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DE1240169B - Phasenkomparator - Google Patents

Phasenkomparator

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Publication number
DE1240169B
DE1240169B DES81247A DES0081247A DE1240169B DE 1240169 B DE1240169 B DE 1240169B DE S81247 A DES81247 A DE S81247A DE S0081247 A DES0081247 A DE S0081247A DE 1240169 B DE1240169 B DE 1240169B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
time
phase comparator
pulses
voltage
overlap time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES81247A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Phys Eckhard Born
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DES81247A priority Critical patent/DE1240169B/de
Priority to CH838863A priority patent/CH429896A/de
Priority to JP4717463A priority patent/JPS415981B1/ja
Publication of DE1240169B publication Critical patent/DE1240169B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of DC component by short circuits in AC networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/38Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
    • H02H3/382Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current involving phase comparison between current and voltage or between values derived from current and voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Phasenkomparator Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Phasenkomparator zur Ermittlung der gegenseitigen Phasenlage von zwei aus Strömen und/oder Spannungen in Vergleichsschutz- oder Distanzschutzanlagen abgeleiteten Spannungen mittels ihrer überlappungszeit, in dem eine Spannung mit durch die jeweilige überlappungszeit bestimmter Amplitude, insbesondere eine Folge von Spannungsimpulsen, erzeugt wird und in einem Diskriminator ober- oder unterhalb einer einer vorbestimmten Überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen entsprechenden Amplitude der erzeugten Spannung eine Signal- und[oder Befehlsgabe ausgelöst wird.
  • In derartigen Phasenkomparatoren wird bekanntlich eine Spannung mit durch die jeweilige überlappungszeit bestimmter Amplitude, insbesondere eine Folge von Spannungsimpulsen, erzeugt. Dies zeigt schematisch F i g. 1; die beiden in ihrer gegenseitigen Phasenlage miteinander zu vergleichenden Spannungen sind mit p und q bezeichnet. Die beiden Spannungen p und q sind aus den Netzströmen und Netzspannungen abgeleitete Spannungen und daher ganz allgemein Funktionen der Netzspannung U und/oder des Netzstromes L In einer Koinzidenzstufe P werden Rechteckimpulse erzeugt, deren Dauer von der jeweiligen Überlappungszeit der Spannungen p und q abhängt. Diese Rechteckimpulse werden dann in einem Impulsformer S in Impulse, insbesondere Sägezahnimpulse, umgeformt, deren Amplitude infolge ihrer Abhängigkeit von der Dauer der Rechteckimpulse ebenfalls ein Maß für die überlappungszeit darstellt. In einem Amplitudendiskriminator A wird dann eine Signal- und7oder Befehlsgabe ausgelöst, wenn die Amplitude der dem Diskriminator zugeführten Impulse die einer vorbestimmten überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen entsprechende Größe besitzt.
  • In üblichen Distanzschutzeinrichtungen wird beispielsweise die überlappungszeit der Differenzspannung aus spannungs- und stromproportionaler Spannung einerseits und der spannungsproportionalen Spannung andererseits als Kriterium für die Auslösung der Schutzschaltung verwendet.
  • Es ist einzusehen, daß die Schutzschaltung nur dann zuverlässig arbeitet, wenn eine genaue Erfassung der gegenseitigen Phasenlage der miteinander zu vergleichenden Spannungen, beispielsweise der mittels Wandlern abgeleiteten Spannungen, möglich ist. Eine Fehlerquelle in dieser Hinsicht sind die häufig mit dem Auftreten einer Störung, beispielsweise eines Kurzschlusses, verbundenen Einschwinggrößen. Ihr Einfluß auf die Ermittlung der gegenseitigen Phasenlage der beiden abgeleiteten Spannungen soll an Hand der F i g. 2 erläutert werden.
