DE1931928A1

DE1931928A1 - Verfahren zum Auswaehlen des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer Dreiphasenleitung zur Energieuebertragung

Info

Publication number: DE1931928A1
Application number: DE19691931928
Authority: DE
Inventors: Michel Souillard
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1970-01-15
Also published as: DE1931928B2; GB1272262A; DE1931928C3; CA946927A; US3626281A; CH533379A; SE354551B; SU369755A3; FR1597420A

Description

Verfahren zum Auswählen des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer Dreiphasenleitung zur Energieübertragung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen des oder der fehlerhaften Leiter einer mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Dreiphasenleitung zur Energieübertragung aurgrund der Phasenverschiebungen der symmetrischen Spannungs- oder Stromkomponenten.
Die Die Erfindung hat vor allem den Zweck, Phasenauswahlbefehle aufgrund eines Vergleichs der Phasenverschiebungen zwischen den symmetrischen, direkten oder Mitfeldkomponenten, inversen oder Gegenfeld komponenten und gleichpoligen Komponenten der Ströme und/oder Spannungen, welche bei Vorhandensein eines Fehlers an der Stelle auftreten, an der die Phasenauswählvorrichtung angeschlossen wird, zu erzeugen.
Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen wird bemerkt, daß Va, Vb, Vc die Spannungen zwischen den Phasen A, B, C und dem Nulleiter an den Klemmen der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Schaltungen sind.
Zur Durchführung einer Phasenauswahl hat man zur Verfgung: a) das ausgeglichene Dreiphasensystem der Spannungen in Mitfeldaufeinanderfolge Vda, Vdb, Vdc, welche Jeweils gegeben werden durch: Vda = 1/3 (Va + aVb + a2Vc) Vdb = 1/3 (Vb + aVc + a2Va) = a2Vda Vdc = 1/3 (Vc + aVa + a2Vb) = a Vda; b) das ausgeglichene Dreiphasensystem der Spannungen in Gegenfeld-Aufeinanderfolge Via, Vib, Vic, welche Jeweils gegeben werden durch: Via = 1/3 (Va + a2Vb + aVa) @ Vib = 1/3 (Vb + a²Vc + aVa) = a Via Vic = 1/3 (Vc + a²Va + aVb) = a²Via; c) c) die gleichpolige Komponente der Spannungen, welche gegeben wird durch: : = 1/3 (Va + Vb + Vc).
Nachfolgend wird bevorzugte Phase" A, B oder C einer Mitfeld- oder Gegenfeldkomponente diejenige Phase genannt, deren Spannungen ohne den Operator Rotation in die obigen Definitionsgleichungen eingehen. Die Mitfeld- und Gegenfeldkomponenten tragen im Index die Bezeichnung dieser bevorzugten Phase (beispielsweise ist Vd a die Mitfeldkomponente, deren bevorzugte Phase die Phase A ist).
Man kann zwischen den Phasenverschiebungen der symmetrischen Komponenten der Spannungen die beigefügte Tabelle aufstellen.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Auswählen des oder der fehlerhaften Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß fur die Erdschlußfehler die sechs Fälle von unsymmetrischen Fehlern in einem ersten Zeitpunkt getrennt werden, indem man feststellt, welche diejenige der drei Gegenfeldkomponenten des Systems von einfachen Spannungen ist, deren Phasenverschiebung gegen die gleichpol Komponente der gleichen Spannungen kleiner als 600 ist, wobei die bevorzugte Phase der so erhaltenen Gegenfeldspannung diejenige des Leiters ist, welcher eine bevorzugte Rolle spielt, das heißt allein fehlerhaft ist (einphasiger Schluß zwischen diesem Leiter und Erde) oder allein nicht fehlerhaft ist (Schluß zwischen den beiden anderen Leitern und Erde), und daß in einem zweiten Zeitpunkt die Phasenverschiebung Phasenverschiebung der Gegenfeld- und Mltelreldkomponenten der Spannungen festgestellt wird, welche als bevorzugte Phase die im ersten Zeitpunkt gefundene aufweisen, und man die Angabe "einphasiger Schluß zwischen dieser bevorzugten Phase und Erde" einer Phasenverschiebung oberhalb 900 und die Angabe "zweiphasiger Schluß zwischen den beiden von der bevorzugten Phase unterschiedlichen Phasen und Erde einer Phasenverschiebung unterhalb 900 entsprechen läßt.
Darüberhinaus bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren die Trennung der drei unsymmetrischen Fehlerfälle ohne Verbindung mit der Erde, indem festgestellt wird, welche diejenige der drei Gegenfeldkomponenten des Systems von ein fachen oder Phasenspannungen ist, deren Phasenverschiebung mit der Mitfeldkomponente der Spannungen der gleichen bevorzugten Phase kleiner als 600 ist, wobei diese beversugte Phase diejenige des Leiters ist, welcher allein nicht tehlerhaf tist (zweiphasiger Schluß zwischen den beiden von der gefunden bevorzugten Phase unterschiedlichen Phasen).
Die Trennung zwischen den Fehlern ilt Erdschluß und den Fehlern ohne Erdschluß wird mit Hilfe einer Meßvorrich'-tung, wie sie in der französischen ?atentschrift 1 501 814 vom 12. September 1966 beschrieben ist, oder auch mit Hilfe einer an sich bekannten Vorrichtung zur Feststellung des Auftretens der gleichpoligen Komponenten durchgeführt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Gegenfeldkomponenten und die gleichpolige Komponente der Spannungen durch die Gegenfeldkomponenten und die gleichpolige Komponente der Ströme der Leitung ersetzt.
Bei Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Gegenfeldkomponente und die gleichpolige Komponente der Spannungen durch die Qegenfeldkomponenten und die gleichpolige Komponente der Spannungsabfälle ersetzt, welche durch die Ströme der Leitung in Vierpolen mit dem gleichen Phasenwinkel wie die Impedanzen des Netzes erzeugt werden.
Anhand der Figur wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Die Figur zeigt das Schaltbild der Stromzuführung sowie die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Meßschaltungen und logischen Schaltungen in der Anwendung auf die Auswahl von Fehlern zwischen der Phase A und Erde, zwischen den Phasen B und C und Erde und zwiachen den Phasen B und C ohne Erdschluß. Durch zyklische Vertauschung der Reihenfolge der Eingangsgrößen ist es offensichtlich möglich, entweder die Schlase zwischen der Phase B und Erde, zwischen den Phasen C und A und Erdeund zwischen den Phasen C und A ohne Erdschluß oder die SchlUsse zwischen der Phase C und Erde, zwischen den Phasen A und B und Erde und zwischen den Phasen A und B ohne Erdschluß zu erhalten. Zur Vereinfachung des Schaltbilds und der Erläuterungen ist lediglich eine einzige dieser Anordnungen in der Figur dargestellt, es ist Jedoch klar, daß die Auswahl der neun möglichen Fehlerfälle drei derartige Anordnungen erfordert, wie sie in dieser Figur dargestellt ilt.
In der Figur sind A, B und C die Leiter oder Phasen der Leitung und N der Erdleiter des Dreiphasensyste;s, auf welches die Erfindung angewendet wird. Filter 101 102, 103 103 für die symmetrischen Komponenten werden durch die ein fachen oder Phasenspannungen der Leitung über nicht dargestellte, bekannte Spannungstransformatoren gespeist.
Das Filter 101 gibt die gleichpolige Komponente Vo des Eingangsdreiphasensystems ab. Das Filter 102 gibt die Qegenfeldkomponente Via bezüglich der bevorzugten Phase A ab. Das Filter 103 gibt die Mitfeldkomponente Vda bezüglich der gleichen bevorzugten Phase A ab. Da dem Fachmann eine große Anzahl von Vorrichtungen bekannt ist, welche die Erzielung der symmetrischen Komponenten eines Dreiphasensystems gestatten, wird es nicht für erforderlich gehalten, dieselben zu beschreiben.
Die Anordnung 104 gestattet die Auswahl der einphasigen und zweiphasigen Erdschlüsse des bevorzugten Leiters A.
Ihr Betrieb wird nur unter der Bedingung ausgelöst, daß der Leiter 105 auf den logischen Wert 1 gebracht ist, was nur erfolgt, wenn die überwachte Leitung mit einem Erdschluß behaftet ist. Dieser Leiter 105 kann beispielsweise mit einer Vorrichtung zur Feststellung von "Erdschlüssen" verbunden sein, wie sie in der französischen Patentschrift 1 501 814 vom 12. 9. 1966 beschrieben ist.
Diese Vorrichtung ist daher in der Figur nicht dargestellt.
Ein Phasenvergleicher 106 wird einerseits von der gleichpoligen Spannung Vo und andererseits von der aegenfeldkoiponente der Spannungen bezüglich dOr Phase A -speist. Er gibt einen logischen Befehl Ilt dem Wort X ab, wenn der Winkel zwischen der gleichpoligen Spannung und der Gegenfeldspannung bezüglich der Phase A kleiner als als 600 ist, was nur bei einem Fehler mit der bevorzugten Phase A der Fall ist, das heißt, wenn os sich um einen einphasigen Erdschluß AN oder einen zweiphasigen Erdschluß BCN handelt (wobei N der Erdleiter ist).
Ein Phasenvergleicher 107 bewirkt die Trennung zwischen den Fehlern AN und BCN. Er vergleicht die Phase der Gegenfeldspannung bezüglich der Phase A Kit derJenigen der Mitfeldspannung bezüglich dieser gleichen Phase. Ergibt einen logischen Ausgangsbefehl mit dem Wert 1 ab, wenn die Phasenverschiebung zwischen diesen beiden Spannungen größer als 90° ist, was bei einem Fehler mit der bevorzugten Phase A nur bei einem einphasigen Fehler oder Schluß zwischen der Phase A und Erde erfolgt (Fehler AN).
Eine logische UND-Schaltung 108 gibt einen Ausgangsbefehl ab, wenn ihre drei Eingänge sich auf dem Wert 1 befinden.
Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß einerseits ein Erdschluß nachgewiesen worden ist (Leiter 105 aur dem Wert 1), daß andererseits der Schluß die Phase A als bebevorzugte Phase besitzt (Ausgang des Vergleichers 106 im Zustand 1) und daß es sich schließlich um einen einphasigen Schluß handelt (Ausgang des Vergleichers 107 im Zustand 1). Der Ausgang 110 dieser UND-Schaltung 108 befindet sich daher nur im Zustand 1, falls ein einphasiger Schluß zwischen der Phase A und der Erde N vorhanden ist.
In gleicher Weise gibt eine logische UND-Schaltung 109 einen logischen Befehl mit dem Wert 1 unter der Bedingung ab, daß ein Erdschluß reßtgestellt ist (Leiter 105 auf den Wert 1) und daß dieser schluß die Phase A als bevorzugte zugte Phase hat Ausgang des Vergletchers 106 im Zustand 1) und daß es sich schließlich um einen zweiphasigen Erdschluß handelt (Ausgang einer Negatorschaltung 112 im Zustand 1, entsprechend dem Ausgang des Vergleichers 107 im Zustand 0). Der Ausgang 111 befindet sich daher nur im Zustand 1, falls ein Fehler zwischen den Phasen B und C mit Erdschluß vorhanden ist.
Gemäß der Figur ermöglicht eine Anordnung 114 die Auswahl von zweiphasigen Fehlern (Phasen B und C) ohne Erdschluß.
Ihr Betrieb wird nur ausgelöst, wenn der Leiter 113 auf den logischen Wert 1 gebracht ist, was nur der Fall ist, wenn die überwachte Leitung einen Fehler zwischen Phasen ohne Erdschluß aufweist. Ein solcher Befehl kann beispielsweise beim Zusammenfallen des Ausgangsbfehls einer an sich bekannten, bei maximaler Stromstärke einschaltenden Vorrichtung, welche alle Fehlerarten nachweist, und der Abwesenheit eines Ausgangabfehls der nur auf 'tErdschlüssett ansprechenden Vorrichtung, welche zur Steuerung der UND-Schaltwingen-108 und 109 verwendet wird, abgegeben werden.
Ein Phasenvergleicher 115 stellt den Wert der Phasenverschiebung der Gegenfeldspannung im Verhältnis zur Mitfeldspannung bezüglich der Phase A fest. Ergibt einen logischen Ausgangsbefehl mit dem Wert 1 unter der Bedingung ab, daß diese Phasenverschiebung kleiner als 600 ist.
Dieser Fall tritt bei einem Fehler ohne Erdschluß nur für einen zweiphasigen Fehler zwischen den Phasen 3 und C ein. Der Ausgang 116 der logischen Schaltung 117 ist daher nur im Zustand 1, falls ein Fehler zwischen deren Phasen B und -C ohne Erdschluß vorhanden ist. Die Phaßenvergleicher, wie die Phasenvergleicher 106, 107 und -115, werden werden so gespeist, daß sie einen Ausgangsbefehl abgeben, wenn die Phasenverschiebung zwischen zwei Eingangsgrößen kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Zahlreiche Vorrichtungen, welche beispielsweise auf der Messung der Zeit beruhen, während der die beiden Großen nicht die gleiche Polarität besitzen, gestatten die Erfüllung dieser Funktion und sind dem Fachmann bekannt. Es soll auch die mögliche Verwendung einer Vorrichtung erwohnt werden, welche einen Ausgangsbefehl abgibt, wenn bei einer vektoriellen Darstellung der periodischen elektrischen Großen der einer dieser Größen entsprechende Vektor in dem Winkel angeordnet ist, welcher durch zwei andere, den Zweiphasenbezugsgrößen entsprechenden Vektoren gebildet wird. Eine solche Vorrichtung ist in der franzwischen Patentschrift 1 477 510 vom 25. Januar 1966 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Auswahl der fehlerhaft ten Phase und die Einrichtungen zu seiner DurchfUhrung, welche oben beschrieben wurden, verwenden die inversen oder Gegenfeldkomponenten und die gleichpolige Komponente der Phasenspannungen. Innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung kann man auch die gleichpolige Komponente und die Gegenfeldkomponenten der Ströme der Leitung oder auch die gleichpolige Komponente und die Gegonfeldkoiponenten der Spannungsabfälle verwenden, welche durch die Ströme in Vierpolen erzeugt werden, die den gleichen Phasenwinkel besitzen, wie die Impedanzen des Xetses, welche oberhalb bzw. in Stroirichtung vor den Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens bezüglich der Lage des Fehlers angeordnet sind.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Auswahl des oder der mit einem unsymmetriaschen Fehler behafteten Leiter an einer. Dreiphasenleitung zur Energieübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß 1a) für Erdschlüsse in einem ersten Zeitpunkt festgestellt wird, welche diejenige der drei inversen oder Gegenfeldkomponenten des Systems von Phasenspannungen ist, deren Phasenverschiebung mit der gleichpoligen Komponente der gleichen Spannungen kleiner als 600 ist, wobei die bevorsaugte Phase der so erhaltenen Gegenfeldspannung diejenige des Leiters ist, welcher eine bevorzugte Rolle spielt, das heißt, welcher entweder allein mit einem Fehler behaftet ist (einphasiger Fehler zwischen einem Leiter und Erde) oder welcher allein nicht mit einem Fehler behaftet ist (Fehler zwischen zwei Leitern und Erde), und in einem zweiten Zeitpunkt diese letztere Unbestimmtheit gelöst wird, indem die Phasenverschiebung der Gegenfeld- und Mitfeldkomponente der Spannungen festgestellt wird, welche als bevorzugte Phase die im ersten Zeitpunkt gefunde-.

