DE2037391A1 - Distanzschutzanordnung fur elektrische Netze - Google Patents

Description

Dipi.-infi.2iifiir.ermann . 2037391

München 2, Kwwtol 7
Sprecherty SfflSR AG., Aarau 28. JuIi 1970

Distanzschutzanordnung für elektrische Netze

Die Erfindung betrifft eine Distanzschutzanordnung für elektrische Netze, mit Distanzrelais, zum sslektiven Abschalten einer eine Störung aufweisenden Leitung unter Verhinderung von Fehlauslösungen infolge Erhöhung der Uebertragungeleistung in störungsfreiem Eetrieh des Netzes, bei welcher die Distanzrelais mehrere Pistanzstufen mit reitlieh abgestuften Auelösezeiten enthalten, wovon die Reservestufe d'e höchste den Schutzbereich eines Distanzrelais abgrenzende Distanzstufe und die grösste Auslöaezeit aufweist, wobei eine zentrale Rechenanlage beim Auftreten einer Störung im Netz aus den von allen Netzstellen ihr zugeführten Informationen fiber die Stromrichtungen den Ort der Störung berechnet und von der zentralen Rechenanlage zu iedem Distanzrelais eine Uebermittlungsverbindung vorhanden ist.

Im störungsfreien Betrieb eines Netzes kann bei Erhöhung der Uebertragungsleistung der Strom eine solche Grosse erreichen, dass die durch die Distanzrelais aus dem Spannunge-Strom-Verhältnis gemessenen Impedanzen die Minimalimpedanzgrenze unterschreiten. Das Unterschreiten der Minimalimpedanzgrenze führt zum Ansprechen der Distanzrelais in den höchsten Distanz» stufen, in den Reserveetufen mit den gröeeten Auelösezeiten. Eine bei der Ueberlaetung einer Leitung auftretende Auslösung kann zur Ueberlastung der anderen Leitungen des Netzes führen und eine Kettenreaktion der Auslösungen in einem Netz einleiten, zu Netzzusammenbrüchen führt.

Ohne besondere Masanahmen lassen sich solche Auslösungen nur dann vermeiden, wenn die maximale Urbertragungsleistung einer Leitung begrenzt wird. Eine solche Begrenzung erlaubt aber nicht mehr die Ausnutzung der maximalen UebertragungsfShigkeit einer Leitung.

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Es ist ^elcannt, zur Verhinderung der Auslösung eines Distanzrelais bei Ueberlastungen des Ne^} -..es die Reichweite der höchsten Distanzstufe zu reduzieren Diese Messn?hme verringert die E^:.nsatzntöglichlceiten von D''stanzreis is.

Eine Leitung lässt sich ^:n der Impedans ebene durch eine- durch den Ursprung verlaufende Gerade mit der teituiigslinga als Parameter darstellen. Die Leitungsimpedanz is* stark irosliiktiv.

weshalb der Winkel zwischen der die Leitpag üb ratelienäeB

ο Gerade und der R-Ächse nur wenig "kleiner &\® 90 ist.

Die Qrt-skurven der einfachen Disi ansr©lai@ Bestehe» in Tmpedanzebene aus durch den Ursprung verlaufenden Kreisen-Kreis entspricht einer DLstanzstufe Der lusserste Kreis verläuft konzentrisch zum Ursprung, <ä'& er die Or^slsurve eisaea Miniiialimpedanzrelaie ds»rsi-slli - ufeaira axe relais gsiaeesene Inatpedasis des Leitung üi® ortsiairve , den ausseist en Kreis, unf esQdhzexVef - j Diötaiizrslais an. W?nn ü&r ICarzgelhlöss m isr ILsitöiag ■ \m Pereieh der ersten Distaazoirufe liegt, fällt die Sppedsns Aar sclilagartiq in <3aa Tnnera des laners* en Kreises" ia ües ebene und bewirkt die* Auslösung des Diotssazrelpio isi <ä@r S<-ufe.

