DE3217449A1 - Verfahren und einrichtung zum schutz vermaschter elektrischer netze - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Schutz vermaschter elektri-
• scher Netze Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz vermaschter Netze nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie-auf eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
• Wesentlich für die Einsetzbarkeit derartiger Schutzeinrichtungen ist die Ansprechzeit der Einrichtung zur Fehlerfeststellung. Auf dem Gebiet der Schutzrelaistechnik ist man bestrebt, die Kommandozeiten von Schutzrelais möglichst zu verringern. In einem Aufsatz von H. Gutmann "Neuere Entwicklungen auf dem Gebiet des Schnelldistanzschutzes aus AEG-Mitteilungen vom Juni 1953 wird ein Schnelldistanzrelais für Höchstspannungsnetze mit einer Dreirelais-Schaltung beschrieben, bei der für jeden Leiter eines Drehstromsystems ein eigenes Meß- und Richtungsglied vorgesehen ist. Die Eigenzeiten der Anregung Distanzmessung und Richtungsunterscheidung sind auf diese Weise parallel geschaltet. Als einzige Zusatzzeit wird nur noch die Ansprechzeit eines Hilfsrelais zur Ausgabe des Auslösebefehls benötigt. Für den Schutz mehrerer Leitungen innerhalb eines irehstromnetzes ist eine entsprechende Anzahl von Schutzeinrichtungen mit Dreirelais-Scaltung erforderlich.
• Aus dem genannten Aufsatz von H. Gutmann ist auch die Fehlerausmessung durch ein einziges Meßglied bekannt. Bei dieser als Einrelais-Schaltung bezeichneten Meßschaltung wird die Distanzmessung und die Richtungsunterscheidung für alle Fehlerfälle von einem einzigen Meßglied vorgenommen. Nachteilig sind hierbei die verlängerten Kommandozeiten.
• Aus der DE-OS 28 55 965 ist eine Schaltungsanordnung zur Erdschlußanzeige in nicht geerdeten Strahlennetzen beschrieben, bei dem zur Fehlerstromüberwachung an jeden Phasenleiter eines zu überwachenden Kabels über einen Wandler ein Verstärker angeschlossen ist. Zur Überwachung mehrerer Kabel auf Erdschluß ist eine entsprechende Anzahl Verstärker zur Fehlerstromüberwachung vorzusehen.
• Mit dieser Anordnung wird dasjenige Kabel angezeigt, das den größten Fehlerstrom führt.
• In der DE-AS 20 37 390 ist ein Distanzschutz für vermaschte elektrische Netze zum selektiven Abschalten einer fehlerhaften Leitung beschrieben. Jedes Distanzrelais weist mehrere Distanzmeßstufen auf und bewirkt in mehreren Zeitstufen richtungsabhängig die Abschaltung der fehlerhaften Leitung. Die Schaltzustände der Schalter im Netz sind über Übermittlungsverbindungen einer Rechenanlage eingegeben, deren Aufgabe darin besteht, die Verstellung der zweiten und höheren Distanzmeßstufen in den einzelnen Distanzrelais zu übernehmen. Beim Auftreten eines Fehlers im Schutzbereich eines Distanzrelais erfolgt die Auslösung in zweiter oder höherer Stufe vom jeweiligen Distanzrelais aus.
• Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Schutz vermaschter elektrischer Netze sowie einer entsprechenden Einrichlung unter Verwendung einer Rechenanlage, welche mit einem minimalen Aufwand an Meßmitteln zur Überwachung der zu schützenden Leitung auskommt und die Einrichtung zum selektiven Abschalten fehlerhafter Leitungen zentral von der Rechenanlage aus steuerbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.
• Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Eezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Hierin zeigt Fig. 1 als Schaltschema einen Ausschnitt aus einem vermaschten Netz mit vier Meßorten und der zugehörigen Uberwachungseinrichtung und Fig. 2 zwei Möglichkeiten der Nomentanwert-Überwachung anhand eines Strom-Zeit-Diagramms.
• Fig. 1 zeigt ein einfaches Drehstrom-Netzgebilde als Anwendungsbeispiel für die Erfindung mit einer Sammelschiene SS, in die ein Generator 5 über eine Leitung 1 elektrische Energie einspeist. Über Leitungen 2, 3 und 4 fließt Energie in nicht dargestellte elektrische Verbraucher. Die einzelnen Anlagenteile sind durch Leistungsschalter L1 bis L4 mit der Sammelschiene SS verbunden. Jede Leitung 1 bis 4 weist eine Meßstelle auf, an der der Leitungsstrom I und die Leitungsspannung U durch einen Strom- bzw. Spannungs-Meßwandler in ein Stromsignal bzw. in ein Spannungssignal umgesetzt wird.
• Die Strom- und Spannungssignale werden über Signalleitungen 14 einem Meßwertvergleicher 6 zugeführt, der taktgesteuert die eintreffenden Signale untereinander sowie mit vorgegebenen Sollwerten vergleicht. Die Steuerung des Meßwertvergleichers 6 übernimmt das Steuerwerk 7 über die Taktleitung 12. Ein Schaltwerk 8, welches vom Steuerwerk 7 aktiviert wird, überträgt im Störungsfall die Strom- und Spannungssignale der betreffenden Leitungen über die Datenleitung 17 an ein Rechenwerk 9. Das Rechenwerk 9 berechnet die für die Fehlererfassung erforderlichen Werte.
