DE1947037C3 - Distanzschutzeinrichtung mit polygonalem Auslösegebiet - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dislanzschutzeinrichtung mit polygonalem Auslösegebiet, bei der die Phasenfolge an Vergleichswiderständen abfallender Hilfsspannungen und einer der jeweiligen Impedanz <iner zu überwachenden Hochspannungsleitung entsprechenden Meßspannung zur Ermittlung eines Fehlers auf der Hochspannungsleitung überwacht wird.

Bei einer bekannten Distanz schutzeinrichtung dieser (DT-OS 15 38 383) Art werden zur Festlegung des gewünschten viereckigen Auslösegebietes (Parallelogramm) dpei Hilfsspannungen erzeugt, von denen zwei die Lage des Auslösegebietes festlegen und eine dritte Spannung die Größe des Auslösegebietes bestimmt. Hinsichtlich der Phasenfolge werden die beiden die Lage des Auslösegebietes kennzeichnenden Spannungen und eine der jeweiligen Impedanz der zu überwachenden Hochspannungsleitung entsprechende Meßspannung sowie eine aus der dritten Hilfsspannung und aus der Meßspannung als Differenzspannung sich ergebende Spannung ^ur Ermittlung eines Fehlers überwacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Distanzschutzeinrichtung vorzuschlagen, die sich mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen läßt und eine hohe Sicherheit gegen Fehlauslösen bietet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Distanzschutzeinrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß zur Gewinnung eines viereckigen Auslösegebietes an zwei Vergleichswiderständen zwei Hilfsspannungen erzeugt werden und daß unter Berücksichtigung der Phasenlage aus jeweils einer Hilfsspannung und der Meßspannung gebildete Differenzspannungen und die Hilfsspannungen an eine Logikschaltung angeschlossen sind, die ein λο Auslösesignal abgibt, wenn in einem durch die Nulldurchgänge der Hilfsspannungen oder aus diesen Spannungen abgeleiteter Spannungen bestimmten Zeitintervall die Differenzspannungen Nulldurchgänge mit vorbestimmten Vorzeichen aufweisen.

Die erfindungsgemäße Distanzschutzeinrichtung unterscheidet sich also von der oben beschriebenen bekannten Distanzschutzanordnung unter anderem dadurch, daß zur Bildung eines viereckigen Auslösegebietes nur zwei Hilfsspannungen herangezogen werden. Abgesehen davon, daß sich dadurch eine Vereinfachung im Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber der bekannten Schutzanordnung ergibt, ist bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung dadurch auch noch der wesentliche Vorteil gegeben, daß unter Benutzung der beiden das Auslösegebiet in seiner Gesamtheit festlegenden Hilfsspannungen unter Berücksichtigung der Meßspannung zwei Differenzspannungen erzeugt und diese Differenzspannungen hinsichtlich ihrer Nulldurchgänge in einer Logikschaltung daraufhin überwacht werden können, ob in einem durch die Nulldurchgänge der Hilfsspannungen bestimmten Zeitintervall die Nulldurchgänge der Differenzspannungen ein vorbestimmtes Vorzeichen aufweisen. Es kommt also bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung nicht — wie bei der bekannten Schutzanordnung — auf eine bestimmte Phasenfolge aller Spannungen an, sondern als Auslösekriterium wird betrachtet, ob in einem durch die Nulldurchgär.ge der beiden Hilfsspannungen festgelegten Zeitintervall die beiden Differenzspannungen Nulldurchgänge mit vorbestimmten Vorzeichen aufweisen. Bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung ist deshalb die Phasenfolge der beiden Differenzspannungen belanglos, da sie zur Gewinnung eines Auslösesignals lediglich daraufhin untersucht werden, ob sie gleichartige Nulldurchgänge mit einem vorbestimmten Vorzeichen in einem durch die Nulldurchgänge der Hilfsspannungen festgelegten Zeitintervall aufweisen.