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irgendi« piaseerhallb de© qrHssten, die E3\ssiia?limpeciPRzrelaisortsicurve ües Distansrelisiis «äarstelleaäoa Kreises» Die Impedanz des Netze» im Störunge freien Petrisb igst ohmiach. Bei Erhöhung der UebertrogmqiilQiQtaiaff w»sai©gt 'der Impedanz des Netzes im störungsfreien Betrieb d©rst@^.i@ss in der Impedansefcene bei Eeiheltunq ihrea ClisiT'lcter· in Richtung des ürspswRgs ⁰^i Dt^iriseE· Frfeö&a»«} der Uebertragungsleistung kartn ä@E äi® lapsäaaa ö@q Mstsoo ia

störungsfreien Betrieb darstellende Punkt in der Impedanzebene den die Minimp-limpedanzrelaisortskurve des Distanzrelais darstellenden Kreis erreichen und eine Auslösung des Distanzrelais in der höchsten Distanzstufe mit der grössten Auslösezeit verursachen, Es sind Lösungen bekannt., welche zur Verhinderung solcher Auslösungen die Tatsache ausnützen, dass die Gerade der Leitung in der Impedanzebene vom Ursprung aus in eine wesentlich andere Richtung verläuft als die Impedanz des Netzes im störungsfreien Betrieb zu finden ist. Die Ortskurve der höchsten Stufe des Distanzrelais ist bei diesen Lösungen möglichst eng der Gerade der Leitung angepasst- Die Ortskurve kann aus zwei g

einander schneidenden Kreisen gebildet sein oder eine Trapezform aufweisen. Mit solchen Ortskurven erreicht man dass die Impedanz des Netzes im störungsfreien Betrieb die Minimalimpedanz relaisortskurve nicht mehr erreichen kann. Solche Ortskurven lassen sich aber nur durch Verdoppelung des Messsystems in jedem Distanzrelais verwirklichen, was wirtschaftliche Nachteile bedeutet.

Es ist eine Bistanzschutzanordnung bekannt, bei welcher das Distanzrelais in der ersten Stufe mit der kleinsten Auslösezeit und in der Reservestufe mit der grössten Auslösezeit unmittelbar auf den Schalter der zu schützenden Leitung wirkt. Nach einer | Nichtauslösung in der ersten Stufe übernimmt eine zentrale Rechenanlage das Kommando über das gesamte Netz, berechnet aus den Netzdaten den Ort der Störung, die zulässigen Schalthandlungen und gibt den zur Störungsstelle gehörenden Schaltern die Ausschaltbefehle direkt Von der zentralen Reihenanlage zu jedem Schaltorgan, zu jeder Messstelle und zu jedem DistanzschutzrelaxE

dieser ist eine Uebenaittlungsverbindung ausgebaut. D? nun bei Distanzschutzanordnung die höchste Stufe, die Reservestufe auf den zum Distanzrelais gehörenden Schalter unmittelbar wirkt können bei Erhöhung der Uäbertragungsleistung auch Fehlauslösungen er- * folgen

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Aufgabe der Erfindung ist es, eins wirtschaftlich vorteilhafte Distanzschutzanordnung zu entwickeln, bei welcher die Distanzrelais in ihren vollen Schutzbereichen.verwendet werden können und die bei Erhöhung der Uebertragungsleistung des Netzes beobachteten Fehlauslösungen vermieden sind.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in jedem Distanzrelais ein im störungsfreien Betrieb mindestens die Reservestufe und höchstens die drei höchsten Distanzstufen mit den drei grössten Auslösezeiten blockierendes und bei im Schutzbereich des Distanzrelais auftretender Störung durch die zentrale Rechenanlage über die Uebermittlungsverbindung betätigtes, die blockierten Distansstufen freigebendes Scha Itorgan vorgesehen ist. Das Schaltorgan kann aus Relais oder aus kontaktlosen Schaltelementen bestehen.

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.,

Fig, 1 zeigt das Schaltschema der für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Distanzrelais.

