DE2604311A1

DE2604311A1 - Phasenvergleichsrelais

Info

Publication number: DE2604311A1
Application number: DE19762604311
Authority: DE
Inventors: Kalyan K Mustaphi
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1975-02-07
Filing date: 1976-02-05
Publication date: 1976-08-19
Also published as: FR2300450B1; AU503607B2; FR2300450A1; SE403862B; BR7600575A; SE7600923L; JPS51103247A; ES444973A1; IN145804B; AU1053376A; SU620230A3; US3963964A; IT1070773B; GB1531430A

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf J -..Schadowplatz 9

i ο r f J · Schad<

Dr.-Ing. Ernst StratiTfiüiin

Düsseldorf, 2. Febr. 1976

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Phasenvergleichsrelais

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz eines Leitungsabschnittes eines mehrphasigen Energieübertragungs-Netzwerks sowie auf ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Phasenvergleichsrelais.

Bis jetzt wurden verschiedene Phasenvergleichsrelais vorgeschlagen, einschließlich dem grundlegenden Trennphasenvergleichs-Relaissystem, wie es in der US-Patentanmeldung 402 687 wie auch in der Continuation-Änmeldung Nr. 295 031 offenbart ist. Dieses Relaissystem vergleicht einzeln die Phase des Stromes am Ende einer jeden Phasenleitung und vergleicht auch phasenmäßig den Massestrom oder Restfehlerstrom an jedem Ende des geschützten Leistungs-Netzabschnittes, um festzustellen, ob sich der Fehler innerhalb oder außerhalb des geschützten Leitungsabschnitts befindet. Es ist bekannt, daß einer dieser Vergleiche in bestimmter Hinsicht redundant ist. Im Falle eines Fehlers zwischen zwei Phasenleitungen fließt der Fehlerstrom in beiden fehlerhaften Leitungen, jedoch ist der Strom einer Leitung ausreichend, um die Fehlerstelle festzustellen.

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In ähnlicher Weise wird im Falle eines Fehlers zwischen einer Phasenleitung und Masse der Fehlerstrom durch den fehlerhaften Leiter fließen, und dieser Strom kann in vielen Fällen verwendet werden, um die Fehlerstelle festzulegen. In einigen Fällen von Fehlern zwischen Phasenleitung und Masse, insbesondere wenn der Fehlerstrom klein ist, kann es vorkommen, daß das Vergleichsverfahren zur Messung der Phasenströme in dem fehlerbehafteten Leiter nicht empfindlich genug ist, um den gewünschten Schutz zu erreichen. Da jedoch unter normalen fehlerfreien Bedingungen keine Erdströme fließen, können die Erdfehler-Erkennungs- und Phasenvergleichseinrichtungen extrem empfindlich gemacht werden, ohne daß die Wahrscheinlichkeit von übermäßig häufigen Falschauslösungen groß wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Phasenvergleichsrelais für ein mehrphasiges Leistungsübertragungs-Netzwerk sowie ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Leitungsabschnitt des Netzwerkes durch Phasenvergleich der relativen Phasen der Ströme an entgegengesetzten Enden des Leitungsabschnittes geschützt wird.

Die Erfindung wird gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Sie besteht im wesentlichen in einem Phasenvergleichsrelais zum Schutz eines Leitungsabschnittes eines mehrphasigen Leistungsübertragungs-Netzwerks, das die Phase des Stromes an einem nahegelegenen Ende des Leitungsabschnittes mit der Phase des Stromes an einem entfernt gelegenen Ende vergleicht, um einen Schutzschaltkreis zu betätigen, wenn die Ströme sich in einer vorbestimmten Phasenbeziehung befinden. Erfindungsgemäß umfaßt das Phasenvergleichsrelais mehrere Strommeßeinrichtungen, die jeweils mit einer der Phasenleitungen des Leitungsabschnitts verbunden sind, wobei jede Meßeinrichtung ein Ausgangssignal liefert, das repräsentativ für die Phase des Stroms in dem zugehörigen Phasenleiter ist, außerdem umfaßt das Relais zumindest erste und zweite Phasenvergleichseinrichtungen, die so angeschlossen sind, daß sie den Schutzschaltkreis betätigen, außerdem umfaßt das Relais eine Signalempfangseinrich-

