DE2112136B2

DE2112136B2 - Schaltungsanordnung zum messen der fehlerstellenentfernung bei leitungskurzschluessen

Info

Publication number: DE2112136B2
Application number: DE19712112136
Authority: DE
Inventors: Eckart Dr.-Jng 1000 Berlin Maenicke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-03-10
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2112136C3; JPS582539B1; DE2112136A1; JPS4725636A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen mit mindestens einer Speichereinrichtung für eine der Leitungsspannung proportionale Meßspannung und für eine dein Leitungsstrom proportionale weitere Meßspannung und mit einem an die Speichereinrichtung angeschlossenen Datenübertragungssystem.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (DT-AS 19 364) enthält die Speichereinrichtung zwei Kondensatoren, von denen der eine innerhalb der zwischen dem Kurzschlußfall und der Abschaltung der Leitung zur Verfügung stehenden Zeit auf etwa den Scheitelwert einer dar im Kurzschlußfall an der Leitung auftretenden Spannung proportionalen Meßspannung aufgeladen und der andere Kondensator in der gleichen Zeit auf eine dem im Kurzschlußfall auftretenden Strom proportionale Meßspannung aufgeladen wird. Die Spannungsverhältnisse in den Ladestromkreisen der beiden Kondensatoren sind so gewählt, dafl die Spannung am zweiten Kondensator, sofern der Fehlerort innerhalb des zu überwachenden Leitungsstückes liegt, größer ist als die Spannung am ersten Kondensator und daß nach Abschaltung der Ladestromo kreise der auf die si romproportionale Spannung aufgeladene Kondensator bis zur Spannungsgleichheit mit der Spannung am Kondensator, dessen Ladung der Spannung an der Leitung proportional ist, entladen wird und die hierbei verlaufende Zeitspanne als Maß für die

ίο Fehlerstellenentfernung dient. Die Zeitspanne wird dabei durch gleichzeitige Änderung sowie Auswertung des Ladungszustandes eines Hilfskondensators erfaßt und in Impulsform über ein dem Hilfskondensator nachgeordnetes Datenübertragungssystem fernübertra-

gen, das aus einer Übertragungsleitung, einem Impulsgenerator und mehreren Relais besteht.

Um eine Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen zu gewinnen, bei der die Meßgenauigkeit gegenüber der eben beschriebenen, bekannten Anordnung gesteigert werden kann, ist bereits vorgeschlagen worden, einem von der Leitungsspannung beeinflußten analogen Meßwertgeber zur Gewinnung einer der Leitungsspannung proportionalen Gleichspannung und einem vom Leitungsstrom beeinflußten weiteren analogen Meßwertgeber zur Gewinnung einer dem Leitungsstrom proportionalen weiteren Gleichspannung jeweils einen Spannungs-Frequenzumsetzer nachzuordnen, an die eine Anordnung zur digitalen Quotientenbildung angeschlossen ist; der Anordnung zur digitalen Quotientenbildung ist eine Steuerschaltung zugeordnet, die beim Auftreten eines Kurzschlusses auf eine Anregung hin die Messung der Fehlerstellenentfernung veranlaßt.
Die Steuerschaltung der vorgeschlagenen Schaltungsanordniing weist unter anderem eine an den Ausgang des einen Zählers angeschlossene Meßfehler-Kontrolleinrichtung zur Überwachung der Abweichungen der Zählerstände aufeinanderfolgender, durch einen Spannungs-Frequenzumsetzer vorgegebener Taktperioden im Hinblick darauf, ob die Abweichungen innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegen; die Steuerschaltung gibt bei einer innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegenden Abweichung der Zählerstände ein Steuersignal ab. Diese Ausbildung der Steuerschaltung bringt die vorteilhafte Möglichkeit mit sich, daß im Falle einer an die Steuerschaltung angeschlossenen Schutzeinrichtung für die Leitung durch das Steuersignal ein Sperrsignal für den Auslösebefehl de>Schutzeinrichtung gelöscht wird, wenn das Steuersignal innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach der Anregui.g der Steuerschaltung auftritt. Dadurch läßt sich die zur Erzielung eines möglichst genauen Meßergebnisses zur Verfügung stehende Zeit optimal ausnutzen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein anderer Weg eingeschlagen, um eine sehr genau arbeitende Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen zu gewinnen. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, daß bei jeder technischen Messung der Meßgröße unvermeidbar eine Störgröße überlagert ist. Das Problem einer technischen Messung besteht deshalb unter anderem darin, die Meßgröße von der Störgröße zu befreien, also einen befriedigenden Störabstand zu gewinnen. Dazu wird jedoch Zeit benötigt, und zwar um so mehr Zeit, je größer der Störabstand und je kleiner der Meßfehler seinsollen.

Berücksichtigt man, daß die Entwicklung der

Schutzgeräte und auch die der Leistungsschalter darauf gerichtet ist, die gestörte Leitung in immer kürzerer Zeit aus dem gesunden Leitungsnetz herauszuschalten, und zieht man ferner in Erwägung, daß Schaltungsanordnungen zur Ermittlung der Fehlerstelleiientfernung den > Fehlerort auf der gestörten Leitung mit immer größerer Genauigkeit und unabhängig von Störbeeinflussungen feststellen sollen, dann gelangt man unter Berücksichtigung der Schutzbedürfnisse schnell an eine obere Grenze der Meßgenauigkeit, die nicht überschreitbar ι» erscheint.

Daß diese obere Grenze der Meßgenauigkeit einer Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen dennoch überschritten werden kann, beweist die vorliegende r, Erfindung.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Speichereinrichtung eingesetzt ist, die die Augenblickswerte der beiden Meßspannungen während der KurzschfuOdauer speichert, und daß an das Datenübertragungssystem eine Rechenanlage angeschlossen ist, die aus den gespeicherten Meßspannungen die Fehlerstellenentfernung berechnet. Dadurch nämlich, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die Augenblickswerte der der Leitungsspannung und dem Leitungsstrom proportionalen Meßspannungen während der gesamten Kurzschlußdauer oder wenigstens für eine oder zwei Perioden während des Kurzschlusses nur gespeichert werden, aber nicht jo ausgewertet zu werden brauchen, kann die gesamte zur Verfügung stehende Zeit der Genauigkeit der Speicherung der Meßspannungen zugute kommen. Die Auswertung der gespeicherten Meßspannungen kann nach Abschaltung des kurzschlußbehafteten Leistungs- 3-, abschnittes erfolgen, wodurch die erreichbare Genauigkeit bei der Feststellung der Fehlerstellenentfernung unabhängig von der Kurzschlußdauer wird.

Besonders vorteilhaft erscheint es, wenn bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung an jedem Ende der zum Messen der Fehlerstellenentfernung definierten Leitungsabschnitte eine Speichereinrichtung angeordnet ist, die über jeweils ein Datenübertragungssystem mit der Rechenanlage verbunden ist. Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung läßt nämlich die Bestimmung der Fehlerstellenentfernung mit großer Genauigkeit auch dann zu, wenn es sich bei dem Kurzschluß um einen Nahfehler mit Lichtbogen ha.idelt.

Der Rechenanlage der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist vorteilhafterweise eine Auswerteschaltung vorgeordnet, in der Amplitude, Phasenlage und Frequenz der Grundschwingung der Meßspannungen bestimmt wird. Der Einfluß von in den Meßspannungen enthaltenden Störgrößen wird dadurch in der Auswerteschaltung eliminiert, so daß beispielsweise auch im Falle durch ein abklingendes Gleichstromglied verlagerter Kurzschlußströme eine exakte Bestimmung der Fehlerstellenentfernung möglich ist.

Die bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung (,0 verwendbaren Speichereinrichtungen können in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Beispielsweise können sie Änalogwert-Speicher sein, also beispielsweise Magnetbandgeräte oder Magnettrommelgeräte. Als vorteilhaft wird es im Rahmen der Erfindung jedoch ^5 angesehen, wenn Speichereinrichtungen verwendet werden, die Digitalwert-Speicher darstellen. Diese Speichereinrichtungen sine! vorzugsweise über jeweils einen Analog-Digital-Umsetzer an die Meßspannungen angeschlossen. Die Verwendung von Digital-Speichern bringt nämlich den Vorteil mit sich, daß sich bei der Übertragung der gespeicherten Meßspannungen von den Speichereinrichtungen über die Datenübertragungssysteme zu der Rechenanlage Störungen nicht in dem Maße bemerkbar machen können, wie dies bei der Übertragung analoger Meßwerte der Fall sein könnte.

