Schaltungsanordnung zum Überwachen der Übertragungseigenschaften einer Hochspannungsleitung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs anordnung zum überwachen- der übertragungseigen schaften einer Hochspannungsleitung. Derartige über- wachungen werden durch Vergleich der Stromphasen an beiden Enden der Leitung miteinander dadurch bewerkstelligt, dass bei überschreiten eines bestimm ten Phasenunterschieds der beiden Ströme die über- tragungsleitung abgeschaltet wird. Hierbei wird von der bekannten Tatsache ausgegangen, dass sich bei einem Fehler auf der Hochspannungsleitung, z. B.
durch Erdschluss oder durch von einem Blitzeinschlag verursachten Lichtbogen, sich sprunghaft die Pha senwinkel des Wechselstromes an beiden Leitungs enden ändern. Bei einer Störung eilt der Stromvektor gegenüber dem Stromvektor an einer ungestörten Lei tung an dem einen Leitungsende vor, während er an dem anderen nacheilt. Dann, und nur dann, wenn die Phasensprünge unterschiedlich hinsichtlich Grösse oder Richtung sind, darf die Leitung abgeschaltet werden, da in diesem Fall ein Fehler auf der Leitung aufgetreten ist.
Es ist ein Überwachungsverfahren bekannt, bei dem der Energiefluss an beiden Enden der Leitung überwacht wird und bei dem die Abschaltung der Leitung dann vorgenommen wird, wenn an beiden Leitungsenden festgestellt wird, dass Energie in die Leitung hineinfliesst. Dieses Vergleichsverfahren wird mit einem sogenannten Richtungsvergleichsschutz durchgeführt.
Dieser Vergleichsschutz besteht aus Relaisapparaturen an jedem Leitungsende, mit denen aus dem Spannungsvektor, dessen kontinuierlicher Drehsinn sich bei einem Fehler auf der Leitung ge genüber der ungestörten Leitung nicht ändert, und dem Stromvektor die Richtung des Kurzschlussstro- mes ermittelt wird. Ein Vergleich mit dem Messergeb- nis der Apparatur des entgegengesetzten Leitungs- endes gibt an, ob die Leitung abgeschaltet werden darf oder nicht.
Da in diesem Fall die Richtung des Kurzschluss- stromes aus dem Strom- und Spannungsvektor ermit telt werden muss, sind an jedem Leitungsende sowohl Strom- als auch Spannungswandler erforderlich. Da es sich im allgemeinen um hohe Betriebsspannungen handelt, sind die Spannungswandler sehr teuer, das heisst der gesamte Vergleichsschutz ist teuer.
Für den Austausch der Messergebnisse an beiden Enden braucht jedoch nur ein sehr einfacher übertragungs- kanalzur Verfügung gestelltzuwerden, da ja von einem Ende zum anden nur gemeldet werden muss, ob Ener gie in die Leitung hineinfliesst oder aus der Leitung herausfliesst ( Ja-Nein -übertragung).
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die Phasenwinkel des Leitungsstromes an den Enden der Hochspannungsleitung unmittelbar miteinander verglichen. Hiezu muss natürlich der an einem Ende eingespeiste bzw. von diesem Ende abgenommene Strom, das heisst dessen Phase, phasenrichtig an das andere Ende der Leitung übertragen werden, damit ein Vergleich der beiden Phasen durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck muss ein hochwertiger über tragungskanal zur Verfügung gestellt werden, da der Inhalt der zu übertragenden Nachricht gross ist.
Es muss ja eine Messgrösse, nämlich der Phasenwinkel, ständig übertragen werden, was besonders bei Trä gerfrequenz oder auch Funkverbindungen mit der er forderlichen Genauigkeit sehr schwierig ist, da hierfür ein oft nicht verfügbares breites Übertragungsband erforderlich ist und Fälschungen durch Störspannun gen vermieden werden können.
Die zuletzt erläuterte Phasenvergleichsschutz- Einrichtung hat aber den Vorteil, dass lediglich die Grösse und Phase des Stromes an beiden Leitungs- enden ermittelt werden muss, wozu lediglich ein Strom wandler nötig ist. Die Anordnung eines teuren Span- nungswandlers entfällt.
Die Schaltungsanordnung zum Überwachen der Übertragungseigenschaften einer Hochspannungslei tung gemäss der Erfindung vereinigt die Vorzüge bei der Verfahren. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird also kein Spannungswandler be nötigt, umgekehrt ist auch kein teurer übertragungs- kanal bereitzustellen.
