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Elektrische Vorrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung
und insbesondere ein Amplitudenkomparator-Distanzschutzrelais unter Verwendung einer
derartigen Vorrichtung.
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Die elektrische Vorrichtung gemmai der Erfindung kennzeichnet sich
durch eine erste Detektorvorrichtung, welche auf mehrere erste Eingangasignale anspricht
und an einem Klemmenpaar einen von dem jeweils gröbten unter den ersten Eingangasignalen
abhangigen ersten elektriscnen Zustand hervorruft, durch eine t zweite Detektorvorrichtung,
welche auf mehrere zweite Eingangssignale anspricht und einen von dem jeweils kleinsten
unter den zweiten Eingangssignalen abhängigen zweiten elektrischen Zustand erzeugt,
sowie durch eine Fühlanordnung, welche den ersten und den zweiten elektrischen Zustand
feststellt und ein Ausgangasignal in Abhangigkeit von dem jeweiligen relativen Betrag
des ersten elektrischen Zustands bezogen auf den zweiten elektrischen Zustand erzeugt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß
die erste Nachweisvorrichtung mehrere erste Eingangssorrichtungen, die jeweils auf
eines der ersten Eingangssignale ansprechen und ein erstes Zwischensignal erzeugen,
dessen Betrag von dem der betreffenden Eingangsvorrichtung zugeführten ersten Eingangssignal
abhängt, sowie mehrere erste hichtleitvorrichtungen aufweist, von denen jeweils
eine ihrer Blektroden einem von einer zugehörigen ersten Eingangsvorrichtung erzeugten
Zwischensignal zugeordnet ist und gleichzeitig ihre andere Elektrode mit einer Ausgangsklemme
der ersten Nachweisvorrichtung verbunden ist, derart, daß die Ausgangsspannung an
der Ausçangsklemme im wesentlichen gleich dem jeweils größten unter den ersten Zwischensignalen
ist und den erwähnten ersten elektrischen Zustand darstellt.
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Gemäü einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die zweite Nachweisvorrichtung mehrere zweite Singangsvorrichtungen, deren jede
jeweils auf ein zweites Eingangssignal anspricht und ein zweites Zwischensignal
mit einer von einem der Eingangsvorrichtung zugeführten zweiten Eingangssignal abhängigen
GröBe erzeugt, sowie menrere zweite Richtleitvorrichtungen aufweist, deren jeder
an ihrer einen Elektrode ein von eint r zugehörigen zweiten Eingangsvorrichtung
erzeugtes zweites Zwischensignal und gleichzeitig an ihrer anderen Elektrode eine
Steuerspannung an einer Ausgangsklemme der zweiten Nachweisvorrichtung zugeführt
wird, wobei jede der Richtleitvorrichtungen in den nicht-leitenden Zustand vorgespannt
ist, wenn die zweite Zwischenspannung gröber als die Steuerspannung ist und entsprechend
in den leitenden Zustand gelant, wenn die
Zwischenspannung um einen
vorgegebenen Betrag unter die Steuerspannung fällt, wobei die Steuerspannung durch
eine Stromquelle mit hoher Regelung ("high regulation", mit hohem inneren Widerstand)
erzeugt wird, derart, daX, wenn eine der Richtleitvorrichtungen in den leitenden
Zustand gebracht wird, die Steuerspannung abfällt und einen von der der betreffenden
Richtleitvorrichtung zugeordneten Zwischenspannung abhängigen Wert annimmt, wobei
die Steuerspannung der erwahnte zweite elektrische Zustand ist.
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Nach einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Steuerspannung über eine Vorrichtung mit veränderlicher Impedanz zugeführt
wird, die durch den ersten Bezugszustand so gesteuert wird, dals sich ihre Impedanz
auf einen niedrigen Wert verringert, wenn der erste Bezugszustand unterhalb der
Steuerspannung liegt.
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Die elektrische Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich besonders
zur Anwendung in einem Amplitudenkomparator-Distanzrelais. GemUB einer vorteilhaften
Ausfiihrungaform ist hierbei vorgesehen, daß jedes der ersten Eingangssignale jeweils
eine Vektorgröbe der allgemeinen Form (aV-IZ1) und jedes der zweiten Eingangssignale
eine VektorgröBe der allgemeinen Form (bV-IZ2) darstellt, worin V und I die Spannungen
und Ströme in dem dureh das Relais zu schützenden System, Z und Z2 entsprechend
gewählte Impedanznachbildungswerte, und a und b vorgegebene Konstanten sind und
a und b entweder einen beliebigen Wert besitzen können und a oder b Null sein können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung eines elektrischen Amplitudenkomparatoi -Distanzrelais gemäß
einem Ausf'iihrungsbeispiel ; die Beschreibung erfolgt an Hand der Zeichnung, deren
einzige Figur ein Schaltbild des Relais zeigt.
