DE2353424C3

DE2353424C3 - Wave detector

Info

Publication number: DE2353424C3
Application number: DE19732353424
Authority: DE
Inventors: Gunnar Västeraas Nimmersjö (Schweden)
Original assignee: Asea AB, Västeraas (Schweden)
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1973-10-25
Publication date: 1977-05-26

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendetektor zur Erfassung von Wanderwellen in einem Starkstromnetz mit je einem Detektorteil für jede Phase des zu überwachenden Netzes.The invention relates to a wave detector for detecting traveling waves in a power network with one detector part for each phase of the network to be monitored.

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 in dem vom Relais überwachten Teil des Netzes liegt. Ein Fehler auf der anderen, von dem Relais nicht zu überwachenden Seite des Netzes wiird 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.If a fault occurs in a high-voltage network, traveling waves arise that spread across the line move forward and finally get to the point where network monitoring relays are inserted into the network are. The relay only monitors the line in one direction. One speaks of a »preceding Error «if the error is in the part of the network monitored by the relay. A bug on the the other side of the network not to be monitored by the relay is identified as the "underlying error" designated. There is therefore a need to use a wave detector at the relay point (measuring point), which distinguishes the direction from which the traveling wave comes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendetektor der eingangs genannten Art zu entwickeln, der die Richtung der eintreffenden Wanderwelle erfaßt und der daüber hinaus imstande ist, zwischen kurzen, vorübergehenden Fehlern und andauernden Fehlern zu unterscheiden.The present invention is based on the object of providing a wave detector of the type mentioned at the beginning To develop a way that detects the direction of the incoming traveling wave and that beyond is able to distinguish between short, temporary errors and persistent errors.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wellendetektor der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der durch die in dem Anspruch 1 genannten Merkmale gekennzeichnet istTo solve this problem, a wave detector of the type mentioned is proposed, which by the features mentioned in claim 1 is characterized

Die Erfindung gründet sich auf die Erfassung der Bewegungsrichtung der Wanderwelle im Meßpunkt, 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 = -Z₀-I bekommt, wobei u die Spannung, / der Strom und Z₀ die Wellenimpedanz ist. Die Spannungs- und Stromwellen haben somit entgegengesetzte Vorzeichen, gesehen in der Überwachungs-The invention is based on the detection of the direction of movement of the traveling wave in the measuring point in order to determine the direction to the point of failure. In the traveling wave, which moves from the point of failure to the measuring point of the relay, the current and voltage waves have different signs, so that one gets the relation u = -Z ₀ -I , where u is the voltage, / the current and Z ₀ is the wave impedance. The voltage and current waves thus have opposite signs, seen in the monitoring

richtung 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 = Z₀ ■ i haben, und indiziert den Fehler als dahinterliegenden Fehler.
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 ausfiltriert (unterdrückt), so daß nur die nieder- und hochfrequenten Transienten übrigbleiben, und danach die Vorzeichen der Spannungs- und Stromwellen 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 Von:eichen, so handelt es sich um einen davorliegenden Fehler.direction of the relay to the point of failure. If the error occurs in the opposite direction from the measuring point, the relay detects that the voltage and current waves have the same sign u = Z ₀ ■ i , and indicates the error as the underlying error.
The traveling waves, which move from a fault location along the line, contain transients within a wide frequency range. By filtering out (suppressing) the mains frequency fundamental waves in a band-stop filter, so that only the low and high frequency transients remain, and then comparing the signs of the voltage and current waves, the direction of movement of the traveling wave and thus the direction to the point of failure can be determined. If both waves have the same sign, then it is a matter of an underlying error, but if they have different von: calibrate, then it is a matter of a previous error.

Anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles eines dreiphasigen gerichteten Wellendetek- tors soll die Erfindung näher erläutert werden.On the basis of the embodiment shown in the figure of a three-phase directional wave detector tors the invention will be explained in more detail.

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.The detector comprises three detector parts R, S, T, one for each phase of a three phase system. Of the three parts, only part R is shown in full. The other two are only indicated by the blocks S, T , and only part R is described below.

Der Detektoranteil hat zwei Eingänge 1 und 2. Dem ersten Eingang wird ein Signal Ui zugeführt, das proportional der Stromstätke im Meßpunkt ist, und dem zweiten Eingang wird ein Signal Uu zugeführt, das proportional der Spannung im Meßpunkt ist. Die beiden Signale werden jeweils einem Bandsperrfilter 3 bzw. 4 zugeführt, das den betriebsfrequenten Anteil des Signals unterdrückt. Die gefilterten Signale Ai bzw. Au, die nun lediglich nieder- und hochfrequente Transienten enthalten, werden jeweils einem Integrator 5 bzw. 6 zugeführt. Die Ausgänge der Integratoren sind an den Eingang jeweils eines Vorzeichenindikators 7 bzw. 8 angeschlossen, die jeweils zwei Ausgänge 9, 10 bzw. 11, 12 haben, die ihrerseits an die entsprechenden Eingänge eines Richtungsdeiiektors 13 angeschlossen sind. Die Vorzeichenindikatoren und der Richtungsdetektor können mit einer anderen Ausführung des Richtungsdetektors zu einer Einheilt zusammengebaut werden, die dann auch Richtungsdetektor genannt wird. Dieses Gerät enthält dann zwei Hingänge 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 positivemThe detector component has two inputs 1 and 2. The first input is fed a signal Ui which is proportional to the current at the measuring point, and the second input is fed a signal Uu which is proportional to the voltage at the measuring point. The two signals are each fed to a band-stop filter 3 or 4, which suppresses the operating-frequency component of the signal. The filtered signals Ai and Au, which now only contain low-frequency and high-frequency transients, are each fed to an integrator 5 and 6, respectively. The outputs of the integrators are each connected to the input of a sign indicator 7 or 8, each of which has two outputs 9, 10 or 11, 12, which in turn are connected to the corresponding inputs of a direction indicator 13. The sign indicators and the direction detector can be combined with another embodiment of the direction detector to form a unit, which is then also called a direction detector. This device then contains two inputs instead of four inputs, as shown in the drawing. If separate sign indicators are used, a positive signal occurs at one output, for example 9 or 11