Die erfindungsgemässe Anord nung ist dadurch gekennzeichnet, dass Schaltmittel vorgesehen sind, die Phasensprünge des der Leitung zugeführten bzw. von der Leitung abgenommenen Stromes von einer bestimmten vorgegebenen Mindest grösse an feststellen, dass ein Übertragungssystem zwischen beiden Enden vorgesehen ist, das das Auf treten des Phasensprunges einer bestimmten Richtung anzeigt und dass Vergleichs- und Auslöseeinrichtun- gen an beiden Enden der Leitung angeordnet sind, die die Abschaltung der Leitung nur bei verschieden gerichteten Phasensprüngen des Stromes an beiden Enden auslöst.
Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird also an jedem Ende der Leitung un mittelbar ein Phasensprung festgestellt, und lediglich das Auftreten eines Phasensprunges unter Angabe der Richtung dem anderen Leitungsende mitgeteilt. Die Leitung selbst wird dann und nur dann abgeschaltet, wenn die aufgetretenen Phasensprünge eine Grösse und unterschiedliche Richtung haben.
Zur örtlichen Feststellung von Phasensprüngen kann an den beiden Leitungsenden jeweils ein Gene rator vorgesehen sein, der über ein Laufzeitglied von dem Hochspannungsstrom bei ungestörtem Netz mit gezogen wird und dessen Ausgangsspannung zusam men mit einer vom Leitungsstrom abgeleiteten, direkt zugeführten Spannung einem an sich bekannten Pha- senvergleichsgerät zugeführt wird.
Durch diese Aus bildung wird erreicht, dass bei einem gestörten Netz bei plötzlichen Phasensprüngen der Mitziehgenerator in seiner ursprünglichen Phasenlage weiterschwingt, so dass am Phasenvergleichsgerät die Phase des Gene- rators zusammen mit einer vom Leitungsstrom ab geleiteten, einen Phasensprung enthaltenden Span nung verglichen wird. Abhängig von der Auswertung des Phasenvergleichsgerätes wird dann ein Signal aus gelöst, das dem anderen Leitungsende mitgeteilt bzw. mit einer Nachricht vom anderen Phasenvergleichs gerät verglichen wird, wobei dann abhängig von die sem Vergleichsergebnis die Hochspannungsleitung ab geschaltet wird.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert. Hierbei wird zunächst die Arbeitsweise an Hand eines Blockschaltbildes, wie es in Fig. 1 dar gestellt ist, wiedergegeben.
. Die Fig. 2 zeigt Stromdiagramme zu dem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1. In der Schaltungsausfüh rung nach Fig. 1 wird am Punkt A eine dem Lei tungsstrom proportionale Wechselspannung mit einem Verlauf a (Fig. 2) zugeführt, und zwar dem Begrenzer 1. An dem Zuführungspunkt ist ausserdem ein An regerelais 4 angeordnet, das immer dann anspricht, wenn der zugeführte Strom eine vorgegebene Höchst grenze übersteigt.
Die zugeführte Wechselspannung wird in dem Be grenzer 1 praktisch zu Rechteckwechseln begrenzt, Zeile b in Fig. 2.
Die so begrenzte Wechselspannung wird dann über einen Tiefpass 2 und ein Verzögerungsnetzwerk 3 über den Kontakt k4 des Anregerelais 4 der Aus gangsspannung eines Mitziehgenerators 6 über lagert. Die Amplitude der am Ausgang des Gene- rators 6 Zeile a in Fig. 2 entstehende Schwankung ist abhängig von der Phasenwinkeldifferenz der Aus gangsspannung des Verzögerungsnetzwerkes 3, ver gleiche Zeile c in Fig. 2, und der Ausgangsspannung des Generators 6, vergleiche Zeile d in Fig. 2.
Diese Ausgangsspannung wird in dem Gleichrichter 5 gleichgerichtet und dient als Steuerspannung für den Mitziehgenerator. Dieser ändert in Abhängigkeit von dieser Steuerspannung die Frequenz seiner Ausgangs spannung so lange, bis sie der Frequenz der Wechsel spannung a gleicht und gegebenenfalls nur von deren Phase um einen bestimmten Betrag T2 abweicht. Das Verzögerungsglied 3 ist hierbei so eingestellt, dass die Ausgangsspannung des Mitziehgenerators phasen gleich mit der dem Leitungsstrom proportionalen Wechselspannung ist. Auch diese Spannung wird in einem Begrenzerglied, dem Begrenzerglied 7, auf einen Wert gemäss Zeile e begrenzt.
