DE69115562T2

DE69115562T2 - Fehlerlokalisierungsverfahren paralleler Doppelübertragungsleitungen mit N-Ausgängen

Info

Publication number: DE69115562T2
Application number: DE69115562T
Authority: DE
Inventors: Tokuo Emura; Kyoji Ishizu; Susumu Ito; Kenji Murata; Kazuo Sonohara
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-06-01
Also published as: US5485394A; EP0459522A2; EP0459522B1; EP0459522A3; DE69115562D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fehlerlokalisierungsverfahren für Einzel- oder Mehrfachfehler in einer parallelen Zweikreis-Übertragungsleitung mit n Anschlüssen, wobei n eine Ganzzahl größer als 3 ist.
Elektrische Leistung wird in der Regel zwischen Stromumspannwerken durch die Verwendung einer parallelen Zweikreis-Übertragungsleitung übertragen. Diese Übertragungsleltung ist infolge äußerer Faktoren (z.B. Isolationsbrüche aufgrund von Blitzschlägen oder Berührungen mit Vögeln oder Bäumen) verschiedenen Arten von Fehlern ausgesetzt. Die meisten Fehler sind einphasige Erdverbindungen. Ein Fehlerlokalisierungsverfahren wird benutz, wo eine Lokalisierung des Fehlers durch Kontrolle schwierig ist, z.B. in bergigen Gegenden. Die Arten von Fehlern umfassen (1) ein Fehler an einer Stelle auf einem Stromkreis, (2) Fehler an verschiedenen Stellen auf einem Stromkreis, (3) Fehler an derselben Stelle auf beiden Stromkreisen und (4) Fehler an verschiedenen Stellen auf den zwei Stromkreisen. Fehler des Typs (1) werden In allgemeinen als "Einzelfehler" bezeichnet und stellen die Mehrheit der Fehler dar. Fehler der Arten (2) - (4) werden als Mehrfachfehler bezeichnet, von denen die Mehrheit dem Typ (3) angehört. Die vorliegende Erfindung betrifft Fehler der Arten (1) und (3).
Eine Vielfalt von Erdschlußfehler-Lokalisierungsverfahren ist vorgeschlagen worden. Ein Fehler des Typs (1) kann z.B. mit einem Verfahren lokalisiert werden, bei dem die Nullphasenströme &sub0;&sub1; und &sub0;&sub2; der jeweiligen Kreise einer parallelen Zweikreis-Übertragungsleitung mit zwei Anschlüssen ermittelt werden, um ein Nebenschlußstromverhältnis der Nullphasenströme zu erzeugen, das durch
2 0i / ( &sub0;&sub1; + &sub0;&sub2;) wo i = 1 oder 2
definiert ist, und die Entfernung von einem sendenden Ende bis zu einem einphasigen Erdschlußfehler auf der Basis des Nebenschlußstromverhältnisses der Nullphasenströme und der Gesamtlänge der Übertragungsleitung berechnet wird.
Fig. 8 veranschaulicht das oben beschriebene Verfahren. Ein Y-ΔTransformator c, dessen Nullpunkt über einen hohen Widerstand b geerdet ist, ist an einem sendenden Ende a angeordnet, und ein Y-Δ Transformator e ohne Erdung ist an einem empfangenden Ende d angeordnet. Die Transformatoren c und e sind mit den Sammelleitungen g1 bzw. g2 verbunden, zwischen die f1 und f2 einer Zweikreis-Übertragungsleitung mit einer Länge l geschaltet sind. Fig. 9 zeigt eine Nullphasen-Ersatzschaltung von Fig. 8, wo der Nullphasenstrom des Kreises f1 &sub0;&sub1; ist, der Nullphasenstrom des Kreises f2 &sub0;&sub2; ist, die Nullphasenspannung der Schiene g1 &sub0; ist, die Nullphasenspannunng des Erdschlußfehlerpunktes 0f ist, die Nullphasen-Serienimpedanz pro Längeneinheit &sub0; und die gegenseitige Nullphasen-Serienimpedanz zwischen den Kreisen m ist.
Bei der vorerwähnten parallelen Zweikreis-Übertragungsleitung wird angenommen, daß ein Einphasen-Erdschlußfehler in einer Entfernug x vom sendenden Ende auftritt und ein Erdschlußfehlerstrom 0f von der Fehlerstelle nach Erde fließt. Die Entfernung x kann durch Berechnen des Null phasen-Stromverhältnisses bestimmt werden. Das heißt, der Einphasen-Erdschlußfehlerpunkt kann auf der Basis von nur den Nullphasenströmen &sub0;&sub1; und &sub0;&sub2; der Kreise f1 bzw. f2 lokalisiert werden. Das oben erwähnte Einphasen-Erdschlußfehler-Berechnungsverfahren ist ein einfacher Weg zum Lokalisieren des Fehlers, weil die Entfernung von dem sendenden Ende zu dem Erdschlußfehlerpunkt nur auf der Basis des Nebenschlußstromverhältnisses der von den jeweiligen Kreisen erfaßten Nullphasenströme berechnet wird. Dieses Verfahren kann jedoch nicht direkt auf die Fehlerlokalisierung eines Einphasen-Erdschlußfehlers in einem Dreianschlußsystem angewandt werden, wo die Übertragungskreise so verzweigt sind, daß ein Ende jedes Zweiges belastet ist.
Ein Fehlerlokalisierungsverfahren, bei dem durch die Verwendung des Nebenschlußstromverhältnisses der Nullphasenströme eine Fehlerstelle lokalisiert werden kann, die In einer einzelnen Phase einer parallelen Zweikreis-Übertragungsleitung mit drei Anschlüssen in einem widerstandsgeerdeten Nullsystem auftritt, ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 63-169739 vorgeschlagen worden. Bei diesem Verfahren werden Korrekturfaktoren auf der Basis der Entfernung von dem sendenden Ende zu einem Einphasen-Erdschlußfehlerpunkt vorausberechnet, so daß die Entfernung von dem sendenden Ende zu dem Erdschlußfehlerpunkt berechnet wird, oder es werden Korrekturfaktoren auf der Basis der Entfernung von einer Abzweigung der Zweikreis-Übertragungsleitung zu einem Einphasen-Erdschlußfehlerpunkt vorausberechnet, so daß die Entfernung von der Abzweigung zu dem Erdschlußfehlerpunkt berechnet wird.
Dieses Verfahren verwendet jedoch nur die Information von dem sendenden Ende und kann daher nur auf einfache Fehler des Typs (1) angewandt werden.
Ein Verfahren zur Fehlerlokalisierung für eine parallele Zweianschluß- Zweikreis-Übertragungsleitung in einem widerstandsgeerdeten Nullsystem und für eine parallele Dreianschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 63-307612 vorgeschlagen worden.
Bei diesem Verfahren wird zuerst die Nullphasen-Ersatzschaltung einer parallelen Dreianschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung eines widerstandsgeerdeten Nullsystems analysiert, und die Nullphasen-Ersatzschaltung wird dann in eine Ersatzschaltung in Form der Nullphasen- Differenzströme (nachstehend als Differenzstrom-Ersatzschaltung bezeichnet) transformiert. Dieses Verfahren wird unten beschrieben.