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tung, die zumindest ein erstes und ein zweites ausgesendetes Signal empfangen und zumindest der ersten bzw. der zweiten Phasenvergleichseinrichtung zuführen kann. Das Phasenvergleichsrelais umfaßt außerdem ein erstes Netzwerk, das auf die Ausgangssignale von einem ersten und einem zweiten der Strommeßeinrichtungen reagiert, um ein erstes Ausgangssignal zu liefern, das repräsentativ ist für die Phasendifferenz der Ströme in den zugehörigen Phasenleitern, sowie ein zweites Netzwerk, das auf die Ausgangssignale von mindestens der ersten und zweiten sowie einer dritten Strommeßeinrichtung reagiert, um ein zweites Ausgangssignal zu liefern, das repräsentativ ist für die Phasensumme der Ströme der zugehörigen Phasenleiter, wobei erstes und zweites Ausgangssignal der ersten bzw. der zweiten Phasenvergleichseinrichtung zugeführt wird, um das erste bzw. das zweite übertragene Signal zu vergleichen und den Schutzschaltkreis zu betätigen, wenn die verglichenen Signale sich in einer vorbestimmten Phasenbeziehung befinden.

Die Erfindung umfaßt außerdem ein Verfahren zum Schutz eines Leitungsabschnittes in einem mehrphasigen Leistungsübertragungs-Netzwerk, bestehend aus dem Vergleich der relativen Phasen des Stromes an entgegengesetzten (ersten und zweiten) Endteilen des Leitungsabschnittes, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Erfassen von ersten und zweiten Phasengrößen, die proportional zur Phasendifferenz zwischen den Strömen eines ersten und eines zweiten der Phasenleiter sind, die an dem ersten und dem zweiten Endteil des Leitungsabschnitts vorhanden sind, Phasenvergleich zwischen erster und zweiter Phasengröße zur Festlegung, ob ein Leiter-zu-Leiter-Fehler intern oder extern hinsichtlich des Leitungsabschnittes ist, Aufnehmen von dritten und vierten Phasengrößen, die proportional zur Phasensumme des Stromes in zumindest dem ersten und zweiten und einem dritten Phasenleiter sind, die an dem ersten und dem zweiten Endteil des Leitungsabschnittes vorhanden sind, Phasenvergleich zwischen der dritten und der vierten Phasengröße zur Festlegung, ob ein Leitung-zu-Masse-Fehler intern oder extern hinsichtlich des Leitungsabschnittes ist,

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und Verhinderung der Trennung des Leitungsabschnittes von seiner Leistungsquelle, wenn nicht zumindest einer der Vergleiche feststellt, daß der Fehler hinsichtlich des Leitungsabschnitts intern ist.

Das erfindunsgemäße Phasenvergleichsrelais behält die Empfindlichen Phase-zu-Masse-Fehlererkennungs- und Stromvergleichseinrichtungen, wie sie bei bekannten Einrichtungen verwendet werden. Jedoch wird anstelle von zumindest zwei Phase-zu-Phase-Fehlererkennungs- und Stromvergleichseinrichtungen eine einzige Fehlererkennungs- und Stromvergleichseinrichtung verwendet. Die Erfindung vermindert nicht nur die Anzahl der Fehlererkennungs- und Phasenvergleichseinrichtungen, sie vermindert auch die Anzahl der Übertragungskanäle zwischen den Enden der geschützten Leitungsabschnitte auf nicht mehr als zwei in jeder Richtung, verglichen mit zumindest drei in jeder Richtung bei bisherigen Anordnungen. Erfindungsgemäß wird die Stelle des Phasen-zu-Phasen-Fehlers durch Vergleich der Phasendifferenz des Stromes in den zwei Übertragungsleitern festgestellt, unabhängig davon, ob ein Masse-Fehler vorhanden ist oder nicht, wobei ein Phase-zu-Phase-Fehler zwischen irgendwelchen zwei Leitern und die Stelle des Fehlers mit verminderten Kosten und verminderter Anwendung von Informations-Übertragungskanälen leicht erhalten wird. Diese Kanäle sind nicht nur teuer, sondern ihre erhöhte Anwendung führt zu Störungen zwischen diesen Kanälen wie auch zu Störungen in anderen Kanälen und von anderen Kanälen, die für andere Zwecke verwendet oder bestimmt sind, insbesondere gilt das bei Radiokanälen, Trägerkanälen der Leistungs-Leitung und bei Telefonleitungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

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Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das einen Anschluß eines Phasenvergleichs-Relaissystems gemäß der Erfindung zeigt; und

Fig. 2 ein auseinandergezogenes Blockdiagramm von einem der Fehlererkennungs- und Strommeßblöcke der Fig. 1.

In der Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahlen 1, 2 und 3 die entsprechenden drei Leitungsschienen, die von einer oder von mehreren Energiequellen erregt werden. Diese Leitungsschienen 1, 2 und 3 sind mit Phasenleitungen 4, 5 bzw. 6 des geschützten Leitungsabschnitts über Leitungsfallen 8 un 9 und Leitungsunterbrecher 10, 11 und 12 verbunden. Die Phasenleitungen 4, 5 und 6 sind mit ihren anderen Endteilen über Unterbrecher mit entfernten Sammelschienen verbunden, die von einer oder mehreren anderen nicht dargestellten Quellen mit Leistung versorgt werden. Die Relaisgeräte, die an jedem Ende der Phasenleitungen 4, 5 und 6 angeordnet sind, sind identisch und nur das Relaisgerät ist dargestellt, das angrenzend zu den Sammelschienen 1,2 und 3 liegt.

Zu den Phasenleitungen 4, 5 und 6 gehören entsprechende Stromwandler 13, 14 und 15, die über Isolations-Stromtransformatoren 16 und 19 angeschlossen sind, um die Relaisnetzwerke 20 bzw. 23 in richtige Phase zu bringen und zu erden. Die Stromwandler 13 und 14 sind einzeln mit den zwei Primärwicklungen des Isolationstransformators 16 verbunden, wobei, wie durch die Punkte angedeutet, die Wicklungen so gegensinnig angeschlossen sind, daß der Transformator 16 von der Phasendifferenz der Ströme in den Leitungen 4 und 5 erregt wird. Der Isolationstransformator 19 ist so angeschlossen, daß er durch den Reststrom oder durch den Massefehlerstrom erregt wird, der von einem geerdeten Phasenleiter herrühren mag. Die Isolationstransformatoren 16 und 19 erregen Ladewiderstände, wodurch

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Spannungsgrößen den Netzwerken 20 und 23 zugeführt werden, die eine Größe haben, die proportional zu der Phasendifferenz der Ströme in den Leitungen 4 und 5 bzw. des Erdungsfehlers des Stromes ist. Die Netzwerke 20 und 23 sind identisch mit der Ausnahme, daß das Restnetzwerk 23 mit seinem Schalter SW1 sich in einer derartigen Stellung befindet, daß der Fehlerstrom von dem I_T-Überstrom-Netzwerk 60 anstelle von dem Fehlerdetektor 58 in dem Netzwerk 20 ermittelt wird (siehe Fig. 2).

Die Netzwerke 20 und 23 sind mit Ausgangsleitungen 25 und 28 versehen, die einzeln mit den zwei Eingangsanschlüssen eines ODER-Verknüpfungsgliedes 36 des Auslöse-Netzwerkes 24 verbunden sind. Der Ausgang des ODER-Verknüpfungsgliedes 36 ist mit jedem der Leitungsunterbrecher 10, 11 und 12 verbunden, so daß bei Auftreten eines eine logische Eins repräsentierenden Signals auf irgendeiner der Ausgangsleitungen 25 oder 28 alle Unterbrecher 10, 11 und 12 ausgelöst werden, um die Phasenleitungen 4, 5 und 6 von den Sammelschienen 1,2 und 3 zu trennen. Wenn ein Phase-zu-Phase-Fehler auftritt, sei nun ein Masse-Fehler vorhanden oder nicht, wird auf zwei oder mehr Leitungen 4, 5 oder 6 das Netzwerk 20 oder 23 betätigt, um dessen Ausgangsleitung 25 oder 28, je nachdem wie der Fall liegen mag, zu veranlassen, ein eine logische Eins repräsentierendes Signal zu liefern, wie noch weiter unten genauer ausgeführt werden wird.

Die Netzwerke 20 bzw. 23 sind jeweils mit den Phasenleitungen und 5 über zweite Ausgangsleitungen 44 und 47 und Koppelkondensatoren 48 und 49 verbunden. Die Netzwerke 20 und 23 senden und empfangen Informationssignale auf Leistungs-Leitungsträgerfrequenzen zu und von den stromempfindlichen Relais-Netzwerken ähnlich den Netzwerken 20 und 23, die an dem entfernten Ende des geschützten Leitungsabschnittes angeordnet und in ähnlicher Weise mit der Leitung verbunden sind.

Das Netzwerk 20 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt und umfaßt einen Fehlerdetektor 58, der ein eine

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logische Eins repräsentierendes Ausgangssignal liefert, wenn irgendein mehrphasiger Fehler auftritt. Der Fehlerdetektor kann in irgendeiner Form vorhanden sein, wobei eine Ausführungsform in der ÜS-Patentschrift 3 654 516 beschrieben ist. Der Ausgang des Fehlerdetektors 58 ist über eine Zeitverzögerung 58A und einen Leiter 54 mit einem Anschluß 54A des UND-Verknüpfungsgliedes 110 verbunden (wobei der Schalter SW1 sich in der dargestellten Stellung befindet) und liefert ein erstes Einschaltsignal dem UND-Verknüpfungsglied 110.

Ein I_L~tiberstrom-Netzwerk 60, das von den Sammelschienen 62 und 63 erregt wird, ist mittels eines Leiters 60A mit einem zweiten Eingangsanschluß 183 des UND-Verknüpfungsgliedes 110 verbunden. Das I -Überstrom-Netzwerk 60 kann irgendeine gewünschte Form annehmen, bei der ein eine logische Eins darstellendes Signal immer dann geliefert wird, wenn das Eingangssignal von den Sammelschienen 62 und 63 einen Leitungsstrom repräsentiert, der größer ist als ein vorbestimmter minimaler Strom, der z. B. den maximal zu erwartenden Ladestrom für den Leiter 4 darstellen kann. Der Leiter 60A ist auch mit dem Eingangsanschluß 95 der Auslösetafel 24 und von dort mit einem Eingangsanschluß eines UND-Verknüpfungsgliedes 114 verbunden. Der Ausgangsanschluß des UND-Verknüpfungsgliedes 114 ist über ein Zeitglied 116 mit dem Ausgangsleiter 25 verbunden. Durch diese Anordnung kann die Auslöse-Schalttafel 24 niemals ein Auslösesignal dem Auslöse-Netzwerk 24 liefern, es sei denn, das I_L-überstrom-Netzwerk 60 liefert ein eine logische Eins darstellendes Signal.

Ein Sendeempfänger 78 liefert, wenn er von dem entfernten Sendeempfänger ein Signal von zumindest einer Minimalamplitude empfängt, ein eine logische Eins darstellendes Signal an seinen Ausgangsleiter 125, das einem dritten Eingangsanschluß des UND-Verknüpfungsgliedes 110 zugeführt wird. Wenn der Sendeempfänger 78 ein Signal von ausreichender Stärke nicht empfängt, verhindert das dann am Eingangsanschluß 127 sich ergebende eine logische Null darstellende Signal, daß am Ausgang des

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UND-Verknüpfungsgliedes 110 ein eine logische Eins darstellendes Signal auftritt. Wenn der Sendeempfänger 78 ein Schutzsignal von dem entfernten Sendeempfänger aufnimmt, wird ein eine logische Eins darstellendes Signal an seinen Ausgangsleiter 105 geliefert und damit auch dem "NICHT"-Eingangsanschluß 108 des UND-Verknüpfungsgliedes 110. Das UND-Verknüpfungsglied 110 wird eingeschaltet, um ein Ausgangssignal lediglich bei Abwesenheit der Aufnahme eines Schutzsignals von dem Sendeempfänger 78 zu liefern.

Unter normalen fehlerfreien Bedingungen wird kein RI_q -Signal von dem Sendeempfänger 78 über seinen Ausgangsleiter 81 zu dem normalen und zu dem NICHT-Eingangsanschluß der UND-Verknüpf ungsglieder 82A bzw. 82B geliefert. Das RI₅ -Signal umfaßt eine Serie von alternierenden eine logische Eins und eine logische Null darstellenden Signalen, die die gerade anliegende Polarität des Stromes an der entfernten Stelle anzeigen. Die UND-Verknüpfungsglieder 82A und 82B dienen als Stromvergleichseinrichtungen zum Vergleich der Phase des Stromes am entfernten Ende der Leitung, wie sie von dem Leiter geliefert wird, mit der Phase des örtlichen Stromes, der vom Transformator 16 dem Austaster und Quadrierer 67 zugeführt wird. Zunächst sei ausreichend, festzustellen, daß ein eine logische Eins darstellendes Signal an seinen Ausgangsleiter

68 zumindest während eines Teils der positiven Halbwelle der Sammelschienen 62 und 63 zugeführt wird, während ein eine logische Eins darstellendes Signal an seinen Ausgangsleiter

69 während zumindest eines Teils der negativen Halbwelle der Größen zwischen den Leitern 62 und 63 geliefert wird. Diese Ausgangssignale werden in der üblichen Weise durch ein Zeitverzögerungsglied 84 verzögert und den Eingangsanschlüssen 85 und 86 des Phasenvergleichs-Determinators 56 und von dort den normalen Eingangsanschlüssen der UND-Verknüpfungsglieder 82A bzw. 82B zugeführt.

