DE2532114C3 - Monitoring device for a three-phase transmission system - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung far ein DrehstromQbertragungssystem mit je einem mehrphasigen Satz von Primäranschlüssen und Sekundäranschlüssen, insbesondere für Drehstromtransformatoren.The invention relates to a monitoring device for a three-phase current transmission system, each with one multi-phase set of primary and secondary connections, especially for three-phase transformers.

Eine solche Überwachungseinrichtung ist z. B. aus der DE-PS 3 15 272 bekannt.Such a monitoring device is z. B. from the DE-PS 3 15 272 known.

Der Betriebszustand von Drehstromübertragungssystemen, wie z. B. Transformatoren, MaschinenkaskadenThe operating state of three-phase transmission systems, such as. B. Transformers, machine cascades mit frequenzgleichen Primär- und Sekundäranschlüssen oder Netzkupplungen, ist weitgehend durch die relative Phasenlage der primär- und sekundärseitigen Drehstromsysteme charakterisiert, weshalb diese eine praktisch wichtige Meß- und Überwachungsgröße darstellt Speziell bei Drehstromtransformatoren mit glavanisch getrennter Primär- und Sekundärseite ist der entsprechende Phasenwinkel oder seine Änderung ein Indikator für einwandfreien Isolationszustand bzw. Kurzschluß zwischen den Wicklungen. Für die Überwachung werden üblicherweise umfangreiche und aufwendige Differentialrelaisschaltungen verwendet, wobei insbesondere wegen etwaiger Nullkomponenten der primär- und sekundärseitigen Stromsysteme besondere Kompensationsmaßnahmen erforderlich sind, z. B. Zwischenstromwandler mit Stern-Dreieck-Wicklung.with primary and secondary connections or network couplings of the same frequency is largely due to the relative The phase position of the primary and secondary-side three-phase systems characterizes, which is why this one is a practically important measurement and monitoring variable, especially for three-phase transformers Glavanisch separated primary and secondary side is the corresponding phase angle or its change Indicator for perfect insulation condition or short circuit between the windings. Comprehensive and complex differential relay circuits are usually used for monitoring, with special because of any zero components of the primary and secondary power systems Compensation measures are required, e.g. B. Intermediate current transformer with star-delta winding.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Überwachungseinrichtung für Drehstromübertragungssysteme, die sich durch einfachen Aufbau und entsprechend geringen Aufwand auszeichnet und unmittelbar den Phasenwinkel des Übertragungsfaktors zu erfassen ges tauetThe object of the invention is to create a monitoring device for three-phase transmission systems, which is characterized by a simple structure and correspondingly low cost and is immediate to detect the phase angle of the transfer factor is thawed

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöstThis object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1 solved

Bei einer solchen Einrichtung ist die induzierte Ankerspannung von der relativen Phasenlage der in den beiden Drehfeldinduktoren vorhandenen Drehfelder, und zwar von dem hierdurch bestimmten resultierenden Drehfeld, nicht in ihrer Phasenlage, sondern auch in ihrer Amplitude abhängig, so daß letztere in einfacher Weise als Überwachungs- oder Meßgröße verwendet werden kann. Im allgemeinen wird man dabei die beiden Drehfelder vom primär- und sekundärseitigen Strom speisen, da die relative Phasenlage der beiden Stromsysteme bei einer Störung, insbesondere bei einem Kurzschluß im Überwachungsobjekt eine starke Änderung erfährt In einem vorgegebenen Normalzustand können die beiden Drehfelder durch geeignete Phasendrehung in eine vorbestimmte Relativ-Phasenlage gebracht werden, der ein Bezugswert der induzierten Spannungsamplitude entspricht und von dem aus die etwa eintretende Phasenänderung gemessen werden kann. Zweckmäßig werden die beiden Drehfelder im Normal- oder Bezugszustand gegenphasig eingestellt so daß die Bezugsamplitude der induzierten Ankerspannung Null istWith such a device, the armature voltage induced depends on the relative phase position of that in the both rotating field inductors existing rotating fields, namely from the resulting determined Rotating field, not dependent on its phase position, but also on its amplitude, so that the latter is easier Way can be used as a monitoring or measured variable. Generally one becomes the two Feed rotating fields from the primary and secondary current, as the relative phase position of the two Power systems in the event of a fault, especially a short circuit in the monitored object, a strong one Changes undergoes In a given normal state, the two rotating fields can be changed by suitable Phase rotation can be brought into a predetermined relative phase position, which is a reference value of the induced Corresponds to the voltage amplitude and from which the approximately occurring phase change can be measured can. The two rotating fields are expediently set in phase opposition in the normal or reference state so that the reference amplitude of the induced armature voltage is zero

