DE2932929C2

DE2932929C2 - Anordnung zur Fehlerortsbestimmung in einer elektrischen Übertragungsleitung

Info

Publication number: DE2932929C2
Application number: DE2932929A
Authority: DE
Inventors: Toshio Takagi; Yukinari Tokyo Yamakoshi
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1979-08-14
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB2037508A; GB2037508B; JPS5830554B2; SE7906873L; US4313169A; JPS5566768A; DE2932929A1; CH647079A5

Description

+ Z₀Zj sin jjlx +/(£,-cos μ*-Zo/_rsinijLx)]/([l-l-AXv)] · [{[E_o ι-E]IZ₀) s'm ^x-(1,-I₀,) cos μ χ

+j {[(E_r - E₀ r)/Zo] sin μχ - [/, - 4,] cos μχ)].

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fehlerortsbestimmung in einer elektrischen Übertragungsleitung, mit einem Speicher zum Speichern der an einem Ende der Übertragungsleitung gemessenen Spannungs- und Stroniwerte. die zu einer vorbestimmten Anzahl von gleichmäßig zeitlich beabstandeten Zeitpunkten ermittelt werden, und mit einem Rechner zur Berechnung des Abstandes zwischen dem Ende der Übertragungsleitung und dem Fehlerort auf der Übertragungsleitung aus den gespeicherten Spannungs- und Stromwerten und unter Berücksichtigung der Ausbreitungskonstante der Übertragungsleitung.

Eine solche Anordnung ist aus der DE-AS 23 08 489 bekannt. Diese bekannte Anordnung beruht auf dem Prinzip, daß der Zeitverlauf der Augenblickswerte von Strom und Spannung am Meßort im Bereich der sich an einen Fehlereintritt anschließenden Ausgleichs- und Ausbreitungsvorgänge grundsätzlich ausreichende Informationen für eine Fehlerortseingrenzung enthält.

Stoßwellen und Impulse, wie sie für das Auftreten von Fehler charakteristisch sind, erfahren während der Übertragung über die Leitung Verformungen und Dämpfungen und werden daher in ihrer Wellenform verändert. Aufgrund dieser Deformierungen ist es schwierig, präzise Aussagen über den Fehlerort zu gewinnen. Ferner wird bei der bekannten Anordnung vorausgesetzt, daß es sich bei den auftretenden Störungen um Kurzschlüsse handelt. Nur unter diesen Bedingungen liegen Impuls- und Signalformen vor, die eine annehmbare Genauigkeit der Fehlerortung ermöglichen. Eine Messung des Impedanzwertes am Fehlerort, also des »Kurzschlußwiderstandes« ist nach dem bekannten Verfahren also nicht möglich.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine

Anordnung zur Fehlerortsbestimmung in einer Übertragungsleitung zu schaffen, die unabhängig von dem jeweiligen Fehlerpunktwiderstand eine hche Präzision der Fehlerortung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch eine eingangs beschriebenen Art gelöst, Erfindung durch folgende
ist:

a)

Anordnung der die gemäß der Merkmale gekennzeichnet

der Rechner enthält eine erste, an einen ersten Speicher angeschlossene Schaltung zur Erzeugung einer ersten Vektorgröße, die die Spannung vor dem Auftreten des Fehlers darstellt, und einer zweiten Vektorgröße, die den Wert des Stromes vor dem Auftreten des Fehlers darstellt, einer dritten Vektorgröße, die den Spannungswert beim oder nach dem Auftreten des Fehlers darstellt, und einer vierten Vektorgröße, die den Wert des Stromes beim oder nach dem Auf treten des Fehlers darstellt;

b) der Rechner enthält einen Kontrollspeicher, in dem ein vorbestimmtes Programm gespeichert ist, welches enthält:

— ein erstes Programm zur Berechnung von vier Variablen, die von den Vektorgrößen für die Spannungs- und Stromwerte vor bzw. beim oder nach dem Auftreten des Fehlers abhängig sind, und

— ein zweites Programm zur Berechnung des Abstands aufgrund dieser vier Variablen und aufgrund der Ausbreitungskonstante und einer weiteren Charakteristik der Übertragungsleitung; und

c) der Rechner enthält ferner eine arithmetische Schaltung, der die Vektorgrößen für die Strom- und Spannungswerte vor bzw. beim oder nach dem Auftreten des Fehlers zur Berechnung der vier Variablen nach dem ersten Programm und anschließenden Berechnung des Abstandes nach dem zweiten Programm unter Berücksichtigung der Ausbreitungskonstante und der genannten Charakteristik der Übertragungsleitung zugeführt sind.

40

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren näher erläutert. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine Ersatzschaltung einer Übertragungsleitung nach Auftreten eines Fehlers;

F i g. 2 eine Ersatzschaltung der Übertragungsleitung vor Auftreten des Fehlers;

F i g. 3 eine Ersatzschaltung der Übertragungsleitung mit Darstellung nur der Änderungen, die aus dem Fehler resultieren;

Fig.4 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Fehlerortbestimmung gemäß einer ersten Ausführungsform der F.rfindiing;

F i g. 5 ein Flußdiagramm zur wesentlichen Beschreibung des Arbeitens der Anordnung zur Fehlerortsbe- 55 (Ä(x) B(x)\ Stimmung gemäß der ersten Ausführungsform;

F i g. 6 ein Flußdiagramm eines Teils der Anordnung \C(x) D{x)]

zur Fehlerortsbestimmung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

F i g. 7 ein Flußdiagramm ähnlich F i g. 5 zur Beschreibung der Anordnung zur Fehlerortsbestimmung gemäß der zweiten Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 3 werden zuerst die mathematischen Grundlagen, auf denen diese Erfindung beruht, zu deren besserem Verständnis beschrieben. In diesen Fig. ist eine zwei Leiter umfassende Übertragungsleitung 10 für einphasige elektrische Energie äquivalent als Schaltung mit nichtstationären Konstanten dargestellt. Es sollte hier festgestellt werden, daß die Erfindung leicht auf eine Übertragungsleitung für dreiphasige oder mehrphasige Energie anwendbar ist. Die Energie bzw. Leistung jeder Phase hat die technische Frequenz und ist durch eine Spannung, einen Strom und eine Phasendifferenz dazwischen gegeben. Die Übertragungsleitung 10 weist ein erstes und ein zweites Ende 11 und 12 auf, die in den F i g. 1 und 2 durch ein erstes und zweites Klemmenpaar 13 und 14, einen ersten und zweiten elektromotorischen Kraftgenerator 16 und 17 und eine erste und zweite Induktivität 18 und 19 dargestellt sind. In Fig. 3 ist das erste und das zweite Ende 11 und 12 durch das erste und das zweite Klemmenpaar 13 und 14 nur mit der ersten und der zweiten Induktivität 18 und 19 aus einem Grund dargestellt, der aus der späteren Beschreibung klar wird. Jedes der ersten und zweiten Enden 1! und 12 kann ein Kraftwerk, eine Unterstation oder ähnliches sein. Es wird in diesen Figuren angenommen, daß ein Fehler am Punkt 20 der Übertragungsleitung 10 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 11 und 12 aufgetreten oder erschienen ist. Es seien die Längen oder Distanzen zwischen dem ersten und dem zweiten Ende U und 12 und zwischen dem ersten Ende 11 und dem Fehlerpunkt 20 eine Gesamtlänge L bzw. eine Distanz x.

