CH701585B1

CH701585B1 - A method for adjusting a quenching coil.

Info

Publication number: CH701585B1
Application number: CH4742008A
Authority: CH
Inventors: Lothar Fickert; Clemens Obkircher
Original assignee: Univ Graz Tech; Forschungsholding Tu Graz Gmbh
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2008-03-30
Publication date: 2011-02-15
Also published as: AT504506A4; DE102008016136A1; AT504506B1

Abstract

Ein Verfahren zum Nachstellen einer Löschspule in erdschlusskompensiert betriebenen Wechsel/Drehstrom-Elektroenergienetzen der Betriebsfrequenz f 0 während des Betriebes, bei welchem nach einem selbsttätig verlöschenden Erdschluss die Verlagerungsspannung während eines Zeitintervalles zu Beginn des Ausschwingvorganges erfasst und dabei aus der Zeit zwischen den Nulldurchgängen der Verlagerungsspannung eine Anzahl von Momentanfrequenzwerten ermittelt wird, aus den ermittelten Frequenzwerten auf die Frequenz f A zu Beginn des Ausschwingvorganges extrapoliert wird, die zu diesem Zeitpunkt vorgelegene Verstimmung V A gemäss |v A | = 1 – f 2 A /f 2 0 ermittelt wird, aus der Differenz Δ v dieses Wertes v A der Verstimmung und einem für das Netz vorgebbaren Sollwertes v s der Verstimmung die Löschspule um einen Stromwert ΔI = Δ v * I CE nachgestellt wird, wobei I CE der kapazitive Erdschlussstrom bei Nennspannung ist.A method for adjusting an extinguishing coil in erdschlusskompensiert operated AC / three-phase electrical energy networks operating frequency f 0 during operation, in which detects the displacement voltage during a time interval at the beginning of the decay process after an automatically extinguished ground fault and thereby from the time between the zero crossings of the displacement voltage Number of instantaneous frequency values is determined, is extrapolated from the determined frequency values to the frequency f A at the beginning of the decay process, which at this time vorgefe detuning VA according to | v A | = 1 - f 2 A / f 2 0 is determined from the difference Δ v of this value v A of the detuning and a setpoint for the network setpoint vs the detuning the extinguishing coil by a current value .DELTA.I = .DELTA.V * I CE readjusted, where I CE is the capacitive earth fault current at rated voltage.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Nachstellen einer Löschspule in erdschlusskompensiert betriebenen Wechsel/Drehstrom-Elektroenergienetzen der Betriebsfrequenz f0während des Betriebes. The invention relates to a method for adjusting an extinguishing coil operated in ground fault compensated alternating / three-phase electric power networks of the operating frequency f0during operation.

[0002] Im Betrieb auftretende Erdschlüsse sind abgesehen von damit verbundenen möglichen Betriebsunterbrechungen eines Netzabschnittes mit allen Folgeerscheinungen auch deshalb bedenklich, weil sie zu hohen Potentialdifferenzen in der Umgebung des Erdschlusses führen und somit eine Gefährdung für Personen und Tiere darstellen können. Occurring during operation ground faults are apart from the associated possible service interruptions of a network section with all the consequences also questionable, because they lead to high potential differences in the environment of the ground fault and thus can pose a threat to people and animals.

[0003] Um Erdströme bei einem Erdschluss einer Phase so weit wie möglich zu kompensieren bzw. einen auf Grund eines Erdschlusses entstandenen Lichtbogen zu löschen, ist es bekannt geworden, den Sternpunkt eines Dreiphasennetzes über eine Induktivität, nach ihrem Erfinder auch «Petersen-Spule» genannt, mit Erde zu verbinden. Eine solche Kompensation ist möglich, da der Strom bei einem Erdschluss weitgehend kapazitiv ist und diesem kapazitiven Strom durch die Kompensationsinduktivität ein gleich grosser induktiver Strom entgegengesetzt wird. Beispielsweise ist in der WO 99/10 959 ein Verfahren zum Anpassen der Kompensationsinduktivität an die Erdschlusskapazität im Sinne des Vorliegens einer Resonanzbedingung beschrieben. In order to compensate earth currents at an earth fault of a phase as far as possible or to erase an arc resulting from an earth fault, it has become known, the star point of a three-phase network via an inductor, according to its inventor also «Petersen coil» called to connect to earth. Such a compensation is possible because the current is largely capacitive in an earth fault and this capacitive current through the compensation inductance is opposed by an equally large inductive current. For example, WO 99/10959 describes a method for adjusting the compensation inductance to the ground fault capacitance in the sense of the presence of a resonance condition.

