DE1091209B

DE1091209B - Relay arrangement

Info

Publication number: DE1091209B
Application number: DES64627A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Geise; Dipl-Phys Werner Joachim
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-08-28
Filing date: 1959-08-28
Publication date: 1960-10-20

Description

DEUTSCHESGERMAN

Zur Lösung verschiedener Aufgaben in der Schutztechnik ist die Forderung gestellt, ein Schutzrelais nur innerhalb eines kleinen Winkelbereiches zwischen Strom und Spannung auslösen zu lassen, dagegen im übrigen größeren Winkelbereich das Relais sicher zu sperren. Eine solche Forderung ist z. B. bei Bahnleitungen zu erfüllen, wenn ein Fahrdraht mit schlecht leitendem Erdboden am Bahnkörper, z. B. Schotter od. dgl., in Berührung kommt. Durch den hohen Übergangswiderstand entsteht dabei ein Fehlerstrom, der wesentlich kleiner als der eigentliche Betriebsstrom ist, so daß eine Überstromauslösung des Relais nicht erfolgen kann. Da infolge des hohen Übergangswiderstandes der Fehlerstrom gegenüber der Spannung nur um einen kleinen Winkel phasenverschoben ist, der wesentlich kleiner als der infolge starker induktiver Anteile im fehlerfreien Zustand ist, gelingt das Auslösen des Schutzrelais mit wattmetrischen oder Brückenstromrelais nicht oder nur unter sehr großem Aufwand, wobei ein einwandfreies Arbeiten nicht gewährleistet werden kann.In order to solve various tasks in protection technology, there is a requirement for one protection relay only to trigger within a small angular range between current and voltage, on the other hand in the to lock the relay safely in the remaining larger angular range. Such a requirement is z. B. in railway lines to meet when a contact wire with poorly conductive ground on the track body, z. B. gravel or the like, comes into contact. The high contact resistance creates a fault current, the is much smaller than the actual operating current, so that the relay will not trip over current can. Because of the high contact resistance, the fault current compared to the voltage only is phase shifted by a small angle, which is much smaller than that due to strong inductive Parts is in the error-free state, the protection relay can be triggered with wattmetric or Bridge current relays not or only with great effort, which does not guarantee proper operation can be.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Relaisanordnung, die nur innerhalb eines kleineren Bereiches der Phasenverschiebung zwischen zwei insbesondere sinusförmigen Spannungen und/oder Strömen anspricht und die dabei mit einfachen betriebssicheren Schaltungselementen verwirklicht wird. Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet sich von dem Bekannten dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, die die zu vergleichenden elektrischen Größen in bei den Nulldurchgängen auftretende Impulse umwandeln und diese Impulse nur bei gleichzeitigem Auftreten oder bei so geringfügig verschobenem Auftreten, daß mindestens wesentliche Teile beider Vergleichsimpulse sich zeitlich überschneiden, eine Betätigung des Relais veranlassen.The object of the invention relates to a relay arrangement, which is only within a smaller range of phase shift between two in particular responds to sinusoidal voltages and / or currents and thereby with simple operationally reliable Circuit elements is realized. The subject of the invention differs from the known in that means are provided which the electrical quantities to be compared in at the zero crossings convert occurring impulses and these impulses only with simultaneous occurrence or if the occurrence is so slightly shifted that at least substantial parts of both comparison pulses overlap in time, cause the relay to be actuated.

Es ist zwar beim Hochfrequenzvergleichsschutz bekannt, die Nulldurchgänge des Stromes zur Impulserzeugung auszunutzen und auf diese Weise die Stromhalbwellen in beiden Leitungsenden hinsichtlich ihrer gegenseitigen Lage zu vergleichen. Dabei handelt es sich aber um die Auslösung eines Relais innerhalb sehr großer Winkelbereiche der Phasenverschiebung der Ströme am Anfang und Ende der Leitung. Eine Auslösung von Relais innerhalb kleiner Winkelbereiche oder bei einem Winkel Null ist hierbei weder beabsichtigt noch möglich.It is known in the case of high-frequency comparison protection, to use the zero crossings of the current for pulse generation and in this way the current half-waves to be compared in both ends of the line with regard to their mutual position. That’s what it’s about but the triggering of a relay within very large angular ranges of the phase shift Currents at the beginning and end of the line. Triggering of relays within small angular ranges or at an angle of zero this is neither intended nor possible.

Einzelheiten der Erfindung sind an Hand einiger Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung nachfolgend näher erläutert.Details of the invention are based on some exemplary embodiments of the subject matter of the invention explained in more detail below.