Grundsätzlich kann die Einstellung der gegenseitigen Phasenlage der Drohfelder durch ein elektrisches Phasendrchglied vor dem Anschluß des betreffenden Drehfeldinduktors bewirkt werden, jedoch sind solche Phasendrehglieder aufwendig und nur schwierig variabel zu machen. Deshalb besteht eine vorteilhafte Ausführung darin, wenigstens einen der Drehfeldinduktoren in bezug auf den Anker bzw. in Bezug aufeinander dreheinstellbar auszubilden. Diese mechanische Einstellbarkeit ist mit einem geringen Aufwand ohne elektrische Bewegungskontakte realisierbar. Wegen der begrenzten Einstellbewegung, die praktisch nur einmal erfolgt, sind Verschleiß oder Störanfälligkeit vernachlässigbar klein.In principle, the mutual phase position of the threatening fields can be set by means of an electrical Phasendrchelements are effected before the connection of the respective rotating field inductor, but such are Phase rotating members are complex and difficult to make variable. Therefore, there is an advantageous one Implementation therein, at least one of the rotating field inductors with respect to the armature or with respect to one another to train rotatable. This mechanical adjustability can be done with little effort electrical movement contacts can be implemented. Because of the limited adjustment movement, which is practically only once occurs, wear and tear or susceptibility to failure are negligibly small.

Weiterhin kann wenigstens einer der Drehfeldinduktoren axialverschiebbar in bezug auf den Anker des Drehfeldbildners angeordnet werden. Dadurch ergibt sich mit den entsprechenden Vorteilen, wie soeben angeführt die Möglichkeit einer Amplitudeneinstellung der von dem betreffenden Drehfeld induzierten Ankerspannungskompunente ohne Veränderung derFurthermore, at least one of the rotating field inductors can be axially displaceable with respect to the armature of the Rotating field generator are arranged. This results in the corresponding advantages, as just now mentioned the possibility of adjusting the amplitude of the induced by the rotating field in question Armature voltage component without changing the

Phasenlage, was ζ, B. fur den Ausgleich unterschiedlicher Umersetzungsverhältnisse der im allgemeinen zwischen Drehstromanschluß und Drehfeldinduktor vorhandenen Meßwandler von Vorteil istPhasing what ζ, B. for balancing different Conversion ratios of the in general between the three-phase current connection and the rotating field inductor is an advantage

Für die Anwendung auf Überwachungsaufgaben mit Mehrwicklungstransformatoren und entsprechender Mehrzahl von Primär- bzw. Sekundäranschlüssen können zusätzliche DrehFeldinduktoren vorgesehen werden. Gegebenenfalls können auch mit Vorteil mehrere Drehstromwicklungen, deren jede einen Drehfeldinduktor darstellt, zusammengeschaltet werden — vorzugsweise in Serie — und auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sein.For use in monitoring tasks with multi-winding transformers and the like Additional rotating field inductors can be provided for a plurality of primary or secondary connections will. If necessary, several three-phase windings, each of which has one Rotating field inductor represents, are interconnected - preferably in series - and on one be arranged common core.

Die Erfindung wird weiter anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, die eine Differentialüberwachungseinrichtung für einen Drehstromtransformator im Prinzipschaltbild zeigtThe invention is further explained with reference to the embodiment shown in the drawing, which shows a differential monitoring device for a three-phase transformer in a schematic diagram