Die vom Begren- zerglied 1 und vom Begrenzerglied 7 abgeleiteten be grenzten Wechselspannungen b und e werden je einer bistabilen Kippstufe 8 bzw. 9 zugeführt. Durch Zu- sammenfassung der Ausgangsspannungen dieser bi- stabilen Kippstufen kann z.
B. mit Hilfe eines Koinzi- denzgatters 10 ein Phasensprung und durch Addition beider Spannungen in einer Oderschaltung 13 die Richtung des Phasensprunges ermittelt werden. Über den Ausgang B wird ein Kriterium für die Richtung des Phasensprunges und mit Hilfe des Auslöserelais 11, das abfallverzögert ist, das Auftreten des Phasen sprunges angezeigt.
Tritt auf der überwachten Leitung zu einem be stimmten Zeitpunkt ein Fehler auf, dann ändert sich der Strom zu diesem Zeitpunkt an einem Leitungs ende sprunghaft, und zwar hinsichtlich seiner Phase und seiner Grösse. Das Anregerelais 4 (z. B. Über stromanregung) schaltet die Wechselspannung für den Mitziehgenerator ab, ehe sich die Phasenwinkel änderung, die über das Verzögerungsglied 3 um die Zeit t1 verzögert wird, auswirken kann.
Die aus der Wechselspannung im Gleichrichter 5 gewonnene Steuergleichspannung wird während der Dauer des Fehlers im Kondensator C, dessen Lade- bzw. Ent- ladewiderstand R durch den Kontakt K4 des Anrege relais 4 abgeschaltet wird, gespeichert, so dass der Generator mit unveränderter Phasenlage und Ampli tude weiterschwingen kann. Bei einem Phasensprung durch Änderung des Energieflusses im Normalbetrieb kann sich dagegen die Steuerspannung und damit auch die Phase der Ausgangsspannung des Mitzieh- generators - sie muss für einen kurz darauffolgenden Fehler richtig sein - rasch ändern, da die Zeitkon stante der Ladung bzw.
Entladung des Speicherkon- densators durch den parallel geschalteten Widerstand klein ist. Der Phasensprung bei einer Störung wirkt sich aber voll auf das Arbeiten der Kippstufe 8 aus, die nunmehr eine entgegengesetzte Polarität abgibt. Dadurch liefert das Koinzidenzgatter 10 keine Span nung mehr für das Auslöserelais 11. Dieses fällt ab und gibt nach erfolgter Abfrage der Oderschaltung einen Auslösebefehl sowohl unmittelbar an den ört lichen Schalter als auch über eine Nachrichtenver bindung an den fernen Schalter, sofern dieser Aus lösebefehl nicht dort durch ein örtliches Signal bzw.
hier durch ein Signal von dem anderen Ende der Lei tung gesperrt wird. Dies ist immer dann der Fall, wenn gleichzeitig auch am anderen Ende ein entspre chender Phasensprung festgestellt wird.
Die Fig. 3 zeigt einige schaltungstechnische Ein zelheiten des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. In der Fig. 3 sind die in der Fig. 1 mit 8 und 9 bezeich neten Schaltglieder und das mit 10 bezeichnete Glied auszugsweise wiedergegeben. Die übrigen Schaltungs einzelheiten des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 können in üblicher Weise ohne weiteres aufgebaut werden. Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, wird die Kippstufe 9 über ein Differenzierglied, bestehend aus dem Kondensator C1 und dem Gleichrichter Gll je weils angesteuert.
Die eigentliche Kippstufe besteht aus den Transistoren Trl und Tr2 und ist in üblicher Weise aufgebaut. Die differenzierten und gleich gerichteten Impulse werden über die als Gatter wir kenden Gleichrichter G12 und G13 abwechselnd einer der Basen der Transistoren zugeführt. Die Kippstufe 8 ist analog aufzubauen.
