- relais mit dem Ansprechkreis t1 ist.
Durch die Überlagerung einer Richtungs- messung mit einer KonduktanzmQssung erhält man also zwei Vorteile: Einerseits wird da durch die Richtungsempfindlichkeit des Kon- duktanzrelais wesentlich verbessert und an derseits kann durch Abschalten von Ulr das Relais in ein reines Richtungsrelais verwan delt werden.
Zum Beweis des Vorgenannten sei von der Gleichung für das Konduktanz- relais mit verktärkter Richtungsempfindlich keit ausgegangen, aus dem durch Beseitigen des Vektors Ulr die Ansprechgleiehung er halten wird .
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Die Auflösung dieser Gleichung ergibt kJ.UIR.cosq9 <I>= 0:</I> Das ist die Gleichung für ein Relais, das seine Richtung bzw. Kontaktgabe wechselt, wenn das Produkt Null ergibt, das heisst, wenn einer der Faktoren Nulf ist.
Zurückkommend auf das Konduktanzrelais mit verstärkter Richtungsempfindlichkeit kann also gesagt werden"dass die Tote Zone um so kleiner wird, je grösser man den Vektor UIR im Verhältnis zum Vektor Ulr wählt. Wenn das Relais also auf eine sehr lange Ent fernung eingestellt ist, das heisst r gross ist, so wird Ulr klein und UIR im Verhältnis zu diesem wesentlich grösser werden.
'Die Ansprechkennlinie des Relais im Stromvektordiagramm, wie sie in Fig. 2 dar gestellt ist, kann man auch als Ansprechkenn- linie des Relais im RX-Diagramm auffassen, wenn man in der R- bzw. X-Achse den Mass stab .entsprechend wählt; denn das Stromdia gramm geht in das Widerstandsdiagramm über, wenn man alle Vektoren durch J divi diert und mit r multipliziert.
Bei einem Kurz schluss auf der Leitung hat also der Vektor Ulr immer die gleiche Phasensage wie die Impedanz Z zwischen Relaisort und Kurz schlusspunkt und ist ihr in der Grösse verhält nisgleich.
Wie die Schaltung für ein solches Relais aussieht, zeigt Fig. 3. Mit 1 ist ein polarisier tes Relais, z. B. ein dynamometrisches Relais mit permanenten Magneten bezeichnet, auf welches die Ströme der Gleichrichter 2 und 3 im entgegengesetzten Sinne einwirken. Der Gleichrichter 2 wird von der Sekundärwick lung 21 eines Stromwandlers 20 gespeist, der Gleichrichter 3 von der Sekundärwicklung 31 eines Stromwandlers 30. Die Wicklungen 22 und 32 der Stromwandler sind in Reihe ge schaltet und liegen über einen Ohmschen Widerstand 101 'parallel zu einem Widerstand 100 im Zuge der Leitung.
Durch die Wick lungen 22 und 32 fliesst daher ein Strom k J, der dem Leitungsstrom J proportional und. finit ihm phasengleich ist. Der Wandler 30 be sitzt noch eine Wicklung 34, die über einen Ohmschen Widerstand r von der Leitungs spannung so erregt wird, dass der in dieser Wicklung fliessende Strom U/r und der Strom k J in der Wicklung 32 sich hinsichtlich ihrer Wirkung auf -die Wicklung 31 geome trisch subtrahieren.
Ausserdem sind noch Wicklungen 23 und 33 vorgesehen, die ent gegengesetzt in Reihe geschaltet über einen Ohmschen Widerstand R von der Leitungs spannung so erregt werden, dass sich die vom Strom U/R erzeugten Amperewindungen der Wicklungen 22 und 23 geometrisch addieren, die der Wicklungen 32 und 33 dagegen sub trahieren. Es wirken also auf das Relais im auslösenden Sinne über den Gleichrichter 2 die gleichgerichtete Summe <I>k J</I> UIR und über den Gleichrichter 3 im sperrenden
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Sinne die gleichgerichtete Differenz
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ein.
Im Ausführungsbeispiel liegen alle Strom vektoren k J mit dem zugehörigen Leitungs strom und alle Stromvektoren U/r bzw. U/R mit der Leitungsspannung in Phase. Man kann sie auch dagegen verdrehen, wenn man alle Vektoren um den gleichen Winkel dreht.
Bei der praktischen Ausführung wird man den Widerstand 100 nicht unmittelbar, in den Zug der Leitung ,legen, sondern auf die Sekundärseite eines Stromwandlers und die Leitungsspannung wird man auf die Widerstände r bzw. R über einen Spannungs wandler zur Einwirkung bringen. Der über sicht'_ichkeit halber ist aber in diesem und in folgenden Ausführungsbeispielen dies nicht dargestellt. Es ist auch ferner die Anregung nicht dargestellt, die bewirkt, dass erst bei Auftreten eines Kurzschlusses das vorher stromlose Relais beaufschlagt wird.
In Fig. 4 ist das Vektordiagramm eines Relais dargestellt, bei welchem auf das Relais zusätzlich eine gleichgerichtete Grösse ein wirkt, die gleich der geometrischen Differenz aus einem dem Strom und einem der Span nung proportionalen Vektor ist.
In Fig. 4 ist mit ki J ein strompropor tionaler Vektor und mit k 2 J ein anderer stromproportionaler Vektor bezeichnet, der zu dem ersten um 90 voreilend phasenverscho ben ist. Ferner ist für eine willkürliche Lage der Spannung der Vektor U/r dargestellt. Dann ergeben sich aus den Diagrammen die Vektoren
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die je für sich gleichgerichtet werden und auf das Relais im sperrenden Sinne einwir ken. Ausserdem ist noch ein Vektor<I>k3 J</I> dar gestellt. Dieser wird ebenfalls gleichgerichtet und wirkt im auslösenden Sinne auf das Relais ein.
Die Ansprechgleichung lautet demnach
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Das ist, wie sich nach Auflösung dieser Glei chung ergibt, die Bedingung für eine Ellipse. Wählt man die Faktoren k so, dass die Summe der Absolutbeträge von ki und k2 gleich k3 ist, dass a'_,so gilt Ik:tJ1+Ik2J1=Ik3JI so wird durch diese zweite Bedingung für die Ellipse zum Ausdruck gebracht, dass die Brennpunkte A und .
B der Ellipse auf den Endpunkten der Vektoren ki <I>J</I> und<B>k2 J</B> liegen und die Ellipse selbst durch den Koor- dinatenanfangspunkt 0 hindurchgeht. Damit erhält man also ein widerstandsabhängiges Relais mit Richtungss & ektivität. Die Lage des Vektors<I>k3 J</I> spielt hierbei keine Rolle, da dieser für sich gleichgerichtet ist.
Tritt ein satter Kurmchluss in der Leitung auf, so ist der Vektor Ulr gegenüber dem Vektor k1 J um den Kurzschlusswinkel cpk der Leitung verschoben. Die Lage dieses Vektors Ulr ist in der Figur gestrichelt dargestellt.
Man erkennt, dass bei einem Kurzschluss in einer Entfernung vom Relaisort, die der läng sten vom Mais zu überwachenden Leitungs länge entspricht (Schnitt der gestrichelten Vektoren Ulr mit der Ellipse), auch bei einem Lichtbogenkurzschluss noch eine Auslösung erfolgen kann; :denn die Spannung am Licht bogen kann bis zur Grösse der Strecke a-b ansteigen, bevor das Relais in die Sperrstel lung übergeht.
