DE2717681A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A MINIMUM OF THE ANGULAR IMPEDANCE AND A MINIMUM OF THE REACTANCE BY MEASUREMENT TO CREATE A DISTANCE PROTECTION FOR A LINE FOR TRANSPORTING ELECTRICAL ENERGY - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A MINIMUM OF THE ANGULAR IMPEDANCE AND A MINIMUM OF THE REACTANCE BY MEASUREMENT TO CREATE A DISTANCE PROTECTION FOR A LINE FOR TRANSPORTING ELECTRICAL ENERGY

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DE2717681A1
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Germany
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Andre Guenin
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Ind Controle & Equipment
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/38Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
    • H02H3/382Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current involving phase comparison between current and voltage or between values derived from current and voltage

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

^ Patentanwälfe Dipl. In-. !:, · ·.; ;P-3„ tDr. rer. ;. ■■. ' . i;0ründt ^ Patent attorneys Dipl. In-. !:, · · .; ; P -3 " t Dr. rer. ;. ■■. '. i; 0 rounds

I Dr.-!..- f r ■ i,iV,f,I Dr .-! ..- fr ■ i, i V , f,

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Zusatz zu P 25 51 872.1Addition to P 25 51 872.1

i'iU.-UiLn JJ CüNTRÖLÜ UT D'li^UIPülf-Iüirj? (I.C.E.)» 41, rue Crozatier, F-75ü12 Paris (Frankreich)i'iU.-UiLn JJ CüNTRÖLÜ UT D'li ^ UIPülf-Iüirj? (I.C.E.) » 41, rue Crozatier, F-75ü12 Paris (France)

"Verfahren und Vorricntun^ zur Erfassung eines Minimums der winkelimpedanz sowie eines Minimums der Reaktanz uurch lie^sun^ zur Schaffung eines Distanzschutzes für eine Leitung zum Transport elektrischer Energie""Procedure and Vorricntun ^ for the detection of a minimum the angular impedance and a minimum of the reactance uurch lie ^ sun ^ to create distance protection for a line for the transport of electrical energy "

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l>ie Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines Minimums der Winkelimpedanz und eines Minimums der Reaktanz durch Messung zur Schaffung eines Distanzschutzes für eine Leitung zur,. Transport elektrischer Energie.The invention relates to a method and an apparatus for detecting a minimum of the angular impedance and a minimum of the reactance by measurement to create a distance protection for a line to. Transport of electrical energy.

Alle Systeme, die derzeit für die Messung an einem elektrischen Schutzstromkreis und insbesondere für die Impedanz- und Reaktanzmessung mit dem Ziel der Schaffung eines Distanzschutzes als Ausrüstung von Leitungen von Hochspannungsnetzen verwendet werden, werden durch die aperiodische Komponente und die Harmonischen beeinträchtigt, die die Eingangsgrößen, d. h. die Spannungen und insbesondere die Stromstärken,bei einer Störung in den Hochspannungsleitungen mitführen.All systems that are currently used for measurements on an electrical protective circuit and in particular for impedance and reactance measurement with the aim of creating distance protection as equipment for lines in high-voltage networks are used, are affected by the aperiodic component and the harmonics, which the input quantities, d. H. Carry the voltages and especially the current intensities with you in the event of a fault in the high-voltage lines.

Was die aperiodische Komponente betrifft, verwendet man im allgemeinen eine Vorrichtung, die eine mehr oder weniger lange Zeitverzögerung (mitunter bis zu 0,2 Sekunden) hervorruft, um die Rückkehr der symmetrischen Welle abzuwarten, mit dem Ziel, eine korrekte Messung durchzufuhren.As for the aperiodic component, im is used generally a device that causes a more or less long time delay (sometimes up to 0.2 seconds), to await the return of the symmetrical wave with the aim of making a correct measurement.

