DE4409880A1 - Verfahren zum Überwachen der Hilfsadern einer Differentialschutzanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen der Hilfsadern einer Differentialschutzanordnung mit jeweils einem Schutzgerät an den Enden eines zu überwachenden Ab­ schnittes einer elektrischen Energieübertragungsleitung, bei dem von einem Sender in einem Schutzgerät ein Überwachungs­ puls über die Hilfsadern zu einem Empfänger im anderen Schutzgerät übertragen wird und mit diesem Empfänger das Auf­ treten des Überwachungspulses überwacht und beim Ausbleiben des Überwachungspulses ein Meldesignal gebildet wird.

Ein bekanntes Verfahren dieser Art wird bei dem Siemens-Lei­ tungsdifferentialschutz 75D24 angewendet. Bei diesem bekann­ ten Verfahren wird zum Überwachen der Hilfsadern von einem Sender in einem Schutzgerät in einem festen Takt ein Wechsel­ strom-Überwachungspuls abgegeben, der aus einzelnen 2-kHz-Im­ pulsen besteht. Im anderen Schutzgerät (der Gegenstation) wird dieser Wechselstrom-Überwachungspuls erfaßt; tritt der Puls auf, dann wird dies als ein Anzeichen dafür gewertet, daß die Hilfsadern nicht gestört sind. Bleibt hingegen der Wechselstrom-Überwachungspuls aus, dann wird in dem anderen Schutzgerät am anderen Ende des zu überwachenden Abschnittes der elektrischen Energieübertragungsleitung ein Meldesignal erzeugt. Darüber hinaus wird im Störungsfalle von dem anderen Schutzgerät der Gegenstation ein sogenanntes Schaltermitnah­ mekommando ausgegeben und über die Hilfsadern an das eine Schutzgerät übertragen. Damit der Empfänger in dem einen Schutzgerät das Schaltermitnahmekommando mit Sicherheit als solches erkennen kann, besteht es aus einem Puls mit einer von dem Wechselstrom-Überwachungspuls abweichenden Puls-Pau­ sen-Verhältnis. Mittels einer internen Logik in dem einen Schutzgerät wird die Unterscheidung vorgenommen. Es wird dann auch von dem einen Schutzgerät ein Meldesignal gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen der Hilfsadern einer Differentialschutzanordnung vorzuschlagen, das sich durch eine besonders hohe Zuverläs­ sigkeit bei der Erfassung von Störungen auf den Hilfsadern auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein­ gangs angegebenen Art erfindungsgemäß von dem Empfänger des anderen Schutzgerätes ein in demselben Schutzgerät angeordne­ ter Sender zur Abgabe einer Überwachungsimpulsfolge akti­ viert, wenn von dem Empfänger der Überwachungspuls empfangen worden ist; von einem in dem einen Schutzgerät angeordneten Empfänger wird ein Störungsanzeigesignal erzeugt, wenn die Überwachungsimpulsfolge ausbleibt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, daß bei ihm beide Schutzgeräte an den Enden ei­ nes zu überwachenden Abschnittes einer elektrischen Energie­ übertragungsleitung die Überwachung der Hilfsadern vornehmen, so daß jedes Schutzgerät eine Adernunterbrechung erkennen kann. Dies führt einerseits zu einer besonders hohen Zuver­ lässigkeit beim Erkennen von Störungen der Hilfsadern und er­ möglicht andererseits ein schnelleres Feststellen von gestör­ ten Hilfsadern und damit auch die schnellere Ausgabe von Melde- bzw. Störungsanzeigesignal an den Enden eines zu über­ wachenden Abschnittes einer elektrischen Energieübertragungs­ leitung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Sender des einen Schutzgerätes gewissermaßen als Master-Sender dienen, indem er ständig ohne weitere Ansteuerung von außen den Überwa­ chungspuls abgibt; in den Pausen des Überwachungspulses wer­ den bei ungestörten Hilfsadern die Impulse der Überwa­ chungsimpulsfolge vom Sender des anderen Schutzgerätes gebil­ det und vom Empfänger des einen Schutzgerätes erfaßt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von dem Empfänger des einen Schutzgerätes der Sender dieses Schutzgerätes zur Abgabe jeweils eines wei­ teren Impulses des Überwachungspulses aktiviert, solange die Überwachungsimpulsfolge des Senders des anderen Schutzgerätes empfangen wird.