Ein Drehstromtransformator 1 ist mit seiner Primärwicklung la an ein Netz R, S, T und mit seiner Sekundärwicklung löan ein Netz U. V, H/angeschlossen. An beiden Anschlüssen ist ein Stromwandler 2 bzw. 3 in Sternschaltung vorgesehen. Ein Drehfeldbildner 4 weist zwei koaxial ineinander angeordnete sowie dreheinstellbar gelagerte Drehfeldinduktoren 5 und 6 mit zugehöriger Dreiphasenwicklung Sa bzw. 6a auf, die jeweils an den Stromwandler 2 bzw. 3 angeschlossen ist, und zwar über flexible, die Dreheinsiellung nicht störende Zuleitungen. Innerhalb der Drehfeldinduktoren ist ein — gegebenenfalls dreheinstellbarer — Anker 7 mit einer einphasigen Wicklung Ta angeordnet Durch die magnetische Kopplung zwischen den Drehfeldinduktoren und dem Anker wird in der Wicklung 7a ein in seiner Amplitude nur von den Stromamplituden und der gegenseitigen Phasenlage der beiden Drehfelder abhängiges resultierendes Drehfeld erzeugt welches eine entsprechend einphasige Ankerspannung induziert
Die Drehfeldinduktoren sind in nicht näher dargestellter Weise auch axial verschiebbar bzw. einstellbar angeordnet so daß die Verkettung der betrefffenden Drehfelder mit der Ankerwicklung verändert werden kann.A three-phase transformer 1 is connected with its primary winding la to a network R, S, T and with its secondary winding Löan a network U. V, H /. A current transformer 2 or 3 in star connection is provided at both connections. A rotating field generator 4 has two rotating field inductors 5 and 6, which are coaxially arranged one inside the other and are rotatably mounted, with associated three-phase windings Sa and 6a, respectively, which are each connected to the current transformer 2 and 3 via flexible lines that do not interfere with the rotary insultation. Within the rotating field inductors there is an armature 7 with a single-phase winding Ta - possibly rotatable - due to the magnetic coupling between the rotating field inductors and the armature generated which induces a corresponding single-phase armature voltage
The rotating field inductors are also axially displaceable or adjustable in a manner not shown, so that the interlinking of the rotating fields in question with the armature winding can be changed.

Durch Dreheinstellung der Induktoren 5 und 6By turning the inductors 5 and 6

ία gegeneinander wird die Amplitude der Ankerspanmmg auf ein Minimum gebracht was Gegenphasigkeit der beiden Drehfelder bedeutet Sodann wird die Ankerspannungsamplitude durch Axialverschiebung des einen oder anderen Drehfeldinduktors mit entsprechender Veränderung der zugehörigen Amplitudenkomponente der Ankerspannung auf Null abgeglichen. Jede Abweichung des Phasenwinkels des Übertragungsfaktors des Transformators bewirkt nun das Erscheinen einer Ankerspannung als tndikatorgröße.ία against each other is the amplitude of the anchor spanmmg brought to a minimum, which means antiphase of the two rotating fields. Then the armature voltage amplitude by axial displacement of one or the other rotating field inductor with the corresponding Change in the associated amplitude component of the armature voltage adjusted to zero. Any deviation of the phase angle of the transfer factor of the transformer now causes the appearance of a Armature voltage as an indicator variable.

im Beispielsfall wird dies in einer fl -.-,Werteschaltung S mit einem Gleichrichter 8a und eäticrr Gienzwertschalter Sb mit dem Schaltgrenzwert k festgestellt. Dieser Grenzwert kann nahe bei Null eingestellt werden, wobei lediglich der Störsignalpegel und nochIn the example, this is determined in a fl -.-, value circuit S with a rectifier 8a and eäticrr Gienzwertswitch Sb with the switching limit value k . This limit value can be set close to zero, with only the interference signal level and still

zulässige Änderungen des Übertragungsphasenwinkels zu berücksichtigen sind Es ergibt sich also eine wünschenswert empfindliche, aber auch genaue Überwachung des Phasenwinkels, der bei Kurzschluß im Transformator eine signifikante Änderung erfährt.permissible changes in the transmission phase angle must be taken into account Desirably sensitive, but also precise monitoring of the phase angle that occurs in the event of a short circuit in the Transformer undergoes a significant change.