Wenn eine logische Eins darstellende Signale gleichzeitig beiden Eingangsanschlüssen des UND-Verknüpfungsgliedes 82A

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zugeführt werden, liefert das ODER-Verknüpfungsglied 86A eine logische Eins an den Eingangsanschluß 87 des UND-Verknüpfungsgliedes 110. Wenn in ähnlicher Weise eine logische Eins dem Anschluß 86 und eine logische Null gleichzeitig über die Leitung 81 dem UND-Netzwerk 82B zugeführt wird, wird ebenfalls ein eine logische Eins darstellendes Ausgangssignal dem ODER-Verknüpfungsglied 86A zugeführt, das daraufhin eine logische Eins dem Eingangsanschluß 87 liefert. Da die Abwesenheit eines RI_sw-Signals ein eine logische Null darstellendes Signal ist, wird das ÜND-Verknüpfungsglied 82B periodisch logische Einsen darstellende Signale an das ODER-Verknüpfungsglied 86A liefern und damit auch dem Eingangsanschluß 87 des ÜND-Verknüpfungsgliedes 110. Aber bei Abwesenheit des einschaltenden, eine logische Eins darstellenden Signals am Eingangsanschluß 54A und der Anwesenheit eines eine logische Eins darstellenden Schutzsignals an dem negierten Eingangsanschluß 108 verbleibt das UND-Verknüpfungsglied 110 unwirksam, um irgendwelche eine logische Eins darstellenden Ausgangssignale dem Zeitverzögerungsglied 90 zuzuführen, um seine Zeitverzögerung auszulösen. Der Austaster und Quadrierer 67 liefert ein I -Signal über seinen Ausgangsleiter 70 an einen Eingangsanschluß des ODER-Verknüpfungsgliedes 71 des Austasters 72. Dieses !„..-Signal umfaßt eine Serie von logischen Einsen und logischen Nullen, festgelegt durch die Polarität des Stromsignals, das vom Transformator 16 geliefert wird.

Wenn ein Fehler nicht vorhanden ist, wird eine logische Null über den Leiter 54 dem Eingangsanschluß 98 des Austasters 72 und von dort einem ersten negierten Eingangsanschluß des UND-Verknüpfungsgliedes 176 zugeführt. Der andere negierte Eingangsanschluß des UND-Verknüpfungsgliedes 176 ist mit dem Ausgang des 10/60-Zeitgliedes verbunden, das normalerweise ein eine logische Null darstellendes Signal liefert. Das UND-Verknüpfungsglied 176 liefert daher während des fehlerfreien Betriebes eine logische Eins über den Ausgangsleiter 74 zu den negierten Eingangsanschlüssen der UND-Verknüpfungsglieder 75 und 75A der Frequenzsteuerung 76. Diese logische Eins

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schaltet beide ÜND-Verknüpfungsglieder 75 und 75A ab, so daß während des normalen Blogische Null darstellende Ausgangssignale von den Leitern 79 und 80 dem Sendeempfänger 78 zugeführt werden. Das eine logische Eins darstellende Signal, das normalerweise von dem UND-Verknüpfungsglied 176 geliefert wird, wird über den Ausgangsleiter 77 der Frequenzsteuerung 76 dem Sendeempfänger 78 zugeleitet.

Der Sendeempfänger 78 kann irgendeine Form annehmen, bei der er ein Schutzsignal aufgrund eines eine logische Eins darstellenden Eingangssignals auf dem Leiter 77 liefert und alternierend positiv auslösende und negativ auslösende Signale aufgrund der alternierenden, logische Einsen und logische Nullen darstellende Signale auf den Leitern 79 und 80 liefert, die auftreten, wenn eine logische Null dem Ausgangsleiter 77 von dem UND-Verknüpfungsglied 176 geliefert wird.