Das Messsystem des Distanzrelais in Fig. 1 ist vom Spannungswandler 1 und vom Stromwandler 2 gespeist. Die Messwandler 1 und 2 sind an der Leitung 3 angeschlossen. Der Sekundärstrom des Stromwandlers 2 durchfliesst das Minimalimpedanzrelais 4 und die aus dem ohmischen Widerstand 5 und aus der induktivität 6 bestehende Leitungsnachbildungsimpedanz.. An den Sekundärklemmen des Spannungswandlers 1 sind der die Distanzmessstufen des Distanzrelais bildende ohmische Widerstand 7 und die Spannungsspeiseeinheit 8 des Minimp.limpedanzrelais 4 angeschlossen. Die Spannungsspeiseeinheit 8 ist aus Distanzreisis bekannt und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden.

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Die Anzapfung 9 des Widerstandes 7 ist für die erste, die Anzapfung 10 für die zweite und die Anzapfung 11 für die dritte Distanzmessstufe vorgesehen.

Beim Auftreten eines Kurzschlusses innerhalb des Schutzbereiches des Distanzrelais spricht das Minimalimpedanzrelaxs 4 an und schliesst die Kontakte 12 und 13, Der Kontakt 12 des Minimalimpedanzrelaxs 4 schliesst den Erregerkreis des unverzögerten Relais 14 der ersten Distanzstufe, Nun wirkt die zwischen der Anzapfung 9 und dem Punkt 15 auftretende Spannungsdifferenz puf das Messwerk 16 des Distanzrelais. Anderseits wird dem Messwerk g 16 noch aus der Einheit 17 die Polarisationsspannung zugeführt, Die Polarisationsspannung erlaubt eine Energierichtungsabhängige Auslösung des Distanzrelais, Die Einheit 17 für die Polarisationsspannung ist an den Sekundärklemmen des Spannungswandlers 1 angeschlossen und ist ein aus bestehenden Distanzrelais bekanntes Element und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden, ^

Das Messwerk 16 betätigt die Auslösekontakte des Distanzrelais und ist so bemessen, dass es nur dann anspricht, wenn die Spannung am Widerstand 7 kleiner ist als die Spannung am Widerstand 5 und Induktivität 6. Wenn diese Bedingung in der ersten f Distanzstufe erfüllt ist, erfolgt die Auslösung des Schalters. In der zu schützenden Leitung verschwindet der Kurzschlussstrom und das Minimalimpedanzrelaxs öffnet seine Kontakte 12 und 13,

Wenn der Fehler ausserhalb der ersten Distanzstufe liegt, erfolgt keine Auslösung in der ersten Distanzstufe. Mit der Zeitverzögerung der zweiten Distanzstufe spricht das Relais 18 der zweiten Distanzetufe an und schaltet die Anzapfung 10 der zweiten Distanzmessstufe dem Messwerk 16 zu. Wenn der Kurzschluss in der zweiten Distanzstufe liegt, wird der entsprechende Leistungsechalter ausgeschaltet, "

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Schon beim Auftreten des Kurzschlusses im Nets hat die zentrale' Rechenanlage 19 begonnen, den Fehlerort in Hetz zu berechnen. Die zentrale Rechenanlage 19 berechnet dien Pehlerort aus den von allen Netzstellen ihr zugeführten Informationen über die Stromrichtungen. Wenn der Pehlerort im Schutabereich des Distanzschutzrelais liegt, betätigt die zentrale Reehenanlage ober die Uebermittlungsverbindung 20 und ober die Signalumformereinheit

21 cias Relais 22. Durch Schliessen der Kontakte 23 unä 24 gibt das Relais 22 die blockierte dritte Stufe waä die Reserve stufe freit Das verzögerte Relais 25 der dritte» Stufe schaltet die Anzapfung 11 dem Messwert 16 zu» Wenn der Fehler in der dritten Distttnzstufe liegt, erfolgt die Auslösung des zum Distanzrelais ■ gehörenden Schalters.

