DE405187C - Selective overcurrent protection for electrical line networks - Google Patents

Description

Selektiver Überstromschutz für elektrische Leitungsnetze. Als einziges einwandfrei arbeitendes Selektivschtitzsyatein ist bisher nur das sogenannte Ditferentialschutzsystetn in verschie-,lenen Ausführungen bekannt geworden. Hierhei werden stets ein oder mehrere Hilfsdrähte hemitzt. die entweder besonders als isolierte Leitungen verlegt oder als isolierte Einzeldrähte in das Seil der Hauptleitung hineingearbeitet «-erden. Durch diese Hilfsleitungen stellen sich derartige Einrichtungen verhältnismäßig teuer, so daß ihre Anwendung, insbesondere für Freileitungen, kaum in Frage kommt.Selective overcurrent protection for electrical line networks. As only flawlessly working Selektivschtitzsyatein is so far only the so-called Ditferentialschutzsystetn became known in various designs. Here are always an or several auxiliary wires. which are either specially laid as insulated cables or worked into the rope of the main line as isolated individual wires. These auxiliary lines make such facilities relatively easy expensive, so that their use, especially for overhead lines, is hardly an option.

Bei der Erfindung wird auf die `erwendung von Hilfsdrähten verzichtet. Als Übertragungsmittel für die zur Betätigung der Relais und Auslösespulen erforderlichen Hilfsströme dient vielmehr die Hauptleitung selbst, indem die Hilfsströme (vorwiegend hochfrequentige Ströme) dein Hauptstrom überlagert werden.The invention dispenses with the use of auxiliary wires. As a transmission medium for those required to operate the relays and trip coils Rather, the main line itself serves the auxiliary flows, in that the auxiliary flows (predominantly high-frequency currents) are superimposed on your main current.

Der Grundgedanke der Erfindung ist folgender: Tritt in einer Ringleitung, einer mehrfach gespeisten Leitung oder einem verinaschtett Netz irgendwelcher Art zwischen zwei benachbarten Abnahmestellen (Stationen) ein Kurzschluß ein, so fließen von diesen Stationen aus Ströme entgegengesetzter Richtung in die defekte Leitung, während auf allen iibrigen Strecken die Ströme gleichgerichtet sind. Sind in den einzelnen Stationen Richtungsrelais angebracht, so schlagen sie, sofern die Stationen einer gesunden Strecke angehören, in den zu den betreffenden Strecken gehörigen Stationen nach der gleichen Richtung, dagegen in den an der fehlerhaften Strecke liegenden Stationen nach entgegengesetzter Richtung aus. Durch den Ausschlag wird in jeder Station eine MTechselstroniqtielle bestimmter Periodenzahl (Sendeapparat), welche mit der Hauptleitung elektrisch gekoppelt ist, eingeschaltet und gleichzeitig ein Empfangsapparat, der so eingerichtet ist, daß nur Ströme von einer bestimmten Frequenz aufgenommen werden. Es werden nun die Frequenzen der Sende- und Etnpfangsapparate in den einzelnen Stationen so bemessen, daß die Frequenz eines Sendeapparates mit der Frequenz des Empfangsapparates @in den an der gleichen Leitungsstrecke gelegenen Unterstationen übereinstimmt, infolgedessen sprechen nur die beiden Empfangsapparate an, welche an einer defekten Leitungsstrecke liegen. Dieses Ansprechen wird dann in bekannter Weise dazu benutzt, um die Hauptschalter der defekten Strecke auszulösen.The basic idea of the invention is as follows: occurs in a ring line, a multiply fed line or a verinaschtett network of any kind If a short circuit occurs between two neighboring tapping points (stations), then flow from these stations flows in the opposite direction into the defective line, while on all other stretches the currents are rectified. Are in the Directional relays attached to individual stations, so they hit, provided the stations belong to a healthy route, in those belonging to the relevant routes Stations in the same direction, but in those on the faulty route lying stations in the opposite direction. The rash becomes in each station an MT alternating electronic certain number of periods (sending apparatus), which is electrically coupled to the main line, switched on and at the same time a receiving apparatus which is set up so that only streams from a certain Frequency to be recorded. The frequencies of the transmitting and receiving devices are now shown dimensioned in the individual stations so that the frequency of a transmitter with the frequency of the receiving device @in those on the same line route Substations matches, as a result, only the two receiving sets speak which are on a defective line. This addressing then becomes used in a known way to trigger the main switch of the defective line.

Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, und zwar stellt Abb. t eine schematische Darstellung des ganzen Netzes, Abb. 2 eine als Beispiel dienende Anordnung der Sende- und Empfangsapparatur an einem Teilstreckenende dar. In Abb. z ist 1, ein Kraftwerk, von dein aus ein Leitungsring finit den Unterstationen I bis VI gespeist wird. In jeder Unterstation ist ein Schalter für die ankommende und abgehende Leitung vorhanden. Die Anzahl der Phasen der zu schützenden Leitung ist hierbei gleichgültig. DerE@infachheit wegen ist in derAbbildung nur eine Leitung dargestellt. r bedeutet einen auf die Stromrichtung ansprechenden Apparat irgendwelcher Art, beispielsweise ein Relais, welches nach rechts bzw. nach links ausschlägt, je nachdem der Strom in der einen oder anderen Richtung fließt. Zweckmäßig wird bei normalem Betrieb ent-,veder dieses Relais durch Zwischenschaltung eines besonderen Maximalrelais in der Ruhestellung gehalten bzw. durch Einschalten eines Maximalstronielementes so konstruiert, daß es. bei normalem Betriebsstrom nur einen geringen Ausschlag ergibt. In jeder Unterstation wie auch im Kraftwerk ist weiterhin ein Sendeapparat zur Abgabe von Strömen bestimmter Frequenz angebracht, die sämtlich verschiedene Frequenzen derart erzeugen, daß auch an jede der von einer Station abgehenden Leitungen eine andere Frequenz abgegeben wird. Weiter ist in jeder Station ein Empfangsapparat eingerichtet, die ebenfalls alle auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind und die ebenfalls verschiedene Empfangsfrequenz für jede abgehende Leitung besitzen. Durch den Aussch!ag des Richtungsrelais nach rechts oder links wird jeweils ein Sende- und Empfangsapparat der betreitenden Station eingeschaltet, und zwar stets eine Frequenz für den Sender und eine Frequenz für den Empfänger. In der Zeichnung ist dies dadurch angedeutet, daß der Hebel r des Richtungsrelais die für den Sender bzw. Empfänger l,enutzten Zeichen berührt. Wie ausAbb.i, in der die Sender durch einen Kreis mit eingezeichnetem Punkt, die Empfänger durch einen Kreis finit eingezeichnetem Kreuz dargestellt sind, hervorgeht, werden nun die Frequenzen der Sende- und Empfangsapparate so gewählt (die beigesetzten Zahlen in Abb. i mögen in einer beliebigen Einheit die betreffende Frequenz der Sender und Empfänger bedeuten), <!aß in den beiden zu einer Strecke gehörigen Stationen die Frequenz des Senders der einen Station mit der Frequenz des Empfängers der benachbarten Station übereinstimmt. Die Anordnung ist ohne weiteres aus den in Abb. i beigesetzten Zahlen für die Frequenzen ersichtlich.The drawing shows an embodiment of the invention, namely Fig. T is a schematic representation of the entire network, Fig. 2 is an exemplary arrangement of the transmitting and receiving equipment at one end of the section. In Fig. Z is 1, a power station, from which is fed from a line ring finite the substations I to VI. In each substation there is a switch for the incoming and outgoing line. The number of phases of the line to be protected is irrelevant here. For the sake of simplicity, only one line is shown in the illustration. r means an apparatus of some kind that responds to the direction of the current, for example a relay, which deflects to the right or to the left, depending on whether the current flows in one direction or the other. In normal operation, either this relay is expediently kept in the rest position by interposing a special maximum relay or is constructed in such a way that it is switched on by switching on a maximum current element. results in only a small deflection with normal operating current. In each substation as well as in the power station there is also a transmitter for delivering currents of a certain frequency, all of which generate different frequencies in such a way that a different frequency is also delivered to each of the lines going out from a station. In addition, a receiving device is set up in each station, all of which are also tuned to different frequencies and which also have different receiving frequencies for each outgoing line. By moving the direction relay to the right or left, a transmitting and receiving device of the respective station is switched on, always one frequency for the transmitter and one frequency for the receiver. In the drawing this is indicated by the fact that the lever r of the direction relay touches the characters used for the transmitter or receiver l. As shown in Fig. I, in which the transmitters are represented by a circle with a point drawn in, the receivers by a circle with a finite cross drawn in, the frequencies of the transmitting and receiving devices are now selected in this way (the numbers in Fig of any unit mean the relevant frequency of the transmitter and receiver), <! ate in the two stations belonging to a line, the frequency of the transmitter of one station corresponds to the frequency of the receiver of the neighboring station. The arrangement can be easily seen from the numbers for the frequencies in Fig. I.