Dabei ergeben sich hinsichtlich der Synchronisierung der bei­ den Schutzgeräte keine Schwierigkeiten, wenn durch das Einfü­ gen einer ausreichend großen Pause zwischen dem Empfangen ei­ nes Impulses des Überwachungspulses oder der Überwachungsim­ pulsfolge und dem Aussenden eines Impulses der Überwa­ chungsimpulsfolge oder des Überwachungspulses eine ausrei­ chend große Pause gelassen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bei der Anwendung bei einer Differentialschutzanordnung mit zwei Hilfsadern zwischen den beiden Schutzgeräten im Prinzip mit Gleichstrom­ impulsen gearbeitet werden. Sind - wie dies meist der Fall ist - jedoch im Zuge der Hilfsadern Trennübertrager zur Ver­ meidung von Störbeeinflussungen vorgesehen, dann werden vor­ teilhafterweise Wechselstromimpulse zur Bildung des Überwa­ chungspulses und der Überwachungsimpulsfolge verwendet.

Bei einer vorteilhaften Differentialschutzanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer zwi­ schen den Sekundärwicklungen von Differenzstromwandlern der beiden Schutzgeräte verlaufenden mittleren Hilfsader und mit einer die Sekundärwicklung eines Mischwandlers des einen Schutzgerätes mit der Sekundärwicklung eines Hilfsstromwand­ lers des anderen Schutzgerätes verbindenden äußeren Hilfsader sowie mit einer die Sekundärwicklung eines Mischwandlers des anderen Schutzgerätes mit der Sekundärwicklung eines Hilfs­ stromwandlers des einen Schutzgerätes verbindenden weiteren äußeren Hilfsader ist erfindungsgemäß in jedem Schutzgerät der Sender parallel zur Sekundärwicklung des Mischwandlers angeordnet, und in jedem Schutzgerät liegt der Empfänger im Zuge der mittleren Hilfsader.

Diese Differentialschutzanordnung gemäß der Erfindung kann sowohl mit Sendern betrieben werden, die Gleichstromimpulse abgeben, als auch mit Sendern, die Wechselstromimpulse abge­ ben.

Es ist zwar bereits eine Differentialschutzanordnung bekannt (Siemens Differentialschutz 7SD74), bei der ein Sender eines Schutzgerätes Gleichstromimpulse zu Empfängern des anderen Schutzgerätes sendet, jedoch ist bei dieser bekannten Anord­ nung im anderen Schutzgerät kein weiterer Sender vorgesehen; außerdem liegt der Sender im Zuge der mittleren Hilfsader und die Empfänger im Zuge der beiden äußeren Hilfsadern.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anordnung zum Überwachen der Hilfsadern einer Differentialschutzan­ ordnung mit zwei Hilfsadern und in

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit drei Hilfsadern dargestellt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 einer Differentialschutzanordnung ist an jedem Ende eines in der Fig. 1 nicht dargestellten, zu überwachenden Abschnittes ei­ ner elektrischen Energieübertragungsleitung ein Schutzgerät 1 bzw. 2 angeordnet.

Jedes dieser Schutzgeräte 1 bzw. 2 ist über einen Mischstromwandler 3 bzw. 4 in einer Weise mit aus Strömen in dem zu überwachenden Abschnitt abgeleiteten Strö­ men beaufschlagt, wie dies beispielsweise in der älteren Pa­ tentanmeldung P 44 06 722.4 (GR 94 P 4026 DE) im einzelnen beschrieben ist.

