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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer Generator-Schutzeinrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
Erfindung geht hierbei davon aus, daß eine Generator-Schutzprüfung im
dreiphasigen Netz oder System stattfindet.
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Ein
Synchrongenerator und ein angeschlossenes elektrisches Energiesystem
stellen ein sehr komplexes System dar, das nur innerhalb gewisser Grenzen
stabil arbeitet. Die Systemstabilität hängt von einer Menge unterschiedlicher
Faktoren ab und ebenso viele Fehlerzustände können sich einstellen. Generatorschutzrelais
haben die Aufgabe, fehlerhafte Generator Betriebszustände aller
Art vollautomatisch, rechtzeitig und selektiv zu erkennen. Selektivität ist notwendig,
da unterschiedliche Fehlerzustände unterschiedliche
Maßnahmen
erfordern. Meistens wird er jedoch sofort vom Netz getrennt und
zum Stillstand gebracht. Im Fehlerfall besteht nicht nur die Gefahr
der Zerstörung
des Generators an sich. Ein außer
Kontrolle geratener Generator kann auch im Umfeld enormen Sach-
und Personenschaden anrichten. Denkt man an Störfälle in Atomkraftwerken, wird
die Notwendigkeit einer Kontrolle abnormaler Generator-Betriebszustände noch
deutlicher.
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Ein
großes
Problem von Schutzrelais im Allgemeinen ist, daß sie aktiv Anlagen schützen sollen, selbst
jedoch die meiste Zeit inaktiv bleiben. Eine zuverlässige Funktion
der Schutzrelais kann also nur durch Anwendung redundanter und überlappender Schutzsysteme
gewährleistet
werden, deren zuverlässige
Funktion in regelmäßigen Abständen geprüft wird.
Kraftwerksbetreiber beschäftigen
eigene Schutzabteilungen, die sich ausschließlich mit der Konzeption von
neuen und der Wartung und Prüfung von
bestehenden Schutzeinrichtungen befassen.
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Generatorschutzprüfungen werden
im allgemeinen jährlich
durchgeführt.
Die Prüfung
besteht immer aus einer Sekundärprüfung und
manchmal aus einer zusätzlichen
Primärprüfung.
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Unter
dem Begriff Sekundärprüfung wird
verstanden, daß die
auf der Primärseite
anstehenden elektrischen Werte auf die Sekundärseite abgebildet werden und
dort die Prüfung
stattfindet.
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Unter
bestimmten Bedingungen kann auch noch eine zusätzliche Primärprüfung stattfinden,
d.h. es findet eine Prüfung
auf der Primärseite
statt, wo erhebliche Strom- und Spannungswerte anstehen, die nur
dann geprüft
werden können,
wenn die gesamte Anlage in Betrieb gehalten wird.
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Generatorschutzrelais
werden im Sekundärkreis
eines Generators eingesetzt. Das heisst, daß sie nicht mit den primären Strom- und Spannungswerten
arbeiten, sondern mit jenen, die durch Strom- und Spannungswandler
heruntertransformiert wurden und proportional zu den Primärgrößen sind.
Diese heruntertransformierten Größen heißen Sekundärgrößen. Eine
Sekundärprüfung eines
Generatorschutzrelais besteht nun darin, Prüfspannungen direkt an den Relaisklemmen
anzulegen und Prüfströme direkt
in die Relais einzuspeisen. Die Prüfspannungen und Ströme werden
dabei von ein- oder dreiphasigen Prüfgeneratoren erzeugt.
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Die
einzelnen Schutzfunktionen weisen nun verschiedene Auslösekennlinien
auf, die auf den verschiedensten Prinzipien beruhen können. Um
diese Schutzfunktionen einer Sekundärprüfung unterziehen zu können, muß sich der
Prüfingenieur
zunächst die
Auslösekennlinie
des Relais vor Augen halten. Dann wird er in dieser Kennlinie einen
Prüfpunkt wählen, der
innerhalb des Auslösebereichs
liegt, um die Relaisauslösung
zu prüfen.
Will er prüfen,
ob das Relais außerhalb
des Auslösebereichs
keine Fehlauslösung
aufweist, wählt
er ebenfalls einen entsprechenden Prüfpunkt. Wenn die Auslösekennlinie
bereits als Strom- oder Spannungskennlinie gegeben ist, kann der
Prüfingenieur
diese Werte direkt bei den Prüfgeneratoren
einstellen und zur Prüfung
in das Relais einspeisen. Andernfalls muß er die entsprechenden Strom-
und Spannungswerte zunächst
berechnen. Dies ist für
jede einzelne Schutzfunktion separat erforderlich. Geprüft werden
zwei Kriterien:
Erstens, ob das Relais entsprechend der vorgegebenen
Kennlinie und deren Toleranzen anspricht.