[0004] Bei so genannten «Erdschlusswischern» verlöscht der Erdschluss innerhalb kurzer Zeit von selbst, weshalb solche Fehler die Versorgungsqualität eines Netzes nicht gefährden. Dennoch werden auch die zu Erdschlusswischern gehörigen Transienten in der Regel aufgezeichnet. In so-called "Erdschlusswischern» extinguished the ground fault within a short time by itself, which is why such errors do not jeopardize the quality of supply of a network. Nevertheless, the transients associated with ground fault wipers are usually recorded as well.

[0005] Aus dem Dokument WO 99/10 959 geht ein Verfahren hervor, bei welchem eine einstellbare Kompensationsimpedanz im Betrieb an die Erdimpedanz angepasst wird, um auftretende Erdströme zu minimieren. Ausgangspunkt dieses Verfahrens sind bei Schaltvorgängen oder Erdschlüssen auftretende Transienten, aus welchen eine Gesamt-Erdkapazität bestimmt wird. Sodann wird der Wert einer Gesamt-Erdinduktivität ermittelt, die einen Blindwiderstand darstellt, dessen Absolutwert jenem des von der Gesamt-Erdkapazität bei einer Nominalfrequenz entspricht. Die Gesamt-Erdkapazität wird hier durch Auswertung des Ausschwingvorganges nach einer Netzabschaltung ermittelt und die Induktivität der Löschspule wird bei diesem Verfahren so eingestellt, dass die Gesamt-Erdinduktivität dem ermittelten Wert der Gesamt-Erdinduktivität entspricht. From the document WO 99/10959 a method is apparent in which an adjustable compensation impedance is adjusted in operation to the ground impedance to minimize occurring ground currents. The starting point of this method are transients occurring during switching operations or ground faults, from which a total earth capacitance is determined. Then, the value of a total earth inductance is determined, which represents a reactance whose absolute value corresponds to that of the total earth capacitance at a nominal frequency. The total earth capacitance is determined here by evaluating the decay process after a power cut and the inductance of the quench coil is set in this method so that the total earth inductance corresponds to the determined value of the total earth inductance.

[0006] Ein anderes Verfahren zur automatischen Einstellung von Erdschlussspule ist aus der DE 3 643 391 A1 bekannt geworden. Bei diesem Verfahren wird die Sternpunkt-Spannung ständig gemessen und falls sie von einem vorgebbaren Wert abweicht, beginnt ein Einstellzyklus, bei dem die Induktivität der Löschspule geändert, bis eine einem Resonanzwert entsprechende Spannung gemessen wird. Die Differenzen der Spannungen vor und nach der Messung werden gespeichert, und auf einem Vergleich von Differenzen basierend wird die Verstellrichtung der Löschspule, die als Tauchkernspule ausgebildet sein kann, festgestellt. Another method for the automatic adjustment of Erdschlussspule has become known from DE 3,643,391 A1. In this method, the neutral point voltage is continuously measured, and if it deviates from a predetermined value, starts a setting cycle in which the inductance of the quenching coil is changed until a voltage corresponding to a resonance value is measured. The differences in the voltages before and after the measurement are stored, and based on a comparison of differences, the displacement direction of the quenching coil, which may be formed as a plunger coil, is detected.

[0007] Es zeigt sich in der Praxis, dass die Einstellung der Kompensationsspulen im Sinne einer Resonanzbedingung in gewissen Fällen nicht optimal ist und vor allem nicht den realen Bedingungen entspricht, vor allem, wenn die Einstellung bei abgeschalteten Netzabschnitten durchgeführt wird. It turns out in practice that the setting of the compensation coils in terms of a resonance condition in certain cases is not optimal and, above all, does not correspond to the real conditions, especially if the setting is performed with disconnected network sections.

[0008] Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, im Sinne einer möglichst hohen Netzsicherheit eine verbesserte Einstellung der Kompensationsspule anzugeben. An object of the invention is to provide an improved setting of the compensation coil in terms of the highest possible network security.