Eingangssignal auf und an dem anderen Ausgang 10 bzw. 12 bei negativem Eingangssignal. Der Richtungsdetektor 13 hat zwei Ausgänge 14 und 15. Der obere Ausgang 14 ist über ein Schwellwertglied 16 an ein Auslöserelais 18 angeschlossen. Der untere Ausgang 15 ist über ein Schwellwertglied 117 an ein Blockierungsrelais 19 angeschlossen.Input signal on and at the other output 10 or 12 in the case of a negative input signal. The direction detector 13 has two outputs 14 and 15. The upper one Output 14 is connected to a trigger relay 18 via a threshold value element 16. The lower exit 15 is connected to a blocking relay 19 via a threshold value element 117.

Die Vorzeichenindikatoren und der Richtungsdetektor verarbeiten die von den Integratoren 5 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 Voi-zeichen haben. Wenn die Amplitude des Ausgangssignals am Ausgang 14 den am Schwel! wertglied 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.The sign indicators and the direction detector process those from integrators 5 and 6 incoming signals in such a way that an output signal occurs at output 14 if both input signals have different signs, and a signal occurs at output 15 if both input signals are the same Have Voi mark. When the amplitude of the output signal at exit 14 den am Schwel! value element 16 exceeds the set threshold value, this gives Relay 18 a trigger signal. In a corresponding manner, the relay 19 is a blocking signal when the Amplitude of the signal occurring at output 15 corresponds to the threshold value set at threshold value element 17 exceeds.

Durch die Kombination der Integratoren 5 bzw. 6 sowie der Schwellwertglieder 16 bzw. 17 ist der Wellendetektor imstande, die verschiedenen Störungen zu unterscheiden, beispielsweise solche, die durch Gewitter oder wirkliche Fehler im Netz verursacht wei Jen. Durch Gewitter verursachte Störungen können Ausgleichsschwingungen (Transienten) großer Amplitude verursachen, die jedoch in der Regel nach kurzer Zeit abklingen, was zur Folge hat, daß die Ausgangssignale der Integratoren 5 und 6 klein sind. Die Schwellwertglieder 16 und 17 können so eingestellt werden, daß sie Signale von so geringer Größe nicht hindurchlassen. Ein Netzfehler dagegen, gleichgültig ob es sich um einen Erdungsfehler oder einen Fehler zwischen zwei Phasen handelt, erzeugt in der Regel lang andauernde Transienten, so daß die Ausgangssignale der Integratoren 5 und 6 größer werden als es der Einsiellung der Schwellwertglieder 16 bzw. 17 entspricht, so daß der Wellendetektor anspricht.The combination of the integrators 5 and 6 and the threshold value elements 16 and 17 is the Wave detector able to distinguish the various disturbances, for example those caused by Wei Jen caused thunderstorms or real errors in the network. Disturbances caused by thunderstorms Compensating oscillations (transients) cause large amplitudes, but usually after a short time Decay time, with the result that the output signals of the integrators 5 and 6 are small. the Threshold members 16 and 17 can be set so that they do not receive signals of such a small size let through. A network fault, on the other hand, regardless of whether it is a ground fault or a fault acts between two phases, usually generates long-lasting transients, so that the output signals the integrators 5 and 6 become larger than it corresponds to the insertion of the threshold value elements 16 and 17, respectively, so that the wave detector responds.

In der oben beschriebenen Ausführungsform 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 /1/bzw.^(/direkt den Vorzeichetiindikatoren und danach dem Richtungsdetektor 13 zugeführt.In the embodiment of the invention described above, an integrator 5 or 6 is used for processing the signal. While such a device is most useful in most cases, it is also possible to use differentiating devices for quick display. According to another embodiment of the invention, both integrating and differentiating devices are dispensed with and the filtered signal /1/ or ^(/ is fed directly to the sign indicators and then to the direction detector 13.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Wave detector for detecting traveling waves in a power network, each with a detector part for each phase of the network to be monitored, characterized in that each detector part (R, S, T) consists of a first band-stop filter (3) to suppress the operating frequency component of the first Signal (UiJ which is proportional to the current at the measuring point, and a second band-stop filter (4) for suppressing the operating- frequency component of a second signal (Uu) which is proportional to the voltage at the measuring point, and also from a direction detector (13) the inputs of which the two filtered signals (/U.dujangeschuled) and the first output (14) with a trigger relay (18) that emits a signal if the signs of the two filtered signals (Ai, Au) differ, and the second output (14) with the same sign of the two filtered signals (Ai. Au) a signal emitting output (15) is connected to a blocking relay (19).

2. Wave detector according to claim 1, characterized in that in each case one integrator (5; 6) is connected between the band stop filter (3; 4) and the direction detector (13).

3. Wave detector according to claim 1 or 2, characterized in that in each case a sign indicator (7; 8) between the band stop filter (3; 4) and the direction detector (13) is connected to Assignment of positive and negative signals to the corresponding inputs of the direction detector (13).

4. Wave detector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outputs of the Direction detector (13) to the release or blocking relay (18; 19) via threshold value elements (16; J7) are connected.

5. Wave detector according to one of claims 1, 3 or 4, characterized in that each differentiating devices connected between the bandstop filter (3; 4) and the direction detector 13) are.