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Zweitens,
ob die spezifizierten Ansprechzeiten, Verzögerungszeiten und Rückfallzeiten
innerhalb der Toleranzen liegen. Der entscheidende Nachteil bei
dieser Prüfmethode
ist, daß die
einzelnen Auslösefunktionen
der Schutzeinrichtungen getrennt voneinander definiert und getestet
werden. Das Zusammenwirken der verschiedenen Kennlinien und Schutzfunktionen
ist daher nur schwer durchschaubar. Bisher war eine einfach zu bedienende
Testmethode für
die Schutzeinrichtungen nicht verfügbar.
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Bisher
rechnet der Prüfingenieur
bei der Sekundärprüfung Prüfpunkte
in den Kennlinien der verschiedensten Generatorschutzfunktionen
in Strom und Spannungswerte um und stellt diese dann bei den Prüfgeneratoren
ein. Dies geschieht für
jede Schutzfunktion einzeln.
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Die
DE 26 15 034 A1 offenbart
eine Prüfeinrichtung
für Generatorschutzrelais,
mit insgesamt drei unterschiedlichen elektrischen Schaltungen.
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Die
WO 97/20226 A1 offenbart einen programmierbaren Schnittstellenkontroller
zum Prüfen eines
Schutzrelais, wobei der Kontroller zwischen einem Testinstrument
und dem Schutzrelais geschaltet ist und Testsignale liefert. Ein
Computer ist mit dem Testinstrument, dem Schutzrelais und dem Kontroller zur Überwachung
des Kontrollers und zum Zuführen von
Signalen zum Kontroller verbunden, um die Testsignale nachzuweisen.
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Die
US 54 79 315 A offenbart
ein Schutzrelais für
Energiesysteme, welches mit Niederspannungs- und -stromsignalen
prüfbar
ist. Das Schutzrelais beinhaltet ein Eingangsmodul mit Eingangssignalen
von 70 V und 5 A, und Ausgangssignale mit 1,4 oder 0,1 V und 0,1
A. Die Ausgangssignale werden einem Prozessormodul zugeführt, ebenso
wie standardisierte Testsignale, durch deren Vergleich das Prozessormodul
Fehler im Energieschaltkreis erkennen kann.
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Die
US 46 72 501 offenbart eine
Schalter- und Schutzrelaiseinheit, bei der Schutzsignalübertragungsfunktionen
für einen
Stromkreis durch gemeinsame Schaltungselemente geliefert werden,
gesteuert durch einen gemeinsamen Prozessor, in dem Strom/Spannung
eines zu schützenden
Energieverteilungssystems überwacht
werden. Bei Überschreiten
des Maximalwertes wird die Schaltung durch eine Magnetspule unterbrochen,
wobei die Schaltung bei Unterschreiten des Maximalwertes durch ein
Relais geschlossen werden kann.
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Die
Druckschrift von Kreusel, J. et al.: „Condition Monitoring in Hoch-
und Mittelspannungsschaltanlagen" in „Elektrizitätswirtschaft", Jg. 94 (1995),
Heft 7, Seiten 350, 352, 354-358, 360 offenbart allgemein, dass
rechnergestützte
Leittechnikkonzepte in Verbindung mit moderner Messtechnik eine
Zustandsüberwachung
von Schaltanlagen ermöglichen
und damit kostengünstige
Informationen für
eine zustandsabhängige
Wartung bieten.
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Die
Druckschrift von Maier, H.A. et al.: „Weiterentwicklung der Schutzrelais-Prüftechnologie" in „etz", Heft 18/1995, Seiten
8-10, 13 offenbart,
wie Schutzrelais mit Prüfgeräten geprüft werden
können, wobei
ein Prüfgerät ausschließlich über eine
Benutzeroberfläche
auf einem PC bedient wird und über die
parallele Schnittstelle des PC gesteuert wird. Durch den PC können Soll-Charakteristiken
für Vergleichszwecke
vorgegeben werden, sowie eine Protokollierung aller Prüfdaten erfolgen.
Es können
mit dem PC vorhandene Programme genutzt werden oder Makros, d.h.
abgespeicherte Mitschriebe des Bedieners. Die Software des Prüfgeräts beinhaltet hierzu
einen digitalen Signalprozessor.
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Die
Druckschrift von IGEL, M. et al.: „Prüfung von Schutzeinrichtungen" in „etz", Heft 18/1995, Seiten
14-16, 18, 20, 22 offenbart eine Prüfung eines mehrsystemigen Distanzschutzes
unter Einsatz eines digitalen Testnetzes. Der Einsatz von PC in
Verbindung mit Netzberechnungsprogrammen ist Grundlage für diese
Prüfung.
