DE2325265B2 - Elektronische schutzeinrichtung fuer eine sammelschienenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sammelschienenanlage mit einer Meßschaltung pro Sammelschiene, derart, daß jede Meßschaltung über zugeordnete Trenner-Abbildschaltungen die Ströme der Sammelschienenabgänge erfaßt und bei sammelschienenseitigen Fehlern sowie bei Überschreitung eingestellter Schwellwerte der Ströme ein Auslösekommando abgibt, wobei für jeden Sammelschienenabgang das Schwellwertüberschreitungssignal aus der Sammelschienenschutzschaltung, das Anregesignal und das Auslösekommando der für den Sammelschienenabgang vorgesehenen Distanzschutzschaltung über UND-Stufen in einer Reserveschutzschaltung verknüpft sind, die beim Versagen der dem Sammelschienenabgang zugeordneten Distanzschutzschaltung oder des zugehörigen Leistungsschalters bei Fehlern auf dem überwachten Abgang anspricht und den zugeordneten oder die benachbarten Schalter ansteuert.

Der Gegenstand der Hauptanmeldung löst die Aufgabe, für die Sammelschienenabgangsleitungen einen Reserveschutz zu schaffen, der eine bessere Absicherung der von den Sammelschienen abgehenden Fernleitungen ermöglicht. Es hat sich herausgestellt, daß dieser Reserveschutz nicht bei allen Fehlerkombinationen optimal arbeiten kann. Auch treten Schwierigkeiten auf. wenn der Leitungsschuiz auf seine Funktionsfähigkeit überprüft werden soll.

Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reserveschutzschaltung so zu verbessern, daß sie allen Bedarfsfällen leicht angepaßt und ohne weiteres in das Prüfprogramm einbezogen werden kann.

Erfindungsgemäß wird bei einer Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Schwellwertüberschreitungssignal und das Richtungssignal oder das Auslösekommando des Abgangsschutzes über logische Verknüpfungsglieder Zeitstufen ansteuern, deren Ausgangssignal den betreffenden Sammelschienenabgang meßtechnisch vom Phasenvergleich abschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von F i g. 1 bis 4 der Zeichnung erläutert. Es zeigen

F i g. 1 bis 3 verschiedene Anschlußschaltungen,

F i g. 4 eine Reserveschutzschaltung.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie im Hauptpatent.

In allen Anschlußschaltungen sind Eingänge Ei und El der Reserveschützschaltung RSV vorgesehen, die unterschiedlich beaufschlagt werden.

In F i g. 1 liegt in der zum Eingang El führenden Leitung ein Kontakt -45, der das Aus-Kommando ein Distanzschutzrelais realisiert, in Reihe mit dem Kontakt Pi eines Prüfschalters P. In einer zum Eingang El führenden Leitung sind die Anrege- und Richtungssignalkontakte ZR, Z7und ζ) des Distanzschutzrelais angeordnet. Parallel dazu liegt ein zweiter Kontakt Pl

des Prüfschalters P. Die Stellung des Schalters entspricht dem Betriebsfall. Zwecks Prüfung des Distanzschutzrelais wird der Kontakt P 1 geöffnet und der Kontakt PI geschlossen. Dadurch Weiht der Reserveschutz auch bei abgeschaltetem Distanzrelais wirksam als Schutz für die Leitung.

F i g- 2 unterscheidet sich von F i g. 1 lediglich dadurch, daß die Anrege- und Richtungssignalkontakte des Distanzrelais durch einen Mitnahmekontakt M ersetzt sind. Dieser Kontakt wird über geeignete Übertragungskanäle vom Aus-Kommando des Leitungsschutzes in der Gegenstation betätigt. Zur Übertragung ist insbesondere das System »Trägerfrequenz auf Hochspannungsleitungen« (TFH) geeignet. In Fig.3 bleibt der Eingang £1 unbeaufschlagt, während drei ,₅ parallele Leitungen zum Eingang £2 führen. In der oberen Leitung liegt der Kontakt P2 des Prüfschalters P. in der mittleren Leitung sind in Reihen-ParaUel-Schaltung die Anrege- und Richtungssignalkontakte ZR, ZT, Q des Distanzrelais, der Aus-Kontakt AS des Distanzrelais und der Kontakt Pl des Prüfschalters P angeordnet. Die untere Leitung weist lediglich den Mitnahmekontakt M auf. Die genaue Funktion der Schaltungen wird spater im Zusammenhang mit der Reserveschutzschaltung nach F1 g. 4 erläutert. _2i