Die Wirkungsweise ist demnach folgende: Im normalen Betrieb stehen die Zeiger der Richtungsrelais in sämtlichen Stationen in der neutralen Stellung, sämtliche Sende- und Empfangsapparate sind ausgeschaltet. Tritt nun ein L`berstroni ein, beispielsweise dadurch. claß auf der Strecke zwischen den Stationen I und IT ein Kurzschluß erfolgt, so schlagen sämtliche Richtungsrelais aus, jedoch so, daß die Relais in den Stationen, welche die gesunden Leitungsstrecken begrenzen, nach der gleichen Richtung ausschlagen, d. h. also auf den Strecken k-I, ferner 11-III, III-IV, IV-V, V-VI und VI-k. Dagegen erfolgen die Ausschläge in den Stationen, welche die fehlerhafte Strecke I-II begrenzen, nach der entgegengesetzten Richtung, wie es in Abb. i angedeutet ist. Man erkennt ohne weiteres, daß die hierdurch -erzeugten Wellen, welche von den Endpunkten der gesunden Strecken ausgehen und welche die Frequenzen io, i5, 17, fy, 21 und 23 besitzen, keine Wirkung ausiibeii können, da keine Empfängerstation eingeschaltet ist, welche ihrer Frequenz entspricht. Dagegen erkennt man aus Abb. 1, daß die von dem Sendeapparat in I ausgehenden Wellen mit der Frequenz 1a in der Station 11 auf einen Empfangsapparat von der gleichen Frequenz 12 einwirken können, und (iaß damit die Ausschaltung des an der fehlerhaften Strecke liegenden Ölschalters in Station 11 bewirkt wird. In der gleichen Weise findet auch der Sendeapparat mit der Frequenz 13 in Station II einen Empfangsapparat mit der gleichen Frequenz in Station I vor, so daß auch in dieser Station der an der fehlerhaften Leitungsstrecke liegende Ölschalter zur Auslösung gebracht wird. Damit ist also in dem Leitungsnetz die fehlerhafte Strecke herausgeschnitten, so daß der Betrieb nach Abschaltung ungestört weiterlaufen kann.The mode of operation is therefore as follows: In normal operation, the pointers of the direction relays in all stations are in the neutral position, all transmitting and receiving devices are switched off. If a L`berstroni occurs, for example through this. If a short circuit occurs on the route between stations I and IT, all directional relays deflect, but in such a way that the relays in the stations that limit the healthy line routes deflect in the same direction, ie on routes kI, further 11-III, III-IV, IV-V, V-VI and VI-k. In contrast, the deflections in the stations that limit the faulty route I-II take place in the opposite direction, as indicated in Fig. I. It can be seen without further ado that the waves generated by this, which emanate from the end points of the healthy stretches and which have the frequencies io, i5, 17, fy, 21 and 23 , cannot have any effect, since no receiving station is switched on which of them Frequency corresponds. On the other hand, it can be seen from Fig. 1 that the waves emanating from the transmitter in I with the frequency 1a in station 11 can act on a receiver of the same frequency 12, and thus the switching off of the oil switch located on the faulty line in Station 11. In the same way, the transmitting apparatus with frequency 13 in station II also finds a receiving apparatus with the same frequency in station I, so that in this station too the oil switch on the faulty line is triggered the faulty route is cut out in the line network so that operation can continue undisturbed after shutdown.

