DE1931928B2 - Verfahren zur Auswahl des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer Dreiphasenleitung zur Energieübertragung - Google Patents

Verfahren zur Auswahl des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer Dreiphasenleitung zur Energieübertragung

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Description

a) die symmetrischen Dreiphasenspannungen Vd„, Vdh, Vd1- in der Phasenfolge des Mitsystems, welche
.ή jeweils gegeben sind durch:
Vd11= IP(V1,+aVh+O1V1.)
Vd, = 1/3 (K* + aVr + O1V11) = (I1Vd11
Vdc = 1/3 (V,.+ aVa+ O1V1,) = a ■ Vd„;
b) die symmetrischen Dreiphasenspannungen Vi:l, Vib, Vi,- in der Phasenfolge des Gegensystems, welche
in jeweils gegeben sind durch:
Vi11 =\ß Vih =\ß
= a· Via
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer Dreiphasenleitung zur Energieübertragung.
Ein solches Verfahren ist /.I). aus der FR-PS 01 814 bekannt.
Vi, =1/3 (K1. + U2K11+«Κ*) = O1Vi11;
c) die Nullsystemkomponente der Spannungen, welche gegeben ist durch:
Vn =1/3 (V11+ Vh.V,.).
Nachfolgend wird »bevorzugte Phase« A, B oder C einer Mitsystemkomponente oder Gegensystemkomponente diejenige Phase genannt, deren Spannungen ohne den Operator Rotation in die obigen Definitionsgleichungen eingehen. Die Mitsystem- und Gegensystemkomponenten tragen im Index die Bezeichnung dieser bevorzugten Phase (beispielsweise ist VW., die Mitsystcmkoniponente, deren bevorzugte Phase die Phase A ist).
Man kann zwischen den Phasenverschiebungen der symmetrischen Komponenten der Spannungen die am Schluß beigefügte Tabelle aufstellen.
Erfindungsgemäß wird die oben gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Erdschlußfehler die sechs Fälle von unsymmetrischen Fehlern in einem ersten Zeitpunkt getrennt werden, indem man feststellt, welche der drei Gegensystemkomponenlen des Systems von Phasenspannungen diejenige ist, deren Phasenverschiebung gegenüber der Nullsystemkomponente der gleichen Spannungen kleiner als 60" ist, wobei die bevorzugte Phase der so erhaltenen Gegensystemspannung diejenige des Leiter ist, welcher eine bevorzugte Rolle spielt, das heißt, welcher entweder allein mit einem Fehler behaftet ist (einphasiger Fehler zwischen diesem Leiter und F.rdo) »der welcher allein nicht mit
einem Fehler behaftet ist (Fehler zwischen den beiden anderen Leitern und Erde), und daß in einem zweiten Zeitpunkt diese letztere Unbestimmtheit dadurch beseitigt wird, daß die Phasenverschiebung zwischen der Gegensystemkomponente und der Mitsystemkomponente der Spannungen festgestellt wird, welche die als bevorzugte Phase im ersten Zeitpunkt gefundene Phase aufweisen, und daß man einer Phasenverschiebung von mehr als 90° die Angabe »einphasiger Fehler zwischen dieser bevorzugten Phase und Erde« und einer Phasenverschiebung von weniger als 90° die Angabe »zweiphasiger Fehler zwischen den beiden anderen Phasen und Erde« zuordnet und daß für die drei unsymmetrischen Fehlerfälle ohne Erdschluß festgestellt wird, welche diejenige der drei Gegensystemkomponenten des Systems von Phasenspannungen ist, deren Phasenverschiebung gegenüber der Mitsystemkomponentc der Spannungen der gleichen bevorzugten Phase kleiner als 60° ist, wobei diese bevorzugte Phase diejenige des Leiters ist, welcher allein nicht mit einem Fehler behaftet ist (zweiphasiger Fehler ohne Erdschluß zwischen den beiden Phasen, welche nicht die aufgefundene bevorzugte Phase sind).
Die Trennung zwischen den Fehlern mit Erdschluß und den Fehlern ohne Erdschluß erfolgt mit Hilfe einer an sich bekannten Meßvorrichtung, wie sie beispielsweise in der französischen Patentschrift 15 01 814 beschrieben ist, oder auch mit Hilfe einer an sich bekannten Vorrichtung zur Feststellung des Auftretens der Nullsystemkomponenten.
Eine Abwandlung der Erfindung besteht darin, daß statt der Gegensystemkomponenten und der Nullsystemkomponente der Spannungen die Gegensystemkomponenten und die Nullsystemkomponente der Leiterströme verwendet werden.
Eine andere Abwandlung der Erfindung besteht darin, daß statt der Gegensystemkomponenten und der Nullsystemkomponente der Spannungen die Gegensystemkomponenten und die Nullsystemkomponente der Spannungsabfälle verwendet wird, welche durch die Leiterströme in Vierpolen erzeugt werden, die den gleichen Phasenwinkel wie die Impedanzen des Netzes aufweisen und bezüglich der Lage des Fehlers vor der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung angeordnet sind.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 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 Sund Cund Erde und zwischen den Phasen ßund Cohne Erdschluß. Durch zyklische Vertauschung der Reihenfolge der Eingangsgrößen ist es offensichtlich möglich, auch die Schlüsse zwischen der Phase ö und Erde, zwischen den Phasen Cund A und Erde und zwischen den Phasen Cund A ohne Erdschluß oder auch die Schlüsse zwischen der Phase Cund Erde, zwischen den Phasen A und ßund Erde und zwischen den Phasen A und ßohne 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 eine in der Zeichnung dargestellt ist.
In der Figur sind Λ, ßund Cdie Leiter oder Phasen der Leitung und Nucr Erdleiter des DrciphuscMsystcms.
Die Phasenspannungen der Leitung werden über nicht dargestellte, bekannte Spannungstransformatoren an Filter 101, 102, 103 für die symmetrischen Komponenten angelegt.
■> Das Filter 101 gibt die Nullsystemkomponente Vu des Eingangs-Dreiphasensystems ab. Das Filter 102 gibt die Gegensystemkomponente Vi3 der bevorzugten Phase A ab. Das Filter 103 gibt die Mitsystemkomponente Vd„ der gleichen Phase A ab. Da dem Fachmann eine große
in Anzahl von Vorrichtungen bekannt ist, mit denen die symmetrischen Komponenten eines Dreiphasensystems erhalten werden können, wird es nicht für erforderlich gehalten, dieselben zu beschreiben.
Die Anordnung 104 gestattet die Auswahl der
r. einphasigen und zweiphasigen Erdschlüsse der bevorzugten Phase 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.
jo Dieser Leiter 105 kann beispielsweise mit einer Vorrichtung zur Feststellung von Erdschlüssen verbunden sein, wie sie in der französischen Patentschrift 15 01 814 beschrieben ist. Diese Vorrichtung ist daher in der Figur nicht dargestellt.
>-, Ein Phasenvergleich^ 106 empfängt einerseits die Nullsystemspannung VO und andererseits die Gegensystemkomponente der Phase A. Er gibt einen logischen Befehl mit dem Wert 1 ab, wenn der Winkel zwischen der Nullsysiemspannung und der Gegensystemspannung der Phase A kleiner als 60° ist, was nur bei einem Fehler der Fall ist, der die Phase A als bevorzugte Phase hat, das heißt, wenn es sich um einen einphasigen Erdschluß AN oder einen zweiphasigen Erdschluß BCN handelt (wobei Λ/der Erdleiter ist).
π Ein Phasenvergleicher 107 bewirkt die Trennung zwischen den Fehlern AN und BCN. Er vergleicht den Phasenwinkel der Gegensystemspannung der Phase A mit dem Phasenwinkel der Mitsystemspannung der gleichen Phase. Er gibt einen logischen Ausgangsbefehl mit dem Wert 1 ab, wenn die Phasenverschiebung zwischen diesen beiden Spannungen größer als 90° ist, was bei einem Fehler der zu erfassenden Phase A nur bei einem einphasigen Erdschluß der Phase A zutrifft (Fehler AN).
■π 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 auf dem Wert 1), daß andererseits
ίο der Erdschluß die Phase A als bevorzugte 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
r. 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 festgestellt ist (Leiter
Mi 105 auf dem Wert 1) und daß dieser Schluß die Phase A als bevorzugte Phase hat (Ausgang des Vergleichers 106 in: Zustand 1) und daß es sich schließlich um einen zweiphasigen Erdschluß handelt (Ausgang einer Negatorschaltung 112 im Zustand I, entsprechend dem
hi Ausgang des Vergleichers 107 im Zustand 0). Der Ausgang 111 befindet sich daher nur dann im Zustand 1. wenn ein Fehler zwischen den Phasen Ii und C mit Erdschluß vorhanden ibt.
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 Ausgangsbefehls einer an sich bekannten, bei maximaler Stromstärke einschaltenden Vorrichtung, welche alle Fehlerarten nachweist, und der Abwesenheit eines Ausgangsbefehls der nur auf Erdschlüsse ansprechenden Vorrichtung, welche zur Steuerung der UND-Schaltungen 108 und 109 verwendet wird, abgegeben werden.
Ein Phasenvergleicher 115 stellt den Wert der Phasenverschiebung zwischen der Gegensystemspannung und der Mitsystemspannung der Phase A fest. Er gibt einen logischen Ausgangsbefehl mit dem Wert I unter der Bedingung ab, daß diese Phasenverschiebung kleiner als 60° ist. Dieser Fall tritt bei einem Fehler ohne Erdschluß nur für einen zweiphasigen Fehler zwischen den Phasen ßund Cein. Der Ausgang 116 der logischen Schaltung 117 ist daher nur dann im Zustand 1, wenn ein Fehler zwischen den Phasen ßund Cohne Erdschluß vorhanden ist. Die Phasenvergleicher, wie die Phasenvergleicher 106,107 und 115, sind so ausgebildet, daß sie einen Ausgangsbefehl abgeben, wenn die Phasenverschiebung zwischen zwei Eingangsgrößen kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Zahlreiche Vorrichtungen, welche beispielsweise au der Messung der Zeit beruhen, während der die beide: Größen nicht die gleiche Polarität besitzen, gestatte! die Erfüllung dieser Funktion und sind dem Fachmani bekannt. Es soll auch die mögliche Verwendung eine Vorrichtung erwähnt werden, welche einen Ausgangs befehl abgibt, wenn bei einer vektoriellcn Darstellunj der periodischen elektrischen Größen der einer diese Größen entsprechende Vektor in dem Winkel angeord net ist, welcher durch zwei andere, den Zweiphasenbe zugsgrößen entsprechenden Vektoren gebildet wire Eine solche Vorrichtung ist in der französischer Patentschrift 14 77 510 beschrieben.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden zu Auswahl der fehlerhaften Phase die Gegensystemkom ponenten und die Nullsystemkomponente der Phasen spannungen verwendet. Man kann auch die Nullsystem komponente und die Gcgensystemkomponenten de Leiterströme verwenden, oder auch die Nullsystem komponente und die Gegensystemkomponentcn de Spannungsabfälle, welche durch die Leiterströmc ii Nachbildungs-Vierpolen erzeugt werden, die der gleichen Phasenwinkel wie die Impedanzen des Netze haben und bezüglich der Lage des Fehlers vor der zu Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung angeordnet sind.
