DE19835731A1

DE19835731A1 - Einrichtung zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen und Kurzschlüssen in Mittelspannungsnetzteil

Info

Publication number: DE19835731A1
Application number: DE19835731A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-17

Description

Einstellung der Einrichtung durch stufenlos oder feinstufig parametrierbare Prozessoren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige der Richtung eines Erdschlußstromes in Mittelspannungs- Dreileiternetzen. Da Kurzschlüsse in der Regel als Erdschlüsse beginnen, wird direkt auch die Richtung eines Kurzschlusses angezeigt. Das Verfahren benötigt weder herkömmliche Strom- noch Spannungswandler und kann deshalb auch in Netzstationen eingesetzt werden.

In der Patentanmeldung Az 197 32 103 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Richtung von Erdschlußströmen dadurch festgestellt wird, daß der Phasenwinkel des Erdschlußstromes zu dem der 3 Spannungen des örtlichen Niederspannungsnetzes in einem 60° Raster verglichen wird. Zu diesem Zweck werden in den Nulldurchgängen oder Maxima der Sinuskurven von Strom und Spannung Impulse erzeugt. Der Zeitabstand zwischen einem Strom- und einem Spannungsimpuls entspricht ihrem Phasenwinkel. Die Ströme in Hin- und Rückrichtung differieren um 180 Winkelgrade, die 3 Spannungen im Drehstromsystem dagegen um 120 Winkelgrade. Deshalb kann in einem Zeitfenster von der Größe der Differenz von 60 Winkelgraden das Vorliegen eines Stromes mit einer definierten Richtung abgefragt werden. Voraussetzung ist, daß Strom und Spannung einen gemeinsamen Ursprung haben wie das Hochspannungsnetz. Dagegen ist es nicht erforderlich, daß die zum Vergleich herangezogenen Spannungen eine unmittelbare Beziehung zum Strom haben wie z. B. die stromtreibende Spannung. Der Phasenwinkel des Erdschlußstromes wird mit allen 3 um 120 Winkelgrade versetzten Spannungen des örtlichen Niederspannungsnetzes verglichen, so daß eine Zuordnung bestimmter Spannungen zu den Erdschlußströmen der in 3 Leitern möglichen Erdschlüssen nicht stattfindet. Die Abfragebereiche werden durch die Position der Spannungszeiger eingestellt. Bei dem in der Anmeldung DE 197 32 103 A1 aufgeführten Schaltkreis wird davon ausgegangen, daß die Lage der Spannungszeiger durch die Wahl der Polung und der Anschlußart Leiter-Erd- oder Leiter-Leiter-Spannung, ergänzt um eine geringfügige Winkelkorrektur, gewählt wird.

Fig. 1 zeigt die 4 möglichen mit der derPolung und der Anschlußart einstellbaren Spannungszeiger, bezogen auf die Richtung eines Erschluß-Wattreststromes Ic.

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines Gerätes, in dem die Zeiger stufenlos oder feinstufig mit einem Prozessor eingestellt werden.

In der Praxis kann es notwendig sein, den Beginn und die Länge des Zeitfensters stufenlos oder feinstufig zu parametrieren, um den Erfassungsbereich für die Stromwinkel besser optimieren zu können. An den Stellen, an denen der Einsatz von Schaltkreisen vorgesehen ist, können auch Zeittakt gesteuerte Prozessoren wie Mikroprozessoren eingesetzt werden. Damit können die Zeiten der originären Strom- und Spannungsimpulse mit nahezu beliebigen Zusatzzeiten versehen werden, so daß Anfang und Ende des Zeitfensters frei gewählt werden können. In einigen Einsatzfällen kann es auch notwendig sein, das Zeitfenster kleiner als 3,33 ms. bzw. 60° zu machen, um ungewollte Überschneidungen zu vermeiden. Beim Einsatz solcher Prozessoren kann auch die erforderliche Drehspannung des örtlichen Niederspannungsnetzes künstlich aus einer Wechselspannung des örtlichen Niederspannungsnetzes in der Weise erzeugt werden, daß 2 von 3 Drehspannungszeigern von einer Wechselspannung abgeleitet werden, weil sie untereinander einen festen Abstand von 120 Winkelgraden haben. Mit dem gleichen Verfahren können auch alle 4 Spannungssterne der Fig. 1 aus einer Wechselspannung erzeugt werden. Es genügt als Spannungsanschluß für die Einrichtung ein Schukostecker.

Des Erdschlußstrom wird als Summenstromsignal aus einem einfachen, um die 3 Leiter der abgefragten Drehstromleitung gelegten Joch verwendet, so daß die Anzeige ohne herkömmliche Strom- und Spannungswandler auskommt.