Wenn ein mehrphasiger Fehler auftritt, zeigt das von dem Transformator 16 den Leitern 62 und 63 gelieferte Ausgangssignal einen mehrphasigen Fehler an und ein eine logische Eins darstellendes Signal wird von dem Fehlerdetektor 58 dem Eingangsanschluß 54A des ÜND-Verknüpfungsgliedes 110 und dem Eingangsanschluß 98 des Austasters 72 zugeführt. Wenn dies auftritt, liefert das UND-Verknüpfungsglied 176 ein eine logische Null darstellendes Signal dem Leiter 77 und den negierten Eingangsanschlüssen der UND-Verknüpfungsglieder 75 und 75A. Zur gleichen Zeit wird das I„ -Signal dem ODER-Verknüpfungsglied 71 zugeführt, und der Ausgangsleiter 73 des Austasters 72 liefert eine Serie von logische Einsen und logische Nullen darstellende Ausgangssignale an den zweiten negierten Eingangsanschluß des UND-Verknüpfurgsgliedes 75 und dem normalen Eingangsanschluß des UND-Verknüpfungsgliedes 75A, wobei die Ausgangsleiter 79 und 80 aufeinanderfolgend von logische Einsen und logische Nullen darstellenden Signalen erregt werden. Diese mit der logischen Null am Leiter 77 verkoppelten Signale veranlassen den Sender 78, die auslösepositiven und die auslösenegativen Frequenzen dem Sendeempfänger an den entfernten Sammel-

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schienen zuzusenden.

Nimmt man an, daß das Netzwerk an der entfernten Stelle den Fehler ermittelt und die übertragung des Schutzsignals unterbrochen hat und sein RI„ -Signal aussendet, wird der Sendeempfänger 78 eine logische Null dem negierten Eingangsanschluß 108 des UND-Verknüpfungsgliedes 110 liefern. Wenn man ferner annimmt, daß das empfangene Signal von ausreichender Stärke ist, wird eine logische Eins dem Eingangsanschluß 127 des UND-Verknüpfungsgliedes 110 und alternierend eine logische Eins und eine logische Null, die die Größe RI_„ repräsentieren, den Phasenvergleichs-UND-Verknüpfungsgliedern 82A und 82B zugeführt. Wenn der Fehler innerhalb des geschützten Leitungsabschnitts auftritt, wird die logische Eins der RI_gw-Größe gleichzeitig mit der logischen Eins der I^—^-Größe auftreten, und die logische Null der RI_gw-Größe wird gleichzeitig mit der logischen Eins der I_™_D-Größe auftreten. Die die logische Eins darstellenden Ausgangssignale der UND-Verknüpfungsglieder 82A und 82B werden dem ODER-Verknüpfungsglied 86A und damit dem Eingangsanschluß 87 des UND-Verknüpfungsgliedes 110 zugeführt. Da nunmehr das UND-Verknüpfungsglied 110 erregt ist, wird eine logische Eins als Eingangssignal dem Zeitverzögerungsglied 90 zugeführt, das unmittelbar darauf eine Zeitaustastung beginnt.

Wenn das eine logische Eins darstellende Signal für mindestens eine Zeitdauer von 3 ms vorhanden ist, wird von dem Zeitverzögerungsglied 90 über den Eingangsanschluß 92 der Auslöse-Schalttafel 24 dem einen Eingangsanschluß des ODER-Verknüpfungsgliedes 112 ein eine logische Eins darstellendes Signal zugeführt. Der eine logische Eins darstellende sich ergebende Ausgang des ODER-Verknüpfungsgliedes 112 wird dem zweiten Eingangsanschluß des UND-Verknüpfungsgliedes 114 zugeführt, das, weil dem Überstrom-Netzwerk 60 ein eine logische Eins darstellendes Signal zugeführt wird, ein eine logische Eins darstellendes Eingangssignal dem anderen Eingangsanschluß des ODER-Verknüpfungsgliedes 112 liefert, um das UND-Verkntipfungs-

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glied wirksam zu halten, damit weiterhin eine logische Eins am Ausgang vorhanden ist und dem Eingang des O,2/20 ms-Zeitgliedes 116 zugeführt wird. Wenn das Zeitglied 116 herausfällt, liefert es eine logische Eins dem Ausgangsleiter 25. Wie schon oben erläutert wurde und wie auch aus Fig. 1 sich ergibt, wird dieses logische Ausgangssignal dem ODER-Verknüpfungsglied 36 zugeführt, was dabei eine logische Eins oder ein Auslösesignal den Unterbrechern 10, 11 und 12 zuführt und diese veranlaßt, sich zu öffnen und die Leitungen 4, 5 und 6 von den Sammelschienen 1,2 bzw. 3 zu trennen.