[0009] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäss nach einem selbsttätig verlöschenden Erdschluss die Verlagerungsspannung während eines Zeitintervalles zu Beginn des Ausschwingvorganges erfasst und dabei aus der Zeit zwischen den Nulldurchgängen der Verlagerungsspannung eine Anzahl von Momentanfrequenzwerten ermittelt wird, aus den ermittelten Frequenzwerten auf die Frequenz (fA) zu Beginn des Ausschwingvorganges extrapoliert wird, die zu diesem Zeitpunkt vorgelegene Verstimmung (vA) gemäss |vA| = 1 – f<2>A/ f<2>0 ermittelt wird, aus der Differenz (Δ v ) dieses Wertes (vA) der Verstimmung und einem für das Netz vorgebbaren Sollwertes (vS) der Verstimmung die Löschspule um einen Stromwert Δ I = Δ v * ICE nachgestellt wird, wobei lCEder kapazitive Erdschlussstrom bei Nennspannung ist. This object is achieved with a method of the type described, in which according to the invention detects the displacement voltage during a time interval at the beginning of the decay process after a self-extinguishing ground fault, while a number of instantaneous frequency values is determined from the time between the zero crossings of the displacement voltage, is extrapolated from the frequency values ascertained to the frequency (fA) at the beginning of the decay process, the detuning (vA) prevailing at this time in accordance with | vA | = 1 - f <2> A / f <2> 0, from the difference (Δ v) of this value (vA) of detuning and a setpoint value (vS) of detuning which can be specified for the network, the quenching coil is reduced by a current value ΔI = Δv * ICE where lCE is the capacitive earth fault current at rated voltage.

[0010] Dank der Erfindung kann eine verbesserte Anpassung der Löschspule an die realen Netzgegebenheiten unter Berücksichtigung von spannungsgesteuerten Sättigungseffekten erfolgen, ohne dass eine Netzabschaltung erforderlich wäre, und das Netz kann besser ausgenutzt werden. Thanks to the invention, an improved adaptation of the quenching coil to the real network conditions taking into account voltage-controlled saturation effects, without a network shutdown would be required, and the network can be better utilized.

[0011] Es ist zweckmässig, wenn der Frequenzmesswert aus der ersten Halbperiode zwischen Nulldurchgängen verworfen wird, da die Erfahrung gezeigt hat, dass der erste Frequenzmesswert unzuverlässig ist. It is expedient if the frequency measurement value from the first half period between zero crossings is discarded, since experience has shown that the first frequency measurement value is unreliable.

[0012] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Frequenzwerte aus zwei bis vier Halbperioden zwischen Nulldurchgängen ermittelt werden, da auf diese Weise eine gute Extrapolation auf die Frequenz zu Beginn des transienten Vorgangs möglich ist. It has proved to be advantageous if the frequency values are determined from two to four half periods between zero crossings, since in this way a good extrapolation to the frequency at the beginning of the transient process is possible.

[0013] Bei einer zweckmässigen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass nach jedem selbsttätig erlöschenden Erdschluss die Frequenz extrapoliert und die Löschspule nachgestellt wird. Dadurch wird eine optimale Aktualisierung auf den Netzzustand erreicht. In an expedient variant of the invention, it is provided that after each automatically extinguished ground fault, the frequency is extrapolated and the quenching coil is readjusted. This achieves an optimal update to the network state.

[0014] In anderen Fällen kann es sich aber empfehlen, wenn die extrapolierten Frequenzen (fA) für mehrere, selbsttätig erlöschende Erdschlüsse ermittelt und aufgezeichnet werden und für das Nachstellen der Löschspule ein Mittelwert dieser Frequenzen herangezogen wird. Eine solche Variante ist für Netze mit hoher Häufigkeit selbsttätig erlöschender Erdschlüsse empfehlenswert. In other cases, however, it may be advisable if the extrapolated frequencies (fA) are determined and recorded for several, automatically extinguished ground faults and an average of these frequencies is used for readjusting the extinguishing coil. Such a variant is recommended for networks with high frequency of self-extinguishing earth faults.

[0015] Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden anhand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen <tb>Fig. 1<sep>in schematischer Darstellung einen Teil eines Elektroenergienetzes mit einer Kompensationsimpedanz bei einem Transformator-Sternpunkt, <tb>Fig. 2<sep>in Zeigerdiagrammen die Bildung der Verlagerungsspannung bei Auftreten eines Erdschlusses, <tb>Fig. 3<sep>in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf von Spannung und Frequenz während eines Ausschwingvorganges, <tb>Fig. 4<sep>den zeitlichen Verlauf der Induktivität einer Kompensationsspule während eines Ausschwingvorganges, <tb>Fig. 5<sep>in einem Diagramm ähnlich Fig. 3die Extrapolation der Frequenz auf den Beginn des Ausschwingvorganges und <tb>Fig. 6<sep>anhand eines Blockschaltbildes die erfindungsgemässe Einstellung einer Kompensationsspule.The invention together with further advantages is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments, which are illustrated in the drawing. In this show <Tb> FIG. 1 is a schematic representation of a part of an electric power network with a compensation impedance at a transformer star point, <Tb> FIG. 2 <sep> in phasor diagrams the formation of the residual voltage when a ground fault occurs, <Tb> FIG. 3 <sep> in a diagram the time profile of voltage and frequency during a decay, <Tb> FIG. 4 <sep> the time course of the inductance of a compensation coil during a decaying process, <Tb> FIG. 5 <sep> in a diagram similar to Fig. 3die extrapolation of the frequency at the beginning of the decay process and <Tb> FIG. 6 <sep> on the basis of a block diagram, the inventive setting of a compensation coil.