Fig. 2: Der erfindungsgemäße Vergleich der Winkellage von Strom und Spannungen erfolgt in einem Gerät, das im wesentlichen besteht aus dem Umbaugeber 1, den Impulsgebern für Strom 2 und Spannung 3, einem Prozessor 4, der Prozessorsteuerung 5 und der Anzeige und Signalspeicherung 6. Die Impulsgeber wandeln die Sinuskurven in einen Impuls, der entweder im Nulldurchgang oder im Maximum entsteht. Der Prozessor 4 registriert die Impulszeiten zeitgenau, addiert oder subtrahiert Zusatzzeiten und kontrolliert, ob eine Impulszeit kleiner oder größer als Anfang und Ende eines eingestellten Zeitfensters ist. Befindet sich der Impuls innerhalb des Zeitfensters, wird eine Meldung generiert und an die Anzeige und Signalspeicherung 6 geleitet. Er leitet ferner aus einem Wechselspannungsimpuls 2 weitere Impulse ab und versieht sie mit Zusatzzeiten analog 120 bzw. 240 Winkelgraden in der Weise, daß die 3 Impulse identisch sind mit denen einer Drehspannung. Mit der Prozessorsteuerung 5 werden Einstellzeiten und Prozeduren parametriert. Die Anzeige und Signalspeicherung 6 bereitet die Meldung zu einer sinnvollen Anzeige auf.

Claims

1. Verfahren zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen in Mittelspannungs-Drehstromnetzen, gekennzeichnet dadurch, daß die Phasenwinkel von Erdschlußstrom und Spannung miteinander verglichen werden und hierfür ein Umbaugeber (1), im wesentlichen bestehend aus einem ringförmigen Eisenjoch, das ein winkelgetreues 50 Hz-Signal des Erdschlußstromes abgibt, und die Spannungen des örtlichen Niederspannungsnetzes verwandt werden, so daß eine Erdschlußrichtung auch in Stationen ohne herkömmliche Strom- und Spannungswandler festgestellt werden kann.

2. Verfahren zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen in Mittelspannungs-Drehstromnetzen, gekennzeichnet dadurch, daß eine Abfrage der Phasenwinkel des Erdschlußstroms und der Spannungen des örtlichen Niederspannungsnetzes dadurch vorgenommen wird, daß die eine elektrische Größe bei ihrem Nulldurchgang oder Maximum ein Zeitfenster von bestimmter Dauer öffnet und die andere elektrische Größe bei ihrem Nulldurchgang oder Maximum einen Signalimpuls erzeugt, der, wenn dies während eines geöffneten Zeitfensters geschieht, ein mit 50 Hz pulsierendes Gleichstromsignal bildet, das eine positive Erdschlußstromrichtung anzeigt.

3. Verfahren zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen in Mittelspannungs-Drehstromnetzen, gekennzeichnet dadurch, daß die Phasenwinkel des 50 Hz-Signals des Erdschlußstromes gemäß Anspruch 1 mit drei um 120 Winkelgrade versetzte Spannungen des örtlichen Niederspannungsnetzes verglichen werden, wobei eine Zuordnung des Stromes zu einer bestimmten Spannung nicht erfolgt, und daß die Winkellage der Spannungen in 30-Gradschritten optimiert werden kann, indem unter 4 Zeigerdiagrammen (Fig. 1) des Niederspannungsnetzes gewählt wird.

4. Verfahren zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen in Mittelspannungs-Drehstromnetzen, gekennzeichnet dadurch, daß eine Winkelkorrektur des 50 Hz-Signal des Erdschlußstromes gemäß Anspruch 1 dadurch vorgenommen werden kann, daß der Wechselstrom mit einem Gleichstrom unterlagert wird.

5. Verfahren zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen in Mittelspannungs-Drehstromnetzen, gekennzeichnet dadurch, daß bei dem schnellen Anzeigeverfahren gemäß Anspruch 2 auch die Richtung von Kurzschlüssen angezeigt wird, die sich aus einem Erdschluß entwickelt haben.

6. Verfahren zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen in Mittelspannungs-Drehstromnetzen, gekennzeichnet dadurch, daß die zeitliche Lage der Spannungs- und Stromimpulse zueinander sowie Anfang und Ende des Zeitfensters gemäß Anspruch 2 durch Zeittakt gesteuerte Prozessoren individuell eingestellt werden, damit alle im Mittelspannungsnetz auftretende Stromwinkel selektiv erfaßt werden können.

7. Verfahren zur Anzeige der Richtung von Erdschlußströmen in Mittelspannungs-Drehstromnetzen, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehspannungsimpulse des örtlichen Niederspannungsnetzes mit der Technik gemäß Anspruch 6 gebildet werden, indem 2 von 3 Drehspannungsimpulsen im Prozessor von einem Wechselspannungsimpuls abgeleitet werden, so daß sie untereinander einen Abstand von 120 Winkelgrade haben und für die erfindungsgemäße Einrichtung anstelle eines Drehspannungsanschlusses nur ein Wechselspannungsanschluß benötigt wird.