Unter diesen Umständen kann leicht verstanden werden, daß ein erstes und ein zweites Vierpolnetzwerk zwischen dem ersten Klemmenpaar 13 und dem Fehlerpunkt 20 und zwischen dem Fehlerpunkt 20 und dem zweiten Klemmenpaar 14 gebildet werden kann. Es wird hauptsächlich eine Beschreibung des ersten Vierpolnetzwerkes durchgeführt, weil das zweite Klemmennetzwerk im wesentlichen dem ersten Vierpolnetzwerk gleich ist

Es soll hier erwähnt werden, daß die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schaltungen für die Zustände repräsentativ sind, in die die Übertragungsleitung 10 nach und vor dem Auftreten oder Erscheinen des Fehlers versetzt wird, während die in F i g. 3 dargestellte Schaltung die Übertragungsleitung 10 mit nur denjenigen Komponenten darstellt, die sich als Folge des Auftretens des Fehlers verändert haben. Gemäß dem Überlagerungssatz ist es möglich, die in F i g.! dargestellte Schaltung durch die Überlagerung auf jede andere der in den F i g. 2 und 3 gezeigten Schaltungen darzustellen. Dies ist für die Einführung der später beschriebenen Formeln hilfreich.

Insbesondere wird auf F i g. 1 Bezug genommen, in der das erste Vierpolnetzwerk durch Vierpoikonstanten A(xX Üfx), Qx) und D(x) spezifiert ist, von denen jede eine Funktion der Distanz χ ist Diese Vierpolkonstanten sind durch eine Matrizengleichung gegeben:

/coshjix Z₀ sinn μ* \

(1)

in der μ eine Fortpflanzungskonstante der Übertragungsleitung 10, und Z₀ deren charakteristische oder Stoßwellenimpedanz darstellt. Wie in der Technik be kannt ist, ist die Fortpflanzungskonstante μ und die charakteristische Impedanz Z₀ durch

μ = V(J ω L₀+R₀) (j ω C₀+ G₀)

(2)

Z₀

gegeben, in denen Lq eine Leitungsinduktanz pro Längeneinheit der Übertragungsleitung 10, R₀ einen Leitungswiderstand pro Längeneinheit, Co eine Leitungskapazität pro Längeneinheit, Go eine Leitungskonduktanz pro Längeneinheit und ω eine Kreisfrequenz darstellen, die nicht notwendigerweise die technische Frequenz sein muß. Durch die Verwendung von Gleichung (1) ist eine Spannung £>, die an dem Fehlerpunkt 20 entsteht, und ein Strom If 1, der zum Fluß in einer ersten Richtung oder einem Sinn von dem Fehlerpunkt 20 zu dem ersten Ende 11 veranlaßt wird, wenn der Fehler aufgetreten ist, gegeben durch

29	32	929	/A(X) 'cw	8	Λ
				-D(x)
(3)		η

in der E\ die Änderung der Spannung £\ (Fig. 1) am ersten Ende 11 darstellt, die vom Auftreten des Fehlers resultiert, und W eine ähnliche Änderung in dem Strom Α am ersten Ende 11. Gemäß dem Überlagerungssatz ist die Spannung und der Strom £Ί und /1 am ersten Ende 11 und die Spannung £>am Fehlerpunkt 20 gegeben durch

/1 =/0

und

Er

In

-B(x)\
\c(x) -b

(4) wobei

r.

wobei Fi eine an dem ersten Ende U gemessene Spannung nach oder später als das Auftreten des Fehlers und Λ einen Strom darstellt, der zum Fluß in eine zweite Richtung oder einen zweiten Sinn von dem ersten Ende 11 zum zweiten Ende 12 oder dem Fehlerpunkt 20 veranlaßt wird. Die Spannung E\ und der Strom /1 können als eine erste und eine zweite Nachvektormenge bezeichnet werden.

Beim Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 1 wird festgestellt, daß ein Fehlerwiderstand oder eine Impedanz Rr (Fig. 1), der den Fehlerpunkt 20 begleitet, entfernt ist, so daß darges'ellt wird, daß die Übertragungsleitung 10 in einem normalen Zustand vor Auftreten des Fehlers ist. Eine Spannung £>&, die an dem Feh'.erpunkt 20 im normalen Zustand entsteht und ein Strom Ifo, der zum Fluß in die Richtung vom Punkt 20 zum ersten Ende 11 veranlaßt wird, sind gegeben durch

Es seien nun erste und zweite Impedanzen Z_f , und Z_F i, wenn das erste und das zweite Ende 11 und 12 an dem Fehlerpunkt 20 gesehen werden. Die erste und die zweite Impedanz Zf 1 und Zy₂ sind

= [Z,,+ Z₁]

und

Z_F2 =

E_F0 A(X) -B(x)\

i_F0 C(x) -D(X)) U₀ j '

worin £ο eine Spannung des ersten Endes 11 vor oHer vorhergehend dem Auftreten des Fehlers und /o einen Strom darstellt, der zum Fluß in der zweiten Richtung von dem ersten Ende 11 zu dem Punkt 20 in dem Normalzustand vor Auftreten des Fehlers veranlaßt wird. Die Spannung £b und der Strom /o können als eine erste bzw. eine zweite Vorvektormenge bezeichnet werden.

Wenn F i g. 3 mit den F i g. 1 und 2 verglichen wird, sind der Fchlerwiderstand Rp und ein weiterer Generator 21 an dem Fehlerpunkt 20 gezeigt Ein Fehlerstrom If, der durch den Fehlerwiderstand Rf fließt, so daß

i/f--(in + iF2> (6)

ist, wird in erste und zweite Fehlerströme If\ und Ifi geteilt, die zu den ersten und den zweiten Enden 11 bzw. 12 gerichtet sind. In den F i g. 1 und 3 ist der Strom If" umgekehrt zu den ersten und zu den zweiten Fehlerströmen If \ und Ifi gerichtet und ist

V-If- (7)

Wenn eine Spannung an dem Fehlerpunkt 20 in F i g. 3 durch £>' dargestellt ist sind die Spannung EJ und der erste Fehlerstrom If\ gegeben durch

wobei Za und Z₈ Leitungsimpedanzen zwischen dem ersten Ende 11 und dem Fehlerpunkt 20 und zwischen dem Fehlerpunkt 20 und dem zweiten Ende 12 darstellen und Zl und Zi eine erste und eine zweite Rückwärtsimpedanz, wenn die Übertragungsleitung 10 an dem und dem zweiten Ende 11 und 12 rückwärts realtiv zum Fehlerpunkt 20 gesehen wird. Es ist möglich, die Leitungsimpedanzen Za und Zb bezüglich der (5) Gesamtlänge L der Übertragungsleitung 10 und der

Distanz χ zu berechnen. Wie später klar wird, ist ein Verhältnis K(x) der ersten impedanz Zn' zur zweiten Impedanz Zfj annähernd durch eine reale Zahl als

Funktion von χ gegeben und ist gleich einem Verhältnis des zweiten Fehlerstroms i_F2 zum ersten Fehlerstrom If\'· Unter Verwendung des Verhältnisses K(x) wird Gleichung (12) umgeschrieben in

