DE2529898C3 - Einrichtung zur Fehlerortseingrenzung auf einer Leitung - Google Patents
Einrichtung zur Fehlerortseingrenzung auf einer LeitungInfo
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Description
a) an einem Meßort (x=Q) auf der Leitung ist eine
Spannungs- und Strom-Meßschaltung (2) vorgesehen, deren Ausgänge eine der Phasenzahl
oder Leiterzahl der Leitung entsprechende Anzahl von in bezug auf die Leitungsinduktivitäten
und Leitungskapazitäten voneinander unabhängigen Spannungs- und Stromsignalpaaren
(u,.„ iOTyJführen;
b) mit der Meßschaltung (2) ist über mindestens einen Spannungs- und einen Stromsignalkanal
eine Summierschaltung (4, 5) mit mindestens zwei Ausgängen (a, b) verbunden, in der
mindestens ein Paar der voneinander unabhängigen Spannungs- und Stromsignale (um, im),
gegebenenfalls nach Multiplikation mindestens eines dieser Signale mit einem Konstantfaktor,
jeweils additiv und subtraktiv zu zwei gegenläufigen Wanderwellen zugeordneten Wanderwellensignalen
(a(Q,t), b(Q,i)) überlagert werden, die
an jeweils zugehörigen Ausgängen der .Summierschaltung (4, S) anste; <:n;
c) es ist eine !ntegruionsschaltung (7) für die
Bildung von Zeitintegraler [A, B) der Wariderwellensignale
und eine Auswerteschaltung: zur subtraktiven Verknüpfung mindestens zweier
Wanderwellen-Zeitintegrale (A, B) oder d.avon abgeleiteter Größen zu einer durch ihr Vorzeichen
die Fehlerrichtung bzw. durch ihren Betrag die Fehlerdistanz bezüglich des McLSor
tes oder eines vorgegebenen Referenzortes auf der Leitung kennzeichnenden Auswertefunktion
(F, P^vorgesehen;
d) der Spannungssignalkanal (um) umfaßt zwei
ausgangsseitig überlagerte Parallelzweige (13,
14), deren einer (13) emc Schwingschaltung (1Ib) m\\. einer in der fehlerfreien Leitung«,spannung
enthaltenen Eigenfrequenz umfaßt.
2. Einrichtung nach Anspruch I. dadurch gekenn zeichnet, daß als .Schwingschaltung (13ο; ein
wenigstens annähernd au! die Netzfrequenz der Leitung abgestimmtes Bandpaßiilter vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in mindestens einem der beiden Parallelzweige (13, 14) des .Spannungssignalkanals
(um) ein Konstantfaktnrmultiplikator (13a bzw. 14a)
vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeiehnet, daß in jedem der beiden Parallelzweige(lJ,
14) ein Konstantfaktormultiplikator (13a, Ha) vorgesehen ist und daß sich die Faktoren dieser
beiden Multiplikatoren additiv wenigstens annähernd zu Eins ergänzen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß eine die Nahfehlerkompensation
gemäß einem von der Meßort-Fehlerortdistanz abhängigen Gülligkeitskriterium aktivierende
Schalteinrichtung (16,17) vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fehlerortseingrenzung auf einer Leitung, in der aus Spannung
und Strom an einem Meßort mindestens ein einer Wanderwelle auf der Leitung zugeordnetes ur,.1 deren
ίο zeitlichem Verlauf am Meßort entsprechendes Signal
(Wanderwellensignal) gebildet wird, insbesondere nach Patent 25 23 006.
In dem letztgenannten Hauptpatent ist eine Einrichtung zur Fehlerortung, d. h. zur Richtungs- und/oder
Distanzbestimmung eines Fehlerortes in bezug auf einen Meßort an einer Leitung, mit Hilfe von
sogenannten Wanderwellensignalen angegeben. Hierunter ist in diesem Zusammenhang der am Meßort
herrschende Zeitverlauf einer sich über die Leitung in der einen oder anderen Richtung ausbreitenden
Wanderwelle zu verstehen. Die Einrichtung arbeitet jeweils mit Paaren von gegenläufigen Wanderwellensignalen,
d. h. von Wanderwellensignalen, die zueinander gegenläufigen Wanderwellen auf der Leitung
2ϊ zugeordnet sind.