  • Die beiden abgeleiteten Spannungen, deren gegenseitige Phasenlage mittels ihrer überlappungszeit erfaßt werden soll, sind mit I und II bezeichnet. Im eingeschwungenen Zustand, d. h., wenn keine Einschwing'größe vorhanden oder eine ursprünglich vorhandene Einschwinggröße abgeklungen ist, wird die abgeleitete Spannung I durch die in F i g. 1 gestrichelt angedeutete, um die Bezugslinie 0 oszillierende Sinusschwingung wiedergegeben. Die Halbwellen dieser Sinusschwingung im positiven und negativen Gebiet, d. h. zu beiden Seiten der Bezugslinie 0, sind gleich groß, so daß die durch kleine Kreise angedeuteten Nulldurchgänge in gleichmäßigem Abstand aufeinanderfolgen.
  • Diese abgeleitete Spannung 1 soll mit der darunter dargestellten abgeleiteten Spannung II hinsichtlich der geggenseitigen Phasenlage verglichen werden. Dabei ergeben sich während der positiven und negativen Halbwellen beider abgeleiteter Spannungen gleich lange Überlappungszeiten T, die bei der in diesem Fall angenommenen Störung unterhalb der für die Auslösung der Schutzschaltung erforderlichen Mindestzeit X liegen. Das bedeutet, daß die Störung außerhalb des Schutzbereiches der betrachteten Distanzschutzeinrichtung liegt. In F i g. 2 ist der Übersichtlichkeit wegen nur der Phasenvergleich für die positiven Halbwellen dargestellt.
  • Tritt nun infolge der Störung eine Einschwinggröße g auf, die nach einer e-Funktion abklingen möge, so oszilliert die die erste abgeleitete Spannung darstellende Sinusschwingung 1 nicht mehr um die ursprüngliche Bezugslinie 0, sondern um diese Einschwinggröße g als Bezugslinie. Für diese erste abgeleitete Spannung, ergibt sich daher jetzt der durch die Kurve I' an-edeutete Zeitverlauf. Bezeichnet man auch jetzt den im Positiven verlaufenden Teil dieser Schwingung als positive Halbwelle und den im Negativen verlaufenden Teil der Schwingung als negative Halbwelle, d. h. verwendet man als Trennungslinie für die beiden Halbwellen die ursprüngliche Bezugslinie 0, so sind beim Vorliegen einer Einschwinggröße g positive und negative Halbwellen nicht mehr 11leich groß. Dementsprechend folgen die Nulldurchgänge der abgeleiteten Spannung I' nicht mehr in gleichen Abständen in Richtung der Zeitachse 0 aufeinander, sondern ihre Abstände sind, wie die durch kleine Kreuze angedeuteten Punkte zeigen, insbesondere zu Beginn der Störung, d. h. bei großer Einschwinggröße g, stark verschieden. Der Vergleich der abgeleiteten Spannung I' mit der zweiten abgeleiteten Spannung 11, die keine Einschwinggröße aufweisen möge, liefert nunmehr überlappungszeiten T', r", rt, usw., die alle voneinander verschieden und zumindest teilweise größer sind als die der Entfernung der Störung tatsächlich entsprechenden überlappungszeiten T. Sie sind sogar teilweise größer als die zum Auslösen der Schutzschaltung erforderliche Überlappungszeit X, so daß es zum Fehlauslösen der Distanzschutzeinrichtung kommt, da eine außerhalb des Schutzbereiches auftretende Störung als innerhalb des Bereiches liegend angesehen wird. Da von einer Auslösung der Schutzschaltung im allgemeinen größere Teile eines Netzes mit einer Vielzahl von Verbrauchern betroffen werden, muß ein derartiges Fehlauslösen verhindert werden.