In F i g. 4 ist die eigentliche Reserveschutzschaltung mit strichpunktierten Linien eingerahmt. Sie weist außer den Eingängen £1, £2 Verbindungrleitungen L 1, Ll, L3 und L4 zur Sammelschienenschutzschaltung und Ausgänge A 1, A Γ, A 2, A 3 und A 4 auf. Die Eingänge £1 und £2 sowie die Leitung L 3 sind mit UND-Stufen & 2, & 4 verbunden. Der Ausgang der UND-Stufe&3 ist direkt und der Ausgang der UND-Stufe &4 über eine Diode DX mit einer ODER-Stufe ODER 1 verbunden, die ihrerseits zu einer Zählstufe Z 1 und einer Rückstellimpulsschaltung Rl führt. Die Zählstufe, die zugleich Decoder ist, wird von einem Multivibrator G 1 versorgt. Der Zählstufe Z1 ist eine Start-Zeitstufe TO und dieser ein Speicher SPO nachgeschaltet. Der L-Ausgang des Speichers SPO ist mit UND-Stufen & 10, & 13, & 14 verbunden. Die zweiten Eingänge der UND-Stufen werden von den Leitungen L1, L2 und LA beaufschlagt. Die Ausgänge der UND-Stufen & 13, & 14 sind identisch mit den Ausgängen Λ 1, AY der Reserveschutzschaltung RSV. Der Ausgang der UND-Stufe & 10 ist mit je einem Eingang weiterer UND-Stufen & 11, & 12 verbunden. Diese UND-Stufen erhalten ferner Impulse von der Zählstufe Zl. Die letztgenannten UND-Stufen werden ferner über dritte Eingänge von den UND-Stufen & 3, & 4 augesteuert. Der UND-Stufe & 11 ist eine Zeitstufe 7"! nachgeschaltet. Zwei weitere Zeitstufen Tl, T3 liegen am Ausgang der UND-Stufe & 12. Die Zeitstufen Ti bis Γ3 beaufschlagen Speicher SPi, SPl, SP3. Die L-Ausgänge der Speicher führen zu dem Ausgang Ai. In der Ausgangsleitung des mittleren Speichers ist eine Diode Dl angeordnet. Ferner ist der L-Ausgang des Speichers SPl und der O-Ausgang des Speichers SP3 mit einer UND-Stufe & 15 verbunden, die am Ausgang Λ 3 liegt. Der Ausgang Λ 3 ist über Dioden D3 bis D6 mit vier Aus-Freigabeleitungen 551, 5511, SSIII, 55IV des Sammelschienenschutzes verbunden. In diesen Leitungen sind weitere Dioden Dl bis DlO angeordnet. Die genannten Dioden liegen außerhalb der Reserveschutzschaltung in der Sammelschienenschutzschaltung.

Die Leitungen L 1 und L 2, die Trennersignale des Sammelschienenschutzes führen, sind zusätzlich an die Eingänge von UND-Stufen & 16, & 17 geführt, deren zweite Eingänge mit dem Ausgang A 3 verbunden sind. Diesen UND-Stufen sind weitere UND-Stufen & 18, & 19 nachgeschaiiet, deren zweite Eingänge von den Leitungen 551 und 55IJ beaufschlagt werden. Die Ausgänge der UND-Stufen & 18, & 19 führen zu einer ODER-Stufe ODER 4, die den Ausgang A 4 speist. Das Aus-Signal des Ausgangs A 4 betätigt über eine weitere ODER-Stufe ODER 5 und einen Signalverstärker V den Leistungsschalter des betreffenden Abgangs. Die ODER-Stufe ODERS, zum Sammelschienenschutz gehörend, wird zugleich von anderen Schaltungen beaufschlagt, die ebenfalls zum Sammelschienenschutz gehören.

