DE2339932A1

DE2339932A1 - Verfahren zum ermitteln von fehlern in einem zu ueberwachenden teil eines elektrischen energieversorgungsnetzes

Info

Publication number: DE2339932A1
Application number: DE19732339932
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Phys Born; Eckart Dr Ing Maenicke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-08-03
Filing date: 1973-08-03
Publication date: 1975-02-20
Also published as: CH579841A5; NL7410001A; JPS5044437A; SE392006B; FR2239791A1; IT1017429B; DE2339932B2; SE7409994L

Description

Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in einem zu überwachenden Teil eines elektrischen Energieversorgungsnetzes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in einem zu überwachenden Teil eines elektrischen Energieversorgungsnetzes unter Verwendung von mindestens einer mittels eines Stromwandlers aus dem Strom in dem zu überwachenden Teil abgeleiteten Meßgröße.

Derartige Verfahren werden beispielsweise mit sogenannten Distanzschutzeinrichtungen durchgeführt, die richtungsabhängig einen bestimmten Leitungsabschnitt überwachen und in diesem auftretende Fehler erfassen.

Distanzschutzeinrichtungen, die das Entfernungs- und Richtungskriterium aus dem Effektiv-, Mittel- oder Amplitudenwert von Strom und Spannung mit Meßzeiten vo η etwa einer Periode und mehr herleiten, reagieren auf Stromwandlersättigung je nach dem Grad der Sättigung in der Regel mit verlängerter Meßzeit. Die Richtungsbestimmung kann unter Umständen so weit beeinflußt werden, daß die Abschaltung nicht

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mehr selektiv erfolgt. Auch die elektronischen Distanzschutzeinrichtungen, die aus Phasendifferenzen oder aus der Reihenfolge von Nulldurchgängen von aus Strom und/oder Spannung abgeleiteten Größen ein Distanz- und ein Richtung skr it er ium ableiten, werden durch Stromwandlersättigung stark beeinflußt. Entsprechendes gilt bespielsweise auch für Differentialschutz-Anordnungen.

Figur 1 veransch-aulicht im Diagramm a den Verlauf von Primärstrom J^ und Sekundärstrom J£ eines transient gesättigten Stromwandlers j wobei die beiden Ströme auf dieselbe Amplitude normiert sind. Bei Auftreten eines Fehlers im Zeitpunkt t wird der Wandler in den Sättigungsbereich seiner Kerninduktion vom Zeitpunkt t^ an gesteuert. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß zu Beginn eines Kurzschlusses dem Wechselstromanteil des Stromes durch die Primärwicklung des Wandlers eine in ihrer Auswirkung von der Einschaltphase und vom Verhältnis der Induktivität zum ohmschen Widerstand der Kurzschlußbahn abhängige Gleichstromkomponente überlagert ist. Vom Zeitpunkt t.. bis zum Zeitpunkt tp wird der Primärstrom J-j nichtlinear verzerrt übertragen. Vom Zeitpunkt %2 ^atl *"is zum Zeitpunkt t~ stellt der Sekundärstrom S^ ein unverzerrtes Abbild des Primärstromes J.J dar. Im Falle einer transienten Sättigung ändern sich diese Verhältnisse nach einigen Perioden des Stromes dahingehend, daß die Abschnitt .je Schwingung mit unverzerrter Abbildung immer langer werden. Eine Fehlerermittlung, die unmittelbar nach Auftreten eines Kurzschlusses aufgrund der Momentanwerte des Sekundärstromes durchgeführt wird, führt daher im allgemeinen zu einem fehlerhaften Ergebnis.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in einem zu überwachenden Teil eines elektrischen Energieversorgungsnetzes vorzuschlagen, mit dem Fehler richtig und rasch auch dann er-

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kannt werden können, wenn der Stromwandler infolge eines Kurzschlusses gesättigt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch, gelöst, daß beim Auftreten eines Fehlers die Meßgröße in jeder Schwingung darauf untersucht wird, ob sie ohne nichtlineare Verzerrung vom Stromwandler übertragene Abschnitte enthält, und daß eine Ermittlung des Fehlers nur in diesen Abschnitten jeder Schwingung durchgeführt wird. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Übertragungsfehler eines Stromwandlers im Falle eines Kurzschlusses während jeder Periode des Wechselstromes zumindest abschnittweise gering bleiben.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit Vorteil bei allen den Schutzeinrichtungen angewendet werden, bei denen über Stromwandler gewonnene Meßgrößen zur Erfassung von Fehlern verwendet werden, also beispielsweise bei Vergleichsschutzeinrichtungen, Fehlerort-Meßeinrichtungen und Distanzschutzeinrichtungen.