Es wird also durch diese An ordnung erreicht, dass auch Lichtbogenfehler in der grössten Entfernung, die das, RelLais überwachen soll, noch abgeschaltet werden, und dass auch für andere Kurzschlusswinkel bis etwa 65 die gleiche Kennlinie benutzt werden kann, da auch bei andern Kurzschluss winkeln noch eine gewisse Liehtbogenkompen- sation eintritt.
Auch zeigt die Figur, dass bei Lichtbogenfehlern in der Nähe der SammJ_- sc.hienen eine Auslösung auch dann erfolgt, wenn der Spannungsabfall am Lichtbogen gegenüber der y-Achse nach rechts verschoben ist, was bei doppelter Einspeisung vorkommen kann.
Auch die Ansprechkennlinie der Fig. 4 kann man sich als Ansprechkennlinie des Relais im Widerstandsdiagramm (RX-Dia- gramm) vorstellen unter Berücksichtigung der entsprechenden Änderung des Massstabes. Zu bemerken ist, dass es auf die Lage ,des Vektors<I>k3</I> J nicht ankommt, da dieser für sich gleichgerichtet wird. Wesentlich ist, dass der Absolutbetrag von k3 ,gleich der Summe der Absolutbeträge von ki und k2 ist.
In dem nachfolgend beschriebenen Relais anordnung gemäss Fig. 5 wird zur Schal tungsvereinfachung der im auslösenden Sinn wirkende Strom k3 <I>J</I> nicht für sich dem Relais zugeführt, sondern an seiner Stelle werden nur die beiden Einzelströme ki <I>J</I> und k2 J benutzt, die dann entsprechend dem Vorgenannten bemessen sind.
1 ist wieder das polarisierte Relais, 2, 3, 4 und 5 sind Gleich richter, und zwar wirken die Gleichrichter 2 und 4 im sperrenden, die Gleichrichter 3 und 5 im auslösenden Sinne. Der Gleichrichter 2 wird von der Wicklung 21 -eines Wandlers 20 gespeist, der Gleichrichter 4 von der Wick lung 41 eines Wandlers 40, der Gleichrichter 3 von der Wicklung 31 eines Wandlers 30 und der Gleichrichter 5 von der Wicklung 51 eines Wandlers 50. Die Wicklungen 42 und 32 der Wandler 40 und 30 sind in Reihe ge schaltet und werden über einen Ohmschen Widerstand 101 vom Spannungsabfall am Widerstand 100 gespeist.
Die Wicklungen 22 des Wandlers 20 und die W icklLmgen 52 des Wandlers 50 sind ebenfalls in Reihe geschaltet und werden über einen Kondensator 102 eben falls vom Spannungsabfall am Widerstand 100 gespeist. Der Wandler 30 besitzt noch eine Wicklung 33, der Wandler 50 eine Wick lung 53. Diese Wicklungen sind in Reihe ge schaltet und werden über einen Widerstand r an die Leitungsspannung so angeschlossen, dass die Amperewindungen der Wicklungen 33 bzw. 53 den Amperewindungen der Wick lungen 32 bzw. 52 entgegenwirken.
Der Gleich= richter 3 richtet also die Grösse k1 <I>J<B>'</B></I> U/r, der Gleichrichter 2 dagegen die Grösse k2 J und der Gleichrichter 4 die Grösse ki <I>J.</I> Da durch wird ohne besondere Hilfsmittel er reicht, dass die Summe der Ströme der Gleich richter 2 und 4 dem Absolutbetrag nach gleich dem gedachten Strom k3 J .ist.
Um bei langen Hochspannungsfreileitun gen den Einfluss des Lichtbogenwiderstandes 118i Fehlern, die in einer Entfernung auftre ten, die gleich der maximal zu überwachenden Leitungslänge ist, weitgehend verringern zu können, empfiehlt es sich, die Ellipse so zu legen, dass im RX-Diagramm die Tangente, welche man parallel zur Koordinatenachse an die Ellipse legt, von einer dazu parallelen Geraden, die durch den Schnittpunkt der Ellipse mit einer um 85 gegen die R-Achse geneigten Geraden,
die durch den Koordina- tenanfangspunkt geht, einen Abstand besitzt, der ungefähr 5 11/ö der vom Relais maximal zu überwachenden Leitungslänge beträgt.
Da durch wird erreicht, dass bei Zangen Leitun gen, bei denen der Kurzschlusswinkel 85 be trägt, der Einfluss des Lichtbogenwiderstan- des verringert wird, und dass, da man das Relais im allgemeinen auf 80 bis 85 % der Länge der Leitung zwischen zwei Relaissta tionen einstellt, höchstens bei Fehlern in 90 /o Abstand,
die mit Lichtbogen auftreten, noch ein Ansprechen des Relais erfolgen kann. Man muss dann, wie aus Fig. 6 hervorgeht, die Brennpunkte A und B der Ellipse so legen, dass der Brennpunkt A etwas links von der y-Achse, der Brennpunkt B etwas unterhalb der x-Achse liegt. Die Ellipse ist in Fig. 6 wieder im Vektordiagramm der Ströme dargestellt.
Bei einem satten Kurz- sehluss auf der Leitung nimmt der Vektor Ulr die dargestellte Lage ein. Man erkennt also, dass bei Lichtbogenfehlern in einer Ent fernung, die der max. zu überwachenden Leitungslänge entspricht, noch ein Span nungsabfall a-b am Lichtbogen auftreten kann und das Relais trotzdem auslöst.
Die Tangente t an die Ellipse liegt gegenüber ,der Geraden c-b um 5 % der Strecke 0a1 verschoben, so dass die Entfernung 0a2 = 1,05 0a1 ist. Diese Aussage bedeutet das gleiche was vorhin über die Lage der Tangente im RX-Diagramm gesagt worden ist.
Die Schaltung für ein Relais, das eine solche Ellipse als Kennlinie hat, zeigt Fig. 7. Soweit die Teile mit denen der Fig. 5 über einstimmen, sind die Weichen Bezugszeichen gewählt. Die Schaltung nach Fig. 7 unter- scheidet sich von der Schaltung nach Fig. 5 dadurch, dass der Strom über die Wicklungen 42 und 32 durch den Kondensator<B>103</B> par allel zum Widerstand 101 etwas kapazitiv gemacht worden ist, während den Wandlern 20 und 50 über die Wicklungen 24 und 54 noch -eine negative Ohmsche Komponente hinzugefügt (Widerstand 105) wird, so dass man die gewünschte Lage von k1 <I>J</I> und<I>k2 J,
</I> wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, erreicht.
Es ist dabei nicht erforderlich, dass der Vektor k2 J genau um 90 dem Vektor k1 J voreilt, sondern man kann auch eine kleinere oder grössere Voreilun.g zulassen, wenn man die Verhältnisse der andern Werte entspre chend wählt.
Eine andere Möglichkeit, wie man die Ellipse ausbilden und legen kann, ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei sind die Absolutbeträge von: k1 und k2 ,gleich gross, ihre Phasenver schiebung beträgt wieder 90 . Damit die Ellipse durch den Koordinatenanfangspunkt geht, ist auch hier wieder gemäss der zweiten Bedingung die Summe der Absolutbeträge von k1 und k2 gleich dem Absolutbetrag von k,3 zu machen.
