DE2353424A1 - Wellendetektor - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipi.-Ing. Helmut Missling ' 63 Giessen 28. 9.1973

Dipl.-Ing. Richard Schlee ' Bismarckstrasse 43

Dr.-Ing. Joachim Boecker ' Telefon: (0641) 71019

Boe/Sn 11.798

Allmanna ' Svenska Elektriska Aktiebolageti V äs te r a s /Schweden -

Wellendetektor

Die Erfindung betrifft einen Wellendetektor zur Erfassung von Wanderwellen in einem Starkstromnetz mit je einem Detektorteil für jede Phase des zu überwachenden Netzes»

Wenn in einem Starkstromnetz ein Fehler auftritt, so entstehen Wanderwellen, die sich über die Leitung fortbewegen und schließlich zu dem Punkt gelangen, in dem netzüberwachende Relais in das Netz eingefügt sind. Das Relais überwacht dabei die Leitung nur in einer Richtung. Man spricht von einem "davorliegenden Fehler"* wenn der Fehler iii dem vom Relais überwachten Teil des Netzes liegt. Ein Fehler auf der anderen, von dem Relais nicht zu überwachenden Seite des Netzes wird als "dahinterliegender Fehler" bezeichnet. Es besteht daher ein Bedürfnis,an der Relaisstelle (Meßstelle) einen Wellendetektor zu verwenden-, der die Richtung unterscheidet, aus der die Wanderwelle kommt. . .

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendetektor der eingangs genannten Art zu entwickeln, der die Richtung der eintreffenden Wanderwelle erfaßt' und der darüber hinaus imstande ist, zwischen kurzen, vorübergehenden Fehlern und andauernden Fehlern zu unterscheiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wellendetektor der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der durch die in den Patentansprüchen, genannten Merkmale gekennzeichnet ist.

Die Erfindung gründet sich auf die Erfassung der Bewegungsrichtung der Wanderwelle im Keßpunkt, um die Richtung zur Fehlerstelle zu bestimmen. In der Wanderwelle, die sich von der Fehlerstelle zu dem Meßpunkt des Relais bewegt, haben die Strom- und Spannungswellen verschiedene Vorzeichen, so daß man die Beziehung u = -Z . i bekommt, wobei u die Spannung, i der Strom und Z die Wellenimpedanz ist. Die Spannungs- und Stromwellen haben somit entgegengesetzte Vorzeichen, gesehen in der Lberwachungsrichtung des Relais zur Fehlerstelle. Wenn der Fehler in der entgegengesetzten Richtung von der Meßstelle aus auftritt,"so erfaßt das Relais daß die Spannungs- und Stromwellen die gleichen Vorzeichen u=Z . i haben und indiziert den Fehler als dahinterliegenden Fehler.

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Die Wanderwellen, die sich von einer Fehlerstelle längs der Leitung bewegen, enthalten Transienten innerhalb eines breiten Frequenzbereiches. Indem man in einem Bandsperrfilter die netzfrequenten Grundwellen wegfiltriert (unterdrückt), so daß nur die nieder- und hochfrequenten Transienten übrigbleiben, und danach die Vorzeichen der Spannungs- und Sjtromwellen vergleicht, kann die Bewegungsrichtung der Wanderwelle und damit die Richtung zur Fehlerstelle bestimmt werden. Haben beide Wellen das gleiche Vorzeichen, so handelt es sich um einen dahinterliegenden Fehler, haben sie jedoch verschiedene Vorzeichen, so handelt es sich um einen davor- · liegenden Fehler.

Anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles eines dreiphasigen gerichteten Wellendetektors soll die Erfindung näher erläutert werden.

Der Detektor umfaßt drei Detektorteile R, S, T, einen für jede Phase eines Dreiphasensystems. Von den drei Teilen ist nur Teil R vollständig gezeigt. Die beiden anderen werden nur durch die Blöcke S, T angedeutet, und nachstehend wird nur Teil R beschrieben.

Der Detektorteil hat zwei Eingänge 1 und 2. Dem ersten Eingang wird ein Signal Ui zugeführt, das proportional der Stromstärke

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im Meßpunkt ist, und dem zweiten Eingang wird ein Signal Uu zugeführt, das proportional der Spannung im Meßpunkt ist. Die beiden Signale werden ihrem jeweiligen Bandsperrfilter 3, 4 zugeführt, das den betriebsfrequenten Anteil des Signals unterdrückt. Die gefilterten Signale Δ i bzw. Au, die nun lediglich nieder- und hochfrequente Transienten enthalten, werden ihrem jeweiligen Integrator 5, 6 zugeführt. Die Ausgänge der Integratoren sind an den Eingang ihres jeweiligen Vorzeichenindikators 7, 8 angeschlossen, die jeweils zwei Ausgänge 9, 10 bzw. 11, 12 haben, die ihrerseits an die entsprechenden Eingänge eines Richtungsdetektors 13 angeschlossen sind. Die Vorzeiclxenindikatoren und der Richtungsdetektor können mit einer anderen Ausführung des Richtungsdetektors zu einer Einheit zusammengebaut werden, die dann auch Richtungsdetektor genannt wird. Dieses Gerät enthält dann zwei Eingänge statt vier Eingänge, wie in der Zeichnung gezeigt. Werden separate Vorzeichenindikatoren verwendet, so tritt an dem einen Ausgang, beispielsweise 9 bzw. 11,ein Signal bei positivem Eingangssignal auf und an dem anderen Ausgang 10 bzw. 12 bei negativem Eingangssignal. Der Richtungsdetek-tor 13 hat zwei Ausgänge 14 und 15. Der obere Ausgang ist über ein Schwellwertglied 16 an ein Auslöserelais 18 angeschlossen. Der untere Ausgang 15 ist über ein Schwellwerlglied 17 an ein Blockierungsrelais 19 angeschlossen.