An ein Ende 5 der Sekundärwicklung 6 des einen Mischwandlers 3 ist mit einer Primärwicklung 7 ein Differenzstromwandler 8 angeschlossen, an dessen Sekundärklemmen 9 und 10 eine Schal­ tungseinrichtung zum Gewinnen eines Auslösesignals ange­ schlossen ist; auch diesbezüglich wird im Hinblick auf nähere Einzelheiten auf die ältere Anmeldung P 44 06 722.4 (GR 94 P 4026 DE) verwiesen. Entsprechend ist in dem anderen Schutzgerät 2 ein Differenzstromwandler 11 mit dem Mischwand­ ler 4 verbunden und ebenfalls mit Sekundärklemmen 12 und 13 an in der Fig. 1 nicht dargestellte Schaltungsteile zum Ge­ winnen eines Auslösesignals verbunden. An die Sekundärwick­ lung 7 des Differenzstromwandlers 8 ist eine Hilfsader 15 an­ geschlossen, deren Ersatzwiderstand in der Fig. 1 mit 16 be­ zeichnet ist.

An die Sekundärwicklung 6 des Mischwandlers 3 ist auch eine Reihenschaltung aus der Primärwicklung 17 eines Hilfsstrom­ wandlers 18 und eines Hilfswiderstandes 19 angeschlossen; an Sekundärklemmen 20 und 21 des Hilfsstromwandlers 18 kann eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer Stabilisierungsgröße in einer Weise angeschlossen sein, wie es ebenfalls in der oben erwähnten älteren Anmeldung im einzelnen beschrieben ist. Das von dem Hilfsstromwandler 18 abgewandte Ende des Hilfswiderstandes 19 ist über einen Abgleichwiderstand 22 mit einem Ende einer weiteren Hilfsader 23 verbunden, deren Er­ satzwiderstand in der Fig. 1 mit 24 bezeichnet ist.

In entsprechender Weise ist im Sekundärstromkreis des Mischwandlers 4 des anderen Schutzgerätes 2 eine Reihenschal­ tung aus einem Hilfsstromwandler 25 und einem weiteren Hilfs­ widerstand 26 angeschlossen, die einseitig über einen weite­ ren Abgleichwiderstand 27 an die eine Hilfsader 15 ange­ schlossen ist.

Wie die Fig. 1 ferner erkennen läßt, ist das eine Schutzge­ rät 1 mit einem einen Wechselstrom-Überwachungspuls IM abge­ benden Sender 30 versehen, an dessen Ausgänge 31 und 32 ein Ankopplungsübertrager 33 mit seiner Primärwicklung 34 ange­ schlossen ist. Die Sekundärwicklung 35 dieses Übertragers ist einerseits direkt an die andere Hilfsader 23 angeschlossen und andererseits über einen Koppelkondensator 36 mit der ei­ nen Hilfsader 15 verbunden. Entsprechend ist in dem anderen Schutzgerät 2 ein eine Wechselstrom-Überwachungsimpulsfolge IF erzeugender Sender 40 über Ausgangsklemmen 41 und 42 mit der Primärwicklung 43 eines weiteren Ankopplungsübertragers 44 verbunden, der sekundärseitig über einen Koppelkondensator 45 mit der einen Hilfsader 15 und direkt mit der anderen Hilfsader 23 verbunden ist.

Wie die Fig. 1 ferner zeigt, ist dem Sender 30 des Schutzge­ rätes 1 ein Empfänger 50 zugeordnet, der über Eingangsklemmen 51 und 52 mit der Sekundärwicklung 53 eines Übertragers 54 verbunden ist. Die Primärwicklung 55 dieses Übertragers 54 liegt im Zuge der Hilfsader 15.

Wiederum entsprechend ist in dem anderen Schutzgerät 2 ein Empfänger 60 vorhanden, der über seine Eingänge 61 und 62 an eine Sekundärwicklung 63 eines weiteren Übertragers 64 ange­ schlossen ist. Die Primärwicklung 65 des weiteren Übertragers 64 liegt ebenfalls im Zuge der Hilfsader 15.