Dabei wird der Prüfingenieur
von automatischen Analysesystemen unterstützt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Generatorschutzprüfung der
eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit wesentlich kürzerem Arbeitsaufwand
eine kostengünstige
und schnelle Überprüfung der
Generatorschutzeinrichtung erfolgt.
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Unter
dem Begriff Generatorschutzeinrichtung wird verstanden, eine Anzahl
von räumlich
voneinander getrennten Relais oder ein Multifunktions-Relais, welche
eine Anzahl verschiedener Funktionen im gleichen Bauteil in sich
vereinigen können
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentlich
ist, daß das
Generator-Leistungsdiagramm (Arbeitskennlinie) des Synchrongenerators
als graphisch dargestellte Benutzeroberfläche eines Prüfprogrammes
für das
Prüfen
der Generatorschutzeinrichtung verwendet wird.
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Die
Erfindung ist hierbei nicht auf mechanische Relais in der Generatorschutzeinrichtung
beschränkt.
Unter diesem Begriff werden darüber
hinaus sämtliche
aktive Schaltelemente (also auch Triacs, Diacs und Halbleiterschalter
usw.) der Generatorschutzeinrichtung verstanden.
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Unter
dem Begriff Generator-Leistungsdiagramm wird hierbei ein Diagrammfeld
definiert, welches im P/Q-Feld definiert wird. Es ist dies eine
graphische Darstellung der Spannungs- und Stromwerte des Generators
im Leistungsdiagramm für
die aufgenommenen und abgegebenen Leistungen für verschiedene Betriebszustände des
Generators.
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Es
handelt sich also um das Leistungskennlinienfeld des Generators.
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Es
werden nicht mehr die einzelnen Auslösekennlinien als Ausgangspunkt
zur Auswahl der Prüfpunkte
verwendet, sondern die Auslösekennlinien der
Schutzfunktionen werden gemeinsam im Generatorleistungsdiagramm
dargestellt und die Prüfpunkte
dort ausgewählt.
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Die
Darstellung der Schutzfunktionen und die Auswahl der Prüfpunkte
erfolgt rechnergestützt im
Generatorleistungsdiagramm. Der Prüfingenieur stellt damit die
Prüfpunkte
nicht mehr als Strom- und Spannungswerte bei den Prüfgeneratoren
ein, sondern wählt
die Prüfpunkte nun
rechnergestützt
im Generatorleistungsdiagramm aus, wo die diversen Auslösekennlinien
und Auslösebereiche
dargestellt sind.
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Das
Prüfprogramm übernimmt
die Umrechnung der Prüfpunkte
im Leistungsdiagramm in Signalwerte (z.B. zeitbezogene Strom-, Spannungs-
und Phasenwerte) und gibt diese Werte an die Signalgeneratoren der
Prüfeinrichtung
weiter.
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Auf
diese Art und Weise können
jedoch nur jene Schutzfunktionen geprüft werden, die sich auch von
Haus aus oder durch Umrechnung im Generatorleistungsdiagramm darstellen
lassen.
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Das
Prüfprogramm
zur Generatorschutzprüfung
im Generatorleistungsdiagramm läuft
auf einem Rechner, der über
eine Schnittstelle mit den Strom- und Spannungsgeneratoren (Signalgeneratoren
des Prüfprogramms)
verbunden ist.
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Folgende
symmetrische 3-phasige Generatorschutzfunktionen, die im Generatorleistungsdiagramm
darstellbar sind, können
mit dieser Methode geprüft
werden:
- – Überstrom
- – Unterstrom
- – Unterlast
- – Rückleistung
- – Unterregelung
- – Distanzschutz
- – Außertrittfall
- – Lastsprung
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Im
Generatorleistungsdiagramm können nicht
nur Kennlinien von Schutzfunktionen dargestellt werden, sondern
auch Kennlinien von Generatorregeleinrichtungen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels
der graphischen Oberfläche
des Generatorleistungsdiagramms nicht nur Generatorschutzeinrichtungen
geprüft
werden können,
sondern auch Generatorspannungsregeleinrichtungen.
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Das
Verfahren zur automatischen Prüfung der
oben genannten Schutzeinrichtungen eines Generators ist dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere der
oben genannten Funktionen gleichzeitig geprüft werden, ohne dazu einzelne
der oben genannten Schutzfunktionen ausschalten zu müssen.
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Ferner
ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein Generatorleistungsdiagramm
als Eingabe und Darstellungsmethode zur Prüfung von oben genannten Funktionen
des Generatorschutzes und von Generatorspannungsregelfunktionen.
