DE10164124B4 - Elektrisches Hochspannungsnetz - Google Patents
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Abstract
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Hochspannungsnetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- In einem derartigen Hochspannungsnetz ist es erforderlich, einfache oder verzweigte Leitungen im Rahmen eines Schutzbereichs zu überwachen und zu schützen. Dies soll anhand eines sogenannten Zweitors erläutert werden.
- Bei dem Zweitor weist eine Leitung zwei Messorte auf, in denen jeweils der über die Leitung fließende Strom gemessen wird.
- Ist der Strom in beiden Messorten gleich, so liegt kein Fehler vor. Bei Ungleichheit kann kann z. B. auf einen Erdschluss oder dergleichen geschlossen werden.
- Die in den beiden Messorten gemessenen Ströme sind um einen Phasenwinkel zueinander gedreht. Dies muss bei der Messung oder bei dem Vergleich der Ströme berücksichtigt werden. Z. B. können die Messungen der Ströme mit Hilfe des Global Positioning Systems (GPS) miteinander synchronisiert werden.
- Der Wert des synchronisierten Stroms des einen Messorts wird dann an den anderen Messort übermittelt. Dort wird die Differenz aus den Werten der beiden synchronisierten Ströme der beiden Messorte gebildet. Ist diese Differenz ungleich Null, so meldet die Überwachung der Leitung einen Fehler.
- Der Aufwand für die beschriebene Synchronisierung der Messungen der beiden Ströme ist ersichtlich hoch.
- Weiterer Stand der Technik ist aus der
DE 196 05 022 A1 , derUS 5,455,776 und derDE 198 26 906 A1 bekannt. - Aufgabe der Erfindung ist es, einfache oder verzweigte Leitungen mit einem geringeren Aufwand zu überwachen und zu schützen.
- Lösung und Vorteile der Erfindung
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Hochspannungsnetz nach dem Anspruch 1 gelöst.
- Durch die Messung von Strom und Spannung wird die Möglichkeit eröffnet, aus dem Strom und der Spannung eine Größe abzuleiten, die unabhängig ist von dem Phasenwinkel. Dabei handelt es sich um eine Admittanz oder um eine Scheinleistung.
- Diese abgeleitete Größe kann dann z. B. von dem einen Messort an den anderen Messort übermittelt werden, um dort aus den abgeleiteten Größen einen möglichen Fehler zu erkennen.
- Wesentlich ist dabei, dass keine Synchronisierung der Messungen der beiden Messorte erforderlich ist. Dies ergibt sich daraus, dass die abgeleiteten Größen – wie gesagt – von dem Phasenwinkel unabhängig sind. Statt dessen stellen die abgeleiteten Größen komplexe Größen dar, deren Real- und Imaginärteile phasenunabhängig miteinander verknüpft werden können.
- Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung
- Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer verzweigten elektrischen Leitung.
- In der Figur sind drei Teilleitungen a, b, c eines Hochspannungsnetzes dargestellt, die an einem Verknüpfungspunkt V miteinander verbunden sind, und die damit eine verzweigte Leitung bilden. Jede der drei Teilleitungen a, b, c weist an ihrem dem Verknüpfungspunkt V abgewandten Ende einen Messort A, B, C auf.
- Jede der drei Teilleitungen a, b, c ist in der Figur mit Hilfe der sogenannten Π-Ersatzschaltung dargestellt. Auf dieser Grundlage sind auch die nachfolgenden Erläuterungen und Berechnungen durchgeführt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass anstelle der Π-Ersatzschaltung auch eine Berechnung auf der Grundlage von homogenen Leitungen möglich ist.
- Die Π-Ersatzschaltung der Figur weist eine Mehrzahl von Ersatzwiderständen, -kapazitäten und -induktivitäten auf, deren Werte aus den tatsächlichen Parametern der drei Teilleitungen a, b, c des Hochspannungsnetzes durch Messungen und/oder Berechnungen ermittelt werden können.
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- Entsprechende Gleichungen gelten auch für die beiden anderen Teilleitungen b, c.
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- Bei jeder der drei Teilleitungen a, b, c wird nunmehr der Strom und die Spannung am Messort A, B, C gemessen. Diese Messung erfolgt andauernd in zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten, so dass sich immer jeweilige Abtastwerte für den Strom und die Spannung ergeben.
- Bei einem ersten Verfahren wird in jedem der drei Messorte A, B, C der gemessene Strom durch die gemessene Spannung dividiert, so dass sich für jeden Abtastzeitpunkt eine Admittanz ergibt.
- Diese zeitlich aufeinanderfolgend berechneten Admittanzen werden von jedem der Messorte A, B, C an jeden anderen Messort übermittelt, wobei immer die Realteile und die Imaginärteile der Admittanzen weitergegeben werden. Ebenfalls ist es möglich, dass die Admittanzen von jedem der Messorte A, B, C an eine zentrale Stelle übermittelt werden. Die Übermittlungen können auf beliebige Art und Weise erfolgen, insbesondere mit Hilfe von zusätzlichen Informationsleitungen.
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- In diese Gleichung (4) werden die sich aus den Messungen ergebenden und für die einzelnen Abtastzeitpunkte übermittelten Admittanzen eingesetzt.
- Ist die sich nunmehr ergebende relative Diskrepanz größer als beispielsweise der Wert 0,1, so kann in diesem Fall auf einen vorhandenen Fehler geschlossen werden.
- Die Berechnung der relativen Diskrepanz nach der Gleichung (4) und damit letztlich die Erkennung eines Fehlers kann in jedem der Messorte A, B, C durchgeführt werden. Ebenfalls ist es möglich, diese Berechnung und die Fehlererkennung in der bereits erwähnten zentrallen Stelle durchzuführen.
- Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen ersten Verfahrens ist eine Synchronisation der gemessenen Abtastwerte für den Strom und/oder für die Spannung nicht erforderlich.
- Bei einem zweiten verfahren wird in jedem der drei Messorte A, B, C der gemessene Strom mit der gemessenen Spannung multipliziert, so dass sich für jeden Abtastzeitpunkt eine Scheinleistung ergibt.
- Diese zeitlich aufeinanderfolgenden Scheinleistungen werden von jedem der Messorte A, B, C an jeden anderen Messort übermittelt, wobei immer die Realteile und die Imaginärteile der Scheinleistungen weitergegeben werden. Ebenfalls ist es möglich, dass die Scheinleistungen von jedem der Messorte A, B, C an eine zentrale Stelle übermittelt werden. Die Übermittlungen können wieder auf beliebige Art und Weise erfolgen, insbesondere mit Hilfe von zusätzlichen Informationsleitungen.
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- In diese Gleichung (6) werden die sich aus den Messungen ergebenden und für die einzelnen Abtastzeitpunkte übermittelten Scheinleistungen eingesetzt.
- Ist die sich ergebende relative Diskrepanz größer als beispielsweise der Wert 0,1, so kann in diesem Fall auf einen vorhandenen Fehler geschlossen werden.
- Die Berechnung der relativen Diskrepanz nach der Gleichung (6) und damit letztlich die Erkennung eines Fehlers kann in jedem der Messorte A, B, C durchgeführt werden. Ebenfalls ist es möglich, diese Berechnung und die Fehlererkennung in der bereits erwähnten zentrallen Stelle durchzuführen.
- Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen zweiten Verfahrens ist eine Synchronisation der gemessenen Abtastwerte für den Strom und/oder für die Spannung nicht erforderlich.
- Weiterhin können anstelle der Scheinleistungen auch die entsprechenden Wirk- oder Blindanteile getrennt verwertet werden.
Claims (3)
- Elektrisches Hochspannungsnetz mit einer zwischen mindestens zwei Messorten verlaufenden Leitung und einer Verarbeitungseinrichtung, wobei die beiden Messorte mit Mitteln zur Messung des in einem Abtastzeitpunkt über die Leitung fließenden Stroms und der in diesem Abtastzeitpunkt zugehörigen Spannung versehen sind, und wobei die Ströme in den beiden Messorten unterschiedliche Phasenwinkel besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Messorte mit Mitteln versehen sind, um aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung eine Größe abzuleiten, die unabhängig ist von dem Phasenwinkel des Stroms, wobei es sich bei der abgeleiteten Größe um eine aus der Division des Stroms durch die Spannung sich ergebende Admittanz oder um eine aus der Multiplikation des Stroms mit der Spannung sich ergebende Scheinleistung handelt, dass Mittel zur Übermittlung der abgeleiteten Größe an die Verarbeitungseinrichtung vorhanden sind, und dass die Verarbeitungseinrichtung mit Mitteln zur Erkennung eines Fehlers in Abhängigkeit von den erhaltenen abgeleiteten Größen versehen ist, wobei die Erkennung eines Fehlers abhängig ist von einer relativen Diskrepanz der abgeleiteten Größen hinsichtlich eines vorgegebenen Schwellwerts, und wobei sich die relative Diskrepanz aus der Division des Betrags der Summen der abgeleiteten Größen durch die Summe der Beträge der abgeleiteten Größen ergibt.
- Hochspannungsnetz nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinrichtung sich in einem der Messorte befindet.
- Hochspannungsnetz nach Anspruch 1 oder 2, wobei drei Teilleitungen vorhanden sind, die eine verzweigte Leitung bilden.
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- 2001-12-24 DE DE10164124A patent/DE10164124B4/de not_active Expired - Fee Related
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