Die dargestellte Anordnung arbeitet in folgender Weise:
Nach erfolgtem Anlauf der dargestellten Anordnung wird bei­ spielsweise zunächst von dem Sender 30 des Schutzgerätes 1 ein Impuls des Wechselstrom-Überwachungspulses IM aus 2-kHz-Impulsen ausgesandt, der über den Ankopplungsübertrager 33 und den Koppelkondensator 36 auf die Hilfsader 15 gekoppelt wird, so daß impulsartig ein Strom über die Hilfsader 15, die Primärwicklung 65 des weiteren Übertragers 64, die Sekundär­ wicklung des Hilfsstromwandlers 25 und die andere Hilfsader 23 fließt. Der Impuls des Wechselstrom-Überwachungspulses IM wird über den weiteren Übertrager 64 ausgekoppelt und dem Empfänger 60 des anderen Schutzgerätes 2 zugeführt. Der Emp­ fänger 60 erkennt anhand eines bestimmten Impuls-Pausen-Ver­ hältnisses, daß es sich bei dem empfangenen Impuls um einen des Wechselstrom-Überwachungspulses IM handelt und aktiviert nach einer ausreichend großen Verzögerungszeit den zugeordne­ ten Sender 40, woraufhin dieser einen Impuls der Wechsel­ strom-Überwachungsimpulsfolge IF über den weiteren Ankopp­ lungsübertrager 44 in die Hilfsadern 15 und 23 einkoppelt. Die Wechselstrom-Überwachungsimpulsfolge IF aus ebenfalls 2-kHz-Impulsen stimmt hinsichtlich des Impuls-Pausen-Verhält­ nisses mit dem Wechselstrom-Überwachungspuls IM des Senders 30 überein. In diesem Empfänger 60 wird jedes Mal überprüft, ob ein Impuls des Wechselstrom-Überwachungspulses IM nach ei­ ner vorgegebenen Zeit eingeht. Ist dies nicht der Fall, dann wird an einem Ausgang 70 des Empfängers 60 ein Meldesignal abgegeben.

Die Wechselstrom-Überwachungsimpulsfolge IF wird über den Übertrager 54 ausgekoppelt und im Empfänger 50 des einen Schutzgerätes 1 ausgewertet. Wird von dem Empfänger 50 ein Impuls der Wechselstrom-Überwachungsimpulsfolge IF erfaßt, dann wird nach einer ausreichenden Verzögerungszeit der zuge­ hörige Sender 30 des Schutzgerätes 1 aktiviert und erneut ein Impuls des Wechselstrom-Überwachungspulses IM ausgesendet. Empfängt dagegen der Empfänger 50 des einen Schutzgerätes 1 nach einer vorgegebenen Zeit keinen Impuls der Wechselstrom-Über­ wachungsimpulsfolge IF des Senders 40 des anderen Schutz­ gerätes 2, dann wird an seinem Ausgang 71 ein Störungsanzei­ gesignal erzeugt.

Unabhängig davon, ob der Empfänger 50 des einen Schutzgerätes 1 oder der Empfänger 60 des anderen Schutzgerätes 2 ein Melde- bzw. ein Störungsanzeigesignal erzeugt, wird in jedem Falle von dem entsprechenden Empfänger der zugeordnete Sender zur Abgabe eines Schaltermitnahmekommandos veranlaßt, das aus einer Impulsfolge mit einem anderen Impuls-Pausen-Verhältnis besteht als die Wechselstrom-Überwachungsimpulsfolge oder der Wechselstrom-Überwachungspuls. Das Schaltermitnahmekommando wird vom jeweils anderen Empfänger erfaßt und kann zur Betä­ tigung eines Leistungsschalters benutzt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die beiden Schutzgeräte 80 und 81 einer Leitungsdifferentialschutzanord­ nung mit Mischwandlern 83 und 84 entsprechend den Mischwand­ lern 3 und 4 gemäß Fig. 1 ausgerüstet. Differenzstromwandler 85 und 86 sowie Hilfsstromwandler 87 und 88 entsprechend den Wandlern 7 und 11 sowie 18 und 25 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 sind hier ebenfalls vorhanden. Ankopplungsüber­ trager 89 und 90 entsprechen den Übertragern 33 und 34 der Fig. 1 und sind mit nicht dargestellten Sendern verbunden, die den Sendern 30 und 40 nach Fig. 1 entsprechen. Allerdings liegen hier die Ankopplungsübertrager über jeweils einen Kop­ pelkondensator 91 und 92 mit ihrer Sekundärwicklung jeweils parallel zur Sekundärwicklung des jeweiligen Mischwandlers 83 bzw. 84.