Fig. 10A zeigt eine parallele Dreianschluß-Zwelkreis-Übertragungsleitung, wo la eine Entfernung von einem sendenden Ende zu einem Abzweigpunkt ist und lb und lc Entfernungen von dem Abzweigpunkt zu zwei empfangenden Enden sind. Die Entfernungen la, lb und lc sind die Länge der Übertragungsleitungen und sind bekannt. Fig. 10B zeigt eine Ersatzschaltung der vorerwähnten parallelen Dreianschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung, und Fig. 10C zeigt eine auf der Basis der Nullphasen-Stromdifferenz der jeweiligen Kreise gewonnene Differenzstrom-Ersatzschaltung.
In Fig. 10C ist Δ 0a der Differenzstrom, der von dem sendenden Ende A in den Abzweigpunkt fließt, Δ 0b und Δ 0c sind die Differenzströme, die von den empfangenden Enden B bzw. C in den Abzweigpunkt fließen, und Δ 0f ist der Differenzstrom, der aus dem Einphasen-Erdschlußfehler herausfließt. Wenn ein Einphasen-Erdschlußfehler zwischen dem sendenden Ende A und dem Abzweigpunkt auftritt, ist das Nebenschlußstromverhältnis des Nullphasen-Differenzstromes gegeben durch
Unter Verwendung der obigen Gleichung wird die folgende Beziehung erhalten:
Wenn x größer als la, das heißt, wenn der einzelne Erdschlußfehler an einem Punkt auf der Leitung auftrat, der von dem sendenden Punkt A weiter entfernt ist als der Abzweigpunkt von dem sendenden Punkt A, ist das Nebenschlußstromverhältnis der Nullphasen-Differenzströme gegeben durch
Mit dieser Beziehung kann die Entfernung x von dem empfangenden Ende C bis zu dem Fehler berechnet werden durch
Wenn x kleiner als lc, dann ist x die Entfernung von dem empfangenden Ende C bis zu dem Erdschlußfehler (s. Fig. 10D).
Wenn x größer als lc, dann ist das Nebenschlußstromverhältnis des Nullserien-Differenzstromes gegeben durch
Mit Hilfe dieser Beziehung wird die Entfernung x von dem empfangenden Ende B bis zu dem Erdschlußfehler berechnet durch
Wenn x kleiner als lb, dann ist x die Entfernung von dem empfangenden Ende B bis zu dem Erdschlußfehler (s. Fig. 10E).
Die Nullphasenströme der jeweiligen Kreise an dem sendenden Ende A und den empfangenden Enden B und C werden somit erfaßt, und die Nebenschlußstromverhältnisse des Nullserien-Differenzstromes werden dann mit Korrekturfaktoren multipliziert, die durch L/(lb + lc), L/(lc + la) bzw. L/(la + lb) gegeben sind, wodurch die Entfernung x von jedem Ende bis zu dem Einphasenfehler geliefert wird.
Ein anderes herkömmliches Verfahren zur Kurzschluß-Lokalisierung beruht auf dem Prinzip einer 44S Relais-Rechenoperation, wo die Impedanz von einem sendenden Ende bis zu einer Fehlerstelle durch Teilen einer Leitungs-Deltaspannung durch den Leitungs-Deltastrom bestimmt wird, wenn ein Fehler auftritt. Fig. 11 ist ein vereinfachtes Schaltblld einer parallelen Dreianschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung, das das oben beschriebene 44S-Verfahren veranschaulicht. In der Abbildung sind die Kreise f1 und f2 zwischen ein sendendes Ende A und ein empfangendes Ende B mit einem Zweikreis-Abzweigpunkt T geschaltet, von dem die Kreise f1 und f2 zu einem empfangenden Ende C verzweigen. Eine Last LB ist mit dem empfangenden Ende B verbunden, und eine LC ist mit dem empfangenden Ende C verbunden. In der Schaltung ist x eine Entfernung von dem sendenden Ende A bis zu einer Fehlerstelle in Fig. 11A oder eine Entfernung von dem Abzweigpunkt T bis zu einer Fehlerstelle in Fig. 11B und 11C; la ist eine Entfernung von dem sendenden Ende A bis zu dem Zweikreis-Abzweigpunkt T; lb ist eine Entfernung zwischen dem Zweikreis-Abzweigpunkt T und dem empfangenden Ende B; ic ist eine Entfernung zwischen dem Zweikreis-Abzweigpunkt T und dem empfangenden Ende C; z ist eine positive Serienimpedanz pro Längeneinheit der Übertragungsleitung; a und b sind Spannungen der Phasen A bzw. B an dem sendenden Ende A; af und bf sind Spannungen der Phasen A bzw. B an einem Fehlerpunkt; a1 und b1 sind Ströme der Phasen A und B des Kreises f1 an dem sendenden Ende A; a1' und b1' sind Ströme der Phasen A und B des Kreises f1 an dem empfangenden Ende B; a1" und b1" sind Ströme der Phasen A und B des Kreises f2 an dem empfangenden Ende C; LBa und LBb sind Ströme der Phasen A und B, die in die Last LB fließen, wenn ein Fehler auftritt, und LCa und LCb sind Ströme, die in die Last LC fließen, wenn ein Fehler auftritt.
Bei dem vorerwähnten Zustand wird durch die Anwendung des 44s-Verfahrens eine Entfernung x für (1) einen Kurzschluß, bei dem die Phase A mit der Phase B des Kreises f1 zwischen den sendenden Ende A und dem Zweikreis-Abzweigpunkt T (Fig. 11A) kurzgeschlossen ist, (2) einen einen Kurzschluß, bei dem die Phase A mit der Phase B des Kreises f1 zwischen dem empfangenden Ende B und dem Zweikreis-Abzweigpunkt T (Fig. 11B) kurzgeschlossen ist, und (3) einen Kurzschluß, bei dem die Phase A mit der Phase B des Kreises f1 zwischen dem empfangenden Ende C und dem Zweikreis-Abzweigpunkt T (Fig. 11C) kurzgeschlossen ist, bestimmt.
Für den Fall (1) wird unter Anwendung des Kirchoffschen Spannungsgesetzes die folgende Gleichung gewonnen:
af - bf = a - b - x ( a1 - b1) .
Durch Umschreiben der obigen Gleichung erhält man:
( a - b)/( a1 - b1) = x + ( af - bf)/( a1 - b1)
Für den Fall (2) wird die folgende Gleichung gewonnen, indem wieder das Kirchhoffsche Spannungsgesetz benutzt wird:
af - bf = a - b - (la + x) ( a1 - b1) - x ( a1" - b1")
Durch Umschreiben der obigen Gleichung erhält man:
( a - b)/( a1 - b1) = (la + x) + x ( a1" - b1")/( al - b1) + ( af - bf)/( a1 - b1) .