Die Ausgangsspannungen der Transistoren werden in dem aus den Gleichrich tern G14 und G15 bzw. G16 und G17 und den dazu gehörigen Transistoren Tr3 und Tr4 gebildeten Strom kreis erzeugt, wobei nur dann über das Relais 11 ein Strom fliessen kann, wenn mindestens einer der Tran sistoren durchlässig gesteuert ist. Das ist aber dann nicht der Fall, wenn die Steuerspannungen der Kipp- stufen nicht phasengleich sind. In diesem Fall sind z.
B. die Transistoren Trl der Kippstufe 8 und Tr2 der Kippstufe 9 zu gleicher Zeit durchlässig gesteuert. In diesem Zustand fliesst ein Strom über den Gleich richter G16 und<I>G15.</I> Dadurch werden Basisspan nungen der beiden Transistoren Tr3 und Tr4 positiv, und sie sind gesperrt. Das Auslöserelais 11 muss in diesem Fall abfallen. Dasselbe passiert, wenn die Gleichrichter G14 und G17 gleichzeitig durchlässig sind.
Die erläuterte Schaltungsanordnung arbeitet im mer dann einwandfrei, wenn ein Fehler auf einer mit Strom gespeisten Übertragungsleitung auftritt. In die sen Fällen ändert sich, wie erwähnt, der Strom nach Grösse und Phase, was zur Abschaltung der Leitung herangezogen werden kann. In grossen Verbundnetzen kommt aber auch häu fig der Zustand vor, dass eine Verbindungsleitung ge rade keinen Laststrom, sondern nur einen verhältnis mässig kleinen Ladestrom führt, der schon im nor malen Betriebszustand an den Enden der Leitung entgegengesetzte Richtung hat. Auch in diesem Fall muss ein Fehler auf der Leitung, z. B. ein Kurzschluss, sofort ermittelt werden, damit das entsprechende Lei tungsstück rechtzeitig abgeschaltet werden kann.
In diesem Fall steht natürlich zunächst keine vergleich bare Phase zur Verfügung. Gemäss einer Weiterbil dung des Erfindungsgedankens wird daher beim plötzlichen Stromeinsatz auf der Leitung mit Hilfe eines in einer definierten Ausgangslage festgehaltenen Schwingungserzeugers (Multivibrators) eine Ver gleichsschwingung auf die Schaltung gegeben, die das Auslösen der Überwachungsanordnung ohne weitere Hilfsmittel ermöglicht.
Die Fig.4 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der auch dieser in der Praxis bei besonderen Netzen vorkommende überwachungsfall mit beherrscht wer den kann. Soweit die Schaltungsanordnung gleiche Teile enthält wie die Schaltung gemäss Fig. 1, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in Fig.4 dargestellte Schaltungsanordnung besitzt also eben falls ein Anregerelais 4, ein Begrenzerglied 1, einen Tiefpass 2, ein Verzögerungsglied 3, einen Gleichrich ter 5 und einen Mitziehgenerator 6.
An Stelle der in Fig. 1 dargestellten Kippstufen 8 und 9, dem Koinzi- denzgatter 10, dem Relais 11 und dem Phasenver- gleichsgerät 13 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 eine etwas anders aufgebaute Messeinrichtung 14 vorgesehen. Diese Messeinrichtung ermöglicht es, unmittelbar Grösse und Phasenlage der miteinander zu vergleichenden Frequenzen des Mitziehgenerators 6 und der über den Eingang A zugeführten Wechsel spannung festzustellen. Hierzu ist ein bekanntes Rich tungsrelais 15 vorgesehen.
Diesem Richtungsrelais 15 werden über die Addierschaltung 16 und die Sub- trahierschaltung 17 die Summe und die Differenz der von der Schwingschaltung abgegebenen Wechselspan nung e und der dem Leitungsstrom proportionalen Spannung i den Gleichrichtern 18 und 19 zugeführt. Das Richtungsrelais spricht nur dann an, wenn der Summenvektor<I>e</I> + <I>i</I> grösser als der Differenzvektor e-i ist (Voreilung des Kurzschlussstromvektors). Die Schaltungsanordnung arbeitet im übrigen aber genau so, wie die Schaltung gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
Im Gegensatz zu Fig. 1 ist aber in der Schaltungs anordnung noch zusätzlich ausser einigen noch zu er läuternden Schaltgliedern ein Relais N21 mit seinem Kontakt n angeordnet. Dieses Relais, das im Ruhe zustand angezogen ist, fällt ab, wenn der Strom auf einen Wert zurückgeht, der unter dem Ansprechwert des Kleinstwertbegrenzers 20 liegt und dem Lade strom der Leitung entspricht, und schaltet mit seinem Kontakt die gesamte Messeinrichtung 14 von der Spannung des Mitziehgenerators ab und auf einen Multivibrator 24,
der zunächst in einer die Phasen- lage des Schwingungseinsatzes bestimmenden Start stellung festgehalten wird, also keine Impulse abgibt. Bei einem Fehler auf der Leitung wird der Kurz schlussstrom an beiden Leitungsenden gleichzeitig, und zwar mit sehr steiler Flanke, einsetzen.