Zwischen den beiden Schutzgeräten 80 und 81 verlaufen hier drei Hilfsadern 93, 94 und 95, deren Ersatzwiderstände mit 96, 97 und 98 bezeichnet sind. Im Zuge der mittleren Hilfs­ ader 94 liegt im Schutzgerät 80 ein Übertrager 99 entspre­ chend dem Übertrager 54 nach Fig. 1 und im Schutzgerät 81 ein weiterer Übertrager 100 entsprechend dem Übertrager 64 nach Fig. 1. An die Übertrager 99 und 100 sind in nicht darge­ stellter Weise Empfänger angeschlossen, die denen nach Fig. 1 entsprechen. Im übrigen arbeitet die Anordnung nach Fig. 2 in gleicher Weise wie die nach Fig. 1.

Claims (6)

1. Verfahren zum Überwachen der Hilfsadern einer Differenti­ alschutzanordnung mit jeweils einem Schutzgerät an den Enden eines zu überwachenden Abschnittes einer elektrischen Ener­ gieübertragungsleitung, bei dem

• - von einem Sender in einem Schutzgerät ein Überwachungspuls über die Hilfsadern zu einem Empfänger im anderen Schutz­ gerät übertragen wird und
• - mit diesem Empfänger das Auftreten des Überwachungspulses überwacht und beim Ausbleiben des Überwachungspulses ein Meldesignal gebildet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - von dem Empfänger (60) des anderen Schutzgerätes (2) ein in demselben Schutzgerät (2) angeordneter Sender (40) zur Abgabe einer Überwachungsimpulsfolge (IF) aktiviert wird, wenn von dem Empfänger (60) der Überwachungspuls (IM) emp­ fangen wird, und
• - von einem in dem einen Schutzgerät (1) angeordneten Emp­ fänger (50) ein Störungsanzeigesignal erzeugt wird, wenn die Überwachungsimpulsfolge (IF) ausbleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - von dem Empfänger (50) des einen Schutzgerätes (1) der Sender (30) dieses Schutzgerätes (1) zur Abgabe jeweils eines weiteren Impulses des Überwachungspulses (IM) akti­ viert wird, solange die Überwachungsimpulsfolge (IF) des Senders (40) des anderen Schutzgerätes (2) empfangen wird,
• 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
• - bei einer Differentialschutzanordnung mit zwei Hilfsadern zwischen den beiden Schutzgeräten Wechselstromimpulse zur Bildung des Überwachungspulses und der Überwachungsimpuls­ folge verwendet werden.

4. Differentialschutzanordnung zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer zwischen den Sekundär­ wicklungen von Differenzstromwandlern der beiden Schutzgeräte verlaufenden mittleren Hilfsader und mit einer die Sekundär­ wicklung eines Mischwandlers des einen Schutzgerätes mit der Sekundärwicklung eines Hilfsstromwandlers des anderen Schutz­ gerätes verbindenden äußeren Hilfsader sowie mit einer die Sekundärwicklung eines Mischwandlers des anderen Schutzgerä­ tes mit der Sekundärwicklung eines Hilfsstromwandlers des ei­ nen Schutzgerätes verbindenden weiteren äußeren Hilfsader, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in jedem Schutzgerät (80, 81) der Sender parallel zur Se­ kundärwicklung des Mischwandlers (83, 84) angeordnet ist und
• - in jedem Schutzgerät (80, 81) der Empfänger im Zuge der mittleren Hilfsader (92) liegt.

5. Differentialschutzanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - jeder Sender Gleichstromimpulse abgibt.

6. Differentialschutzanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - jeder Sender Wechselstromimpulse abgibt.