Man bekommt hierdurch eine Ellipse, die durch den. Koordinatenanfangs- punkt hindurchgeht, mit den Brennpunkten A und<I>B</I> auf der y- bzw. negativen x-Achse. Die Ellipse besitzt eine Form, dass man ein Relais erhält, welches in den in Frage kom menden linken obern Quadranten annähernd Impedanzeigenschaften, das heisst in weitem Bereich Winkelunabhängigkeit besitzt und trotzdem Richtungsselektivität hat. Eine sol che Anspreehkennlinie ist insbesondere geeig net zum Schutz von Kabeln, die mit Kurz schlussdrosselspulen ausgerüstet sind.
Die Schaltung kann genau so ausgeführt werden, wie das Schaltbild der Fig. 7 zeigt, nur sind die Übersetzungsverhältnisse der Stromwand ler anders zu wählen, damit man die Grössen 1z1 und k2 gleich machen kann. Selbstverständ lich kann man dies auch durch entsprechende Wahl der Widerstände 101 bzw. 102 .errei chen.
Es ist zur Erzielung eines Relais mit Im pedanzcharakter und Richtungsselektivität nicht unbedingt erforderlich, dass die, Vek toren ki J und<I>k2 J</I> um genau 90 verscho ben sind, sondern man kann auch einen etwas grösseren oder kleineren Betrag zulassen, auch müssen die Vektoren nicht unbedingt mit der<I>y- bzw.</I> x-Richtung zusammenfallen. Wesentlich ist nur, dass in den linken obern Quadranten die Ellipse sich möglichst einem Kreisbogen nähert.
Lein den Einfluss des Lichtbogens bei Feh lern in einer Entfernung, die gleich der maximal vom Relais zu überwachenden. Lei tungslänge ist, noch weiter ml verringern, kann man auch die Ansprechkennlinie des Relais so legen, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist. Es sind hierbei die Absolutbeträge ki und h2 verschieden gross.
Die Faktoren ki und k2 sind um 180 verschoben und die Summe ihrer Absolutbeträge ist kleiner als der Absolutbe trag von k3. Man, braucht bei dieser Anord nung allerdings ein zusätzliehes Richtungs relais, hat aber den Vorteil, dass man eine An sprechkennlinie bekommt, die sich aus einer angenäherten Reaktanz- (Parallele zur y- Achse) und Imped anzkennlinie zusammen setzt,
wobei besonders bei Fehlern in der vom Relais maximal zu überwachenden Entfer nung grosse Lichtbogenwiderstände bzw. Span nungsabfälle am Lichtbogen. auftreten können und das Relais trotzdem auslöst. Auch kann bei Lichtbogenfehlern am Leitungsanfang bei zweiseitiger Speisung der Lichtbogenwider- stand bzw. die Spannung am Lichtbogen ge- nüber der y-Achse nach rechts verschoben sein.
Ein Ausführungsbeispiel für die Schal tung zeigt die Fig. 10. Das Relais 1 wird wieder von den Gleichrichtern 2 und 4 im auslösenden und von den Gleichrichtern 3 und 5 im sperrenden Sinne beeinflusst. Jeder Oleichrichter wird von einer Wicklung 21. bzw. 31 bzw. 41 bzw. 51 erregt. Die Primär wicklungen 42 und 32 .der Wandler 40 und 30 sind in Reihe geschaltet und werden über den Ohmschen Widerstand 101 vom Span nungsabfall am Widerstand 100 erregt, die Wicklungen 22 und 52 liegen ebenfalls in dieser Reihenschaltung.
Die Wicklung 52 ist jedoch so geschaltet, dass sie im umgekehrten Sinne vom Strom durchflossen wird wie die Wicklung 32. Das Verhältnis der Windungs- zah@len der Wicklungen 52 und 32 beträgt k 2/k1. Ausserdem. besitzen die Wandler 30 und 50 noch Wicklungen 33 und 53, die in Reihe geschaltet von der Spannung erregt werden.
Statt .die Wicklung 52 umzupolen, könnte man auch die Wicklung 53 iunpolen. Die Win- dungszahlen von 22 und 42 sind so gewählt, dass ihre Summe proportional k3 ist, so dass das Verhältnis der Summe der Windungszah- len der Wicklungen 22 und 42 zur Windungs- zahl der Wicklung 32 gleich k3/ki ist.
Während bei den bisherigen Ausführungs beispielen die Auslösekennlinie des Relais ein Kreis bzw. eine Ellipse war, kann man auch, um den Einfluss des Lichtbogenwiderstandes auf das Auslösen des Relais zu verringern und trotzdem die Richtungsselektivität beibehal ten zu können, die Anordnung so treffen, da-ss eine einförmige Kennlinie entsteht, die durch den Koordinatenanfangspunkt geht, aber ein Stück aufweist,
das nahezu parallel zur y- Achse verläuft und rechts von der- y-Achse noch ein grösseres Stück umfasst als die Ellipse. Man erreicht dies dadurch, dass man das Relais ansprechen lässt auf die Gleichung
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wobei die Summen der Absolutbeträge von k1 und k2 gleich k3 sind, k1 und k2 umungefähr 90 phasenverschoben sind, der Absolutbetrag von,
k1 grösser als k 2 ist und die Faktoren c1 und c2, die reelle Werte sind, voneinander ver schieden sind, z. B. im Verhältnis 2 zu 1 ste hen. Eine solche eiförmige Kurve ist in Fig.11 dargestellt.
Vom Vektor ki <I>J</I> wird der Vektor c1 <I>.</I> U/r geometrisch subtrahiert, vom Vektor k2 J der Vektor c2 <I>.</I> Ulr und die Naehrech- nimg zeigt, dass man dadurch die dargestellte eiförmige Kennlinie als Ansspxechkurve er hält, die von der x-Achse aus ein langes Stück annähernd senkrecht nach oben verläuft.
Die Schaltung für eine solche eiförmige Kenn linie kann dieselbe sein wie in Fig. 7, nur mit dem Unterschied, dass die Windungszah- len der Wicklungen 33 und 53 im Verhältnis 6i: c2 stehen. Das Schaltbild ist in Fig. 12 dargestellt. Je nach Wahl der Lage und Grösse der Stromvektoren und dem Verhält nis von c1 zu c2 kann die eiförmige Kurve eine bestimmte Form annehmen.
In Fig. 11 ist das Verhältnis von .cl zu c2 ungefähr zu 1,8 gewählt \worden. Zu erwähnen ist, dass bei allen Schaltbil dern, die Primärwindungszahden der Wandler, die also von den Strömen k <I>J bzw.</I> R/r durch= flossen wurden, gleich gewählt sind und die Absolutbeträge der Faktoren durch Anzap- fungen bewirkt wurden.
Man kann aber auch die Wandlerübersetzungsverhältnisse gleich lassen und die durch die Primärwicklungen der Wandler fliessenden Ströme entsprechend wählen.
In Fig. 13 ist die Ansprechkennlinie eines Relais dargestellt, die durch eine .durch den Koordinatenanfangspunkt gehende Ellipse gebildet wird. Ähnlich wie beim Konduktanz- relais nach Fig. 2 sei wieder angenommen, dass das Relais so eingestellt ist, dass es im stromlosen Zustand sich in der Auslösestel- lung befindet.. Dann würde im theoretischen Fall bei Werten von U/r, die ausserhalb der Ellipse liegen, das Relais auf die andere Seite umschlagen, sich also von der Auslöse stellung in die Sperrstellung bewegen.
