DE1931928C3 - 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

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer Drciphasenleitung zur Energieübertragung.
Ein solches Verfahren isl /..B. aus der FR-PS 01 814 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Phasenauswahlbefehlen aufgrund eines Vergleichs der Phasenverschiebungen zwischen den symmetrischen Mitsystemkomponenten, den symmetrischen Gegensysiemkomponenten und den Nullsystemkomponenten der Ströme und/oder Spannungen, welche bei Vorhandensein eines Fehlers an der Stelle auftreten, an der die Phasenauswähk-orrichtung angeschlossen wird, anzugeben.
Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen wird bemerkt, daß Ki, Vb, K- die Spannungen zwischen den Phasen A, B, C und dem Nulleiter an den Klemmen der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Scnaltungen sind.
Zur Durchführung einer Phasenauswahl hat man zur Verfügung:
a) die symmetrischen Dreiphasenspannungen Vd* Vdb, Vdc'm der Phasenfolge des Mitsystems, welche jeweils gegeben sind durch:
Vda = \ß[Va+aVh+trVc) Vd„=\ßiVh+aVc + if VJ = if Vd11 Vdc = 1/3 (K + aVa +crVh) = a- Vd1,;
b) die symmetrischen Dreiphasenspannungen V/,„ Vih, Vi1- in der Phasenfolge des Gegensystems, welche jeweils gegeben sind durch:
Vi. -\ß{Va+ifVh+aVc)
Vi„ = 1/3 [Vh + ifVc + aV„) = a ■ Vi0
Vi1 = 1/3 (K + if V11 + uVh) = if Viu ;
c) die Nullsystcmkomponente der Spannungen, welche gegeben ist durch:
Vn - 1/3(K,+ Kv K).
Nachfolgend wird »bevorzugte Phase« A. B oder C einer Mitsystcmkomponente oder Gegensystemkomponente diejenige Phase genannt, deren Spannungen ohne den Operator Rotation in die obigen Dcfinitionsglcichungen eingehen. Die Mitsystem- und Gegensystemkomponenten tragen im Index die Bezeichnung dieser bevorzugten Phase (beispielsweise ist Vd., die Mitsyslemkomponente, deren bevorzugte Phase die Phase A isl).
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 ErdschluUfchler die sechs Fälle von unsymmetrischen Fehlern in einem ersten Zeitpunkt getrennt werden, indem man feststellt, welche der drei Gegensystemkomponenten des Systems von Phasenspannungen diejenige isl. deren Phasenverschiebung gegenüber der Nullsystemkomponentc der gleichen Spannungen kleiner als 60 ist, wobei die bevorzugte Phase der so erhaltenen Gegensystcmspannung diejenige des Leiter ist. welcher eine bevorzugte Rolle spielt, das heißt, welcher entweder allein mit einem F'ehlcr 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 getundene Phase aufweisen, und daß nan 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 zwischen den beiden Phasen, welche r.;cht 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 Gegensystcmkomponentcn 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 Nullsystemkomponcnte der Spannungen die Gegensystemkomponenten und die Nullsystemkomponente der Spannungsab'älle 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 c'er Zeichnung wird ein Ai.sführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Die Figur zeigt das Schaltbild der Stromzuführung sowie die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehener; Meßschaltungen und logischen Schaltungen in der Anwendung aul die Auswahl von Fehlern /wischen der Phase A und Erde, /wischen den Phasen ßund ("und Erde und /wischen den Phasen Bund Cohnc Erdschluß. Durch zyklische Vertauschung der Reihenfolge der Eingangsgrößen ist es offensichtlich möglich, auch die Schlüsse /wischen der Phase B und Erde, zwischen den Phasen Cund A und Erde und zwischen den Phasen fund A ohne F.rdschluß oder auch die Schlüsse /wischen der Phase fund Erde, /wischen den Phasen A und Fi und Erde und /wischen den Phasen < A und ßohnc 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 Fehlcrfällc drei derartige Anordnungen erfordert, wie ι, eine in der Zeichnung dargestellt ist.
In der Figur sind A. H ;nd C" die Leiter oder Phasen der Leitung und /Vder Erdleitcr des Dreiphasensystems.
Die Phasenspannungen der Leitung werden über nicht dargestellte, bekannte Spannungstransformaioren an Filter 101, 102, 103 für die symmetrischen Komponenten angelegt.
·"> Das Filter 101 gibt die Nullsystemkomponenie V» des Eingangs-Dreiphasensystems ab. Das Filter 102 gibt die Gegensystemkomponente V!., der bevorzugten Phase A ab. Das Filter 103 gibt die Mitsystemkomponente Vd., der gleichen Phase A ab. Da dem Fachmann eine große » 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 ι einphasigen und zweiphasigen Erdschlüsse der bevorzugten Phase A. Ihr Betrieb wird nur unter der Bedingung ausgelöst, daß der Leiter 105 auf den logischen Wert I 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 Einschlüssen 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 Vu und andererseits die Gegensystemkomponente der Phase A. Er gibt einen logischen Befehl mit dem Wert I ab, wenn der Winkel zwischen der Nullsystemspannung 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 /l/Voder einen zweiphasigen Erdschluß BCN handelt (wobei Λ/der Erdleiter ist).
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 zwirrhen 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 ^Λ/;.