Bei einem Verfahren zum Ermitteln von Fehlern auf einem zu überwachenden Leitungsabschnitt eines elektrischen Energieversorgungsnetzes mittels von aus Leitungsspannung und Leitungsstrom abgeleiteten, mittels Wandler von der Leitung abgenommenen Größen wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Verfahren vorteilhafterweise so durchgeführt, daß in jeder Halbschwingung des Leitungsstromes mindestens eine aus dem Leitungsstrom abgeleitete Hilfsgröße gebildet wird, die je Halbschwingung ein Meßintervall bestimmt, und daß jeweils in dem Meßintervall die Fehlerermittlung durchgeführt wird, dessen Beginn in einem zeitlichen Abstand von mindestens nahezu einer Halbperiode des Leitungsstromes auf den Beginn des vorangehenden Meßintervalls folgt.

Der Beginn jedes Meßintervalls ist vorteilhafterweise durch

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den Nulldurchgang einer durch Differentiation des Leitungsstromes gebildeten Hilfsgröße bestimmt. Dabei ist zur Erzielung eines vorteilhaften Auslöseverhaltens eine derartige Phasenverschiebung zwischen der Hilfsgröße und dem leitungsstrom vorzusehen, daß der Nulldurchgang der Hilfsgröße dem Ieitungsstrom um einen Phasenwinkel voreilt, der etwa gleich dem maximalen Winkel ist, den die Leitungsspannung im Kurzschlußfall mit dem Leitungsstrom bildet. Der Phasenwinkel zwischen der Hilfsgröße und dem Leitungsstrom beträgt 40° - 85°, vorzugsweise 65°.

Das Ende jedes Meßintervalls kann¹ auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Vorteilhaft erscheint es, wenn das Ende jedes MeßIntervalls durch eine weitere Hilfsgröße bestimmt wird, die in Phase mit dem Leitungsstrom ist oder diesem etwas nacheilt.

Gegebenenfalls kann es auch vorteilhaft sein, die Dauer jedes Meßintervalls durch die Laufzeit einer monostabilen Kippstufe zu bestimmen, die bei jedem Nulldurchgang der Hilfsgröße anläuft.

Im Diagramm "b in Figur 1 ist der Verlauf der Hilfsgröße U~ in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Die Hilfsgröße U₅ ist durch Differentiation aus dem Leitungsstrom bzw. genauer dem Sekundärstrom J₂ gebildet und in eine solche Phasenlage zum Sekundärstrom J₂ gebracht, daß die Nulldurchgänge der Hilfsgröße U~ den Nulldurchgängen des Sekundärstromes J₂ im stationären Zustand, d.h. bei unverzerrtem Sekundärstrom, um einen Phasenwinkel voreilen, der etwa 65° beträgt. Bei jedem Nulldurchgang der Hilfsgröße U^ beginnen im Diagramm b durch Rechtecke gekennzeichnete Meßintervalle, deren Länge beispielsweise durch eine monostabile Kippstufe bestimmt sein kann.

Aus dem Diagramm b in Figur 1 ist zu erkennen, daß die zeit-

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lichen Abstände zwischen den Anfängen der Meßintervalle bei verzerrtem Sekundärstrom ungleich sind; ferner ist aus der Figur 1 zu ersehen, daß der Sekundärstrom J₂ ohne nichtlineare Verzerrungen jeweils in_sdem Meßintervall übertragen wird, dessen Beginn in einem Abstand von mindestens nahezu einer Halbperiode auf den Beginn eines vorangehenden Meßintervalls folgt. In einem in dem beschriebenen Abstand beginnenden Meßintervall kann daher eine Fehlerermittlung durchgeführt werden.