Da aber zum Umlegen des Relais eine bestimmte Kraft notwendig ist, wird dieses erst erfol gen, wenn .die gestrichelt dargestellte Ellipse überschritten wird. Es ergibt sich somit bei Fehlern in der Nähe der Sammelschienen, dass das Relais in Rückwärtsrichtung eine gewisse schädliche tote Zone besitzt, die wie beim genannten Konduktanzrelais gemäss Fig. 2 erwähnt, von der Grösse der vom Re lais zu überwachenden Leitim.gsstrecke ab hängig ist.
Um diese zu vermindern, kann man auf das Relais noch einen zusätzlichen Richtungseinfluss ausüben. Zu diesem Zweck kann man die gleichgerichtete Summe und die gleichgerichtete Differenz aus einem dem Strom und einem der Spannung proportiona- len Vektor je für sich gleichrichten und ihre Differenz zusätzlich auf das Relais zur Ein wirkung bringen. Vorzugsweise wird man dabei einen weiteren Gleichrichter zwischen Relais und dieser Differenzgrösse solcher Durchlassriehtung anordnen, dass nur dann, wenn die Differenz sperrend wirkt, ein Ein fluss auf das Relais ausgeübt werden kann.
Besonders zweckmässig ist es, die Anordnung so zu treffen, dass Strom- und Spannungsvek tor einen Winkel von 90 miteinander ein schliessen, wenn die Spannung und der Strom der Leitung einen Winkel miteinander bilden, der gleich dem Winkel ist, den die Tangente d, an die Ellipse im Koordinatenanfangspunkt mit der y-Achse einschliesst.
Bei dieser Wahl des Winkels ergibt sich, dass. eine sperrende Wirkung nur dann auftreten kann, wenn der Vektor ff@/r aus der Halbebene heraustritt, die durch die Tangente d begrenzt ist und die Stromvektoren k J enth21t, das heisst gerade in dem Bereich, wo die sperrende Wirkung gebraucht wird, dass aber die Form der Ellipse selbst wegen des vorhandenen Sperr gleichrichters durch diesen zusätzlichen Rich- tungseinfluss nicht beeinflusst wird.
Die Schaltung ist in Fig. 14 dargestellt. Zu den Gleichrichtern 2, 3, 4 und 5, entsprechend Fig. 5, treten noch zwei weitere Gleichrichter 6 und 7, zwischen denen und dem Relais 1 das Ventil 8 eingeschaltet ist. Der Gleichrich ter 6 wird von der geometrischen Summe aus einem dem Strom und der Spannung der Lei tung proportionalen Vektor gespeist, der Gleichrichter 7 von der Differenz der gleichen Werte. Zu diesem Zweck sind Wandler 60 und 70 vorgesehen. Der Gleichrichter 6 ist an die Wicklung 61, der Gleichrichter 7 an die Wicklung 71 angeschlossen.
Die Wicklungen 62 und 72 der Wandler werden in Reihe ge schaltet und über den Ohmschen Widerstand 101 vom Spannungsabfall am Widerstand 100 erregt, die entgegengesetzt in Reihe geschal teten Wieklungen 63 und 73 werden über den Ohmschen Widerstand 105 mit der parallel geschalteten Drosselspule 106 von der Lei tungsspannung erregt.
Diese Widerstands kombination aus dem Ohmschen Widerstand <B>105</B> und der Drosselspule 106 dient dazu, dem Strom in der Wicklung 63 bzw. 73 gegenüber dem Strom in der Wicklung 62 bzw. 72 eine solche Phasenverschiebung zu geben, wie sie vorher als zweckmässig angegeben wurde, nämlich diese beiden Ströme sollen aufein ander senkrecht stehen, wenn die Phasenver schiebung zwischen Leitungsspannung gleich ist dem Winkel, den die Tangente an die Ellipse im Koordinatenanfangspunkt mit der y-Achse einschliesst.
Der spannungsabhängige Vektor des Richtungszusatzes eilt 'zu diesem Zweck der Leitungsspannung nach, man könnte auch den stromabhängigen Vektor des Richtungszusatzes voreilend machen. Die bei den Gleichrichter 6 und 7, die entgegenge- sehaltet sind, liefern also nur dann einen Sperrstrom, wenn der Vektor Ulr rechts der Tangente d liegt.
Liegt die Spannung auf der linken Seite dieser Geraden, dann erfolgt ein Auslösestrom durch den Richtungszusatz, der aber durch das Ventil 8 vom Relais ferngehal ten wird. Man erreicht durch diesen Rich- i:Lingszusatz eine Erhöhung der Selektivität bei Fehlern in der Nähe der Station durch Verringerung der toten Zone.
Diesen Richtungszusatz durch die Gleich richter 6 und 7 kann man auch bei einem Konduktanzrelais oder einem sonstigen Misch relais verwenden, sofern die Ansprechkurve durch den Koordinatenanfangspunkt geht. Es würden dann z. B. bei der Anordnung nach Fig. 3 die Wicklungen 23 und 33 in Fortfall kommen und dafür die Gleichrichter 6 und 7 mit den Wandlern 60 und 70 und dem Ventil 8 hinzukommen. Hierbei braucht der Strom in der- Wicklung 63 gegenüber der Leitungs- pannung nicht phasenverschoben zu werden.
Die Ströme in den Wicklungen 63 und 62 haben die gleiche Phasenverschiebung wie die Spannung und der Strom der Leitung selbst.
Einen solchen Richtungszusatz kann man auch bei der angegebenen Kennlinie, die eiför mig ist, vorsehen. Auch hier wird man aber dann, ähnlich wie bei der Ellipse in Fig. 13, den Richtungszusatz so wählen, dass Strom- und Spannungsvektor des Richtungszusatzes eine Phasenverschiebung von 900 besitzen, wenn Strom und Spannung,der Leitung eine Phasenverschiebung haben, die die Tangente im Koordinatenanfangspunkt an die eiförmige Kurve mit der y-Achse einschliesst.
In dem Ausführungsbeispiel ist angenom- inen, dass es sich um ein dynamometrisches Relais mit permanenten Magneten handelt. Wie bereits eingangs erwähnt, kann an dessen Stelle auch ein konstant erregtes dynamo metrisches Relais treten oder auch .ein Röh- renrelaiA. Auch beidem Röhrenrelais treten, wenn man es in stromlosen Zustand auf Aus lösung stellt, ähnliche Schwierigkeiten auf wie beim dynamometrischen Relais, weil auch beim Röhrenrelais eine gewisse Gitterspannung überschritten werden russ,
um das Relais von der Auslösestellung in die Sperrstellung über zuführen.
Bei allen bisherigen Ausführungsbeispie len wurde der spannungsabhängige Vektor Ulr in seiner Phasenlage so gelegt, dass er mit der Spannung U phasengleich ist. Ist dies nicht der Fall, so sind die entsprechenden Stromvektoren k J entsprechend zu verdrehen.
<B> Resistance relay arrangement <B> dependent </B> on the angle between current </B> and voltage <B> of a </B> line. It has already been suggested that one of the angles between. Voltage and current. Resistance relay arrangement dependent on one line - whereby the term resistance is not a restriction:
On ohmic resistance means - to create in such a way that the difference between two rectified alternating currents acts on a polarized relay, at least one of which is formed by the geometric composition of a vector proportional to the voltage and a vector.
A polarized relay is to be understood as a relay whose response depends not only on the size but also on the direction of the direct current or voltage acting on the relay. Such a polarized relay is, for example, a moving coil or Immersion armature redais with permanent magnets or with constant excitation or a tube relay with ion or electron tubes.