  • Es ist bekannt, diesen nachteiligen Einfluß der Einschwinggröße dadurch auszuschalten, -daß man die gegebenenfalls die Einschwinggröße enthaltende abgeleitete Spannung über eine aus einem Widerstand und einer Induktivität bestehende Leitungsnachbildung abgreift, an der die abgeleitete Spannung ohne das Gleichstromglied auftritt. Diese Schaltung erfüllt aber nur dann ihren Zweck, wenn das Verhältnis von Widerstand zu Induktivität an der Leitungsnachbildung genau mit dem entsprechenden Verhältnis der zu überwachenden Leitung übereinstimmt. Bekanntlich kann sich aber dieses Verhältnis ändern, wenn eine Störung auftritt und die Nachbildung eine gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße möglicht vollkommen unterdrücken soll, da beispielsweise ein Lichtbogen unterschiedliche ohmsche Widerstände RL haben kann. Eine entsprechende Angleichung des jeweiligen Verhältnisses von Widerstand zu Induktivität an der Leitungsnachbildung ist bestenfalls mit großem Aufwand und nur ungenau möglich. Aus diesem Grunde weist dieses bekannte, mit einer Leitungsnachbildung arbeitende Verfahren grundsätzlich den Nachteil auf, daß eine Berücksichtigung verschiedener Werte des Widerstandes RL nicht möglich ist.
  • Diesen Mangel zeigt eine andere bekannte Anordnung nicht, bei der sowohl die negativen als auch die positiven Halbwellen der beiden zu vergleichenden elektrischen Größen getrennt für sich ausgewertet werden und ein Auslöseimpuls nur dann erzeugt wird, wenn beide Halbwellen für sich einer bestimmten Phasenbedingung genügen. Bei dieser Anordnung kann ein in bestimmten Grenzen variierender Lichtbogenwiderstand RL auftreten, ohne daß die Wirkungsweise der Schaltung beeinträchtigt wird. Während also bei der ersten beschriebenen Schaltungsanordnung sofort eine Auslösung erfolgen kann, je- doch die Gefahr einer Fehlauslösung besteht, ist bei dieser Schaltungsanordnung diese Gefahr vermieden, dafür muß aber das Ergebnis des Phasenvergleichs zumindest der positiven oder der negativen Halbwellen beider elektrischer Größen gespeichert werden. Die zuletzt beschriebene Anordnung weist vornehmlich den Nachteil auf, daß infolge der parallel verlaufenden Auswertung sowohl der negativen als auch der positiven Halbwellen ein sehr großer Aufwand an Schaltungselementen getrieben werden muß. Dies macht sich nicht nur in kostenmäßiger Hinsicht bemerkbar, sondern infolge der großen Zahl störungsanfälliger Schaltungselemente, wie Transistoren u. dgl., sinkt die Lebensdauer der Schutzschaltung, und die gerade bei einer überwachungseinrichtung unentbehrliche Betriebssicherheit ist nicht mehr gewährleistet.
  • Die Nachteile dieser Verfahren vermeidet ein weiterer bekannter Phasenkomparator, bei dem zum Verhindern eines Fehlauslösens durch Einschwinggrößen Halbwellen einer einzigen Polarität züm Phasenvergleich dadurch herangezogen werden, daß entweder Schaltmittel hierfür die um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße verminderten Halbwellen bestimmen oder Schaltelemente hierfür Halbwellen einer vorgegebenen Polarität nur dann wirksam werden lassen, wenn ihre Dauer einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Dadurch, daß je- weils nur Halbwellen einer Polarität zum Phasenvergleich herangezogen werden, vermeidet dieser bekannte Phasenkomparator den großen Aufwand der anderen beschriebenen Lösungen. Dabei macht diese bekannte Anordnung von der überlegung Gebrauch, daß ein sofortiges Ansprechen der Schutzschaltung nur dann erforderlich ist, wenn der Störungsort so nahe liegt, daß infolge des geringen Leitungswiderstandes zwischen Generator und Störung ein gefährlich hoher Kurzschlußstrom fließen kann. Im Zusammenhang mit der Unterdrückung von Fehlauslösungen infolge von Einschwinggrößen interessiert vornehmlich der Grenzbereich des Schutzes, also gerade der Bereich, in dem bereits ein relativ großer Leitungswiderstand zwischen Generator und Störungsstelle den Strom begrenzt, so daß ohne weiteres einige Zeit bis zum Auslösen der Schutzschaltung verstreichen kann.
