DE2360753A1 - Anordnung zur potentialfreien messung der einzelstroeme eines dreileitersystems - Google Patents

Description

• Anordnung zur potcntialfreion Messung der Einzelströme eines Dreileitersystenis Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Einzeiströme eines Dreileitersystems in Hochspannungsanlagen.
• Für Zähl- und Schutzzwecke in Hochspannungsanlagen ist es erforderlich, die Ströme der Hchspannungsleiter zu messen. Im allgemeinen werden dazu induktive Stromwandler eingesetzt. Mit steigenden Spannungen tritt hierbei åedoc ein untragbar hoher Isolationsaufwand auf, Deshalb wird in zunehmendem Umfang von der potentialfreien Messung der Ströme auf der Hochspannungsseite Gebrauch gemachte So ist eine Anordnung zur Übertragung einer von einem auf der Hochspannungsseite fließenden Ströme gebildete Meßgröße von der Hochspannungs- auf die Niederspannungsseite bekannt. Auf der Hochspannungssite befindet sich ein Sender für Lichtimpulse, während der Empfänger, z. B.
• eine Buminissenzdiode, niederspannungssitig angeordnet ist. Der Informationsinhalt umfaßt Betrag und Phase.
• Nachteilig ist, daß schon kleine Temperaturschwankungen zu großen Meßfehlern- führen. Eine weitere Meßeinrichtung für die Ströme in Hochspannungsleitern, die ebenfalls Lichtimpulse zur Überwindung der Potentialstrecke benutzt, arbeitet mit einer auf der iederspannungsseite befindlichen -Lichtquelle, während auf der Hochspannungsseite ein-Reflektor mit einer Blendenanordnung den Lichtstrahl nach dem Impulsfrequenzverfahren moduliert und zu einer Fotozelle auf der Niederspannungsseite zurückschickt. Die Blendenanordnung ist massebehaftet, so daß sie durch die 2trägheit der klasse schnellen Stromänderungen nicht folgen kann.
• Bekannt sind auch Verfahren und inrichtungen zur potentialfreien Messung von Strömen in Hochspannungsleitern, die polarisierte Lichtbündel verwenden.
• Im Magnetfeld des zu messenden Stromes ist ein magnetoptisches Element, ein sog. Baraday-Rotator angeordnet, der das Lichtbündel bezüglich seiner Polarisationsebene moduliert. Die Information über den zu messenden Strom wird dann durch Umsetzung der Polarisations-Modulation erhalten. Der No.hteil dieser Anordnung ist in der-Nichtlinearität des Drehwinkels der Polarisationsebene bei der Umsetzung zu sehen, so daß aufwendige Kompensationseinrichtungen erforderlich werden. Schwierigkeiten ergeben sich auch bei raschen Änderungen des Stromes, wie bei einem Kurzschluß.
• Andere Einrichtungen arbeiten mit Mikrowellenstrahlen, die frequenzmoduliert werden. Es wird der Dopfibr-Effekt ausgenutzt. Bei z. B. linear polarisierten Mikrowellenstrahlen wird die Polarisationsebene der Mikrowellenstrahlen in Abhängigkeit von zu messenden Strom im Hochspannungsleiter gedreht. Nach der Reflektion zur Niederspannungsseite erfolgt dort die Demodulation und die Umsetzung in eine dem Strom analoge Meßgröße.
• Auch die husnutzung von Hochfrequenzschwingungen im Dezimeter-, Zentimeter- und Millimeterbereich ist bekannt, Ein Hochgeschwindigeitsauslöser für Leistungsschalter arbeitet mit einem Wandler von Festkörpernatur, z. Bo ein Hallelement, das in dem vom Stromfluß durch den zu überwachenden- leiter hervorgerufenen Magnetfeld angeordnet ist. Es erfolgt Anzeige des Stromes nach Größe und Polarität. Bei der Messung der Magnetfeldgradienten sind. Hallelemente in einem festen gegenseitigen Abstand angeordnet.
• In einem räumlich- unveränderlichen, senkrecht zu den Hallgeneratorflächen gerichteten Magnetfeld weisen die Sonden voneinander verschiedene Hallspannungen auf0 Die Differenz der Hallspannungen ist der Größe des Magnetfeldgradienten proportional. Durch Exemplarstreuungen leidet jedoch die Meßgenauigeit.
• Alle vorher beschrie-benen Ausführungen machen keine Aussage darüber wie die Einzelleiter eines Dreileitersystems angeordnet sind, und welchen Einfluß die räumliche Anordnung der Einzelleiter zueinander hat Bei einem bekannten Dreileitersystem .liegn die drei Leiter auf einer Geraden, die Abstände untereinander sind gleich. Ei-ne- direkt unter- dem mittleren Leiter befindliche Sonde mißt aus der horizontalen Komponente der magnetischen Feldstärke den Strom in diesem Leiter. Die Messung ist jedoch nur richtig, wenn die drei Leiterstrome gleich groß sind oder ein smmetrisches Drehstromsstem bildem. Aus diesem Grunde Ist diese Messung für Zähl- und Schutzzwece unbrauchbar.
