DE2341838A1 - Selektive erfassung fehlerhafter leitungsabschnitte einer strecke bei zweiseitig gespeistem kurzschluss mit ungerichteten ueberstromsystemen - Google Patents

Description

Bernhard Brune
68 Mannheim Λ
Luisenring

F 73A9

7. August 1973

Mi/bnr

"Selektive Erfassung fehlerhafter Leitungsabschnitte einer Strecke bei zweiseitig gespeistem Kurzschluß mit ungerichteten Überstromsystemen"

In Elektrizitätsversorgungsnetzen wird mit der selektiven Abschaltung des fehlerhaften Anlagenteils im Kurzschlußfall zur Erzielung einer unterbrechungslosen Betriebsweise

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zugleich der betreffende Anlagenteil, beispielsweise eine Leitung, entsprechend gekennzeichnet. Hierfür werden Netzschlutzrelais und Leistungsschalter eingesetzt. In Maschennetzen ist die Anwendung dieses Systems im allgemeinen wirtschaftlich nicht tragbar, wenn mit diesen Mitteln Leitungsabschnitte einer mehrfach durch Trafostationen unterteilten Strecke erfaßt werden sollen. Wird eine solche Strecke mit einer Trennstelle betrieben, d. h. der Kurzschluß wird einseitig gespeist, so kann der fehlerhafte Abschnitt mit relativ einfachen Mitteln, beispielsweise durch ungerichtete Uberstromsysteme, erkannt werden. Die durch Kurzschlußstrom angeregten Systeme weisen von der Speisestelle den Weg zum betroffenen Leitungsabschnitt.

Betriebstechnische Gesichtspunkte, wie gute Leitungsausnutzung, Durchleitung zu anhängenden Netzen, Vermeidung von Auswirkungen nichtstationärer Vorgänge an den Leitungsenden, erfordern oft die Durchschaltung der Strecke^ d. h. die zweiseitige Speisung derselben.

Eine selektive Erfassung fehlerhafter Leitungsabschnitte einer Strecke bei zweiseitig gespeistem Kurzschluß mit ■eingerichteten Üb er Stromsystemen ist bekannt (DT-AS 2 105 860). Dabei sind zusammengeschaltete Mehrfachringe auf der Einspeiseseite mit einem ungerichteten

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•und auf der Gegenstation mit einem gerichteten unabhängigen Maximalstromzeitrelais (UMZ) versehen und dieser Schutz ist in "bekannter Weise gegenseitig zeitgestaffelt. Bei einem zweiseitig gespeisten Kurzschluß ist dieser daher vor der Freischaltung der Kabelstrecke kurzzeitig in einen einseitig gespeisten Kurzschluß geschaltet, so daß in dieser Zeitspanne die Markierung des kurzschlußbehafteten Leitungs ab schnitt es mit freilaufenden, !angerichteten Überstromsystemen erfolgen kann.

Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß zu ihrem Funktionieren ein zeitgestaffelter Schutz für die Strecke notwendig ist.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Anordnung zur selektiven Erfassung fehlerhafter Leitungsabschnitte einer Strecke bei zweiseitig gespeistem Kurzschluß mit ungerichteten Überstromsystemen zu schaffen, die vom Schutz für die Strecke unabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Zeitspanne erzwungen wird, in der der Kurzschluß einseitig gespeist ist, und daß während dieser Zeitspanne eine Auswertung der ungerichteten Überstromsysteme erfolgt.

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Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie nachträglich in Jede Strecke eingebaut werden kann, ohne daß der Schutz für die Strecke überprüft und ggf. geändert oder ersetzt werden muß. Weiterhin wird durch die erzwungene Zeitspanne, in der die Auswertung der Überstromsysteme erfolgt, eine Verkürzung der notwendigen Zeitspanne für die einseitige KurζSchlußspeisung gegenüber freilaufenden Uberstromsystemen erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Figur 1 zeigt den Übersichtsplan einer Strecke in einpoliger Darstellung.

In Figur 2 ist der nachträglich einzubauende erweiterte Netzschutz für die Streckenenden als Stromlaufplan gezeichnet.

Figur 3 stellt einen Zeitablaufplan der Schaltung nach Figur 2 dar.