Als vorteilhaft hat es sich bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung erwiesen, wenn die Logikschaltung so dimensioniert ist, daß sie ein Auslösesignal nur dann abgibt, wenn sowohl der Phasenwinkel der ersten, der zweiten Hilfsspannung voreilenden Hilfsspannung kleiner als der Phasenwinkel der unter Berücksichtigung dieser Hilfsspannung gebildeten einen Differenzspannung ist und der Phasenwinkel dieser Differenzspannung kleiner als der einer um 180° gegenüber der zweiten Hilfsspannung phasenverschobenen zusätzlichen Hilfsspannung ist als auch der Phasenwinkel der ersten Hilfsspannung kleiner als der Phasenwinkel einer um 180° gegenüber der unter Berücksichtigung der zweiten Hilfsspannung gebildeten anderen Differenzspannung verschobenen zusätzlichen Differenzspannung ist und der Phasenwinkel dieser phasenverschobenen zusätzlichen Differenzspannung kleiner als der der zusätzlichen Hilfsspannung ist. Bei einer Distanzschutzeinrichtung mit einer derartigen Logikschaltung ergibt sich — wie sich an Hand einer kurzen Überlegung ohne Schwierigkeiten erkennen läßt —, daß je nach Phasenlage bei Fehlerbeginn zur Abgabe eines Auslösesignals eine Meßzeit zwischen 0 und etwa 16 ms erforderlich ist. Dabei bietet die in der eben beschriebenen Weise wirkende erfindungsgemäße Distanzschutzeinrichtung noch den Vorteil, daß für alle Impedanzwerte der zu überwachenden Hochspannungsleitung im Fehlerfall, sei dieser Fehler mit einem Lichtbogen behaftet oder lichtbogenfrei, eine Auslösung eintritt, selbst dann, wenn der Kurzschluß direkt am Einbauort der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung aufgetreten ist; auch beim Einschalten auftretende Kurzschlüsse können sicher erfaßt werden. Demzufolge werden zur Auslösung in vorteilhafter Weise keine Spannungsspeicher und auch keine kurzschlußfremden Spannungen benötigt.

Erscheint die mit einer Logikschaltung ausgerüstete Distanzschlitzeinrichtung hinsichtlich ihrer oberen Grenze der Meß- bzw. Auslösezeit von etwa 16 ms als für den vorgesehenen Verwendungszweck unbefriedigend, dann läßt sich eine Verkürzung der Mcßzcit bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung dadurch erzielen, daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine weitere Differenzspannung aus der Summe der Hilfsspannungen abzüglich der Meßspannung gebildet wird und daß diese weitere Differenzspannung gemeinsam mit der Meßspannung oder einer von ihr abhängigen Vergleichsspannung und den Hilfsspannungen an eine weitere Logikschaltung angeschlossen ist. Damit läßt sich dann eine Auslösezeit von höchstens 10 ms erreichen.

Die weitere Logikschaltung ist im Hinblick auf möglichst geringen Aufwand bei der Entwicklung sowie bei der Fertigung und wegen Erleichterung im Vertrieb in ihrem Aufbau vorteilhafterweise identisch mit der oben beschriebenen anderen Logikschaltung.

Da die weitere Logikschaltung auf Grund der ihr zugeführten Spannungen mit kleiner werdender Meßspannung, d. h. bei einem nahe dem Einbauort der Distanzschutzeinrichtung auftretenden Kurzschluß, nicht mehr sicher arbeiten kann, ist es vorteilhaft, zur Erfassung von Nahfehlern der weiteren Logikschaltung an Stelle der Meßspannung eine Vergleichsspannung zuzuführen, wobei diese Verglcichsspannung zweckmäßigerweise aus einer gegenüber der zweiten Hilfsspannung um 18(T phasenverschobenen Zusatzspannung und der Meßspannung gebildet ist. Dadurch läßt sich nämlich erreichen, daß auch bei einer Meßspannung vom Werte Null die von dieser Meßspannung abhängige Vergleichsspannung von der weiteren Logikschaltung auswertbare Werte aufweist, so daß diese auch bei Nahfehlern ein Auslösesignal abgeben kann. Die Abgabe des Auslösesignals durch diese weitere Logikschaltung erfolgt dabei zweckmäßigerweise dann, wenn sowohl der Phasenwinkel der zweiten Hilfsspannung kleiner als der der Meßspannung ist und der Phasenwinkel der Meßspannung kleiner als der der ersten Hilfsspannung ist als auch der Phasenwinkel der zweiten Hilfsspannung kleiner als der der weiteren Differenzspannung und der Phasenwinkel der weiteren Differenzspannung kleiner als der der ersten Hilfsspannung ist.

Zur Gewinnung eines den praktischen Gegebenheiten eines Hochspannungsnetzes angepaßten Auslösegebietes ist es vorteilhaft, wenn die erste Hilfsspannung einen induktiven Phasenwinkel von etwa 80° und die zweite Hilfsspannung einen kapazitiven Phasenwinkel von etwa 10° aufweist.

Die beiden Logikschaltungen der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung können in unterschiedlicher Weise mit einer nachgeordneten Auslöseschaltung verbunden sein. Beispielsweise kann die Verbindung über ein ODER-Gatter vorgenommen sein, so daß eine Auslösung stets dann eintritt, wenn eine der beiden Logikschaltungen ein Auslösesignal abgibt. In diesem Falle ergibt sich eine Distanzschutzeinrichtung, bei der eine Auslösung mit Sicherheit in höchstens 10 ms erfolgt. Wird dagegen die Auslöseschaltung über ein UND-Gatter mit den Logikschaltungen verbunden, dann tritt eine Auslösung nur dann ein, wenn beide Logikschaltungen Auslösesignale abgeben. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, gegen Fehlauslösen als Folge transienter Vorgänge eine besonders große Sicherheit zu bieten.

Schaltungstcchnisch gesehen hat es sich bei clei erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung als vorteilhaft erwiesen, daß ein dem Strom in der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionaler Strom einem Übertrager mit möglichst großem Fehlwinkel (Luftspaltdrosselspule) eingeprägt ist, :in den sekundärseitig ein ohmscher Widerstand zur Gewinnung der ersten Hilfsspannung angeschlossen ist. Zur Erzeugung der zweiten Hilfsspannung und der

ίο zusätzlichen Hilfsspannung ist der dem Strom in der /u überwachenden Hochspannungsleitung proportionale Strom zweckniäßigerwcise auch einem Stromwandler eingeprägt, an den sekundärseilig mindestens zwei aus jeweils einer Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes bestehende Bürden angeschlossen sind.

Zur Gewinnung der Meßspannung und zur Bildung der Differenzspannungen unter Heranziehung der Meßspannung ist es vorteilhaft, daß eine der Spannung auf der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionale Spannung an einen weiteren Übertrager mit möglichst kleinem Fchlwinkel angeschlossen ist. der bei Verwendung von zwei Logikschaltungen drei Sekundärwicklungen aufweist. Dabei hat es sich zur Erfassung von Nahfehlern als zweckmäßig erwiesen, wenn die der Spannung auf der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionale Spannung in Reihe mit einer auf der Sekundärseite eines primärseitig von dem dem Strom in der Hochspannungsleitung proportionalen Strom durchflossenen HilfsÜbertragers auftretenden Zusatzspannung an der Primärwicklung des weiteren Übertragers liegt.

Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn mittels zweier Sekundärwicklungen des weiteren

Übertragers sowie mittels der Sekundärwicklung eines von dem dem Strom in der Hochspannungsleitung proportionalen Strom durchflossenen weiteren Hufs Übertragers, der sekundärseitig eine mit der zweiten Hilfsspannung übereinstimmende Spannung abgibt, die weitere Differenzspannung und eine gegenüber der Vergleichsspannung um 180° phasen verschobene Spannung zusammen mit den beiden Hilfsspannungen an die zweite Logikschaltung angeschlossen sind.

Von besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäßc Distanzschutzeinrichtung auch insofern, als sie die Möglichkeit bietet, Auslösegebietc mit mehr als vier Ecken zu schaffen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich ein solches Auslösegebiet erfindungsgemäß nämlich dadurch erzielen, daß bei einem angestrebten Auslösegebiel mit η Ecken bei π als gerader Zahl n/2 Hilfsspannungen erzeugt und mit der Meßspanrmng zur Bildung von mindestens n/2 Differenzspannungen herangezogen werden, wobei mindestens n/2 Logikschaltungen zur Auswertung vorgesehen

sind; bei π als ungerader Zahl werden (n+1)/2 Hilfsspannungen erzeugt und mit der Meßspannung zur Bildung von mindestens (n+1)/2 Differenzspannungen herangezogen, wobei mindestens (n+1)/2 Logikschaltungen zur Auswertung vorhanden sind. Durch entspre-

chende Zahl von Hilfsspannungen und aus diesen Hilfsspannungen zusammen mit der Meßspannung gebildeten Differenzspannungen läßt sich also gemäß der Erfindung jedes gewünschte Auslösegebiet bei einem Distanzschutz erreichen. Zur Erläuterung der Erfindung s.nd in den