Bei der Schaltung der Sender- und Empfangsstationen nach Abb. a stellt a die Hauptleitung dar mit den beiden Ölschaltern b und c, die durch die Auslösespulen e und d zur Abschaltung gebracht werden können., Der Teil unterhalb der Hauptleitung a zeigt die Sendeeinrichtung und der Teil oberhalb der Schiene a die Empfangseinrichtung. Als Sender läßt sich beispielsweise eine Glühkathodenröhre fit in der bekannten Schaltung verwenden. Der Heizfaden o wird durch die Batterie in gespeist, die Anodenbatterie u ist in bekannter Weise parallel zur Kapazität d über die Spulen s, t in die Verbindung z-,vischen Anode p und Kathode o eingeschaltet. Die an sich bekannte Rückkopplung zwischen Anodenkreis und Gitterkreis wird durch die Spulen v, zet bewirkt. Die Frequenz der zu erzeugenden Schwingungen wird durch die Kapazität x bzw. z und die Selbstinduktion y bzw. a' in Verbindung mit der Isapazität zwischen dem Kabel a. und der Erde E bestimmt.In the circuit of transmitting and receiving stations according to Fig. A, a represents the main line represents the two oil switches b and c, which can be brought by the tripping coils e and d to shutdown., The part below the main line a shows the transmitter and Part above the rail a the receiving device. A hot cathode tube fit in the known circuit, for example, can be used as the transmitter. The filament o is fed by the battery in, the anode battery u is connected in a known manner parallel to the capacity d via the coils s, t in the connection z, vischen anode p and cathode o. The feedback, known per se, between the anode circuit and the grid circuit is brought about by the coils v, zet. The frequency of the vibrations to be generated is determined by the capacitance x or z and the self-induction y or a 'in connection with the isapacitance between the cable a. and the earth E is determined.

Bei einem Ausschlag des Relaisankers r, beispielsweise nach links, wird der Heizfaden o über die oberen Kontakte am Anker -r an die Batterie in angeschlossen. Gleichzeitig wird parallel zu dem Stromkreis o, p, u, u, über die unteren Kontakte des Ankers r und über die zwischen dem Kabel und Erde herrschende Kapazität der Schwingungskreis _i-, _y geschlossen, so daß die Röhre st zu arbeiten beginnt. Schlägt der Relaisanker nach rechts aus, so wird ähnlich die Röhre zum Ansprechen gebracht mit einer Frequenz, welche der Abstimmung des Schwingungskreises z, ci entspricht. Die Empfangsapparate sind ebenfalls als einfache Schwingungskreise 1a, i.' bzw. j, g mit den Detektoren k, l angedeutet. Beim Ausschlag des Relaisankers r, beispielsweise nach links, und Ansprechen des Detektors k wird der Stromkreis der Batterie m über die Auslösespule e geschlossen und somit der Schalter c geöffnet. Entsprechend wird beim Ausschlag des Relaisankers nach rechts und Ansprechen des Detektors L der Schalter b geöffnet.If the relay armature r deflects, for example to the left, the heating filament o is connected to the battery in via the upper contacts on the armature -r. At the same time, parallel to the circuit o, p, u, u, via the lower contacts of the armature r and via the capacitance between the cable and earth, the oscillating circuit _i-, _y is closed, so that the tube st begins to work. If the relay armature deflects to the right, the tube is similarly made to respond with a frequency which corresponds to the tuning of the oscillating circuit z, ci. The receiving apparatus are also designed as simple oscillation circuits 1a, i. ' and j, g indicated with the detectors k, l. When the relay armature r deflects, for example to the left, and the detector k responds, the circuit of the battery m is closed via the trip coil e and thus the switch c is opened. Accordingly, when the relay armature deflects to the right and the detector L responds, switch b is opened.