Die Reserveschutzschaltung weist ferner eine elektronische Selbsthalteschaltung SH, eine ODER-Stufe ODER 3 und eine Impulsverlängerungsstufe IV auf. Die SeJbslhaJteschahung SH ist lediglich durch ein mechanisches Hilfsrelais mit zwei Wicklungen und einen Hilfskontakt angedeutet. Der Hilfskontakt liegt im Zuge der Leitung L 4, die das Stromsummensignal führt und zum ersten Eingang der ODER-Stufe ODER 3 verläuft. Die Impulsverlängerungsstufe IV wird von dem Ausgang der UND-Stufe &3 gespeist, während ihr Ausgang mit der Selbsthalteschaltung 5/·/und dem zweiten Eingang der ODER-Stufe ODER3 verbunden ist. Alle Mitnahmtsignale vom Eingang £2, deren Dauer über dem Siürpegel liegt und z. B. größer als 40 ms ist, werden auf beispielsweise 200 ms verlängert. Diese Signale bringen die Selbsthalteschaltung SH zum Ansprechen, so daß dann das in solchen Störungsfällen ohne nach Ablauf von to vorhandene Stromsummensignal über die Stufen ODER 3 und ODER 1 die Anregung zum Ablauf der Zeitstufen übernehmen kann, falls vom Eingang £ 1 kein Signal vorliegt.

Die Wirkungsweise der Gesamtschaltung wird nachfolgend in Verbindung mit den verschiedenen Anschlußschaltungen erläutert:

1.1 Anschlußschaltung nach F i g. 1 Fehler auf einem Abgang, wenn das vom Distanzrelais erteilte Aus-Kommando nicht ausgeführt wird (Leistungsschalterversager)

Es sind Eingangsignale nach £1 und £2 vorhanden. Der Abgangsschwellwert auf der Leitung L 3 ist sicher überschritten. Damit wird zunächst die fest auf beispielsweise 100 ms eingestellte Zeitstufe TO gestartet. Nach 100 ms wird über den Speicher 5P0 und das Trenner-Signal auf der Leitung L 1 oder L 2 eine der UND-Siufen &13, &14 angesteuert, so daß über den Ausgang A 1 oder A V in der Sammelschienenschutzschaltung das zugehörige Relais zur Stromsummenbildung abgesteuert wird. Da nun der Kurzschlußstrom im fehlerbehafteten Abgang als Stromsumme auftritt, spricht die Stromsummenanregung im Sammelschie-· nenschutz an, so daß auf der Leitung L 4 ein L-Signal erscheint. Da das Aus-Kommando von £1 noch ansteht, wird über die UND-Stufen &10, &11 die Zeitstufe Ti gestartet. Zugleich werden über das Richtungssignal von £2 und die UND-Stufe &12 die Zeitstufen Tl und T3 gestartet. Nach Ablauf der Zeitstufe 71 wird über den Speicher 5Pl der Abgang A 1 meßtechnisch vom Phasenvergleich innerhalb des Sammelschienenschutzes abgeschaltet. Hierdurch wird im Sammelschienenschutz ein Auslösesignal gegeben, das den Sammelschienenabschnitt mit dem fehlerbehafteten Ausgang selektiv abschaltet.

