CH635710A5

CH635710A5 - Einrichtung fuer den fehlerrichtungs-vergleichsschutz fuer eine leitung eines elektrischen netzes.

Info

Publication number: CH635710A5
Application number: CH1279A
Authority: CH
Inventors: Ivan De Mesmaeker; Peter Mueller
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1979-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1983-04-15
Also published as: NL8000002A; CA1139371A; DE2903533A1; DE2903533C2; FR2446024A1; SE446048B; SE8000031L; FR2446024B1; US4317151A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für den Fehlerrichtungs-Vergleichsschutz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Einrichtungen sind bekannt (siehe L. Müller, «Selektivschutz elektrischer Anlagen», Verlags- und Wirt-schaftsgesellschaft der Elektrizitätswerke m.b.H., Frankfurt/ Main, 1971, S. 89) und liefern ein Auslösesignal für den Fall, dass die Fehlerrichtungssignale an beiden Endstationen des zu überwachenden Leitungsabschnitts in Richtung auf diesen weisen.

Übliche Richtungsrelais einfacher Art haben für die vorliegende Verwendung, d.h. für eine Fehlerortseingrenzung bezüglich eines Leitungsabschnitts, den Nachteil der relativ hohen Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung bei Nahkurzschlüssen auf der Rückseite einer Mess- und Überwachungsstation, also ausserhalb des zu schützenden Leitungsabschnitts. Dies gilt insbesondere für Leitungen oder Netzabschnitte mit einem Längskondensator oder mehreren derselben wegen der starken transienten Schwingungen, die sich bei Versagen oder Nichtanspre-

chen der üblichen Überbrückungsschalter oder Schutzfunkenstrecken an den Längskondensatoren einstellen. Ein solches Nichtansprechen einer Schutzfunkenstrecke ist bei relativ geringen Kurzschlussströmen oft unvermeidbar.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vergleichsschutzeinrichtung, die sich durch verbesserte Sicherheit gegen Fehlauslösungen, insbesondere bei Leitungen mit Längskondensator, auszeichnet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einer Einrichtung der gat-tungsmässigen Art durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale. Dabei ist unter der Bezeichnung «Leitungsabschnitt» gegebenenfalls auch ein kompliziert aufgebauter Netzabschnitt mit Verzweigungs- und Einspeisestellen und dgl.zu verstehen.

Diese Problemlösung beruht auf der Erkenntnis, dass der Gehalt an Transienten und Oberschwingungen, der durch den Leitungs- bzw. Kurzschlussstrom in die zur Fehlerdistanz- und Fehlerrichtungsdetektion verwendeten Signale gelangt, für die rückseitigen, d.h. bezüglich des Relaisortes entgegengesetzt zur Vorwärts- oder Auslöserichtung gelegenen Kurzschlüsse von der Differenz zwischen Abbildimpedanz und Netzimpedanz in Vorwärtsrichtung - gegebenenfalls einschliesslich dort vorhandener Quellenimpedanzen - abhängig ist und daher durch entsprechende Bemessung der Abbildimpedanz vermindert werden kann. Bei der angegebenen Bemessung der Abbildimpedanz für die der Richtungsdetektion zugeordnete, im allgemeinen erste Zoneneinstellung des Distanzschutzrelais ist grundsätzlich eine weitgehende Annäherung der beiden Impedanzwerte und damit eine entsprechende Transienten- und Oberschwingungsverminderung gegeben oder jedenfalls erreichbar, also auch eine grössere Sicherheit der Rückwärts-Fehlerrichtungsdetek-tion bei Nahkurzschlüssen. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Bemessung des zur Fehlerrichtungsdetektion vorgesehenen Abbildimpedanzwertes wenigstens annähernd gleich der erwähnten Vortwärts-Netzimpedanz.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass neben der für die Fehlerrichtungsdetektion vorgesehenen, ersten Zoneneinstellung mindestens eine weitere Zoneneinstellung des Distanzschutzrelais vorgesehen wird, die unabhängig vom Fehlerrichtungsvergleich beider Stationen, also für einen distanzselektiven Schutz von nur jeweils einer Station aus, verwendbar ist. Dieser Übergang vom Richtungsvergleichsschutz zum direkten Distanzschutz wird ohne Schwierigkeit möglich, weil die Transienten im allgemeinen innerhalb des ersten Detektionsinter-valls (Staffelzeit) weitgehend abgeklungen sind. Das Relais kann also anschliessend nach Art eines üblichen Distanz-Staf-felschutzes arbeiten und damit auch eine mehrfache Reserveschutzfunktion übernehmen.