Der Kurz schlussstrom überschreitet hierbei den Schwellwert des Begrenzers 20 und startet die Multivibratoren. Die steile Flanke bewirkt den gleichzeitigen Anlauf dieser Multivibratoren, deren Schwingungen nunmehr mit einer bestimmten Phasenlage einsetzen. Ausser dem spricht hierbei das Anregerelais 4 an, das den Wiederanzug von Relais 21 verhindert. Die Multi vibratoren beider Leitungsenden geben also Schwin gungen ab, die zumindest zunächst mit ausreichender Genauigkeit phasengleich sind.
Die Frequenz des Multivibrators wird hierbei zweckmässig so gewählt, dass sie um einen bestimmten Betrag von der Netz frequenz, also von der Frequenz des zu übertragen den Stromes, abweicht. Die vom Multivibrator 24 ab gegebene Spannung wird mit der vom Eingangsstrom ermittelten Spannung in der oben beschriebenen Weise gemischt, gleichgerichtet und dem Richtungs relais 15 zugeführt. Dieses spricht in einem bestimm ten Rhythmus an, der abhängig ist von der Differenz beider Frequenzen.
Je kleiner nun die Differenz der Frequenzen ist, desto länger ist zwar die Auslösezeit bei kleinen Phasenwinkelunterschieden des Stromes beider Leitungsenden, aber desto kleiner ist der In halt der zu übertragenden Nachricht, und das über- tragungsergebnis ist um so weniger störanfällig. Bei kleinen Phasenwinkelunterschieden kann aber auch eine längere Auslösezeit in Kauf genommen werden.
Bei dieser zusätzlichen Einrichtung wird also die Frequenz der auf beiden Seiten fliessenden Kurz schlussströme phasenrichtig in eine niedrige Frequenz lage (Differenz zwischen der Frequenz des Multi vibrators und der Leitungsfrequenz) umgesetzt. Die dabei entstehenden Phasenschwebungen, die wegen des kleinen Nachrichteninhaltes nur einer geringen Störbeeinflussung ausgesetzt sind, werden übertragen und mit der örtlichen Phasenschwebung verglichen.
Da die Multivibratorfrequenzen, die jeweils örtlich er zeugt werden, phasengleich sind, kann aus dem Ver gleich der Phasenschwebung eine Phasenwinkelabwei- chung der ursprünglichen Spannung abgeleitet wer den. An Stelle eines Multivibrators kann zur Erzeu gung der Umsetzerfrequenz jeder Generator verwen det werden, der mit definierter Phase angeregt wer den kann.
Die eigentliche Auslöseschaltung 25 besteht aus einem Relais 26, das über die Kontakte des Rich tungsrelais 15 des einen Endes und eines über die Übertragungsleitung über das dortige Richtungsrelais mitgesteuerten Richtungsrelais 15' ausgelöst wird, wobei eine Auslösung nur dann erfolgt, wenn das An regerelais 4 mit seinem Kontakt K2 den Stromkreis vorbereitet hatte.
Die beschriebene und erläuterte Schaltungsanord nung kann im Rahmen der Erfindung in verschie dener Weise variiert werden. Insbesondere bei der Anwendung der Schaltungsanordnung in Mehrpha- sennetzen ergibt sich die Möglichkeit, für jede der drei Leitungen einen eigenen Auslösekreis mit An regung vorzusehen, um bei einem Fehler auf einer der drei Leitungen nur diese abschalten zu können. Die übrigen Schaltglieder können einheitlich für das Mehrphasennetz benützt werden.