Tabelle der Phasenverschiebungen zwischen den symmetrischen Spannungskomponentcn bei den einzelnen l'chlerartcn
Vi„ZV„ i'chlcrart BCN 0 BC 0 BN ACN AC + 120° 0 CN ABN AB
Vi11ZV11 AN + 120° -120° - 120° 0 0
Winkel V i,/Vn 0 - 120° -120° 0 0
Winkel VnZVd1, + 120° 0 - 120° + 120° - 120°
Winkel ViJVU11 -120° 0 + 120°
Winkel ν,/vd,, ISO - 120°
Winkel Vi11ZVd1, 180 180°
Winkel V11ZVd, 180° + 120°
Winkel Vi1ZVd1 180° 0
Winkel 180° 0 0
Winkel
llici/ii I Mhill Α.Ίΐ.-ΙΐΜΐιιιμι.Ίΐ

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Auswahl des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer Dreiphasenleitung zur Energieübertragung, d a durch gekennzeichnet, daß für die Erdschlußfehler die sechs Fälle von unsymmetrischen Fehlern in einem ersten Zeitpunkt getrennt werden, indem man feststellt, welche der drei Gegensystemkomponenten des Systems von Phasenspannungen diejenige ist, deren Phasenverschiebung gegenüber der Nullsystemkomponente der gleichen Spannungen kleiner als 60° ist, wobei die bevorzugte Phase der so erhaltenen Gegensystemspannung diejenige des Leiters ist, welcher eine bevorzugte Rolle spielt, das heißt, welcher entweder allein mit einem Fehler behaftet ist (einphasiger Fehler zwischen diesem Leiter und Erde) oder welcher allein nicht mit einem Fehler behaftet ist (Fehler zwischen den beiden anderen Leitern und Erde), und daß in einem zweiten Zeitpunkt diese letztere Unbestimmtheit dadurch beseitigt wird, daß die Phasenverschiebung zwischen der Gegensystemkomponente und der Mitsystemkomponente der Spannungen festgestellt wird, welche die als bevorzugte Phase im ersten Zeitpunkt gefundene Phase aufweisen, und daß man einer Phasenverschiebung von mehr als 90° die Angabe »einphasiger Fehler zwischen dieser bevorzugten Phase und Erde« und einer Phasenverschiebung von weniger als 90° die Angabe »zweiphasiger Fehler zwischen den beiden anderen Phasen und Erde« zuordnet und daß für die drei unsymmetrischen Fehlerfälle ohne Erdschluß festgestellt wird, welche diejenige der drei Gegensystemkomponenten des Systems von Phasenspannungen ist, deren Phasenverschiebung gegenüber der Mitsystemkomponente der Spannungen der gleichen bevorzugten Phase kleiner als 60° ist, wobei diese bevorzugte Phase diejenige des Leiters ist, welcher allein nicht mit einem Fehler behaftet ist (zweiphasiger Fehler ohne Erdschluß zw;schen den beiden Phasen, welche nicht die aufgefundene bevorzugte Phase sind).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Gegensystemkomponenten und der Nullsystemkomponente der Spannungen die Gegensystemkomponenten und die Nullsystemkomponsnte der Leiterströme verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Gegensystemkomponenten und der Nullsystemkomponente der Spannungen die Gegensystemkomponenten und die Nullsystemkomponente der Spannungsabfälle verwendet wird, welche durch die Leiterströme in Vierpolen erzeugt werden, die den gleichen Phasenwinkel wie die Impedanzen des Netzes aufweisen und bezüglich der Lage des Fehlers vor der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, en) Verfahren zur Erzeugung von Phasenauswahlbefehlen aufgrund eines Vergleichs der Phasenverschiebungen zwischen den symmetrischen Mitsystemkomponenten, "ι den symmetrischen Gegensystemkomponenten und den Nullsystemkomponenten der Ströme und/oder Spannungen, welche bei Vorhandensein eines Fehlers an der Stelle auftreten, an der die Phasenauswählvorrichtung angeschlossen wird, anzugeben.
ι» Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen wird bemerkt, daß Vm Vh, V1- die Spannungen zwischen den Phasen A, B, C und dem Nulleiter an den Klemmen der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Schaltungen sind.
π Zur Durchführung einer Phasenauswahl hat man zur Verfugung:
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