DE3344208A1 - Method for detecting an earth or short-circuit current - Google Patents

Method for detecting an earth or short-circuit current

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Abstract

To detect the actual value of an earth or short-circuit current in earthed alternating-current systems, a measuring method is proposed in which the value of the current is measured and stored in successive periods. The stored value is replaced by the next-higher measured value when the measured values exceed the stored value in two successive measuring periods. The measurement is not taken synchronously with the zero crossings of the current. The second measuring period can be delayed by the length of at least one period.

Description

Verfahren zur Erfassung eines Erd- oder KurzschlußstromesProcedure for the detection of a ground or short-circuit current

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung eines Erd- oder Kurzschlußstromes in einem geerdeten oder halbstarr geerdeten Wechselstromnetz.The invention relates to a method for detecting an earth or short-circuit current in an earthed or semi-rigidly earthed AC network.

In geerdeten und halbstarr geerdeten Wechselstromnetzen, insbesondere Mittelspannungsnetzen, ist der bei verschiedenen Erdschlüssen fließende Strom von Interesse. Da der Erdschlußstrom häufig Oberschwingungen enthält, ist bei der Ermittlung des Stromes auf die richtige Bewertung der Oberschwingungen zu achten.In earthed and semi-rigidly earthed AC systems, in particular Medium voltage networks, is the current flowing in different earth faults from Interest. Since the earth fault current often contains harmonics, it is important to determine of the current to pay attention to the correct evaluation of the harmonics.

Zudem schwanken bei Fehlerwechsel als auch bei Sättigungserscheinungen der Stromwandler die Nulldurchgänge des Stromes zeitlich, so daß bei einer Auswertung innerhalb der Stromnulldurchgänge Fehlmessungen entstehen.In addition, fluctuations in the event of a change in errors as well as signs of saturation the current transformer timed the zero crossings of the current, so that during an evaluation Incorrect measurements occur within the current zero crossings.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erfassung der maximalen Höhe eines Erd- oder Kurzschlußstromes anzugeben, welches es gestattet, die Einflüsse von Einschwingvorgängen beim Fehlereintritt bzw. bei einer Fehlerzuschaltung (rush) während der Erfassung des Fehlerstromes zu eliminieren und die dabei auftretenden Oberschwingungen richtig zu bewerten.The object of the invention is to provide a method for detecting the maximum Specify the amount of a ground or short-circuit current that allows the influences of transient processes when a fault occurs or when a fault is switched on (rush) to eliminate during the detection of the fault current and the occurring Correctly evaluate harmonics.

Die Aufgabe ist mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Als Bewertungsgröße für den Erd- oder Kurzschlußstrom eignet sich der arithmetische Mittelwert, der Scheitelwert oder der Effektivwert. Durch die in Erd- oder Kurzschlußströmen häufig vorhandenen Oberschwingungen würde bei einer Scheitelwertmessung unter Berücksichtigung des Scheitelfaktors sinusförmiger Ströme der Meßwert durch die Oberschwingungen verfälscht.The task is given in the characterizing part of claim 1 Features solved. A suitable evaluation variable for the earth or short-circuit current is the arithmetic mean, the peak value or the effective value. Through the Harmonics frequently present in earth or short-circuit currents would be caused by a Peak value measurement taking into account the peak factor of sinusoidal currents the measured value is falsified by the harmonics.

Die Scheitelwertmessung ist somit bevorzugt für oberwellenarme Ströme geeignet. Bei einer arithmetischen Mittelwertmessung erfolgt eine Bewertung der Oberschwingungsanteile, die jedoch bei stark oberwellenhaltigen Erd-oder Kurzschlußströmen mit einem größeren Fehler behaftet ist.The peak value measurement is therefore preferred for currents with low harmonics suitable. In the case of an arithmetic mean value measurement, the Harmonic components, however, in the case of earth or short-circuit currents containing strong harmonics is fraught with a major flaw.

Bei der Messung des Effektivwertes werden alle Oberschwingungsanteile richtig bewertet. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand des in der Figur 1 dargestellten Zeitdiagrammes erläutert, bei dem die Effektivwertmessung als Bewertungsgröße zugrunde gelegt ist.When measuring the rms value, all harmonic components are correctly rated. In the following, the inventive method is based on the in the time diagram shown in Figure 1, in which the effective value measurement is used as the basis for evaluation.

In der Figur 1 ist der Amplitudenverlauf von verschiedenartigen Erdschlußströmen über der Zeit t dargestellt. Es handelt sich um periodische Wechselströme mit einer Periodendauer von 20 Millisekunden. Der Effektivwert eines Erdschlußstromes wird während jeweils einer Periode des Wechselstromes ermittelt. Der Meßzyklus n, n + 1, ... zur Ermittlung des Effektivwertes wiederholt sich periodisch und dauert 20 Millisekunden. Beachtlich dabei ist, daß jeder Meßzyklus nicht synchron mit dem Nulldurchgang der zu messenden Stromamplitude beginnen muß und innerhalb einer Periode beliebig liegen kann.FIG. 1 shows the amplitude profile of various types of earth fault currents shown over time t. These are periodic alternating currents with a Period of 20 milliseconds. The effective value of a ground fault current is determined during one period of the alternating current. The measurement cycle n, n + 1, ... to determine the effective value is repeated periodically and lasts 20 Milliseconds. It is noteworthy that each measuring cycle is not synchronous with the Zero crossing of the current amplitude to be measured must begin and within one period can be anywhere.

Bei dem Verfahren zur Erfassung des maximalen Effektivwertes eines Erdschlußstromes wird fortlaufend ein neuer Meßwert 11 mit dem größten bisher gemessenen und angezeigten Meßwert I verglichen. Ist der neue Meßwert I1 größer als der angezeigte Wert I, und auch der Meßwert I2 des nächsten Meßzyklus größer als der Wert I, so wird der angezeigte Wert I gelöscht und der Wert I2 abgespeichert und zur Anzeige gebracht. Anderenfalls bleibt der Speicher- und Anzeigenstand I erhalten.In the method for recording the maximum effective value of a Earth fault current is continuously a new one Reading 11 with the largest previously measured and displayed measured value I compared. If the new measured value I1 greater than the displayed value I, and also the measured value I2 of the next measuring cycle greater than the value I, the displayed value I is deleted and the value I2 is saved and brought to the display. Otherwise the memory and display status remains I obtain.

Um die Auswertung von Einschwingvorgängen auszuschalten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, jeden Meßzyklus um eine oder mehrere Perioden des zu messenden Fehlerstromes zu verzögern.To switch off the evaluation of transient processes, according to an advantageous development of the method provided, each measuring cycle to delay one or more periods of the fault current to be measured.

Durch Einführung einer Verzögerungszeit tv wird eine Wartezeit festgelegt, innerhalb der das zu überwachende Wechselstromnetz nach einem Einschwingvorgang sich wieder in einen stationären Zustand einstellen kann.The introduction of a delay time tv defines a waiting time within which the alternating current network to be monitored after a transient process can adjust to a steady state again.

Die Pigur 1 veranschaulicht die Wirkung eines Meßverfahrens, bei dem eine Verzögerungszeit tv von drei Perioden eingeführt ist. Unter der Annahme, daß eine Stromperiode wieder 20 Millisekunden beträgt, ergibt sich eine Verzögerungszeit tv von 60 Millisekunden.The Pigur 1 illustrates the effect of a measurement method in which a delay time tv of three periods is introduced. Assuming that a current period is again 20 milliseconds, there is a delay time tv of 60 milliseconds.

Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung des geschilderten Meßverfahrens ist als Blockschaltbild in Figur 2 dargestellt.A preferred circuit arrangement for implementing the described The measuring method is shown as a block diagram in FIG.