[0016] Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines 3-Phasen-Elektroenergienetzes, bei welchem über einen Transformator TRA mit Primärwicklungen PWI und Sekundärwicklungen SEW ein Netzabschnitt NAB angespeist wird. Diesem Abschnitt haften im Ersatzschaltbild Induktivitäten LR, LS, LT, Kapazitäten CR1, CS1, CT1, CR2, CS2, CT2sowie Widerstände RR, RS, RTan. Mit Hilfe eines so genannten Distanzschutzgerätes DSG wird der auf den Transformator TRA folgende Leitungsabschnitt NAB auf Fehler überwacht. Insbesondere werden mit Hilfe eines Satzes STW bzw. SPW von Strom- und Spannungswandlern in jeder Phase Strom und Spannung gemessen und überwacht. Fig. 1 shows a schematic diagram of a 3-phase electric power network, in which a network section NAB is fed via a transformer TRA with primary windings PWI and secondary windings SEW. In this equivalent circuit, inductances LR, LS, LT, capacitances CR1, CS1, CT1, CR2, CS2, CT2 as well as resistors RR, RS, RTan adhere to this section. With the aid of a so-called distance protection device DSG, the line section NAB following the transformer TRA is monitored for errors. In particular, current and voltage are measured and monitored by means of a set STW or SPW of current and voltage transformers in each phase.

[0017] Der Transformatorsternpunkt STP ist in bekannter Weise über eine Kompensationsspule KIP, wie erwähnt meist «Petersenspule» genannt, mit Erde verbunden. Die tatsächliche Impedanz der Petersenspule kann z.B. durch Ändern der angeschalteten Anzahl ihrer Windungen oder durch Verstellen eines Tauchkerns eingestellt werden, was mit Hilfe eines Motors MOT erfolgen kann, wie z.B. in der bereits genannten DE 3 643 391 A1 erläutert, wobei der Motor seinerseits von einem Distanzschutzgerät oder einer übergeordneten Datenverarbeitungsstelle DVS bzw. einem Mikroprozessor angesteuert ist. Gegebenenfalls kann über einen gesteuerten Schalter SWI der Impedanz KIP eine Zusatzimpedanz ZIP, hier ein ohmscher Widerstand, parallel geschaltet werden. Die Spannung an dem Sternpunkt wird gleichfalls gemessen und dem Distanzschutzgerät zur Verfügung gestellt. The transformer star point STP is in a known manner via a compensation coil KIP, as mentioned mostly called "Petersenspule", connected to ground. The actual impedance of the Petersen coil may e.g. can be adjusted by changing the number of turns turned on or by adjusting a plunger core, which can be done by means of a motor MOT, e.g. explained in the already mentioned DE 3 643 391 A1, wherein the motor in turn is controlled by a distance protection device or a higher-level data processing center DVS or a microprocessor. Optionally, an additional impedance ZIP, here an ohmic resistance, can be connected in parallel via a controlled switch SWI of the impedance KIP. The voltage at the neutral point is also measured and provided to the distance protection device.

[0018] Der Netz- oder Leitungsabschnitt NAB kann von dem Rest des Netzes beidseitig durch Schalteinrichtungen SEA, SEB getrennt werden. Diese Schalteinrichtungen können ausgehend von der Auswertung der Messung abgeschaltet werden, was durch von dem Distanzschutzgerät DSG zu den Schalteinrichtungen führende Leitungen angedeutet ist. Auch kann die übergeordnete Datenverarbeitungsstelle die Messergebnisse bewerten und anhand von zusätzlichen Kriterien entscheiden, ob und welche Streckenabschnitte abgeschaltet werden sollen. The network or line section NAB can be separated from the rest of the network on both sides by switching devices SEA, SEB. These switching devices can be switched off starting from the evaluation of the measurement, which is indicated by leading from the distance protection device DSG to the switching devices lines. The higher-level data processing center can also evaluate the measurement results and decide on the basis of additional criteria whether and which route sections should be switched off.

