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Fehlerortmeßeinrichtung für Gleichstrom-Übertragungsleitungen Die
Erfindung bezieht sich auf Gleichstrom-Übertragungsleitungen und ist insbesondere
für Übertragungsleitungen geeignet, bei denen zur Erfassung eines Kurzschlusses
auf der Leitung die Spannungsänderung bei Eintritt des Kurzschlusses ausgenutzt
wird, um einen fehler auf der Leitung zu erkennen.
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Eine derartige Anordnung ist bereits in der Patentanmeldung P 15
88 805.8-32 beschrieben. Hier wird zur Erfassung des Kurzschlusses eine Spannungsänderungs-Meßeinrichtung
verwendet, die an ihrem Ausgang ein Signal abgibt, wenn eine sprungartige Erniedrigung
der Spannung - gegebenenfalls mit einem gleichzeitig sprungartig verlaufenden. Anstieg
des Stromes - in einer Station einer Gleichstrom-Übertragungsleitung gemessen wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit Hilfe einer derartigen
Kurzschlußerfassungseinrichtung die Lage des Fehlers aiff der Lqra ng zu bestimmen.
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Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Fehlerortmeßeinrichtung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen
Merkmale. Einebesonders vorteilhafte Ausbildung der Fehlerortmeßeinrichtung erhält
man, wenn man die Schaltung entsprechend den Merkmalen im Anspruch 2 ausführt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
An jedem Ende einer Übertragungsleitung 1 ist eine Spannungsänderungs-Meßeinrichtung
2, 3 vorgesehen. Jede dieser Spannungsänderungs-Meßeinrichtungen besteht aus einem
hier als Spannungsteiler mit den Widerständen R8 und R9 dargestellten Spannungswandler,
bei dem dem Widerstand R8 ein
Widerstand R7 in Reihe zu einem Kondensator
K5 und einem polarivierten Relais D parallelgeschaltet ist. Das polarisierte Relais
1 besitzt den Kontakt d2. Anstelle des polarisierten Relais D wird man - wenn die
Ansprechzeit eines Relais nicht konstant genug ist - eine bistabile Kippstufe bzw.
ein entsprechend anderes elektronisches Bauelement vorsehen. Im prinzip genügt aber
das polarisierte Relais D, wenn man annimt, daß die Ansprechzeit einen konstanten
Wert besitzt. Vom Kontakt d2 ist das eine Ende an positives Potenial P und das ander'e-Ende
an den Eingang einer Verzögerungszeitstufe VZ angeschlossen. Diese Verzögerungszeitstufe
wird auf eine Zeit tü -L/v eingestellt, wobei mit tü die Übertagungszeit eines Signals
von einem Ende der Leitung 1 zum anderen; mit,L die Länge der Leitung -1 und mit
v die Wanderwellengeschwindigkeit auf der Leitung 1 bezeichnet ist. Der Ausgang
dieser Verzögerungszeitstufe VZ ist an den Starteingang eines Zeitzählwerkes z angeschlossen.
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Auf der gegenüberliegenden Station ist dem Kontakt d2 in der Spannungsänderungs-Meßeinrichtung
3 ein Sender S nachgeschaltet, der beim Schließen des Kontaktes d2 in der Spannungsänderungs-Meßeinrichtung
3 ein Signal über die Übertragungsleitung ÜL zur zuerst genannten Station auf einen
Empfänger E überträgt.
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Der Ausgang dieses Empfängers ist an den Stoppeingang des Zeitzählwerks
Z angeschlossen.
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Bei Eintreffen eines Überschlages oder Kurzschlusses an einem beliebigen
Punkt der Leitung 1 bricht die Spannung an der Fehlerstelle schlagartig zum Teil
oder ganz zusammen. Über die Fehlerstelle fließt von beiden Seiten her die Ladung
der Leitungskapazität ab, so daß der zunächst nur an der Fehlerstelle bestehende
Spannungseinbruch sich mit der durch die Leitungseigenschaften gegebenen Laufgeschwindigkeit
v (Wanderwellengeschwindigkeit) nach beiden Seiten ausbreitet. Für den Fall, daß
sich die Fehlerstelle in der Mitte der Leitung 1 befindet, würden die Spannungsänderungs-Meßeinrichtungen
2 und 3 zu gleicher Zeit ansprechen. Allgemein vergeht vom Eintreffen des Fehlers
bis zum Ansprechen der Spannungsänderungs-Meßeinrichtung an einem Leitungsende die
Zeit t = L2/v, wenn man mit L2 den Abstand des Fehlers von der Spannungsänderungs-
Meßeinrichtung
2 bezeichnet. Mit der angegebenen Einstellung der Verzögerungszeitstufe VZ vergeht
also - abhängig vQ'm Fehlerort - bis zum Eintreffen eines Signals auf den Start
eingang des Zeitzählwerkes Z die Zeit tm = 2 + A2 + (tu - ). Für die Differenz bis
zum Eintreffen eines Signals auf den Stoppeingang des Zeitzählwerkes Z gilt entsprechend
Lv + A3 + tü.
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In diesen Formeln ist mit L2 der Abstand vom Fehlerort zur Spannungsänderungs-Meßeinrichtung
2, mit L3 der Abstand des Fehlerortes von der Spannungsänderungs-Meßeinrichtung
3, mit A2 und A3 die Ansprechzeiten der Spannungsänderungs-Meßeinrichtungen 2 und
3 und mit L die. Länge der Leitung 1 bezeichnet.
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Der Zählerstand des Zeitzählwerkes Z zeigt nun die Differenz der beiden
Zeiten an. Damit gilt für die vom Zeitzählwerk Z angegebene Zeit Zt folgende Gleichung:
Zt = ## + A3 + tü - ## - A2 - tü + L/v Bei gleichen Ansprechzeiten der untereinander
gleich aufgetauten Spannungsänderungs-Meßeinrichtungen 2 und 3 und bei Berücksichtigung
der Tatsache, daß L2 + L3 = L ist, ergibt sich für die vom Zeitzählwerk Z angezeigte
Zt folgendes: Zt = 2 # ## Da der Wert der Wanderwellengeschwindigkeit v nur von
den geometrischen Abmessungen der Leitung abhängig ist und somit eine konstante
Größe darstellt, ist es möglich, das Zeitzählwerk Z direkt in km zu eichen und es
entweder zur Anzeige der Fehlerentfernung zwischen dem Fehlerort und der gegenüberliegenden
Station von 0 in positiver Richfung i.ufen zu lassen oder es zur Anzeige der Fehlerentfernung
von der Station selbst aus von einem der Länge L entsprechenden Wert rückwärts zählen
zu lassen, um so die Entfernung des Fehlerortes vom Einbauort des Zeitzählwerkes
Z anzuzeigen.
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Im Ausführungsbeispiel ist für die Leitung 1 nur an einem Ende ein
Zeitzählwerk Z installiert. Bei gegengleicher Ausfuhrung läßt sih ein zweites Zeitzählwerk
auch in der gegen-Uberliegenden Station mit der Spannungsänderungs-Meßeinrichtung
3
ebenfalls installieren, so daß an jedem Ende der Leitung 1 eine
Anzeige über die Fehlerentfernung vorliegt, die dann mit der Anzeige am gegenüberliegenden
Ende verglichen werden kann.
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Bei Zwischenschaltung eines Und-Gliedes, dessen Ausgang an die Verzögerungszeitstufe
VZ'angeschlossen ist und dessen einer Eingang an den Kontakt d2 der Spannung&änderungs-Meßeinrichtung
2 oder 3 geführt ist, während ein zweiter Eingang an eine Stromänderungserfassungsvorrichtung
gelegt wird, wie sie in der Patentanmeldung P 15 88 805.8-32 beschrieben wurde,
läßt sich erreichen, daß Spannungssprdnge -infolge von Lastschwankungen nicht zum
Starten des Zeitzählwerkes Z führen und auch bei kurzschlußartigen Vorgängen in
Systemen mit mehr als einer Gleichstromleitung nur die Geräte an den zwei Enden
der betroffenen Leitung die Messung ausführen, diejenigen der übrigen Leitungen
dagegen in Ruhe bleiben