Stromschwankungen haben dagegen keinen Einfluß auf den Nullabgleich der Ankerspannung. In dieser Hinsicht ist also Sicherheit gegen Fehlalarm oder Fehlauslösung der nachgeordneten Schalteinrichtung 9 gegeben.On the other hand, current fluctuations have no influence on the zero balance of the armature voltage. In this regard there is therefore security against false alarms or false triggering of the downstream switching device 9.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

1 Patentansprüche;1 claims; 1. Überwachungseinrichtung für ein Drehstromübertragungssystem mit je einem mehrphasigen Satz von Primäranschlüssen und Sekundäranschlüssen, insbesondere für Drehstromtransformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehfeldbildner (4) vorgesehen ist, der einen ersten und einen zweiten Drehfeldinduktor (5 bzw. 6) mit je einer Mehrphasenwicklung (5a bzw. 6a) sowie einen ι ο mit diesen Drehfeldinduktoren magnetisch gekoppelten Anker (7) mit wenigstens einer Wicldungsspu-1. Monitoring device for a three-phase transmission system, each with a multi-phase set of primary connections and secondary connections, in particular for three-phase transformers, characterized in that a rotating field generator (4) is provided which has a first and a second rotating field inductor (5 or 6) each with a multi-phase winding ( 5a or 6a) as well as an armature (7) magnetically coupled to these rotating field inductors and having at least one winding coil Ie (7a) aufweist, daß die Mehrphasenwicklung (Sa) des ersten Drehfeldinduktors (S) an die Primäranschlüsse (R, S, T) des Drehstromübertragungssy- stems (1) und die Mehrphasenwicklung (6a) des zweiten Drehfeldinduktors (6) an die Sekundäranschlüsse (U, V, W) des Drehstromübertragungssystems (1) angeschlossen ist und daß an den Ausgang der Ankerwicklungsspule (7a) eine Auswerteschaltung (8) angeschlossen ist, die eine Abweichung des Phasenwinkel des Obertragungsfaktors des Drehstromübertragungssystems (1) feststelltIe (7a) has that the polyphase winding (Sa) of the first rotating field inductor (S) to the primary connections (R, S, T) of the three-phase transmission system (1) and the polyphase winding (6a) of the second rotating field inductor (6) to the secondary connections (U, V, W) of the three-phase transmission system (1) is connected and that an evaluation circuit (8) is connected to the output of the armature winding coil (7a) , which determines a deviation in the phase angle of the transmission factor of the three-phase transmission system (1) 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrphasenwicklungen (5a, 6a) der beiden Drehfeldinduktoren (5, 6) mit den Primär- bzw. Sekundärströmen des Drehstromübertragungssystems (1) gekoppelt sind.2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the multi-phase windings (5a, 6a) of the two rotating field inductors (5, 6) are coupled to the primary or secondary currents of the three-phase transmission system (1). 3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehfeldinduktoren (5,6) zueinander dreheinstellbar angeordnet sind.3. Monitoring device according to claim I, characterized in that the two rotating field inductors (5, 6) are arranged such that they can be rotated relative to one another. 4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) in bezug auf wenigstens einen der D-ehfeldinduktoren dreheinstellbar angeordnet ist.4. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the armature (7) in relation is arranged so that it can be rotated on at least one of the rotary field inductors. 5. Überwachungseinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehstromübertragungssystem ein Mehrphasentransformator mit mehr als einer Primär- und/oder Sekundärwicklung verwendet wird und daß dann eine entsprechende Anzahl von mit dem Anker des Drehfeldbildners gekoppelten Drehfeldinduktoren vorgesehen ist5. Monitoring device according to claim I, characterized in that a polyphase transformer is used as the three-phase transmission system more than one primary and / or secondary winding is used and then a corresponding one Number of rotating field inductors coupled to the armature of the rotating field generator is provided 6. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativlagen der Drehfeldvektoren aller Drehfeldinduktoren bei einem vorgegebenen Betriebszustand des Drehstromubertragungssystems derart eingestellt sind, daß die im Anker des Drehfeldbildners induzierte Spannung eine vorgegebene Amplitude, insbesonde- v> re annähernd die Amplitude Null, aufweist6. Monitoring device according to claim 1 or 5, characterized in that the relative positions of the rotating field vectors of all rotating field inductors are set in a predetermined operating state of the three-phase current transmission system so that the voltage induced in the armature of the rotating field generator has a predetermined amplitude, insbesonde- v> re approximately zero amplitude , having 7. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprache 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Drehfeldinduktoren in bezug auf den Anker axialverschiebbar angeordnet ist7. Monitoring device according to one of address 1 to 6, characterized in that at least one of the rotating field inductors is arranged axially displaceably with respect to the armature