[0019] Tritt an einer durch ein Blitzsymbol ERD angedeuteten Fehlerstelle ein Erdschluss, beispielsweise in der Phase T, auf, so ergibt sich an der Messstelle eine Verlagerungsspannung VO, die geringer als die Verlagerungsspannung an der Fehlerstelle ist. Die Phasenspannungen VSE und VRE erhöhen sich bis auf die verkettete Spannung. Dies ist in den beiden Diagrammen a und b der Fig. 2gezeigt. Occurs at a flaw indicated by a lightning symbol ERD a ground fault, for example, in the phase T, on, so there is a displacement voltage VO at the measuring point, which is less than the displacement voltage at the fault location. The phase voltages VSE and VRE increase up to the chained voltage. This is shown in the two diagrams a and b of FIG. 2.

[0020] Die Erfindung geht nun von den folgenden Überlegungen aus: Die Petersenspulen werden im Normalbetrieb eingestellt, was bedeutet, dass entsprechend der auftretenden Verlagerungsspannung eingestellt wird, der weit unter dem Spannungswert liegt, der im echten Fehlerfall an der Spule auftritt. Es hat sich aber gezeigt, dass der kleinste Erdschlussreststrom (Fehlerstrom) bei echten Fehlern, bei welchen an der Spule die volle Verlagerungsspannung anliegt, nicht bei diesem Resonanzabstimmungsverfahren erreicht wird. Dies wiederum bedeutet, dass jene Kurve, welche die Abhängigkeit des Erdschlussreststroms von der Verstellung der Petersenspulen und die Resonanzkurve, welche die Abhängigkeit der Verlagerungsspannung bei Verstellung der Petersenspulen im fehlerfreien Betrieb zeigt, ihre Maxima nicht an denselben Stellen erreichen. Die Einstellungen der Petersenspulen sind somit nicht auf den Fehlerfall optimiert, und die tatsächlich auftretenden Fehlerströme können im Falle von Sättigungserscheinungen die berechneten Stromwerte übersteigen. Dies ist vor allem dann ein Problem, wenn das betrachtete Netz bereits an den Grenzen angelangt ist, d.h. der Erdschlussreststrom liegt über der Löschgrenze, die man, ohne es zu wissen, überschreitet. The invention is based on the following considerations: The Petersenspulen be set in normal operation, which means that is set according to the occurring displacement voltage, which is well below the voltage value that occurs in the real case of error on the coil. However, it has been shown that the smallest ground fault residual current (fault current) is not achieved in this resonance matching method in the case of genuine errors in which the full displacement voltage is applied to the coil. This in turn means that the curve showing the dependence of the earth fault residual current on the adjustment of the Petersen coils and the resonance curve showing the dependence of the displacement voltage on adjustment of the Petersen coils in error-free operation, do not reach their maxima in the same places. The settings of the Petersen coils are therefore not optimized for the case of an error, and the actually occurring error currents can exceed the calculated current values in the case of saturation phenomena. This is especially a problem when the network under consideration has already reached its limits, i. the earth fault residual current is above the extinguishing limit which, without knowing it, is exceeded.

[0021] Aufgrund seitens der Anmelderin durchgeführter Messungen und deren Auswertungen ist damit zu rechnen, dass die Fehlkompensation der Löschspulen ca. 10 bis 30 A betragen kann, in Einzelfällen auch deutlich mehr. Die eingestellten Verstimmungen (Abweichungen von Vollresonanz) betragen in der Regel wenige Prozent, z.B. 2 bis 6%, und die Fehlkompensation, die aufgrund von Sättigungseffekten auftreten kann, liegen im selben Bereich. So entspricht in einem 800-A-Netz Fehlkompensation von 30 A einer Verstimmung von 3,75%. Die erwähnten Sättigungseffekte haben ihre Ursache meist in einer zu knappen Bemessung des Eisenkreises der Löschspulen – dem Bestreben entsprungen, Material und Kosten zu sparen. Due to the applicant carried out measurements and their evaluations is to be expected that the error compensation of the quenching coils can be about 10 to 30 A, in some cases significantly more. The adjusted pitches (deviations from full resonance) are usually a few percent, e.g. 2 to 6%, and the mismatch that may occur due to saturation effects are in the same range. For example, in an 800-A network, a 30-A error compensation corresponds to 3.75 percent detuning. The saturation effects mentioned have their origin mostly in too short a sizing of the iron circle of the extinguishing coils - the aspiration to save material and costs.