In Fig. 1 ist der höchstzulässige Winkel zwischen einer Spannung E und einem Strom / mit α bezeichnet. Innerhalb des Winkelbereiches darf dabei eine Auslösung eines Schutzrelais im Fehlerfalle erfolgen. Im RelaisanordnungIn Fig. 1, the maximum permissible angle between a voltage E and a current / is denoted by α. A protective relay may be triggered in the event of a fault within the angular range. Im relay arrangement

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

DipL-Ing. Friedrich Geise, Erlangen,DipL-Ing. Friedrich Geise, Erlangen,

und Dipl.-Phys. Werner Joachim, Berlin-Frohnau,and Dipl.-Phys. Werner Joachim, Berlin-Frohnau,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Normalbetrieb ist die Phasenverschiebung zwischen E und / größer als α und liegt im Bereich des Winkels 360 — a, in dem mit Sicherheit eine Auslösung des Schutzrelais unterbleiben muß.In normal operation, the phase shift between E and / is greater than α and lies in the range of the angle 360 - a, in which the protective relay must definitely not be triggered.

In den Fig. 2 a und 2 b sind in anderer Darstellung nochmals die gleichen Verhältnisse gezeigt. Durch nachfolgend noch näher beschriebene, an sich bekannte Mittel wird beim Nulldurchgang der Spannung E und des Stromes / ein Impuls E' bzw. /' gemäß Fig. 2 c erzeugt, die beide eine Auslösung des Schutzrelais veranlassen, wenn sie gleichzeitig oder zeitlich nur so wenig verschoben auftreten, daß mindestens wesentliche Teile ihrer Fläche in Deckung sind (schraffierte Fläche). Es ist hierbei zu erwähnen, daß die Abbildungsmaßstäbe für die Ordinaten der einzelnen Fig. 2 a bis 2 c nicht gleichgewählt sind, sondern nur die zeitlichen Zusammenhänge gezeigt sind.In FIGS. 2 a and 2 b, the same relationships are shown again in a different representation. By means of known means, described in more detail below, when the voltage E and the current / pass through zero, a pulse E ' or /' according to FIG Occur slightly shifted that at least substantial parts of their area are in congruence (hatched area). It should be mentioned here that the imaging scales for the ordinates of the individual FIGS. 2 a to 2 c are not chosen to be the same, but only the temporal relationships are shown.

Nach Fig. 3 dienen zur Erzeugung von Impulsen bei jedem zweiten■ Nulldurchgang zwei kleine stark gesättigte Zwischenwandler 2 und 4, die an den Strombzw. Spannungspfad angeschaltet sind, Die gewünschte Phasenverschiebung-α kann dabei durch ein verstellbares i?C-Glied 1 und 3 am Spannungspfad in einem gewissen Bereich eingestellt werden. An der Sekundärseite der beiden Zwischenwandler 2 und 4 werden die beispielsweise positiven Impulse E' und /' abgenommen und zur Sperrung von Dioden 7 und 8 benutzt. Jede Diode ist in Reihe mit der Sekundärwicklung eines der beiden Zwischenwandler geschaltet, und die beiden Reihenschaltungen liegen einander parallel. Zwischen jeder Diode und der ihr zugeordneten Wandlerwicklung ist je ein Widerstand 5 bzw. 6 angeschlossen, die beide mit ihrem anderen Ende gemeinsam an den Minuspol einer Gleichstromquelle gelegt sind. AnAccording to Fig. 3 are used to generate pulses at every second ■ zero crossing two small, highly saturated intermediate converters 2 and 4, which are connected to the Strombzw. Voltage path are switched on, the desired phase shift-α can be set in a certain range by an adjustable i? C element 1 and 3 on the voltage path. On the secondary side of the two intermediate converters 2 and 4, the positive pulses E ' and /', for example, are picked up and used to block diodes 7 and 8. Each diode is connected in series with the secondary winding of one of the two intermediate converters, and the two series connections are parallel to one another. A resistor 5 or 6 is connected between each diode and the converter winding assigned to it, both of which are connected with their other end to the negative pole of a direct current source. At

009 628/312009 628/312

den Pluspol der Gleichstromquelle ist über einen Vorwiderstand der beiden Dioden gemeinsame Verbindungspunkt A angeschlossen. Zwischen dem Verbindungspunkt und den beiden Sekundärwicklungen gemeinsamen Verbindungspunkt B ist noch eine Diode 9 eingefügt, die den Stromkreis der Sättigungswicklungen und der Dioden 7 bzw. 8 schließt. Ein Schutzrelais 10 liegt über dem Vorwiderstand zwischen dem Plus- und Minuspol der Gleichstromquelle.the positive pole of the direct current source is connected to the connection point A common to both diodes via a series resistor. A diode 9 is also inserted between the connection point and the connection point B common to the two secondary windings, which closes the circuit of the saturation windings and the diodes 7 and 8, respectively. A protective relay 10 is located across the series resistor between the plus and minus poles of the direct current source.