Wenn in der dritten Stufe !seine Auslösung erfolgte, <äann feommt die Reservestufe -zum Einsatz, Das wersögertss Relais 26 der Reservestufe mit der grösstess JtoaiagsvesrgOgeaaas&g ^nausle bereits beiii Auftreten des Karsschlusses durch Sdhlies-sen ^e© XContakfces 13 is MiniiBliiagsaanas-islais 4 angeregt, ©ie- Koataicte 27 des

2S ier Reservestuf® geben nach Ablauf der der "Eeservestufe den Jkus^cfealtbefehl direlst äem zum ßiatansraiais gehöreßden Schalter, Wenn äer Kurzschluss ia Schut2;bereich des Distansrelais aufgetreten ist, hat das Seiais

22 seine Kontakte 24 schon bereits nach ü&m Auftrete» des Kurs«= Schlusses geschlossen und somit die -Blockierung der Eeservestufe aufgehoben« Die Reservestufe ist aus Sicherheitsgrlnelen voa Messwerk 16 des Distanzrelais unabhlngig, ©ie Auslösung wird unabhängig von der Kurzsehlussenergieridhitang vom MiMmI-impedanzrelais 4 angeregt, Die Auslösung erfolgt jeäoch nur dann, wenn die Kontakte 24 geschlossen sind, al» nns daais. wenn im Schutzbereich des Distanzrelais eine Störaag aufgetreten ist.

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Bei Erhöhung der Uebertragungsleistüng Ober die Leitung 3 nimmt der Strom bei praktisch konstant bleibender Spannung zu. Dadurch sinkt die vom Minimalimpedenzrelais 4 gemessene aus dem Spannungs-Strom Verhältnis bestimmte Impedanz, Wenn die gemessene Impedanz im störungsfreien Betrieb des Netzes die Minimalimpedanzgrenze unterschreitet, spricht das Minima!impedanzrelais 4 an. Seine Kontakte 12 und 13 werden geschlossen, die Relais 14,18 und 28 werden angeregt und nach Ablauf der zu den Relais zugeordneten Verzögerungszeiten ziehen diese Relais 14, und 28 an. Eine Auslösung in der ersten und zweiten Stufe des Distanzrelais ist sehr unwahrscheinlich weil die in diesen Stufen eingestellten Impedanzen bei Ueberlastungen des Netzes kaum I unterschritten werden. Die dritte und die Reservestufe ist blockiert,weil die zentrale Rechenanlage 19 im Schutzbereich des Distanzrelais keine Störung festgestellt hat und das Relais 22 nicht anziehen liess. Es erfolgt keine unerwünschte Abschaltung.

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Claims (3)

1. Patentansprüche :

   Jy Distanzschutzanordnung für elektrische Netze mit Distanzrelais zum selektiven Abschalten einer eine Störung aufweisenden Leitung unter Verhinderung von Fehlauslösungen infolge Erhöhung der Übertragungsleistung in störungsfreiem Betrieb des Netzes, bei welcher die Distanzrelais mehrere Distanzstufen mit zeitlich abgestuften Auslösezeiten enthalten, wovon die Reservestufe die höchste den Schutzbereich eines Distanzrelais abgrenzende Distanzstufe und die grösste Auslösezeit aufweist, wobei eine zentrale Rechenanlage beim Auftreten einer Störung im Netz aus den von allen Netzstellen ihr zugeführten Informationen über die Stromrichtungen den Ort der Störung berechnet und von der zentralen Rechenaulage zu jedem Distanzrelais eine Übermittlungsverbindung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Distanzrelais ein im störungsfreien Betrieb mindestens die Reservestufe und höchstens die drei höchsten Distanzstufen mit den drei grössten Auslösezeiten blockierendes und bei im Schutzbereich des Distanzrelais auftretender Störung durch die zentrale Rechenanlage (19) über die Übermittlungsverbindung (20) betätigtes, die blockierten Distanzstufen freigebendes Schaltorgan (22) vorgesehen ist.
2. 2. DistanzsGhutzeinriohtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassvdas Schaltorgan (22) aus einem Relais besteht.
3. 3. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltorgan (22) aus einem kontaktlosen Schaltelement besteht.

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