Die Speichereinrichtungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können so ausgeführt sein, daß sie ständig an die Meßspannungen angeschlossen sind und daher ständig diese Meßspannungen in sich speichern. Dazu wäre es jedoch erforderlich, daß nach jeweils einer bestimmten Zeit die Speichereinrichtungen wieder gelöscht werden, wenn kein Kurzschluß aufgetreten ist. Vorteilhafter scheint es zu sein, wenn die Speichereinrichtungen mit einer zur Leitungsüberwachung vorgesehenen Schutzanordnung verbunden sind, deren Anregeschaltung beim Auftreten eines Leitungskurzschlusses eine Speicherung der Meßspannungen in die Speichereinrichtung veranlaßt. Es treten dadurch keine nennenswerten Verzögerungen auf, da bei Digitalwert-Speicher Anlaufprobleme nicht auftreten.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als Blockschaltbild im Rahmen ihrer Anordnung an einem zu überwachenden Leitungsabschnitt dargestellt.

Der zu überwachende Leitungsabschnitt mit den Leitungen 2 und b ist durch Schaltkontakte si und s2 eines Schalters Sl einerseits und durch Kontakte 5 3 und s 4 eines weiteren Schalters 52 andererseits begrenzt. Die Schalter 51 und 52 werden von jeweils einer Schutzanordnung SA 1 bzw. SA 2 gesteuert, denen über jeweils einen Spannungswandler WU1 bzw. WU 2 eine der Leitungsspannung proportionale Meßspannung und über einen Stromwandler WJi und WJ 2 ein dem Leitungsstrom proportionaler Strom zugeführt wird.

An die Spannungswandler WU1 bzw. WU2 ist außer den Schutzanordnungen SA 1 und SA 2 auch jeweils ein Analog-Digital-Umsetzer ADX bzw. AD2 angeschlossen. Den Analog-Digital-Umsetzern ADi und AD2 wird außerdem ein dem Leitungsstrom proportionaler Strom zugeführt.

Den Analog-Digital-Umsetzern ADi bzw. AD2 ist jeweils eine Speichereinrichtung SPi bzw. SP2 nachgeordnet, die über jeweils eine Verbindungsleitung Kl bzw. V2 mit jeweils einer in den Schutzanordnungen SA 1 bzw. SA 2 enthaltenen Anregeschaltung verbunden sind. Über die Verbindungsleitungen Vl bzw. V2 werden beim Auftreten eines Leitungskurzschlusses Anregesignale A 1 und A 2 in die Speichereinrichtung SPi bzw. SP2 gegeben. Über Datenübertragungssysteme DÜi und DÜ2 stehen die Speichereinrichtungen 5Pl und SP2 mit einer Auswerteschaltung A W in Verbindung, der eine Rechenanlage RA nachgeordnet ist.

Tritt beispielsweise auf dem zu überwachenden Leitungsabschnitt an der markierten Stelle ein Kurzschluß auf, dann wird von den Anregeschaltungen in den Schutzanordnungen SA 1 und SA 2 jeweils ein Anregesignal A 1 bzw. /4 2 über die Verbindungsleitungen Vi bzw. V2 an die Speichereinrichtung SPi bzw. SP2 abgegeben. In den Speichereinrichtungen 5Pl und 5P2 beginnt dann die Speicherung der der Kurzschlußspannung auf der Leitung proportionalen Meßspannung und der dem Kurzschlußstrom in der Leitung proportion:)-

len weiteren Meßspannung über beispielsweise ein bis zwei Perioden, und zwar in digitaler Form, da die Meßspannungen in den Analog-Digital-Umsetzern AD\ und AD2 in digitale Größen umgeformt werden. Danach, beispielsweise erst nach Abschalten des kurzschlußbehafteten Leitungsabschnittes, wird die Übertragung der in den Speichereinrichtungen SP1 und SP2 gespeicherten Meßwerte über die Dalenübcrtragungssysteme DÜ\ und DÜ2 zur Auswerteschaltung