  • Die Erfindung macht ebenfalls von dieser Tatsache Gebrauch, geht jedoch einen anderen Weg, der den Vorteil eines noch geringeren Aufwandes und damit eine noch größere Betriebssicherheit besitzt. Erfmdungsgemäß wird bei einem Phasenkomparator der eingangs beschriebenen Art zum Verhindern eines Fehlauslösens durch Einschwinggrößen, sofern sie infolge einer Störung außerhalb des Schutzbereiches auftreten, zu Beginn jeder Störung unabhängig vom möglichen Auftreten einer Einschwinggröße die Amplitude der erzeugten Spannung durch einen Zeitkreis im der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung durch die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße entgegengesetzten Sinne beeinflußt.
  • Während also bei der zuletzt beschriebenen bekannten Lösung Zusatzeinrichtungen erforderlich sind, die eine Verzögerung der Auslösung nur dann bewirken, wenn eine Einschwinggröße auftritt, erfolgt bei der Erfindung unabhängig vom Auftreten einer Einschwinggröße stets durch einen Zeitkreis eine Beeinflussung der im Sägezahnimpulsformer erzeugten Spannung im Sinne eines Entgegenwirkens gegen die eventuelle Beeinflussung dieser Amplitude durch die Einschwinggröße. Daß hierbei die Zuverlässigkeit des Schutzes durch die Verzögerung der Auslösung im Fehlerfalle nicht verringert wird, geht aus der Tatsache hervor, daß beim Auftreten einer Störung innerhalb des überwachungsbereiches die überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen einen solchen Wert annimmt, daß die durch den erfindungsgemäßen Zeitkreis verursachte Beeinflussung des Auslösens praktisch unwirksam wird.
  • Am günstigsten wirken die erfindungsgemäßen Maßnahmen verständlicherweise dann, wenn der Zeitkreis die Beeinflussung der Amplitude der im Impulsformer erzeugten Spannung im entgegengesetzten Sinne zumindest annähernd ebenso lange wie gegebenenfalls die zum Fehlauslösen Anlaß gebende Beeinflussung aufrechterhält. Das Optimum an Wirksamkeit ist dann erreicht, wenn durch die von dem Zeitkreis bewirkte Beeinflussung der Amplitude der erzeugten Spannung der zeitliche Verlauf der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung im entgegengesetzten Sinne nachgebildet wird.
  • Nun treten im allgemeinen die Störungen beispielsweise in einem zu überwachenden Netz in verschiedenen Abständen von der Überwachungsstelle und mit unterschiedlicher Größe auf, so daß dementsprechend auch verschieden große Einschwinggrößen erzeugt werden, die ihrerseits die Amplitude der im Sägezahnimpulsformer erzeugten Spannung unterschiedlich stark beeinflussen. Da aber die Einschwinggrößen eine obere Grenze aufweisen bzw. ihre Einflußnahme auf die beiden abgeleiteten Spannungen begrenzt ist, wählt man zweckmäßigerweise die durch den Zeitkreis erfolgende Beeinflussung im Hinblick auf die größte zu erwartende Einschwinggröße.
  • Wie bereits eingangs bemerkt, wird in der Regel bei einem entsprechend dem in der F i g. 1 wiedergegebenen Blockschaltbild aufgebauten Phasenkomparator in einer KoinzidenzstufeP eine Folge von in ihrer Länge von der jeweiligen Überlappungszeit abhängigen Rechteckimpulsen erzeugt, die in einem Sägezahnimpulsformer S in eine Folge von Sägezahnimpulsen mit von der jeweiligen überlappungszeit abhängiger Amplitude umgeformt wird. In einem derartigen Phasenkomparator kann der erfindungsgemäße Zeitkreis in unterschiedlicher Weise angeordnet sein. Der erfindungsgemäße Zeitkreis kann beispielsweise dem Sägezahnimpulsformer zugeordnet sein; der Zeitkreis besitzt dann bei Ausnutzung der überlappungszeit der um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße vermehrten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Ermittlung ihrer gegenseitigen Phasenlage zweckmäßigerweise derart gewählte Zeitkonstanten, daß er sich während weniger Rechteckimpulse auflädt und dabei die Vorderflanken der Sägezahnimpulse verflacht, sich aber zwischen aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen nicht nennenswert entlädt.
  • Der Aufbau einer Anordnung, bei der der Zeitkreis dem Impulsformer zugeordnet ist, soll nun an Hand der F i g. 4 erläutert werden. In F i g. 3 ist die einfachste Form eines an sich bekannten Sägezahnimpulsformers dargestellt, die praktisch ein aus dem Widerstand R im Längszweig und dem Kondensator C im Querzweig bestehendes Integriernetzwerk bildet. Als Eingangsspannung U 1 dient die in der Koinzidenzstufe P gewonnene Rechteckspannung, wobei die Länge der Reckteckimpulse ein Maß für die überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen darstellt. Bei konstanter Amplitude der Rechteckimpulse ist die Spannung am Kondensator nur von der Dauer J t der Reckteckimpulse abhän-gig. Durch Integration entsteht aus den eingangsseitigen Rechtecken am Ausgang des Integriernetzwerkes als Spannung an dem Kondensator C eine Folge von Sägezahnimpulsen: U2 = ü (1 - e--1 1/1 mitr = R - C.
  • In F i g. 4 ist der in F i g. 3 als Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäßen Maßnahmen angegebene Sägezahnimpulsformer durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Zeitkreises ergänzt, der unabhängig vom Auftreten einer Einschwinggröße die Amplitude der im Sägezahnimpulsformer erzeugten Spannung C, el im im der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung durch die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße entgegengesetzten Sinne beeinflußt. Dieser Zeitkreis ist durch den Kondensator C, den parallelliegenden Entladewiderstand R' und die zu beiden in Reihe liegende Diode D gebildet. Statt einer Diode kann auch ein anderes bekanntes Schaltungselement mit richtungsabhängigem Widerstandswert Verwendung finden. Man erkennt, daß beim Auftreten einer Störung, die durch das Eintreffen von Rechteckimpulsen gekennzeichnet ist, sich sowohl der Kondensator C als auch der Kondensator C infolge geeigneter Polung der Diode D aufladen. Der Zeitkreis besitzt eine derartige Zeitkonstante, daß er sich während weniger Rechteckimpulse auf den vollen Wert der Spannung dieser Impulse auflädt. Das bedeutet, wie im unteren Teil der F i g. 2 erkennbar ist, daß infolge der vergrößerten Zeitkonstante des gesamten Sägezahnimpulsformers für die Aufladung auf die Spannung U 1 eine längere Zeit erforderlich ist, d. h. die Vorderflanke der Sägezahnimpulse den Verlauf b hat, der flacher als in dem Fall a ist, in dem lediglich der Kondensator C aufgeladen werden muß. Das hat zur Folge, daß, obwohl im Fall a die Vorderflanke des Säaezahnes innerhalb der durch das Auftreten einer Einschwinggröße vergrößeiten Überlappungszeit die horizontale Gerade M, die den zum Auslösen einer Signal- und,'oder Befehlsgabe führenden Wert der Sägezahnamplitude darstellt, schneidet, so daß bei Fehlen des Zeitkreises die Auslösung erfolgt, im Fall b der Schnittpunkt S 1 der ansteigenden Flanke des Sä-ezahnes mit der abfallenden Flanke des Rechteckimpulses noch unterhalb des zur Auslösung erforderlichen Amplitudenwertes M liegt. Ein weiteres Ansteigen des Sägezahnes ist nicht möglich, da die Spannung U 1 im Gebiet rechts vom Punkt S 1 Null ist.