Desgleichen wird für den Fall (3) die folgende Gleichung erhalten:
( a - b)/( a1 - v1) = ( a + x) + x ( a1' - b1')/( a1 - b1) + ( af - bf)/( a1 - b1)
Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, enthalten die drei Gleichungen die positive Serienimpedanz für den ersten Ausdruck auf der rechten Seite sowie einen Fehler ( af - bf)/( a1 - b1) der Fehlerstelle aufgrund eines Fehlerwiderstandes und die Fehler x ( a1" - b1")/( a1 - b1) oder x ( a1' - b1')/( a1 - b1) aufgrund des Nebenschlußstromes durch eine parallele Leitung und eine fehlerlose Abzweigung.
Der Wert von ( af - bf) ist klein, wenn ein Kurzschlußfehler auftritt, und ( a1 - b1) enthält den Kurzschlußstrom und den Laststrom. Der Laststrom kann vernachlässigt werden. ( af - bf)/( a1 - b1) wird daher als ein Widerstand an einem Fehler angesehen. indem der Reaktanzanteil angenommen wird, können folglich die Auswirkungen davon nahezu beseitigt werden. Die Entfernung x zu einem Fehlerpunkt in dem obigen Fall (1) kann durch die folgende Gleichung berechnet werden.
Im [( a - b)/ a1 - b1)] = x Im [ ] wo Im [...] der Reaktanzanteil ist.
Ein Abzweigfehler wird jedoch durch die Tatsache verursacht, daß der Fehlerstrom auf die Zweikreis-Abzweigungen wie in den Fällen (2) und (3) verteilt wird. Ein von den Wirkungen des Abzweigfehlers freies Fehlerlokalisierungsverfahren ist vorgeschlagen worden (Japanische Patentanmeldung Nr. Sho. 63-307612).
Die vorerwähnten Verfahren zur Fehlerlokalisierung für parallele Dreianschluß-Zweikreis-Übertragungsleitungen sind imstande, einen Erdschlußfehler auf parallelen Dreianschluß-Zweikreis-Übertragungsleitungen zu lokalisieren, können aber auf parallele Zweikreis-Übertragungsleitungen mit mehr als drei Anschlüssen nicht angewandt werden. In den letzten Jahren sind parallele Zweikreis-Übertragungsleitungen oft Mehrfach-Anschlußsysteme gewesen, und es hat einen Bedarf an einem Erdschlußfehler-Lokalisierungsverfahren gegeben, das allgemein auf parallelen-Anschluß-Zweikrels-Übertragungsleitungen angewandt werden kann.
Heutzutage sind hochentwickelte Verfahren verwendet worden, um die parallelen Zweikreis-Übertragungsleitungen zu schützen. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist das Differenzstrom-Schutzverfahren, wo Strominformation an den jeweiligen Anschlüssen mittels Funkübertragung oder optischer Übertragung an die Hauptstation übertragen wird, so daß die Fehlerlokalisierung auf der Basis der Strominformation an allen Anschlüssen durchgeführt werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung beruht zum Teil auf der Erkenntnis, daß diese Erfindung erlaubt, daß fundamentale Stromdaten der jeweiligen Anschlüsse jederzeit in der Hauptstation zur Verfügung stehen, so daß die Analyse der Information von dem Auftreten des Fehlers bis zum Abschalten der Leitung die notwendigen Grunddaten liefert, um einen Erdschlußfehler durch das Verfahren dieser Erfindung zu lokalisieren. Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Umstände gemacht worden und hat als eine Aufgabe, das Verfahren in den vorerwähnten Patentanmeldungen weiterzuentwickeln und eine Fehlerlokalisierung für eine parallele n-Anschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung mit mehr als drei Anschlüssen zur Verfügung zu stellen, die auf der Strominformation an den jeweiligen Anschlüssen basiert und auf parallele n-Anschluß-Zweikreis- Übertragungsleitungen allgemein anwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 6 dargelegten Verfahren erfüllt. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand verschiedener Unteransprüche.
Die Erfindung wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungen, die sich auf die Abbildungen beziehen, einleuchtender.
Fig. 1(a), 1(b), 1(c) und 1(d) sind begriffliche Darstellungen, die eine Fehlerlokalisierung für eine allgemeine parallele n-Anschluß- Zweikreis-Übertragungsleitung zeigen.
Fig. 2 ist ein Schaltbild, das eine allgemeine parallele n-Anschluß- Zweikreis-Übertragungsleitung zeigt.
Fig. 3 ist eine in Form von Differenzströmen ausgedrückte Ersatzschaltung von Fig. 2.
Fig. 4(a) und 4(b) sind Diagramme, die Beispiele von Fehlerpunkten in Differenzstrom-Ersatzschaltungen zeigen.
Fig. 5(a), 5(b), 5(c), 5(d), 5(e), 5(a'), 5(b') und 5(c') zeigen die Transformation von einer umgekehrten L-Typ-Differenzstrom-Ersatzschaltung in eine T-Ersatzschaltung.
Fig. 6 ist ein Skelett-Schaltbild, das eine parallele Vieranschluß- Zweikreis-Übertragungsleitung zeigt, auf die ein erfindungsgemäßes Fehlerlokalisierungsverfahren für eine parallele n-Anschluß-Zweikreis- Übertragungsleitung angewandt wird.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das die Fehlerlokalisierung für die parallelen-Anschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung in Fig. 6 veranschaulicht.
Fig. 8, 9, 10(A), 10(B), 10(C), 10(D), 10(E), 11(A), 11(B) und 11(C) sind Schaltbilder, die die Fehlerlokalisierung eines Abschnitts der Übertragungsleitung veranschaulichen.
Fig. 2 zeigt eine parallele n-Anschluß-Zweikreisübertragungsleitung, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird. Gemäß Fig. 2 befinden sich zwischen dem sendenden Ende oder dem empfangenden Ende 1 (nachstehend als Anschlüsse bezeichnet) und einem Anschluß n insgesamt n-2 Abzweigpunkte, die b&sub2;, b&sub3;, ... bn-3, bn-2, bn-1 umfassen. Die Abzweigungen sind mit den Anschlüssen 2, 3, ... n-1 über die zwei Kreise f1 und f2 der Obertragungsleitung verbunden. In Fig. 2 ist l&sub1; die Entfernung zwischen dem Anschluß 1 und dem Abzweigpunkt b&sub2;, l&sub2; ist die Entfernung zwischen dem Anschluß 2 und dem Abzweigpunkt b&sub2;, l&sub3; ist die Entfernung zwischen den Abzweigpunkten b&sub2; und b&sub3;, ....,l2k-2 ist die Entfernung zwischen dem Anschluß k und dem Abzweigpunkt bk, und l2k-1 ist die Entfernung zwischen den Abzweigpunkten bk und bk+1. Außerdem ist &sub1;&sub1; der positive Serienstrom, der von dem Anschluß 1 in den Kreis f1 fließt, &sub1;&sub2; ist der positive Serienstrom, der von dem Anschluß 1 in den Kreis f2 fließt, k1 ist der positive Serienstrom, der von dem Anschluß k in den Kreis f1 fließt, und k2 ist der positive Serienstrom, der von dem Anschluß k in den Kreis f2 fließt. Auch wenn anstelle des positiven Serienstromes ein umgekehrter Serienstrom oder ein Nullserienstrom, der sich auf einen Fehler bezieht, oder ein Serienstrom (Fehlerserienstrom), der sich auf den Fehler bezieht, unter dem A, B, oder C Serienstrom ausgewählt wird, werden die gleichen Ergebnisse erhalten. Um aber eine Duplizierung der Beschreibung zu vermeiden, bezieht sich die folgende Beschreibung nur auf den positiven Serienstrom.
Fig. 3 ist eine Differenzstrom-Ersatzschaltung in Form der positiven Seriendifferenzströme der Schaltungen in Fig. 2, bei der die positiven Seriendifferenzströme Δ -1, Δ 2, ..., Δ n aus den Anschlüssen 1, 2, ..., n fliegen. Hier sind die Differenzströme durch Δ k = k1 - k2 definiert.
Fehler können durch zwei Fälle, wie in Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt, klassifiziert werden. Das heißt, wenn ein Erdschlußfehler zwischen dem Abzweigpunkt bk und dem Anschluß k vorhanden ist, ist x die Entfernung zwischen dem Anschluß k und dem Fehlerpunkt. Wenn ein Fehler zwischen den Abzweigpunkten bk und bk+1 auftritt, ist y die Entfernung zwischen der Abzweigung bk und dem Fehlerpunkt. Der Fehlerstrom, der an dem Fehlerpunkt aus dem Kreis f1 fließt, ist als f1 und der des Kreises f2 als f2 definiert, und die Differenz zwischen den Fehlerströmen ist durch Δ f = f1 - f2 definiert. Entweder f1 oder f2 kann null sein.
Um die Ersatzschaltungen in Fig. 10(C) bis 10(E) zu benutzen, um die Fehlerpunkte zu lokalisieren, muß die Ersatzschaltung in Fig. 3 wie folgt transformiert werden.
Fig. 5(a) und 5(a') zeigen das Prinzip der Ersatzschaltungstransformation, wo ein Kreis (Fig. 5(a)) mit den Anschlüssen 1 und 2 und dem Abzweigpunkt b&sub2; in einen einzelnen Kreis (Fig. 5(a')) mit einem imaginären Anschluß 2' ohne eine Abzweigung transformiert wird. Man sollte beachten, daß der Differenzstrom Δ (=Δ &sub1; + Δ &sub2;), der aus dem Abzweigpunkt b&sub2; fließt, und die Differenzspannung Δ des Abzweigpunktes b&sub2; und die Differenzspannung Δ des Kreises in Fig. 5(a) vor der Transformation gleich dem Differenzstrom Δ , der aus dem Ende b&sub2; fließt, und der Differenzspannung Δ des Endes b&sub2; in Fig. 5(a) nach der Transformation sind. Als eine Folge dieser Transformation ist der imaginäre Differenzstrom Δ &sub2;', der aus dem imaginären Anschluß 2' fließt, gegeben durch
Δ &sub2;' = Δ &sub1; + Δ &sub2; = Δ
und die Entfernung zwischen dem imaginären Anschluß 2' und dem rechten Ende b&sub2; des Kreises ist gegeben durch
l&sub2;' = l&sub1;l&sub2;/(l&sub1; + 1&sub2;) .
Wenn ein Fehler zwischen dem Anschluß 1 und dem Abzweigpunkt b&sub2; in dem in Fig. 5(b) gezeigten Kreis vorhanden ist, ist die Entfernung x' des imaginären Fehlerpunktes nach der Ersatzschaltungstransformation gegeben durch (auf Fig. 5(b') verweisend):
x' = x(l&sub2;'/l&sub1;),
vorausgesetzt, daß die Differenzspannung ΔV und der Differenzstrom Δ (= Δ &sub1; + Δ &sub2; - Δ f), der aus dem Abzweigpunkt b&sub2; des Kreises in Fig. 5(b) fließt, vor der Transformation gleich der Differenz- Spannung Δ und dem Differenzstrom Δ , der aus dem Abzweigpunkt b&sub2; an dem rechten Ende des Kreises in Fig. 5(b') fließt, nach der Transformation sind. Hier ist x die tatsächliche Entfernung zwischen dem Anschluß 1 und dem Fehlerpunkt. Außerdem weisen der imaginäre Differenzstrom Δ &sub2;' und die imaginäre Entfernung 12' die gleichen Werte wie in Fig. 5(a') auf.
Wenn der Kreis mit den Anschlüssen 1 und 2 und dem Abzweigpunkt b&sub2; vor der Transformation einen Fehlerpunkt zwischen dem Anschluß 2 und dem Abzweigpunkt b&sub2; aufweist, wie in Fig. 5(c) gezeigt, Ist die Entfernung x' des imaginären Fehlerpunktes nach der Transformation gegeben durch (auf Fig. 5(c') verweisend):
x' = x(l&sub2;'l&sub2;),
vorausgesetzt, daß die Differenzspannung Δ und der Differenzstrom Δ (= Δ &sub1; + Δ &sub2; - Δ f), der aus dem Abzweigpunkt b&sub2; des Kreises in Fig. 5(c) fließt, vor der Transformation gleich der Differenzspannung Δ und dem Differenzstrom Δ , der aus dem Abzweigpunkt an dem rechten Ende des Kreises in Fig. 5(c') fließt, nach der Transformation sind. Außerdem weisen der imaginäre Differenzstrom Δ &sub2;' und die imaginäre Entfernung l&sub2;' die gleichen Werte wie in Fig. 5(a') auf.
Auf diese Weise kann der umgekehrte L-Typ-Differenzstromkreis in Fig. 5(a) in einen in Fig. 5(a') gezeigten einfachen linearen Differenzstromkreis transformiert werden, und die Fehlerpunkte in Fig. 5(b) und 5(c) können in die imaginären Fehlerpunkte in Fig. 5(b') bzw. 5(c') transformiert werden.
Das obige Verfahren kann wie folgt gerechtfertigt werden:
Fig. 5(d) und 5(e) sind insofern gleichwertig, als die Spannungen b21 und b22 an den Abzweigpunkten b&sub2;&sub1; und b&sub2;&sub2; gleich sind und die Ströme b21 und b22, die aus den Abzweigpunkten b&sub2;&sub1; und b&sub2;&sub2; fließen, gleich sind.
Angenommen, daß die Eigenimpedanz pro Längeneinheit der Leitung ist und die gegenseitige Impedanz zwischen den zwei Kreisen m ist, existiert in bezug auf Fig. 5(d) die folgende Beziehung. Im Folgenden ist für den positiven Serienkreis und den negativen Serienkreis m=0.