Fi g. la. Ib sowie 2a. 2b Diagramme gezeigt, die die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung verdeutlichen: in der

Fig. 3 ist in scheniatischer Darstellung der Scrwillungsaufbau eines Ausführungsbeispiels der crfindungsgemäßen Distanzschutzeinriehtung mit einer Logikschaltung wiedergegeben, während in der

Fig. 4 eine Schaltung mit zwei Logikschaltungcn dargestellt ist;

Fig.5 erläutert at)' Hand eines Diagramms die Wirkungsweise dieser Schaltung.

Wendet man sich zunächst den Fig. la und Ib zu. dann erkennt man in der F i g, 1 a in der Impedanzebene

- die Abszisse bezeichnet den Realteil und die Ordinate den Imaginärteil der Impedanz — ein ein Parallelogramm darstellendes Auslösegebiet G. das von erster Hilfsspannung B und von einer zweiten Hilfsspannung A aufgespannt ist, die beide ihren Ursprung im Mittelpunkt des Koordinatensystems haben. Nimmt man nun an, daß ein Fehler mit einer durch den Zeiger Z gekennzeichneten Meßspannung auftritt, der gemäß der Darstellung der Fig. la mit seinem Ende in das Auslösegebiet hineinfällt, dann lassen sich aus den Hilfsspannungen A und B unter Berücksichtigung der Meßspannung Z Differenzspannungen D und E bilden, wobei sich die Differenzspannung D als die Differenz der ersten Hilfsspannung B und der Meßspannung Z und die weitere Differenzspannung E als die Differenz der zweiten Hilfsspannung A und der Meßspannung Z darstellt.

Eine Betrachtung der Fig. la zeigt ferner, daß bei jedem auftretenden Fehler, der durch eine innerhalb des Auslösegebietes G liegende Meßspannung Z gekennzeichnet ist, stets die Bedingung gilt

Bei jedem innerhalb des Auslösegebietes C auftretenden Fehler ist also der Phasenwinkel der ersten Hilfsspannung B kleiner als der der einen Differenzspannung D und der Phasenwinkel der Differenzspannung D kleiner als der einer zusätzlichen Hilfsspannung

- A, die auf Grund einer Phasenverschiebung von 180° aus der zweiten Hilfsspannung A gebildet ist: ferner ist in einem solchen Fehlerfall auch der Phasenwinkel der ersten Hilfsspannung B kleiner als der einer zusätzlichen Differenzspannung - £ die durch Phasenverschiebung um 180° aus der weiteren Differenzspannung E gebildet ist, und der Phasenwinkel der zusätzlichen Differenzspannung — Eist seinerseits wiederum kleiner als der der zusätzlichen Hilfsspannung — A.

Stellt man die in der Fig. la in Form eines Zeigerdiagramms aufgetragenen einzelnen Spannungen in ihrem zeitlichen Verlauf dar, wie es in der Fig. Ib geschehen ist, dann erkennt man, daß ein Fehler im Auslösegebiet G dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem durch den Nulldurchgang Nl der zusätzlichen Hilfsspannung - A und durch einen weiteren Nulldurchgang Λ/2 der ersten Hilfsspannung B bestimmten Zeitintervall Π auch die Differenzspannungen D und

- Egleichartige Nulldurchgänge N3und N4mh einem bestimmten Vorzeichen aufweisen. Ist diese Bedingung gegeben, dann liegt also ein Fehler auf der zu überwachenden Hochspannungsleitung im Auslösegebiet G.

Schaltungstechnisch läßt sich diese Bedingung durch eine in der F i g. 3 dargestellte Schaltungsanordnung 5 lösen, der über Klemmen K 1 und K 2 ein dem Strom in der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionaler Strom / zugeführt wird; an Klemmen K 3 und K 4 ist eine der jeweiligen Spannung in der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionale Spannung iVangeschlossen.

Der Strom / durchfließt eine Primärwicklung Wp 1 eines Stromwandler St 1. an dessen Sekundärwicklung Ws i eine Bürde So 1 angeschlossen ist. Die Bürde .SVi 1 besteht aus der Parallelschaltung eines Kondensators CI und eines Widerstandes ff 1, so daß an der Bürde SB 1 eine gegenüber dem Strom / im Primiirkreis kapazitiv in der Phase verschobene Spannung — Λ hervorgerufen wird; die Spannung —A stellt d'c zusätzliche Hilfsspannung dar.

Die zusätzliche Hilfsspannung - A ist an Eingangsklemmen £"11 und £"12 einer ersten Logikschaltung /. 1 angeschlossen, die mit der Eingangsklemme EU und einer weiteren Eingangsklemmc £"13 auch an die erste Hilfsspannung B angeschlossen ist. die an einem ohmschen Widerstand R 2 abfällt. Der ohmsche Widerstand /?2 ist an eine Sekundärwickiu ig Ws 2 eines Übertragers (J 2 mit möglichst großem Fehl winkel (Lufispaltdrosselspule) angeschlossen, und die Primärwicklung IVp2 dieses Übertragers i/2 liegt in Reihe mit der Primärwicklung Wp I des Stromwandler St 1 und wird demzufolge ebenfalls von dem Strom / durchflossen. Die erste Hilfsspannung B weist demzufolge einen induktiven Phasenwinkel auf. der etwa 80^l beträgt.

Zur Gewinnung der zusätzlichen Differenzspannung -Eist eine Sekundärwicklung Ws31 eines weiteren Übertragers (73. dessen Primärwicklung Wp3 an die Spannung U angeschlossen ist. mit einer Eingangsklemme £""14 und der Eingangsklcmme £"11 der Logikschallung L 1 verbunden. Eine weitere Sekundärwicklung Ws32 des Übertrager 03 ist mit einer weiteren Eingangsklemme £"15 und der Eingangsklemme E13 verbunden, wodurch am Eingang E15— E16 die eine Differenzspannung D und am Eingang E 14—E 16 die zusätzliche Differenzspannung — Egebildet wird.

An der ersten Logikschaltung L 1 liegen somit die Spannungen — A. B, — E und D, die hinsichtlich ihrer Nulldurchgänge überwacht werden und die dann zur Abgabe eines Auslösesignals an einer Ausgangsklcmme SI führen, wenn die gleichartigen Nulldurchgänge der Differenzspannungen — E und D innerhalb des Zeitintervalls Π (vgl. Fig. Ib)auftreten.

Zur Verkürzung der Meßzeit der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung sowie zur Erhöhung der Meßsicherheit ist es vorteilhaft, wenn zur Auslösung eine zweite Auslösebedingung herangezogen wird. Zur Schaffung dieser Bedingung wird zweckmäßigerweise eine weitere Differenzspannung C gebildet, wie sie in der Fig. 2a dargestellt ist. In dieser Fig. 2a ist wiederum in der Impedanzebene das Auslösegebiet C durch die beiden Hilfsspannungen A und Bbegrenzt und in dem dargestellten Fall ein durch die Meßspannung Z gekennzeichneter Fehler im Ausiösegebiet G angenommen. Die weitere Differenzspannung C ergibt sich dann als Differenz aus der Summe der beiden Hilfsspannungen A und ß abzüglich der Meßspannung Z Man kann erkennen, daß ein Fehler innerhalb des Auslösegebietes stets dann vorliegt, wenn

ist. Dies bedeutet, daß ein Fehler in das Auslösegebiet C fällt, wenn der Phasenwinkel der zweiten Hilfsspannung A kleiner als der der Meßspannung Z und dei Phasenwinkel der Meßspannung Zwiederum kleiner all der der ersten Hilfsspannung B und zusätzlich als dei der weiteren Differenzspannung C und der Phasenwin kel der weiteren Differenzspannung Cwiederum kleinei als der der ersten Hilfsspannung Bist.

Der in der F i g. 2b wiedergegebene Zeitverlauf der ii der F i g. 2a in Zeigerform dargestellten Spannunget läßt erkennen, daß eine Auslösebedingung dam

ίο

vorliegt, wenn in dem durch die Nulldurchgängc N 5 und N6 der Hilfsspannungen B und A vorgegebenen Zeitintervall T2 die Meßspannung 7. und die weitere Differenzspannung Cgleichartige Nulldurchgängc Nl und /V8 mit vorbestimmten Vorzeichen aufweisen.

Schaltungstechnisch läßt sich diese Bedingung zusammen mit der oben beschriebenen anderen Auslösebcdingung dadurch auswerten, daß beispielsweise eine in der F i g. 4 dargestellte Schaltungsanordnung verwendet wird, die im Vergleich zur Schaltungsanordnung gemäß F i g. i außer einer zweiten Logikschaltung L 2 einen weiteren Stromwandler St2 aufweist. Zur Erfassung von Nahfehlern ist außerdem noch ein dritter Stromwandler Sl 3 vorgesehen, dessen Sekundärkreis in Reihe mit der Primärwicklung Wp 3 des weiteren Übertragers Ü3 liegt; Tei.; der Fig.4, die mit denen der Fig. 3 übereinstimmen, sind mit gleichem Bezugszeichen versehen.

An Hand eines Vergleichs der Fig. 3 und 4 erkennt man. daß die Schaltung gemäß Fig.4 gegenüber der der Fig. 3 unter anderem auch insofern abgeändert worden ist. daß der Stromwandler Sf 1 außer der Bürde 55 1 eine weitere Bürde SB 2 aufweist, welche wie die Bürde SB 1 aus der Parallelschaltung eines Kondensators C2 und eines Widerstandes R 3 besteht und demzufolge eine Hilfsspannung A mit kapazitivem Phasenwinkel in der Größenordnung von etwa 10° erzeugt. Die Hilfsspannung A ist an Eingangsklcmmen £17 und E18 der zweiten Logikschaltung L 2 angeschlossen, deren Eingangsklemmen £18 und £19 außerdem an die Hilfsspannung B angeschlossen sind. Eine weitere Eingangsklemme £"20 der zweiten Logikschaltung L 2 ist mit einem Ende einer dritten Sekundärwicklung Ws33 des weiteren Übertragers (73 verbunden, deren anderes Wicklungsende mit der Eingangsklemme £16 der ersten Logikschaltung LI in Verbindung steht; ferner ist der Eingang £ 13 der ersten Logikschaltung L 1 unmittelbar mit der hingangskicmmc £ 18 der zweiten L.ogikschaltung L 2 verbunden. An den Eingängen £17-£18 und £19-£18 liegen demzufolge die Hilfsspannungen A und B.

Zur Zuführung der weiteren Differenzspannung Can einen Eingang £21 —£22 der zweiten Logikschaltung L 2 ist ein weiterer Stromwandler St 2 vorgesehen, dessen Primärwicklung Wp 4 in Reihe mit den Primärwicklungen WpX und Wp 2 des Stromwandlers Si 1 bzw. des Übertragers Ü2 liegt und demzufolge auch vom Strom J durchflossen wird. An die Sekundärwicklung IVs 4 des Stromwandlers Si 2 ist eine Bürde SB3 angeschlossen, die aus der Parallelschaltung eines Kondensators C 3 und eines Widerstandes /?4 besteht und eine Hilfsspannung abgibt, die, da sie mit der Hilfsspannung A des Wandlers Si 1 identisch ist, in der Figur ebenfalls mit A bezeichnet ist.

Diese Spannung A liegt einerseits an der Eingangsklemme £21 der zweiten Logikschaltung L2 und andererseits an einem Ende der Sekundärwicklung Ws 32 des weiteren Übertragers Ü3.

Auf Grund der getroffenen Schaltungsmaßnahmen liegen an der zweiten Logikschaltung L 2 die Hilfsspannungen A und ß sowie die weitere Differenzspannung C

ίο und eine Spannung - F. die durch Phasenverschiebung um 180° aus einer Vergleichsspannung £ gewonnen ist. Die Vergleichsspannung F ist unter Berücksichtigung einer Zusatzspannung k ■ A gebildet, die in Reihe mit der Spannung U an der Primärwicklung Wp 3 des

is weiteren Übertragers Ü3 liegt. Dabei ist die Zusatzspannung k ■ A mittels eines weiteren, von dem Strom ) durchflosscnen Stromwandlers S/3 gewonnen, der sekundärseitig mit einer Bürde Sß4 belastet ist. Die Bürde SB4 besteht aus der Parallelschaltung eines Kondensators C4 und eines Widerstandes R 5, so daß die Zusatzspannung A· ■ A einen kapazitiven Phasenwinkel aufweist, der vorzugsweise mit dem der anderen Hilfsspannung A übereinstimmt.

In der F i g. 5 ist veranschaulicht, welche Funktion die Zusatzspannung k ■ A bzw. die um 180° bezüglich dieser Spannung in der Phase verschobene Spannung — k-A hat. Man erkennt an Hand der Fig. 5. daß durch Einfügung dieser Zusatzspannung —k-A auch die Erfassung von Fehlern möglich ist. die in unmittelbarer Nähe des Nullpunktes des Koordinatens>sicms liegen, d.h., es ist die Erfassung von Fehlern ermöglicht, bei denen die Meßspannung Z Null ist Selbst in diesem Falle bleibt nämlich zur Auswertung eine Spannung £ erhalten, die in diesem Falle mit der Zusatzspannung —k ■ A identisch ist.

Dies bedeutet, daß die in der F i g. 4 schaltungsmäßig dargestellte erfindungsgemäße Distanzschutzeinrichtung, deren wirkungsweise in der Fig. 5 veranschaulicht ist, nicht nur den Vorteil kurzer Auslösezeiten bei hoher Sicherheit gegen Fehlauslösungen bietet, sondern auch den Vorteil aufweist, daß Nahfehler einwandfrei erfaßt werden und zur Auslösung führen, wobei aul Spannungsspeicher und kurzschlußfiemde Spannunger verzichtet werden kann.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß dei der Erfindung zugrunde liegende Gedanke selbstverständlich nicht nur in Form der dargestellten Schaltungsbeispiele durchführbar ist. sondern beispielsweise auch in Form aller der Schaltungen in die Praxi; umgesetzt werden kann, die durch duale Umwandlung aus den beschriebenen Schaltungen abgeleitet werder können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

1. Patentansprüche:

   1« 'Distanzschutzeinrichtung mit polygonalem Auslösegebiet, bei der die Pnasenfolge an Ver- S gleichswiderständen abfallender Hilfsspannungen und einer der jeweiligen Impedanz einer zu überwachenden Hochspannungsleitung entsprechenden Meßspannung zur Ermittlung eines Fehlers auf der Hochspannungsleitung überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung eines viereckigen Auslösegebietes an zwei Vergleichswiderständen zwei Hilfsspannungen (A. B) erzeugt werden und daß unter Berücksichtigung der Phasenlage aus jeweils einer Kilfsspannung (A. B) und der Meßspannung (Z) gebildete Differenzspannungen (D, E)und die Hilfsspannungen (A, B)nn eine Logikschaltung (Z. 10) angeschlossen sind, die ein Auslösesignal abgibt, wenn in einem durch die Nulldurchgänge der Hilfsspannungen (A. B)oder aus to diesen Spannungen abgeleiteter Spannungen bestimmten Zeitintervall (71) die Differenzspannungen (D, E) Nulldurchgänge mit vorbestimmten Vorzeichen aufweisen.
2. 2. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (L 1) ein Auslösesignal abgibt, wenn sowohl der Phasenwinkel der ersten, der zweiten Hilfsspannung

   (A) voreilenden Hilfsspannung (B) kleiner als der Phasenwinkel der unter Berücksichtigung dieser Hilfsspannung (B) gebildeten einen Differenzspannning (D)isl und der Phasenwinkel dieser Differenzspannung (D) kleiner als der einer um 180° gegenüber der zweiten Hilfsspannung (A) phasenverschobenen zusätzlichen Hilfsspannung (-A) ist als auch der Phasenwinkel der ersten Hilfsspannung

   (B) kleiner als der Phasenwinkel einer um 180° gegenüber der unter Berücksichtigung der zweiten Hilfsspannung (A) gebildeten anderen Differenzspannung (E) verschobenen zusätzlichen Differenzspannung (- E) ist und der Phasenwinkel dieser phasenverschobenen zusätzlichen Differenzspannung (-E) kleiner als der der zusätzlichen Hilfsspannung (— A)\st.
3. 3. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Differenzspannung (C) aus der Summe der Hilfsspannungen (A, B) abzüglich der Meßspannung (Z) gebildet ist und daß diese weitere Differenzspannung (C)gemeinsam mit der Meßspannung (Z)oder einer von ihr abhängigen Vergleichsspannung (F) und den Hilfsspannungen (A, B) an eine weitere Logikschaltung(Z. 2) angeschlossen ist.
4. 4. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsspannung (F)aus einer gegenüber der zweiten Hilfsspannung (A)um 180° phasenverschobenen Zusatzspannung (- k ■ A) und der Meßspannung (Z) gebildet ist.
5. 5. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Logikschaltung (Z. 2) ein Auslösesignal abgibt, wenn sowohl der Phasenwinkel der zweiten Hilfsspannung (A) kleiner als der der Meßspannung (Z) ist und der Phasenwinkel der Meßspannung (Z) kleiner als der der ersten Hilfsspannung (B) ist als auch der Phasenwinkel der zweiten Hilfsspannung (A) kleiner als der der weiteren Differenzspannung (C) und der Phasenwinkel der weiteren Differenzspannung (C) kleiner als der der ersten Hilfsspannung (B)\s,i.
6. 6. Distanzschutzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hilfsspannung (A) einen kapazitiven Phasenwinkel von etwa 10° aufweist.
7. 7. Distanzschutzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hilfsspannung feinen induktiven Phasenwinkel von etwa 80° aufweist.
8. 8. Distanzschutzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Logikschaltungen über ein ODER-Gatter mit einer Auslöseschaltung verbunden sind, so daß eine Auslösung eintritt, wenn eine der beiden Logikschaltungen ein Auslösesignal abgibt.
9. 9. Distanzschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Logikschaltungen über ein UND-Gatter mit einer Auslöseschaltung verbunden sind, so daß eine Auslösung nur dann eintritt, wenn beide Logikschaltungen Auslösesignale abgeben.
10. 10. Distanzschutzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Strom in der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionaler Strom (I) einem Übertrager (LJ 2) mit möglichst großem Fehlwinkel (Luftspaltdrosselspule) eingeprägt ist, an den sekundärseitig ein ohmscher Widerstand (R 2) zur Gewinnung der ersten Hilfsspannung (B) angeschlossen ist.
11. 11. Distanzschutzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Strom in der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionale Strom (J)auch einem Stromwandler (St 1) eingeprägt wird, an den sekundärsei'ig zur Gewinnung der zweiten Hilfsspannung (A) und der zusätzlichen Hilfsspannung (-A) mindestens zwei aus jeweils einer Paiallelschaltung eines Kondensators (C2, Cl) und eines Widerstandes (RX Ri) bestehende Bürden (SB2, SB 1 Jangeschlossen sind.
12. 12. Distanzschutzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Spannung auf der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportional Spannung (LJ) an einen weiteren Übertrager (LJi) mit möglichst kleinem Fehlwinkel angeschlossen ist, der mindestens zwei mit der ersten Logikschaltung (L 1) verbundene Sekundärwicklungen (Ws 31, IVs 32) aufweist.
13. 13. Distanzschutzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Spannung auf der zu überwachenden Hochspannungsleitung proportionale Spannung (U) in Reihe mit der auf der Sekundärseite eines primärseitig von dem dem Strom in der Hochspannungsleitung proportionalen Strom (J) durchflossenen HilfsÜbertrager (St 3) auftretenden Zusatzspannung (+ k ■ A)nv\ der Primärwicklung des weiteren Übertragers ((73) liegt.
14. 14. Distanzschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier Sekundärwicklungen (Ws 32, Ws 33) des weiteren Übertragers ((73) sowie mittels der Sekundärwicklung eines von dem dem Strom in der Hochspannungsleitung proportionalen Strom (J)

    durchflossenen weiteren Hilfsübertragen, (Si 2), der sekundärseitig eine mit der zweiten Hilisspannung (A) übereinstimmende Spannung (A) abgibt, die weitere Diflerenzspannung (C) und eine gegenüber der Vergleichsspannung (F)um 180° phasenverschobene Spannung (-F) zusammen mit den beiden Hilfsspannungen (A. B)an die zweite Logikschaltung (Z. 2) angeschlossen sind.
15. 15. Distanzschutzeinrichtung nach eirem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines mehr als vier Ecken aufweisenden Auslösegebietes mit // Ecken bei η als gerader Zahl n/2 Hilfsspannungen erzeugt und mit der Meßspannung zur Bildung von mindestens n/2 Differenzspannungen herangezogen werden, wobei mindestens n/2 Logikschaltungen zur Auswertung vorgesehen sind, und daß bei η als ungerader Zahl -=-^— Hilfsspannungen erzeugt und mit der Meßspannung zur Bildung von mindestens Zt- Differenzspannungen herangezogen werden.

    /7+1

    wobei mindestens —j- Logikschaltungen zur Auswertung vorhanden sind.

    IO