DE19920654A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes in einem Distanzschutzgerät - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes in einem DistanzschutzgerätInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes (Auslöseimpedanz), dessen Unterschreitung durch eine ermittelte aktuelle Leitungsimpedanz in einem Distanzschutzgerät als Kriterium zur (Schnell-)-Abschaltung einer Leitung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes herangezogen wird. Um eine höhere Selektivität zu erreichen, wird vorgeschlagen, den jeweils heranzuziehenden Leitungsimpedanz-Grenzwert aus einem vorgegebenen Leitungsimpedanz-Grenzwertebereich selbsttätig und abhängig von einem ermittelten Verläßlichkeitsgrad der jeweils ermittelten aktuellen Leitungsimpedanz zu wählen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpe
danz-Grenzwertes (Auslöseimpedanz), dessen Unterschreitung durch eine ermittelte
aktuelle Leitungsimpedanz in einem Distanzschutzgerät als Kriterium zur Schnellab
schaltung einer Leitung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes herangezogen
wird.
Die bekannte Funktionsweise eines digitalen Distanzschutzgerätes besteht darin,
Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen zu orten und ggf. deren selektive Ab
schaltung durch Leitungsabschaltung zu veranlassen. Im Fehlerfall wird die Entfer
nung vom Schutzgerät zur Fehlerstelle üblicherweise mittels Impedanzberechnung
aus Strom- und Spannungswerten der betroffenen Phase bestimmt. Bei homogenem
Impedanzbelag der Leitung kann die Impedanz als proportional zur Fehlerentfernung
angesehen werden.
In einem Netz der elektrischen Energieversorgung befindet sich in der Regel am
Anfang und am Ende jeder einzelnen Übertragungsleitung ein Distanzschutzgerät,
das entscheiden soll, ob ein Kurzschluß innerhalb dieser von dem betreffenden Ge
rät zu schützenden Leitung besteht oder nicht. Für den Fall, daß ein Fehler innerhalb
dieser Leitung geortet wird, wird eine sofortige Abschaltung der betreffenden Leitung
veranlaßt, für den Fall, daß der Fehler außerhalb geortet wird, wird aus Gründen des
Reserveschutzes eine zeitverzögerte Auslösung veranlaßt, falls der Fehler nach ei
ner vom Anwender festzulegenden Zeit noch ansteht.
Entfernungsbestimmungen sind aufgrund eventueller nicht idealer Fehlerumstände
(Lichtbogen, Wandlersättigung, transiente Ausgleichsvorgänge etc.) nicht mit abso
luter Genauigkeit durchführbar. Um die Selektivität des Schutzes trotzdem in jedem
Fall zu gewährleisten, wird in der Regel nur ca. 85% der Leitungslänge ohne Zeitver
zögerung geschützt. Die restlichen 15% werden nur zeitverzögert geschützt, was die
Dauer eines eventuellen Fehlers auf diesem Leitungsabschnitt unnötig verlängert
und auch die Stabilität des Gesamtsystems gefährden kann. Für die überwiegende
Zahl der Fehlerfälle bedeutet die übliche Beschränkung auf eine Schnellabschaltung
bei Fehlern innerhalb 85% der Leitungslänge, bedingt durch die übliche Festlegung
des heranzuziehenden Leitungsimpedanz-Grenzwertes, einen unnötig großen Re
servespielraum im Abschaltverhalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des
in einem Distanzschutzgerät heranzuziehenden Leitungsimpedanz-Grenzwertes
(Auslöseimpedanz) anzugeben, das eine erhöhte Selektivität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-
Grenzwertes gelöst, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vor
teilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Bei diesem Verfahren wird mit einem Leitungsimpedanz-Grenzwert gearbeitet, der
automatisch adaptiert wird in Abhängigkeit vom jeweils ermittelten Verläßlichkeits
grad der Strom- und Spannungswerte, die einem Distanzschutzgerät zugeführt wer
den, bzw. der daraus ermittelten Leitungsimpedanz. Die Verläßlichkeit kann auf un
terschiedliche Weise, beispielsweise auch mit Hilfe neuronaler Netze, ermittelt wer
den.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß in einer Reihe von Fehlerfällen eine schnelle und
selektive Abschaltung der betroffenen Leitung erreicht werden kann.