In bezug auf den Kreis f1,
b21 = &sub1; - x &sub1;&sub1; - x m &sub1;&sub2; -(l&sub1; - x) ( &sub1;&sub1; - f1) -(l&sub1; - x) m( &sub1;&sub2; - f2)
Durch Umschreiben der rechten Seite erhält man
b21 = &sub1; - l&sub1;( &sub1;&sub1; + m &sub1;&sub2;) +(l&sub1; - x)( f1 + m f2)
und
b21 = &sub2; - l&sub2;( &sub2;&sub1; + m &sub2;&sub2;)
Aus diesen zwei Gleichungen erhält man
b21l&sub1; + b21l&sub2; = &sub1;/l1 + &sub2;/l&sub2; - { ( &sub1; + &sub1;&sub2;) + m(I&sub1;&sub2; + &sub2;&sub2;)} +(1 - x/l&sub1;)( f1 + m f2)
Durch weiteres Umschreiben der obigen Gleichung erhält man
b21 = (l&sub2; &sub1; + l&sub1; &sub2; )/(l&sub1; + l&sub2;) -{l&sub1;l&sub2;/(l&sub1; + l&sub2;)}{ ( &sub1;&sub1; + &sub2;&sub1;) + m( &sub1;&sub2; + &sub2;&sub2;)} +{(l&sub1;l&sub2; - xl&sub2;)/(l&sub1; + l&sub2;)}( f2 + m f2)
hinsichtlich des Stromes besteht die folgende Beziehung
b21 = &sub1;&sub1; + &sub2;&sub1; - f1
Desgleichen besteht in bezug auf den Kreis f2 die folgende Beziehung
b22 = (l&sub2; &sub1; + l&sub1; &sub2; )/(l&sub1; + l&sub2;) -{l&sub1;l&sub2;/(l&sub1; + l&sub2;)}{ ( &sub1;&sub2; + &sub2;&sub2;) + m( &sub1;&sub1; + &sub2;&sub1;)} +{(l&sub1;l&sub2; - xl&sub2;)/(l&sub1; + l&sub2;)}( f2 + m f1)
und für den Strom besteht die folgende Beziehung
b22 = &sub1;&sub2; + &sub2;&sub2; - f2
Durch Definieren von &sub2;', &sub2;&sub1;', &sub2;&sub2;', l&sub2;' und x' als:
2' = (l&sub2; &sub1; + l&sub1; &sub2;)/(l&sub1; + l&sub2;)
&sub2;&sub1;' = &sub1;&sub1; + &sub2;&sub1;
&sub2;&sub2;' = &sub1;&sub2; + &sub2;&sub2;
l&sub2;' = l&sub1;l&sub2;/(l&sub1; + l&sub2;)
x' = xl&sub2;/(l&sub1; + l&sub2;)
können die obigen Gleichungen wie folgt umgeschrieben werden:
b21 = &sub2;' -l&sub2;'( &sub2;&sub1;' + m &sub2;') +(l&sub2;' - x')( f1 + m f2)
b21 = 21' - f1
b22 = &sub2;' -l&sub2;'( I&sub2;&sub2;' + m &sub2;&sub1;') +(l&sub2;' -x')( f2 + m f1)
b22 = &sub2;&sub2;' - f2
Diese vier Gleichungen gelten für den Kreis in Fig. 5(e).
Durch Definieren von ΔV und ΔI in den obigen vier Gleichungen in Form der Differenzströme
Δ &sub1; = &sub1;&sub1; - &sub2;&sub2;
Δ &sub2; = &sub2;&sub1; - &sub2;&sub2;
Δ f = f1 - f2
Δ &sub2;' = &sub2;&sub1;' - &sub2;&sub2;'
Δ = b21 - b22
Δ = b21 - b22
erhält man die folgende Beziehung:
Δ = -l&sub2;'( - m)Δ &sub2;' +(l&sub2;' - x')( - m)Δ f
Δ = Δ &sub2;' - Δ f.
Es ist offensichtlich, daß diese zwei Gleichungen für die Differenzspannung Δ an dem Abzweigpunkt b&sub2; und den Differenzstrom Δ an b&sub2; in dem Kreis von Fig. 5(b') gelten.
Fig. 5(a) und 5(a') zeigen die Fälle, wo f1 = f2 = 0 in Fig. 5(b) und 5(b'), und Fig. 5(c) und 5(c') zeigen die Fälle, wo die Anschlüsse 1 und 2, die Entfernungen l&sub1; und l&sub2; und die Differenzströme Δ &sub1; und Δ &sub2; in Fig. 5(b) und 5(b') vertauscht sind.
Der Vorgang der Fehlerlokalislerung wird nun beschrieben.
Zuerst wird eine Fehlerlokalisierung in bezug auf einen umgekehrten L-Typ-Differenzstromkreis mit den Anschlüssen 1 und 2 und dem Abzweigpunkt b2, gezeigt in Fig. 1(a), durchgeführt. Fig. 1(a) ist ein Duplikat von Fig. 3.
Die Differenzstrom-Ersatzschaltung, die diesen umgekehrten L-Typ-Differenzstromkreis enthält, kann in einen parallelen T-Typ-Dreianschluß- Zweikreis-Übertragungskreis wie in Fig. 1(c) gezeigt, umgewandelt werden. In Fig. 1(c) stellt der imaginäre Anschluß 3' den Anschluß dar, der durch die Ersatztransformation der tatsächlichen Anschlüsse 3, 4, ..., n erzeugt wird, und der imaginäre Strom Δ &sub3;, der aus dem Anschlug 3' fließt, ist ein bekannter Wert und ist gegeben durch
Δ &sub3;' = Δ &sub3; + Δ &sub4; .... + Δ n.
Die imaginäre Entfernung zwischen dem Abzweigpunkt b2 und dem imaginären Anschluß 3' wird durch l3' dargestellt.