1.2 Anschlußschaltung nach F i g. 1

Fehler auf einem Abgang ohne Aus-Kommando von

Distanzschutz (Relaisversager)

Wenn also der Eingang £1 O-Signal hat und £2 und L3 L-Signal aufweisen, wird die Zeitstufe 70 gestartet, was wiederum mit Zeitverzögerung über den Ausgang A 1 oder A Γ zur Absteuerung des Relais für die Stromsummenbildung führt. Wie unter 1.1 beschrieben, spricht die Stromsummenanregung im Sammelschienenschutz an. Die Leitung /.4 erhält L-Signal. Da somit ille drei Eingänge der UND-Stufe &12 L-Signal führen, werden die Zeitstufen 72 und 73 gestartet. Nach Ablauf der Zeitstufe 72 erhält der Ausgang A 2 ein L-Signal. Da der negierende Ausgang des der Zeitstufe 73 nachgeschalteten Speichers SP3 in diesem Zeitpunkt noch ein L-Signal führt, spricht die UND-Stufe &15 an. Der Ausgang A 3 erteilt ein Sperrsignal auf die Aus-Freigabeleitungen 551 bis 551V. Die Signale der Leitungen L1, L 2, die das Trenner-Signal des Sammelschienenschutzes führen, steuern in Verbindung mit dem Signal am Ausgang A3 die UND-Stufe &16 oder &17 an. Da der Phasenvergleich jetzt auf Auslösung erkennt, steuern die Aus-Freigabesignale über 551 oder 5511 die UND-Stufen &18 oder &19 an, so daß über die Stufe ODER 4 und den Ausgang A 4 der betroffene Abgang abgeschaltet wird.

Falls aber nun dieses Aus-Kommando nicht ausgeführt wird, greift die Zeitstufe 73 über den Speicher SP3 und die UND-Stufe &15 ein: Nach Ablauf der Zeit ti erhält der negierende Ausgang des Speichers SP3 ein O-Signal, und das Sperrsignal am Ausgang A 3 entfällt. Somit können die Aus-Freigabesignale des Sammelschienenschutzes die gesamte Sammelschienenanlage abschalten. Die Zeiten π bis ö der Zeitstufen 71 bis 73 sind so gestaffelt, daß die Gesamtabschaltung erst dann erfolgt, wenn die vorhergehenden Maßnahmen ohne Erfolg geblieben sind.

13 Anschlußschaltung nach F i g. 1

Funktionsprüfung

40

Wenn der Schalter P in die Prüfstellung gelegt wird, ist der Leitungsschutz nicht betriebsfähig. Der Kontakt P2 gibt ein Dauersignal auf den Eingang £2. Wenn gleichzeitig der Laststrom auf dem betreffenden Abgang den Schwellwert im Sammelschienenschutz über- \$ schritten hat also die Leitung L 3 ein L-Signal führt, wird die Zeitstufe 70 gestartet Nach Ablauf der Zeit to wird das zugehörige Relais für die Stromsummenbildung abgesteuert. Wenn nun während der Prüfzeit ein Kurzschluß auftritt erhält auch die Leitung L 4 ein L-Signal, und die Zeitstufen 72 und 73 werden gestartet. Die Reserveschutzschaltung ist daher auch während eines Prüfvorganges im Kurzschlußfall funktionsfähig.

Die Anschlußschaltung nach Fig.! ist immer dann angebracht, wenn

a) die Aus-Kommandos vom Leitungs- und Sammelschienenschutz auf die gleiche Auslösespule des Leistungsschalters einwirken und

b) die Zeiten η und G des Reserveschutzes die Staffelkennlinie des Distanzschutzes nicht in unzulässiger Weise beschneiden.

2.1 Anschlußschaltung nach F i g. 2

Fehler auf einem Abgang, wenn der Leistungsschalter versagt

Der zeitliche Ablauf ist identisch mit dem unter 1.1 beschriebenen.