• Zwc der Erfindung ist es, die Meßgenauigeit bei der potentialfreien Strbmmessung in Hochspannungsanlagen zu verbessern.
• Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, durch eine zweckentsprechende Anordnung der Linzelleiter eines Dreileitersystems zueinander und der esonden dazu die Ströme der drei leiter zu messen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die drei stromdurchflossenen Leiter in senkrechter Ebene zu ihrer Länge ein gleichschenkliges Dreieck bilden, dessen einer Winkel ein stumpfer Winkel ist, und daß an zwei von der Geometrie des Dreiecks abhängigen Orten zwei bekannte Sonden so angeordnet sind, daß die zwei Leiterströme der Leiter, die nicht den Schnittpunkt des stumpfen Winkels bilden, exakt meßbar sind und mittels einer dritten Sonde an einem der Orte der beiden anderen Sonden und einer an sich bekannten Differenzschaltung der Beiterstrom des dritten Leiters exakt meßbar ist. Der stumpfe Winkel des Leiterdreiecks beträgt vorzugsweise 135°.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Äusführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt die Anordnung der Zweiter und der Sonden zueinander.
• Die Leiter 1; 2; 3 des Dreileitersystems bilden ein gleichschenkliges Dreieck mit den Seiten a; b; c, wobei die Seiten b; c die gleiche Schenkellänge haben, einen stumpfen Winkel # einschließen. In den-Leitern fließen die entsprechenden Leiterströme J1i J2. An den Orten 4; 5 sind geeignete Sonden, z. BO Hallgeneratoren angeorvdnet. Diese Orte 4; 5 ergeben sich aus den zwei Schnittpunkten eines Halbkreises um die i-Sitte der Seite n des Dreiecks mit halber Seiten länge als Radius und der Verlängerung der beiden anderen Seiten b; Co In diesen Orten stehen die Komponenten der magnetischen Feldstärke, hervorgerufen vom strom in einen Leiter, genau senkrecht auf den Komponenten der magnetischen Feldstärke, die durch die Ströme in den beiden anderen Leitern hervorgerufen werden. Durch die Sonde wird nur diese eine Komponente erfaßt und durch eine bekannte Umsetzung eine den entsprechenden Leiterstrom nach Amplitude und Phasenlage kennzeichnende Größe gewonnen.
• Am Ort 4 ist in Richtung der Seite b ein magnetischer Feldstärkevektor H1 vorhanden, die nur durch den Beiterstrom J1 im Zweiter 1 hervorgerufen wird Die hier angeordnete Sonde erfaßt nur diese eine Komponente. In gleicher Weise wird die dem Leiterstrom eT2 äquivalente Größe am Ort 5 aus dem Feldstärkevektor H2 gewonnen.
• Senkrecht zum Feldstärkevektor H2 ist am Ort 5 eine Komponente der magnetischen Feldstärke vorhanden, die sich nur aus der Addition des magnetischen Feldstärkevektors H1 und des Feldstärkevekt-ors H3, hervorgerufen vom Leiterstrom J3 des Leiters 3 ergibt. Durch eine dritte Sonde wird diese Komponente in bekannter gleise gemessen. Über eine bekannte Differenzschaltung wird mit einemder.Geometrie des Dreiecks entsprechenden Faktor multiplizierte Feldstärkevektor H1 der Sonde am Ort 4 subtrahiert und es wird eine in Amplitude und Phase dem Leiterstrom J3 im Leiter 3 entsprechende Größe gewonnen

Claims (1)

1. Patentansrüche: 1.Anordnung zur potentialfreien Messung der Leiterströme eines Dreileitersystems in Hochspannungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die drei stromdurchflossenen Leiter (1; 2; 3) in senkrechter Ebene zu ihrer Länge ein gleichschenkliges Dreieck bilden, dessen einer winkel ( # ) ein stunpfer Winkel ist, und daß an zwei von der Geometrie des Dreiecks abhängigen Orten (4; 5) zwei bekannte Sonden so angeor@dnet sind, daß die zwei Leiterströme (J1; J2) der Leiter (1; 2), die nicht den Schnittpunkt de stumpfen Winels (#) bilden, exat meßbar sind und mittels einer dritten Sonde an einem der Orte (4; 5) der beiden anderen Sonden und einer an sich bekannten Differenzschaltung der Leiterstrom (J3) des dritten Leiters (3) exakt meßbar ist.

   20 Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g-ekennzeichnet, daß der stumpfe winkel ( # ) des Leiterdreiecks 1350 beträgt.