Die imaginäre Entfernung l3' wird bestimmt, Indem zuerst durch das vorerwähnte T ransfornati onsverfahren der umgekehrte L-Typ-Differenzstromkreis mit den Anschlüssenn n und n-1 und dem Abzweigpunkt bn-1 in die lineare Ersatzschaltung (die imaginäre Entfernung ist ln-1') mit dem imaginären Anschluß n-1', wie in Fig. 1(b) gezeigt, transformiert wird, und dann der umgekehrte L-Typ-Differenzstromkreis mit dem imaginären Anschluß n-1', dem Anschluß n-2 und dem Abzweigpunkt bn-2 in Fig. 1(b) in eine Ersatzschaltung (die Imaginäre Entfernung ist ln-2') mit einem imaginären Anschluß n-2' transformiert und danach der gleiche Vorgang einer nach dem anderen durchgeführt wird. Das heißt, in den jeweiligen linearen Ersatzschaltungen sind ln-1', ln-2', ..., l&sub3;' gegeben durch
Die Fehlerlokalislerung wird nun in bezug auf den Kreis in Fig. 1(c) durchgeführt. Der Vorgang ist der gleiche wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 63-307612 offenbart, der vorher mit Verweis auf Fig. 10 beschrieben wurde. Der Vorgang wird hier wieder beschrieben. Die Entfernung x zwischen dem imaginären Anschluß 3' und dem Fehlerpunkt ist in Form von Δ &sub1;, Δ &sub2; und Δ &sub3;' gegeben durch
Wenn x ≤ l&sub3;', dann existiert der Fehler zwischen dem Abzweigpunkt b&sub2; und dem imaginären Anschluß 3'. Wenn x > l&sub3;', dann existiert der Fehler zwischen dem Anschluß 1 und dem Abzweigpunkt b&sub2; oder zwischen dem Anschluß 2 und dem Abzweigpunkt b&sub2;. Die tatsächliche Entfernung x wird bestimmt durch
Wenn der Fehler zwischen dem Abzweigpunkt b&sub2; und dem imaginären Anschluß 3' existiert, kann die erwähnte japanische Patentanmeldung nicht verwendet werden, wobei in diesem Fall der tatsächliche Fehler als bei einem der Anschlüsse 3, 4, ..., n auf der rechten Seite des Abzweigpunktes b&sub2; in Fig. 1(a) liegend angenommen wird. Der Kreis mit den Anschlüssen 1 und 2 und dem Abzweigpunkt b&sub2; wird somit durch den vorher beschriebenen Transformationsvorgang in eine Ersatzschaltung transformiert, und dann wird der Kreis auf der rechten Seite des Abzweigpunktes b&sub4; durch den gleichen Transformationsvorgang in eine lineare Ersatzschaltung mit einem imaginären Anschluß 4' transformiert. Dieser Transformationsvorgang erzeugt eine T-Ersatzschaltung mit dem Anschluß 3 an einer Zwischenposition, wie in Fig. 1(d) gezeigt.
Der imaginäre Differenzstrom Δ &sub2;' ist gegeben durch
Δ &sub2;' = Δ &sub1; + Δ &sub2;
und der imaginäre Differenzstrom Δ &sub4;' ist ein bekannter Wert, der gegeben ist durch
Δ &sub4;' = Δ &sub4; + ... + Δ n
Die Imaginäre Entfernung l&sub2;' wird bestimmt durch
und die imaginäre Entfernung l&sub4;' kann durch den vorangehend erwähnten Vorgang bestimmt werden, bei dem der Kreis in Fig. 1(a) Schritt für Schritt von dem rechten Ende aus transformiert wird. Der vorerwähnte Vorgang der vorherig eingereichten japanischen Patentanmeldung kann auf den so transformierten Kreis angewandt werden. Wenn x, berechnet durch eine Gleichung,
kleiner als l4 ist, das heißt, der Fehler liegt zwischen dem Anschluß 3 und dem Abzweigpunkt b3, dann ist der Wert von x die Entfernung zwischen dem Anschluß 3 und dem Fehlerpunkt. Wenn der durch die obige Gleichung erhaltene Wert x nicht kleiner als l&sub4; ist und der durch die folgende Gleichung erhaltene Wert von x
kleiner als l&sub2;' ist, das heißt, der Fehler liegt zwischen dem imaginären Anschluß 2' und dem Abzweigpunkt b&sub3;, dann ist der Fehler zwischen dem Abzweigpunkt b&sub2; und dem Abzweigpunkt b&sub3;. Dies ist weil durch die Anwendung der mit Verweis auf Fig. 1(c) beschriebenen Prozedur bekannt war, dar der Fehlerpunkt an den Anschlüssen 3, 4, ..., n auf der rechten Seite des Abzweigpunktes b&sub2; existiert. Die Entfernung x bis zu dem Fehlerpunkt ist die Entfernung von dem imaginären Anschluß 2', und die Entfernung y von dem Abzweigpunktes b&sub2; ist gegeben durch
y = x - (l&sub2;' - l&sub3;)
Wenn x nicht in einen der oben erwähnten Fälle fällt, dann wird angenommen, daß der Fehler an einem der Anschlüsse 4, 5, ..., n auf der rechten Seite des Abzweigpunktes b&sub3; existiert. Die Kreise auf der linken und rechten Seite von b&sub4; werden daher durch eine Ersatzschaltungs-Transformation in eine T-Ersatzschaltung transformiert, um den oben beschriebenen Fehlerlokalisierungsvorgang zu wiederholen.
Wenn der Fehlerpunkt zwischen den Anschlüssen 2, 3, ..., n-1 und den Abzweigpunkten b2, b3, ..., bn-1 liegt, kann auf diese Weise die Entfernung x von einem dieser Anschlüsse bestimmt werden. Wenn der Fehlerpunkt zwischen den Abzweigpunkten bk und bk+1 liegt, kann die Entfernung zu dem Fehlerpunkt in diesem Abschnitt wie in der zuvor beschriebenen Berechnung von y bestimmt werden.
Bei dem vorerwähnten Vorgang des Berechnens eines Fehlerpunktes wird eine T-Ersatzschaltung in bezug auf den Abzweigpunkt b&sub2; an dem linken Ende der Differenzstrom-Ersatzschaltung in Fig. 1(a) geschrieben. Danach werden nacheinander T-Ersatzschaltungen in bezug auf die Abzweigpunkte b&sub2;, b&sub3;, b&sub4;, .. geschrieben, bis der Fehlerpunkt lokalisiert ist. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch eine T-Ersatzschaltung zuerst in bezug auf den Abzweigpunkt bn-1 an dem rechten Ende geschrieben werden, und danach werden die T-Ersatzschaltungen eine nach der anderen in bezug auf die Abzweigpunkte b&sub2;, b&sub3;, b&sub4;, ... geschrieben, bis der Fehlerpunkt lokalisisert ist. Das heißt, eine T-Ersatzschaltung wird zuerst in bezug auf einen beliebigen Abzweigpunkt bk geschrieben, und danach werden T-Ersatzschaltungen nacheinander in bezug auf die Abzweigpunkte bk+1, bk+2, bk+3, ... und in bezug auf die Abzweigpunkte bk-1, bk-2, bk-3, ... geschrieben, bis der Fehlerpunkt lokalisiert ist.
Eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Fehlerlokalisierers für eine parallele Zweikreis-Übertragungsleitung wird nun mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Fig. 6 zeigt einen Fehlerlokalisierer, der mit einer parallelen Vieranschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung verbunden ist, auf die eine erfindungsgemäße Fehlerlokalisierung angewandt wird. In Fig. 6 ist eine Haupteinheit mit der Leitung an dem sendenden Ende 1 und Endeinheiten an den empfangenden Enden 2, 3 und 4 verbunden.
Die Haupteinheit an dem sendenden Ende 1 umfaßt einen CT (Stromwandler) 11, der die Ströme 1a, 1b und 1c der Phasen A, B bzw. C des Kreises f1 erfaßt, einen CT 12, der die Ströme 2a, 2b und 2c der Phasen A, B und C des Kreises f2 erfaßt, einen Eingangsanschluß 13, der die von dem CT 11 erfaßten Ströme 1a, 1b und 1c und die von dem CT 12 erfaßten Ströme 2a, 2b und 2c empfängt und diese Ströme unter Verwendung eines nicht gezeigten Hilfs-CT voneinander trennt, einen A/D-Umsetzer 14, der das Stromsignal eines vorbestimmten Pegels von dem Eingangsanschluß 13 bei einer vorbestimmten Abtastrate in digitale Daten umsetzt, einen Datenspeicher 15, der die durch den A/D- Umsetzer umgewandelten Digitaldaten speichert, eine CPU 16, die eine Operation (später beschrieben) auf der Basis der in dem Datenspeicher 15 gespeicherten Stromdaten der Kreise f1 und f2 durchführt, um den Erdschlußfehler (die folgende Erklärung basiert z.B. auf dem Erdschlußfehler) auf dem parallelen Zweikreissystem zu ermitteln, und die die Stelle eines Fehlerpunktes auf der Basis der vorerwähnten Stromdaten, die an dem sendenden Ende erfaßt werden, und der Stromdaten, die von den empfangenden Enden 2-4 geliefert werden, errechnet, einen Datensende/Empfangsanschluß 17, der Daten an die empfangenden Enden 2-4 sendet und von diesen empfängt, sowie eine Anzeige 18, die Information, z.ß. die von der CPU 16 berechnete Entfernung zu dem Fehlerpunkt, anzeigt.
Das empfangende Ende 2 umfaßt einen CT 21, der die in dem Kreis f1 fließenden Ströme 1a, 1b und 1c der Phasen A, B und C erfaßt, einen CT 22, der die in dem Kreis f2 fließenden Ströme 2a, 2b und 2c der Phasen A, B und C erfaßt, einen Eingangsanschluß 23, der die gleichen Aufgaben wie der Eingangsanschluß 13 ausführt, einen A/D-Umsetzer 24, einen Datenspeicher 25, eine CPU 26 und einen Datensende/Empfangsanschluß 27.
Das empfangende Ende 3 ist mit einem CT 31, der die in dem Kreis f1 fließenden Ströme 1a, 1b und 1c der jeweiligen Phasen erfaßt, einem CT 32, der die in dem Kreis f2 fließenden Ströme 2a, 2b und 2c der jeweiligen Phasen erfaßt, einem Eingangsanschluß 33, der die gleichen Aufgaben wie der Eingangsanschluß 13 ausführt, einem A/D-Umsetzer 34, einem Datenspeicher 35, einer CPU 36 und einem Datensende/Empfangsanschluß 37 versehen.
Das empfangende Ende 4 ist mit einem CT 41, der die in dem Kreis f1 fließenden Ströme I1a, I1b und I1c der jeweiligen Phasen erfaßt, einem CT 42, der die in dem Kreis f2 fließenden Ströme 2a, 2b und 2c der jeweiligen Phasen erfaßt, einem Eingangsanschluß 43, einem A/D-Umsetzer 44, einem Datenspelcher 45, einer CPU 46 und einem Datensende/Empfangsanschluß 47 versehen.
Eine Fehlerlokalisierungsvorrichtung des oben beschriebenen Aufbaus arbeitet wie folgt.
Die in den Kreisen f1 und f2 an den Anschlüssen 1-4 fließenden Ströme, die von den CTs 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41 und 42 erfaßt werden, werden in die entsprechenden Stromsignale transformiert, die wiederum durch die A/D-Umsetzer 4, 24, 34 und 44 mit einer vorbestimmten Abtastrate in Digitaldaten umgesetzt und dann in den Datenspeichern 15, 25, 35 und 45 gespeichert werden.
Dann berechnen die CPUs 16, 26, 36 und 46 auf der Basis der in den Datenspeichern 15, 25, 35 und 45 gespeicherten Stromdaten der Kreise f1 und f2 die Positivphasenströme &sub1;&sub1;, &sub1;&sub2;, &sub2;&sub1;, &sub2;&sub2;, &sub3;&sub1;, &sub3;&sub2;, &sub4;&sub1; und &sub4;&sub2;. Dann bestimmen die jeweiligen CPUs 16, 26, 36 und 46 die Nullphasen-Differenzströme Δ &sub1;, Δ &sub2;, Δ &sub3; bzw. Δ &sub4; der zwei Kreise f1 und f2 unter Verwendung der folgenden Gleichungen:
Δ &sub1; = &sub1;&sub1; - &sub1;&sub2; ; Δ &sub2; = &sub2;&sub1; - &sub2;&sub2;
Δ &sub2; = &sub3;&sub1; - &sub3;&sub2; ; Δ &sub2; = &sub4;&sub1; - &sub2;&sub2; .
Wenn ΔI&sub1; einen vorbestimmten Wert übersteigt, erkennt die CPU 16 auf der Seite des sendenden Endes 1, daß ein Fehler aufgetreten ist, und fordert die Datensende/Empfangsanschlüsse 27, 37 und 47 auf, die an den empfangenden Enden 2-4 erfaßten Nullphasen-Stromdaten Δ &sub2;, Δ &sub3; und Δ &sub4; in den zwei Kreisen f1 und f2 an den Datensende/Empfangsanschlug 17 zu senden. Die Daten Δ &sub2;, Δ &sub3; und Δ &sub4; werden daher von den Datensende/Empfangsanschlüssen 27, 37 und 47 über den Datensende/Empfangsanschluß 17 an die CPU 16 gesendet.
Die CPU 16 lokalisiert den Fehler unter Verwendung des an dem sendenden Ende 1 berechneten Wertes Δ &sub4; und der über den Datensende/Empfangsanschluß 17 gelieferten Werte Δ &sub2;, Δ &sub3; und Δ &sub4; der empfangenden Enden 2, 3 und 4.
Im Folgenden wird die Ausführung in der Annahme beschrieben, daß ein tatsächlicher Erdschlußfehler zwischen dem empfangenden Ende 3 und der Abzweigung b3 in Fig. 6 auftritt und ein Fehlerstrom f fließt (natürlich weiß jemand, der den Fehler lokalisieren soll, nicht wo sich der Erdschlußfehler wirklich befindet).
Fig. 7 Ist ein Flußdiagramm, das den Vorgang für die erwähnte CPU 16 zeigt, um einen Fehler zu lokalisieren. Bei Schritt 1 wird der umgekehrte L-Typ-Differenzstromkreis, der die empfangenden Enden 4, 3 und die Abzweigung b&sub3; einschließt, in eine lineare Ersatzschaltung (die imaginäre Entfernung ist l&sub3;') mit einem imaginären Empfangsende 3' transformiert, um ein T-Äquivalent mit dem sendenden Ende 1, dem empfangenden Ende 2 und dem imaginären Empfangsende 3' zu bilden (siehe Fig. 1(c).
Im Schritt 2 wird die Entfernung x zu der Fehlerstelle bestimmt durch die folgende Gleichung
Wenn bei Schritt 3 x ≤ l&sub1;, dann wird der Fehler als zwischen dem sendenden Ende 1 und der Abzweigung b&sub2; existierend gedeutet. Daher ist x die Entfernung zwischen dem sendenden Ende 1 und dem Fehlerpunkt.