Die Spannungen £1 und £0 und die Ströme /1 und /0 in den Gleichungen (9) und (10) sind an dem ersten Ende 11 meßbar. Leitungskonstanten wie die Fortpflanzungskonstante μ und die charakteristische Impedanz bzw. der Wellenwiderstand Zo sind der Übertragungsleitung 10 inhärent Zusätzlich sind die erste und die zweite Rückwärtsimpedanz Zi und Zi auch meßbar oder an den entsprechenden Enden vorbestimmt, obwohl solche Impedanzen Z\ und Za, die in den Gleichungen (13) und (J4) verwendet sind, von dem Generator, dem Übertrager, und/oder den nicht gezeigten Lasten, die mit dem ersten und dem zweiten Ende 11 und 12 verbunden sind, abhängig sind. Um die Distanz χ zwischen dem ersten Ende 11 und dem Fehlerpunkt 20 zu berechnen, wird die Distanz χ im weiteren zu den Spannungen E\, Eo, den Strömen A, /0 und den Leitungskonstanten in Bezug gesetzt

Aus Gleichung (4) ist die Spannung £> des Fehlerpunktes 20 nach Auftreten des Fehlers gegeben durch

E_F=

(16)

Mit den Gleichungen (12) und (15) wird Gleichung (16) umgeschrieben in:

10

E_F = i_FR_F =-[1 + K(X)) i_FiR_F. (17)

Aus Gleichung (8) ist der Strom I_n

t'n -C(x) El-D(X) i[. (18)

Unter Verwendung der Gleichungen (9) und (10) wird Gleichung (18) umgeschrieben in:

i_Fl = C(x) (E₁- E₀) -D(x) Ui-

(19)

Einsetzen von Gleichung (19) in Gleichung (17) ergibt:

Ef = [1 +K(X)) R_F ■ [C(X) (Ei -E₀) -D(x) (/, -Z₀). Die Division von Gleichung (20) durch Gleichung (19) auf jeder Seite ergibt:

Eii' ^ - [1 + AT(X)J R_F

= [A(X) Ei-B(X) /,1/[C(JC) (Ei-E₀)-D(x)i;ii ~h)]- (20)

(21)

Es wurde bereits oft aufgezeigt, daß eine Impedanz und ein Admittanz der Übertragungsleitung 10 hauptsächlich von Induktivitäts- und Kapazitätskomponenten abhängen oder beherrscht werden, während Widerstands- und Konduktanz- bzw. Leitwertkomponenten verglichen mit den Impedanz- und Admittanzkomponenten praktisch vernachlässigbar werden können. In einem neueren Energieübertragungssystem sind Reaktanzkomponenten dominierende Faktoren der Rückwärtsimpedanzen Z\ und Z₂, mehr als es Widerstandskomponenten sind. Anders ausgedrückt, die Rückwärtsimpedanzen Zi und Zz können allein als die Reaktanzkcrnponenten angesehen werden. Diese Tatsachen ermöglichen eine Annäherung der ersten und der zweiten Impedanz Z_F\ und Zf₂' der Gleichungen (13) und (14) aliein durch die Reaktanzkomponenten. Anders ausgedrückt, die Impedanzen Zn' und Zf-> weisen fast keine Phasendifferenz zwischen sich auf. Folglich ist das Verhältnis K(x) nur durch einen Realteil ohne einen Imaginärteil dargestellt. Folglich kann der Fehlerwiderstand R_Fa\s reiner Widerstand angesehen werden, weil er gewöhnlich ein Lichtbogenwiderstand ist. Aus dem Vorausgehenden kann leicht ersehen werden, daß die rechte Seite der Gleichung (21) allein durch eine reale Zahl dargestellt ist, weil beide Faktoren [\+K(xJ\ und der Widerstand R_F durch reale Zahlen dargestellt sind. Beruhend auf der obigen Annahme wird Gleichung (21) hinsichtlich der Entfernung ν gelöst. Zu diesem Zweck wird jede der entsprechenden Spannungen und Ströme £>, in'. E_u A- £ö und /o der Vektormengen als komplexe Zahl geschrieben durch:

E_F = E_Fr+jE_Fr,

Ei = E_r

Λ -Ir+

E₀ = E₀

Ό ⁼ A) r

(22)

in dery'die imaginäre Einheit darstellt. Insoweit als die 55 B(x), C(x) und D(x) umgeschrieben in: Widerstands- und die Konduktanzkomponenten der Leitungskonstanten im wesentlichen wie vorher erwähnt vernachlässigt werden, kann die Fortpflanzungs- λ (χ) = cos μ*, konstante μ und der Wellenwiderstand Z₀ der Gleichungen (2) und (3) vereinfacht werden zu: 60 B (x) = j Z₀Sm ax,

Z₀= ω VL₀ C₀.
Folglich werden die Vierpolkomponenten λ (χ\ C(X) = j (1/Z₀) sin μχ,
b(x) = cos αχ.

65 (23)

Einsetzen der Gleichungen (22) und (23) in die Gleichungen (19) und (21) ergibt:

E_F = E_F,+jE_Fl

= (E, cos μχ + Z₀/ sin μχ) +7 (E, cos μχ - Z₀/_r sin μχ),

sin μχ -(/,.- 4,,) cos μχ)] + j [((£, - E₀ ,VZ₀) sin μχ - (i- <,,) co. μχ].

(24)

(25)

Wie vorher erwähnt, ist der Imaginärteil der Gleichung (21) im wesentlichen Null. Die Beziehung zwischen den Real- und Imaginärteilen der Gleichungen (24) und (25) ist daher definiert durch:

E_Fl ■·/£„-£>, ·/;„-().
Einsetzen der Gleichungen (24) und (25) in die Gleichung (26) ergibt:

sin μχ · cos

in der α,β, γ und δ für vier Variablen stehen, die dargestellt sind durch: O = EAEr-E₀,) +E₁(E,-E₀₁), β = 1,(1,-1₀,)+1,(1,-1₀,),

= Er(I,-1₀₁) -E₁(Ir-1₀,), δ = 1,(E₁-E₀,) -IAE,-E₀,).
Die Gleichung (27) wird ferner umgeschrieben in:

(ZiJi - UlZ₀) sin 2 μχ - (δ - γ) cos 2 αχ + (γ + δ) = Aus Gleichung (28) ist die Entfernung χ gegeben durch:

χ = (tan-'[<ö->>)/(/?Z₀-0/Z₀)] -sin"¹ [(y + iJVitySZo-a/Zo]² + [<5-y]²)^1/2])/2_:

(26)

(27)

(28)

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird ein Satz von vier Gleichungen (28) und der einzelnen Gleichung (30) als erste Formel bzw. als zweite Formel bezeichnet. Es kann leicht ersehen werden, daß die zweite Formel (30) von dem Fehlerwiderstand Rf und auch von dem Verhältnis K(x) befreit ist, das eine Funktion von χ ist. Das heißt, daß der Abstand χ durch die Verwendung der zweiten Formel (30) unabhängig von dem Fehlerwiderstand R_Fund dem Verhältnis Kft) berechenbar ist.

