DE19920654A1

DE19920654A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Leitungsimpedanz-Grenzwertes in einem Distanzschutzgerät

Info

Publication number: DE19920654A1
Application number: DE1999120654
Authority: DE
Inventors: Dietmar Eickmeyer; Nicolaie L Fantana; Helmut Boehme
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1999-05-05
Filing date: 1999-05-05
Publication date: 2000-11-09

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

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.