ne Phase besitzen, und daß man die Angabe "einphasiger Fehler zwischen dieser bevorzugten Phase und Erde" einer Phasenverschiebung oberhalb 900 und die Angabe "zweiphaeiner Fehler zwischen den beiden Phasen, welche sich von der bevorzugten Phase unterscheiden, und Erde" einer Phasenverschiebung unterhalb 90° entsprechen läßt; sowie daß ib) für Fehler ohne Erdschluß festgestellt wird, welche diejenige der drei Gegenfeldkomponenten des Systems von Phasenspannungen Phasen-spannungen ist, deren Phasenverschiebung mit der Mitfeldkomponente der Spannungen der gleichen bevorzugten Phase kleiner als 6G° ist, wobei diese bevorzu-gte Phase diejenige des Leiters ist, welcher allein nicht mit einem Fehler behaftet ist (zweiphasiger Fehler ohne Erdschluß zwischen den beiden Phasen., welche sich von der aufgefundenen bevorzugten Phase unterschelden).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Gegenfeldkomponenten und der gleichpoligen Komponente der Spannungen die Gegenfeldkomponenten und die gleichpolige Komponente der Ströme der Leitung verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Gegenfeldkomponenten und der gleichpoligen Komponente der Spannungen die Gegenfeldkomponenten und die gleichpolige Komponente der Spannungsabfälle verwendet wird, welche durch die Ströme der Leitung in Vierpolen erzeugt werden, die den gleichen Phasenwinkel besitzen, wie die Impedanzen des Netzes, welche oberhalb-der Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens bezUgli-ch der Lage des Fehlers angeordnet sind.

Tabelle der Phasenverschiebungen zwischen den symmetrischen Spannungskomponenten bei den einzelnen Fehlerarten Fehlerart aN bcN bc bN acN ac cN abN ab Winkel Via/Vo 0 0 -120° -120° Winkel Vib/Vo +120° +120° 0 0 Winkel Vic/Vo -120° -120° -120° +120° Winkel Vo/Vda 180° 0 Winkel Via/Vda 180° 0 0 +120° -120° Winkel Vo/Vdb 180° 0 Winkel Vib/Vdb -120° 180° 0 0 +120° Winkel Vo/Vdc 180° 0 Winkel Vic/Vdc +120° -120° 180° 0 0