Gemäß dem vorliegenden Zusatz zu dem Meßverfahren nach dem Hauptpatent (DT-OS 2 351 872) wird die symmetrische Welle praktisch augenblicklich wiederhergestellt und folglich die obengenannte Zeitkonstante ausgeschaltet, deren Vorhandensein die Ansprechgeschwindigkeit des Distanzschutzes beeinträchtigt, die die wichtigste Voraussetzung für die Aufrechter haltung der Stabilität des Netzes im Falle einer Störung ist, denn die anzustrebende Ansprechzeit ist kürzer oder gleich kO ma. According to the present addition to the measuring method according to the main patent (DT-OS 2 351 872) the symmetrical wave is restored almost instantly and consequently the above time constant is switched off, the presence of which affects the response speed of the distance protection, which is the most important requirement for maintaining stability of the network in the event of a fault, because the target response time is shorter or equal to kO ma.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jeder Eintrittegröße (Stromstärke und Spannung) ein aktives Filter zugeordnet wird, das mit einem Operations- oder Funktions-According to the invention, this is achieved in that each input variable (current intensity and voltage) has an active filter associated with an operational or functional

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verstärker kombiniert ist. Dieses Filter, das ein Bandpaßfilter ist, ermöglicht in gleicher Weise das Sperren der harmonischen Oberschwingungen der Grundfrequenz, die in der zu behandelnden Spannung und Stromstärke auftreten und infolgedessen die Genauigkeit der Impedanz- bzw. Reaktanzmessung beeinträchtigen.amplifier is combined. This filter which is a band pass filter is, enables in the same way the blocking of the harmonic harmonics of the fundamental frequency, which in the The voltage and current to be treated occur and consequently the accuracy of the impedance or reactance measurement affect.

In der Zeichnung ist ein Aueführungsbeispiel der Zusatzerflndung zur Impedanz- und Keaktanzmessung gemäß de« llauptpatent veranschaulicht.The drawing shows an example of the additional invention for impedance and reactance measurement according to de « llauptpatent illustrated.

Fig. 1 zeigt die gemäß der vorliegenden ZusatzerfindungFig. 1 shows according to the present additional invention

durch Filter vervollständigte Vorrichtung zur Messung der Winkelimpedanz gemäß Fig. 2 des Hauptpatente;Device completed by filters for measuring the angular impedance according to FIG. 2 of the main patent;

Fig. 2 zeigt die gemäß der Zusatzerfindung durch Filter vervollständigte Vorrichtung zur Reaktanzmessung gemäß Fig. k des Hauptpatents;FIG. 2 shows the device for reactance measurement completed according to the additional invention by filters according to FIG. K of the main patent;

Fig. 3 zeigt ein Aueführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung verwendbaren Bandpaßfilters bekannter Bauart; undFig. 3 shows an embodiment of one according to the invention usable bandpass filter of known type; and

Fig. k ist eine Kennlinie, die zur Veranschaulichung der Einwirkung des Filters auf die unterschiedlichen Frequenzen in Ordinatenrichtung den von dem Filter durchgelassenen Amplitudenanteil für die einzelnen in Abszissenrichtung aufgetragenen Frequenzen zeigt.FIG. K is a characteristic curve which, in order to illustrate the effect of the filter on the different frequencies in the ordinate direction, shows the amplitude component passed by the filter for the individual frequencies plotted in the abscissa direction.

Fig. 1 zeigt die Winkelimpedanzmessung entsprechend Fig. 2 des Hauptpatente, gemäß welcher der Strom I und die Spannung U die Primärwicklungen der Transformatoren T. bzw.T- speisen. Der zwischen die Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators T. geschaltete Widerstand R. liefert eine Bar Stromstärke proportionale regelbare Spannung RI, und diese Spannung wird über Widerstände R. und R_ den Eingängen Je einesFIG. 1 shows the angular impedance measurement according to FIG. 2 of the main patent, according to which the current I and the voltage U feed the primary windings of the transformers T. and T. The resistor R. connected between the terminals of the secondary winding of the transformer T. supplies a current strength of one bar proportional controllable voltage RI, and this voltage is via resistors R. and R_ the inputs one each

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Operatlonsverstärkers 11 bzwo \2 zugeführt, die zugleich die Spannung U erhalten, die Ihnen über die Widerstände R. bzw. R^ vom Sekundär teil des Transformators T zugeführt wird, der den Widerstand R1n speist. Diese von dem Widerstand R1 abgegriffene Spannung wird nun gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung mittels eines Filters P1 gefiltert. Der Verstärker bildet die Vektorsumme aus U und RI und liefert am Ausgang eine Spannung V a -( U + RI ), während der Verstärker 12 die Differenz -Ü + RI bildet und am Ausgang diese Größe liefert,Operational amplifier 11 or o \ 2 supplied, which at the same time receive the voltage U, which is fed to you via the resistors R. or R ^ from the secondary part of the transformer T, which feeds the resistor R 1n. This voltage tapped off by the resistor R 1 is then filtered by means of a filter P 1 in accordance with the present additional invention. The amplifier forms the vector sum from U and RI and delivers a voltage V a - (U + RI) at the output, while the amplifier 12 forms the difference -Ü + RI and delivers this value at the output,