  • Bei Störungsbeginn wird also nicht, wie bisher üblich, nur der in F i g. 4 mit C bezeichnete Kondensator aufgeladen, wobei die Aufladung gemäß Kurve a in F i g. 2 erfolgt, sondern infolge Parallelschaltung des Kondensators C in dem gemäß der Erfindung vorgesehenen Zeitkreis die Aufladung mit einer größeren Zeitkonstante gemäß Kurve b durcht' ereführt. Im Fall des ersten Rechteckimpulses mit der Dauer T' erfolgt die Aufladung ausschließlich nach Kurve b, d. h. mit der größeren Zeitkonstante.
  • Im Fall des zweiten Rechteckimpulses 7" und der sich daran anschließenden weiteren Impulse erfolgt die Aufladung immer mehr nach Kurve a, da der Kondensator C immer mehr auf die volle an der ParalleIschaltung der Kondensatoren liegende Spannung aufgeladen wird und sich in den Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen infolge Hochohmigkeit des Widerstandes R' zumindest nicht nennenswert entladen kann.
  • Diese dadurch praktisch hervorgerufene Verzögerung der vollen Wirksamkeit der Ladekurve a hat zur Folge, daß der KondensatorC im Fall des ersten Rechteckimpulses T' nicht auf den eingezeichneten Spannungswert S l' aufgeladen wird, sondern auf den niedrigeren SpannungswertSl. Während der Wert Sl' oberhalb des für die Erteilung eines Auslösesignals erforderlichen Spannungswertes M liegt, befindet sich der WertS1 noch unterhalb dieses kritischen Spannungswertes M.
  • Im Fall des zweiten Rechteckimpulses T" liegt an dem KondensatorC im Moment des Durchganges der hinteren Flanke dieses Rechteckimpulses die eingezeichnete SpannungS2. Würde nur der Kondensator C vorhanden sein, d. h. erfolgte die Aufladung in diesem Fall ausschließlich nach Kurve a, so ergäbe sich der EndspannungswertS2', der ebenfalls noch oberhalb der kritischen SpannungM liegt, so daß eine Fehlauslösung erfolgen würde. Dieser Spannungswert S2' ist aber kleiner als der Spannungswert S l', da infolge des Abklingens der Einschwinggröße g auch die Dauer des zweiten Rechteckimpulses und damit die zur Aufladung des Kondensators zur Verfüaung stehende Zeit kleiner als die entsprechende Größe bei dem ersten Rechteckimpuls ist.
  • Bei den darauffolaenden Rechteckimpulsen ist infolge weiteren Abklingens der Einschwinggröße g ihre Dauer so klein geworden, daß sie unterhalb des zur Erzeugung des Auslösesignals erforderlichen Zeitwertes X liegt und demgemäß sämtliche unter ausschließlicher oder weitgehender Aufladung nach Kurve a erreichten Spannungswerte, im Fall des dritten Rechteckimpulses der Spannungswert SY, unterhalb des zur Auslösung erforderlichen Mindestwertes M liegen.
  • Man kann also sagen, daß bei dem an Hand der F i g. 2 dargestellten Verfahren die fälschliche Vergrößerung der Dauer der Rechteckimpulse infolge Auftretens der Einschwinggröße hinsichtlich ihres Einflusses auf die Spannung an dem Kondensator dadurch unwirksam gemacht wird, daß die Zeitkonstante dieser Aufladung so lange und in solchem Maße vergrößert wird, daß die am Ende jedes Rechteckimpulses an dem KondensatorC liegende Spannun- unterhalb des kritischen Spannungswertes M gehalten wird, sofern keine Störung im Auslösec bereich vorliegt. Erst dann, wenn die bei alleinigem Vorhandensein des Kondensators C am Ende der Impulse auftretende Spannung unterhalb des Wertes M liegt, erfolgt die Aufladung des Kondensators C zumindest im wesentlichen ausschließlich nach der Kurve a.
  • F i g. 2 zeigt, daß die Auslösung bei einem Fehler mit Einschwinggröße schneller erfolgt als bei einem solchen ohne Einschwingen.