Die Strecke 1 besitzt an ihren Enden Einspeisungen 2, 3 und ist durch Teilstationen 4, 5, 6, 7 in fünf Leitungsabschnitte unterteilt. Sie ist an jedem Ende mit einem

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erweiterten Netzschutz 8a, 8b versehen, der bei einem auftretenden Kurzschluß in der Strecke 1 auf den gerichteten Kurzschlußstrom reagiert und z. B. den Leistungsschalter 9a in einer erzwungenen und einstellbaren Zeitspanne von beispielsweise 300 msec nach dem Leistungsschalter 9b öffnet. Der erweiterte Ne tzschutz 8a ist mit dem erweiterten Netzschutz 8b über eine Fernmeldeleitungr^und eine Steuerleitung 23 verbunden. In den Teilstationen sind Umfassungstromwandler 11, 12, 13» 14- angeordnet, die bei einem auftretenden Kurzschluß auf den Kurzschlußstrom ungerichtet reagieren und die Relais 15» 16, 17» 18 erregen. Den Teilstationen sind die Auswerter 19, 20, 21, 22 zugeordnet, die mit der Steuerleitung 23 verbunden sind. Die Steuerleitung 23 arbeitet ebenfalls auf Leuchtbausteine in der Zentrale 24, und es wird die Stellung der Lasttrenner der Teilstationen mit Dauerlicht und vorrangig im Kurzschlußfall der Kurzschlußort mit Blinklicht angezeigt. Bei einem angenommenen Kurzschluß 25 zwischen den Teilstationen 4- und 5 spricht der erweiterte Netzschutz 8b an, löscht Freigabesignale auf der Steuerleitung 23 und öffnet den Leistungsschalter 9b. Bei geöffnetem Leistungsschalter 9b und einem KurζSchlußstrom an der Einspeisung 2 erzwingt der erweiterte Netzschutz 8a ein Freigabesignal auf der Steuerleitung 23, welches in den äuswertern verwertet wird, wie es im Auswerter 19 s^nematisch einge-

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zeichnet ist. Im Auswerter 19 erregt das Freigabesignal ein Freigaberelais 26, welches den Kontakt 261 betätigt. Liegt gleichzeitig in der Kabelstrecke 1 am Ort der Station 4- ein Kurzschlußstrom vor, was durch den Kurzschluß 25 angenommen wird, so betätigt der Umfassungsstromwaiidler 11 über das Relais 15 den Kontakt 151» wodurch das gepolte Erfolgsrelais 27 ausgelöst wird. Nach der eingestellten erzwungenen Zeitspanne von z. B. 500 msec öffnet der Leistungsschalter 9a, wodurch das Relais 15 entregt wird. Das ausgelöste gepolte Erfolgsrelais 27 stellt die Kontakte 271 und 272. Der Kontakt 271 ermöglicht die Erregung des Blinkrelais 28, welches den Kontakt 281 bedient. Dadurch wird das Tonfrequenzsignal, welches die Information über die Stellung der Lasttrenner in der Teilstation 4- trägt und über die Leitung 29 den Auswerter 19 erreicht intermittierend auf die Steuerleitung 23 zur Zentrale 24-gegeben, wo der Leuchtbaustein, der den Lasttrennern der Teilstation 4- entspricht, Blinklicht abgibt. Der Kurzschluß 25 verursacht kein Blinklicht in den Leuchtbausteinen, die den Lasttrennern der Teilstationen 5» 6 und 7 entsprechen, wodurch eine Anzeige des Kurzschlußortes erreicht ist. Mit den Lasttrennern der Teilstationen 4- und 5 kann der kurzschluffbeliaftete Abschnitt von der Kabelstrecke 1 getrennt werden, und mit den Leistungsschaltern 9a und 9b können danach die intakten

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Abschnitte wieder mit den Einspeisungen 2 und 3 verbunden werden. Der Auswerter 19 wird durch ein Netzgerät 30 mit Gleichspannung versorgt. Dem Kontakt 272 ist der Kontakt 311 parallel geschaltet, der über die Wirkleitung 32 geöffnet wird, wenn die Lasttrenner der Teilstation 4 geöffnet sind. Selbstverständlich kann das Erfolgsrelais 28 durch eine geeignet*? Schaltung zurückgestellt werden. Die Benutzung eines Tonfrequenzmultiplexsystems zur Kurzschlußortbestimmung ist besonders vorteilhaft, wenn ein solches schon für die Stellungsanzeige der Lasttrenner in den Teilstationen installiert ist.

In Figur 2 ist die nachträglich einzubauende Schaltung des erweiterten Netzschutzes 8a mit A angegeben. Entsprechendes gilt von 8b mit B. Die Schaltungen A, B sind identisch. Der Anschluß der Gleichstromversorgung für A, B ist mit θ und θ gekennzeichnet. Die Schaltungen A, B benutzen vom ursprünglichen Netzschutz des erweiterten Netzschutzes 8a, 8b die Kontakte i__ bzw. i_v. der Generalanregung der Netzschutzrelais, die Auslösekontakte a bzw. a, der Netzschutzrelais, sowie die Auslöserelais L_& "bzw. I». der Leistungsschalter mit zugehörigen Kontakten I^, Ig "bzw. 1,^ , lvp» d-ie ^¹¹ ^er Stellung "Leistungsschalter ein" gezeichnet sind. In dieser normalen Betriebsstellung senden die Tonfrequenz-

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steuersender S_fa bzw. S^ ihre Freigabesignale über die geschlossenen Kontakte I^ in Eeihe mit g_& bzw. 1, ,, in Reihe mit g^ auf die Steuerleitung 23. Ein zweiseitig gespeister Kurzschluß löst nun sofort die Generalanregung der Netzschutzrelais aus, d. h. die Kontakte i__

und i , schließen, wodurch die Hilfsrelais G und G. erregt werden und ihre Kontakte g bzw. g^ öffnen. Mit diesen öffnungen erlöschen die Freigabesignale auf der Steuerleitung 23. Es ist klar, daß die Umfassungsstromwandler 11, 12, 13, 14 in Figur 1 mit ihren Eelais 15, 16, 17» 18 entsprechend träge sein müssen, so daß eine Auslösung der Auswerter 19» 20, 21, 22 vom Zeitpunkt der auftretenden KurzSchlußströme bis zum Erlöschen der Freigabesignale verhindert wird. Es wird nun angenommen, daß die Auslösekontakte a und a, der Netzschutzrelais gleichzeitig schließen. Dadurch könnten die Hilfsrelais H bzw. H-. gleichzeitig erregt werden, wenn eine entsprechende Ausschlußschaltung dies nicht verhindern würde. Beispielsweise sei die Erregung des Hilfsrelais H^ schneller aufgebaut, so daß dessen Kontakte h^ und h_b2 schließen bzw. h^, wechselt. Dadurch sendet ein Tonfrequenzsender S, auf die Fernmeldeleitung 10 und· erregt über einen Tonfrequenzempfänger E ein Hilfsrelais F , wodurch dessen Kontakt f ^ geöffnet und f - geschlossen wird. Durch die öffnung von f ^

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ist nun die Erregung des Hilfsrelais H ausgeschlossen. Über den Kontakt h, ^ wird das Auslöserelais L. erregt, das die öffnung des Leistungsschalters 9b in Figur 1 auslöst und den Kontakt 1^₂ schließt und I^ öffnet. Über 1^p gelangt nun das Freigabesignal des Tonfrequenzsenders S~, auf die Steuerleitung 23· Mit dem öffnen des Leistungsschalters 9b in Figur 1 erlischt die Generalanregung für B, d. h. i . öffnet wodurch der Kontakt g-u schließt. Ebenso öffnet der Auslösekontakt a,, wodurch L^ entregt wird, dessen Schalterstellung 1^^, 1^₂ aber erhalten bleibt. In der Schaltung A ist inzwischen über f - das Hilfsrelais D erregt worden, das sich nun über den Kontakt d ^ selbst hält und dp schließt sowie d_&, öffnet. In der Schaltung B fällt durch die öffnung des Kontaktes a, das Hilfsrelais H, verzögert ab (Kondensator C^), und es werden dessen Kontakte h^ und h_ 2 geöffnet sowie h, -, gewechselt. Durch die öffnung von h,₂ erlischt die Sendung des Tonfrequenzsenders auf die Fernmeldeleitung 10 unf das Hilfsrelais F_e fällt

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über den Tonfrequenzempfänger E ab, wodurch der Kontakt f_a^ schließt und f_a2 öffnet. Das Schließen von f_&^ bewirkt eine Anregung des einstellbaren Zeitrelais T_e und des Hilfsrelais H . Dadurch schließen sich h ^ und h_&2 und h ·, wechselt, wodurch der Tonfrequenzsender S auf die Fernmeldeleitung 10 sendet und über den Tonfrequenz-

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empfänger E. das Heiais F, anregt, welches den Ebntakt f, ^ öffnet und f, ₂ schließt.

Nach einer einstellbaren Zusatzzeit t_z schließt der Kontakt t des Zeitrelais T , wodurch das Auslöserelais L erregt wird, das die öffnung des Leistungsschalters 9a in Figur 1 auslöst und den Kontakt 1 ^ öffnet und 1 P schließt. Damit kann der Tonfrequenzsender S-über 1 - sein Freigabesignal auf die Steuerleitung 23 senden. Mit dem öffnen des Leistungsschalters 9a öffnen

auch i und a , so daß die gesamte Schaltung A entga a

regt wird.

Der beschriebene Zeitablauf ist in Figur 3 schematisch dargestellt, wobei die Abszisse die Zeit darstellt und auf der Ordinate mehrfach die Zahl O für offen oder entregt und die Zahl 1 für geschlossen oder erregt eingetragen ist.

Eine entsprechende Funktionsweise der Schaltung A, B ist bei ungleichzeitigem Schließen der Auslösekontakte a und a, in der Weise ersichtbar, daß immer die einstellbare Zeitspanne für den einseitig gespeisten Kurzschluß erzwungen wird, und zwar derart, daß eine Erregung der Auslöserelais I»_a» ^k, &&? Leistungsschalter 9a, 9b an den Enden der Strecke 1 über die Erregung von je einem Hilfsrelais H , H. erfolgt, die so geschaltet

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sind, daß eine Erregung des einen Hilfsrelais, die des anderen ausschließt und umgekehrt, und daß eine Zusatzzeit t_z eingeführt wird, die für das zuletzt abzuschaltende Ende "bei gleichen oder wenig verschieden langen Laufzeiten des Netzschutzes beider Enden zur Wirkung gelangt, und daß in dieser Zeitspanne durch das Freigabesignal die Ansprechbereitschaft der ungerichteten Überstromsysteme (Auswerter 19 j 20, 21, 22 in Figur 1) erzwungen wird.

Zur allgemeinen Verständlichkeit wurde das Ausführungsbeispiel in konventioneller Relaistechnik ausgeführt. Sofern sich nach wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten für die Herstellung günstigere Momente bei Anwendung von Elektronik-Bauelementen ergeben, kann eine entsprechende Umsetzung der Schaltung erfolgen.

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Claims (3)

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1. Anordnung zur selektiven Erfassung fehlerhafter Leitungsabschnitte einer Strecke bei zweiseitig gespeistem Kurzschluß mit ungerichteten überstromsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitspanne erzwungen wird, in der der Kurzschluß einseitig gespeist ist, und daß während dieser Zeitspanne eine Auswertung der ungerichteten Überstromsysteme erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswertung der ungerichteten Überstromsysteme dadurch erfolgt, daß in der erzwungenen Zeitspanne ein Freigabesignal auf einer Steuerleitung (23) ein Ireigaberelais (26) erregt, dessen Kontakt (261) in einer Und-Verknüpfung mit der ungerichteten Kurzschlußstrommeldung verschaltet ist.

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3. Annrdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Erzwingen der Zeitspanne, in der der Kurzschluß einseitig gespeist wird, dadurch erfolgt, daß eine Erregung der Auslöserelais (L_&, L, ),der Leistungsschalter (9a, 9b) an den Enden der Strecke (1) über die Erregung von je einem Hilfsrelais (H , H, ) erfolgt, die so geschaltet sind, daß eine Erregung des einen Hilfsrelais, die des anderen ausschließt und umgekehrt, und daß eine Zusatzzeit (t„) eingeführt wird, die

für das zuletzt abzuschaltende Ende bei gleichen oder wenig verschieden ^Λ langen Laufzeiten des Netzschutzes beider Enden zur Wirkung gelangt.

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