DE1463138A1 - Elektrisches Schutzrelais - Google Patents

Description

• Elektrisches Schutzrelais Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schutzrelais. Ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Schutzrelais umfaßt erste und zweite Komparatoren, von denen jeder dazu dient, mindestens zwei Eingangssignale aufzunehmen und zu vergleichen, wobei jedes Eingangssignal proportional zu einer anderen vektoriellen Größe ist, die sich nach den elektrischen Bedingungen in einem durch das Relais zu schützenden elektrischen zystem richtet; der erste Komparator ist so angeordnet, daß er ein erstes Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beziehung zwischen seinen Eängangssignalen erzeugt, die anzeigt, daß ein elektrischer Fehler innerhalb einer vorbestimmten ersten Zone aufgetreten ist, die durch ein bcheinwiderstandsdiagramm dargestellt ist; der zweite Komparator ist so angeordnet, daß er das zweite .Ausgangssignal in .Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beziehung zwischen seinen Eingangssignalen erzeugt, die anzeigt, daß ein Fehler innerhalb einer zweiten vorbestimmten Zone oder Fläche aufgetreten ist, die durch das iScheinwiderstandsdiagramm dargestellt ist; ferner

  ist ein @teuersignalgenerator vorgesehen, der ein ziteuer-

  Signal immer dann erzeugt, wenn die ersten und zweiten nus-

  gangssignale gleichzeitig vorhanden sind, wobei das 'jteuer-

  signal anzeigt, d.aß ein Fehler innerhalb einer dritten Zone

  oder Fläche des @clieinwiderstandsdiagramms aufgetreten ist,

  wobei diese dritte Fläche diejenige Fläche ist, welche der

  ersten und der zweiten Fläche gemeinsam ist.

  Gemäß einem vierkmal derErfindung kann ein solches ifelais

  mindestens drei Komparatoren umfassen, von denen jeder dazu

  dient, mindestens zwei Eingangssignale aufzunehmen und zu ver-

  gleichen, wobei jedes Eingangssignal proportional zu einer

  anderen vektoriellen Größe ist, die sich nach den elektrischen

  Bedingungen in einem durch das Relais zu schützenden elektri-

  schen bystem richtet; die Komparatoren sind so angeordnet, daß

  sie Ausgangssignale in Abhängigkeit von einer vorbestimmteh

  Beziehung zwischen ihren :Eingangssignalen erzeugen, die je-

  weils anzeigt, daß ein elektrischer Fehler innerhalb einer

  zugehörigen vorbestimmten Zone oder Fläche eines bcheinwider-

  standsdiagramms aufgetreten ist; ferner ist ein Steuersignal-

  generator vorgesehen, der ein Steuersignal immer dann erzeugt,

  wenn die Ausgangssignale gleichzeitig auftreten; dieses Feuer-

  signal zeigt an, daß ein Fehler innerhalb einer Fläche des

  äcbeinwiderstandsdagramms aufgetreten ist, die sämtlichen vor-

  stehend erwähntenFlächen gemeinsam ist.