Diese Wanderwellensignale werden aus Meßsignalen gebildet, die dem Zekverlauf von Spannung und Strom
am Meßort entsprechen. Diese Signale werden im folgenden kurz als Meßspannung bzw. Meßstrom
jo bezeichnet. Die Bildung der Wanderwellensignale
erfolgt durch additive und subtraktive Überlagerung von Meßspannung und Meßstrom, wobei im allgemeinen
der Meßstrom oder auch die Meßspannung mit einem Faktor multipliziert wird.
j-> Speziell sei hier im folgenden angenommen, daß
unmittelbar der Meßstrom mit einem Faktor von der Bedeutung eines Widerstandes multipliziert wird,
jedoch kommt bei geeigneter Normierung der Beträge der Wanderwellensignale auch eine Multiplikation der
Meßspannung mit einem Faktor in Betracht, der dann die Bedeutung des reziproken Widerstandes hat.
Ferner ist jeweils ein Paar von Meßspannungen und Meßsimmen erforderlich, welches im Hinblick auf die
Leitungsinduktivitäten und Leitungskapaziläten von
4) anderen Spannungen b/w. Strömen unabhängig sind.
Diese Bedingung ist bei einem Einleitersystem über
Erde ohne Beeinflussung durch andere Leiter ohnehin erfüll'. Bei Mc-hrleitersystemen ist für jeden Leiter ein
Spannungs Stromsi^naipaar an der Meßstation zu
Vi erfassen, woraus über die bekannte Modalkomponen
tenzcrlegung entsprechende fiktive und voneinander entkoppelte, d. h. unabhängige Spannungs Stroinsignai
paare erzeugt werden. Aus letzteren wird dann durch geeignete Linearkombination mit den {-.lementen von
■,ί Modalmatrizen, die aus den gegebenen T'cilinduktivitaten
und Teilkapazitaten des l.eitersystems ein fur
allemal berechenbar sind, gegenläufige Wanderwellen
signalpaare für die Fehlerortsbestimmung erzeugt. Im folgenden wird die Erläuterung der t.infachheii
ho halber auf ein Firileitersystem beschrankt.
Die im Hauptpatent angegebene Einrichtung air
Fehlerortsbeslimmung arbeitet einwandfrei, solange die Meßspannung beim Kurzschluß auf nicht allzu geringe
Werte zusammenbricht, d. h. für dem Meßort nicht allzu nahe Fehlerortslagen. Für Nahfehler mit entsprechend
starkem Spannungszusammenbruch entstehen jedoch Schwierigkeiten wegen der Annäherung der Meßspannungsamplitude
nach Kurzschluß an den Störsignalpe-
gel. Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher eine Weiterbildung der vorgenannten Einrichtung dahin, daß
auch Nahfehler mit ausreichender Sicherheit mindestens hinsichtlich ihrer Richtung bezüglich des Meßortes
erfaßbar sind. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Die Erfindung wird weiter anhand des in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert, zu
dem F i g. 2 den Verlauf distanz- und richtungsabhängiger Auswertefunktionen über der Entfernung des
Fehlerortes vom Meßort wiedergibt.
In Fig. 1 ist eine aus einem Leiter 1 über Erde
bestehende Leitung mit der Längskoordinate χ und dem Meßort x=0 sowie einem vorgegebenen Referenzort
x=zr und mit einem dazwischen angenommenen Fehlerort x—z angedeutet Am Meßort befindet sich
eine Meßstation 2 mit einem Meßspannungswandler 2a
und einem Meßstromwandler 2b. Hier schließen sich ein Meßspannungskanal mit der Meßspannung um und ein
Meßstromkanal mit dem Meßstrom im an. Der
Meßspannungskanal führt über eine Nahfehler-Kompensationseinrichtung
N und der Meßstromkanal über einen Konstantfaktormultiplikator 3 mit einem zweiten
Eingang für einen Widerstandsfaktor Rw an eine
Summierschaltung, die aus einem Additionsverstärker 4 und einem Subtraktionsverstärker 5 besteht. Am
Ausgang des ersteren entsteht somit ein erstes Wanderwellensignal
α 10. ι) - u„, h Rn /m.