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Ein
wesentlicher Vorteil ist, daß eine
gleichzeitige Prüfung
der Auslöse-
und Meldematrix der oben genannten Schutzeinrichtung stattfindet.
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Eine
automatische Durchführung
und Protokollierung der Tests besteht aus folgenden Testarten:
- - ShotTime Test:
Graphische oder numerische
Eingabe der Prüfpunkte
in der Generatorleistungsdiagrammebene (p, q) Software rechnet die
entsprechenden Strom- und Spannungs werte aus und gibt den "Schuß" über das angeschlossene Testgerät aus.
Die
Rückmeldungen
der entsprechenden Schutzfunktionen werden über die Binäreingänge erfaßt und die zeitlichen Zusammenhänge in einem
Protokoll automatisch aufgezeichnet.
- - SweepTime Test:
Graphische oder numerische Eingabe von
Anfangs- und Endpunkt einer Geraden und der Änderung pro Zeiteinheit (dS/dt).
Software
rechnet die entsprechenden Strom- und Spannungswerte aus und gibt
eine "Leistungsrampe" über das angeschlossene Testgerät aus. Dabei
wird die Leistung entsprechend der eingegebenen Werte verändert. Die
Rückmeldungen der
entsprechenden Schutzfunktionen werden über die Binäreingänge erfaßt und die zeitlichen Zusammenhänge in einem
Protokoll automatisch aufgezeichnet.
- - PickUp Test:
Graphische oder numerische Eingabe von Anfangs-
und Endpunkt einer Geraden und der Änderung pro Zeiteinheit (dS/dt).
Software
rechnet die entsprechenden Strom- und Spannungswerte aus und gibt
eine "Leistungsrampe" über das angeschlossene Testgerät aus. Dabei
wird die Leistung entsprechend der eingegebenen Werte verändert. Die
Rückmeldungen der
entsprechenden Schutzfunktionen werden über Binäreingänge erfaßt und die Zusammenhänge werden
in Abhängigkeit
von der Leistung des Signals in einem Protokoll automatisch aufgezeichnet.
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Die
Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß alle Tests zusammen – wie oben
dargestellt – durchgeführt werden,
sondern es können
nur ein einziger Test, oder zwei derartige Testes oder auch alle Tests
durchgeführt
werden.
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Der
Benutzer kann beliebig viele Prüfpunkte eingeben
und die in einem automatischen Ablaufdiagramm so einprogrammieren,
daß die
Tests entsprechend den eingegebenen Prüfpunkten automatisch ablaufen
und diese Prüfpunkte
hierbei als Eingangswerte berücksichtigt
werden.
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Ebenso
erfolgt dann die automatische Ausgabe des Protokolls entsprechend
den eingegebenen Prüfpunkten.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
schematisiert einen Synchron-Generator mit angeschlossener Generator-Schutzeinrichtung.,
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2:
die Arbeitskennlinie eines herkömmlichen
Synchron-Generators,
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3:
die Nachbildung der Arbeitskennlinie des Synchron-Generators auf einer
graphischen Prüfoberfläche,
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4:
den Anschluß eines
Signal-Generators an eine Generatorschutzeinrichtung.
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In 1 ist
allgemein ein Synchron-Generator 1 dargestellt, der über einen
nicht näher
dargestellten, mechanischen Antrieb angetrieben wird. Er gibt hierbei
seine Leistung über
ein 3-phasiges Netz, nämlich über die
Phasen 4,5,6 auf eine beispielhaft dargestellte
Dreiecksschaltung 3 ab. Selbstverständlich ist die Erfindung hierauf
nicht beschränkt;
es bleibt hierbei völlig
offen, daß auch
andere Schaltungen, wie z.B. Sternschaltungen oder dergleichen, verwendet
werden können,
um den Synchron-Generator über
einen zugeordneten Blocktransformator auf ein Netz zu schalten,
welches im Beispiel aus den Leitungen 7,8,9 besteht.
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Selbstverständlich kann
auch der Blocktransformator 2 entfallen und der Synchron-Generator 1 kann
unmittelbar auf das Netz mit den Leitungen 7,8,9 arbeiten.
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Der
Synchron-Generator ist über
die Leitung 10 an einem Fußpunkt geerdet. Selbstverständlich ist die
Erfindung nicht auf die hier dargestellte Schaltung beschränkt; es
soll nur dargestellt werden, daß eben der
Synchron-Generator mit einer Generator-Schutzeinrichtung 21 zusammenwirkt
und diese Generator-Schutzeinrichtung 21 soll erfindungsgemäss geprüft und analysiert
werden. Es gehört
hierzu zur Erfindung, daß zu
der Generator-Schutzeinrichtung 21 auch ein Generator-Spannungsregler vorhanden
ist, der ebenfalls im Sinne der vorliegenden Erfindung überprüft und analysiert
wird.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist lediglich schematisiert dargestellt, daß eine Anzahl von Stromwandlern 14,15,16 einen
3-phasigen Eingang 23 in der Generator-Schutzeinrichtung 21 haben,
wo die entsprechenden Ströme
des Netzes abgeleitet werden.
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In
analoger Weise sind von der Netzleitung auch Spannungswandler 11,12,13 abgezweigt,
denen entsprechende, zugeordnete Eingänge 24,25,26 zugeordnet
sind.
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In
gleicher Weise ist in der Leitung 10 ein Spannungswandler 12 angeordnet,
der mit seiner Sekundärseite über Eingänge 22 an
die Generator-Schutzeinrichtung 21 angeschlossen ist.
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Im
folgenden wird nun erläutert,
wie nun auf eine einzelne und singuläre Prüfung der einzelnen Einrichtungen
der Generator-Schutzeinrichtung
verzichtet werden kann und daß stattdessen
die gesamte Einrichtung auf einer Software-Oberfläche nachgebildet
wird, um so eine komplexe, gleichzeitige und teilweise auch synchrone
Prüfung
zu ermöglichen.
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In 2 ist
ein herkömmliches
Generator-Leistungsdiagramm dargestellt, in dem auch die Grenzen
des stabilen Arbeitsbereichs eines Generators bei einer konstanten
Spannung dargestellt sind.
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Auf
der Abszisse ist hierbei die Wirkleistung P aufgetragen, während auf
der Ordinate die Blindleistung Q aufgetragen ist. Der Pfeil 28 gibt
den Bereich der Untererregung wieder, während der Pfeil 29 den
Bereich der Übererregung
wiedergibt.
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In
herkömmlicher
Weise wurden nun Prüfpunkte
(nach dem Stand der Technik) singulär im Bereich dieses Leistungsdiagramms
definiert und es wurden dann singuläre, zeitaufwendige und zeitlich nacheinander
folgende Prüfungen
durchgeführt.
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Hierauf
verzichtet die Erfindung, denn die Erfindung bildet das gesamte
Generatorleistungsdiagramm auf einer Softwareoberfläche ab,
wie es in Form der Prüfoberfläche 31 in 3 dargestellt
ist.
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Die
Prüfoberfläche besteht
aus mehreren Bereichen, wobei beispielsweise ein Bereich 32 als Überstromkreisbereich
dargestellt ist. Es ist ferner ein Bereich 55 vorhanden,
der als Überstrombereich AMZ
definiert wird, und es ist ferner ein Bereich 45 vorhanden,
der den Bereich der Rückwärts-Leistungsüberwachung
darstellt. In diesem Bereich arbeitet der Generator als Motor, weil
das Netz einen Strom in den Generator zurückspeist.
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Die
Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf die hier beispielhaft dargestellten Bereiche beschränkt; es
können
eine Vielzahl weiterer Bereiche definiert werden, wie anhand der
Prüfoberfläche nachstehend
noch dargelegt wird.
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Wie
bereits schon eingangs dargestellt, ist die oben in 2 dargestellte
Arbeitskennlinie 30 auf der Prüfoberfläche 31 eines Computer-Bildschirmes 48 gemäss 4 abgebildet.
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Eine
etwa bogenförmige
Kurve 33 definiert den oberen Bereich 32. Diese
bogenförmige
Kurve 33 ist die Überstrom-Kennlinie
UMZ. Hierbei ist die Auslösezeit
nicht von der Stromgröße abhängig, d.h. sie
ist zeitunabhängig.
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Im
Unterschied hierzu ist eine weitere Kurve 44 definiert,
die als Überstrom-Kennlinie
AMZ definiert ist. Diese Überstrom-Kennlinie ist zeitabhängig und
schaltet entsprechend zeitabhängig
auch ab, während
die obere Überstrom-Kennlinie
der Kurve 33 zeitunabhängig
abschaltet.
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Es
ist ferner eine Kurve (Gerade der Untererregung KI1) definiert,
welche parallel zu dem schrägen,
etwa vertikalen Kurvenast der Arbeitskennlinie 30 angelegt
ist.
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Es
ist eine weitere Kurve 42 vorhanden, die als Untererregung
KI2 definiert ist, welche durch den unteren Nullpunkt im Prüfpunkt 40 hindurchgeht
und eine Vertikale darstellt.
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Es
ist weiter eine weitere vertikale Kurve 43 definiert, die
als Untererregung KI3 dargestellt ist. Diese Gerade wird wiederum
durch einen Prüfpunkt 39 definiert,
der auf der Ordinate aufgetragen ist.