Circuit arrangement for monitoring the transmission properties of a high-voltage line The invention relates to a circuit arrangement for monitoring the transmission properties of a high-voltage line. Monitoring of this type is carried out by comparing the current phases at both ends of the line with one another in that the transmission line is switched off when a certain phase difference between the two currents is exceeded. This is based on the known fact that if there is a fault on the high-voltage line, e.g. B.
due to an earth fault or an electric arc caused by a lightning strike, the phase angles of the alternating current at both ends of the line change abruptly. In the event of a fault, the current vector leads the current vector on an undisturbed line at one end of the line, while it lags behind at the other. Then, and only if the phase jumps are different in terms of size or direction, the line may be switched off, since in this case an error has occurred on the line.
A monitoring method is known in which the flow of energy is monitored at both ends of the line and in which the line is switched off when it is determined at both ends of the line that energy is flowing into the line. This comparison process is carried out with a so-called direction comparison protection.
This comparison protection consists of relay equipment at each end of the line, with which the direction of the short-circuit current is determined from the voltage vector, whose continuous direction of rotation does not change in the event of a fault on the line compared to the undisturbed line, and the current vector. A comparison with the measurement result of the apparatus at the opposite end of the line indicates whether the line may be switched off or not.
Since in this case the direction of the short-circuit current must be determined from the current and voltage vector, both current and voltage transformers are required at each end of the line. Since the operating voltages are generally high, the voltage converters are very expensive, i.e. the entire comparison protection is expensive.
For the exchange of the measurement results at both ends, however, only a very simple transmission channel needs to be made available, since it only needs to be reported from one end to the other whether energy flows into the line or flows out of the line (yes-no transmission ).
In another known method, the phase angles of the line current at the ends of the high-voltage line are compared directly with one another. To do this, of course, the current fed in at one end or taken from this end, that is, its phase, must be transferred to the other end of the line in the correct phase so that a comparison of the two phases can be carried out. For this purpose, a high-quality transmission channel must be made available, since the content of the message to be transmitted is large.
One measured variable, namely the phase angle, has to be constantly transmitted, which is very difficult, especially with carrier frequency or radio connections with the required accuracy, since this often requires a broad transmission band that is often unavailable and forgeries caused by interference voltages can be avoided.
The phase comparison protection device explained last, however, has the advantage that only the size and phase of the current at both ends of the line have to be determined, for which only a current transformer is required. There is no need to arrange an expensive voltage converter.
The circuit arrangement for monitoring the transmission properties of a high-voltage line according to the invention combines the advantages of the method. In the circuit arrangement according to the invention, no voltage converter is required, and conversely, there is also no need to provide an expensive transmission channel.
The arrangement according to the invention is characterized in that switching means are provided to determine the phase jumps of the current supplied to the line or taken from the line from a certain predetermined minimum size, that a transmission system is provided between the two ends, the occurrence of the phase jump indicates a certain direction and that comparison and tripping devices are arranged at both ends of the line, which triggers the disconnection of the line only in the event of differently directed phase jumps of the current at both ends.
In the circuit arrangement according to the invention, a phase jump is detected indirectly at each end of the line, and only the occurrence of a phase jump is communicated to the other end of the line, indicating the direction. The line itself is then and only switched off if the phase jumps that have occurred are of one size and different direction.
For the local detection of phase jumps, a generator can be provided at each of the two line ends, which is drawn via a delay element from the high-voltage current when the network is undisturbed and whose output voltage, together with a directly supplied voltage derived from the line current, corresponds to a phase known per se. senvergleichsgerät is supplied.
This training ensures that the pull-in generator continues to oscillate in its original phase position in the event of sudden phase jumps in a disrupted network, so that the phase of the generator is compared on the phase comparison device together with a voltage derived from the line current and containing a phase jump. Depending on the evaluation of the phase comparison device, a signal is then released that is communicated to the other end of the line or compared with a message from the other phase comparison device, the high-voltage line then being switched off depending on this comparison result.
The circuit arrangement according to the invention is explained below using a few exemplary embodiments. Here, the mode of operation is first shown using a block diagram, as is shown in FIG. 1 represents.
. Fig. 2 shows current diagrams for the Ausfüh approximately example according to FIG. 1. In the Schaltungsausfüh tion according to FIG. 1, an AC voltage proportional to the line current with a curve a (FIG. 2) is supplied to the limiter 1 at point A. At the feed point, a control relay 4 is also arranged, which always responds when the supplied current exceeds a predetermined maximum limit.
The AC voltage supplied is practically limited to rectangular changes in the Be limiter 1, line b in FIG. 2.