am Ausirang des letzteren ein zweites Wanderwellensi
trial
MO. ο =
Diese Wanderwellensignale werden, wie im Hauptpatent im einzelnen beschrieben, in einer Multiphkationsschaltung
b beispielsweise mit einer, gegebenenfalls auch mit mehreren verschiedenen, etwa gegeneinander
zeitlich verschobenen Gewichtsfunklionen gfrj multipliziert,
t.·. folgt eine Integrationsschaltung 7 mit beispielsweise definierten Integralionsintervallen, die
übt r einen entsprechenden Steuereingang T bestimmt
werden Können. Am Ausgang der Integrationsschaltung eniAit'hen mindestens zwei Zeitmtegrale A und B, die —
uniei / ihilfenahme einer zusätzlichen Schaltung für die
bcihminung der Phasenlage der Integrationsiniervalle
b'/ut'iKii einer Ciruntischwingung. etwa der Netzfrequenzkomoonente
der Wanderwellensignale — bereits ei.ie hehierrithtungs und eine F-ehlerdistanzbestim-π·
mg bezüglich des Meßortes ermöglichen, und zwar dun h uie im Hai'Oipatent angegebene Verknüpfung der
Zt'imtcgrak1 zu einer Auswertefunktion F in einer
vi.-.~kii!i|)fungsschaltung 8. Für die genannte Phasenbest.imnung
ist ein Hilfszweig vom Ausgang der
Suinmierschdiiung mit einem F requen<filter 9 für die
Htrvoiiicbung der Waiiderwelkn-Grundfrequenzkompunente
und ein Phasendetcktur 10 vorgesehen. In letzterem wird die Phasenlage der Integrationsintervalle
bezüglich der Grundschwingungskomponente der Wanderwellensignale festgestellt und dementsprechend
das Vorzeichen der Auswertefunktion mittels einer dem Ausgang der Verknüpfungsschaltung 8 nachgeschalle·
ten Vorzeichenumkehrschaltung 11 gegebenenfalls korrigiert. Am Endausgang 12 der Schaltung steht somit
das richtige Vorzeichen entsprechend der Fehierrichtung bezüglich des Meßortes zur Verfugung.
Im übrigen kann durch zeitliche Verschiebung dar gegenläufigen Wanderwellensignale gegeneinander,
durch Gewichtung mit zeitlich gegeneinander verschobenen Gewichtsfunktionen oder durch Integration der
— gegebenenfalls gewichteten — gegenläufigen Wanderwellensignale über gegeneinander verschobene
Integrationsintervalle ein Referenzort auf der Leitung
ίο vorgegeben werden, bezüglich dessen dann eine
Fehlerrichtungs- und/oder Fehlerdistanzbestimmung vorgenommen werden kann.
Die Nahfchler-Kompensationsschaltung N im Meßspannungskanal
umfaßt eine Verzweigung auf zwei Parallelkanäle 13 und 14, von denen ersterer eine
Schwingschaltung 13£» — hier beispielsweise ein auf die
Netzfrequenz abgestimmtes BandpaßFilter mit mehreren induktiven und kapazitiven Energiespeichern —
umfaßt. Ober je einen Konstantfaktormultiplikator 13a bzw. 14a werden die beiden Parallelkanäle mittels eines
Additionsverstärkers 15 überlagert, ^n dessen Ausgang
die korrigierte Meßspannung u'm für a\c vorangehend
erwähnte Weiterverarbeitung zur Verfügung steht.
Die beiden Multiplikatoren 13a und 14a sind auf bezüglich des Wertes Eins komplementäre Faktoren K
bzw. 1 · K eingestellt, so daß im eingeschwungenen Zustand nach Fehlereintritt, wobei die überlagerten,
durch den Kurzschluß hervorgerufenen tangenten Oberwellen der Spannung abgeklungen sind, im
ι» wesentlichen um=u'm gilt. Bei geeigneter Betragsnormierung
der Meßspannung, die durch entsprechende Faktoren im Meßstromkanal und gegebenenfalls durch
Anpassung in der Auswerteschaltung erreicht werden kann, genügt jede unterschiedliche Konstantfaktormul-
J5 tiplikation in den beiden Parallelkanälen, so daß
gegebenenfalls auf mindestens einem der beiden Multiplikatoren 13a bzw. 14a verzichtet werden kann.
Im konkreten Schaltungsbeispiel ist dann selbstverständlich durch einen geeigneten Summierwidurstand
im Zweigkanal 14 für die anschließende additive Überlagerung der beiden Zweigsignale zu sorgen.