• Soll eine Auslösung erfolgen, aktiviert ein Auslösebefehl auf der Datenleitung 18 ein Auslösewerk 10, das unmittelbar den Leistungsschalter L des gestörten Leitungsteiles öffnet. In einem mit 11 bezeichneten Anlagenabbild wird der Zustand des überwachten Netzgebildes gespeichert. Dies erfolgt in der Weise, daß über eine Meldeleitung 13 die jeweilige Schalterstellung der Leistungsschalter L1 bis L4 an das Anlagenabbild rückgemeldet wird.
• Fig. 2 zeigt den Verlauf der Leitungsströme i über die Zeit t in einem angenommenen Störungsfall für eine Phase der Leitungen 1 bis 4. Bei i = iv überschreiten die Strö--me in den Leitungen 2, 3 und 4 einen vorgegebenen Grenzwert. Die Auswahl derjenigen Leitung1 die zuerst für die Auswertung durch das Rechenwerk 9 ausgewählt werden soll, kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Ein Auswahlkriterium kann der Momentanwert des Leitungsstromes i zu einem bestimmten Zeitpunkt sein. Beim Auftreten einer Störung werden diejenigen vom Meßwertvergleicher 6 zyklisch abgefragten Strom- und Spannungswerte auf das Rechenwerk 9 durchgeschaltet, die zum Zeitpunkt T beispielsweise den höchsten Wert von allen erfaßten Werten aufweist. Im gewählten Beispiel gemäß Fig. 2 ist es der Leitungsstrom der Leitung 4.
• Als Auswahlkriterium kann auch der Momentanwert desjenigen Le-itungsstromes dienen, der einen vorgegebenen Grenzwert zuerst überschreitet. Nach Fig. 2 ist dies wiederum der in der Leitung 4 fliegende Strom, der den Grenzwert iv zeitloch als erster überschreitet. Entsprechende Auswahlkriterien lassen sich auf die Leitungsspannungen anwenden.
• Die besonderen Vorteile des vorgeschlagenen Schutzverfahrens bestehen darin, daß zur Überwachung eines Netzes mit mehreren Versorgungsleitungen nur eine zentrale Meßstelle in der Art des Meßwertvergleichers erforderlich ist, die eine zyklische Abfrage aller Meßgrößen durchführt, wobei als Kriterium für die selektive Abschaltung fehlerhafter Leitungen nur diejenigen Meßgrößen ausgewertet werden, die vorgegebene Grenzwerte Uberschreiten.
• Hierdurch werden kurze Kommandozeiten für die Schutzauslösung erreicht.

Claims (9)

1. Patentansprüche Verfahren zum Schutz vermaschter elektrischer Netze mit einer Einrichtung zum selektiven Abschalten fehlerhafter Leitungen, bei dem die Strom- und Spannungswerte im Netz gemessen werden, unter Verwendung einer Rechenanlage, der die elektrischen Daten des Netzes angegeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorgegebenen Zeitraster die Strom- und Spannungswerte der zu überwachenden Leitungen zyklisch von einem Meßwertvergleicher erfaßt und mit vorgegebenen Bezugswerten verglichen werden und daß in einem Fehlerfall die Reihenfolge der von der Rechenanlage auszuwertenden Leitungswerte entweder in Abhängigkeit von den Momentanwerten der Strom- und Spannungswerte oder in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Programm gesteuert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Leitung zuerst für die Auswertung durch die Rechenanlage ausgewählt wird, bei der der Momentanwert von Strom oder Spannung einen vorgegebenen Wert zuerst über-oder unterschreitet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Leitung zuerst für die Auswertung durch die Rechenanlage ausgewählt wird, bei der der Momentanwert von Strom oder Spannung den maximalen oder minimalen Wert von allen erfaßten Werten aufweist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage der Momentanwerte aller von dem Meßwertvergleicher überwachten Leitungen und die Aus wertung der jeweils ausgewählten Leitung in einer festen Zeitfolge erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitfolge in Abhängigkeit von Einflußgrößen durch die Rechenanlage steuerbar ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand der Sberwachungseinrichtung durch ein Anlagenabbild (11) abgefragt wird.
7. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Meß- und Steuermittel a) einen MeSwertvergleicher (6), der die Strom- und Spannangswerte der zu überwachenden Leitungen (1 bis 4) untereinander sowie mit vorgegebenen Sollwerten vergleicht; b) ein Steuerwerk (7), welches den Zeittakt vorgibt; e) ein Schaltwerk (8), welches bei über oder Unterschreitung eines Sollwertes die Strom- und Spannungswerte der betroffenen Leitung durchschaltet an ein Rechenwerk (9) zur Berechnung der für die Fehlererfassung erforderlichen Werte wie Kurzschlußstrom, Impedanz, Phasenwinkel und ein Auslösewerk (10), welches in Abhängigkeit der vom Rechenwerk ermittelten Werte die Abschaltung der zu der betreffenden Leitung gehörenden Schalter - L4) bewirkt.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertvergleicher (6) durch eine Taktleitung (12) mit dem Steuerwerk (7) gekoppelt ist.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösewerk (10) nach Auslösung eines Schalters (L1 - 4) die Abschaltung der fehlerhaften Leitung über eine Meldeleitung (13) an das Anlagenabbild (11) zurückmeldet.