One of the kind of resistance-dependent relay arrangement has, among other things. The advantage that you get by with a simple direct current relay that has a low internal consumption and that the direct currents which act on the relay can also be compared very precisely.
If the rectified geometric difference of a vector proportional to the current and a voltage of the line in the blocking sense and a rectified vector proportional to the line current in the triggering sense is allowed to act on the relay, and the absolute values of the two current vectors are made equal large, so you get a conductance relay,
if the phase position between the current-dependent vector and voltage-dependent vector; the difference between which is formed is selected in the same way as the phase position between current and voltage of the line itself. In the vector diagram of the currents or in the resistance diagram (RX diagram), the response characteristic of such is; Relay a circle, the center of which is on the y-axis b:
lies between the R-axis and which goes through the coordinate starting point.
Such a conductance relay arrangement is shown in FIG. It consists of two converters 4 and 5; rectifiers 2 or 3 are connected to the secondary windings, the currents of which act on a polarized DC relay 1 in the opposite direction.
The primary windings of the two transducers are connected in series via a device K to change the size and direction of the generally complex factor k to a resistance in the line 6 connected in parallel. Both primary windings are from the current k. J flowed through. A western primary winding of the converter. 5 is connected to the line voltage U via a purely ohmic resistor r.
The current Ulr flowing through them. acts on the current k. J against. The difference between the two currents is rectified and fed to the relay. The response equation is therefore (k.JI = lk.J! \ U / rl The solution of this equation results in 11Z. Cos 9p <I> = </I> 1/2 <I> k. R </I> = const. This is the equation for a conductance relay, where cp is the angle between current and voltage.
Under J is the line current or a current proportional to it and under U the line voltage or a voltage proportional to it. In Fig. 1, the vector diagram for such a relay is shown. A vector U / r is subtracted from the vector k J, and the difference in the same direction should be equal to the current vector k J in the same direction.
As a result, the response characteristic is a circle whose l #, littelptulkt on the y-axis lies at a distance from the coordinate starting point equal to <I> k J. </I> The relay trips for all values Ulr that lie within this circle , the relay blocks for all values outside the circle.
This circle can also be referred to as an address circle in the resistance diagram, i.e. in the RX diagram, if the scale on the R or X axis is selected accordingly, as by dividing the individual vectors by J and by multiplication with r, the current vectors go into resistance vectors and z.
B. the vector Ulr merges into the impedance vector U / J, the size of which depends on the type and distance of the short circuit on the line.
If the vector k J, from which the vector Ulr is subtracted, leads to the line current, the response characteristic of the relay is the dashed circle, ie a relay that also has directional selectivity and resisted a mixing resistance appeals.
The subject of the invention is. An improved relay that is influenced on the one hand by the rectified geometric difference between a vector proportional to the current and a voltage of the line in the blocking sense and a rectified, downstream-dependent vector in the triggering sense. According to the invention, in addition to these variables, at least one additional current or voltage-dependent variable act on the relay in order to influence the response characteristic of the relay arrangement.
As the exemplary embodiments show, particular advantages are achieved. For example, the directional sensitivity can be improved, which is essential in the event of errors in the vicinity of where the relay is installed.
You can also cancel the directional sensitivity, but instead make the relay reactance-sensitive. You can also keep the directional sensitivity and. adjust the relay to certain conditions, the line in a favorable form, z.
B. make it particularly reactance-sensitive or give it the character of an impedance relay with directional sensitivity for a certain angular range. By using the additional variables, the response characteristic of the relay can be adapted to the most varied of conditions.
It is .at this point to better clarify the inventive idea reminded that the relay arrangement are generally named after their measurement methods, so that z. B. an impedance relay a relay with the response equation Z = tonst., A conductance relay such with the response equation 11Z. tos (p = tonst. is.
As can be seen from the first equation, an impedance relay, and only this, is independent of the angle between voltage and current and is shown in the resistance diagram as a circle with the radius Z around the coordinate starting point.
This in turn means that an impedance relay is insensitive to direction, since the impedance characteristic line passing through the coordinate starting point intersects the circle on both sides of the coordinate starting point at the same distance Z.
With regard to what has been said above, with the subject matter of the invention, the response characteristic of the resistance relay arrangement can be determined in such a way that it clings to the circular line in a certain angle range and, on the other hand, also has a directional sensitivity. Further details are given below.
These variables, which are also brought into effect on the relay, can be superimposed on the current-dependent vector and the geometric difference between the vector on the alternating current side, which is proportional to the current and the voltage, but they can also be rectified on their own . after rectification are brought into action on the relay.
For example, one can add an equally large voltage-dependent vector to the geometric difference and to the current-dependent vector in a conductance relay, subtracting it geometrically from the difference and adding it to the current vector. This results in an improved directional sensitivity, which results in a reduction in the dead zone.
The same can also be achieved in that the sum and the difference of a current and a voltage-dependent vector are rectified individually and then their difference is also brought into effect on the relay; preferably via a further rectifier which is connected in such a way that the difference only acts on the relay when it acts in the blocking sense.
One can also use the rectified geometric difference from a vector proportional to the current and a vector proportional to the voltage, which acts in the blocking sense, as an additional variable. This is right, for example, by the fact that the response characteristic of the relay changes from a circle to an ellipse and, by choosing the appropriate values, the ellipse can be given different positions and shapes in the vector diagram.
For example, the arrangement can be selected so that one focal point of the ellipse lies on the positive y-axis, the other focal point on the negative x-axis, the distance between the two focal points from the coordinate starting point being the same and the ellipse being defined by the coordinate starting point. point goes.
Such a response characteristic has the advantage that the relay acts like an impedance relay in the quadrant in question and at the same time has a directional selectivity. Such a relay can therefore be used, for example, when it comes to protecting cable routes that are provided with short circuit inductors.
One can also choose the arrangement, for example, so that one focal point of the ellipse is again on the positive y-axis and the other on the negative x-axis, but the distance between the focal point on the y-axis and the coordinate point is greater is as the distance of the focal point lying on the x-axis from the coordinate starting point and also select the arrangement so that
that the ellipse goes through the coordinate starting point again. You then get: The characteristic curve for the relay is an elongated ellipse in the direction of the y-axis, so that the relay is preferably suitable for protecting long high-voltage overhead lines, because in the event of a fault that occurs at a distance from Relay location occurs
which is equal to the maximum line length to be monitored by the relay, the relay also responds if an arc short-circuit occurs rather than an immediate short-sighted circuit. In the case of high-voltage free lines where the short-circuit angle of the line is approximately 85, the ellipse in the RR diagram is preferably laid out
that a parallel to the R-axis, which goes through the intersection of the ellipse with a straight line, which is inclined by 85 to the R-axis and runs through the coordinate starting point, one. ' Is at a distance from a tangent to the ellipse parallel to the R axis,
which is approximately equal to 5% of the line length that is to be monitored by the relay. For this purpose, one focus in the current vector diagram is placed a little to the left of the y-axis, the other a little below the x-axis.
In the drawing, various exemplary embodiments of the invention are shown. Before going into the individual examples, it should first be noted that the response characteristics of the relay are not shown in the RX diagram as usual, but in the vector diagram of the currents.
In the vector diagram and also in the description, the constants k are to be understood as complex numbers in general, unless otherwise stated, while J and U are vectors that correspond to the line current or the line voltage in terms of direction and magnitude Line current or line voltage are proportional.
In the following, reference is made to a relay with a circular locus. The general equation for such a circle is:
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that is, a vector Ulr is geometrically subtracted from a vector k1 <I> J </I> and the vector obtained in this way is rectified. It has a blocking effect on the relay; in the. The triggering sense is the rectified vector <I> k2 J. </I> Depending on the size and position of the vectors k1 <I> J </I> and <I> k2 J </I> is the length of the center of the circle and the The size of the circle radius is different.
In Fig. 2 the vector diagram of a relay is shown in which the directional sensitivity is improved according to the inven tion.
First, the vector diagram of a conductance relay is developed without applying the invention. In the conductance relay, the vectors ki <I> J </I> and <I> k2 J </I> are the same; they are represented by a vector k J. The vector TTlr is geometrically subtracted from the vector <I> k J </I>, and the vector <I> k thus formed. J
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</I> U / r rectified.
It acts on the relay in the blocking sense. According to what has been said above, the rectified vector <I> k acts in the triggering sense. J. </I> From the equilibrium condition for the response of the relay
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one can see that the response characteristic of the relay is a circle t with a radius k.
J is russ, the center of which lies on the y-axis at a distance k J from the coordinate starting point, i.e. the circle goes through the coordinate starting point. The inductance relay therefore has directional selectivity, because for all values of Ulr that lie within the circle, the relay releases and for all values: outside the circle the relay blocks.
In order to achieve the shortest possible tripping time, it is advisable to set the relay so that it is on tripping when the power is off. If then, in the event of a short circuit, the relay is acted upon by the parameters set out above, this remains: Relay in the tripping position, if the value <I> U </I> / r is within the circle, it goes into the locked position if the value Ulr is outside the circle.
In order to go from the release position to the locked position, a certain current level is required, i.e. the relay does not go into the locked position immediately when the theoretical release characteristic is exceeded, but only when the dashed circle t2 is exceeded. The relay therefore only opens its contact, for example, when: the circle t2 shown in dashed lines is reached.
In the event of errors on the line in the forward direction, i.e. in the direction from the station to the line in the triggering sense, this does not matter, as the difference between the two circles is only very small and therefore only a slight change in the measured line distance results.
On the other hand, in the event of a fault in the reverse direction, i.e. in the direction from the station towards the busbar in the blocking sense, an erroneous tripping can occur in the vicinity of the relay location because the relay cannot differentiate the two energy directions here (dead zone) . The aim is to keep this dead zone as small as possible. This can be achieved by adding a vector UIR to the vector <I> k J </I> and to the vector <I> k.
J ^ </I> Ulr geometrically subtracts a vector U / R and first rectifies the quantities obtained in this way and brings their difference into effect on the relay.
The response equation is thus for the relay
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If one squares both sides of this equation as well as that of the previous equation, then, provided that the vectors TTlr and UIR are in phase, that is, that r and R represent purely ohmic resistances, the solution for both 11Z. cos (P = <I> 1/2 r.
k = </I> const. From this it is clear that the theoretical relay response characteristics (circle ti) are the same in both cases and are not changed by the superposition of a direction measurement.
The latter only increases the response sensitivity of the relay, i.e. the relay responds when a smaller circle t3 is exceeded, so that the Tate zone is reduced. Since the relay remains balanced, so to speak, when the vector k J is increased by the vector UIR, the vector <I> k J, </I> Ulr must also be increased by the same value, so that the actual circle has the same amount
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has increased radius.
This fact can be represented as if the center of the actual circle not represented. is shifted laterally upwards according to the phase position and size of the vector U / R so that it goes through the center point of the station again (coordinate starting point d), or it is to be assumed that the center of the circle remains (according to Fig. 2) and its radius by the vector U / R to the amount
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is enlarged.
At voltage 0, the intersection is again in the center of the station. The circle segment cut off by the straight line impedance (corresponding to the distance 13D) from this circle, not shown, represents the excess torque, which is significantly greater than in the case of the pure conductance relay with the response circuit t1.
By superimposing a direction measurement with a conductance measurement, there are two advantages: On the one hand, the directional sensitivity of the conductance relay is significantly improved and, on the other hand, the relay can be converted into a pure directional relay by switching off Ulr.
To prove the above, let us assume the equation for the conductance relay with increased directional sensitivity, from which the response equation is obtained by removing the vector Ulr.
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The solution of this equation results in kJ.UIR.cosq9 <I> = 0: </I> This is the equation for a relay that changes direction or contact when the product results in zero, that is, when one of the factors is Nulf is.
Returning to the conductance relay with increased directional sensitivity, it can be said "that the dead zone becomes smaller the larger the vector UIR is selected in relation to the vector Ulr. If the relay is set to a very long distance, that means r is large, then Ulr will be small and UIR will be considerably larger in relation to it.
The response characteristic of the relay in the current vector diagram, as shown in FIG. 2, can also be understood as the response characteristic of the relay in the RX diagram, if the scale is selected accordingly in the R or X axis ; because the current diagram changes into the resistance diagram when all vectors are divided by J and multiplied by r.
In the event of a short circuit on the line, the vector Ulr always has the same phase sag as the impedance Z between the relay location and the short circuit point and is proportional to it in terms of size.
How the circuit for such a relay looks like, Fig. 3. With 1 is a polarized relay, z. B. a dynamometric relay with permanent magnets, on which the currents of the rectifier 2 and 3 act in opposite directions. The rectifier 2 is fed from the secondary winding 21 of a current transformer 20, the rectifier 3 from the secondary winding 31 of a current transformer 30. The windings 22 and 32 of the current transformer are connected in series and are connected via an ohmic resistor 101 'in parallel with a resistor 100 in the course of the line.
A current k J, which is proportional to the line current J and therefore flows through the windings 22 and 32. finite is in phase with it. The converter 30 still has a winding 34 which is excited by the line voltage via an ohmic resistance r so that the current U / r flowing in this winding and the current k J in the winding 32 differ in terms of their effect on the Geometrically subtract winding 31.
In addition, windings 23 and 33 are provided, which are connected in series via an ohmic resistor R from the line voltage so that the ampere turns of windings 22 and 23 generated by the current U / R add geometrically to those of windings 32 and subtract 33 on the other hand. The rectified sum <I> k J </I> UIR via the rectifier 2 and the blocking via the rectifier 3 thus act on the relay in the triggering sense
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Sense the rectified difference
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one.
In the exemplary embodiment, all current vectors k J are in phase with the associated line current and all current vectors U / r or U / R with the line voltage. On the other hand, you can rotate them if you rotate all vectors by the same angle.
In the practical implementation, the resistor 100 will not be placed directly in the train of the line, but rather on the secondary side of a current transformer and the line voltage will be brought into effect on the resistors r and R via a voltage transformer. For the sake of clarity, however, this is not shown in this and the following exemplary embodiments. Furthermore, the excitation is not shown, which has the effect that the previously de-energized relay is only applied when a short circuit occurs.
In Fig. 4, the vector diagram of a relay is shown, in which the relay also acts on a rectified variable, which is equal to the geometric difference between a current and a voltage proportional vector.
In FIG. 4, ki J denotes a current proportional vector and k 2 J denotes another current proportional vector which is 90 in phase with the first. The vector U / r is also shown for an arbitrary position of the voltage. The vectors then result from the diagrams
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which are each rectified for themselves and act on the relay in the blocking sense. A vector <I> k3 J </I> is also shown. This is also rectified and has a triggering effect on the relay.
The response equation is therefore
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This is the condition for an ellipse, as can be seen after solving this equation. If the factors k are chosen so that the sum of the absolute values of ki and k2 is equal to k3, that a '_, then Ik: tJ1 + Ik2J1 = Ik3JI is expressed by this second condition for the ellipse that the focal points A and.
