DE2701989C2

DE2701989C2 - Activation with discontinuous characteristic for a multi-phase mains protection device

Info

Publication number: DE2701989C2
Application number: DE2701989A
Authority: DE
Inventors: Hendro Dr. 6000 Frankfurt Rijanto
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1979-02-08
Also published as: ATA34678A; CH626757A5; SE426638B; SE7800203L; DE2701989B1; AT363543B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anregeschaltung mit unstetiger Kennlinie für eine mehrphasige Netzschutzeinrichtung, die in jeder Phase drei unterschiedliche, alternativ wirkende Überstromstufen aufweist, durch die logische Schaltglieder beaufschlagt sind, wobei der ersten, die Fußpunktempfindlichkeit festlegenden Überstromstufe eine Unterspannungsanregung zugeordnet ist, die zweite Überstromstufe mit einem Diskriminatorsignal verknüpft ist, das Überlastbetrieb im gesunden Netz vom Fehlerfall unterscheidet und wobei die dritte Überstromstufe mit dem höchsten Ansprechwert unmittelbar ein Anregesignal für die betreffende Phase bei Überschreiten des Ansprechwertes liefert.The invention relates to an excitation circuit with a discontinuous characteristic curve for a multi-phase network protection device, which has three different, alternatively acting overcurrent stages in each phase, are acted upon by the logic switching elements, the first determining the base point sensitivity Overcurrent stage is assigned an undervoltage excitation, the second overcurrent stage with a Discriminator signal is linked, which distinguishes overload operation in the healthy network from failure and wherein the third overcurrent stage with the highest response value directly a start signal for the supplies the relevant phase when the response value is exceeded.

Eine derartige Anregeschaltung ist aus der DE-AS 46 776 bekannt. Diese bekannte Schaltung sieht da die Kurzschlußleistung in Hochspannungsnetzen, von der die Größe des Kurzschlußstromes wiederum abhängig ist, starken Schwankungen ausgesetzt sein kann, für sechssystemige Distanzschutzeinrichtungen die sogenannte winkelabhängige Unterimpedanzanregung vor. Die Ansprechkennlinie einer solchen Anregung ist in F i g. 1 dargestellt. Auf der Abzisse ist das Verhältnis des Stromes I zum Nennstrom I_n, auf der Ordinate das Verhältnis der Spannung L/zur Nennspannung U_n aufgetragen. Die Unterimpedanzanregung besteht für jede Leiterphase aus zwei Überstromanreeuneen mit den Schwellwerten Idl bzw. Idk und einer Kombination aus einer Oberstromanregung mit dem Schwelllwert Jf mit einer Unterspannungsanregung mit dem Schwellwert Uf, wobei die SchweUwerte I_Fund Uf auch in der Literatur als »FußpunktempFindlichkeit« s bezeichnet werden. Die Winkelabhängigkeit der Anregung dient dazu, im gesunden, symmetrischen Nets Überlastbetrieb zu ermöglichen, solange der Lastwinkel des Laststromes Il den vorgegebenen Wert z- B. induktiv 35°, nicht überschreitet Der Effektivwert desSuch a trigger circuit is known from DE-AS 46 776. This known circuit provides the so-called angle-dependent underimpedance excitation for six-system distance protection devices since the short-circuit power in high-voltage networks, on which the size of the short-circuit current is in turn dependent, can be exposed to strong fluctuations. The response characteristic of such an excitation is shown in FIG. 1 shown. The ratio of the current I to the nominal current I _{n is} plotted on the abscissa, and the ratio of the voltage L / to the nominal voltage U _{n is} plotted on the ordinate. The underimpedance excitation consists of two overcurrent excitation with the threshold values Idl and Idk and a combination of an overcurrent excitation with the threshold Jf with an undervoltage excitation with the threshold Uf, whereby the threshold values I _F and Uf are also referred to in the literature as "FußpunktempFindlichkeit" are designated. The angle dependency of the excitation is used to enable overload operation in healthy, symmetrical Nets, as long as the load angle of the load current II does not exceed the specified value, e.g. inductively 35 °

ίο Laststromes Il kann dabei wesentlich größere Werte als der Wert der für den Fehlerfall eingestellten Überstromanregung erreichen, ohne daß eine Freigabe des Distanz- und Richtungsentscheids erfolgt d.h. ist /> Idk und < Idl, so erfolgt keine Anregung, wenn der Winkel <35° ist Ist /> Idl, so erfolgt in jedem Fall eine Anregung.ίο load current Il can achieve significantly higher values than the value of the overcurrent excitation set for the error case without the distance and direction decision being released, i.e. if /> Idk and < Idl, there is no excitation if the angle is <35 ° If /> Idl, an excitation is made in any case.

Bei der bekannten Anrsgeschaltung ist die Erfassung des Lastwinkels mit einigem schalttechnischen Aufwand verbunden. Außerdem besteht in den Fällen, in denen der Oberstrom zwischen den Schweliwerten Idl und Idk liegt, also in dem Bereich, in dem der Überstrom an sich bereits eine Anregung hervorrufen soll, falls der Lastwinkel > 35° ist (Kurzschluß), die Möglichkeit daß bei unsymmetrischen Fehlern die Anregung nicht mehr phasenselektiv istIn the case of the known activation circuit, the detection of the load angle is associated with a certain amount of circuitry effort. In addition, in those cases in which the overcurrent lies between the threshold values Idl and Idk, i.e. in the range in which the overcurrent itself is supposed to cause an excitation, if the load angle is> 35 ° (short circuit), there is the possibility that at asymmetrical errors, the excitation is no longer phase-selective

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anregeschaltung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 so weiterzubilden, daß sich der Schaltungsaufbau vereinfacht und die Selektivität erhöht. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.The invention is based on the object of the known excitation circuit according to the generic term of claim 1 so that the circuit structure is simplified and the selectivity elevated. This object is achieved according to the characterizing features of claim 1.

Die Erfindung weist die Vorteile auf, daß der Schaltungsaufbau einfacher und die Selektivität höher istThe invention has the advantages that the circuit structure is simpler and the selectivity is higher is

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing It shows

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Anregeschaltung nach der Erfindung, und zwar für die Phase R, F i g. 2 shows a block diagram of an excitation circuit according to the invention, specifically for phase R,

F i g. 3 ein Bockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung einer Änderung der Größe der Phasenspannung der Phase R, die als Eingangsgröße in der Schaltung nach F i g. 2 verwendet wird.
Die Anregeschaltung nach der Erfindung besitzt in jeder Phase ebenfalls eine unstetige Kennlinie nach Fig. 1. Ein UND-Glied 1 in Fig.2 liefert somit in bekannter Weise die Anregung beim kleinsten Stromschwellwert die sich aus einer Überstromanregung — Phasenstrom /« > Schwellwert If — und einer Unterspannungsanregung — Phasenspannung Ur < Schwellwert Uf — zusammensetzt um den Fällen eines Netzbetriebes mit geringer Kurzschlußleistung gerecht zu werden. Wird der an einem nicht dargestellten, in der Phase R befindlichen Überstromrelais eingestellte Schwellwert I_F überschritten bzw. der an einem ebenfalls nicht dargestellten an der Phase R befindlichen Unterspannungsrelais eingestellte Schwellwert Uf unterschritten, dann erfolgt über ein ODER-Glied 2 eine Anregung für die Phase R. F i g. 3 is a block diagram of a circuit for detecting a change in the magnitude of the phase voltage of phase R, which is used as an input variable in the circuit according to FIG. 2 is used.
. The drive circuit according to the invention also has a discontinuous characteristic according to Figure in each Phase 1. An AND gate 1 in Figure 2 thus provides in a known manner, the excitation with the smallest current threshold value resulting from an over-current excitation - phase current / "> Threshold If - and an undervoltage excitation - phase voltage Ur < threshold value Uf - in order to do justice to the cases of mains operation with low short-circuit power. If the threshold value I _{F set} on an overcurrent relay (not shown) located in phase R is exceeded or if the threshold value Uf set at an undervoltage relay (also not shown) located in phase R is undershot, then an OR element 2 triggers the phase R.

Damit ein Lastbetrieb mit hohen Strömen ermöglicht wird, ist auch im Fall der Erfindung eine 2-stufige Überstromanregung, mit den Schwellwerten Idk und loh notwendig. Mit dem Schwellwert Idl wird die Grenze für den Laststrom festgelegt. Sobald der Schwellwert Idl überschritten wird, erfolgt in der betroffenen Phase über den unteren Eingang des ODER-Gliedes 2 in bekannter Weise eine Anregung.
Trotz großer Kurzschlußleistung ist bei langenIn order to enable load operation with high currents, a 2-stage overcurrent excitation with the threshold values Idk and loh is also necessary in the case of the invention. The limit for the load current is defined with the threshold value Idl. As soon as the threshold value Idl is exceeded, an excitation takes place in the affected phase via the lower input of the OR element 2 in a known manner.
Despite the large short-circuit power, long

Leitungen in vielen Fehlerfällen der Kurzschlußstrom Ik kleiner als der Schwellwert Idl. Damit solche Fehlerfälle (Ik > Idk aber kleiner als Idl) auch erkannt werden, ist im bekannten Fall eine lastwinkelabhängigp Anregung vorgesehen, die unterscheidet, ob der Strom ein Last- oder Kurzschlußstrom istLines in many fault cases the short-circuit current Ik is less than the threshold value Idl. So that such error cases (Ik> Idk but smaller than Idl) are also recognized, a load angle-dependent excitation is provided in the known case, which distinguishes whether the current is a load or a short-circuit current

Im Fall der Erfindung wird anstelle der winkelabhängigen Anregung eine Bedingung eingeführt, die durch ein UND-Glied 3 vorgegeben wird. Dieses UND-Glied 3 hat ein Ausgangssignal und erzeugt über das ODER-Glied 2 eine Anregung für die Phase R, wenn der Strom in der Phase R den Schwellwert Idk überschreitet und eine Verringerung in der Phasenspannung Ur auftritt,d.h. A U_R kleiner als Null ist Dieses Kriterium erfaßt mit Vorteil auch bei unsymmetrischen Fehlern is phasenselektiv den Kurzschlußfall und zwar mit verhältnismäßig geringem Aufwand, wie auch aus der später noch zu erläuternden Fig.3 hervorgeht Die absolute Höhe der Spannung wäre als Kriterium weniger geeignet, weil diese Höhe vom Einsatzort, vom Lastzustand usw. abhängig wäre. Die Änderung der Spannung in negativer Richtung ist jedoch davon abhängig; sie meldet eindeutig eine Spannungsabsenkung im Netz.In the case of the invention, instead of the angle-dependent excitation, a condition is introduced which is specified by an AND element 3. This AND element 3 has an output signal and generates an excitation for phase R via OR element 2 when the current in phase R exceeds the threshold value Idk and a reduction in phase voltage Ur occurs, ie AU _{R is} less than zero This criterion also advantageously covers the case of a short circuit in the case of asymmetrical faults is phase-selective and with relatively little effort, as can also be seen from Fig. 3, which will be explained later Load condition etc. would be dependent. However, the change in voltage in the negative direction is dependent on it; it clearly reports a voltage drop in the network.

Die vorzeichenrichtige Spannungsänderung kann auf verschiedene Weise erfaßt werden, z. B. mittels eines gepolten Differenziergliedes usw. Eine spezielle Schaltung zur Erfassung der Spannungsabsenkung zeigt F i g. 3. Aus der Phasenspannung Ur wird mittels einer Stufe 4 eine Gleichspannung gebildet, die einmal direkt und zum anderen über einen Umschalter 5 und ein Laufzeitglied 6 mittelbar auf eine Summierungsstelle 7 geschaltet wird.The voltage change with the correct sign can be detected in various ways, e.g. B. by means of a polarized differentiator, etc. A special circuit for detecting the voltage drop is shown in FIG. 3. A DC voltage is formed from the phase voltage Ur by means of a stage 4, which is switched directly to a summing point 7 on the one hand and indirectly via a changeover switch 5 and a delay element 6 on the other.

Das Laufzeitglied 6 hat eine Verzögerung von 50 bis 100 ms. Tritt ein Fehler in der Phase R auf, so ist die Amplitude der Spannung der kranken Phase R am linken Eingang der Summierungsstelle 7 für die Dauer von 50 bis 100 ms kleiner als dis Amplitude der verzögerten Spannung (unterer Eingang der Summierungsstelle 7), so daß sich mit Hilfe des Amplitudenvergleichs der Phasenspannung und einer davon abgeleiteten verzögerten Spannung in der Summierungsstelle 7 die kranke(n) Phase(n) ermitteln läßt (lassen).The delay element 6 has a delay of 50 to 100 ms. If an error occurs in phase R , the amplitude of the voltage of the diseased phase R at the left input of summing point 7 is smaller than the amplitude of the delayed voltage (lower input of summing point 7) for a period of 50 to 100 ms, so that the diseased phase (s) can be determined with the aid of the amplitude comparison of the phase voltage and a delayed voltage derived therefrom in the summation point 7.

Um nach der Wiedereinschaltung einer Kurzunterbrechung (KU) den Spannungsvergleich durchführen zu können, ist während der spannungslosen Pause dem Meßsystem eine gesunde Spannung vorzutäuschen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß dem Laufzeitglied 6 eine der beiden anderen Phasenspannungen für eine gewisse Zeit zugeführt wird. In F i g. 3 wird dies durch den Umschalter 5 erzielt, an den eine von der Phase S mittels einer Stufe 8 abgeleitete Gleichspannung angelegt ist, und der für die Dauer der Kurzunterbrechung KU umgelegt wird.In order to be able to carry out the voltage comparison after a short interruption (KU) has been switched on again, the measuring system must be simulated a healthy voltage during the de-energized break. This can be achieved in that the delay element 6 is supplied with one of the other two phase voltages for a certain time. In Fig. 3, this is achieved by the changeover switch 5, to which a direct voltage derived from the phase S by means of a stage 8 is applied and which is switched over for the duration of the short interruption KU.

Die F i g. 2 bis 3 zeigen jeweils Schaltungen für eine Phase. Es ist selbstverständlich, daß für die anderen Phasen entsprechende Schaltungen vorgesehen sind.The F i g. 2 to 3 each show circuits for one phase. It goes without saying that for the other Phases corresponding circuits are provided.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Activation with discontinuous characteristic for a multi-phase mains protection device, which is described in each phase has three different, alternatively acting overcurrent stages, through the logical Switching elements are acted upon, the first being the An undervoltage excitation is assigned to the upper current stage determining the base point sensitivity, the second upper current stage with a discriminator signal is linked, which distinguishes the overload operation in the healthy network from the error case, and where the third overcurrent stage with the highest response value immediately generates a start signal for the supplies the relevant phase when the response value is exceeded, characterized in that that the discriminator signal through a monitoring circuit (4 to 8) is formed which indicate a voltage drop in the associated phase appeals to

2. excitation circuit according to claim 1, characterized in that the monitoring circuit (4 to 8) contains a summing stage (7), one of the assigned phase voltage derived direct voltage signal both directly and via a Time element (6) is supplied

3. excitation circuit according to claim 2, characterized in that the delay element (6) is a A changeover switch (5) is connected upstream of which an auxiliary voltage derived from another phase is connected is also created, and which depends on a short break in the assigned phase this auxiliary voltage is switchable.

4. excitation circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the delay time of the delay element (6) is 50-100 ms.