40 (29)

(30)

Es ist leicht zu ersehen, daß ein Faktor -[I + K(xJ\, der in Gleichung (15) auftaucht, durch Ersetzen der oben berechneten Distanz χ für die Gleichung (21) berechnet wird. Mit den Gleichungen (13) und (14) wird das Verhältnis K(x) berechnet, wenn der Abstand χ und die erste und die zweite Rückwärtsimpedanz Z\ und Z? vorher bekannt sind. Daher ist der Fehlcrwidcrstand Rf gegeben durch:

R_r= - [E, cos μχ + Z₀/, sin μχ +j (E, cos μχ - Z₀ I_r sin μχ)]/[(1 + K (χ)] - [([E₀,- EJ/Zo) sin μχ - (l_t -1₀,) cos μχ + y ([E, - £b,)/Za sin μχ-β-J,,] cos LUC)I. <³¹>

Der Fehlerwiderstand RfIsI zur Analyse der Aspekte bzw. Arten und Ursachen des Fehlers nützlich.

Es ist möglich, die Distanz χ durch die Verwendung von Gleichung (27) gemäß einem einschlägigen Näherungsberechnungsverfahren zu berechnen, z. B. dem Newton-Raphson-Verfahren. Zur Anwendung des Newton-Raphson-Verfahrens sei die linke Seite von Gleichung (27) eine Funktion F(x). Ein hilfsweiser Abstand x₀ wird als Anfangswert für die Distanz χ zwischen Null und der Gesamtlänge L vorbestimmt Wenn der hilfsweise Abstand xo nicht in Öbereinstimmung mit einem wahren Fehlerpunkt ist, ist die Funktion F(x) nicht gleich NuIL Um die Funktion F(x) nach Null zu konvergieren, ist eine Rekursionsformel gegeben durch:

x_n=x_n-i-F(x„-\)IF'(x„- ,J,

(32)

wobei x„ (n= 1, 2, 3,...) eine Folge von sich ergebender. Abständen dargestellt, die sukzessiv mit der Formel (32) berechnet werden, und F'(x) eine Ableitung dF(x)/{dx). Gemäß der Rekursionsformel (32) ist bekannt, daß jeder der sich ergebenden Abstände x„ sich dem wahren Fehlerpunkt annähert, verglichen mit dem vorhergehenden sich ergebenden Abstand x„-\. Die Rekursionsformel (32) wird wiederholt berechnet, bis die Differenz

zwischen dem vorhergehenden Abstand x_n-\ und dem betreffenden sich ergebenden Abstand x„ kürzer als eine vorbestimmte Grenzlänge oder Toleranz wird. Wenn die Differenz innerhalb der Toleranz liegt, kann der sich ergebende Abstand x„ als annähernd gleich der wahren Fehlerdistanz χ angesehen werden. Der Fehlerwiderstand Rf wird in bezug zu der berechneten Distanz in der vorgenannten Art durch die Verwendung von Gleichung(30)ebenfallsoerechne?.

Die Fig.4 und 5 zeigen nun eine Anordnung zur Fehlerortsbestimmung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur Berechnung der Distanz χ und des Fehlerwiderstands Rf gemäß der Gleichungen (30) bzw. (31). Gleich:. Teile und Konstanten sind durch gleiche Bezugszeichen in den F i g. 1 bis 3 bezeichnet Die Übertragungsleitung 10 weist eine ihr eigentümliche Leitungskonstante auf, wie etwa eine Fortpflanzungskonstante μ und einen Wellenwiderstand Zb und dient zur Übertragung elektrischer Energie mit technischer Frequenz. Sowohl die Spannung als auch der Strom der Energie hat einen Referenzwert, wie etwa einen Effektivwert oder einen Spitzen-zu-Spitzen-Wert, der im wesentlichen konstant ist, wenn kein Fehler auftritt. Die dargestellte Anordnung zur Fehlerortsbestimmung umfaßt eine Abtastschaltung 25, die an die Übertragungsleitung 10 an dem ersten Ende 11 angeschlossen ist. Durch die Abtastschaltung 25 wird sowohl die Spannung als auch der Strom mit einem vorgewählten Intervall, z. B. 5 Millisekunden, zu einer Folge von Spannungs- und Stromstichproben abgetastet. Ansprechend auf die Folge der Spannungs- und Stromstichproben berechnet eine erste Berechnungsschaltung 26 eine erste und eine zweite Vektormenge, die repräsentativ für den Referenzwert der Spannung bzw. des Stroms ist, wie gezeigt, in einer ersten Stufe Si (Fig.5). Praktisch berechnet die erste Berechnungsschaltung 26 die erste und die zweite Menge an jedem eines vorbestimmten Berechnungsmoments, die durch ein vorbestimmtes Intervall, z. B. 20 Millisekunden, voneinander unterteilt sind. Zwischen aufeinanderfolgenden Berechnungsmornenten wird eine vorbestimmte von sowohl den aufeinanderfolgenden Spannungs- und Stromstichproben der ersten Berechnungsschaltung 26 zugeführt. Die erste Berechnungsschaltung 26 kann eine arithmetische Einheit eines Computers sein und erzeugt ein erstes und ein zweites Vektorsignal E und /, die für die erste bzw. zweite Vektormenge repräsentativ sind, an jedem der Berechnungsmomente. Es ist eine Verwendung des in dem erteilten U. S. Patent Nr. 40 75 697 offenbarten Systems als erste Berechnungsschaltung 26 möglich. Das erste und das zweite Vektorsignal E und / werden sukzessiv beide einem ersten Speicher 27 zugeführt. Der Speicher 27 speichert eine vorgeschriebene Anzahl sowohl des ersten als auch des zweiten Vektorsignals E und / in bezug zu den Berechnungsmomenten, um sukzessiv als ein Paar eines ersten und zweiten gespeicherten Signals VEund V/das erste und zweite gespeicherte Vektorsignalpaar £"bzw. / zu jedem der Berechnungsmomente zu erzeugen. Die vorbestimmte Anzahl sollte wenigstens zwei sein. Ls ist möglich, auf die Berechnungsmomente Bezug zu nehmen, indem die Momente beim Zugriff auf den Speicher 27 verwendet werden. Der Datenspeicher 27 kann eine Schieberegisterschaltung sein, die eine Mehrzahl von Stufen für sowohl das erste als auch das zweite Vektorsignal £und /umfaßt.

Nachfolgend überwacht eine mit dem ersten und dem zweiten paarweise gespeicherten Signal VE und Vl versorgte Überwachungsschaltung 28, die in Fig.4 dargestellt ist, Änderungen der ersten und der zweiten Vektormenge, die durch das erste und das zweite gespeicherte Signal VE und VI dargestellt ist. Dieser Prozeß ist durch eine zweite Stufe 52 (Fig.5) gekennzeichnet. Die Überwachungsschaltung 28 fährt fort, die ersten und die zweiten Vektormengen so lange zu überwachen, als kein Fehler in der Übertragungsleitung auftritt, wie leicht aus der ersten und der zweiten Stufe 5i und S2 ersehen werden kann. Wenn der Fehler auftritt, erzeugt die Überwachungsschaltung ein Fehlerauftrittssignal FS, das das Auftreten des Fehlers angibt Das Fehlerauftrittsignal FS wird dem ersten Speicher 27 zugeführt und bewirkt dessen Unterbrechung.