B of the ellipse lie on the end points of the vectors ki <I> J </I> and <B> k2 J </B> and the ellipse itself passes through the coordinate starting point 0. This gives you a resistance-dependent relay with directional activity. The position of the vector <I> k3 J </I> does not matter here, since it is in the same direction.
If a full short circuit occurs in the line, the vector Ulr is shifted by the short-circuit angle cpk of the line compared to the vector k1 J. The position of this vector Ulr is shown in dashed lines in the figure.
It can be seen that in the event of a short circuit at a distance from the relay location that corresponds to the longest line length to be monitored by the maize (intersection of the dashed vectors Ulr with the ellipse), tripping can also take place in the event of an arc short circuit; : because the voltage at the arc can rise to the size of the distance a-b before the relay goes into the blocking position.
This arrangement ensures that even arcing faults in the greatest distance that the relay is supposed to monitor are still switched off, and that the same characteristic curve can also be used for other short-circuit angles up to about 65, since other short-circuit angles can also be used A certain amount of light arch compensation still occurs.
The figure also shows that in the case of arcing faults in the vicinity of the collector, tripping also takes place if the voltage drop across the arc is shifted to the right with respect to the y-axis, which can occur with double feed.
The response characteristic of FIG. 4 can also be imagined as the response characteristic of the relay in the resistance diagram (RX diagram), taking into account the corresponding change in the scale. It should be noted that the position of the vector <I> k3 </I> J is not important, since it is rectified for itself. It is essential that the absolute value of k3 is equal to the sum of the absolute values of ki and k2.
In the relay arrangement according to FIG. 5 described below, in order to simplify the circuit, the current k3 <I> J </I>, which acts in the triggering sense, is not supplied to the relay by itself, but instead only the two individual currents ki <I> J </I> and k2 J are used, which are then dimensioned according to the above.
1 is again the polarized relay, 2, 3, 4 and 5 are rectifiers, namely the rectifiers 2 and 4 act in the blocking, the rectifiers 3 and 5 in the triggering sense. The rectifier 2 is fed from the winding 21 of a converter 20, the rectifier 4 from the winding 41 of a converter 40, the rectifier 3 from the winding 31 of a converter 30 and the rectifier 5 from the winding 51 of a converter 50. The windings 42 and 32 of the converters 40 and 30 are connected in series and are fed from the voltage drop across the resistor 100 via an ohmic resistor 101.
The windings 22 of the converter 20 and the windings 52 of the converter 50 are also connected in series and are also fed by the voltage drop across the resistor 100 via a capacitor 102. The converter 30 also has a winding 33, the converter 50 a winding 53. These windings are connected in series and are connected to the line voltage via a resistor r so that the ampere turns of the windings 33 and 53 correspond to the ampere turns of the windings 32 and 52 counteract.
The rectifier 3 thus rectifies the quantity k1 <I>J<B>'</B> </I> U / r, the rectifier 2, however, the quantity k2 J and the rectifier 4 the quantity ki <I> J. </I> Since it is achieved without special tools that the sum of the currents of rectifiers 2 and 4 is equal in absolute terms to the imaginary current k3 J.
In order to be able to largely reduce the influence of the arc resistance 118i errors that occur at a distance that is equal to the maximum line length to be monitored on long high-voltage overhead lines, it is advisable to place the ellipse in such a way that the tangent in the RX diagram , which is placed on the ellipse parallel to the coordinate axis, from a straight line parallel to it, which passes through the intersection of the ellipse with a straight line inclined by 85 to the R axis,
which goes through the coordinate starting point, has a distance that is approximately 5 11 / ö of the maximum line length to be monitored by the relay.
This ensures that the influence of the arc resistance is reduced in the case of pliers lines with a short-circuit angle of 85, and that since the relay is generally 80 to 85% of the length of the line between two relay stations adjusts, at most in the case of errors at 90 / o intervals,
which occur with arcing, the relay can still respond. As can be seen from FIG. 6, the focal points A and B of the ellipse must then be placed such that the focal point A lies somewhat to the left of the y-axis and the focal point B lies somewhat below the x-axis. The ellipse is shown again in FIG. 6 in the vector diagram of the currents.
In the event of a full short circuit on the line, the vector Ulr assumes the position shown. So you can see that with arcing faults at a distance that is the max. corresponds to the line length to be monitored, a voltage drop a-b can still occur in the arc and the relay trips anyway.
The tangent t to the ellipse is opposite, the straight line c-b shifted by 5% of the distance 0a1, so that the distance 0a2 = 1.05 0a1. This statement means the same as what was said before about the position of the tangent in the RX diagram.
The circuit for a relay which has such an ellipse as a characteristic is shown in FIG. 7. As far as the parts agree with those of FIG. 5, the switch reference numerals are chosen. The circuit according to FIG. 7 differs from the circuit according to FIG. 5 in that the current through the windings 42 and 32 has been made somewhat capacitive by the capacitor 103 in parallel with the resistor 101, while a negative ohmic component is added to the transducers 20 and 50 via the windings 24 and 54 (resistor 105), so that the desired position of k1 <I> J </I> and <I> k2 J,
</I> as shown in Fig. 6 is achieved.
It is not necessary that the vector k2 J leads the vector k1 J by exactly 90, but one can also allow a smaller or larger lead if the ratios of the other values are selected accordingly.
Another possibility of how the ellipse can be formed and placed is shown in FIG. The absolute values of: k1 and k2 are the same size, their phase shift is again 90. In order for the ellipse to pass through the coordinate starting point, the sum of the absolute values of k1 and k2 must again be made equal to the absolute value of k.3 in accordance with the second condition.
This gives you an ellipse that goes through the. Coordinate starting point passes through, with the focal points A and <I> B </I> on the y and negative x-axis. The ellipse has a shape so that a relay is obtained which has approximately impedance properties in the top left quadrant in question, that is, in a wide range of angle independence and nevertheless has directional selectivity. Such a response characteristic is particularly suitable for protecting cables that are equipped with short-circuit inductors.
The circuit can be carried out exactly as the circuit diagram of FIG. 7 shows, only the transformation ratios of the current transformers have to be selected differently so that the quantities 1z1 and k2 can be made the same. Of course, this can also be achieved by selecting the resistors 101 and 102 accordingly.
To achieve a relay with impedance character and directional selectivity, it is not absolutely necessary that the vectors ki J and <I> k2 J </I> are shifted by exactly 90, but a slightly larger or smaller amount can also be allowed , and the vectors do not necessarily have to coincide with the <I> y or </I> x direction. It is only essential that the ellipse in the upper left quadrant should approach an arc as much as possible.
Let the influence of the arc in the event of a fault learn at a distance equal to the maximum to be monitored by the relay. Lei line length is to further reduce ml, you can also set the response characteristic of the relay as shown in FIG. The absolute values ki and h2 are different in size.
The factors ki and k2 are shifted by 180 and the sum of their absolute amounts is smaller than the absolute amount of k3. With this arrangement, however, you need an additional direction relay, but you have the advantage that you get a response characteristic that is made up of an approximate reactance (parallel to the y-axis) and impedance characteristic,
especially in the event of errors in the maximum distance to be monitored by the relay, large arcing resistances or voltage drops in the arcing. can occur and the relay trips anyway. In the case of arcing faults at the beginning of the line, the arcing resistance or the voltage at the arcing can be shifted to the right with respect to the y-axis when there is a bilateral supply.