Die Figur 1 zeigt, daß während jeweils eines in der beschriebenen Weise bestimmten Meßintervalls bei transienter Wandlersättigung der Sekundärstrom nichtlinear verzerrt ist, während des jeweils anderen Meßintervalls jedoch unverzerrt ist; nur in dem letztgenannten Meßintervall wird eine Fehlerermittlung durchgeführt. Es ist somit möglich, innerhalb eines Bruchteils einer Wechselstromperiode beispielsweise eine selektive Distanzmessung durchzuführen. Entsprechende Vorteile ergeben sich bei einer Anwendung der Erfindung in Vergleichsschützanordnungen und bei Einrichtungen zur Fehlerortung.

Bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung einer Distanzmessung wird in bekannter Weise an einem leitungaabbild vom leitungsstrom eine Spannung erzeugt und aus dieser Abbildspannung und der leitungsspannung eine Differenz-Meßgröße gebildet. In Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird unter Verwendung der Differenz-Meßgröße ein Steuersignal zur Abgabe eines Auslösekommandos erzeugt, wenn der polaritätsmäßig richtige Nulldurchgang der Differenz-Meßgröße in das Meßintervall fällt, in dem die Fehlerermittlung durchgeführt wird.

Bei einem solchermaßen durchgeführten Verfahren zur Distanzmessung werden Fehler verfaßt, die vom Stationspunkt her ge-

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sehen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung liegen. Damit auch, die Richtung des Energieflusses bestimmt werden kann, wird in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vergleichsgröße erzeugt, die der Ieitungsspannung mindestens soweit wie die Hilfsgröße dem Leitungsstrom, jedoch nicht mehr als eine Viertelperiodendauer voreilt; mit dem NuIl-. durchgang der Vergleichsgröße beginnt jeweils ein zusätzliches Meßintervall, und es wird ein einen Fehler in Richtung des überwachten Iieitungsabschnittes kennzeichnendes Signal erzeugt, wenn in dieses zusätzliche Meßintervall der Beginn des Meßintervalls fällt, in dem die Fehlerermittlung durchgeführt wird.

Die Vergleichsgröße kann aus der Leitungsspannung abgeleitet sein. Dies setzt aber voraus, daß die Leitungsspannung auch im Zurzschlußfalle ausreichend groß ist. Liegt ein Kurzschluß sehr dicht an der Meßstelle bzw. am Stationspunkt, so ist die Ieitungsspannung praktisch Null und das Meßergebnis ist nicht eindeutig. Zweckmäßig ist es daher, zur Gewinnung der Vergleichsgröße eine Spannung zu verwenden, die nicht einer kurzschlüßbehafteten Phase zugeordnet ist.

Oben wurde erläutert, daß die Abschnitte des Leitungsstromes, die ohne nichtlineare Verzerrungen übertragen werden, durch eine Überwachung des zeitlichen Abstandes zwischen dem Beginn jeweils aufeinanderfolgender Meßintervalle bestimmt werden. Da die Frequenz des Wechselstromes in bestimmten Grenzen schwanken kann, besteht trotz Einräumung einer Toleranz bei der Messung des zeitlichen Abstandes zweier Meßintervalle die Möglichkeit, daß in einem oder mehreren zur Durchführung der Fehlerermittlung geeigneten Zeitintervallen zunächst ein Steuersignal nicht abgegeben wird. In diesem Falle wird nur dann ein Steuerbefehl abgegeben, wenn in auf dieses oder diese Meßintervalle folgenden mindestens zwei entsprechenden Meßintervallen Steuersignale erzeugt werden.

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Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

die Figur 2 ein Vektordiagramm, die Figur 3 Impulsdiagramme von beim erfindungsgemäßen Verfahren auftretenden Spannungen und Strömen und Figur 4 ein weiteres Vektordiagramm.

In Figur 2 ist in einem R-X-Diagranun in Abszissenrichtung die durch den Sekundärstrom J₂ eines in eine Energieversorgungsleitung geschalteten Stromwandlers an einem ohmschen Widerstand R-j abfallende Spannung U₂ (U₂ = J₂«R-j) aufgetragen. Der Koordinatenursprung A stellt den Ort einer Überwachungsstation bzw. der Meßstelle dar. Aus dem Strom J₂ wird eine Hilfsgröße U, = U₂. e³^ abgeleitet. Außerdem wird mittels des leitungs- bzw. Sekundärstromes J₂ an einem leitungsabbild Z^ eine Abbildspannung J..Zt' = c..U₂.e^4 gebildet. Die Hilfsgröße U₅ und die'Abbildspannung eilen im stationären Zustand bei unverzerrtem Sekundärstrom diesem um die Winkel φ, bzw φ- vor. Vorzugsweise wird der Winkel φ, zwischen 40° und 85° gewählt. Im Ausführungsbeispiel beträgt er 65°. Ein Gesichtspunkt für die Bemessung des Winkels φ, ist, daß er etwa gleich einem maximalen Winkel q>_k ist, den die Leitungs spannung Ug- im Kurzschlußfalle mit dem Ieitungsstrom J₂ bildet. In Falle eines Kurzschlusses auf der Leitung erstreckt sich der die Kurzschlußspannung darstellende Vektor Ug- in Richtung der Leitungsgeraden. Seine Größe ist unter anderem ein Maß für die Entfernung des Kurzschlusses von der Überwachungsstation A. Im Falle eines Lichtbogenkurzschlusses addiert sich zu dieser Spannung die Lichtbogenspannung, die, da der Lichtbogenwiderstand einen ohmschen Widerstand darstellt, parallel zur Abszisse im Vektordiagramm liegt.

Durch den Vektor der Abbildspannung J,.^ ist der Eckpunkt B

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des Auslösegebietes bestimmt. Zwei Auslösegrenzen sind in an sich, bekannter Weise durch Vektoren U₁- und Ug vorgegeben, wobei der Vektor U₁- vorzugsweise parallel zur Hilfsgröße U, verläuft und der Vektor Ug mit dem Vektor U,-einen Winkel von beispielsweise 67 einschließt. Der Vektor Ug ist dann gegenüber der Abszisse geringfügig geneigt, um ein Übergreifen bei Speisung des Lichtbogens von der Gegenseite zu vermeiden.

Zwischen der Abbildspannung J,.Z und der leitungsspannung U^ wird eine Differenz-Meßgröße 4 U gebildet. Bei dem in Figur 2 gewählten Beispiel wird beim Auftreten eines Fehlers innerhalb des Auslösegebietes eine Differenz-Meßgröße 4U₁ erzeugt, die ihrer Phasenlage nach zwischen der Hilfsgröße U, und dem Vektor Ug liegt. Da das Meßintervall jeweils von der Hilfsgröße U, und im dargestellten Ausführungsbeispiel vom Sekundärstrom Jp durch deren einander entsprechende Nulidurchgänge bestimmt ist, wird ein Steuersignal zur Abgabe eines Auslösekommandos erzeugt, wenn ein Meßintervall in einem Abstand von mindestens nahezu einer Halbperiode auf den Beginn eines vorangehenden Meßintervalls folgt und der Nulldurchgang der Differenz-Meßgröße ^,U. in diesem Meßintervall erfolgt.

Liegt der Fehler außerhalb der überwachten Leitungsstrecke, d.h. liegt die Spitze des entsprechenden Leitungsvektors Uiaußerhalb des Auslösegebietes, dann eilt die Differenz-Meßgröße AU sowohl der Hilfsgröße U-, als auch dem Vektor U,-

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nach. Es wird kein Steuerbefehl erzeugt.

Damit nicht auch solche Fehler ermittelt werden, die von der Überwachungsstation A aus gesehen nicht in Richtung der überwachten Leitungsabschnitte, also auf einem sich in entgegengesetzter Richtung erstreckenden Leitungsstück, auftreten, wird eine Vergleichsgröße erzeugt, die der Leitungs-

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Spannung Ug. mindestens soweit wie die Hilfsgröße U, dem Sekundärstrom Jp> jedoch nicht mehr als eine Viertelperiodendauer voreilt. Diese Vergleichsgröße ist in Figur 2 mit U₇ bezeichnet. Sie läßt sich durch die Gleichung U₇ =c₇iJ^. jcp₇ "beschreiben.

Mit jedem Nulldurchgang der Vergleichsgröße U₇ beginnt jeweils ein zusätzliches Meßintervall (vgl. auch Pig. 3), dessen Dauer beispielsweise durch eine weitere bistabile Kippstufe begrenzt wird. Die zusätzlichen Meßintervalle sind - wie ebenfalls Figur 3 erkennen läßt - mindestens eine Viertelperiodendauer lang, jedoch kürzer als eine halbe Periodendauer.

Anstelle einer monostabilen Kippstufe kann zur Bestimmung der Dauer der zusätzlichen Meßintervalle auch eine aus dem Sekundärstrom Jp abgeleitete, diesem beispielsweise um 30° nacheil-ende Spannung U_Q benutzt werden.

Zwischen der Vergleichsgröße U₇ und der Spannung Ug ergibt sich somit ein Winkel von ca. 90° bis 150°, was einer Zeitdauer zwischen eine Viertel- und Halbperiode entspricht. Ein einen Fehler in Richtung des zu überwachenden leitungsabschnittes kennzeichnendes Signal wird nur dann abgegeben, wenn der Nulldurchgang der entsprechenden Halbschwingung der Leitungsspannung während des zusätzlichen Meßintervalls auftritt. liegt dieses Signal über die Richtung und auch das Steuersignal über die Fehlerentfernung vor, dann liegt der Fehler innerhalb des Auslösegebietes, und ein Auslösekommanda wird gegeben.

Die Bestimmung des Nulldurchganges der Ieitungsspannung Ugist Undefiniert, wenn die Ieitungsspannung gegen Null geht, d.h., der Kurzschluß in der Nähe der Überwachungsstation A auftritt. Es ist daher vorteilhaft, Spannungen von nicht kurzschlußbehafteten Phasen zu verwenden. Figur 4 veran-

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schaulieht die Verhältnisse in einem dreiphasigen Drehstromsystem. Es ist angenommen, daß ein Kurzschluß zwischen den Phasen R und S aufgetreten ist. Die Spannung zwischen diesen Phasen bricht damit zusammen auf die Größe U_R,_S,, Der Phasenwinkel zwischen der Spannung U^,g, und den Spannungen Ufjjg, und Urji_R, zwischen den Phasen T und S sowie R und T "beträgt nicht mehr 120°, sondern 90°, so daß die Spannung um die Summe dieses Winkels und des Winkels zwischen den Größen Ur toi und dem .Kurzschlußstrom Jntgi diesem Kurzschlußstrom J_R»g* voreilt, z.B. 165°. Verschiebt man eine der beiden Spannungen U^g, oder U^, um ca. 70°, so erhält man die in Figur 2 mit U^ bezeichnete Vergleichsgröße. Es wird darauf hingewiesen, daß die für die Richtungsbestimmung verwendete Vergleichsgröße U₇ in den beiden beschriebenen Verfahren unterschiedlich erzeugt wird. Im ersten Falle wurde sie aus der Spannung U₂ abgeleitet und war daher starr mit dieser verkoppelt. Die Fehlerrichtung konnte dadurch bestimmt werden, daß die Vergleichsgröße mit der Leitungsspannung U^. im Kürzschlußfalle verglichen wurde. Im zweiten Falle ist die Vergleichsgröße aus einer mit der Spannung Ug verkoppelten Größe abgeleitet, die Richtung kann daher durch Vergleich mit einer vom Sekundärstrom J₂ abgeleiteten Größe ermittelt werden.