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Die
Figur zeigt nun, daß eine
Reihe von Prüfpunkten 34-40 in
verschiedenen Bereichen dieses Diagramms angegeben sind, und es
ist nun auf einfache Weise möglich,
diesen Prüfpunkt
anzusprechen und die erforderliche Prüfung auszuführen. Jedem Prüfpunkt auf
der Software-Oberfläche
sind nämlich
programmäßig die
zur Prüfung
erforderlichen echten Strom-, Spannungs-, Zeit- und Phasenwerte hinterlegt, die nun
vom Signalgenerator-System erzeugt und der zu prüfenden Schaltung eingespeist
werden. Ebenso werden die von der Prüfschaltung als Antwort auf
die Signaleingabe erzeugten Antwortwerte erfasst, mit den Werten
einer vorhandenen Datenbank verglichen und als Gut/Schlecht-Werte wiederum auf
der Prüfoberfläche dargestellt.
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Wird
demgemäß eine derartige
Prüfung
ausgeführt,
dann wird der Synchron-Generatorbetrieb so simuliert, daß er mit
seinen Nominalwerten arbeitet und so daß hiermit die Arbeitskennlinie 30 entsprechend
der 3 dargestellt wird.
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Der
Benutzer kann nun mittels eines Fadenkreuzes, gesteuert durch eine
Maus, den Prüfpunkt 35 in
diesem Diagramm an der eingezeichneten Stelle definieren und anklicken.
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Ebenso
können
dem Prüfpunkt 35 entsprechende
Zahlenwerte eingegeben werden, die z.B. auf einer Tastatur eingegeben
sind.
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Es
wird nun ein Startknopf betätigt.
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Die
Software berechnet nun aufgrund des Prüfpunktes 35, welcher
Strom und welche Spannung, d.h. also, welche Leistung und welcher
Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung erzeugt werden muß, um diesen
Prüfpunkt 35 zu
definieren oder zu erreichen.
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Über den
in 4 dargestellten Signal-Generator 46 wird
dieser Stromspannungswert, mit dem entsprechenden Phasenwinkel behaftet,
in die Generator-Schutzeinrichtung 21 eingespeist und die
entsprechende Prüfung
ausgeführt.
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Dem
Prüfpunkt 35 ist
nun als Definition unterlegt, daß eine Auslösung der Generator-Schutzeinrichtung
bei den gegebenen Werten z.B. in 2 Sekunden erfolgen muß. Diese
Auslösung
führt die
Generator-Schutzeinrichtung 21 über die Kontakte 51, 52 aus,
wobei die Konakte 51 als Auslösekontakte definiert werden,
während
die Kontakte 52 als Meldekontakte definiert sind.
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Das
bedeutet, daß im
je nach dem gewählten Prüfpunkt und
dem gewählten
Prüfprogramm
beispielsweise keine Auslösung
an den Kontakten 51 stattfindet, sondern lediglich eine
Meldung an den Kontakten 52 stattfindet, die dann entsprechend
erfasst wird.
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Es
gibt hierzu eine Auslöse-
und eine Meldematrix, die in der Generatorschutzeinrichtung 21 gespeichert
ist und teilweise auch im Signal-Generator 46. Hierin ist
die Ergebnismatrix zu sehen, d.h. es wird hier festgestellt, ob
die Funktionsprüfung
erfolgreich ist oder nicht.
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Im
Prinzip handelt es sich um eine Datenbank, welche die Eingangswerte
mit bestimmten gespeicherten Sollwerten vergleicht und aufgrund
einer Gut/Schlechtprüfung
feststellt, ob die Generatorschutzeinrichtung bestimmungsgemäss ausgelöst hat oder
nicht.
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In
analoger Weise werden entsprechende Prüfpunkte 34,36-40 in
der Prüfoberfläche angefahren
und in entsprechend gleicher Weise werden dann die Spannungs-, Strom-
und Phasenwerte zur Verfügung
gestellt und der Generatorschutzeinrichtung 21 eingespeist.
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Der
Ausgang der Generatorschutzeinrichtung ist also durch die Melde-
und Auslösekontakte 51,52 definiert.
Im Bereich dieser Ausgänge
erscheinen die Ergebnisse der entsprechend durchgeführten Prüfungen.
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Die 4 zeigt
hierbei, daß die
Kontakte 51,52 über Leitungen 57 mit
den Eingängen
des Signal-Generators 46 verbunden sind, in dem nun die als
Binäreingänge zu definieren
sind, wo eine bestimmte Signalauswertung stattfindet.
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Der
Signal-Generator 46 ist also nicht nur ein Gerät, welches
entsprechende Signale zur Verfügung
stellt, sondern über
dessen Eingänge
auch die entsprechenden Ausgänge
der Generator-Schutzeinrichtung 21 ausgewertet
werden und in dem die eigentliche Prüfung und Auswertung stattfindet.
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Die
Erfindung liegt nun darin, daß die
erfindungsgemäss
definierte Prüfoberfläche 31 an
dieser Schnittstelle zu dem Prüfgenerator 46 ist.
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Die
Erfindung liegt nun darin, daß komplexe Prüfprogramme
in einfacher Weise auf einer Prüfoberfläche 31 graphisch
dargestellt werden und diese Prüfoberfläche gleichzeitig
die Bedienerschnittstelle für
den Signal-Generator 46 darstellt.
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Die 4 zeigt
weitere Einzelheiten dieser Einrichtung.
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Es
ist erkennbar, daß der
Bildschirm 48, auf dem die Prüfoberfläche 31 abgebildet
wird, mit einem Computer 47 gekoppelt ist, der über ein
erstes serielles Steuerkabel 49 mit dem Signal- und Prüfgenerator 46 verbunden
ist.
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Ferner
ist der Computer 47 über
ein weiteres serielles Steuerkabel 50 mit der Generatorschutzeinrichtung 21 verbunden.
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Der
Signal- und Prüfgenerator 46 simuliert nun
den in 1 dargestellten Synchrongenerator 1 mit
seinen Strom- und Spannungswerten entsprechend dem ausgewählten Prüfpunkt,
in dem über
die Eingänge 23-26 die
erforderlichen Strom- und Spannungswerte in die Generator-Schutzeinrichtung 21 eingespeist
werden.
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Es
wird nun das zeitabhängige
Prüfprogramm
durchgeführt
und das Ergebnis der Prüfung wird über die
Melde- und Arbeitskontakte 51,52, über die
Leitungen 57 dem Eingang des Signal- und Prüfgenerators 46 zugeführt. Dieser
wertet die Meldungen und Kontaktöffnungs-
und Schließzustände aus und
vergleicht die Ergebnisse mit seinen in einer Datenbank gespeicherten
Werten, um somit eine Gut/Schlechtauswertung des durchgeführten Testes treffen
zu können.
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Die
Ergebnisse können
graphisch in Form einer Tabelle dargestellt werden und entsprechend auch
ausgedruckt werden. Sämtliche
Werte werden selbstverständlich
auch protokolliert und gespeichert. Darüber hinaus können diese
Werte auch noch auf einer weiteren graphischen Oberfläche graphisch dargestellt werden,
um so bestimmte Toleranzbereiche der Gut/Schlechtaussage darzustellen.
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In
einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen,
daß als
Auswerte-Diagramm die gleiche Prüfoberfläche dargestellt
wird, wie sie in 3 gegeben ist und daß für jeden
gewählten
Prüfpunkt
im Ort des Prüfpunktes
selbst die Gut/Schlechtanzeige in Form z.B. eines Plus, Minus oder
Null dargestellt wird. Es können
also am Ort des Prüfpunktes
verschiedene Symbole als Ergebnis des durchgeführten Prüfprogrammes dargestellt werden.
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Es
versteht sich von selbst, daß die
dargestellten Steuerkabel 49,50, mit denen die
Signale dem Computer 47 zugeführt werden, auch andersartig
ausgebildet werden können;
es kann auch eine parallele Signalzuführung oder eine kombinierte
parallelserielle Datenzuführung
sein.
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Ebenso
ist es selbstverständlich
möglich,
die Signale drahtlos zuzuführen
oder auch über
weite Entfernungsstrecken (Modem, Funk, Internet) dem Computer zuzuleiten.
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In 4 wird
noch dargestellt, daß noch Netzgeräte 58,59 vorhanden
sind, welche die erforderlichen Versorgungsspannungen der Generator-Schutzeinrichtung 21 zur
Verfügung
stellen. Es sind ferner Binärausgänge 53 im
Signal- und Prüfgenerator 46 vorhanden,
welche mit entsprechenden Binäreingängen 54 in
der Generator-Schutzeinrichtung 21 zusammenwirken.
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In
Ergänzung
zur oben stehenden Beschreibung gelten für das Prüfprogramm nach 3 weitere
Anmerkungen:
Um eine derartige Schußprüfung im Prüfpunkt 35 durchführen zu
können,
kann man sich vorstellen, daß man
von einem Punkt 60 der Leistungskennlinie aus über einen
Sektor 61 zu dem Prüfpunkt 35 springt.
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Der
Punkt 60 ist ein Startpunkt, der einen nominalen Zustand
des Generators in diesem Punkt darstellt. Es wird sprunghaft (symbolisch
dargestellt durch den Vektor 61) dann in den Prüfpunkt 35 gesprungen
und dieser plötzliche
Sprung ist Merkmal des hier durchzuführenden Prüfprogrammes und lässt einen
Rückschluß auf das
dynamische Verhalten der Generatorschutzeinrichtung 21 zu.