An exemplary embodiment for the circuit is shown in FIG. 10. The relay 1 is again influenced by the rectifiers 2 and 4 in the triggering sense and by the rectifiers 3 and 5 in the blocking sense. Each rectifier is excited by a winding 21, 31, 41 and 51, respectively. The primary windings 42 and 32, the converters 40 and 30 are connected in series and are excited by the voltage drop across the resistor 100 via the ohmic resistor 101, the windings 22 and 52 are also in this series connection.
However, the winding 52 is connected in such a way that the current flows through it in the opposite direction as the winding 32. The ratio of the number of turns of the windings 52 and 32 is k 2 / k1. Moreover. the transducers 30 and 50 also have windings 33 and 53 which are connected in series and are excited by the voltage.
Instead of reversing the polarity of the winding 52, the winding 53 could also be reversed. The number of turns of 22 and 42 are selected such that their sum is proportional to k3, so that the ratio of the sum of the number of turns in windings 22 and 42 to the number of turns in winding 32 is equal to k3 / ki.
While in the previous embodiments, the tripping characteristic of the relay was a circle or an ellipse, in order to reduce the influence of the arc resistance on the tripping of the relay and still be able to maintain the directional selectivity, the arrangement can be made so that ss a uniform characteristic is created, which goes through the coordinate starting point, but has a piece,
which runs almost parallel to the y-axis and to the right of the y-axis still covers a larger piece than the ellipse. This can be achieved by making the relay respond to the equation
EMI0009.0085
where the sums of the absolute amounts of k1 and k2 are equal to k3, k1 and k2 are out of phase by about 90, the absolute amount of,
k1 is greater than k 2 and the factors c1 and c2, which are real values, are different from each other, e.g. B. hen in a ratio of 2 to 1. Such an egg-shaped curve is shown in Fig.11.
The vector c1 <I>. </I> U / r is geometrically subtracted from the vector ki <I> J </I>, the vector c2 <I>. </I> Ulr and the subsequent calculation shows that as a result, the egg-shaped characteristic curve shown is kept as an approach curve, which runs from the x-axis for a long stretch approximately vertically upwards.
The circuit for such an egg-shaped characteristic line can be the same as in FIG. 7, only with the difference that the number of turns of the windings 33 and 53 is in the ratio 6i: c2. The circuit diagram is shown in FIG. Depending on the choice of position and size of the current vectors and the ratio of c1 to c2, the egg-shaped curve can assume a certain shape.
In Fig. 11 the ratio of .cl to c2 has been chosen to be approximately 1.8. It should be mentioned that in all circuit diagrams, the primary winding numbers of the transducers, i.e. the currents k <I> J and </I> R / r flowing through =, are selected to be the same and the absolute values of the factors are determined by tapping fations were effected.
However, you can also leave the converter transmission ratios the same and select the currents flowing through the primary windings of the converter accordingly.
In Fig. 13 the response characteristic of a relay is shown, which is formed by an ellipse passing through the coordinate starting point. Similar to the conductance relay according to FIG. 2, it is again assumed that the relay is set in such a way that it is in the tripping position when de-energized. Then in the theoretical case, values of U / r outside the Ellipse lie, turn the relay over to the other side, so move from the release position to the locked position.
However, since a certain force is required to flip the relay, this will only take place when the ellipse shown in dashed lines is exceeded. In the event of errors in the vicinity of the busbars, the relay has a certain harmful dead zone in the reverse direction which, as mentioned in the aforementioned conductance relay according to FIG. 2, is dependent on the size of the Leitim.gsstrecke to be monitored by the relay .
In order to reduce this, one can exert an additional directional influence on the relay. For this purpose, the rectified sum and the rectified difference from a vector proportional to the current and a vector can be rectified individually and their difference can also be applied to the relay. A further rectifier will preferably be arranged between the relay and this differential quantity in such a way that the relay can only be influenced when the difference has a blocking effect.
It is particularly expedient to make the arrangement so that the current and voltage vector form an angle of 90 with one another when the voltage and the current of the line form an angle with one another which is equal to the angle that the tangent d to includes the ellipse at the coordinate starting point with the y-axis.
With this choice of angle, the result is that a blocking effect can only occur if the vector ff @ / r emerges from the half-plane which is delimited by the tangent d and contains the current vectors k J, that is, precisely in the area where the blocking effect is needed, but that the shape of the ellipse itself is not influenced by this additional directional influence due to the presence of the blocking rectifier.
The circuit is shown in FIG. To the rectifiers 2, 3, 4 and 5, according to FIG. 5, there are two further rectifiers 6 and 7, between which and the relay 1 the valve 8 is switched on. The rectifier 6 is fed by the geometric sum of a vector proportional to the current and the voltage of the line, the rectifier 7 by the difference between the same values. Converters 60 and 70 are provided for this purpose. The rectifier 6 is connected to the winding 61, the rectifier 7 to the winding 71.
The windings 62 and 72 of the transducers are connected in series and excited via the ohmic resistor 101 from the voltage drop across the resistor 100, the oppositely connected in series Wieklungen 63 and 73 are connected via the ohmic resistor 105 to the parallel inductor 106 of the Lei voltage excited.
This resistance combination of the ohmic resistance <B> 105 </B> and the choke coil 106 is used to give the current in the winding 63 or 73 compared to the current in the winding 62 or 72 such a phase shift as before was indicated as appropriate, namely these two currents should be perpendicular to each other when the phase shift between line voltage is equal to the angle that the tangent to the ellipse includes at the coordinate starting point with the y-axis.
The voltage-dependent vector of the directional addition 'lags behind the line voltage for this purpose; the current-dependent vector of the directional addition could also be made leading. Those in rectifiers 6 and 7, which are in opposition, therefore only deliver a reverse current when the vector Ulr is to the right of the tangent d.
If the voltage is on the left side of this straight line, then there is a tripping current through the addition of the direction, which is kept away from the relay by the valve 8. With this addition, one achieves an increase in the selectivity in the case of errors in the vicinity of the station by reducing the dead zone.
This additional direction through the rectifier 6 and 7 can also be used with a conductance relay or other mixing relay, provided the response curve goes through the coordinate starting point. It would then z. B. in the arrangement of FIG. 3, the windings 23 and 33 are omitted and the rectifiers 6 and 7 with the converters 60 and 70 and the valve 8 are added. In this case, the current in the winding 63 does not need to be out of phase with the line voltage.
The currents in windings 63 and 62 have the same phase shift as the voltage and current of the line itself.
Such a directional addition can also be provided for the specified characteristic, which is egg-shaped. Here, too, however, similar to the ellipse in FIG. 13, the directional addition will be selected so that the current and voltage vector of the directional addition have a phase shift of 900 when the current and voltage of the line have a phase shift that corresponds to the tangent in The coordinate starting point on the egg-shaped curve includes the y-axis.
In the exemplary embodiment it is assumed that it is a dynamometric relay with permanent magnets. As already mentioned at the beginning, a constantly excited dynamometric relay or a tube relay can also be used in its place. With the tube relay, too, if you set it to trip in a de-energized state, similar difficulties arise as with the dynamometric relay, because a certain grid voltage is also exceeded with the tube relay soot,
to move the relay from the release position to the locked position.
In all previous exemplary embodiments, the phase position of the voltage-dependent vector Ulr was set so that it is in phase with the voltage U. If this is not the case, the corresponding current vectors k J must be rotated accordingly.