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In der Zeichnung umi'aßt der als Ganzes mit 10 bezeichnete Schaltungsblock
sechs gleichartige Eingangsvorrichtungen, die jeweils Vollweg-Gleichrichtschaltungen
11 bis 1s, jeweils mit einem zugehörigen Widerstand, Kondensator und einer Diode
17, 18 bzw. 19 aufweisen. Die einzelnen Eingangsvorrichtungen sind jeweils über
einen Reihenwiderstand 21 mit Eingangsklemmen 20 verbunden. Jede Eingangsvorrichtung
ist ferner mit einer Ausgangsklemme 22 zum Anschluß an die negative Klemme einer
äußeren Spannungsquelle verbunden, sowie mit einer Ausgangsklemme 23.
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Der als Ganzes mit 30 bezeichnete Schaltungsblock umfaßt sechs gleichartige
Eingangsvorrichtungen, die jeweils Vollweg-Gleichrichtschaltungen 31 bis 36 mit
zugehörigen Schaltungsbauteilen 37, 38 und 39 von gleicher Art wie in dem Schaltblock
10 aufweisen, mit der Ausnahme, daß die den Gleichrichtschaltungen zugeordneten
Dioden 39, wie aus der Zeichnung ersichtlich, umgekehrt gepolt sind. Der Schaltungsblock
30 weist eine Auegangsklemme 42 zur Verbindung mit der negativen Anschlußklemme
der äuBeren Stromquelle sowie eine mit den Dioden 39 verbundene Auagangsklemme 43
auf.
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Schließlich ist mit 50 als Ganzes ein Verstärker bezeichnet,
der
zwischen der negativen und der positiven Anschlußklemme der äußeren Stromquelle
liegt und einen Transistor 51 aufweist, welcher zwischen den Ausgangsklemmen 23
und 43 angeschlossen ist.
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Ein weiterer Transistor 52 weist in seinem Kollektorkreis ein Relais
53 parallel zu einer Diode auf und ist mit der negativen Klemme der äußeren Spannungsquelle
verbunden. Der Emitterkreis des Transistors 52 weist in Reihe zueinander Widerstände
55 und 56 und eine Diode 57 auf. Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors
52 ist ein Widerstand 58 parallel zu einem Widerstand 59 und einem Thermistor bU
vorgesehen. Zwischen den Basiselektroden der Transistoren 51 und 52 liegt ein Widerstand
61.
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Die negative Klemme der äußeren Spannungsquelle ist über eine Parallelschaltung,
eines Widerstands 62 und eines Kondensators 63 mit einem Funkt zwischen den Widerständen
55 und 5b, sowie tiber eine Zenerdiode 64 mit dem Emitter des Transistors 52 verbunden.
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Die Eingangssignale für die verschiedenen Eingangsvorrichtumgen werden
durch eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Transformatoranordnung geliefert,
die in Abhangigkeit von den Strömen I und den Spannungen V in einem elektrischen
Dreiphasensystem, das durch das Relais geschützt werden soll, gespeist wird.
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Jeder der Vorrichtungen 11 bis 1o in dem Schaltungsblock 10 wird ein
Eingangssignal zugeführt und jede dieser Vorrichtungen erzeugt in Abhangigkeit hiervon
eine Zwischenspannung an ihrem zugehöri-C-en Widerstand 17. Diese Zwischenspannung
wird durch den Kondensator 15 geglättet. An den Klemmen 22 und 23 wird durch die
als Ganzes mit 50 bezeichnete Verstarkeranordnung eine Bezugspannung
erzeugt,
derart, daß an den einzelnen Dioden die jeweils zugehörige Zwischenspannung in Bezug
auf die Bezugsspannung anliegt.
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Daraus ergibt sich, daß ein Strom in irgendeiner der Dioden 19 immer
dann fließen wird, wenn die zugehörige Zwischenspannung um einen vorgegebenen Wert
unterhalb der Bezugsspannung liegt.
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Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Bezugsspannung immer
dann, wenn eine oder mehrere von den Zwischenspannungen vor den übrigen Zwischenspannungen
abfcillt, dann auch die Bezugsspannung in Abhängigkeit von der erwahnten einen oder
mehreren Zwischenspannungen abfällt. Auf diese Weise verbleibt nur diejenige Diode,
die der einen Zwischenxspannung bzw. den mehreren Zwischenspannungen zugeordnet
ist, im leitenden Zustand. Der Betrag der Bezugsspannung ist daher abhängig von
dem jeweils kleinsten der den Eingangsvorrichtungen 10 zugeführten Eingangssignale.
Die Eingangsvorrichtung 10 kann im wesentlichen von gleicher Art sein wie in Patent............
(Patentanmeldung g der gleichen Anmelderin vom gleichen Tag, betreffend"Elektrische
Schaltung", unter Inanspruchnahme der Priorität vom 13. Februar 19b4 aus der britischen
Patentanmeldung bOl3/64 eingereicht).
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Dem Schaltungsblock 10 werden aus der-Transformatorvorrichtung sechs
Eingangssignale proportional (V-IZ) zugeführt, worin Z ein geeigneter elektrischer
Abbildungs-Impedanzwert ist, derart, daB diese Signale von den Leitungs-oder Phasenwerten
des elektrischen Systems abhängen. Die Phasenwerte werden durch geeignet gewählte
Windungsverhältnisse so herauftransformiert, daß im ausgeglichenen Zustand des Dreiphasensystems
im wesentlichen
gleiche Eingangssignale dem Schaltungsblock 10 zugefuhrt
werden.
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Entsprechend werden dem Schaltungsblock 30 sechs Eingangasignale aus
dem Transformator zugeführt, die proportional (1Z) sind und in entsprechender Weise
von den Leitungs-oder Phasenwerten in dem elektrischen System abhängen. Wiederum
werden die Phasenwerte durch geeignet gewählte Windungsverhältnisse so herauftransformiert,
daß sich im ausgeglichenen Zustand des Dreiphasensystems im wesentlichen gleiche
Eingangssignale fUr ii den Schaltungsblock 30 ergeben.
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Das beschriebene Amplitudenkumparator-Distanzrelais arbeitet somit
mittels der Kombination von (VlZ) mit (IZ) unter Verwendung der Eingangsvorrichtungen
und des Verstärkers wie in der Zeichnung gezeigt. Das heißt in diesem Beispiel a1,
b0 und Z Z2 Z.
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Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt. An den Klemmen 42 und
43 tritt eine im folgenden als erste Bezugsspannung bezeichnete Spannung auf, die
entsprechend den erwähnten ersten Bezugssignalen im wesentlichen gleich der jeweils
größten unter den an den Widerständen 37 abfallenden Spannungen ist und von dem
jeweils größten unter den Eingangasignalen des Schaltungsblocks 30 abhängt.
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Die im folgenden als zweite Bezugsspannung bezeichnete Spannung, welche
an den Ausgangsklemmen 22 und 23 zugefUhrt werden soll und dem erwahnten zweiten
Bezugssignal entspricht, muß, um irgendeine
der Dioden 19 in den
leitenden Zustand zu bringen, um einen vorgegebenen Betrag die jeweils kleinste
der an den Widerstanden 17 des Schaltungsblocks 10 abfallenden Spannungen übersteigen
; d. h., daM diese zweite Bezugsspannung einen Wert in Abhängigkeit von dem jeweils
kleinsten unter den Eingangssignalen des Schaltungsbloeks 10 besitzen mu. Daher
wird die jeweils kleinste unter den an den Widerständen 17 abfallenden Spannungen
als die zweite Bezugsspannung angesehen.
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Unter den vorerwähnten normalen Zuständen ist die zweite Bezugsspannung
größer als die erste Bezugsspannung, derart, dab der -istor
51 im nicht-leitenden Zustand gehalten wird. Die Spannung an der Basis und am Emitter
des Transistors 52 ist daher gleich und es fließt kein Strom durch den Transistor
52 zu dem Relais 53.
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Fällt jedoch die zweite Bezugsspannung auf einen Wert unterhalb der
ersten Bezugsspannung, so wird der Transistor 51 leitend, wodurch sich das Potential
an der Basis des Transistors 52 vdrringert. Unterhalb eines vorgegebenen Basis-Emitter-Potentials
läßt der Transistor 52 einen Strom von der positiven Anschlußklemme der äußeren
Stromquelle durch, der das Relais 53 zur Erzeugung eines Relais-Ausgangssignals
erregt. Durch geeignete Wahl der Parameter des Verstärkers kann erreicht werden,
daß die Betätigung des Relais. vom Vorliegen eines Spannungsunterschieds vorgegebener
Größe zwischen dem zweiten und dem ersten Bezugssignal abhängt. Entsprechend kann
durch geeignete Anordnung erreicht werden, daß das Relaisausgangssignal eine von
dem jeweiligen
Unterschied zwischen dem zweiten und dem ersten
Bezugssignal abhängige Größe besitzt.
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Der Verst^. rker vergieicht stets das jeweils gröbte Eingangssignal
des Schaltungsblocks 30 mit dem jeweils kleinsten Eingangssignal des Schaltungsblocks
10 und ist normalerweise so eingerichtet, daß das Relais 53 anspricht, subald das
zweite Bezugssignal ebensogroß wie das erste Bezugssignal ist.
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Der Verstarker 50 kann durch beliebige äquivalente Vorrichtungen,
welche auf die Ungleichheit der beiden Bezugssignale, wie oben beschrieben, ansprechen,
ersetzt werden.
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Die Erfindung ist in keiner Weise auf das vorstehend beschriebene
spezielle Amplitudenkompara-tor-Distanzrelais beschrankt ; sie ist vielmehr beL
jedem System anwendbar, das mehrere Signale erzeugc, die mittels einer Detektorvorrichtung
verglichen werden, wobei ein Ausgangssignal erzeugt wird, sobald ein jeweils groletes
von einigen dieser Signale rober wird als ein vorgegebener Wert, der von dem kleinsten
der übrigen Signale abhangt. Dieses Ausgangssignal kann einen von dem jeweiligen
tatsächlichen Unterschied zwischen den jeweils größten von einigen dieser Signale
und dem vorgegebenen bestimmten Wert abhängigen Betrag besitzen.
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Patentansprüche :