  Gemäß einem weiteren TVierknal der Erfindung kann das Relais

  einen ersten, einen zweiten und einen dritten Komparator um-

  fassen, denen jeweils zwei zugehörige Eingangssignale zugeführt

  werden, wobei jedes Eingangssignal proportional zu einer anderen

  vektoriellen Größe ist, die sich nach den elektrischen Bedingungen in einem durch das Relais zu schützenden elektrischen System richtet; die Komparatoren erzeugen erste, zweite und dritte Ausgangssignale in Abhängigkeit von vorbestimmten Beziehungen zwischen ihren Eingangssignalen, die anzeigen, daß ein Fehler in einer ersten bzw. einer zweiten bzw. einer dritten Fliiche eines Scheinwiderstandsdiagramms aufgetreten ist; ferner ist eine Zeitverzögerungsvorrichtung vorgesehen, die auf das gleichzeitige Auftreten der ersten und der zweiten Ausgangssignale anspricht, um eines der Eingangssignale für den dritten Komp,-4arator zu modifizieren, so daß praktisch die dritte Fläche nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne modifiziert»wird; weiterhin ist ein Steuersignalgenerator vorgesehen, der ein Steuersignal in Abhängigkeit vom gleichzeitigen Vorhandensein der ersten, der zweiten und der dritten Ausgangssignale erzeugt.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann mindestens einer der Komparatoren ein symmetrischer Phasenwinkelkomparator sein, mittels dessen festgestellt wird, ob die zugehörigen Eingangssignale innerhalb eines vorbestimmten Phasenwinkels zu beiden Seiten einer vorbestimmten elektrischen Vektorgröße auftreten, die in einem Scheinwiderstandsdiagramm dargestellt ist, wobei dieser Komparator das Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer solchen Übereinstimmung erzeugt.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann mindestens einer der gomparatoren ein unsymmetrischerPhasenwinkelkomparator sein, mittels dessen festgestellt wird, ob die zugehörigen Eingan#ssignale innerhalb anderer vorbestimmter Phasenwinkel austreten,und zwar in Abhängigkeit davon, auf welcher Seite einer vorbestimmten elektrischen Vektorgröße Eingangssignale auftreten, wobei dieser gomparator dazu dient, das Ausgangssigna.. in Abhängigkeit von einem solchen Vorgang zu erzeugen.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann mindestens einer der Komparatoren ein Amplitudenkomparator sein, mittels dessen die Amplituden der zugehörigen Eingangssignale verglichen werden, und der das Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Amplitudenbeziehung zwischen diesen Einrgangseignalen erzeugt.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus devrolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen.
• Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild und zeigt das erfindungsgemäße Relais in einem Blockdiagramm.
• Fig. 2@zeigt die Schaltung eines Teils des Relais. Fig. 3 und 4 sind Scheinwiderstandsdiagramme, die zur Erläuterung der Wirkungsweise des Relais dienen.
• Fig. 5 ist ein Scheinwiderstandsdiagramm, aus dem die Betriebscharakteristiken des Relais hervorgehen.
• Fig. 6 zeigt in einem Blockdiagramm eine Schaltung mit fünf Eingangssignalgeneratoren.
• Fig. 7 ist ein Scheinwiderstandsdiagramm, aus dem die Betriebscharakteristiken des Relais nach Fig. 6 ersichtlich sind. Fig. 8 und 9 zeigen schematisch die Schaltung von unsymmetrischen Phasenwinkelkomparatoren. Fig. 10 gibt die Schaltung eines symmetrischen Phasen-. winkelkomparators wieder.
• Gemäß Fig. l .kann eine durch das Relais u schützende Netzleitung 10 von der Stromquelle abgeschaltet werden, wenn. ein elektrischer Fehler auftritt; zu diesem Zweck ist ein Ausschalter 11 vorgesehen. Ein Stromtransformator 12 und ein Spannungstc-ansformator 13 führen Signale 1a den Relaiseingangskreisen 14 und 1 5 zu, wobei diese Signale proportional gum Zeitungsstrom bzw. zur Leitungsspannung sind. Innerhalb des Relais 16 werden die.über die Eingangskreise 14 und 15 zugeführten Signale mehreren Signalgeneratoren 17 bis 22 zugeführt, die noch zu beschreibende Schaltungen enthalten und dazu dienen, Signale 81 bis S4 zu erzeugen. Diese Signale entsprechen den folgenden Ausdrücken: Hierin sind giA, und K39.3 Spannungsbeiwerte ; Z191 , Z2 A2, Z303 und Z484 sind die gegenseitigen gurzschlußwiderstände; Y ist die Spannung des Systems; ist der Strom des Systems, Die Phasenwinkelkomparatoren 32 bis 34 sind so geschaltet, daß ihnen Signale von den zugehörigen Signalgeneratoren aus zugeführt werden, wobei die Signale bezüglich ihrer Phase verglichen werden. Ferner sind Und-Gatter 37 und 38 vorgesehen, die Auslösesignale immer dann erzeugen, wenn ihnen jeweils zwei Signale gleichzeitig zugeftihrt werden. ' Ein Oder-Gatter 40 leitet in Abhängigkeit von einem Auslösesignal aus dem Und-Gatter 38 oder aus einem zweistufigen Zeitgeber 41 das Auslösen des Ausschalters 11 über einen Ausgangskreis 42 ein.
• Fig. 2 zeigt die Schaltung des Diagrammblocks 17 in Fig. 1. Die Sekundärwicklungen eines einen Scheinwiderstand 26 speisenden Stromtransformators 25 und eines Spannungstransformators 27 sind zwischen den Klemmen 28 und 29 in Reihe geschaltet. Primär-Wicklun-en der Transformatoren 25 und 27 sind an die Eingangskreise 14 und 15 angeschlossen, so daß ein in der Zeitung 30 erscheinendes Ausgangssignal proportional zu einem Spannungsvektor (IZ,@ - V) ist; hierbei ist V die Spannung und I der Strom in der Netzleitung 10, und Z- 1 ist der@Wert des Scheinwiderstandes 26; mit anderen Worten, das in der Zeitung 30 erscheinende Spannungssignal hat die Form (AV - BIZ1).
• Die Schaltung der Signalgeneratoren 18 bis 22 ähnelt allgemein der Schaltung des Signalgenerators 17. Es sei jedoch bemerkt, daß Z, jeden beliebigen vorbestimmten Wert erhalten kann, und daß eine Umkehrung der Polarität der Sekundärwicklung des Transformators 25 oder des Transformators 27 eine Umkehrung der-Polarität von I bzw. von V in. dem Spannungsvektor (AV #. BIZ, ) bewirkt. Entsprechend können die Transformatoren so geschaltet sein, daß man den Phasenwinkel von V gegenüber I oder die Größe von V gegenüber I nach Wunsch einstellen kann. Ferner kann man den Transformator 25 oder den Transformator 27 fortlassen, so daß das in der Leitung 30 erscheinende Spannungssignal dann proportional zu dem Spannungsvektor (AV) oder (BIZ1) sein kann, Mit anderen Worten, A und B können jeden beleibigen Wert auf-

  weisen, und diese Werte können Vektorwerte sein, abgesehen davon,

  daß 1 und B nicht gleichzeitig gleich Null sein. können. Es sei

  bemerkt, daß Zi bei einem einwandfreien,ßetrieb des Relais.

  nicht gleich Null sein dann, wenn A gleichzeitig gleich Null

  ist.

  Eine Betriebsweise des Phasenwinkelkomparators 32 wird

  nachstehend. an Hand von Fig. 3 beschrieben. Wenn die Ausgang».

  -signale der Signalgeneratoren 17 und 18 in der beschriebenen,

  Weise so erzeugt werden, daB sie sich nach den Spannungsvektoren

  (-Y + IZ1) bzw. (IZ2).richten, und wenn ZZ der effektive Schein-

  widerstand der Netzleitung ist, kann. me,n sagen, daß die Ausgsngs-

  signale der-Signalgeneratoren praktisch proportional zu den

  &'cheinwiderstanavektoren (-ZZ +.Z-1) bzw, (Z2) sind. Der Phasen-.

  winkelkomparator 32 ist so geschaltet, daß ihm die in den

  Zeitungen 30 und 31 erscheinenden Spannungssignale zugeführt

  und diese Signale verglichen werden, und daß in der Leitung 3#,

  ein Ausgangssignal immer dann erscheint, wenn der Phasenwinkel

  zwischen den Signalen gleich 450 oderkleiner als 45o ist. Aus

  Fig. *st ersichtlich, daB ZZ innerhalb der schraffierten. Polar-

  charakteristik für den Phasenwinkel zwischen den Spannungs-

  signalen an den Zeitungen 30 und 31 liegen und kleiner als

  450 Bein muB. Ferner ersieht man aus Fig. 3) daß der Phasen-

  winkel des Scheinwiderstandes Z2 gegenüber den Achsen des Dia-

  gramme zusammen mit dem Phasenwinkel, bei dem der Phasenwinkel...

  komparator zur Wirkung gebracht wird, um ein Ausgangssignal zu

  erzeugen, die Richtung der Linien CD und DE bestimmt. Wenn der

  Phasenwinkelkomparator so ausgebildet ist, daß er für eine

  Phasenfolgs$er Ausgangssignale der Signalgeneratoren sowie für

  den J?hasgnwinkel zwischen den Ausgangssignalen empfindlich ist,

  kann man die Richtung der Linie DE in Abhängigkeit von der Richtun;des Scheinwiderstandes Zi hach Fig. 31 jedoch unabhängig von der Richtung der Linie D0, ändern; ein Phasenwinkelkomparator, der zur Wirkung gebracht werden kann, um ein Ausgangs- . Signal zu erzeugen, das sich nach Differenzphasenwinkeln entsprechend der Phasenfolge von Signalen richtet, die bezüglich ihrer Phase durch den Komparator verglichen werden sollen, ist einunsymmetrischer Phasenwinkelkomparator". Ferner richtet sich die Lage des Punktes D ausschließlich nach demWert von ZJ , so daß man den Punkt D in dem Diagramm nach Fig. 3 in jede gewünschte Lage bringen kann. Durch Einstellen des Phasenwinkels von A gegenüber B bei dem Spannungsvektor (AY - BIZ1) kann°man die Achsen von Fig. 3 praktisch gegenüber der Polarcharakteristik ODE drehen, In Fig. 4 veranschaulicht die Polarcharakteristik FGHJ einen Zonenschutz des Relais. Der Phasenkomparator 32 ist so geschaltet, daß er ein Ausgangssignal für das Und-Gatter 37 immer dann erzeugt, wenn der effektive Scheinwiderstand der Netzleitung innerhalb der waagerecht schraffierten Fläche liegt, Entsprechend ist der Phasenkomparator 33 so geschaltet, daB er ein Ausgangssignal für das Und-Gatter 37 immer dann erzeugt, wenn der effektive Scheinwiderstand des Netzes innerhalb der senkrecht schraffierten Fläche liegt. Das Und-Gatter 37 erzeugt ein Auslösesignal immer dann, wenn die erwähnten Ausgangssignale der Komparatoren 30 und 33 gleichzeitig auftreten, d.h, immer dann, wenn der effektive Leitungsscheinwiderstand in die sowohl waagerecht als auch senkrecht schraffierte Fläche FGHJ fällt.
• Nachstehend wird die Wirkungsweise der Relaisschaltung an Hand von Fig. L und 5 beschrieben. Bei den durch die Signalgeneratoren 17 bis 2 o erzeugten Signalen handelt es sich, .-

  wie schon erwähnt, um die Signale 8 1 bis 84. Immer dann, wenn

  der effektive Scheinwiderstand der Netzleitung in den in Fig. 5

  durch die polare Charakteristik FGHJ begrenzte Fläche fällt,

  .erscheint bei P in*Fig. 1 ein Ausganßss#,gnal. Immer dann, wenn

  der effektive Scheinwiderstand der Netzleitung einen Blind.-

  widerstandswert hat, der positiv und gleich HK oder kleiner als

  HK ist, erscheint bei Q ein Ausgangssignal. Somit wird ein

  Auslösesig#al ohne Verzögerung bei S immer dann erscheinen,

  wenn der effektive Scheinwiderstand der Netzleitung innerhalb

  der Polarcharakteristik hKHJ liegt, so daß ein Schutz ent-

  sprechend einer ersten Zone möglich ist.