in Reihe Der Kondensator C. und der Widerstand R-, die/zwischen die Klemmen des Sekundärkreises des Transformators T geschaltet sind, liefern einen um einen Winkel -P phasenverschobenen Strom i , der nach Durchtritt durch ein Filter F„ einem der beiden Eingänge je eines Phasenvergleichers 13, ^k zugeführt wird, deren andere Eingänge an den Ausgang je eines der Operationsverstärker 11, 12 angeschlossen sind.in series The capacitor C. and the resistor R-, which are / are connected between the terminals of the secondary circuit of the transformer T, supply a current i which is phase-shifted by an angle -P and which, after passing through a filter F, one of the two inputs Phase comparator 13, ^ k is supplied, the other inputs of which are connected to the output of one of the operational amplifiers 11, 12.

Die Reaktanzmessung kann ebenso erfolgen,wie im Hauptpatent anhand der Fig. k beschrieben, jedoch unter Verwendung der Filter gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung in der in der vorliegenden Fig. 2 veranschaulichten Weise. Die Phasenvergleieher 23 und 2k vergleichen die Phasenverschiebung zwischen:The reactance measurement can also be carried out as described in the main patent with reference to FIG. K , but using the filters according to the present additional invention in the manner illustrated in the present FIG. 2. The phase comparators 23 and 2k compare the phase shift between:

einerseits einer zur Stromstärke I proportionalen Größe, deren Abbild an dem Widerstand R abgegriffen wird, jedo mittels des Filters F- gefiltert wird; undon the one hand, a variable proportional to the current intensity I, the image of which is tapped off at the resistor R, however is filtered by means of the filter F-; and

andererseits einer Größe, die entweder die Vektorsumme oder die Vektordifferenz der an den Klemmen des Widerstandes R1n erhaltenen, jedoch mittels des Filters F. gefilterten Spannung U und einer zu I proportionalen Spannung zl ist, deren Phasenwinkel γ? von der Phasenschieberschaltung C1 -R2 be~ stimmt wird. Die Operationsverstärker 21 und 22 bilden die Summe bzw.Differenz von U und zl, und die Widerständeon the other hand, a quantity which is either the vector sum or the vector difference of the voltage U obtained at the terminals of the resistor R 1n but filtered by the filter F. and a voltage zl proportional to I, the phase angle of which γ? is true be 2 ~ R - of the phase shift circuit C. 1 The operational amplifiers 21 and 22 form the sum or difference of U and zl, and the resistances

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K. bis R1Q spielen eine Rolle analog den Widerständen R-bis K0 gemäß Fig. 1.K to R 1 Q play a role analogous to the resistors R 1 to K 0 according to FIG. 1.

Vie im Hauptpatent erläutert, erhält man durch die Gruppier rung der+Schaltungen gemäß Figo 2 und k des Hauptpatentes (Fig. 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung) die Viereckcharakteristik, die dank der Wirkung der Filter F bis Pl mit hoher Genauigkeit erzielt wird,Vie explained in the main patent, the quadrangular characteristic is obtained by grouping the + circuits according to Figo 2 and k of the main patent (Fig. 1 and 2 of the present application), which is achieved with high accuracy thanks to the action of the filters F to Pl,

Fig. 3 zeigt beispielsweise das Schema eines Bandpaßfilters von bekanntem Aufbau, der als Filter F. bis F. verwendbar ist. Dieses Schema des Bandpaßfiltere mit erhöhtem Überspannungskoeffizienten weist eine erste Stufe auf, die als Folgeschaltung montiert ist und der ganzen Schaltung ein· hohe Eingangsimpedanz gibt und aus einem Operationsverstärker 1 in Reihenschaltung mit einem Widerstand R besteht, während die zweite Stufe einen Operationsverstärker 2 aufweist, dessen Durchlaßband durch die Reihenschaltung der Widerstände R21 und R„2 einstellbar ist, die zwischen die beiden Eingänge des Filters geschaltet ist. Das Filter wird durch die Kondensatoren C2 und C_ sowie die Widerstände 2R in der dargestellten Schaltanordnung vervollständigt.For example, FIG. 3 shows the diagram of a band-pass filter of known construction which can be used as filters F. to F. This scheme of the bandpass filter with increased overvoltage coefficient has a first stage, which is mounted as a follow-up circuit and gives the whole circuit a high input impedance and consists of an operational amplifier 1 in series with a resistor R, while the second stage has an operational amplifier 2, whose Passband can be set by connecting the resistors R 21 and R " 2 in series , which is connected between the two inputs of the filter. The filter is completed by the capacitors C 2 and C_ and the resistors 2R in the switching arrangement shown.

Fig. k zeigt die Kennlinie des in Ordinatenrichtung aufgetragenen durchgelassenen Amplitudenanteils als Funktion der in Abszissenrichtung aufgetragenen Frequenzen, und wie ersichtlich, gewährleistet das Filter beiderseits der Zentralfrequenz von 50 Hz eine starke Dämpfung und hält somit die aperiodische Komponente und die oberen Harmonischen zurück.Fig. K shows the characteristic of the transmitted amplitude component plotted in the ordinate direction as a function of the frequencies plotted in the abscissa direction, and as can be seen, the filter ensures strong attenuation on both sides of the central frequency of 50 Hz and thus holds back the aperiodic component and the upper harmonics.

beidenboth

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Claims (1)

PatentanspruchClaim Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Minimums der Winkelimpedanz sowie eines Minimums der Reaktanz durch Messung zur Schaffung eines Distanzschutzes für eine Leitung zum Transport elektrischer Energie, bei denen die Messung gemäß einer vierseitigen Impedanzcharakteristik (Kennviereck) erfolgt, für jede Seite des Kennvierecks, ausgehend von einer Eingangsstromstarke und einer Eingangsspannung, zwei Vektorgrößen gebildet werden,deren eine mit Hilfe eines Operationsverstärkers erhalten wird,und die Phasen der beiden Größen in einem Phasenvergleicher verglichen werden, der je nach Lage des für die Impedanz kennzeichnenden Punktes in bezug auf die Seite des Viereckes zwei Zustände liefert, gemäß Patent (UT-OS 2 351 H72),Method and device for detecting a minimum of the angular impedance and a minimum of the reactance by measurement to create a distance protection for a line for the transport of electrical energy, in which the measurement takes place according to a four-sided impedance characteristic (characteristic square), starting for each side of the characteristic square From an input current and an input voltage, two vector quantities can be formed, one of which with the help of of an operational amplifier is obtained, and the phases of the two quantities are compared in a phase comparator which, depending on the position of the point characteristic of the impedance in relation to the side of the square, has two states supplies, according to patent (UT-OS 2 351 H72), dadurch gekennzeichnet, daß in die Schaltungen zur Bildung der beiden Größen, deren Phasen verglichen werden, zwei Bandpaßfilter eingeschaltet werden, um die Messung dem Störeinfluß aperiodischer Komponenten und harmonischer Oberschwingungen der Eingangsspannung und der Eingangsstromstärke zu entziehen, ohne eine Zeitkon.stante einzuführen.characterized in that in the circuits for forming the two quantities, the phases of which are compared, two Bandpass filters can be switched on in order to reduce the measurement Interference of aperiodic components and harmonic oscillations of the input voltage and the input current to withdraw without introducing a time constant. 709884/0658709884/0658
DE19772717681 1976-07-20 1977-04-21 METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A MINIMUM OF THE ANGULAR IMPEDANCE AND A MINIMUM OF THE REACTANCE BY MEASUREMENT TO CREATE A DISTANCE PROTECTION FOR A LINE FOR TRANSPORTING ELECTRICAL ENERGY Withdrawn DE2717681A1 (en)

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FR7622133A FR2359530A2 (en) 1976-07-20 1976-07-20 MEASUREMENT METHOD AND DEVICE AT MINIMUM ANGLE IMPEDANCE AND MINIMUM REACTANCE ACHIEVING DISTANCE PROTECTION FOR AN ELECTRIC ENERGY TRANSMISSION LINE

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0015864A1 (en) * 1979-02-28 1980-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Circuit for the determination of the reactance of a power transmission line in the case of a short circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0015864A1 (en) * 1979-02-28 1980-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Circuit for the determination of the reactance of a power transmission line in the case of a short circuit

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SE7706898L (en) 1978-01-21
GB1538003A (en) 1979-01-10
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CH594305A5 (en) 1978-01-13
FR2359530A2 (en) 1978-02-17

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