2.2 Anschlußschaltung nach F i g. 2

Fehler auf einem Abgang ohne Aus-Kommando vom

Distanzrelais (Relaisversager)

Der zeitliche Ablauf ist weitgehend identisch mit dem unter 1.2 beschriebenen. Da aber das Mitnahmesignal von der Gegenstation (Kontakt M) kürzer ist als die Zeiten ti und d, muß eine künstliche Verlängerung erfolgen. Alle echten Signale (> 40 ms) werden in der Impulsverlängerungsstufe IV auf 200 ms verlängert. Nach etwa 100 ms (Ablauf von fo) spricht die Stromsummenanregung an, so daß dann über die Selbsthalteschaltung 5Hdas Signal der Leitung L 4 gehalten wird, bis nach Ablauf der Zeitstufen 72, 73 eine Abschaltung erfolgt und das Signal der Stromsummenanregung entfällt.

Wenn auf Grund außenliegender Fehler Mitnahmesignale gegeben werden, ohne daß eine Stromsummenanregung vorliegt, fällt die Selbsthalteschaltung SH nach 200 ms in den Nullzustand zurück.

23 Anschlußschaltung nach F i g. 2
Funktionsprüfung

Der Ablauf entspricht 1.3.

Bei Verwendung der Anschlußschaltung nach F i g. 2 ist kein unselektives Eingreifen des Reserveschutzes in die Staffelkennlinie des Distanzschutzes zu befürchten. Die Zeitstufe 72 für das abgangsbezogene Aus-Kommando kann daher sehr niedrig eingestellt werden. Es kann sogar to < t\ sein. Ferner ist vorteilhaft, daß der Reserveschutz bei Relaisversagern auch ohne Information aus dem Abgangsrelais arbeitsfähig ist.

Die Anschlußschaltung nach Fi g. 2 ist in den Fällen wirkungsvoll einzusetzen, in denen der Leistungsschalter nur eine Auslösespule aufweist ein Mitnahmesignal von der Gegenstation zur Verfügung steht und ein unselektives Eingreifen des Reserveschutzes in die Staffelkennlinie des Distanzschutzes vermieden werden muß.

3.1 Anschlußschaltung nach F i g. 3

Wenn am Leistungsschalter zwei Auslösespulen vorhanden sind, ist es zweckmäßig, daß der Hauptschutz auf die eine und der Sammelschienenschutz einschließlich Reserveschutz auf die andere Spule arbeitet. In solchen Fällen ist es dann aber nicht erforderlich, daß Leistungsschalterversager bei Ansteuerung des Schalters vom Hauptschutz eine unmittelbare Sammelschienen-Abschaltung durch den Reserveschutz zur Folge haben. Vielmehr sollte der Reserveschutz dann zunächst ein Aus-Kommando nur auf den in Frage kommenden Leistungsschalter geben. Um dies zu erreichen, genügt es, das Aus-Kommando des Hauptschutzes auf den Eingang £2 des Reserveschutzes zu geben. Der in der Anschlußschaltung 3 eingezeichnete Anrege- und Richtungskontakt ist nicht erforderlich.

In dieser Schaltung werden Relais- und Leistungsschalterversager gleich behandelt. Es ist ohne weiteres zulässig, daß dabei die Zeit ö auf verhältnismäßig niedrige Werte eingestellt wird. Die Zeitstufe 71 wird nicht benötigt und kann auf eingestellt werden. Im übrigen ist der funktioneile Ablauf mit dem unter 1.2 und 13 bzw. 22 und 23 beschriebenen identisch.

Die beschriebenen drei Anschlußschaltungen sind nur als Beispiele anzusehen. Es sind ohne weiteres Kombinationen dieser Schaltungen oder auch andere Anschlußsclhaltungen denkbar. Wie die Kriterien für Relais- oder Schalterversager gewonnen werden, ist für

den Reserveschutz ohne Belang.

Es wäre z. B. ohne weiteres denkbar, daß zur Erhöhung der Sicherheit bei Schaherversagern das vom Hauptschutz erteilte Aus-Kommando noch zusätzlich über einen Hilfskontakt des Leistungsschalters geführt wird. Damit würde erreicht, daß der Reserveschutz nur

bei eingeschaltetem Leistungsschalter angesteuert wei den kann.