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Die Vorzeichenindikatoren und der Richtungsdetektor verarbeiten die von den Integratoren 3 und 6 kommenden Signale in der Weise, daß am Ausgang 14 ein Ausgangssignal auftritt, wenn beide Eingangssignale unterschiedliche Vorzeichen haben, und am Ausgang 15 ein,Signal auftritt, wenn.beide Eingangssignale gleiche Vorzeichen haben. Wenn die Amplitude des Ausgangssignales am Ausgang 14 den am Schwellwertglied 16 eingestellten Schwellwert überschreitet, so· gibt das Relais

18 ein Auslösesignal. In entsprechender Weise gibt das Relais

19 ein Blockierungssignal, wenn die Amplitude des am Ausgang .15 auftretenden Signals den am Schwellwertglied 17 eingestellten Schwellwert überschreitet.

Durch die Kombination der Integratoren 5 bzw, β sowie der Schwellwertglieder 16 bzw, 17 ist der Wellendetektor imstande, die verschiedenen Störungen zu unterscheiden,, beispielsweise solche ι die durch Gewitter oder wirkliche Fehler im Netz verursacht werden. Durch Gewitter verursachte Störungen können Ausgleichsschwingungen (Transienten) großer Amplitude verursachen, die 4^ed3^en to der Regel nach kurzer Zeit abklingen* was zur Folge hatj daß die Ausgangssignale der Integi*atoren 5. und 6 klein sind. Die Sehwellwertglieder 16 und 17 können so eingestellt werden^ daß sie. Signale: von so geringei* Größe nicht hindurahlassen* lin'Netzfehler dagegen, gleichgültig ob es sich um einen Erdungs.fehler öder einen Fehler zwischen zwei

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Phasen handelt, erzeugt in der Regel lang andauernde Transienten, so daß die Ausgangssignale der Integratoren 5 und 6 größer werden als es der Einstellung der Schwellwertglieder 16 bzw. 17 entspricht, so daß der Wellendetektor anspricht.

In der oben beschriebenen Ausführungsforin der Erfindung wird ein Integrator 5 bzw. 6 für die Verarbeitung des Signals verwendet. Obwohl ein solches Gerät für die meisten Fälle am zweckmäßigsten ist, ist es auch möglich,zur schnellen Anzeige differenzierende Geräte zu verwenden. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird sowohl auf integrierende als auch differenzierende Geräte verzichtet und das gefilterte Signal ^i i bzw, Λ, u wird direkt den Zeichenindikatoren und danach dem' Richtungsdetek-tor 13 zugeführt.

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Claims (5)

Patentansprüche;

1.J Wellendetektor' zur Erfassung von Wanderwellen in einem Starkstromnetz mit je einem Detektorteil für jede Phase des zu überwachenden Netzes, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Detektorteil (R, S, T) besteht aus einem ersten Bandsperrfilter (3) zur Unterdrückung des betriebsfrequenten Anteils eines ersten Signals (Ui), welches proportional dem Strom an der Meßstelle ist, aus einem zweiten Bandsperrfilter (4) zur Unterdrückung des betriebsfrequenten Anteils eines zweiten Signals (Uu), das proportional der Spannung an der Meßstelle ist, und aus einem Richtungsdetektor (13), an dessen Eingänge die beiden gefilterten Signalen (/\i,Au) angeschlossen sind und dessen Ausgänge teils an ein Auslöserelais (18) und toils an ein Blockierungsrelais (19) angeschlossen sind.

2. Wellendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrator (5, 6) zwischen dem Bandsperrfilter (3» 4) und dem Richtungsdetektor (13) geschaltet ist.

3. Wellendetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ein Vorzeichenindikatoren (7, 8) zwischen den Bandsperrfiltern (3, ^) und dem Richtungsdetektor (13) angeschlossen sind zur Zuordnung positiver und negativer Signale

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auf entsprechenden Eingängen des Richtungsdetektors (13)·

4. Wellendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Richtungsdetektors (13) an die Auslöse- bzw. Blockierungsrelais (18, 19) über
Schwellwertglieder (16, 17) angeschlossen sind.

5. Wellendetektor nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß differenzierende Geräte zwischen den Bandsperrfiltern (3, 4) und dem Richtungsdetektor (13)

geschaltet sind..

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