  Das Erscheinen eines Signals bei P veranlaBt den zwei-

  stufigen Zeitgeber 41, die Parameter des Signalgenerators 22

  nach einer vorbestimmten zeitlichen Verzögerung so zu modi-

  fizieren, daB dann ein Ausgangssignal immer dann erzeugt wird,

  wenn der effektive Scheinwiderstand der Netzleistung innerhalb

  der Polarcharakteristik NMHJ liegt, so daß ein Schutz ent-

  sprechend einer zweiten Zone möglich ist,

  Nach einer weiterenzeitlichen Verzögerung erzeugt der

  zweistufige Zeitgeber 41 ein Auslösessignal für das Oder-Gatter

  40, so daß ein Schutz entsprechend einer dritten Zone möglich

  ist.

  Es sei bemerkt, daB man auf logische Weise jede Betriebs-

  charakteristik aus zwei oder mehr Signalen aufbauen kann, die

  in einem oder mehreren Komparatoren verglichen werden, und die

  danach mit Hilfe von Und-Gattern, Oder-Gattern oder beliebigen

  anderen geeigneten Mitteln verarbeitet werden können. Ferner kann

  man jede Charakteristik unabhängig regeln und verändern, so daB

  z.B. der rückwirkende Bereich der Betriebscharakteristik nach fig. 5 unabhängig vom Widerstandsbereich der Betriebscharakteristik erweitert werden kann. Entsprechend kann man z.B. die Linie GF gegenüber den Achsen des Diagramms nach Fig. 5 gegenüber ihrer dargestellten Lage um einen vorbestimmten Winkel neigen, indem man den Komparator 32 so einstellt, daß nur der Punkt F gegenüber seiner ursprünglichen Lage [email protected] Relais ist in keiner Weise auf die Erzeugung geradliniger Betriebscharakteristiken beschränkt. Kreisrunde Charakteristiken, z.B. Leitfähigkeits-Relaisbetriebscharakteristiken, lassen sich ebenso gut auf ähnliche Weise gewinnen.
• Mehrere geradlinige und kreisrunde Charakteristiken können auf logische Weise so vereinigt werden, daß sich jede gewünschte komplexe Relaisbetriebscharakteristik ergibt. Ferner ist es durch Abänderungen an den Signalgeneratoren und dem Komparator möglich, jede dieser Charakteristiken einzeln zu regeln, bevor sie miteinander vereinigt werden.
• Das erfindungsgemäße Relais bietet gegenüber anderen Relais den Vorteil )daß man leicht dafür sorgen Kann, daß seine polaren Charakteristiken genau mit einem geometrischen Ort für alle zu erwartenden fehlerhaften Scheinwiderstandswerte eines bestimmten elektrischen Systems zusammenfallen. Hierbei ist das nelais weniger anfällig für eine fehlerhafte Arbeitsweise, z.B, bei Leistungsschwgnkungen in dem System. Das Relais läßt sich auf einfache Weise einstellen, um jede gewünschte polare Charakteristik zu liefern, wie es vorstehend beschrieben ist.
• Gemäß Fig. 6 werden die hier nicht gezeigten Signalgeneratoren entnommenen Signale zwei Komparatoren 32 und 33 zugef @ihrt. Die Signale S1, S2 und 83 werden dem Komparator 32 und die Signale. S4 und S5 dem Komparator 33 zugeführt; die Signale Si bis S5 entsprechen den folgenden Ausdrücken: Die Komparatoren 32 und 33 sind jeweils so geschaltet, daß sie ein Ausgangssignal immer dann erzeugen! wenn der Winkel zwischen ihren Eingangssignalen 900 oder weniger beträgt. Immer dann, wenn diese beiden Komparatoren gleichzeitig ein Ausgangssignal für das Und-Gatter 37 erzeugen, erzeugt das Und-Gatter ein Auslösesignal.
• Wenn gemäß Fig. 7 ein Fehler innerhalb der waagerecht schraffierten Fläche auftritt, erzeugt der Komparator 32 ein Ausgangssignal; tritt dagegen ein Fehler in der senkrecht schraffierten Fläche auf, wird ein Ausgangssignal durch den Komparator 33 erzeugt, wenn. ein Fehler innerhalb der sowohl waagerecht als auch senkrecht schraffierten Fläche auftritt, erzeugt somit das Und-Gatter 37 das Auslösesignal.
• Gemäß Fig. 8 umfaßt ein unsymmetrischer Phasenwinkel-. komparator mit zwei Eingangsklemmen 40 und 41 für zwei Eingangssignale von Signalgeneratoren eine Signalverzögerungsvorrichtung 42, der eines der Eingangssignale zugeführt wird, und die in Abhängigkeit davon ein zeitlich verzögertes Eingangssignal erzeugt, däs im folgenden als zweites Hilfssignal bezeichnet wird. Ein Und-Gatter 43 ist so geschaltet, daß ihm die Eingangssignale und das zweite Hilfssignal zugeführt werden, und daß es ein Zwischensignal immer dann erzeugt, wenn diese Signale gleichzeitig das gleiche vorbestimmte Vorzeichen haben. Eine Signalverzögerungsvorrichtung 44 ist an dass Und-Gatter 47 angeschlossen und dient dazu, in Abhängigkeit von einem Zwischensignal ein zeitlich verzögertes Zwischensignal zu erzeugen, das im folgenden als das erste Hilfssignal bezeichnet wird. Ein Und-Gatter 45 ist-mit dem Und-Gatter 47 und der SignalverzÖgerungsvorrichtung 44 verbunden, und dient dazu, das Komparatorausgangssignal an der Klemme 46 immer dann erscheinen zu lassen, wenn das Zwischensignal und das erste Hilfssignal gleichzeitig das gleiche vorbestimmte Vorzeichen haben.
• Während des Betriebs hat die Signalverzögerungsvorrichtung 42 die Wirkung, daß sie den effektiven "Übereinstimmungs-winkel" der Eingangssignale verkleinert, wenn diese ihr Vorzeichen in einer ersten Größenordnung ändern, und gleichzeitig bewirkt sie keine Änderung des effektiven "Übereinstimmungswinkels", wenn sich die Eingangssignale im gleichen Sinne in einer Größenordnung ändern, die der ersten Größenordnung entgegengesetzt ist. Somit ermöglicht dieser Komparator die Feststellung ungleicher Phasenwinkel auf beiden Seiten einer vorbestimmten Yektorgröße, die in einem Saheinwiderstandsdiagramm dargestellt ist.
• Die Signalverzögerungsvorrichtung 44 verzögert das Zwischensignal um eine vorbestimmte Zeitspanne und kommt daher zusammen mit dem.Und-Gatter 45 zur Wirkung, um "die Breite des Zwischensignals zu,prüfen". Die durch die Signalverzögerungsvorrichtung 44 eingeführte ze:.tliche Verzögerung regelt die tatsächlichen Phasenwinkel, welche durch den Phasenwinkelkomparator festgestellt werden.
• Fig. 9 zeigt einen unsymmetrischen Phasenwinkelkomparator mit einem abgeänderten Eingangskreis, der ein weiteres Und-Gatter 47 umfaßt, das so geschaltet ist, daß ihm das durch das Und-Gatter 43 erzeugte Zwischensignal immer dann zugeführt wird, wenn die zugehörigen Eingangssignale das gleiche vorbestimmte Vorzeichen haben. Die Signalverzögerungsvorrichtung 42 ist so geschaltet, daß ihr wie zuvor ein Eingangssignal zugeführt. wird, daß sie jedoch das zweite Hilfssignal dem Und-Gatter 47 und nicht dem Und-Gatter 43 zuführt. Die Wirkungsweise dieses Komparators ähnelt derjenigen des zuvor beschriebenen.
• Es sei bemerkt, daß man weitere Signalverzögerungsvorrichtungen vorsehen kann, um weitere zeitlich verzögerte Eingangssignale in lbhängigkeit von dem anderen Eingangssignal hinzuzufügen und so die Meßwinkel auf beiden Seiten der erwähnten vorbestimmten Vektorgröße unabhängig zu regeln. Berner sei bemerkt, daß die Zeitverzögerungsvorrichtungen bei diesem Komparator verstellbar sein können, so daß sich die Meßwinkel leicht einstellen lassen.
• Fig. 10 zeigt einen symmetrischen Phasenwinkelkomparator mit Eingangsklemmen 50 und 51 für die Signale 8 1 und S2. Dioden 52 und 53 sind an die Klemmen 50 und 51 angeschlossen und dienen dazu, die Signale 8l und 82 der Basis eines PNP-Transistors 54 zuzuführen. Ein Widerstand 55 ist zwischen der Basis des Transistors 54 und einer Speiseklemme 56 angeschlossen. Ein wei- terer Widerstand 57 liegt zwischen der Speiseklemme 56 und dem Kollektor des Transistors 54 ein PNP-Transistor 58 ist mit seiner Basis an den Kollektor des Tranistors 54 angeschlossen, .und sein Kollektor ist über einen Widerstand 59 mit der Speise- klemme 56 verbunden. Der Emitter des Transistors 54 und des Transistors 58 sind in Parallelschaltung mit einer weiteren Speiseklemme 60 verbunden. -Eine Reihenschaltungsschleife, die Widerstände 61, 62 und 63 sowie einen Kondensator 64 umfallt, ist an ihren Enden mit der Speiseklemme 56 verbunden Der Kollektr eines PNP= Tranistors 65 ist über einen Widerstand 66 an die Speiseklemme 56 angeschlossen, und der Kollektor eines PNP-Transistors 67 ist über einen Widerstand 68 mit der Speiseklemme 56 verbunden. Die Emitter der Transistoren 65 und 67 sind parallelgeschaltet und zwischen den Widerständen 61 und 62 angeschlossen; die Basis des Transistors 65 ist mit dem Kollektor des Transistors 67 verbunden. Von der Basis des Transistors 67 führt eine erste Verbindung über eine Diode 69 zur Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 63 und dem Kondensator 64, eine zweite Verbindung über einen Widerstand 70 zum Kollektor des Transistors 65 und . eine cutte Verbindung über eine Diode 71 zum Emitter des Transistors 65. Eine Ausgangsklemme 72 ist an den Kollektor des Transistors 65 angeschlossen.
• Die Basis eines PNP-Transistors 73 ist mit dem Kollektor des Transistors 58 verbunden, und sein Emitter ist an die Speiseklemme 60 angeschlossen, während der Kollektor mit der Verbindungsstelle der Widerstände 62 und 63 verbunden ist. . Während des Betriebs sind die Speiseklemmen 56 und 60 mit einer äußeren Gleichstromquelle verbunden, so daß an ihnen eine negative Spannung bzw. das Erdpotential liegt. Die Dioden 52-und 53 sowie die Transistoren 54 und 58 bilden ein Und-Gatter zum Feststellen der Zeitspanne, während deren die Signale 81 und 8, gleichzeitig negativ sind. Am Kollektor des Transistors 58 erscheint ein Zwischensignal mit einer Wellenform, deren Breite proportional zum Phasenwinkel zwischen den beiden Signalen 81 und 8 2 ist. Das Zwischensignal wird der Basis des Transistors 73 zugeführt, um diesen Transistorwährend des negativ gerichteten Teils des Zwischensignals leitfähig zu machen.
• Immer dann, wenn der Transistor 73 leitfähig gemacht wird, fließt ein Ladestrom durch diesen Transistor, um den Kondensator 64 aufzuladen. Bei einer vorbestimmten Ladung hat die Spannung an der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 63 und dem Kondensator 64 einen Wert, der ausreicht, um den Transistor 67 leitfähig zu machen, so daß auch der Transistor 65 leitfähig gemacht wird, damit ein Strom durch den Widerstand 66 fließt, und das Potential an der Ausgangsklemme 72 stärker positiv wird, wobei diesen Potential das Ausgangssignal des Komparators darrstellt.
• Ist der Transistor 73 nicht leitfähig, entlädt sich der Kondensator 64 über einen Entladungsweg, der den Widerstand 61 und die Diode 71 umfaBt.
• Wenn die negativ gerichtete Breite des Zwischensignals kleiner ist als eine vorbestimmte Zeitspanne, hört das Aufladen des Kondensators 64.- auf, bevor die Ladung des Kondensators den erwähnten vorbestimmten giert erreicht hat, so daß der Transistor 67 nicht leitfähig bleibt und die Spannung an der Ausgangsklemme 72 auf der Spannung oder in der Nähe der Spannung gehalten wird, die an der Speiseklemme 56 liegt; mit anderen Worten, es wird kein Ausgangssignal erzeugte Somit erzeugt dieser Phasenwinkelkomparator nur dann ein Ausgangssignal, wenn der Phasenwinkel zwischen den Signalen Si und 82 größer ist als ein vorbestimmter Phasenwinkel. Der Wert dieses vorbestimmten Phasenwinkels kann dadurch eingestellt werden, daß man die Kapazität des Kondensators 64 einstellt oder daß man die Basisspannung ändert,, die erforderlich ist, um den Transistor 67 leitfähig zu machen.

Claims (3)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E Elektrisches Schutzrelais, g e k e n n z e i c h n e t durch einen.ersten und einen zweiten Komparator, von denen jeder dazu dient, mindestens zwei Eingangssignale aufzunehmen und zu vergleichen, wobei jedes Eingangssignal proportional zu einer, anderen Vektorgröße ist, die sich nach den elektrischen Bedingungen in einem durch das Relais zu schützenden elektrischen System richtet, wobei der erste Komparator so geschaltet ist, daB er ein erstes Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beziehung zwischen seinen Eingangssignalen erzeugt, die anzeigt, daB ein elektrischer Fehler innerhalb einer vorbestimmten ersten Fläche eines Scheinwiderstandsdiagramme aufgetreten ist, wobei der zweite Komparator so geschaltet ist, daB er das zweite Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beziehung zwischen seinen Eingangssignalen erzeugt, die anzeigt, daß ein Fehler innerhalb einer zweiten vorbestimmten Fläche des Scheinwiderstandsdiagramms aufgetreten ist! sowie durch einen Steuersignalgenerator, der ein Steuersignal immer dann erzeugt, wenn darr erste und das zweite Ausgangs.-Signal gleichzeitig vorhanden sind, wobei das Steuersignal anzeigt, daB ein Fehler innerhalb einer dritten Fläche des Scheinwiderstandsdiagramms aufgetreten ist, wobei diese dritte Fläche sowohl der ersten als auch der zweiten Fläche gemeinsam ist.
2. 2. Elektrischen Schutzrelais, g e k e n n z e i c h n e t . .durch mindestens drei gomparatoren, von denen jeder dazu dient! mindestens zwei zugehörige Eingangssignale aufzunehmen und zu vergleichen, wobei jedes Eingangssignal proportional zu einer anderen VektorgröBe ist, die sich nach den elektrischen Bedingungen in einem durch das Relais zu schützenden elektrischen System richtet, wobei die Komparatoren so geschaltet sind, daB sie ein Ausgangssignal jeweils in Abhängigkeit von vorbestimmten Beziehungen zwischen ihren Eingangssignalen erzeugen, wobei diese Beziehungen jeweils anzeigen, daß ein elektrischer Fehler in einer bestimmten zugehörigen Fläche des Scheinwiderstandsdiagramms aufgetreten ist, sowie durch einen Steuersignalgenerator, der ein Steuersignal immer dann erzeugt, wenn die Ausgangssignale gleichzeitig vorhanden sind, wobei das Steuersignal anzeigt, daß ein Fehler in einer Fläche des Scheinwiderstandsdiagramms aufgetreten ist, die sämtlichen erwähnten Flächen gemeinsam ist.
3. 3. Elektrisches Schutzrelais, g e k e n n z e i c h n e t durch einen ersten, einen zweiten und einen dritten Komparator, von denen jeder dazu dient, zwei zugehörige Eingangssignale aufzunehmen, wobei jedes Eingangssignal proportional zu einer anderen VektorgröBe ist, die sich nach den elektrischen. Bedingungen in einem durch das Relais zu schützenden elektrischen System richtet, wobei die Komparatoren jeweils ein erstes bzw.. ein zweites bzw. ein drittes Ausgangssignal in Abhängigkeit von vorbestimmten Beziehungen zwischen ihrenEingangssignalen erzeugen, die anzeigen, daß ein Fehler in einer ersten bzw. einer zweiten bzw. einer dritten Fläche eines #Scheinwiderstandsdiagramms aufgetreten ist! ferner durch eine Zeitverzögerungsvorrichtung, die auf das gleichzeitige Auftreten des ersten und.des zweiten Ausgangssignals anspricht, um eines der Eingangssignale für den dritten Komparator zu modifizieren, so daB praktisch die dritte Fläche nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit- spanne modifiziert wird, und durch einen Steuersignalgenerator, .der ein Steuersignal in Abhängigkeit vom gleichzeitigen Vor- handensein des ersten, des zweiten und des dritten Ausgangs- signals erzeugt. 4. Elektrisches Schutzrelais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens einer der Kom- paratoren ein symmetrischer Phasenwinkelkomparator ist, mittels dessen festgestellt werden kann! ob die zugehörigen Eingangs- signale innerhalb eines vorbestimmten Phasenwinkels auf beiden Seiten einer vorbestimmten elektrischen Vektorgröße in einem Scheinwiderstandsdiagramm auftreten, wobei der Komparator das Ausgangssignal in Abhängigkeit hiervon erzeugt. 5- Elektrisches Schutzrelais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daB mindestens einer der Kom- paratoren ein unsymmetrisches Phasenwinkelkomparator ist, mittels dessen festgestellt werden kann, ob die zugehörigen Eingangs- signale innerhalb verschiedener vorbestimmter Phasenwinkel auf- treten, und zwar in Abhängigkeit davon, auf welcher Seite einer vorbestimmten elektrischen Vektorgröße die Eingangssigne3.e auftreten, wobei dieser Komparator in Abhängigkeit hiervon ein. Ausgangssignal erzeugt. 6. Elektrisches Schutzrelais nach Anspruch 1 bis 3! dadurch g e k e n n z e i a h n e t 9 daB mindestens einer der Kon- paratoren ein Amplitudenkomparator ist, mittels dessen d;.e Am- plituden der zugehörigen Eingangssignale verglichen werden, und der das Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbe- stimmten Amplitudenbesi®hung zwischen den er- zeugt. . . Elektrisches Schutzrelais, g e k e n n z e i c h n e t durch einen ersten, einen zweiten und einen dritten Komparatort wobei jeder Komparator dazu dient, zwei Eingangssignale auf.-zunehmen und zu vergleichen, wobei jedes Eingangssignal proportional zu einer anderen Vektor#-röBe ist, die sich nach den elektrischen Bedingungen in einem durch das Relais zu schützenden elektrischen System richtet, wobei die Komparatoren so geschaltet sind, daß sie ein erstes bzw. ein. zweites bzw. ein drittes Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beziehung zwischen den zugehörigen Eingangssignalen erzeugen, die anzeigt, daß ein elektrisches Fehler innerhalb einer ete ersten bzw. innerhalb einer zweiten bzw. einer dritten Fläche eines Scheinwiderstandsdiagramm aufgetreten ist, wobei das Relais für jeden Komparator zwei Signalgeneratoreu(mfaßt, denen ein Spannungssignal bzw. ein Stromsignal zugeführt wird, wobei diese-Signale proportional zu den elektrischen Bedingungen in dem zu schützenden Energieversorgungssystem sind, und Wobei die erwähnten Eingangssignale in Abhängigkeit davon erzeugt werden, ferner durch einerstes Und-Gatter, dem das erste und das zweite Ausgangssignal zugeführt werden, und das ein erstes Steuersignal immer dann erzeugt, wenn das erste und das zweite Ausgangssignal gleichzeitig vorhanden sind, sowie ein zweites Und-Gatter zum Aufnehmen des dritten Ausgangssignals und des ersten Steuersignals und zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals, das immer dann erzeugt wird, wenn das erste Steuersignal und das dritte Ausgangssignal gleichzeitig vorhanden sind, eine zweistufige Zeitverzögerungsvorrichtung zum Aufnehmen des ersten Steuersignals, wobei diese Vorrichtung in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignals nach Ablauf einer ersten Verzögerungszeit ein drittes Steuersighal erzeugt; uiü einender den dritten Köm- parätor speisenden Signalgeneratoren so zu modifizieren; däl3 praktisch die erWähnte dritte Fläche des Scheinwiderstands- . #Kgramms modifiziert krdwobei die Zeitverzögerungsvorrichtung nach einer weiteren Verzögerungszeit ein viertes Steuersignäl erzeugtsoie ein. Oäer-Gatter züm Ätü nehmen des zweiten und des vierten Steüersignals; wöbei däö Oder-Gatter immer date: denn ent*eder das zweite öder das viere Steuersignal vorhanden ist, ein Eiriieitungssignal erzeugt uk d.äs Auslösen eines Äusschaitera in deäfi zu sc:ützencei elektrischen System ein>ziz= leiten, S: Elektrisches Genütztelais nacÜ Ärisprüch 5dädütch g e k e n n. z e i c n. e t @aB.er üiä.symmetrische F.äseii- idnkelklöWparätor zur @reiteühessüfig diefiende eeßmittel `'@fa t die äzti@efi eiäg hier als zweite Zeit$etiögerüng'svärrich zeichnete 20itetzogeriin.gsvorrichtung gebildet werden; wobei diese iörricfitieiÜ Aiechehsigi ä1 äüfnirit und .d.äräus ein erstes ii ilfssigiiäl erzen ;t; so wie eüi. Ausgäigs-Üriä-Gatter z`ü, Auf hehlen feg zwiecheÜsignels Süd des eHten Hilfsiinaig@ wobei dieseg Gatter gier t an, enn. g.i@4idetL Sigäle zeitig das glei.cieärzeichn iä'öei asem@arätbrausgäffs- 9'. K j , 11 A fi1 p# äufC`1# @# äi$ d:'itte ieit' t- zöger@gs@or@chtuixg bezeichne-, @it@rerzc@$erungsvörricnt@zx@; der i.i deräig#1e.ü@rä.ü die= .lss.@iii erzeugt gtwße eil. hiAät ärtrGf ein zeü@ei - _ ti deA die @infisig@ili unc da g zr ü@ arzee; igieb iw xeitik einarists 90, Elektrisches Schutzrelais nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der umsymmetrisches Phäsen- winkelkomparator zur ßreitenmessung dienende Meßmittel umfaßt, die durch eine hier als zweite Zeitverzögerungsvorrichtüng be- zeichnete Zeitverzögerungsvorrichtung gebildet werden; der ein Zwischensignal zugeführt wird, und die aus diesem Signal ein erstes Hilfssignal erzeugt, ferner ein Ausgangs-Und-Gatter!, zum Aufnehmendes Zwischensignals und. des ersten Hilfssignals; wobei dieses Gatter immer dann, wenn diese beiden Signale gleichzeitig das gleiche Vorzeichen haben; das Xompärätöraüg- gangssignäl erzeugt, ein Eingangs-Und-Gatter zu>ri Äüfnchmen der'' Eingängssignäle, wobei dieses Gatter ein zteites 2Wisci.ensigriäl immer dann erzeugt, wenn die Eingangssignale gleichzeitig das gleiche Vorzeichen haben,, eine weitere, hier als dritte Zeit-: erzögerungsvptrichtüng bezeichnete Zeitverzögerüngsvor@ichtüng, der eines der Eingangssignale zugefizirt wird; und die in gib= hängigkeit davon ein zweites llfssignäl erzeigt'; söiie eint wei @e res Eingangs-Und-Gatter zum Aufnel'imeü des zweitezZwischen- signäls und des zweiten Hilfssignals, wobei dieses Gatter:äs Zlrischensignäl immer dann. erzeugt, wenn diese beiden Signale gleici.zeitig das gleiche Vorzeichen haben: 1GElektrisches Sciiittzrelais nach Ähsprüch S; g e k e n i= e i. c b, n e t äürch eine vierte Zeitverzogeinüügvörrir_htüng; teer ein ändereider Eingahgssignäle zügefÜrt wir. ri., die .taüs ein crittes Hilfssignal erzeugt; *obeitäs @irigirgi- ii.-Gätter sö geschaltet ist; daß ihrs ääs äsitte Hiif%sign&l ziefüürt *wird, und daß es das @wischeiü@igriäl ' r en $äer- eknenn ä .i.t Eingangssignie! das dritte H:ire.'?'g. ünä ä&it 4,iirtüifitsiignl sämtlich klöicheitg äää gieicütäzei<ü, lle Elektrisches Schutzrelais nach Anspruch 9, g e k e n n -z.e ich n e t . durch eine vierte.Zeitverzögerungsvorrichtung, der ein anderes der Eingangssigüaale zugeführt wird, und die daraus ein drittes Hilfssignal erzeugt, wobei das weitere Eingangs-Und-Gatter so geschaltet ist, daß iht das dritte Hilfssignal zugeführt wird und es das Zwischensignal immer dann erzeugt, wenn das zweite Zwischensignal, das dritte Hilfssignal und das vierte Eilfssignal sämtlich gleichzeitig das gleiche Vorzeichen haben.