1 +

ι + hlh
ι + hlh

A W vorgenommen, wo eine Bestimmung von Amplitu de, Phasenlage und Frequenz der Grundschwingunger der Speicherinhalte vorgenommen wird. Nur die für die Grundschwingung der Meßspannungen charakteristi sehen Werte gelangen demzufolge in die Rechenanlagf RA, in der die Fehlerentfernung in Prozenten dci gesamten Länge des überwachten Leitungsabschnitte! errechnet wird. Die Rechenanlage RA muß dazi folgende Gleichung lösen:

Vi	1 +	hlh	( ^Ü2	*- R*	-j	χ)
h	+	hlh	\ h
		R -\	VjX

In dieser Gleichung bedeutet

/„, = Imaginärteil,

Uu Ui = Spannungen an den Enden des zu überwachenden Leitungsabschnittes,

/ι, I₂ = Ströme an den Enden des zu überwachenden Leitungsabschnittes,

R = Resistanz der Leitung von einem zum

anderen Leitungsende,

X = Admittanz der Leitung von einem zum anderen Leitungsende,

Ai = Entfernung von einem Leitungsende zur

Fehlerstelle,

λ = Länge des zu überwachenden Leitungsab

schnittes.

Durch die Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei Leitungskurzschlüssen geschaffen, bei der die Möglichkei besteht, die Auswertung der gespeicherten Meßspan nungen zur Ermittlung der Fehlerstellenentfernung ers nach Abschaltung des Kurzschlusses vornehmen zi können, wodurch die erreichbare Genauigkeit unabhän gig von der Kurzschlußdauer wird. Mit der Erfindung is ferner die Möglichkeit geschaffen, Meßspannungen ar beiden Enden des zu überwachenden Leitungsabschnit tes zur Bestimmung der Fehlerstellenentfernung heran zuziehen, wodurch die Genauigkeit insbesondere be Nahfehlern mit Lichtbogen im Vergleich zu bekannter Fehlerorten wesentlich gesteigert werden kann. Für di< Datenübertragung zu der einzigen Auswertcschaltunj bzw. Rechenanlage können übliche Fernwirkübertra gungseinrichlungen verwendet werden. Als Rechenan lage sind handelsübliche Bürocomputer ausreichend.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung bei LeitungskurzschlUssen mit mindestens einer Speichereinrichtung für eine der Leitungsspannung proportionale Meßspannung und für eine dem Leitungsstrom proportionale weitere Meßspannung und mit einem an die Speichereinrichtung angeschlossenen Datenübertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung (SPi) eingesetzt ist, die die Augenblickswerte der beiden Meßspannungen während der Kurzschlußdauer speichert, und daß an das Datenübertragungssystem (DÜi) eine Rechenanlage (RA) angeschlossen ist, die aus den gespeicherten Meßspannungen die Fehlerstellenentfernung berechnet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der zum Messen der Fehlerstellenentfernung definierten Leitungsabschnitte eine Speichereinrichtung (SPX, SP2) angeordnet ist, die über jeweils ein Datenübertragungssystem (DÜi, DU2) mit der Rechenanlage (RA) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechenanlage (RA) eine Auswerteschaltung (A W) vorgeordnet ist, in der Amplitude, Phasenlage und Frequenz der Grundschwingung der Meßspannungen bestimmt wird.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Speichereinrichtung (SPi, SP2) aus einem Digitalwert-Speicher besteht und über jeweils einen Analog-Digital-Umsetzer (ADi, AD2) an die Meßspannungen angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung mit einer zur Leitungsüberwachung vorgesehenen Schutzanordnung verbunden ist, deren Anregeschaltung beim Auftreten eines Leitungskurzschlusses eine Speicherung der Meßspannungen in der Speichereinrichtung veranlaßt.