  • Man erkennt aus F i g. 2 ferner, daß die Beeinflussung der Amplitude der Sägezahnimpulse durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Zeitkreis im entgegengesetzten Sinne wirkt wie die Beeinflussung durch eine gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße, die durch die Linie g im oberen Diagramm der F i g. 2 veranschaulicht wird. Sowohl die Verlängerung der überlappungszeiten durch die Einschwinggröße und damit die Vergrößerung der Amplitude der Sägezahnimpulse als auch die Verringerung dieser Amplitude durch den Zeitkreis folgen in diesem Beispiel einer e-Funktion g bzw. h, wobei beide e-Funktionen entgegengesetztes Vorzeichen haben.
  • Bei einem Phasenkomparator mit demselben Aufbau kann man den Zeitkreis auch der Koinzidenzstufe zuordnen. Auch in diesem Fall besitzt der Zeitkreis bei Ausnutzung der überlappungszeit der um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße vermehrten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Ermittlung ihrer gegenseitigen Phasenlage derart gewählte Zeitkonstanten, daß er sich während weniger Überlappungszeiten auflädt und die Erzeugung der Vorderflanken der Rechteckimpulse verzögert, sich aber zwischen aufeinanderfolgenden überlappungszeiten nicht nennenswert entlädt. Beispielsweise kann durch einen solchen Zeitkreis die Basisspannung eines Transistors oder die Gitterspannung einer Röhre entsprechend beeinflußt werden.
  • Weiterhin kann die Amplitude der in der Koinzidenzstufe erzeugten Rechteckimpulse in der Weise beeinflußt werden, daß der fälschlichen Veränderung der überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Auslösung entgegengewirkt wird.
  • Zieht man in Abweichung von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße verminderten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Bestimmung der überlappungszeit heran, so muß der erfindungsgemäß vorgesehene Zeitkreis im entgegengesetzten Sinne wirken. Beispielsweise kann ein Zeitkreis, bestehend aus einem Kondensator mit vorgeschaltetem Widerstand, der einen mit der Temperatur steigenden Widerstandswert besitzt, Verwendung finden. Durch den Ladestrom erwärmt sich dieser Widerstand, so daß die Zeitkonstante infolge Vergrößerung des Wertes des Ladewiderstandes wächst. Dabei ist der Kondensator der ohnehin im Sägezahnimpulsformer vorhandene Kondensator.
  • In allen diesen Fällen ist also bei dem geschilderten Beispiel eines Phasenkomparators mit Sägezahnimpulsformern die Amplitude der Sägezahnimpulse nicht nur von der überlappungsdauer der beiden abgeleiteten Spannungen, sondern auch von der seit dem Auftreten der Störung verflossenen Zeit abhängig. Diese Abhängigkeit ist dabei so gewählt, daß sie der Beeinflussung der Wirkungsweise des Phasenkomparators durch gegebenenfalls auftretende Einschwinggrößen entgegenwirkt.
  • Man kann auch beispielsweise, damit keine Zeit durch die Auswahl der Halbwellen einer bestimmten Polarität verlorengeht, sowohl für die positiven als auch für die negativen Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen einen Phasenkomparator vorsehen und die Auslösung bei demjenigen Phasenkomparator als entscheidend ansehen, bei dem sie zuerst erfolgt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Phasenkomparator zur Ermittlung der gegenseitigen Phasenlage von zwei aus Strömen und/oder Spannungen in Vergleichssehutz- oder Distanzschutzanlagen abgeleiteten Spannungen mittels ihrer überlappungszeit, in dem eine Spannung mit durch die jeweilige Überlappungszeit bestimmter Amplitude, insbesondere eine Folge von Spannungsimpulsen, erzeugt wird und in einem Diskriminator ober- oder unterhalb einer einer vorbestimmten überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen entsprechenden Amplitude der erzeugten Spannung eine Signal- und/ oder Befehlsgabe ausgelöst wird, d a d u r c h g e - kennzeichnet, daß zum Verhindern eines Fehlauslösens durch Einschwinggrößen, sofern sie infolge einer Störung außerhalb des Schutzbereiches auftreten, zu Beginn jeder Störung unabhängig vom möglichen Auftreten einer Einschwinggröße die Amplitude der erzeugten Spannung durch einen Zeitkreis im der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung durch die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße entgegengesetzten Sinne beeinflußt wird.