Solange keine Impulse E' und /' auftreten, kann das Schutzrelais 10 nicht ansprechen, da die Parallelpfade, bestehend aus den Dioden 7 bzw. 8 und den Widerständen 5 bzw. 6, stromdurchlässig sind und somit am Schutzrelais nur einen so geringen Spannungsabfall zur Wirkung kommen lassen, daß ein Ansprechen des Schutzrelais unterbleibt. Wenn dagegen bei gleichzeitigem Auftreten beider Impulse die beiden Parallelpfade durch Sperren der Dioden 7 und 8 undurchlässig sind, wird das Potential am Punkte so weit angehoben, daß die am Relais 10 auftretende Spannung zu dessen Ansprechen ausreicht.As long as no pulses E ' and /' occur, the protective relay 10 cannot respond, since the parallel paths, consisting of the diodes 7 or 8 and the resistors 5 or 6, are current-permeable and thus only such a small voltage drop is effective at the protective relay let come that the protection relay does not respond. If, on the other hand, the two parallel paths are impermeable due to the blocking of diodes 7 and 8 when both pulses occur simultaneously, the potential at the point is raised to such an extent that the voltage occurring at relay 10 is sufficient to respond.

Eine entsprechende Betätigung des Relais 10 kann auch für eine Hallgeneratoranordnung nach Fig. 4 erreicht werden. Die mit den in Fig. 3 übereinstimmenden Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht näher erwähnt. Einer Magnetisierungswicklung 13 einer Drossel 11 mit einem Eisenkern 12 mit Luftspalt wird der Stromimpuls /' zugeführt, während den Steuerelektroden eines im Luftspalt angeordneten Hallgenerators 14 der Spannungsimpuls E' unmittelbar zugeleitet wird. Im Hallkreis liegt das Relais 10, das nur bei gleichzeitigem Auftreten beider Impulse von einer ebenfalls impulsartigen Hallspannung beaufschlagt wird.Corresponding actuation of the relay 10 can also be achieved for a Hall generator arrangement according to FIG. 4. The parts that correspond to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals and are not mentioned in more detail. The current pulse / 'is fed to a magnetizing winding 13 of a choke 11 with an iron core 12 with an air gap, while the voltage pulse E' is fed directly to the control electrodes of a Hall generator 14 arranged in the air gap. The relay 10 is located in the Hall circuit and is only acted upon by a pulse-like Hall voltage when both pulses occur at the same time.

Zur genaueren zeitlichen Festlegung der Impulse kann durch an sich bekannte Mittel, beispielsweise elektronischer Art, eine Vergrößerung der Impulse erfolgen, die anschließend durch Zenerdioden abgeschnitten und durch Transistorverstärker verstärkt und gegebenenfalls in ihrer Zeitdauer verändert werden, so daß etwa rechteckförmige Impulse erhalten werden.For more precise timing of the pulses, means known per se, for example electronic type, an increase in the impulses takes place, which is then cut off by Zener diodes and amplified by transistor amplifiers and, if necessary, changed in their duration, so that approximately rectangular pulses are obtained.

Ferner kann es zweckmäßig sein, durch mechanische oder elektronische Verzögerungsglieder an sich bekannter Art das Ansprechen des Schutzrelais zu verzögern gegenüber dem Auftreten der Impulse. Durch Vorschalten von Stromrelais bzw. entsprechend wirkenden elektronischen Mitteln bekannter Art kann weiterhin der untere und obere Ansprechwert des Schutzrelais hinsichtlich einer oder beider Meßgrößen veränderbar gemacht werden.Furthermore, it can be expedient to use mechanical or electronic delay elements that are known per se Type of delaying the response of the protective relay in relation to the occurrence of the impulses. By Upstream of current relays or correspondingly acting electronic means of known type can furthermore the lower and upper response value of the protective relay with regard to one or both measured variables can be made changeable.

Claims

Patent claims:

1. Relay arrangement that is only within a small range of phase shift between responds to two in particular sinusoidal voltages and / or currents, characterized in that that means are provided that the electrical quantities to be compared in the Convert zero crossings occurring impulses and these impulses only if they occur at the same time or if the occurrence is so slightly shifted that at least substantial parts of both comparison pulses overlap in time, cause the relay to be actuated.

2. Relay arrangement according to claim 1, characterized in that strong for pulse generation Saturated intermediate transformers are used and that for setting the measurable phase shift at least one intermediate converter is assigned an adjustable 2-C element.

3. Relay arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that parallel to the on A relay connected to a direct current source is arranged in a double parallel path bridging this relay is that only when both impulses occur simultaneously or almost simultaneously this is blocked, so that the relay is actuated only in this case.

4. Relay arrangement according to claim 3, characterized in that the double parallel path consists of two parallel diodes in series with a resistor each and that to block the Diodes these are connected to the secondary windings of the two intermediate converters.

5. Relay arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a Hall generator in Dependence on the output pulses of both intermediate transformers is brought and <that the relay lies in the reverberation circle.

6. Relay arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that that to achieve the most rectangular pulses possible, the current and / or voltage pulse curves enlarged by electronic means, then cut off by zener diodes and the clipped pulses by semiconductor amplifiers increased and, if necessary, changed in their duration.

7. Relay arrangement according to the preceding claims, characterized in that the Relay's response can be delayed by a mechanical or electronic timer is.

8. Relay arrangement according to the preceding claims, characterized in that the upper and / or lower response limit for the relay by an upstream current relay or a corresponding electronic circuit is changeable.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1009274; Deutsche Elektrotechnik, 1956, paragraph electrical production, pp. 10 and 11.

1 sheet of drawings