Die in F i g. 4 dargestellte Anordnung zur Fehlarortsbestimmung umfaßt ferner einen zweiten Speicher 30 für die Leitungskonstante, die in diesem Beispiel durch den Wellenwiderstand Z₀ und die Fortpflanzungskonstan te μ gegeben ist Der zweite Speicher 30 umfaßt einen ersten Bereich zum Speichern eines Wellenwiderstandssignals IM, das repräsentativ für den Wellenwiderstand Zo ist, und einen zweiten Bereich zum Speichern eines Fortpflanzungskonstantensignals PS, das repräsentativ für die Fortpflanzungskonstante μ ist Der zweite Speicher 30 kann ein Hauptspeicher des Computers, ein zusätzlich an dem Fehlererkennungssystem angeordneter Nur-Lese-Speicher (ROM) oder ähnliches sein.

Die Anordnung zur Fehlerortsbestimmung umfaßt ferner einen Rechner31,dermitdem ersten Speicher 27 verbunden ist, die. Überwachungsschaltung 28 und den zweiten Speicher 30. Der Rechner 31 kann ein Zentralprozessor des Computers sein, der als erste Berechnungssc 'altung 26, erster Speicher 27 und Überwachungsschaltung 28 verwendet wird. Kurz gesagt der Rechner 31 wird durch das Fehlerauftrittssignal FS beim Auftreten des Fehlers erregt und erzeugt ein Distanzsignal DS, das für die Distanz χ repräsentativ ist wie es durch eine dritte Stufe S₃ (F i g. 5) gezeigt ist, und danach ein Widerstandssignal RS, das für den Fehlerwiderstand Rf repräsentativ ist, wie es durch eine vierte Stufe S₄ (F i g. 5) gezeigt ist.

Insbesondere umfaßt der Rechner 31 eine erste Schaltung 33, die von dem Fehlerauftrittssignal FS erregt wird und danach auf das erste und das zweite Vektorsignal VE und VI, die im ersten Speicher 27 gespeichert sind, anspricht Die ersten und die zweiten gespeicherten Signale VE und Vl sind für die entsprechenden der ersten und der zweiten Vektormengen repräsentativ, die zu einem ersten der Berechnungsmomente berechnet werden, der früher oder eher als das Auftreten des Fehlers liegt, und sind repräsentativ für die entsprechende der ersten und der zweiten

•t5 Vektormenge, die zu einem zweiten der Berechnungsmomente bei oder nach Auftreten des Fehlers berechnet werden. Die erste Schaltung 33 erzeugt ein erstes und ein zweites vorangehendes Vektorsignal A V und AI, die für die erste und die zweite Vektormenge, die zum ersten Berechnungsmoment berechnet wird, repräsentativ sind und durch Eo und /o, wie in Gleichung (5) verwendet, bezeichnet sind. Die erste Schaltung 33 erzeugt ein drittes und ein viertes nachfolgendes Signal fVund PI, das für die erste und die zweite Vektormenge repräsentativ ist, die an dem zweiten Berechnungsmoment berechnet und durch £Ί und /i, wie in Gleichung (4) verwendet, bezeichnet sind. Die erste Schaltung 33 kann eine Gatterschaltung sein. Die ersten und die zweiten Vorder- und Hintersignale A V und AI und PV und Pi werden zu einer Registerschaltung 34 geführt und darin gehalten.

Der Rechner 31 umfaßt ferner einen Kontrollspeicher 35 zum Speichern eines Recnnerprogramms, das eine vorbestimmte Berechnung zur Erzeugung einer Sequenz von Befehlssignalen ansprechend auf das Fehlerauftrittssignal FS definiert, Insbesondere umfaßt das Rechnerprogramm ein erstes Programm, das die erste Formel (28) und ein zweites Programm, das die

zweite Formel (30) bildet Das erste Programm, das aus einer Sequenz von ersten Befehlen besteht, wird durch das Fehlerauftrittssignal FS gestartet und von dem zweiten Programm gefolgt, das aus einer Sequenz von zweiten Befehlen besteht. Der Kontrollspeicher 35 erzeugt daher eine erste und eine zweite Befehlssignalsequenz CF und CS, die der ersten bzw. der zweiten Befehlsfolge entspricht Wie nachfolgend klar wird, werden die ersten und die zweiten Befehlssignale als Steuersignale C zu denjenigen anderen Elemente im Rechner 31 geschickt die dadurch gesteuert werden sollen.

Der Rechner 31 umfaßt ferner eine arithmetische Schaltung 36 zur Berechnungsausführung auf die erste und die zweite Befehlssequenz CF und CS hin. Die arithmetische Schaltung 36 kann ein Operationsregister zusätzlich zu einer arithmetischen Einheit umfassen. Auf die ersten Befehlssignale CF hin wird die arithmetische Schaltung 36 zu Anfang mit den ersten und den zweiten vorausgehenden und nachfolgenden Signalen A V und Al und PV und PI versorgt und berechnet die vier Variablen α, β, γ und <5 gemäß der ersten Formel (28) Die vier Variablen <x, β, γ und ό werden als vier Ergebnissignale in einem geeigneten Speicherschaltkreis gespeichert, der entweder das Operationsregistcr oder der zweite Speicher 30 sein kann. Danach steuert das zweite Programm die arithmetische Schaltung 36.

Unter Steuerung der zweiten Befehlssignale empfängt die arithmetische Schaltung 36 die Ergebnissignale von dem geeigneten Speicher, das Wellenwiderstandssignal IM und das Fortpflanzungskonstantensignal PS von dem zweiten Speicher 30 und berechnet einen Approximationswert der Distanz χ gemäß der zweiten Formel (30) zur Erzeugung der so berechneten Distanz ν als Distanzsignal DS. Da-; Distanzsignal DS wird dem zweiten Speicher 30 zugeführt oder einer Anzeigevorrichtung 42, wie etwa einer Kathodenstrahlröhre. Der vorgenannte Prozeß ist durch die dritte Stufe S3 (F i p. 5) gekennzeichnet.

Die dritte Stufe S3 kann von einer fünften Slufe S<, gefolgt werden, die durch eine gestrichelte Linie in Fig. 5 dargestellt ist. Die fünfte Stufe S? ist zur Feststellung, ob die Übertragungsleitung 10 isoliert oder abgetrennt werden soll oder nicht, unter Bezug auf die berechnete Distanz x. Wenn z. B. die Disiar/ χ die Gesamtlänge L übersteigt, braucht die Übertragungsleitung 10 nicht zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 11 und 12 isoliert oder abgetrennt werden. Anders gesagt, die Übertragungsleitung 10 kann zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 11 und 12 nur isoliert oder abgetrennt werden, wenn die Distanz χ kleiner als die Gesamtlänge L ist. Wenn die Isolation benötigt wird, erzeugt der Rechner 31 ein Isolationssignal IT, das die Isolation der Übertragungsleitung anfordert, wie es durch eine sechste Sfjfe S₄, (Fig. 5) gezeigt ist. Das Isolationssignal IT wird zu einem Leistungsschalter 39 (Fig. 4) geschickt. Die fünfte und die sechste Stufe S5 und S₆ können durch die Verwendung eines zusätzlichen Programms ausgeführt werden, das in dem Kontrollspeicher 35 gespeichert ist. Dies zeigt die Tatsache, daß dieses System als Schutzausstattung für die Übertragungsleitung 10 dient.