[0022] Im Folgenden ist anhand der Fig. 3bis 5gezeigt, wie sich die Frequenz und die Spannung bzw. die Induktivität der Löschspule bei tatsächlich gemessenen Ausschwingvorgängen ändern, welche ihre Ursache in «Erdschlusswischern», somit selbst verlöschenden Erdschlüssen, haben. Solche Erdschlüsse führen nicht zu Abschaltungen und stören den Betrieb des Netzes im Prinzip nicht. Die Häufigkeit von Erdschlusswischern liegt bei länger beobachteten Netzen typisch bei ca. 90 Vorgängen pro Jahr. In the following, it is shown with reference to FIGS. 3 to 5, as the frequency and the voltage or the inductance of the quenching coil change in actually measured decay processes, which have their cause in «Erdschlusswischern», thus self-extinguishing ground faults. Such earth faults do not lead to shutdowns and do not disturb the operation of the network in principle. The frequency of ground fault wipers is typically about 90 operations per year for longer observed networks.

[0023] Im zunächst ungestörten Betrieb des Netzes liegt die nominale Netzfrequenz f0 vor, nämlich hier 50 Hz, entsprechend den ersten 40 ms im Diagramm der Fig. 5. Wenn nun ein selbst verlöschender Erdschluss und in der Folge ein Ausschwingvorgang auftritt, sinkt die Verlagerungsspannung hin- und herpendelnd im Wesentlichen exponentiell ab, im vorliegenden Messbeispiel innerhalb von ca. 1000 ms von ca. 60 kV gegen 12 kV. In the initially undisturbed operation of the network, the nominal mains frequency f0 is present, namely here 50 Hz, corresponding to the first 40 ms in the diagram of Fig. 5. If now a self-extinguishing ground fault and subsequently a decay occurs, the displacement voltage decreases oscillating back and forth essentially exponentially from, in the present measurement example of about 60 kV against 12 kV within about 1000 ms.

[0024] Die zu Beginn hohe Spannung führt aber wegen des nicht linearen Verhaltens der Löschspule – Sättigung des Eisenkerns – zu dem beispielsweise dargestellten Frequenzverlauf. Die Frequenz liegt zu Beginn des transienten Vorgangs deutlich über der Nominalfrequenz und sinkt während 100 ms von über 51,5 Hz auf ca. 51 Hz, bleibt dann 250 ms auf diesem Wert, um dann wieder stark anzusteigen, nämlich auf über 52,2 Hz. Schliesslich sinkt die Frequenz wieder bis auf die Netzfrequenz von 50 Hz. Die Frequenzänderung während des Ausschwingens ist letztlich auf die Änderung der Induktivität der nichtlinearen Löschspule zurückzuführen. Diese Änderung ist aus Fig. 4 ersichtlich, welche in ihrem Zeitmassstab der Fig. 3zuzuordnen ist. Due to the non-linear behavior of the extinguishing coil - saturation of the iron core - leads to the high voltage at the beginning, for example, the frequency profile shown. The frequency is significantly higher than the nominal frequency at the beginning of the transient process and drops from 51.5 Hz to approx. 51 Hz during 100 ms, then remains 250 ms at this value, and then rises again sharply, namely to above 52.2 Hz Finally, the frequency drops again to the mains frequency of 50 Hz. The change in frequency during decay is ultimately due to the change in the inductance of the non-linear extinguishing coil. This change can be seen from Fig. 4, which is to be assigned in their time scale of Fig. 3.

[0025] Die Darstellung der Abhängigkeit von Spannung und Frequenz nach Fig. 5 entspricht jener nach Fig. 3, doch ist der Zeitmassstab der Fig. 5gedehnter. Es soll betont werden, dass die Diagramme von Messungen in einem bestimmten realen Netz stammen und für andere Netze und andere Löschspulen auch einen anderen Verlauf des Ausschwingvorganges zeigen können. The representation of the dependence of voltage and frequency of FIG. 5 corresponds to that of FIG. 3, but the time scale of FIG. 5 is more extensive. It should be emphasized that the diagrams of measurements originate in a certain real network and for other networks and other quenching coils can also show a different course of the decay process.