Für den beschriebenen Reserveschutz werden di Abgangs-Schwellwertsiiifen, die Trennerstellungsnacl bildung und die Phasenvergleichschaltungen des San melschienenschutzes in vorteilhafter Weise mitbenutz

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

909 5E

iH/jiüä^it-

Claims (6)

Patentansprüche: 23 265

1. Elektronische Schutzeinrichtung für eine Sammelschienenanlage nach Patentanmeldung P 22 20 362.9-32 mit einer Meßschaltung pro Sammelschiene, derart, daß jede Meßschaltung über zugeordnete Trenner-Abbildschaltungen die Ströme der Sammelschienenabgänge erfaßt und bei sammelschienenseitigen Fehlern sowie bei Oberschreitung eingestellter Schwellwerte der Ströme ein Auslösekomrnando abgibt, wobei für jeden Sammelschienenabgang das Schwellwertüberschreitungssignal aus der Sammelschienenschutzschaltung, das Anregesignal und das Auslösekorumando der für den Sammelschienenabgang vorgesehene Distanzschutzschaltung über UND-Stufen in einer Reserveschutzschaltung verknüpft sind, die beim Versagen der dem Sammelschienenabgang zugeordneten Distanzschutzschaltung oder des zügehörigen Leistungsschalters bei Fehlern auf dem überwachten Abgang anspricht und den zugeordneten oder die benachbarten Schalter ansteuert, d a durch gekennzeichnet, daß das Schwellwertüberschreitungssignal und das Richtungssignal oder das Auslösekommando des Abgangsschutzes über logische Verknüpfungsglieder (& 3, & 4, ODERi, &11, &12) Zeitstufen (71, 72, 73)ansteuern, deren Ausgangssignal den betreffenden Sammelschienenabgang meßiechnisch vom Phasenvergleich abschaltet.

2. Elektronische Schutzeinrichtung für eine Saminelschienenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zeitstufen (71 bis 73) vorgeschalteten UND-Stufen (& 11, & 12) einen zusätzlichen Eingang aufweisen, der vom Schwellwertsignal des Summenstroms beaufschlagt ist.

3. Elektronische Schutzeinrichtung für eine Sammelschienenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logisch verknüpften Eingangssignale (z. B. Schwellwertüberschreitungssignal, Anregeiignal, Richtungssignal, Auslösekommando) einer Startzeitstufe (TO) zugeführt sind, deren Ausgangssignal in weiteren UND-Stufen (& 13, & 14) mit den Trennersignalen des Sammelschienenschutzes verknüpft ist und daß die Ausgangssignale dieser UND-Stufen (& 13, & 14) den betreffenden Sammelschienenausgang meßtechnisch von der Stromsummenbildung abschalten.

4. Elektronische Schutzeinrichtung für eine Sammelschienenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Startzeitstufe (Γ0) ferner über eine U N D-Stufe (& 10) mit dem Schwellwertsignal des Summenstroms derart verknüpft ist, daß die weiteren Zeitstufen (71, Tl, 73) erst anlaufen können, wenn die Startzeitstufe (70) abgelaufen ist.

5. Elektronische Schutzeinrichtung für eine Sammelschienenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellwertsignal und das Richtungssignal über Verknüpfungsglieder (&4, ODERi, & 10, & 12) auch bei fehlendem Aus-Kommando eine Zeitstufe (72) ansteuern, deren Ausgangssignal den betreffenden Sammelschienenabgang meßtechnisch vom Phasenvergleich abschaltet.

6. Elektronische Schutzeinrichtung für eine Sammelschienenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle des Richtungssignals das Mitnahmesignal von der Distanzschutzschaltung in der Gegenstation tritt und daß das Ausgangssignal der das Schwellwert- und Mitnahmesignal ^verknüpfenden UND-Stufe (& 4) einer Impulsverlängerungsstufe (IV) und einer Selbsthalteschaltung (SH) zugeführt ist, die das Schwellwertsignal der Stromsumme an die Stelle des Mitnahmesignals setzt.