Weiterhin ist gemäß Fig. 1 eine Vergleichsschaltung
16 vorgesehen, deren Eingänge mit der Meßspannung um bzw. mit dem Ausgangssignal der Schwipgschaltung
136 angesteuert werden und die bei Absinken der ursprünglichen Meßspannung unter die durch die
Schwingschaltung quasistationär weitergeführte Meßspannung, und zwar bei Absinken über ein einstellbares
Differen/maß s hinaus, einen die gesamte Verzweigung
mit den Parallelkanälen 13 und 14 überbrückenden Ruheschalter 17 öffnet und damit den Obergang von der
Wanderwellensignalbildung mit der ursprünglichen Meßspannung um zu djr vorangehend beschriebenen
Wa: jerwellensignalbildung mit der korrigierten Meß
spannung u 'm vollzieht. Weil das Maß des Absinkens der
Meßspannung vou der Meßort-Fehlerortentfernung /
abhängt, entspricht diese Umschaltung einer gewissen Fehlerortslage, die Nahfehler und Fernfehler trennt. Ein
Gültigkeitskritei ium für das Nah- oder Fernfehlersignal
bo kann im übrigen auch in anderer Weise von der ungefähren Fehlerortslage abgeleitet werden, ι. D. auch
durch Vergleich der Meßspannung mit einer konstanten Bezugsgröße. Der angedeutete Vergleich mit der
quasistationär weitergeführten Meßspannung hat aber den Vorteil, daß Schwankungen der Leilungsspannung
im Normalbetrieb selbsttätig berücksichtigt werden.
Für die Wirkungsweise gilt unter Bezugnahme auf Fig. 2 folgendes:
Die Kurve F zeigt den Verlauf der mit der ursprünglichen Meßspannung um die Kurve F'denjenigen
der mit der korrigierten Meßspannung u'„, gewonnenen Auswertefunktion über der Meßort-Fehlerortdistanz
z. Es handelt sich also um Eichkurven der Fehlerortung. Wegen des Nulldurchganges mit endlicher
Steigung ist Fin diesem Bereich ifn Hinblick auf den Störsignalpegel mit einer Unsicherheit nicht nur für
die Distanz-, sondern vor allem auch für die ■Richtungsbestimmung behaftet, welche die Brauchbarkeit
der Einrichtung in Frage stellen würde. F' zeigt dagegen im Nulldurchgang einen sprungartigen Verlauf
mit einer den Störsignalpegel sicher überragenden Stufenhöhe und ermöglicht daher einen sicheren
Richtungsentscheid. Außerdem ist die Betragsverzerrung der Auswertefunktion durch die iSlahfehlerkompensation
von der Meßort-Fehlerortdistanz eindeutig abhängig, so daß auch eine Fehlerdistanzbestimmung im
Nahfehierbereich mii entspfec-hefiüef Eichung üiögiicli
Ist.
Maßgebend für diesen Effekt ist die quasistationäre Weiterführung der Meßspannung durch die bei einem
Kurzschluß mit Spannungszusammenbruch am Meßort einsetzende Aüsgleichsschwingung mit einer auf die
Grundfrequenz, hier also die Netzfrequenz, abgestimmten Eigenfrequenz der Schwingschaltung. Für Fernfehler
ist dagegen die Verwendung der ursprünglichen Auswertefunktion vorteilhafter, u. a. wegen der einfachen
Einführbarkeit von Referenzorten wie oben erwähnt. Bei einem gewissen Fehlerort zö in einer
Mindestentfernung vom Meßorl erfolgt daher selbsttätig die bereits erwähnte Umschaltung zwischen der
korrigierten und der ursprünglichen Meßspannung.
Die gesamte Eichkurve setzt sich somit aus zwei Abschnitten mit unterschiedlicher Skalierung zusammen.
Die Zuordnung des ermittelten Betrages der Auswertefunktion zu dem einen oder anderen Bereich
läßt sich ohne weiteres z. B. vom Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 16gemäß Fig. 1 ableiten.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Einfluß der Meßspannungsverzerrung durch die
Schwingschaltung wegen der komplementären Faktoreinstellung im eingeschwungenen Zustand entfällt und
mit der Meßort-Fehlerortdistanz verhältnismäßig ab-ϊϊίϊΓιπΊί.
μ Es ist hoch zu erwähnen, daß die Weiterführung der
Meßspannung außer mit den angedeuteten Schaltungsmitteln auch mit anderen schwingfähigen Einrichtungen
erfolgen kann, z. B. mit aktiven Filterschaltungen, Oszillatoren mit Phasenregelkreis für die Synchronisierung
mit der Netzfrequenz, elektro-akustischen Läufzeilelementen
und dergleichen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Einrichtung zur Fehlerortseingrenzung auf
einer Leitung, in der aus Spannung und Strom an einem MeQort mindestens ein einer Wanderwelle
auf der Leitung zugeordnetes und deren zeitlichem Verlauf am Meßort entsprechendes Signal (Wanderwellensignal)
gebildet wird, insbesondere nach Patent 25 23 006, gekennzeichnet durch
folgende Merkmale:
Applications Claiming Priority (1)
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ID=4323702
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |