DE478952C

DE478952C - Device for measuring the distance to the short-circuit or earth fault in power distribution systems

Info

Publication number: DE478952C
Application number: DES74614D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Manfred Schleicher
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1926-05-19
Filing date: 1926-05-19
Publication date: 1929-07-06

Description

Vorrichtung zum_lWessen der Entfernung der Kurzschluß-. oder Erdschlußstelle bei Energieverteilungsanlagen Wenn in einer elektrischen Leitung größerer Länge ein Kurzschluß oder ein Erdschluß entstanden ist, so ist es häufig schwierig, den Fehler zu finden, und das Absuchen eines ausgedehnten Leitungsabschnittes verursacht oft große Opfer an Zeit und Kosten. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, die, an die fehlerhafte Leitung angelegt, die Entfernung des Fehlerortes von der Meßstelle mit hinreichender Genauigkeit bestimmt.Device zum_lWessen the removal of the short-circuit. or earth fault in power distribution systems if in an electrical line of greater length If a short circuit or an earth fault has occurred, it is often difficult to find the Finding errors and searching an extensive section of pipe causes often great sacrifices in terms of time and costs. The object of the invention is therefore to provide a device to create that, applied to the faulty line, the removal of the fault location determined by the measuring point with sufficient accuracy.

Das Prüfungsgerät gemäß der Erfindung besteht aus einem Stromerzeuger, der eine von der Betriebsfrequenz wesentlich abweichende Hilfsfrequenz liefert, und aus einer elektrischen Meßeinrichtung, die auf die Größe der Hilfsfrequenz, aber nicht auf die der Betriebsfrequenz anspricht. Eine derartige Einrichtung ermöglicht nicht allein, die Fehlerortsmessung auch dann durchzuführen, wenn die fehlerhafte Leitung noch unter Spannung steht, sondern sie gewährleistet eine einwandfreie Messung auch dann, wenn neben der gestörten Leitung noch adere Leitungen parallel nebenherlaufen, die von der Störung nicht betroffen sind und daher auch während der Messung vom Strom durchflossen werden. Durch kapazitive und induktive Einflüsse erzeugen diese stromführenden Leitungen in der fehlerhaften Leitung nicht unerhebliche Spannungen, die eine einigermaßen genaue Fehlerortsmessung nicht zustande kommen lassen würden. Dieser Übelstand macht sich namentlich bei Hochspannungsleitungen störend bemerkbar, wenn der Prüfstrom zur Messung des Fehlerortes nur Niederspannung hat. Der durch den Einfluß der Hochspannung hervorgerufene Fehler fällt dann verhältnismäßig sehr stark ins Gewicht.The testing device according to the invention consists of a power generator, which supplies an auxiliary frequency that differs significantly from the operating frequency, and from an electrical measuring device that measures the size of the auxiliary frequency, but not responsive to the operating frequency. Such a device enables not only to carry out the fault location measurement even if the faulty one Line is still live, but it guarantees a perfect measurement even if, in addition to the disturbed line, there are also other lines running in parallel, which are not affected by the disturbance and therefore also during the measurement of Electricity can flow through it. These generate through capacitive and inductive influences current-carrying lines in the faulty line not inconsiderable voltages, which would not allow a reasonably accurate fault location measurement to come about. This disadvantage is particularly noticeable in the case of high-voltage lines, if the test current for measuring the fault location only has low voltage. The through The errors caused by the influence of the high voltage then fall comparatively much heavy weight.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i dargestellt. Ein von der Batterie 3 gespeister Elektromotor q.-treibt einen Wechselstromerzeuger 5 mit gleichbleibender Geschwindigkeit an. Dessen Erregung 6 ist durch einen Regelwiderstand -7 regelbar. Der Wechselstromerzeuger 5 sendet seinen Strom durch die Stromspule eines Wattmeters 8, das zum Messen der Blindleistung eingerichtet ist, und durch einen Strommesser 9, der das Quadrat der Stromstärke anzeigt. Eine Siebkette, die durch die Selbstinduktion io und die Kapazität ii angedeutet ist, ist so abgestimmt, daß sie wohl den Prüfstrom, aber nicht Ströme von der Betriebsfrequenz, also beispielsweise 50 Perioden hindurchläßt. Durch Verbindungsklemmen 12 und 13 wird die Einrichtung mit der Fernleitung 2 verbunden, die in irgendeiner unbekannten Entfernung einen Kurzschluß 14 hat. Die Erregung des Stromerzeugers 5 wird durch den Regler 7 so eingestellt, daß Strom und Leistung im Meßbereich der Meßinstrumente 8 und 9 liegen. Das Wattmeter 8 zeigt die Blindleistung des vom Stromerzeuger 5 gelieferten und durch die Fehlerstelle =q. fließenden Stromes e . i # sin y. Wird sie durch die Angabe des Stromzeigers 9 dividiert, d. h. durch i2, so ergibt sich der Blindwiderstand. Da der Blindwiderstand der Längeneinheit der Leitung bekannt ist und der Blindwiderstand des Kurzschlusses im allgemeinen vernachlässigt werden kann, ist daraus der Fehlerort leicht zu bestimmen.An embodiment of the invention is shown in Fig. I. An electric motor fed by the battery 3 q.-drives an alternator 5 at a constant speed. Its excitation 6 can be regulated by a variable resistor -7. The alternator 5 sends its current through the current coil of a wattmeter 8, which is set up to measure the reactive power, and through an ammeter 9, which shows the square of the current intensity. A sieve chain, which is indicated by the self-induction io and the capacitance ii, is tuned in such a way that it allows the test current to pass through , but not currents of the operating frequency, for example 50 periods. By connecting terminals 12 and 13 , the device is connected to the trunk line 2, which has a short circuit 14 at some unknown distance. The excitation of the power generator 5 is adjusted by the controller 7 so that the current and power are in the measuring range of the measuring instruments 8 and 9. The wattmeter 8 shows the reactive power supplied by the power generator 5 and through the fault location = q. flowing stream e. i # sin y. If it is divided by the specification of the current pointer 9, ie by i2, the reactance results. Since the reactance of the length unit of the line is known and the reactance of the short circuit can generally be neglected, the location of the fault can easily be determined from this.

Die Periodenzahl des Stromerzeugers 5 beträgt beispielsweise einige ioo Perioden pro Sekunde. Wenn nun in der gestörten Leitung 2 Spannungen durch die stromführende, dicht nebenherlaufende Leitung i erzeugt werden, so können diese keinen Strom durch die Meßeinrichtung 8, 9 senden, da die Siebkette =o, =i keinen Strom der Betriebsfrequenz hindurchläßt.The number of periods of the power generator 5 is a few, for example ioo periods per second. If now in the disturbed line 2 voltages through the live, closely parallel line i are generated, so these can do not send any current through the measuring device 8, 9, since the sieve chain = o, = i none Lets current of the operating frequency.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in Abb. 2 dargestellt. Es enthält eine Meßeinrichtung, die unmittelbar den Blindwiderstand der kurzgeschlossenen Strecke anzeigt und deren Skala daher auch unmittelbar zum Ablesen von Entfernungen eingerichtet sein kann. Das Widerstandsmeßgerät besteht in bekannter Weise aus zwei drehbaren Systemen. die durch eine Welle 15 starr miteinander verbunden sind und die den Entfernungszeiger 16 einstellen. Das eine drehbare System besteht aus einer Spannungsspule 17, die in einem von der Spule 18 erzeugten Spannungsfelde drehbar ist. Das zweite System besteht aus der Stromspule =g, die in einem durch die Spannungsspule 2o erregten Spannungsfelde arbeitet. Die Stromspule i9 wird von dem Strom durchflossen, den der Wechselstromerzeuger 21 mit der Hilfsfrequenz durch die gestörte Leitung ,-q hindurchsendet. Die Spannungsspulen 17, 18 und 2o dagegen werden von dem Stromerzeuger 22 gespeist, der auf derselben Welle wie der Stromerzeuger 21 sitzt und daher eine synchrone Frequenz erzeugt. Damit er auch genau dieselbe Spannung liefert, ist seine Erregung 24 mit der Erregung 23 des Generators 21 hintereinandergeschaltet, und beide werden durch einen gemeinsamen Regler 25 eingestellt. In das System 17, 18 kann also überhaupt kein Strom von der Betriebsfrequenz gelangen, da es mit der Leitung gar keine Verbindung hat; die Betriebsfrequenz aber, die etwa durch die Stromspule i9 geht, kommt nicht zur Wirkung, da die Spannungsspule 2o, in deren Feld sie liegt, keine Betriebsfrequenz führt. Die beiden Generatoren 2i und 22 werden von einem Wechselstrommotor 26 angetrieben, der von einer gesunden Leitung über einen Spannungswandler 27 gespeist wird. In vielen Fällen wird es gelingen, den Generator zur Erzeugung der Hilfsfrequenz derart zu bauen, daß sein innerer Widerstand für die Betriebsfrequenz sehr gering ist. Ströme dieser Frequenz, die aus dem Netz durch den Generator hindurchfließen, werden also an seinen Klemmen keinen in Betracht kommenden Spannungsunterschied hervorrufen, so daß die an seinen Klemmen liegenden Spannungsspulen keine Betriebsfrequenz führen. Dann ist nur ein Generator erforderlich, wodurch die Prüfeinrichtung weiter vereinfacht wird. Abb. 3 zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel. Der Wechselstromgenerator 28 sendet seinen Strom durch die fehlerhafte Leitung 2 und durch die Stromspule i9 des einen drehbaren Systems. Er speist außerdem die Spannungsspulen 17, 18 und 2o.A second embodiment is shown in FIG. It contains a measuring device that directly measures the reactance of the short-circuited line and its scale is therefore also directly set up for reading off distances can be. The resistance meter consists of two rotatable ones in a known manner Systems. which are rigidly connected to one another by a shaft 15 and which the distance indicator 16 set. One rotatable system consists of a tension coil 17, which is rotatable in a voltage field generated by the coil 18. The second system consists of the current coil = g, which is excited in a by the voltage coil 2o Tension works. The current coil i9 is traversed by the current, the the alternator 21 with the auxiliary frequency through the disturbed line, -q sends through. The voltage coils 17, 18 and 2o, however, are from the power generator 22 fed, which sits on the same shaft as the power generator 21 and therefore a synchronous frequency generated. So that it delivers exactly the same voltage, it is his Excitation 24 connected in series with the excitation 23 of the generator 21, and both are set by a common controller 25. In the system 17, 18 so no current at all can get from the operating frequency, since it is with the Line has no connection at all; the operating frequency, however, which is approximately by the Current coil i9 does not come into effect because the voltage coil 2o, in their Field it lies, no operating frequency leads. The two generators 2i and 22 are driven by an AC motor 26, which is from a sound line via a voltage converter 27 is fed. In many cases it will be possible to achieve this Build generator for generating the auxiliary frequency in such a way that its internal resistance for the operating frequency is very low. Currents of this frequency coming from the network flow through the generator, so are not taken into account at its terminals Cause coming voltage difference, so that the lying on its terminals Voltage coils do not have an operating frequency. Then only one generator is required, whereby the test device is further simplified. Fig. 3 shows one such Embodiment. The alternator 28 sends its power through the faulty line 2 and through the current coil i9 of the one rotatable system. He also feeds the voltage coils 17, 18 and 2o.

Liegt ein Erdschluß vor, so werden die Pole der Prüfspannung an Erde und an die beschädigte Leitung gelegt.If there is an earth fault, the poles of the test voltage are connected to earth and placed on the damaged line.

Statt des laufenden Umformeraggregates 26, 28 kann überall dort, wo keine nennenswerte Beeinflussung der Messung durch Oberwellen der Betriebsspannungen oder Betriebsströme zu befürchten ist, auch ein ruhender Frequenzwandler verwendet werden, was die Bedienung undInstandhaltung derEinrichtung noch wesentlich erleichtert.Instead of the current converter unit 26, 28, wherever The measurement is not significantly influenced by harmonics of the operating voltages or operating currents are to be feared, a static frequency converter is also used which makes the operation and maintenance of the facility even easier.

Claims

PATENT CLAIMS: "¢. Device according to claim 3, characterized by two synchronous current generators (2i, 22) which supply the same auxiliary frequency and the same voltage and one of which (a =) sends a measuring current through the faulty line (2), while the other (22) feeds the voltage coils (i7, 18, 2o) of the measuring device. 5. Device according to claim 3, characterized by a current generator (z8) for the auxiliary frequency, the internal resistance of which for the operating frequency is so low that currents of this frequency flow through of the generator do not cause any significant voltage drop at its terminals.