Eine weitere Beschreibung der Erfindung erfolgt anhand eines nachstehend erläu
terten Ausführungsbeispiels und der Zeichnungsfiguren.
Es zeigen:
Fig. 1 einen beispielhaften Verlauf der berechneten Leitungsimpedanz über der
Zeit, und
Fig. 2 eine Auslösekennlinie, die sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergibt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Leitungsimpedanz-Grenzwert, dessen
Unterschreitung durch einen aktuell ermittelten Leitungsimpedanzwert zur Auslösung
einer Leitungsabschaltung führt, nicht als fester Parameter vorgegeben, sondern als
Leitungsimpedanz-Grenzwertbereich, aus dem selbsttätig ein geeigneter Grenzwert
gewählt wird. Die Auswahl erfolgt abhängig von der Verläßlichkeit der gemessenen
Strom- und Spannungsmeßwerte und damit der jeweils ermittelten Impedanz.
Fig. 1 zeigt beispielhaft einen ermittelten Verlauf der Leitungsimpedanz X über der
Zeit t. Dieser Verlauf X = f(t) kann dadurch ermittelt werden, daß über jeweils korre
spondierende Strom- und Spannungswerte einer zu überwachenden Phase einer
Drehstromleitung Eingabefenster gelegt werden, so daß punktweise daraus Impe
danzwerte X berechenbar sind, die in Fig. 1 aufgetragen sind.
Über diesen Leitungsimpedanzwerte-Verlauf kann wiederum eine Anzahl n Einga
befenster gelegt werden, womit eine Anzahl n von Leitungsimpedanz-Einzelwerten
ermittelt werden kann.
Die Streuung so ermittelter Leitungsimpedanz-Einzelwerte wird mit Hilfe eines vor
gebbaren Streuungswertebereichs beurteilt.
Wenn die Streuung der Einzelwerte unterhalb des Streuungswertebereichs liegt, wird
der Verläßlichkeitsgrad der Impedanzwerte zu 100% gesetzt. Liegt die Streuung
oberhalb des Streuungswertebereichs, wird der Verläßlichkeitsgrad zu 0% gesetzt,
und bei einer Streuung innerhalb des vorgegebenen Bereichs wird die Verläßlichkeit
durch lineare Interpolation ermittelt.
In Fig. 2 ist dargestellt, wie der jeweilige Verläßlichkeitsgrad der ermittelten Lei
tungsimpedanz zur Wahl einer ersten oder zweiten Verzugszeit T1 oder T2 der Aus
lösung einer Leitungsabschaltung nutzbar ist.
In Fig. 2 ist die Auslöseverzugszeit T über der Leitungslänge L (%-Wert) aufgetra
gen. Mit T1 ist eine erste Verzugszeit, z. B. 30 ms für eine Schnellabschaltung, mit T2
eine zweite Verzugszeit, z. B. 150 ms für eine verzögerte Abschaltung bezeichnet.
Mit L1 ist eine erste Leitungslänge von z. B. 85% der Gesamt-Leitungslänge L = 100%
bezeichnet, wobei die Leitungsimpedanz dieses z. B. 85-%-Teils der Leitung dem
unteren Grenzwert des vorgegebenen Leitungsimpedanz-Grenzwertebereichs ent
spricht.
Mit L2 ist eine zweite Leitungslänge von z. B. 95% der Gesamt-Leitungslänge be
zeichnet, wobei der zugehörige Impedanzwert der obere Grenzwert des vorgegebe
nen Leitungsimpedanz-Grenzwertebereichs ist.
Liegt der ermittelte Verläßlichkeitsgrad VG bei 0%, so wird der konventionelle Lei
tungsimpedanz-Grenzwert als Kriterium zur Schnellabschaltung herangezogen,
nämlich derjenige Impedanzwert, der der ersten Leitungslänge L1 entspricht. Bei hö
herem Verläßlichkeitsgrad VG kann eine Schnellabschaltung auch noch bei einem
höheren Impedanzwert vorgenommen werden, bis bei einem der zweiten Leitungs
länge L2 entsprechenden Impedanzwert und einem Verläßlichkeitsgrad VG = 100%
ein Übergang auf die längere Auslöseverzugszeit T2 erfolgt.
Claims (6)
1. Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes (Auslö
seimpedanz), dessen Unterschreitung durch eine ermittelte aktuelle Leitungsimpe
danz in einem Distanzschutzgerät als Kriterium zur (Schnell-)Abschaltung einer Lei
tung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes herangezogen wird, wobei der
jeweils heranzuziehende Leitungsimpedanz-Grenzwert aus einem vorgegebenen
Leitungsimpedanz-Grenzwertebereich selbsttätig und abhängig von einem ermittel
ten Verläßlichkeitsgrad der jeweils ermittelten aktuellen Leitungsimpedanz gewählt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige
Verläßlichkeitsgrad dadurch bestimmt wird, daß
- a) die Streuung einer Anzahl n von Leitungsimpedanz-Einzelwerten ermittelt und mit einem vorgebbaren Streuungs-Wertebereich verglichen wird,
- b) der Verläßlichkeitsgrad zu 100% gesetzt wird, wenn die Streuung unterhalb des Streuungs-Wertebereichs liegt,
- c) der Verläßlichkeitsgrad zu 0% gesetzt wird, wenn die Streuung oberhalb des Streuungs-Wertebereichs liegt, und
- d) der Verläßlichkeitsgrad im Bereich von 0% bis 100% interpoliert wird, wenn die Streuung innerhalb des Streuungs-Wertebereichs liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die n Lei
tungsimpedanz-Einzelwerte dadurch ermittelt werden, daß
- a) zunächst aus korrespondierenden gemessenen Strom- und Spannungswerten Impedanzwerte berechnet werden, und
- b) aus einem so gewonnen zeitlichen Verlauf von Impedanzwerten (X = f(t)) durch n-faches Verschieben eines Eingabefensters die n Leitungsimpedanz- Einzelwerte ermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß
- a) bei einem ermittelten Verläßlichkeitsgrad von 100% der obere Grenzwert des vorgegebenen Leitungsimpedanz-Grenzwertebereichs als Leitungsimpedanz- Grenzwert herangezogen wird,
- b) bei einem ermittelten Verläßlichkeitsgrad von 0% der untere Grenzwert des vorgegebenen Leitungsimpedanz-Grenzwertebereichs als Leitungsimpedanz- Grenzwert herangezogen wird, und
- c) bei einem ermittelten Verläßlichkeitsgrad im Bereich von 100% bis 0% der heranzuziehende Leitungsimpedanz-Grenzwert durch lineare Interpolation er mittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß
- a) als Schnellabschaltung eine erste Verzugszeit T1 (z. B. 30 ms) für die Auslö sung der Leitungsabschaltung festgelegt wird, die bei einem Verläßlichkeitsgrad von 100% bei aktuellen Leitungsimpedanzen bis zum oberen Leitungsimpe danz-Grenzwert wirksam wird, und
- b) eine längere, zweite Verzugszeit T2 (z. B. 150 ms) für die Auslösung der Lei tungsabschaltung festgelegt wird, die bei einem Verläßlichkeitsgrad von 0% bei aktuellen Leitungsimpedanzen oberhalb des unteren Leitungsimpedanz- Grenzwerts wirksam wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß
- a) als unterer Grenzwert des Leitungsimpedanz-Grenzwertebereichs die Impe- danz von etwa 85% der Gesamt-Leitungslänge, und
- b) als oberer Grenzwert des Leitungsimpedanz-Grenzwertebereichs die Impedanz von etwa 95% der Gesamt-Leitungslänge der zu schützenden Leitung gewählt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999120654 DE19920654A1 (de) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes in einem Distanzschutzgerät |
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DE1999120654 DE19920654A1 (de) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes in einem Distanzschutzgerät |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19920654A1 true DE19920654A1 (de) | 2000-11-09 |
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ID=7907045
Family Applications (1)
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DE1999120654 Withdrawn DE19920654A1 (de) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes in einem Distanzschutzgerät |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19920654A1 (de) |
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