Naturgemäß können für die Empfangs- und Sendeapparate beliebige andere Schaltungen oder Einrichtungen verwendet werden. Es iassen sich beispielsweise eine Reihe von Vereinfachungen anbringen durch gemeinsame Verwendung eines Kondensators oder einer Drosselspule für die verschiedenen Schwingungskreise bzw. durch Zusammenlegen der Batterien oder durch ähnliche Maßnahmen. Hierdurch wird der Grundgedanke nicht berührt, der darin besteht, daß die Betätigung der auszulösenden Schalter dadurch erfolgt, daß dem in der Hauptleitung fließenden Strom ein zweiter Strom beliebig einstellbarer Frequenz überlagert wird. Die dargestellte Schaltungsweise hat insbesondere den Vorteil, daß der Glühfaden betniebsmäßig keinen Strom führt, sondern nur in der kurzen Zeit zwischen dem Auftreten eines Fehlers und der Auslösung der entsprechenden Schalter unter Spannung steht. Hierdurch wird die Lebensdauer der Röhre fast unbegrenzt erhöht. Selbstverständlich können an Stelle der Glühkathodenröhren beliebige andere Stromerzeuger irgendwelcher Art verwendet «erden.Naturally, any other device can be used for the receiving and transmitting devices Circuits or devices are used. For example a Introduce a number of simplifications by sharing a capacitor or a choke coil for the various oscillation circuits or by combining them the batteries or by similar measures. This does not get the basic idea touches, which consists in the fact that the actuation of the switch to be triggered thereby takes place that the current flowing in the main line a second current arbitrarily adjustable frequency is superimposed. The circuit shown has in particular the advantage that the filament carries no current in operation, but only in the short time between the occurrence of an error and the triggering of the corresponding one Switch is energized. This means that the service life of the tube is almost unlimited elevated. Of course, any other can be used instead of the hot cathode tubes Generators of any kind used «earth.

Für den Fall, daß das Leitungsnetz nicht als geschlossener Ring betrieben wird, müssen noch besondere Maßnahmen getroffen werden, um auch die Auslösung der an den Enden der Leitungsstrecke liegenden Teilstrecken zu ermöglichen. Dies ist deswegen notwendig, weil in dem Falle, daß beispielsweise die zwischen den Stationen III und IV der Abb. I liegende Teilstrecke außer Betrieb ist, die Relais r3 und r, nicht ordnungsgemäß ausschalten können. Um dies zu ermöglichen, kann beispielsweise eine beliebige Maximalschutzvorrichtung angeordnet werden.In the event that the line network is not operated as a closed ring special measures have to be taken in order to also trigger the to enable sections of the line lying at the ends of the line. This is therefore necessary because in the event that, for example, the between the stations III and IV of Fig. I lying section is out of operation, the relays r3 and r, cannot turn off properly. To make this possible, for example any maximum protection device can be arranged.

Claims (5)

PATENT-ANSPRÜCHE: i. Selektiver Überstromschutz für elektrische Leitungsnetze, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der zu schützenden Leitungsstrecke je ein von einem Stromrichtungsrelais betätigter und mit netzfremder Frequenz arbeitender Sender und Empfänger angeordnet und jeder Empfänger mit einem Ausschalter für die zugehörige Leitungsstrecke gekuppelt ist, derart, daß die Sender und Empfänger für jede Leitungsstrecke paarweise verschiedene Abstimmung besitzen und derart angeordnet sind, daß beim Auftreten eines Fehlers infolge der verschiedenartigen Wirkungsweise der auf die Stromrichtung ansprechenden Relais lediglich die an den Enden der fehlerhaften Leitungsstrecke befindlichen Sendestationen die zugehörigen Empfangsstationen zum Ansprechen bringen und dadurch die mit den betreffenden Empfangsstationen gekuppelten Ausschalter öffnen. PATENT CLAIMS: i. Selective overcurrent protection for electrical line networks, characterized in that each end of the line to be protected one operated by a converter relay and working with a frequency not connected to the grid Transmitter and receiver arranged and each receiver with an off switch for the associated line is coupled so that the transmitter and receiver for each line section have different coordination in pairs and are arranged in this way are that when an error occurs due to the various modes of operation of the relays responding to the current direction only those at the ends of the faulty ones Line route located transmitting stations to the associated receiving stations Bring response and thereby the coupled with the relevant receiving stations Open the off switch. 2. Selektiver überstromschutz nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen sämtlicher im fett vorhandenen Sendeapparate untereinander verschieden, und ebenfalls die Frequenzen sämtlicher im Netz vorhandenenEmpfangsapparate untereinander verschieden sind, dagegen die Abstimmung der an den Enden einer bestimmten Leitungsteilstrecke liegenden Sendeapparate gleich sst derjenigen der am anderen Ende derselben liegenden Empfangsapparate. 2. Selective overcurrent protection according to claim i, characterized in that that the frequencies of all the transmitters in bold are different from one another, and also the frequencies of all receivers in the network are different, but the coordination of the ends of a certain line section Transmitting apparatus located at the other end of the line is the same as the one at the other end of the same Receiving machines. 3. Selektiver Überstromschutz nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in jeder Unterstation vorhandenen, auf die Stromrichtung ansprechenden Apparate derart angeordnet sind, daß an den Enden einer gestörten Teilstrecke die zusammengehörigen Sende- und Empfangsapparate gleichzeitig eingeschaltet «erden, dagegen die an den Enden einer gesunden Teilstrecke liegenden Sende bzw. Empfangsapparate nur dann eingeschaltet sind, wenn die zugehörigen Empfangs-bzw. Sendeapparate ausgeschaltet sind. .3. Selective overcurrent protection according to claim i and 2, characterized in that that the devices in each substation responding to the direction of the current are arranged such that at the ends of a disturbed section the associated "Earth the sending and receiving devices switched on at the same time," whereas those on the Transmitters or receivers located at the ends of a healthy section only then are switched on when the associated receiving or. Transmitters switched off are. . 4. Selektiver Überstromschutz nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Stromrichtung ansprechenden Apparate die Kontakte für das Einschalten der Sende- und Empfangsapparate nur dann betätigen, wenn der in der Leitung fließende Strom einen vorbestimmten Betrag überschreitet. 4. Selective overcurrent protection according to claim i to 3, characterized in that that the devices responding to the direction of the current make the contacts for switching on Only operate the transmitting and receiving devices when the flow in the line Current exceeds a predetermined amount. 5. Selektiver Überstromschutz nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungserzeugung Elektronenröhren verwendet werden, deren Heizfaden und Anodenkreis nur dann eingeschaltet wird, wenn die auf die Stromrichtung ansprechenden Apparate in der entsprechenden Richtung ausschlagen.5. Selective overcurrent protection according to Claims 1 and 2, characterized in that electron tubes are used to generate vibrations whose filament and anode circuit are only switched on when the devices responding to the direction of the current in the corresponding direction turn down.