The AC voltage limited in this way is then superimposed on the output voltage of a pull-in generator 6 via a low-pass filter 2 and a delay network 3 via the contact k4 of the excitation relay 4. The amplitude of the fluctuation occurring at the output of the generator 6 line a in FIG. 2 depends on the phase angle difference between the output voltage of the delay network 3, same line c in FIG. 2, and the output voltage of the generator 6, see line d in FIG Fig. 2.
This output voltage is rectified in the rectifier 5 and serves as a control voltage for the pull-along generator. This changes the frequency of its output voltage as a function of this control voltage until it equals the frequency of the AC voltage a and possibly only deviates from its phase by a certain amount T2. The delay element 3 is set in such a way that the output voltage of the pull-in generator has the same phase as the alternating voltage proportional to the line current. This voltage is also limited in a limiter element, the limiter element 7, to a value according to line e.
The limited alternating voltages b and e derived from the limiter element 1 and from the limiter element 7 are each fed to a bistable multivibrator 8 and 9, respectively. By combining the output voltages of these bi-stable multivibrators, z.
B. with the help of a coincidence gate 10 a phase jump and by adding both voltages in an OR circuit 13, the direction of the phase jump can be determined. A criterion for the direction of the phase jump is displayed via output B and the occurrence of the phase jump is displayed with the aid of the release relay 11, which is delayed.
If an error occurs on the monitored line at a certain point in time, then the current at that point in time changes abruptly at one end of the line, namely in terms of its phase and size. The excitation relay 4 (z. B. over current excitation) switches off the AC voltage for the drag generator before the phase angle change, which is delayed by the delay element 3 by the time t1, can have an effect.
The control DC voltage obtained from the AC voltage in the rectifier 5 is stored during the duration of the fault in the capacitor C, whose charging or discharging resistor R is switched off by the contact K4 of the excitation relay 4, so that the generator with unchanged phase position and ampli tude can swing on. In the event of a phase jump due to a change in the energy flow during normal operation, on the other hand, the control voltage and thus also the phase of the output voltage of the pull-along generator - it must be correct for a fault that follows shortly afterwards - can change quickly, since the time constant of the charge or
Discharge of the storage capacitor is small due to the resistor connected in parallel. The phase jump in the event of a fault has a full effect on the operation of the flip-flop 8, which now emits an opposite polarity. As a result, the coincidence gate 10 no longer supplies any voltage for the trip relay 11. This drops out and, after the OR circuit has been queried, issues a trip command both directly to the local switch and via a message connection to the remote switch, unless this trip command is there by a local signal or
is blocked here by a signal from the other end of the line. This is always the case if a corresponding phase jump is also detected at the other end.
Fig. 3 shows some circuit details A details of the embodiment of FIG. 1. In Fig. 3, the in Fig. 1 with 8 and 9 designated switching elements and the element designated 10 are reproduced in excerpts. The remaining circuit details of the embodiment of FIG. 1 can be easily constructed in the usual manner. As can be seen from Fig. 3, the flip-flop 9 is controlled via a differentiator consisting of the capacitor C1 and the rectifier Gll each Weil.
The actual trigger stage consists of the transistors Trl and Tr2 and is constructed in the usual way. The differentiated and rectified pulses are alternately fed to one of the bases of the transistors via the gates acting as rectifiers G12 and G13. The flip-flop 8 is to be set up in the same way.
The output voltages of the transistors are generated in the circuit formed by the rectifiers G14 and G15 or G16 and G17 and the associated transistors Tr3 and Tr4, a current can only flow through the relay 11 if at least one of the transistors is controlled permeable. However, this is not the case if the control voltages of the multivibrators are not in phase. In this case z.
B. the transistors Trl of the flip-flop 8 and Tr2 of the flip-flop 9 at the same time controlled permeable. In this state, a current flows through the rectifiers G16 and <I> G15. </I> As a result, the base voltages of the two transistors Tr3 and Tr4 become positive and they are blocked. The trip relay 11 must drop out in this case. The same thing happens when the rectifiers G14 and G17 are simultaneously conductive.
The circuit arrangement explained always works properly when a fault occurs on a power-fed transmission line. In these cases, as mentioned, the current changes according to size and phase, which can be used to switch off the line. In large interconnected networks, however, the situation often occurs in which a connecting line does not carry any load current, but only a relatively small charging current that is in the opposite direction at the ends of the line even in normal operating conditions. In this case, too, there must be an error on the line, e.g. B. a short circuit, can be determined immediately so that the corresponding line piece can be switched off in time.