[0026] Die Erfindung sieht nun vor, dass nach einem selbsttätig erlöschenden Erdschluss die Verlagerungsspannung während des ersten Zeitintervalles zu Beginn des Ausschwingvorganges erfasst und dabei aus der Zeit zwischen den Nulldurchgängen der Verlagerungsspannung eine Anzahl von Momentanfrequenzwerten ermittelt wird. Natürlich wird die Verlagerungsspannung ständig gemessen und in Distanzschutzgeräten gespeichert bzw. ausgewertet Für die Erfindung ist jener erste Zeitabschnitt wichtig, in welchem die Frequenz sinkt, im Beispiel etwa 100 ms. The invention now provides that, after an automatically extinguished ground fault, the displacement voltage is detected during the first time interval at the beginning of the decay process and a number of instantaneous frequency values are determined from the time between the zero crossings of the displacement voltage. Of course, the displacement voltage is constantly measured and stored or evaluated in distance protection devices. For the invention, that first time interval in which the frequency decreases, in the example about 100 ms, is important.

[0027] Zu einem Zeitpunkt M1 wird das Ende des Erdschlusswischers erkannt, und die nun erfolgende Messung bzw. Bestimmung der Momentanfrequenzen geht von der Messung der Zeiten zwischen aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen aus. Es wird die Zeitdauer der Halbperioden gemessen. Die Messung der ersten Halbperiode wird in der Praxis verworfen, da sie sich als häufig unzuverlässig erwiesen hat. In der Praxis werden die Frequenzwerte aus zwei bis vier Halbperioden zwischen Nulldurchgängen ermittelt, und aus diesen Frequenzwerten wird auf die Frequenz fA zu Beginn des Ausschwingvorganges extrapoliert, somit auf einen Zeitpunkt vor dem Beginn M1 der eigentlichen Messung. Die Messdauer hängt in der Praxis von der Dämpfung des Ausschwingvorganges ab, bei geringer Dämpfung können mehr Nulldurchgänge erfasst werden. At a time M1, the end of the ground fault wiper is detected, and the now taking place or determination of the instantaneous frequencies is based on the measurement of the times between successive zero crossings. The duration of the half-periods is measured. The measurement of the first half period is discarded in practice because it has proven to be often unreliable. In practice, the frequency values are determined from two to four half periods between zero crossings, and from these frequency values, extrapolation is made to the frequency f A at the beginning of the decay process, thus to a point in time before the beginning of the actual measurement. In practice, the duration of the measurement depends on the damping of the decay, with low attenuation more zero crossings can be detected.

[0028] Nun wird die zu diesem Zeitpunkt vorgelegene Verstimmung vAgemäss |vA| = 1 – f<2>A/f<2>0 bestimmt und aus der Differenz Δ v dieses Wertes vA der Verstimmung und einem für das Netz vorgebbaren Sollwertes vSder Verstimmung wird die Löschspule KIP um einen Stromwert Δ I = Δ v * ICE nachgestellt, wobei ICE der kapazitive Erdschlussstrom bei Nennspannung ist. Now the pre-existing detuning at this time will be vAgemäss | VA | = 1 - f <2> A / f <2> 0 determined and from the difference .DELTA.v of this value vA of the detuning and a predetermined for the network setpoint value vSder detuning is the quenching coil KIP by a current value Δ I = Δ v * ICE adjusted, where ICE is the capacitive earth fault current at rated voltage.

[0029] Hier sei angemerkt, dass tatsächlich die Impedanz der Löschspule geändert wird, in der Praxis jedoch ein Stromwert angegeben wird, auf welchen die Löschspule – meist mit Hilfe des bereits genannten Motors – eingestellt wird, entweder durch Verschieben eines Tauchkerns oder durch Änderung der Windungszahl einer Spule mit Anzapfungen. It should be noted that in fact the impedance of the quenching coil is changed, in practice, however, a current value is given, to which the quenching coil - usually with the help of the aforementioned motor - is adjusted, either by moving a plunger or by changing the Number of turns of a coil with taps.