Aus schaltungstechnischen Gründen und zur Erzielung einer möglichst kurzen Meßzeit ist es vorteilhaft, auf die Erzeugung eines Steuersignals als Entfernungskriterium und zusätzlich eines Signals als Richtungskriterium bei Distanzmeßverfahren zu verzichten und stattdessen einen Steuerbefehl zu erzeugen, wenn erstens der polaritätsmäßig richtige Nulldurchgang der oben schon erwähnten Differenz-Meßgröße in das Meßintervall fällt, das zur Durchführung der Fehlerermittlung geeignet ist, und wenn zweitens der Beginn dieses MeßintervalIs in das zusätzliche Meßintervall fällt. In Figur 3 ist dies dargestellt. Man erkennt im Diagramm a der Figur 3 die Meßintervalle, deren Bildung anhand der

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Figur 1 bereits erläutert worden ist. Im Diagramm b der Figur 3 sind Rechteckspannungen ΛU^ bzw.AU' dargestellt, deren Nulldurchgänge mit den Differenz-Meßgrößen A U^ und AU. (vgl. Figur 2) übereinstimmen. Im Diagramm c ist der

Zeitverlauf der Leitungsspannung U^. sowie der Vergleichsgröße im Kurzschlußfalle dargestellt. Das Diagramm d zeigt die lage der zusätzlichen Meßintervalle, die aus der Vergleichsgröße U₇ abgeleitet sind. Das Diagramm e läßt nun erkennen, daß ein Steuerbefehl zur Abgabe eines Auslöse- · kommandos erzeugt wird,j wenn

1. der polaritätsmäßig richtige Nulldurchgang der Differenz-Meßgröße 4ü, während des zur Fehlerermittlung geeigneten Meßintervalls auftritt und

2. der Beginn dieses Meßintervalls in ein zusätzliches Meßintervall fällt.

Zum Zeitpunkt t. wird dann ein Steuerbefehl abgegeben.

Mit dem bisher beschriebenen Verfahren können, sofern der Sekundärstrom unverzerrt ist, die Distanz eines Fehlers von einer Station sowie die Richtung des Energieflusses. vollständig bestimmt werden. Dazu wird etwa nur die Zeit zwischen dem Nulldurchgang der Hilfsgröße U, und dem Sekundärstrom Jp» das sind bei einem Winkel φ, von 65° und einer Nennfrequenz von 50 Hz etwa 3,6 msec, benötigt. Wie anhand der Figur 1 schon erläutert wurde, kann der Sekundärstrom des Stromwandlers im Falle eines Kurzschlusses stark verzerrt sein. Nur für einige Millisekunden zu Beginn des Kurzschlusses und danach nur in den Abschnitten zwischen dem Maximum der um den Gleichstromanteil verringerten Halbschwingungen, in Figur 1 die negative HaIbschwingung, bis etwa über den darauffolgenden Nulldurchgang des Stromes J₂ hinaus überträgt der Stromwandler praktisch fehlerfrei. Es hat sich gezeigt, daß die Abschnitte geringer Verzerrung auch in den Fällen starker Sättigung ausreichend lang für

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das bisher beschriebene Verfahren zum Peststellen von Fehlern auf einem zu überwachenden leitungsabschnitt sind.

Bei dem beschriebenen Verfahren findet in jeder Halbschwingung in dem Meßintervall, das etwa zwischen dem Maximum und dem Nulldurchgang des Sekundärstromes des Meßwandlers liegt, beim Distanzmeßverfahren eine Distanzmessung und eine Richtungsbestimmung statt. Überträgt der Stromwandler verzerrungsfrei, so kann unverzögert, d.h. im allgemeinen innerhalb einer viertel Periode eine richtige Entscheidung getroffen werden. Bei nichtlinearer Verzerrung des Sekundärstromes des Stromwandlers wird nur in dem Meßintervall mit nahezu verzerrungsfreier Übertragung ein Steuerbefehl herbeigeführt, wenn der Fehlerort innerhalb der Auslösefläche liegt, so daß auch in diesem Falle praktisch unverzögert und selektiv entschieden wird.

Bei Vergleich-Schutzeinrichtungen kann auf das Distanzkriterium verzichtet werden; es findet dann nur eine Richtungsbestimmung statt (Richtungsvergleichsschutz), wie es schon beschrieben wurde, oder es wird eine Phasendifferenz-Messung durchgeführt (Stromvergleichschutz, z.B. für Leitungen oder Sammelschienen).

4 Figuren
Patentansprüche

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Claims

-13- VPA 73/3776 Patentansprüche

1. J Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in einem zu überwachenden Teil eines elektrischen Energieversorgungsnetzes unter Verwendung von mindestens einer mittels eines Stromwandiers aus dem Strom in dem zu überwachenden Teil abgeleiteten Meßgröße, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten eines Fehlers die Meßgröße in jeder Schwingung darauf untersucht wird, ob sie ohne nichtlineare Verzerrung vom Stromwandler übertragene Abschnitte enthält, und daß eine Ermittlung des Fehlers nur in diesen Abschnitten jeder Schwingung durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Ermitteln von Fehlern auf einem zu überwachenden Leitungsabschnitt eines elektrischen Energieversorgungsnetzes mittels von aus Leitungsspannung und Leitungsstrom abgeleiteten, mittels Wandlern von der Leitung abgenommenen Größen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Halbschwingung des Lei tungs stromes (J₂) mindestens eine aus dem Leitungsstrom (J₂) abgeleitete Hilfsgröße (U,) gebildet wird, die je Halbschwingung ein Meßintervall bestimmt, und daß jeweils in dem Meßintervall die Fehlerermittlung durchgeführt wird, dessen Beginn in einem zeitlichen Abstand von mindestens nahezu einer Halbperiode des Leitungsstromes (J₂) auf den Beginn des vorangehenden Meßintervalls folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn jedes Meßintervalls durch den Nulldurchgang einer durch Differentiation des Leitungsstromes (J₂) gebildeten Hilfsgröße (U,) bestimmt ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nulldurchgang der Hilfsgröße (U,) dem Leitungsstrom (J₂) um einen Phasenwinkel voreilt, der etwa gleich dem maximalen Winkel ist, den die Lei tungs spannung (U ') im Kur ζ Schluß fall mit dem Leitungsstrom (J₂) bildet.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich- net, daß der Phasenwinkel zwischen der Hilfsgröße (U^₅) und dem Leitungsstrom (Jp) 40 - 85°, vorzugsweise ca. 65°, beträgt,

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Ende jedes Meßzeitintervalls durch eine weitere Hilfsgröße bestimmt wird, die in Phase mit dem Leitungsstrom ist oder diesem nacheilt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer jedes Meßintervalls durch die Laufzeit einer monostabilen Kippstufe bestimmt wird, die bei jedem Nulldurchgang der Hilfsgröße (U~) anläuft.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7 zur Durchführung einer Distanzmessung, bei der eine aus einer vom Leitungsstrom an einem Leitungsabbild erzeugte Spannung und aus der Leitungsspannung gebildete Differenz-Meßgröße zur Gewinnung eines Steuersignals herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal erzeugt wird, wenn der polaritätsmäßig richtige Nulldurchgang der Differenz-Meßgröße (/JJ.) in das Meßintervall fällt, in dem die Fehlerermittlung durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben eines Steuersignals während eines ersten zur Durchführung der Eehlerermittlung geeigneten Meßintervalls nur dann ein Steuerbefehl abgegeben wird, wenn in auf das

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erste Meßintervall folgenden mindestens zwei entsprechenden Meßintervallen Steuersignale erzeugt wurden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9 zur Durchführung einer Richtungsbestimmung eines aufgetretenen Fehlers, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hulldurchgang einer Vergleichsgröße (Ur₇), die der Leitungsspannung (U_v) mindestens soweit wie die Hilfsgröße (U~) dem Leitungsstrom (J₂)» jedoch nicht mehr als eine Viertelperiodendauer voreilt, jeweils ein zusätzliches Meßintervall beginnt und daß ein einen Fehler in Richtung des überwachten Leitungsabschnittes kennzeichnendes Signal erzeugt wird, wenn in dieses zusätzliche Meßintervall der Beginn des Meßintervalls fällt, in dem die Fehlerermittlung durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10,. dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Meßintervalle mindestens eine Viertelperiodendauer, jedoch kurzer als eine halbe Periodendauer sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11., dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der zusätzlichen Meßintervalle durch die Laufzeit einer monostabilen Kippstufe bestimmt ist, die bei jedem Hulldurchgang der Vergleichsgröße (U₇) anläuft.

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