In this case, of course, there is initially no comparable phase available. According to a further development of the inventive concept, a vibration generator (multivibrator) held in a defined starting position is used to transmit a comparative oscillation to the circuit in the event of a sudden use of electricity on the line, which enables the monitoring arrangement to be triggered without further aids.
4 shows a circuit arrangement with which this monitoring case, which occurs in practice in special networks, can also be mastered. If the circuit arrangement contains the same parts as the circuit according to FIG. 1, they are provided with the same reference numerals. The circuit arrangement shown in FIG. 4 thus also has an excitation relay 4, a limiter element 1, a low-pass filter 2, a delay element 3, a rectifier 5 and a drag generator 6.
Instead of the flip-flops 8 and 9 shown in FIG. 1, the coincidence gate 10, the relay 11 and the phase comparison device 13, a somewhat differently constructed measuring device 14 is provided in the exemplary embodiment according to FIG. This measuring device makes it possible to directly determine the size and phase position of the frequencies of the drag generator 6 to be compared with one another and the AC voltage supplied via input A. For this purpose, a known direction relay 15 is provided.
The sum and the difference of the alternating voltage e output by the oscillating circuit and the voltage i proportional to the line current are fed to the rectifiers 18 and 19 via the adding circuit 16 and the subtracting circuit 17 to this direction relay 15. The direction relay only responds if the sum vector <I> e </I> + <I> i </I> is greater than the difference vector e-i (lead of the short-circuit current vector). Otherwise, however, the circuit arrangement works exactly like the circuit according to the exemplary embodiment according to FIG. 1.
In contrast to FIG. 1, however, a relay N21 with its contact n is arranged in the circuit arrangement in addition to a few switching elements still to be explained. This relay, which is attracted in the quiescent state, drops out when the current drops to a value that is below the response value of the lowest value limiter 20 and corresponds to the charging current of the line, and with its contact switches the entire measuring device 14 from the voltage of the Pull-along generator from and to a multivibrator 24,
which is initially held in a start position that determines the phase position of the start of the oscillation, ie does not emit any pulses. In the event of a fault on the line, the short-circuit current will set in at both ends of the line at the same time, with a very steep edge.
The short-circuit current exceeds the threshold value of the limiter 20 and starts the multivibrators. The steep edge causes the simultaneous start-up of these multivibrators, whose oscillations now start with a certain phase position. In addition, the excitation relay 4 responds, which prevents relay 21 from being tightened again. The multi vibrators at both ends of the line emit vibrations that are at least initially in phase with sufficient accuracy.
The frequency of the multivibrator is expediently chosen so that it deviates by a certain amount from the network frequency, that is, from the frequency of the current to be transmitted. The voltage given by the multivibrator 24 is mixed with the voltage determined from the input current in the manner described above, rectified and fed to the direction relay 15. This responds in a specific rhythm that is dependent on the difference between the two frequencies.
The smaller the difference between the frequencies, the longer the tripping time with small phase angle differences in the current at both ends of the line, but the smaller the content of the message to be transmitted and the less susceptible to interference the transmission result. In the case of small phase angle differences, a longer tripping time can also be accepted.
With this additional device, the frequency of the short-circuit currents flowing on both sides is converted into a low frequency position (difference between the frequency of the multi-vibrator and the line frequency) in the correct phase. The resulting phase beats, which due to the small message content are only exposed to a slight interference, are transmitted and compared with the local phase beat.
Since the multivibrator frequencies that are generated locally are in phase, a phase angle deviation of the original voltage can be derived from the comparison of the phase beat. Instead of a multivibrator, any generator that can be excited with a defined phase can be used to generate the converter frequency.
The actual trigger circuit 25 consists of a relay 26, which is triggered via the contacts of the direction relay 15 at one end and a direction relay 15 'controlled via the direction relay there via the transmission line, with triggering only occurring when the starter relay 4 with had prepared the circuit for his contact K2.
The circuit arrangement described and explained can be varied in different ways within the scope of the invention. Particularly when the circuit arrangement is used in multi-phase networks, there is the possibility of providing a separate trip circuit with excitation for each of the three lines so that only these can be switched off in the event of a fault on one of the three lines. The other switching elements can be used uniformly for the multi-phase network.