Wenn der auftretende Fehler ein Phasen-Massen-Fehler ist und wenn man z. B. annimmt, daß er auf dem Leiter 6 aufgetreten ist, würde das Netzwerk 23, dessen Schalter SW1 so angeschlossen ist, daß das I_T-Überstrom-Netzwerk 60 als Fehlerdetektor verwendet wird, den Fehler "sehen" und das eine logische Eins darstellende Ausgangssignal auf seinem Leiter 28 (der äquivalent ist zu dem Leiter 25 des Netzwerks 20) dem anderen Eingangsanschluß des ODER-Netzwerks 36 zuführen, so daß das die logische Eins darstellende Ausgangssignal auf dem ODER-Netzwerk 36 jeden der Unterbrecher 10, 11 und 12 zum Auslösen bringt.

Der Betrieb ist im wesentlichen identisch mit dem, der in der US-Anmeldung 402 687 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß in der parallelen US-Anmeldung ein getrenntes Phasen-Netzwerk für jeden Phasenleiter 4, 5 und 6 wie auch für das Erdungs-Netzwerk 23 vorhanden ist, so daß vier getrennte Signale von jedem Ende des geschützten Leitungsabschnittes zu dem anderen Ende für den Phasenvergleich der Ströme übermittelt werden müssen, um festzustellen, ob der Fehler sich innerhalb oder außerhalb des geschützten Leitungsabschnitts befindet.

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird die Phasendifferenz von zwei der Phasenleitungen dem Phasen-Netzwerk 20 zugeführt und dies reagiert auf alle mehrphasigen Fehler unabhängig davon, welche Phasen betroffen sind. Mit dieser Anord-

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nung ist es jedoch unmöglich, festzustellen, welche der zwei Phasenleitungen miteinander einen Fehler verursacht haben und daher ist das Auslöse-Netzwerk 24 so angeordnet, daß jeder der Unterbrecher 10, 11 und 12 bei Auftreten irgendeines mehrphasigen Fehlers auslöst.

In ähnlicher Weise wird bei dieser Anordnung das Netzwerk 23 auf jeden Massenfehler reagieren, unabhängig davon, welcher der Phasenleitungen mit Masse einen Fehler verursacht hat, und in gleicher Weise, wenn der Fehler intern ist, wird das Auslöse-Netzwerk 24 alle drei Unterbrecher 10, 11 und 12 auslösen.

Der in dieser Anmeldung dargestellte Hauptvorteil liegt darin, daß nur zwei Signale von jedem Ende des Leitungsabschnitts übermittelt werden müssen, um die Fehlerstelle zu ermitteln und wenn der Fehler intern ist, findet ein Auslösen der Unterbrecher an jedem Ende des geschützten Leitungsabschnitts statt,

Patentansprüche; 609834/0292

Claims

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P a t e η t a η s ρ r ü c h e :