  2. 2. Phasenkomparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkreis die Beeinflussung im entgegengesetzten Sinne zumindest annähernd ebenso lange wie gegebenenfalls die zum Fehlauslösen Anlaß gebende Beeinflussung aufrechterhält. 3. Phasenkomparator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß. durch die von dem Zeitkreis bewirkte Beeinflussung der Amplitude der erzeugten Spannung der zeitliche Verlauf der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung im entgegengesetzten Sinne nachgebildet wird. 4. Phasenkomparator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung im entgegengesetzten Sinne im Hinblick auf die größte zu erwartende Einschwinggröße gewählt ist. 5. Phasenkomparator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem in einer Koinzidenzstufe eine Folge von in ihrer Länge von der jeweiligen überlappungszeit abhängigen Rechteckimpulsen erzeugt und in einem Sägezahnimpulsformer in eine Folge von Sägezahnimpulsen mit von der jeweiligen überlappungszeit abhängiger Amplitude umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkreis dem Sägezahnimpulsformer zugeordnet ist und bei Ausnutzung der Überlappungszeit der um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße vermehrten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Ermittlung ihrer gegenseitigen Phasenlage derart gewählte Zeitkonstanten besitzt, daß er sich während weniger Rechteckimpulse auflädt und dabei die Vorderflanken der Sägezahnimpulse verflacht, sich aber zwischen aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen nicht nennenswert entlädt. 6. Phasenkomparator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem in einer Koinzidenzstufe eine Folge von in ihrer Länge von der jeweiligen überlappungszeit abhängenden Rechteckimpulsen erzeugt und in einem Sägezahnimpulsformer in eine Folge von Sägezahnimpulsen mit von der jeweiligen überlappungszeit abhängiger Amplitude umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkreis der Koinzidenzstufe zugeordnet ist und bei Ausnutzung der überlappungszeit der um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße vermehrten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Ermittlung ihrer gegenseitigen Phasenlage derart gewählte Zeitkonstanten besitzt, daß er sich während weniger überlappungszeiten auflädt und die Erzeugung der Vorderflanken der Rechteckimpulse verzögert, sich aber zwischen aufeinanderfolgenden Überlappungszeiten nicht nennenswert entlädt. 7. Phasenkomparator nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitkreis aus der in Reihe mit einem Schaltungselement mit richtungsabhängigem Widerstand als Ladewiderstand liegenden Parallelschaltung eines Kondensators mit einem gegenüber dem Ladewiderstand großen Entladewiderstand besteht. 8. Phasenkomparator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem in einer Koinzidenzstufe eine Folge von in ihrer Länge von der jeweiligen überlappungszeit abhängenden Rechteckimpulsen erzeugt und in einem Sägezahnimpulsformer in eine Folge von Sägezahnimpulsen mit von der jeweiligen überlappungszeit abhängiger Amplitude umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet. daß der Zeitkreis bei Ausnutzung der überlappungszeit der um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße verminderten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen aus der in Reihe mit einem Widerstand mit sich mit steigender Temperatur erhöhendem Widerstandswert als Ladewiderstand liegenden Parallelschaltung eines Kondensators mit einem Entladewiderstand besteht. 9. Phasenkomparator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet ' daß der Kondensator des Zeitkreises durch den ohnehin im Sägezahnimpulsformer vorhandenen Kondensator gebildet ist. 10. Anordnung mit einem Phasenkomparator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für die positiven als auch für die negativen Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen ein Phasenkomparator vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1126 974, 1105 044, 1046 162.
DES81247A 1962-09-03 1962-09-03 Phasenkomparator Pending DE1240169B (de)

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CH838863A CH429896A (de) 1962-09-03 1963-07-05 Phasenkomparator und Verwendung des Phasenkomparators in einer Schutzanlage
JP4717463A JPS415981B1 (de) 1962-09-03 1963-09-03

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