("s wird weiter auf die F i g. 4 und 5 Bezug genommen, 111 denen die Anordnung zur Fehleronsbestimmung die Berechnung des Fehlerwiderstandes R/ gemäß Gleichung (31) nach der Berechnung der Distanz ν ermöglicht, wie es durch die vierte Stufe S₄ (F i g. 5) gezeigt ist. Zu diesem Zweck sollten die erste und die zweite Rückwartsimpedanz Z\ und Zj vorher zusammen mit der Gesamtlänge L der Übertragungsleitung 10 berechnet werden. Von dieser Tatsache ausgehend kann die Übertragungsleitung 10 als keine anderen Enden als ■. das erste und das zweite Ende 11 und 12 aufweisend angesehen werden. Es sei in diesem Beispiel die erste und die zweite Rückwärtsimpedanz Zi und Zi und die Gesamtlänge L alle in dem zweiten Speicher 30 gespeichert. Anders ausgedrückt, der zweite Speicher

i" 30 umfaßt einen dritten Bereich zum Speichern eines Gesamtlängensignals TL das der Gesamtlänge L entspricht, und einen vierten und einen fünften Bereich für ein erstes und der zweiten Rückwärtsimpedanzsignal FB und SB, die der ersten und der zweiten

¹. Rückwärtsimpedanz Z\ bzw. Zj entsprechen. Für das Gesamtlängensignal TL das erste und das zweite Rückwärtsimpedanzsignai FB und S.B kann ein anderer Speicher unabhängig von dem zweiten Speicher 30 vorgesehen werden.

.·" Zur Berechnung des Fehlerwiderstandes Rf ist ein drittes Programm, das die Berechnung der Gleichung (31) definiert, notwendig. Daher umfaßt der Kontrollspeicher 35 ferner einen dritten Bereich zum Speichern des dritten Programms zur Erzeugung einer Folge von ■ dritten Befehlssignalen CT, die dem zweiten Programm folgen. Die arithmetische Schaltung 36 dient auch zur Berechnung des Fehlerwiderstands Rr auf die dritten Befehlssignale CT hin. Insbesondere berechnet die arithmetische Schaltung 36 zuerst die leitungsimpedan-

■' zen Ζ_Λ und Zn in bezug zur Gesamtlänge L und der Distanz χ und danach das Impedanzverhältnis K(x) gemäß den Gleichungen (13) und (14) unter Verwendung des gespeicherten Distanzsigna.ls DS und des ersten und des zweiten Rückwärtswiderstandssignals FB und So zur Erzeugung eines nichtgezeigten Impedanzverhältnissignals, das dem Impedanzverhältnis K(x) entsprient und in der arithmetischen Schaltung 36 gehalten wird. Auf die zweite Folge der dritten Befehlssignale CTansprcchend berechnet die arithmeüsehe Schaltung 36 den Fehlerwiderstand Rf.· gemäß der Gleichung (31) unter Verwendung des dann gehaltenen lmpedanzsignals und nimmt das Wellenwiderstandssignal IM, das Foripflanzungskonstantensignal PSunddie ersten und zweiten vorausgehenden und nachfolgenden

^:' Signale A V und .4/und PV und Pl, die dort zugeführt werden, auf. Der Fehlcrwiderstandi R/ wird als Fchlerwidersi. ilssignal FD der Anzeigevorrichtung zugeführt. Dieser Prozeß ist durch die fünfte Stufe S-, in Fig. 5 dargestellt. Wie vorher erwähnt dient der Fehlerwiderstand /?; z.ur Analyse des Fehlers.

Wieder bezugnehmend auf Fig.4 und bezugnehmend auf F i g. 6 ist eine Anordnung zur Fehlerortsbestimmung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zur Berechnung der Distanz χ gemäß dem vorgenannten Newton-Raphson-Verfahren gezeigt. In diesem Beispiel umfaßt das System eine von Hand bedienbare .Schaltung 45 und einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 46 zusätzlich zu den entsprechenden, in Fig.4 dargestellten Elementen. Es ist der von Hand bedienba-

"' ren Schaltung 45 möglich, von Hemd und wahlweise einen anfänglichen oder vorläufigen Abstand v₀ vom ersten Ende 11 zum zweiten Ende 12 entlang der Übertragungsleitung 10 einzustellen. Die von Hand bedienbare Schaltung 45 erzeugt den anfänglichen

' Abstand v<> als Anfangsabstandsssignal IS. Der Nur-Lese-Speichcr 46 dient zum Speichern eines Grcnzwertsignals TH. das der in Verbindung mit dein Newton-Raplison-Vcrfahrcn beschriebenen Grenz-

wertlänge entspricht

Vor der Berechnung der Rekursionsformel (32) sollte die erste Formel (28) berechnet werden, weil die Funktion F(x) die vier Variablen α, β, γ und δ beinhaltet, wie es in Gleichung (27) gezeigt ist Zu diesem Zweck speichert der Kontrollspeicher 35 ein Rechnerprogramm ähnlich dem in Verbindung mit einem System gemäß der ersten Ausführungsform beschriebenen ersten Programm zur Definition der ersten Formel (28) und zur Erzeugung einer Folge von Befehlssignalen auf ein Fehlerauftrittssignal FS hin, das von der Überwachungsschaltung 28 geliefert wird. Der Kontrollspeicher 35 speichert ferner ein erstes Rechnerprogramm, das die Rekursionsformel (32) zur Erzeugung einer ersten Folge von Befehlssignalen nachfolgend auf die Befehlssignalsequenz definiert und ein zweites Rechnerprogramm, das auf das erste Rechnerprogramm folgt und eine zweite Reihe von Befeh'.ssignalen erzeugt. Das zweite Rechnerprogramm dient zum Überwachen der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden der sich ergebenden Abstände x„ bezüglich der Grenzwertlänge oder Toleranz, die durch ein Grenzwertlängensignal TH dargestellt ist, das das erste Rechnerprogramm wieder startet, wenn die Differenz größer als die Grenzwertlänge, und die Berechnung der Rekursionsformel (32) unterbricht, wenn die Differenz gleich oder kleiner als die Grenzwertlänge ist. In diesem Beispiel wird das zweite Rechnerprogramm von einem anderen Rechnerprogramm gefolgt, das die Formel (31) zur Berechnung des Fehlerwiderstands Rf wie in der ersten Ausführungsform definiert.

Weiter wird auf F i g. 7 Bezug genommen, in der die Überwachungsschaltung 28 das Fehlerauftrittssignal FS bei Auftreten des Fehlers zusammen mit der ersten Berechnungsschaltung 26 und dem ersten Speicher 27 erzeugt, wie es durch eine erste und eine zweite Stufe Sn und Sn gezeigt ist. Die Stufen Sn und Si₂ sind den Stufen S, und S₂ in F i g. 5 ähnlich. Wie es bei einer Anordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Fall ist, erzeugt die erste Schtltung 33 die ersten und die zweiten vorausgehenden und nachfolgenden Signale A V und AI und PV und PI auf das Fehlerauftrittssignal FS hin, und die ersten und die zweiten gespeicherten Signale VE und Vl. Die ersten und die zweiten vorausgehenden und nachfolgenden Signale werden durch die Registerschaltung 34 der arithmetischen Schaltung 36 zugeführt.