Verfahren zum Schutz eines Leitungsabschnittes eines mehrphasigen Leistungs-tibertragungs-Netzwerkes durch Vergleich der relativen Phase des Stromes an entgegengesetzten ersten und zweiten Endteilen des Leitungsabschnittes, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Erhalten von ersten und zweiten Phasengrößen, die proportional zu den Phasendifferenzen zwischen den Strömen eines ersten und eines zweiten Phasenleiters sind, die an dem ersten Endteil bzw. dem zweiten Endteil des Leitungsabschnittes vorhanden sind, Vergleichen der Phase der ersten und der zweiten Phasengröße zur Feststellung, ob ein Leitung-zu-Leitung-Fehler intern oder extern hinsichtlich des Leitungsabschnitts ist; Erhalten von dritten und vierten Phasengrößen, die proportional zur Phasensumme des Stromes von zumindest dem ersten, dem zweiten und einem dritten Phasenleiter sind, die am ersten bzw. zweiten Endteil des Leitungsabschnitts vorhanden sind, Vergleichen der Phase der dritten und vierten Phasengröße zur Feststellung, ob ein Leitung-zuMasse-Fehler intern oder extern hinsichtlich des Leitungsabschnitts ist, und Verhindern der Abtrennung des Leitungsabschnitts von der Leistungsquelle, es sei denn, daß zumindest einige der Vergleiche ergeben, daß der Fehler hinsichtlich des Leitungsabschnitts intern ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte der Bestimmung der Stelle des Fehlers einen internen Fehler nur dann feststellt, wenn zumindest ein Satz von verglichenen Phasengrößen anzeigt, daß der Fehlerstrom in den Leitungsabschnitt an jedem Endteil hineinfließt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Zulassen der Trennung des Leitungsabschnitts nur dann, wenn der Strom in zumindest einem Leiter des Leitungsabschnitts ein fehlerabhängiger Strom ist und dann auch nur, wenn zumindest einer der Vergleicher feststellt, daß der Fehler hinsichtlich des Leitungsabschnitts intern ist.
4. Phasenvergleichsrelais zum Schütze eines Leitungsabschnitts eines mehrphasigen Leistungs-übertragungs-Netzwerks zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durch Vergleich der Phase des Stromes an einem örtlichen Ende des Leitungsabschnitts mit der Phase des Stromes an einem entfernten Ende des Leitungsabschnitts zur Betätigung eines Schutzschaltkreises, wenn die Ströme sich in einer vorbestimmten Phasenbeziehung befinden, wobei das Relais aus mehreren Strom-Meßeinrichtungen besteht, die jeweils mit einer der Phasenleitungen des Leitungsabschnitts verbunden sind, wobei jede Strom-Meßeinrichtung ein Ausgangssignal liefert, das repräsentativ für die Phase des Stromes in dem zugehörigen Phasenleiter ist, und wobei zumindest erste und zweite Phasenvergleichseinrichtungen so angeschlossen sind, daß sie den Schutzschaltkreis betätigen, und wobei eine Signal-Aufnahmeeinrichtung vorhanden ist, die in der Lage ist, zumindest ein erstes und ein zweites übertragendes Signal aufzunehmen und der ersten bzw. zweiten Phasenvergleichseinrichtung zuzuführen·, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais ein erstes Netzwerk (20) umfaßt, das auf die Ausgangssignale der ersten (13) und der zweiten (14) Strom-Meßeinrichtung reagiert, um ein erstes Ausgangssignal zu liefern, das repräsentativ für die Phasendifferenz der Ströme in den zugehörigen Phasenleitungen (4, 5) ist, und ein zweites Netzwerk (22), das gegenüber den Ausgangssignalen von den ersten' (13), der zweiten (14) und einer dritten (15) Strom-Meßeinrichtung reagiert, um ein zweites Ausgangssignal zu liefern, das repräsentativ ist für

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die Phasensumme der Ströme in den zugehörigen Phasenleitern (4, 5, 6), wobei das erste und das zweite Ausgangssignal der ersten und der zweiten Phasenvergleichseinrichtung zugeführt wird, um diese Ausgangssignale mit dem ersten (44) bzw. dem zweiten (47) übertragenen Signal zu vergleichen und den Schutzschaltkreis (24;

10, 11, 12) zu betätigen, wenn die verglichenen Signale eine vorbestimmte Phasenbeziehung aufweisen.
5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signal-Sendeeinrichtung mit dem ersten (20) und dem zweiten (23) Netzwerk verbunden ist, um ein drittes und ein viertes Sendesignal (44, 47) auszusenden, wie es von dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal des ersten bzw. zweiten Netzwerks (20, 23) bestimmt wird.
6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte und das vierte Sendesignal (44, 47) mittels (48 bzw. 49) getrennten Phasenleitungen (6 bzw. 5) des Leitungsabschnitts verkoppelt wird, um die Sendesignale sowie den Leitungsabschnitt an ein Phasenvergleichsrelais zu senden, das an dem entfernten Ende angeordnet ist.
7. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschaltkreis ein ODER-Verknüpfungsglied (36) umfaßt, dessen Eingänge mit den Ausgängen der ersten und der zweiten Phasenvergleichseinrichtung verbunden sind, während der Ausgang des ODER-Verknüpfungsgliedes (36) so angeschlossen ist, daß er mehrere Unterbrecher (10,

11, 12) auslöst, die jeweils mit einer der Phasenleitungen (4, 5, 6) verbunden sind.
8. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Phasenvergleichseinrichtung so angeordnet ist, daß sie das erste Ausgangssignal mit dem ersten gesendeten Signal vergleicht, um festzustellen, ob der Leitungzu-Leitung-Fehler intern oder extern hinsichtlich des

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Leitungsabschnittes ist, und daß die zweite Phasenvergleichseinrichtung so angeordnet ist, daß sie das zweite Ausgangssignal mit dem zweiten gesendeten Signal vergleicht, um festzustellen, ob ein Leitung-zu-Masse-Fehler intern oder extern hinsichtlich des Leitungsabschnitts ist.
9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschaltkreis so angeordnet ist, daß er die Trennung des Leitungsabschnitts von ihrer Leistungsquelle verhindert, es sei denn, daß zumindest eine der ersten oder der zweiten Phasenvergleichseinrichtung feststellt, daß sich der Fehler innerhalb des Leitungsabschnitts befindet.

ES/hs 3

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