DE2037390B2 - Distanzschutz fuer vermaschte elektrische netze - Google Patents
Distanzschutz fuer vermaschte elektrische netzeInfo
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- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Distanzschutz für vermaschte elektrische Netze gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Distanzschutzrelais bestimmen durch Quotientenbildung aus der gemessenen Spannung und aus dem
gemessenen Kurzschlußstrom die Impedanz, die z. B. in einem Hochspannungsnetz zwischen der Meßstelle des
Distanzrelais und dem Fehlerort liegt. Wenn der Fehlerort in der zu schützenden Strecke der Leitung
liegt, d. h. die gemessene Impedanz kleiner ist als der eingestellte Wert gibt das Distanzrelais dem entsprechenden
Leistungsschalter einen Ausschaltbefehl und die Fehlerstelle wird abgeschaltet. Diese Auslösung
erfolgt bei fehlerfreiem Funktionieren des Distanz-Schutzes mit einer Auslösezeit die der Grundzeit des
Distanzrelais entsoricht. Liegt aber der Fehlerort im nächsten, benachbarten Netzabschnitt, so wird dieses
Distanzrelais nur angeregt, löst aber nicht aus. Die Abschaltung des benachbarten Netzabschnittes muß
das diesem Netzabschnitt zugeordnete Distanzrelais mit seiner der Grundzeit entsprechenden Auslösezeit
bewirken.
Versagt jedoch das Distanzrelais des nächsten benachbarten Netzabschnittes, dann erfolgt die Abschaltung
des ersten übergeordneten Schalters durch das zugeordnete Distanzrelais mit der Auslösezeit der
zweiten Stufe. In einfachen Strahlennetzen erfolgen die Auslösungen aller Stufen immer richtig.
In vermaschten Netzen herrschen jedoch andere Verhältnisse. Wenn nämlich zwischen der Meßstelle des
Distanzrelais und dem Fehlerort noch Einspeisungen liegen, was in der zweiten und den höheren Distanzstufen
möglich ist, wird das Distanzrelais in diesen Stufen aus der an der Meßstelle erfaßten höheren Spannung
und aus dem Kurzschlußstrom nicht die zwischen Meßstelle und Fehlerort liegende Impedanz messen,
sondern eine höhere. Deshalb kann es vorkommen, daß nach Versagen des Distanzrelais in der ersten Stufe mit
der Grundzeit, das nächste übergeordnete Distanzrelais in der zweiten Stufe mit der zweiten Auslösezeit auch
nicht auslöst, weil es eine zu hohe Impedanz gemessen hat. Der aus der gemessenen höheren Impedanz
bestimmte Fehlerort liegt weiter entfernt als die Grenze des zu der zweiten Stufe gehörenden Leitungsabschnit-
Bei Abschaltungen mit den Auslösezeiten der dritten oder der Grenzstufen werden meistens so viele Schalter
ausgeschaltet, daß ein Netzzusammenbruch entstehen
kann. , ,
Um diese Erscheinung in vermaschten Netzen zu verhindern, ist es bekannt, die kleinste Auslusezeit, die
Grundzeit und die größte Auslösezeit, die Grenzzeit, auf die Schalter des zu schützenden Anlagenteils unmittelbar
wirken zu lassen und in einer Zentralstelle eine Rechenanlage vorzusehen, welche bei fehlerhaftem
Arbeiten von Relais oder Schaltanlagenteilen eingreift und bei angeregter Schutzeinrichtung in Betrieb gesetzt
wird. Der Rechenanlage sind der Schaltzustand des Netzes, die Richtung der Kurzschlußenergien an allen
Netzteilen, die zulässigen Abschaltungen und als Programm die Auswahl der Schalthandlungen bei den
verschiedenen Anregezuständen der Schutzeinrichtungen im Netz eingegeben. Die Rechenanlage gibt dann
die aus obigen Daten berechneten Schaltbefehle ins Netz aus (CH-PS 4 42 492).
Nachteil dieser Anordnung ist, daß die Rechenanlage nach Versagen der Grundzeitauslösung, also im
Störungsfall, das Kommando über das gesamte Netz mit Ausnahme der Grenzzeitauslösung gänzlich übernimmt.
Diese Maßnahme ist in Anbetracht der in den meisten Fällen großen Distanzen zwischen Relais und Rechenanlage
stark störanfällig. Die von der Rechenanlage unabhängige Grenzzeitauslösung führt unter Umständen
schon zu Netzzusammenbrüchen, abgesehen davon, daß die lange Einwirkung des Kurzschlußstromes in den
Anlagen Beschädigungen hervorrufen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Distanzschutz anzugeben, bei welchem jedes
Distanzrelais im vermaschten Netz jederzeit bereit ist, in der zweiten und höheren Stufe beim Auftreten eines
Fehlers im Schutzbereich des Distanzrelais richtig auszulösen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Ausschnitt aus dem Schaltschema eines vermaschten Netzes,
F i g. 2 das Schaltschema der für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Distanzschutzrelais.
Das Netz nach F i g. 1 besteht im wesentlichen aus zwei an Sammelschienen 1 und 2 angeschlossene
Generatoren 3 und 4, aus zwei Leitungen 5 und 6 und aus einer Sammelschiene 7. Die einzelnen Anlagenteile
werden durch Leistungsschalter 8, 9, 10, 11, 12 und 13 miteinander verbunden. Transformatoren, Trenner und
andere für die Erläuterung der Erfindung unwesentlichen Anlagenteile wurden aus Gründen der besseren
Übersichtlichkeit in F i g. 1 nicht aufgenommen.
Die Leitungen 5 und 6 sind mit Distanzschutz ausgerüstet. Distanzschutzrelais 14,15,16 und 17 sind an
den Enden der Leitungen 5 und 6 eingebaut und sie bewirken direkt die Auslösung der zugeordneten
Leistungsschalter.
Tritt bei offenem Leistungsschalter 13 in einem Punkt
18 an der Leitung 6 ein Kurzschluß auf, so fließt vom
Generator 3 zum Punkt 18 ein Kurzschlußstrom J\. An
der Meßstelle des Distanzrelais 14 wird ein Spannungsabfall auftreten, der dem Produkt aus dem Kurzschlußstrom
/1 und aus der Summe der Impedanzen der
ganzen Leitung 5 und der Leitung 6 zwischen Sammelschiene 2 und Punkt 18 gleich ist. Beim
Versagen des Distanzrelais 16 in der Grundz^itauslösung
löst das Distanzrelais 14 den Schalter 9 in der zweiten Stufe aus,
Erfolgt nun der gleiche Kurzschluß in Punkt 18 bei geschlossenem Leistungsschalter 13, so speist auch der
Generator 4 die Kurzschlußstelle mit einem Strom h· Der Spannungsabfall an der Meßstelle des Distanzrelais
14 ist jetzt gegenüber dem vorhergehenden Faü mit dem Produkt aus dem Kurzschlußstrom h und aus der
Leitungsimpidanz zwischen der Sammelschiene 2 und dem Punkt 18 größer. Das Distanzrelais mißt eine
höhere Impedanz als seine Einstellung für die zweite Stufe ist und wird bei entsprechend großem Kurzschlußstrom
nicht auslösen.
Wenn bei der Einstellung der zweiten Distanzmeßstufe im Distanzrelais 14 der in der Leitung 6 zu
erwartende Kurzschlußstrom h berücksichtigt wird, erfolgt bei geschlossenem Leistungsschalter 13 eine
richtige Auslösung.
In unserem Beispiel nach F i g. 1 ist die Verstellung
der zweiten und höheren Distanzmeßstufen im Distanzrelais 14 einzig von der Schaltstellung des Leistungsschalters 13 abhängig. Das Maß der notwendigen
Verstellung hängt von der Größe des Kurzschlußstromes /2 ab.
Die Aufgabe der Verstellung der zweiten und höheren Distanzmeßstufen übernimmt eine zentrale
Rechenanlage 19. Der zentralen Rechenanlage 19 werden lediglich die Schaltstellungen aller im Netz
vorhandenen Schaltelemente über Übermittlungsverbindungen 20 eingegeben. In der zentralen Rechenanlage
19 sind sämtliche Netzdaten wie Kurzschlußleistung der Generatoren 3 und 4, Impedanzen der Einspeisungen
bis zu den Sammelschienen 1 bzw. 2 und die Impedanzen der Leitungen 5 und 6 gespeichert. Aus
dem jeweiligen Schaltzustand des Netzes rechnet die zentrale Rechenanlage mit Hilfe der gespeicherten
Netzdaten für jede Sammelschiene den Kurzschlußstrom aus und verstellt in unserem Beispiel nach F i g. 1
die zweiten und höheren Distanzmeßstufen im Distanzrelais 14 in Abhängigkeit des Kurzschlußstromes J2. Die
Steuerbefehle werden von der zentralen Rechenanlage 19 über Übermittlungsverbindungen 21 an die Distanzrelais
geführt.
In F i g. 2 ist das Schaltsche.ma der für die Erläuterung
der Erfindung wesentlichen Teile eines Distanzrelais dargestellt. Das Meßsystem des Distanzrelais wird von
einem Spannungswandler 22 und einem Stromwandler 23 gespeist. Diese Meßwandler sind an einer Leitung 24
angeschlossen. Die Sekundärklemmen des Stromwandlers 23 sind mit einer aus einem ohmschen Widerstand
25 und aus einer Induktivität 26 bestehenden Nachbildung der Leitungsimpedanz abgeschlossen. An der
Sekundärwicklung des Spannungswandlers 22 sind die die Distanzmeßstufen des Distanzrelais bildenden
Widerstände 27, 28 und Ά angeschlossen. Der Widerstand 27 ist für die erste, der Widerstand 28 für die
zweite und der Widerstand 29 für die dritte Distanzmeßstufe vorgesehen.
Beim Auftreten einer Störung wirkt die an den Widerständen 25, 27, 28, 29 und an der Induktivität 26
auftretende Spannungsdifferenz auf ein Meßwerk 30 des Distanzrelais. Anderseits wird dem Meßwerk 30
noch aus einer Einheit 31 eine Polarisationsspannung zugeführt. Die Polarisationsspannung erlaubt eine
Eneraierichtunesabhäneiee Auslösune des Distanzrelais.
Die Einheit 31 für die Polarisationsspannung ist ein aus bestehenden Distanzrelais bekanntes Element und
braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.
Das Meßwerk 30 betätigt die Auslösekontakte des Distanzrelais und ist so bemessen, daß es nur dann
anspricht, wenn die von den Widerständen 27,28 und 29
ihm zugeführte Spannung kleiner ist als am Widerstand 25 und Induktivität 26.
Beim Auftreten einer Störung zieht ein Relais 32 im Sekundärkreis des Stromwandlers 23 an. Seine Kontakte
schließen den Erregerkreis von zwei zeitverzögert anziehenden Relais 33 und 34. Die Zeitverzögerung des
Relais 33 entspricht der Zeitverzögerung der zweiten Distanzmeßstufe und die Zeitverzögerung des Relais 34
der dritten Distanzmeßstufe. Wenn also in der ersten unverzögerten Stufe keine Auslösung erfolgte, weil die
Spannung am Abgriff des Widerstandes zu hoch war, schaltet das Relais 33 nach Ablauf seiner Verzögerungszeit den Abgriff des Widerstandes 28 dem Meßwerk 30
zu. Wenn die Spannung jetzt am Abgriff des Widerstandes 28 kleiner ist als an der Impedanz 25, 26
erfolgt die Auslösung. Wenn aber die Spannung am Abgriff des Widerstandes 28 immer noch zu hoch ist und
der Fehler an der Leitung immer noch besteht, schaltet das Relais 34 nach Ablauf seiner Verzögerungszeit die
dritte Stufe dem Meßwerk 30 zu.
Die Anpassung der zweiten und höheren Distanzmeßstufen des nicht an der Meßstelle des Distanzrelais
selbst auftretenden Anteils des Kurzschlußstromes der zu schützenden Leitung erfolgt durch die Umschaltung
der Anzapfungen der Widerstände 28 und 29. Die Umschaltungen durch Relais 35 und 36 bewirken die
Anpassungen der zweiten, respektive der dritten Stufe. Die Relais werden von der zentralen Rechenanlage 19
(F i g. 1) über die Übermittlungsverbindung 21 betätigt.
Besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Distanzschutzes liegen darin, daß der Distanzschutz bereits vor
dem Auftreten einer Störung zum richtigen Funktionieren bereit ist, und daß dazu der zentralen Rechenanlage
nur der Schaltzustand des Netzes eingegeben werden muß.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Distanzschutz für vermaschte elektrische Netze zum selektiven Abschalten einer fehlerhaften Leitung, bei welchem die Distanzrelais mehrere verstellbare Distanzmeßstufen enthalten und in mehreren Zeitstufen richtungsabhängig die Abschaltung der zu der fehlerhaften Leitung gehörenden Schalter direkt bewirken, wobei die Schaltzustände der Schalter im Netz über Übermittlungsverbindungen einer zentralen, alle Daten des Netzes speichernden Rechenanlage eingegeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Distanzrelais (14,15,16,17) des Netzes ein durch die zentrale Rechenanlage (19) über eine Übermittlungsverbindung (21) steuerbarer, auf die zweite und auf die höheren Distanzmeßstufen (Widerstände 28, 29) in Abhängigkeit des durch die zentrale Rechenanlage (19) berechneten, nicht an der Meßstelle des Distanzrelais (14, 15, 16, 17) auftretenden Anteils des Kurzschlußstromes wirkender Stufenschalter vorgesehen ist.
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DE4027919A1 (de) * | 1990-09-03 | 1992-03-05 | Siemens Ag | Verfahren und vorrichtung zum selektiven abtrennen von leitungsabschnitten in energieversorgungsnetzen |
DE4027917A1 (de) * | 1990-09-03 | 1992-03-05 | Siemens Ag | Verfahren und vorrichtung zum selektiven abtrennen von leitungsabschnitten in energieversorgungsnetzen |
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- 1970-11-04 GB GB5234470D patent/GB1280739A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB1280739A (en) | 1972-07-05 |
CH493126A (de) | 1970-06-30 |
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