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Ausgehend
von diesem Punkt 60 können auch
noch sprungartig andere Prüfpunkte
angesprungen werden, wie z.B. der Prüfpunkt 34, der Prüfpunkt 39,
der Prüfpunkt 37 und
so weiter.
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Es
kann noch ferner definiert werden, wie lange die Prüfung in
dem jeweiligen Prüfpunkt 35, 37, 34 usw.
stattfindet.
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Dies
ist ebenfalls ein Merkmal des durchzuführenden Prüfprogrammes.
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Eine
bestimmte Funktion der Generator-Schutzeinrichtung muß beispielsweise
in 2 Sekunden ausgelöst
werden. Es wird nun vogegeben, daß das Prüfprogramm beispielsweise im
Prüfpunkt 35 insgesamt
3 Sekunden lang durchgeführt
wird. Erfolgt innerhalb von 2 Sekunden die bestimmungsgemässe Auslösung der
Generatorschutzeinrichtung, dann ist der Prüfpunkt erfolgreich durchlaufen
worden.
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Sollten
hingegen die 3 Sekunden ohne bestimmungsgemäßes Ergebnis abgelaufen sein,
so wird dies als Schlecht-Wert definiert und entsprechend im Prüfpunkt 35 mit
einem Symbol als Fehler gekennzeichnet.
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In
gleicher Weise werden auch die anderen Prüfprogramme durchgeführt, wie
sie anhand der allgemeinen Beschreibung bereits schon erläutert wurden,
nämlich
den SweepTime Test und den PickUp Test.
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Kern
der Erfindung ist also, daß nun
nicht mehr singuläre,
einzelne, zeitlich hintereinander folgende Prüfungen stattfinden, sondern
daß derartige Prüfungen graphisch
auf einer Benutzeroberfläche definiert
sind und der angeschlossene Prüf-
und Signalgenerator die dem jeweiligen Prüfpunkt zugeordneten Stromspannungs-
und Phasenwerte in die Generator-Schutzeinrichtung
einspeist und die entsprechenden Ausgangswerte wiederum verarbeitet
und auf der graphischen Oberfläche
darstellt.
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Unter
anderem werden z.B. die Kurven 33 und 44 durch
Auswertung des vorher beschriebenen PickUp Testes graphisch dargestellt.
Diese Kurven ergeben sich durch Interpolation der gefundenen Werte
und deren graphische Darstellungen.
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- 1
- Synchrongenerator
- 2
- Blocktransformator
- 3
- Dreickschaltung
- 4
- Phase
- 5
- Phase
- 6
- Phase
- 7
- Leitung
- 8
- Leitung
- 9
- Leitung
- 10
- Leitung
- 11
- Überspannungsrelais
- 12
- Spannungswandler
- 13
- Überspannungsrelais
- 14
- Stromwandler
- 15
- Stromwandler
- 16
- Stromwandler
- 17
- Spannungswandler
- 18
- Spannungswandler
- 19
- Spannungswandler
- 20
- Stromwandler
- 21
- Generatorschutzeinrichtung
- 22
- Eingang
- 23
- Eingang
- 24
- Eingang
- 25
- Eingang
- 26
- Eingang
- 27
- Eingang
- 28
- Pfeil
(Untererregung)
- 29
- Pfeil
(Übererregung)
- 30
- Arbeitskennlinie
- 31
- Prüfoberfläche
- 32
- Bereich
(Überstromkreis)
- 33
- Kurve
-
- (Überstromkennlinie
UMZ)
- 34
- Prüfpunkt
- 35
- Prüfpunkt
- 36
- Prüfpunkt
- 37
- Prüfpunkt
- 38
- Prüfpunkt
- 39
- Prüfpunkt
- 40
- Prüfpunkt
- 41
- Kurve
- 42
- Kurve
- 43
- Kurve
- 44
- Kurve
-
- (Überstromkennlinie
AMZ)
- 45
- Bereich
- 46
- Signal-
und
-
- Prüfgenerator
- 47
- Computer
- 48
- Bildschirm
- 49
- Steuerkabel
(seriell)
- 50
- Steuerkabel
(seriell)
- 51
- Auslösekontakt
- 52
- Meldekontakt
- 53
- Binär-Ausgang
- 54
- Binär-Ausgang
- 55
- Bereich
(Überstrom
AMZ)
- 56
- Kurve
- 57
- Leitungen
- 58
- Netzgerät
- 59
- Netzgerät
- 60
- Punkt
- 61
- Vektor