Eine logische UND-Schaltung IOC 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 der Erdschluß die Phase A als bevorzugte Phase besitzt (Ausgang des Vergleichen 106 im Zustand 1) und daß es sich schließlich um einen einphasigen Schluß handelt (Ausgang des Vergleichers 107 im Zustand I). Der Ausgang 110 dieser UND-Schaltung 108 befindet sk'li daher nur im Zustand I, falls ein cinphas'ger ScUuß 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 I unter der Bedingung ab, daß :in Erdschluß festgestellt ist (Leiter 105 auf dem Wert 1) und daß dieser Schluß die Phase A als bevorzugte Phase hat (Ausgang des Vergleichers 106 im Zustand 1) und daß es sich schließlk'h um einen zweiphasigen F.rdschluß handelt (Ausgang einer Ncgatorschaltung 112 im Zustand 1, entsprechend dem Ausgang des Vcigl .i'.-hers 107 im Zustand 0). Der Ausgang 111 befindet sich daher nur dann im Zustand i. wenn ein Fehler /wischen den Phasen Ii 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 F.rdschluß aufweist. Fin solcher Befehl kann beispielsweise beim Zusammenfallen des Ausgangsbefehls einer an sich bekannten, bei maximaler Stromstärke einschaltenden Vorrichtung, welche alle Fchlcrarten nachweist, und der Abwesenheit eines Ausgangsbefehls der nur auf Hrdschlüsse ansprechenden Vorrichtung, welche zur Steuerung tier UND-Schaltungen 108 und 109 verwendet wird, abgegeben werden.
Fin Phasenvergleichcr 115 stellt den Wen tier Phasenverschiebung zwischen der Gcgensystemspannung und tier Mits>steiiispannung der Phase Λ fest, l'.r gibt einen logischen Ausgatigsbei'ehi um ueni vVcii ! unter der Bedingung ab. daß diese Phasenverschiebung kleiner als 60 ist. Dieser Fall tritt bei einem Fehler ohne Frdschluß nur für einen zweiphasigen Fehler zwischen den Phasen öuiid ('ein. Der Ausgang 116 der logischen .Schallung 117 ist daher nur dann im Zustand 1. wenn ein Fehler zwischen den Phasen D und C ohne Erdschluß vorhanden ist. Die Phascnvergl'-ichcr. wie die Phasenverglcichcr 106, 107 und 115. sind so ausgebildet, daß sie einen Ausgangsbefehl abgeben, wenn dir 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 F.rfüllung dieser Funktion und sind dem Fachmani bekann;. Es soll auch die mögliche Verwendung eine Vorrichtung erwähnt werden, welche einen Ausgangs bcfehl abgibt, wenn bei einer vektoriellen Darstcllun der periodischen elektrischen Größen der einer diese Größen entsprechende Vektor in dem Winkel angeor< net ist. welcher durch zwei andere, den Zweiphascnbc zugsgrößcn entsprechenden Vektoren gebildet win Fine solche Vorrichtung ist in der französische Patentschrift 14 77 510 beschrieben.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden zi Auswahl der fehlerhaften Phase die Gcgcnsystcmkon poncnten und die Nullsystemkomponente der Pha- ■:
spannungen vci «i-ciuOi. m.iii kann iUiC'h die Nüüsysicrr komponente und die Gegensystemkomponenten de I.eiterströme verwenden, oder auch die Nuiisysten komponente und die Gegensystemkomponenten de Spannungsabfälle, welche durch die l.citcrströmc i Nachbildungs-Vierpolen erzeugt werden, die de gleichen Phasenwinkel wie die Impedanzen des Netze haben und bezüglich der Lage des Fehlers vor tier zu Durchführung cL·:, Verfahrens dienenden Finrichtun angco; .;,ict sind.
l'abclle der Phasenverschiebungen zwischen den symmetrischen Spannungsfcomponentcn hei den einzelnen ehlerarten
Vi, Λο lehlerart HCS 0 IiC 0 HS I ( V .■IC CN ARN AH
η Ά'u ■t,V + 120° - 120° - 120°
Winkel /K> 0 - 120° - 120° 0 0
Winkel V1, ''Vd1, + 120° 0 - 120° + 120°
Winkel Vi, .,/Vd, - 120° 0 + 120°
Winkel Vn /Vd1. ISO I lici/u I + 120° - 120°
Winkel Vi „/Vd„ 1») 180° 0
Winkel /Vd, 180° 0 0 + 120°
Winkel Vi ,/Vd1 180° 0
Winkel - 120° 180° 0 0
Winkel [ihm Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Auswahl des oder der mit einem unsymmetrischen Fehler behafteten Leiter an einer ϊ Dreiphasenleitung zur Energieübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erdschlußfehler die sechs Fälle von unsymmetrischen Fehlern in einem ersten Zeitpunkt getrennt werden, indem man feststellt, welche der drei Gegensystem- κι komponenten 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 Gegensysternspannung diejenige ι > 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 behütet 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, 2; 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 w weniger als XT die Angabe »zweiphasiger Fehler zwischen den beiden anderen Phasen und Erde« zuordnet und daß für die orei unsymmetrischen Fehlcrfälle ohne Erdschluß festgestellt wird, welche diejenige der drei Gegensystci.!komponenten des r, 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 zwischen den beiden Phasen, welche nicht die aufgefundene bevorzugte Phase sind).
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Gegenüystemkomponcntcn -r. und der Nullsystemkomponente der Spannungen die Gegensystemkomponenten und die Nullsystemkomponente der Leiterströme verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Gegensystemkomponenten >n und der Nullsystemkomponentc der Spannungen die Gegensystemkomponenten und die Nullsystemkomponente der Spannungsabfälk: verwendet wird. welche durch die Leiterströme in Vierpolen erzeugt werden, die den gleichen Phasenwinkel wie die v, Impedanzen des Netzes aufweisen und bezüglich der Lage des Fehlers vor der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung angeordnet sind.
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