Die arithmetische Schaltung 36 wird gemäß dem Steuerprogramm in Betrieb gesetzt, wenn er mit dem ersten und dem zweiten vorausgehenden und nachfol- ^: genden Signal versorgt wird. Daher berechnet die arithmetische Schaltung 36 die vier Variablen λ, β, γ und ό gemäß der ersten Formel (28) auf die Befehlssignalfolge hin und erzeugt vier Ergebnissignale, die für die entsprechenden der so berechneten vier Variablen ■ repräsentativ sind, wie es durch eine dritte Stufe Su (F i g. 7) gezeigt ist. Die vier Variablen können entweder in der arithmetischen Schaltung 36 oder im zweiten Speicher 30 gespeichert werden. Nach Berechnung der vier Variablen rechne: die arithmetische Schaltung 36 · gemäß der Rekursionsformel (32) unter Steuerung des ersten Rechnerprogramms. Insbesondere wird die arithmetische Schaltung 36 gemäß der ersten Befehlssignalfolge mit den vier Ergebnissignalen, dem Fortpflanzungskonstantensignal PS, dem Wellenwider- ' Standssignal IM usw. versorgt und erzeugt ein resultierendes nichtgezeigtes Abstandssignal, das einem sich ergebenden Abstand entspricht Das resultierende Abstandssignal kann in einer geeigneten Speicherschaltung gespeichert werden, z. B. dem zweiten Speicher 30

. oder einem Operationsregister der arithmetischen Schaltung 36. Dieser Prozeß ist durch eine vierte Stufe Sm in F i g. 7 dargestellt.

Anschließend wird das zweite Rechnerprogramm aus dem Kontrollspeicher 35 in die arithmetischen Schal-

' tung 36 ausgelesen und steuert den letzteren. Auf die zweite Befehlssignalfolge hin wird die arithmetische Schaltung 36 mit dem resultierenden Signal und dem Grenzwertsignal TH aus dem Nur-Lese-Speicher 46 versorgt Die arithmetische Schaltung 36 erzeugt das

. Distanzsignal DS als Ausgangssignal, wenn die Differenz kürzer als die Grenzwertlänge wird. Andernfalls wird ein Sprungsignal zur Rückkehr zum ersten Rechnerprogramm gegeben, wie es durch eine fünfte Stufe Sis (F i g. 7) gezeigt ist Dies zeigt die Tatsache, daß

ι die dritte bis fünfte Stufe Si₃-Si₅ wiederholt ausgeführt werden, bis die Differenz kürzer wird als die Grenzwertlänge. Die Distanz χ wird aus dem sich ergebenden Abstand bestimmt, wie es durch eine sechste Stufe S,₆ in F i g. 7 gezeigt ist

Wie es in einer mit Bezug auf die Fig.4 und 5 dargestellten Anordnung der Fall ist, folgt dem zweiten Rechnerprogramm ein anderes Rechnerprogramm zur Berechnung des Fehlerwiderstands K_F gemäß Gleichung (31), wie es durch eine siebte Stufe S17 (Fig. 7) gezeigt ist Andererseits folgt der sechsten Stufe Sis eine achte Stufe Sie zur Erkennung, ob die Übertragungsleitung 10 bezüglich der Distanz χ isoliert ist oder nicht. Als Folge davon wird ein Isolationssignal IT zu dem Leistungsschalter 39 geschickt, wenn die Übertragungsleitung 10 isoliert oder abgetrennt werden soll.

Hinsichtlich einer tatsächlichen Übertragungsleitung mit einer Fortpflanzungskonstante μ. von 1,068 (rad/ km), einem Wellenwiderstand Zo von 308,96 (Ohm) und einer Gesamtlänge L von 44 (km) werden die Berechnungsergebnisse der Gleichungen (30) und (31) gemäß der Ausführungsform der Erfindung im Anschluß erläutert. Die Übertragungsleitung wird mit einer Spannung und einem Strom von 50 Hz versorgt, die einen Effektivwert von 115,72-733,01 (kV) bzw. 0,75 +j\,236 (kA) aufweisen, wie es an einem Ende im Normalzustand gemessen wird. Das Auftreten eines Fehlers wird an einem Punkt 4 (km) entfernt von dem Ende mit einem ihm zugehörigen Widerstand von 5(Ohm) simuliert. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt die Spannung wie im Normalzustand, während der Strom sich auf 18,885-y9,296(kA) ändert. Unter diesen Umständen sind die unter Verwendung der Gleichungen (30) und (31) berechneten Ergebnisse 3,98 (km) bzw. 6,20 (Ohm). Diese Ergebnisse sind für praktische Zwecke zufriedenstellend.

Während die Erfindung insoweit in Verbindung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sind noch leicht andere Ausführungsformen denkbar. Zum Beispiel kann die Abtastschaltung 25 allein am Ende Il angeordnet werden. In diesem Fall werden die Spannungs- und Stromstichproben von der Abtastschaltung 25 durch ein Datenübertragungsmedium zu der ersten Berechnungsschaltung 26 geführt, die fern vom Ende 11 angeordnet ist. Dies ermöglicht eine zentralisierte Kontrolle der Übertragungsleitung 10.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Fehlerortsbestimmung in einer elektrischen Übertragungsleitung, mit einem Speieher zum Speichern der an einem Ende der Übertragungsleitung gemessenen Spannung- und Stromwerte, die zu einer vorbestimmten Anzahl von gleichmäßig zeitlich beabstandeten Zeitpunkten ermittelt werden, und mit einem Rechner zur Berechnung des Abstandes zwischen dem Ende der Übertragungsleitung und dem Fehlerorl auf der Übertragungsleitung aus den gespeicherten Spannungs- und Stromwerten und unter Berücksichtigung der Ausbreitungskonstante der Übertragungsleitung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

₎₀

der Rechner (31) enthält eine erste, an einen ersten Speicher (27) angeschlossene Schaltung (33) zur Erzeugung einer ersten Vektorgröße (A V), die die Spannung vor dem Auftreten des Fehlers darstellt, und einer zweiten Vektorgröße (AI), die den Wert des Stromes vor dem Auftreten des Fehlers darstellt, einer dritten Vektorgröße (PV), die den Spannungswert beim oder nach dem Auftreten des Fehlers darstellt, und einer vierten Vektorgröße (PI), die den Wert des Stromes beim oder nach dem Auftreten des Fehlers darstellt; der Rechner (31) enthält einen Kontrollspeicher (35), in dem ein vorbestimmtes Programm gespeichert ist, welches enthält:

— ein zweites Programm zur Berechnung des

30

χ = (tan¹ [(δ - y)f(ß Z₀ -

- sin"' Abstands (x) aufgrund dieser vier Variablen und aufgrund der Ausbreitungskonstante und einer weiteren Charakteristik der Übertragungsleitung; und

c) der Rechner (31) enthält ferner eine arithmetische Schaltung (36), der die Vektorgrößen für die Strom- und Spannungswerte vor bzw. beim oder nach dem Auftreten des Fehlers ipr Berechnung der vier Variablen nach dem ersten Programm und anschließenden Berechnung des Abstandes (x) nach dem zweiten Programm unter Berücksichtigung der Ausbreitungskonstante und der genannten Charakteristik der Übertragungsleitung zugeführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
— daß das erste Programm den Formelsatz:

α = E,(E_r-Eo,) +E₁(E₁-E₀₁),

Y= Er(I₁-IOi)-Ei(Ir- kr),

O= 1,(E₁-E₀₁) -I₁(E,-E₀,),

beinhaltet, worin λ, β, γ und δ die vier Variablen sind und E₀, und £ö, den Real- bzw. Imaginärteil der ersten Spannungs-Vektorgröße (A V) darstellen. I₀, und /o/ den Real- bzw. Imaginärteil der zweiten Strom-Vektorgröße (AI) E_r und E, den Real- bzw. Imaginärteil der dritten Spannungs-Vektorgröße (PV) und I, und /, den Real- bzw. Imaginärteil der vierten Strom-Vektorgröße (Pl)s\nd; und — daß das zweite Programm die Formel

sin"' [(y + δ)Ι(\β Z₀ - α/Ztf + [δ - γ]ψ²]) * (2 μ)

beinhaltet, in der χ die Distanz zwischen dem Fehlerort und dem Ende der Übertragungsleitung, Z₀ der Wellenwert und μ die Fortpflanzungskonstante der Übertragungsleitung sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (31) ferner enthält:

— eine manuell zu betätigende Schaltung (45) zur Erzeugung eines Abstandssignals (IS) das einen vorgewählten Abstand in der Übertragungsleitung von dem einen Ende zum anderen darstellt; und

— einen Festwertspeicher (46), in dem ein Grenzwertsignal (TH) gespeichert ist, das eine vorgewählte Grenzwertlänge darstellt;

daß der Kontrollspeicher (35) einen ersten Programmbereich zur Speicherung des ersten Programms und einen zweiten Programmbereich zur Speicherung des zweiten Programms aufweist, wobei in dem zweiten Programmbereich ein erstes Teilprogramm, das eine Rekursionsformel zur Erzeugung einer ersten Reihe von Steuersignalen definiert, und ein zweites, mit dem ersten Teilprogramm verschachteltes Teilprogramm zur Erzeugung einer zweiten Reihe von Steuersignalen gespeichert sind; daß die arithmetische Schaltung (36) ausgebildet ist zur Berechnung einer Folge von resultierenden Abständen in der Übertragungslinie von dem genannten einen Ende zum anderen aufgrund der Rekursionsformel zur aufeinanderfolgenden Erzeugung von Folgesignalen, die die resultierenden Abstände darstellen, nachdem die vier Variablen nach dem erstsn Programm berechnetsind;

daß das zweite Teilprogramm zur Überwachung der resultierenden Abstände in bezug auf die Grenzwertlänge ausgebildet ist; und
daß die arithmetische Schaltung (36) auf die Folgesignale, das Grenzwertsignal und die zweite Folge von Steuersignalen anspricht zur Erzeugung eines Distanzsignals (DS) wenn die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgend berechneten resultierenden Abständen geringer wird als die Grenzwertlänge.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekursionsformel

X_n = X_n^-F (χ^_λ)Ι F (x^)

ist, worin x„ (n = 1, 2, 3,...) die resultierenden Abstände, X₀ der vorgewählte Abstand, F' [x) eine Ableitung aF(x)/(6x) und F(x) eine Funktion sind, die definiert ist durch

F(x) = OJZ₀-α/Ζο) sin μχ- α^μχ+χ · οος²μχ+δ - sin² μ*.

worin wiederum χ die Distanz darstellt Z₀ den Wellenwiderstand und μ die Fortpflanzungskonstante.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Übertragungsleitung nur zwei Enden sowie eine erste und eine zweite vorgeschriebene Rückwärtsimpedanz, rückwärts vom Ort des Auftretens des Fehlers aus betrachtet, aufweist, gekennzeichnet durch

— einen Speicherbereich in einem zweiten Speicher (30) zum Speichern des Distanzsignals (DS);

— einen Speicherbereich in dem zweiten Speicher (30) zum Speichern eines ersten und eines zweiten Rückwärtsimpedanzsignals (FB, SB) das repräsentativ für die erste bzw. zweite Rückwärtsimpedanz ist, und

— eine Berechnungseinrichtung in der arithmetisehen Schaltung (36), die ansprüht auf ein Fehlerauftrittssignal (FS) die gespeicherien Vektorgrößen, ein Wellenwiderstandssignal (IM) ein Fortpflanzungskonstantensignal (PS) das gespeicherte Distanzsignal (DS) und die ersten und zweiten Rückwärtsimpedanzsignale (FB, SB) zur Berechnung der Fehlerimpedanz (Rf) und zur Erzeugung eines dieses darstellenden Impedanzsignals.

6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Übertragungsleitung eine Gesamtlänge L zwischen den beiden Enden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

— der zweite Speicher (30) einen ersten Speicherbereich zum Speichern eines Wellenwider-Standssignals (IM) das dem Wellenwiderstand (Z₀) entspricht, und einen zweiten Speicherbereich zum Speichern eines Fortpflanzungskonstantensignals (PS) das der Fortpflanzungskonstante (μ) entspricht, umfaßt;

— daß die Berechnungseinrichtung der arithmetischen Schaltung (36) enthält:

— eine erste Einrichtung, die anspricht auf das Fehlererscheinungssignal (F) und die gespeicherten Vektorgrößen (A V, AI, PV, PI},

— eine zweite Einrichtung zum Speichern der diesen Vektorgrößen entsprechenden Signale (E₀, /0, E_k %

— eine zusätzliche Speichereinrichtung zum Speichern eines der Gesamtlänge (L) entsprechenden Gesamtlängensignals (TL);und

— eine arithmetische Einrichtung, die anspricht auf das gespeicherte Distanzsignal (DS) das erste und das zweite Rückwärtsimpedanzsignal (FB, SB) das Gesamtlängensignal (TL) und eine erste Folge von Befehlssignalen zur Ausführung der Berechnung eines Impedanzverhältnisses K(x)und der Erzeugung eines entsprechenden Impedanzverhältnissignals, wobei das Impedanzverhältnis K(x) ein Verhältnis einer Summe der ersten Rückwärtsimpedanz (FB) und einer Leitungsimpedanz zwischen dem ersten Ende und dem Fehierpunkt zu einer anderen Summe der zweiten Rückwärtsimpedanz (SB) und einer anderen Leitungsimpedanz zwischen dem Fehlerpunkt und dem zweiten Ende ist; und

— daß die arithmetische Einrichtung auch auf das Impedanzverhältnissignal, das Wellenwiderstandssignal (IM), das Fortpflanzungskonstantensignal (PS) die den Vektorgrößen entsprechenden Signale und eine zweite Folge von Befehlssignalen zur Berechnung der Fehlerimpedanz, die hier durch R gekennzeichnet ist, anspricht, zur Erzeugung des Impedanzsignals nach der Formel: