DE2037390C3 - Distanzschutz für vermaschte elektrische Netze - Google Patents

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 entspricht. 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 SS 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 Leitungsabschnittes.

Bei Abschaltungen mit den Aiulösezeiten 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 Auslösezeit 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 Ausfuhrungsbeispiel 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 Fig. t 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 ]\. 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 Grundzeitauslö-SUBg löst das Distanzrelais 14 den Schalter 9 in der zweiten Stufe aus. S

Erfolgt nun der gleiche Kurzschluß in Punkt 18 bei geschlossenem Leistungsschalter 13. so speist auch der Generator 4 die KurzschluBstelle mit einem Strom h-Der Spannungsabfall an der Meßstelle des Distanzrelais 14 ist jetzt gegenüber dem vorhergehenden FaH mit ho dem Produkt aus dem Kurzschiußstrom Ji und aus der Leitungsimpedanz zwischen der Sammelschiene 2 und dem Punkt 18 größer. Das Distanzrelais mißt eine höhere Impedanz afc seine Einstellung für die zweite Stufe ist und wird bei entsprechend großem Kurzschlußstrom nicht auslosen.

Wenn bei der Einstellung der zweiten Distanzmeßstufe im Distanzrelais 14 der in der Leitung 6 zu erwartende Kurzschlußstrom /2 berücksichtigt wird, erfolgt bei geschlossenem Leistungsschalter 13 eine :>.o 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 ;ij 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 S 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 Schaltschema der für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Distanzrelais dargestellt Das Meßsystem des Distanzrelais wird von einem Spannungswandler 22 und einem Stromwandler <n 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 5,5 Sekundärwicklung des Spannungswandlers 22 sind die die Distanzmeßstufen des Distanzrelais bildenden Widerstände 27, 28 und 29 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 Enereierichtunesabhäneiee 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 bewirker 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)

1. Patentanspruch:

   Distanzschutz für vermaschte elektrische Netze zum selektiven Abschalten einer fehlerhaften Leitung, bei welchem die Distanzrelais mehrere S verstellbare Distanzmeßstufen enthalten und in mehreren Zettstufen 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 (Widerstünde 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