Die Erfindung wird weiter anhand des in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Richtungsvergleichsschutzes an einem Leitungsabschnitt mit beiderseitigen Speisequellen und

Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines zur Fehlerrichtungsdetektion verwendbaren Distanzschutzrelais mit Sender und Empfänger sowie Vergleichs-Auswertelogik für den Vergleichsschutz.

Nach Fig. 1 ist beiderseits eines zu schützenden Leitungsabschnitts LA mit der Leitungsimpedanz ZL je eine Mess- und Überwachungsstation A bzw. B mit schematisch angedeuteten Spannungs- und Strom-Messekanälen sowie je einem an diese angeschlossenen Fehlerrichtungsdetektor FRD vorgesehen. Durch die Pfeile PA und PB ist jeweils die zum Leitungsabschnitt LA weisende Vorwärts- bzw. Auslöserichtung des Fehlerrichtungsdetektors angedeutet. An jeder Station ist letzterem eine Vergleichs-Auswerteeinrichtung VA nachgeordnet, die ausserdem über einen Zweirichtungs-Informationskanal KI mit beiderseitigen Sendern SE und Empfängern EM jeweils auch die

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Fehlerrichtungsinformation in Form eines Auslösesignals bei Fehlerfeststellung in Richtung PA bzw. PB von der anderen Station erhält. Ein Auslöseausgang AS steht an jeder Station zur Ansteuerung eines hier nicht dargestellten Leistungsschalters oder andere Schutzfunktionen zur Verfügung. 5

Auf der Rückseite einer jeden Station, d.h. jeweils entgegengesetzt zu PA bzw. PB, ist ein Längskondensator C sowie eine Speisequelle G mit Quellenimpedanz Zs beispielsweise angedeutet. Für jede Station ist also die in Richtung PA bzw. PB gemessene Vorwärts-Netzimpedanz durch die vektorielle io

Summe von ZL und Zs sowie der Kondensatorreaktanz Xc bestimmt, sofern letztere als nicht überbrückt angenommen wird.

In Fig. 2 ist der Aufbau des Fehlerrichtungsdetektors FRD mit Distanzschutzrelais DSR, Anregeeinrichtung AR und Zeit- 15 Schaltwerk ZW für die Zonenumschaltung angedeutet.

Als Leitungsspannung UK wird z.B. die Phasenspannung UR überwacht, als Leitungsstrom I der Phasenstrom IR. Ein Differenzspannungsbildner DSB mit Differenzverstärker DF und veränderlicher bzw. umschaltbarer Leitungs-Abbildimpedanz 20 ZE erzeugt hieraus in bekannter Weise das Differenzspannungssignal nach der Beziehung Ud = UK - ZE • I, das zusammen mit dem Bezugsspannungssignal Ur einem Phasenwinkel-Grenzwertschalter PHG, beispielsweise mit einem Phasenwinkel-Grenzwert von 90°, zugeführt wird. Als Bezugsspannungssignal 25 wird mit Hilfe des Zeitschaltwerks ZW für ein Anfangsintervall At entsprechend der Fehlerrichtungsdetektion die mittels einer bekannten Erinnerungsschaltung ER, z.B. einem Schwingkreis, vom Fehlereintritt unabhängig gemachte Phasenspannung UR verwendet, wobei die Einschaltung über einen von ZW gesteuer- 30 ten Schalter S2 erfolgt. Bis zu einem ersten Zonen-Umschaltzeitpunkt ti wird ZE auf einen bezüglich ZL grösseren Impedanzwert eingestellt, so dass jedenfalls alle innerhalb LA auftretenden