Der zu untersuchende Fehlerstrom wird je nach Stromstärke in die Primarwicklung eines von vier Stromwandlern 5 eingespeist. Sekundärseitig sind die Stromwandler 5 über einen Anschluß mit einem gemeinsamen Bezugspunkt (Meßmasse) verbunden, während der andere Anschluß jeweils über einen Schließkontakt an eine Meßschaltung 6 anschließbar ist. Diese Meßschaltung 6 enthält einen Auswerter 1, einen Speicher 2, eine Anzeige 3 und wird von einer Hilfsspannungsquelle UH gespeist. Der Auswerter 1 ermit- telt über jeweils eine Periode des zugeführten Behlerstromes in einem Meßzyklus, der nicht synchron mit dem Stromnulldurchgang beginnen muß, den Effektivwert des Stromes und vergleicht diesen neuen Wert mit dem größten zuletzt gemessenen Meßwert. Ergibt der neue Meßwert einen höheren Wert als den bisher gespeicherten Wert, so gelangt der nächste Meßwert in den Speicher 2, wenn dieser größer ist als der bisher gespeicherte. Der im Speicher 2 zuletzt abgelegte Meßwert wird von der Anzeige 3 übernommen. Mit Hilfe eines Tasters 4 kann die Meßschaltung auf Null rückgesetzt werden.The fault current to be examined is fed into the primary winding depending on the current strength one of four current transformers 5 fed in. The current transformers are on the secondary side 5 connected via a connection to a common reference point (measurement ground), while the other connection can be connected to a measuring circuit 6 via a closing contact is. This measuring circuit 6 contains an evaluator 1, a memory 2, and a display 3 and is fed by an auxiliary voltage source UH. The evaluator 1 determines telt each over one period of the supplied fault current in a measuring cycle, the does not have to begin synchronously with the current zero crossing, the effective value of the current and compares this new value with the largest last measured value. Results the new measured value reaches a higher value than the previously stored value the next measured value in memory 2, if this is greater than the one previously stored. The last measured value stored in memory 2 is taken over by display 3. With The measuring circuit can be reset to zero with the aid of a button 4.

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Claims (5)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Erfassung eines Erd- oder Kurzschlußstromes (Fehlerstrom) in einem geerdeten oder halbstarr geerdeten Wechselstromnetz, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a) der Fehlerstrom wird ueber die Zeitdauer einer Periode (= ein Meßzyklus) gemessen; b) der während eines ersten Meßzyklusses gemessene Wert wird verglichen mit dem größten zuletzt erfaßten und angezeigten Wert; c) ergibt der Vergleich, daß der gemessene Wert größer ist als der angezeigte Wert, so folgt ein zweiter Meßzyklus mit einem erneuten Vergleich; d) ist der während des zweiten Meßzyklusses gemessene Wert wiederum größer als der angezeigte Wert, so wird der neue Wert gespeichert und zur Anzeige gebracht.Claims 1. A method for detecting a ground or short-circuit current (Fault current) in an earthed or semi-rigidly earthed alternating current network by the following features: a) the fault current is over the period of time a Period (= one measuring cycle) measured; b) that measured during a first measuring cycle The value is compared with the largest value recorded and displayed last; c) results the comparison that the measured value is greater than the displayed value follows a second measurement cycle with a new comparison; d) is the one during the second Measurement cycle is again greater than the displayed value, the new value saved and displayed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Effektivwert des Erd- oder Kurzschlußstromes gemessen wird 2. The method according to claim 1, characterized in that the effective value the earth or short-circuit current is measured 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Meßzyklus um mindestens eine Periodendauer verzögert ist.3. The method according to claim 1, characterized characterized in that the second measuring cycle is delayed by at least one period is. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßzyklus nicht synchron mit dem Nulldurchgang des Fehlerstromes beginnen muß.4. The method according to claim 1, characterized in that a measuring cycle does not have to begin synchronously with the zero crossing of the fault current. 5. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Auswerter (1) zur Messung des Fehlerstromes, einen Speicher (2) zur Abspeicherung des Höchstwertes, einer Anzeige (3) zur Signalisierung des aktuellen Höchstwertes und eines Tasters (4) zur manuellen Rücksetzung der Meßschaltung (6).5. A circuit for performing the method according to claim 1, characterized by an evaluator (1) for measuring the fault current, a memory (2) for Storage of the maximum value, a display (3) to signal the current one Maximum value and a button (4) for manual resetting of the measuring circuit (6).
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