[0030] Es ist möglich, nach jedem selbsttätig erlöschenden Erdschluss auf die Frequenz fA zu extrapolieren und die Löschspule entsprechend nachzustellen. Man kann aber auch die extrapolierten Frequenzen fA bzw. fA1, fA2, ... fAn für mehrere, selbsttätig erlöschende Erdschlüsse ermitteln und abspeichern und für das Nachstellen der Löschspule einen Mittelwert dieser Frequenzen heranziehen. Diese Vorgänge können in einem geeigneten Gerät, z.B. Spannungsregler, Distanzschutzgerät etc. und/oder einer übergeordneten Datenverarbeitungsstelle durchgeführt werden. Selbstverständlich lassen sich dafür geeignete Mikrocomputer einsetzen. Wenngleich die Dämpfung für die Verstellung der Löschspulen keine unmittelbare Bedeutung hat, wird die Dämpfung zweckmässigerweise im Zuge des erfindungsgemässen Verfahrens als zusätzliche Informationen mitbestimmt, da sich aus ihr die ohmschen Anteile des Systems bestimmen lassen. It is possible to extrapolate after each automatically extinguished ground fault to the frequency fA and adjust the extinguishing coil accordingly. However, it is also possible to determine and store the extrapolated frequencies fA or fA1, fA2,... FAn for a plurality of self-extinguishing ground faults and to use an average of these frequencies for adjusting the extinguishing coil. These operations may be carried out in a suitable device, e.g. Voltage regulator, distance protection device, etc. and / or a higher-level data processing center are performed. Of course, suitable microcomputers can be used for this purpose. Although the attenuation for the adjustment of the quenching coils has no immediate significance, the attenuation is conveniently co-determined in the course of the inventive method as additional information, as can be determined from it the resistive components of the system.

[0031] Da ein Nachstellen der Löschspulen relativ selten erforderlich ist, kann dies durch eine Bedienungsperson erfolgen, welche den Stromwert Δ I an einem Instrument, Bildschirm oder Ausdruck abliest und sodann die Spule nachstellt. Eine Bedienungsperson kann den vorgegebenen Stromwert auch auf seine Plausibilität überprüfen. Andererseits kann das Nachstellen der Löschspule auch automatisiert erfolgen, wobei auch in diesem Fall nicht plausible Vorgabewerte verworfen werden können. Since an adjustment of the quenching coils is relatively rarely required, this can be done by an operator who reads the current value Δ I on an instrument, screen or print and then adjusts the coil. An operator can also check the given current value for plausibility. On the other hand, the readjustment of the quenching coil can also be carried out automatically, although non-plausible default values can also be rejected in this case.

[0032] Die Darstellung der Fig. 6fasst in einer Blockdarstellung nochmals das Verfahren nach der Erfindung zusammen bzw. stellt den Bezug zu einer entsprechenden Einrichtung her. Die Verlagerungsspannung wird gemessen, die Messwerte werden abgespeichert und sodann ausgewertet, nämlich im Sinne der Bestimmung von z.B. zwei Frequenzwerten zu Beginn des Ausschwingens, die Extrapolation auf fA wird durchgeführt, Verstimmung v und ΔI werden als neue Spulenparameter bestimmt und dem Spulensteller zugeführt, der dann die Spule verstellt (automatisch oder händisch). Ob zwei, drei vier oder auch mehr der ersten Halbperioden zur Frequenzbestimmung verwendet werden, hängt von den Besonderheiten des Netzes und z.B. der Dämpfung der Ausschwingvorgänge ab. The representation of Fig. 6 summarizes in a block diagram again the method according to the invention or establishes the reference to a corresponding device. The displacement voltage is measured, the measured values are stored and then evaluated, namely in the sense of the determination of e.g. two frequency values at the beginning of the decay, the extrapolation to fA is carried out, detuning v and ΔI are determined as new coil parameters and fed to the coil plate, which then adjusts the coil (automatically or manually). Whether two, three, four, or even more of the first half periods are used for frequency determination depends on the particularities of the network and e.g. the damping of the decay processes.

Claims

1. A method for adjusting an extinguishing coil in erdschlusskompensiert operated AC / three-phase electrical energy networks of the operating frequency f0 during operation, characterized in that after an automatically extinguished ground fault detects the displacement voltage during a time interval at the beginning of the decay process and thereby from the time between the zero crossings of Displacement voltage a number of instantaneous frequency values is determined is extrapolated from the determined frequency values to the frequency fA at the beginning of the decay, the prevailing mood at this point in time | VA | = 1 - f <2> A / f <2> 0 is determined from the difference .DELTA.v of this value vAder detuning and a setpoint that can be specified for the network vS detuning the quenching coil by one current value ΔI = Δv * ICE is readjusted, where ICE is the capacitive earth fault current at nominal voltage.

2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency measurement value is discarded from the first half period between zero crossings.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the frequency values are determined from two to four half periods between zero crossings.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that after each self-extinguishing ground fault, the frequency is extrapolated and the quenching coil is readjusted.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the extrapolated frequencies fA are determined and recorded for several, automatically extinguished ground faults and an average of these frequencies is used for the readjustment of the extinguishing coil.