Kurzschlüsse zum Ansprechen von PHG führen und somit einen zutreffenden, ausserdem wie eingangs erläutert zuverlässigen Richtungsentscheid liefern. Die entsprechende Fehlerrichtungsinformation wird vom Ausgang von PHG über den Sender SE der anderen Station zugeführt sowie über eine als UND-Gatter ausgebildete Vergleichs-Auswerteeinrichtung VA in Abhängigkeit von einer entsprechenden Fehlerrichtungsinformation der anderen Station über den Empfänger EM zu einem gültigen Auslösesignal an AS umgesetzt. Die Fehlerrichtungs-Vergleichsfunktion wird durch eine von ZW gesteuerte erste Logikschaltung LGi auf die Zeitdauer der wirksamen Erinne-rungs-Bezugsspannung beschränkt. Hierzu ist zwischen PHG und VA eine von LGi gesteuerte zweite Logikschaltung LG2 in Form eines Sperrgatters eingefügt. Alternativ dazu wird ein zweiter Auslöseausgang ASi (der Einfachheit halber in Fig. 1 nicht angedeutet), der einer normalen Distanzschutzfunktion von DSR zugeordnet ist, während der Fehlerrichtungs-Ver-gleichsfunktion mittels einer dritten Sperrgatter-Logikschaltung LG3 blockiert bzw. anschliessend für eine von der Gegenstation unabhängige Fehlerdistanzdetektion freigegeben. Dazu wird weiter von ZW mittels Si nunmehr eine für die unmittelbare Distanzdetektion geeignete, d.h. nicht mehr durch Erinnerung vom Fehlereintritt unabhängig gemachte Bezugsspannung Ur) zusammen mit Ud auf den Phasenwinkel-Grenzwertschalter PHG geschaltet. Ausserdem wird die Abbildimpedanz ZE vom Zeitschaltwerk auf übliche Fehlerdistanz-Schutzzonen, beispielsweise auf solche innerhalb oder auch in geeigneter Weise ausserhalb von LA eingestellte, umgeschaltet. Die Bezugsspannung Ur| für die unmittelbare Distanzschutzfunktion wird z.B. in bekannter Weise in einem Bezugsspannungsbildner BG in Form einer Komponentenmischung der Phasenspannungen Ur, Us und UT gewonnen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

635 710 PATENTANSPRÜCHE

1. Fehlerrichtungs-Vergleichsschutzeinrichtung für eine Leitung eines elektrischen Netzes, insbesondere für eine Leitung mit mindestens einem Längskondensator, bei welcher Einrichtung an beiden Enden eines zu schützenden Leitungsabschnitts je eine Mess- und Überwachungsstation mit einem Fehlerrichtungsdetektor und zwischen den beiderseitigen Stationen ein Übertragungskanal für Fehlerrichtungsinformation sowie ferner mindestens eine Vergleichs-Auswerteeinrichtung für die Fehlerortsbestimmung bezüglich des zu schützenden Leitungsabschnitts vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Fehlerrichtungsdetektor (FRD) mindestens einer Station (A, B) ein Distanzschutzrelais (DSR) mit entsprechend verschiedenen Schutzzonen in zeitlicher Staffelung zwischen verschiedenen Impedanzwerten umschaltbarer Leitungs-Abbildimpedanz(ZE) vorgesehen ist und dass zur Fehlerrichtungsdetektion ein bezüglich des zu schützenden Leitungsabschnitts (LA) wenigstens annähernd gleicher oder grösserer Impedanzwert der Leitungs-Abbildimpedanz (ZFJ dient.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Fehlerrichtungsdetektion vorgesehene Impedanzwert der Leitungs-Abbildimpedanz (ZE) wenigstens annähernd gleich der Netzimpedanz in Vorwärts- bzw. Auslöserichtung des Distanzrelais (DSR) bemessen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fehlerrichtungsdetektor ein Distanzrelais vorgesehen ist, bei dem der Phasenwinkel der Differenz (Ud) zwischen einer an einer Leitungs-Abbildimpedanz (ZE) erzeugten Signalspannung und einem Leitungsspannungssignal (UK) am Messort gegenüber einem Bezugsspannungssignal (Ur) mit einem Grenzwert, insbesondere 90°, verglichen und von der Unter- bzw. Überschreitung dieses Grenzwertes ein Auslöseoder Sperrsignal abgeleitet wird, und weiter dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugsspannungssignal (Ur) für die Fehlerrichtungsdetektion ein vom Fehlereintritt wenigstens für eine begrenzte Zeit mindestens annähernd unabhängiges, von einer Leitungsspannung abgeleitetes Wechselspannungssignal vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das als Fehlerrichtungsdetektor vorgesehene Distanzrelais (DSR) ausser einer ersten, der Fehlerrichtungsdetektion zugeordneten Schutzzoneneinstellung mindestens eine weitere, insbesondere innerhalb des zu schützenden Leitungsabschnitts (LA) liegende Schutzzoneneinstellung für eine unabhängig vom Richtungsvergleichsschutz von jeweils einer Station (A, B) aus wirksame Fehlerüberwachung aufweist.