Wenn x > i&sub1;, geht der Ablauf zu Schritt 4, um eine Entfernung zu dem Fehlerpunkt gesehen vom empfangenden Ende 2 zu bestimmen. Wenn x ≤ i&sub2;, sollte der Fehlerpunkt zwischen dem empfangenden Ende 2 und der Abzweigung b&sub2; liegen. Daher ist x die Entfernung zwischen dem empfangenden Ende 2 und dem Fehlerpunkt. Wenn x > l&sub2;, geht der Ablauf zu Schritt 6 und 7. Im Schritt 6 wird die Entfernung zwischen dem imaginären Empfangsende 3' und dem Fehlerpunkt bestimmt und dann im Schritt 7 mit der imaginären Entfernung l&sub3;' verglichen. Es wird entschieden, daß der Fehlerpunkt nicht zwischen dem sendenden Ende 1 und der Abzweigung b&sub2; und nicht zwischen dem empfangenden Ende 2 und der Abzweigung b&sub2; liegt. Der Fehlerpunkt scheint daher theoretisch innerhalb der imaginären Entfernung l&sub3;' von dem imaginären Empfangsende 3' zu existieren. Der Fehlerpunkt sollte daher x ≤ l&sub3;' in Fig. 6 sein. In diesem Sinn können die Schritte 6 und 7 weggelassen werden.
Im Schritt 8 wird die umgekehrte L-Dlfferenzstromschaltung in bezug auf die Abzweigung b&sub3; in eine T-Ersatzschaltung mit den empfangenden Enden 3 und 4 und dem imaginären Anschluß 2' transformiert. Diese T- Ersatzschaltung unterscheidet sich von Fig. 1(d) insofern, als das imaginäre Empfangsende 4' durch ein wahres Empfangsende 4 ersetzt ist. Dies ist, weil die Ausführung in Fig. 6 annimmt, daß das sendende Ende nur zwei Abzweigungen b&sub2; und b&sub3; besitzt. Im Schritt 9 wird die Entfernung x zwischen dem empfangenden Ende 4 und dem Fehler berechnet. Wenn im Schritt 10 die Entfernung x x< l&sub5; ist, kann erwartet werden, daß der Fehlerpunkt zwischen der Abzweigung b&sub3; und dem Empfangsende 4 liegt. Wenn x> l&sub5;, dann wird bei Schritt 11 eine Entscheidung getroffen, wo sich der Fehler auf das empfangende Ende 3 bezieht. Wenn im Schritt 12 x kleiner als l&sub4; ist, kann x als die Entfernung zwischen dem empfangenden Ende 3 und dem Fehlerpunkt gedeutet werden. Die Ausführung war so eingerichtet, daß der Fehler zwischen dem empfangenden Ende 3 und der Abzweigung b&sub3; liegt, daher wurde im Schritt 12 "JA" gewählt.
Wenn im Schritt 12 x > l&sub4;, kann der Fehler als zwischen den Abzweigungen b&sub2; und b&sub3; auftretend gedeutet werden, und die Entfernung y zwischen der Abzweigung b&sub2; und dem Fehler kann durch eine Gleichung y = x - (l&sub2;' - l&sub3;) unter Verwendung der berechneten Entfernung x zu dem Fehler von dem imaginären Anschluß 2' und den imaginären Entfernungen l&sub2;' und l&sub3; bestimmt werden.
Wenn der Fehler in einem Abschnitt zwischen einem der empfangenden Enden 2, 3, ..., n-1 und den Abzweigungen b2, b3, ..., bn-1 vorhanden ist, kann erfindungsgemäß die Entfernung x zwischen dem empfangenden Ende und dem Fehler bestimmt werden. Wenn der Fehler zwischen der Abzweigung bk und bk+1 liegt, kann der Fehler in diesem Abschnitt lokalisiert werden, und deshalb kann die Entfernung y von der Abzweigung bk bestimmt werden. Daher kann der Erdschlußfehlerpunkt in der gewöhnlichen parallelen n-Anschluß-Zweikreis-Übertragungsleitung unter Verwendung der Strominformation an den jeweiligen Anschlüssen genau lokalisiert werden.

Claims

1. Verfahren zum Lokalisieren eines Fehlerpunktes in einer parallelen, Zwei-Leiter-Übertragungsleitung in einem über einen Widerstand geerdeten Nullsystem mit n-Anschlüssen, welches mehr als drei Anschlüsse umfaßt und eine Vielzahl von Zweigen aufweist, die mit der Übertragungsleitung an Abzweigpunkten verbunden sind, wenn ein Einzelfehler an einer Stelle in einem Leiter der Übertragungsleitung auftritt und wenn ein Vielfachfehler an der gleichen Stelle in den zwei Leitern auftritt durch Berechnen der Entfernung zum Fehlerpunkt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Ausführen einer Äquivalenztransformation bezüglich eines Abzweigpunktes bk der parallelen Zwei-Leiter- Übertragungsleitung, um die Übertragungsleitung in eine T Drei- Anschluß parallele Zwei-Leiter-Übertragungsleitungsschaltung mit drei Anschlüssen k-1, k, und k+1 zu transformieren, wobei die Ersatzschaltung wenigstens einen Zweig Bk aufweist mit einer Länge im Ersatzschaltung, die kennzeichnend für die Entfernung zwischen dem Abzweigpunkt bk zu einem ersten Anschluß ist, der mit diesem Abzweigpunkt verbunden ist;

(b) Berechnen eines Wertes xk, welcher eine Länge in der Ersatzschaltung repräsentiert von dem Anschluß, der mit dem Abzweigpunkt bk verbunden ist, zu dem Fehlerpunkt der Ersatzschaltung, auf der Grundlage von differentiellen Stromen, welche in die Abzweigpunkte fließen;

(c) wenn xk kleiner ist als die Länge des Zweigs Bk in der Ersatzschaltung, Lokalisieren des Fehlerpunktes durch Verwenden des Wertes xk als die Entfernung der parallelen Zwei-Leiter- Übertragungsleitung von dem ersten Anschluß k zum Fehlerpunkt;

(d) wenn xk nicht kleiner als die Länge des Zweigs Bk in der Ersatzschaltung ist, Berechnen eines Wertes xk-1, der eine Länge in der Ersatzschaltung von einem mit dem Zweig Bk-1 verbundenen Anschluß zum Fehlerpunkt auf der Grundlage der differentiellen Ströme;

(e) wenn xk-1 kleiner als die Länge des Zweiges Bk-1 in der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk mit einem zweiten Anschluß k-1 ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Lokalisieren des Fehlerpunkts durch Verwenden von xk-1 als die Entfernung von dem zweiten Anschluß zum Fehlerpunkt;

(f) wenn xk-1 kleiner als die Länge des Zweigs Bk-1 in der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk nicht mit einem zweiten Anschluß ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Ausführen einer Äquivalenztransformation der parallelen Zwei-Leiter-Übertragungsleitung bezüglich des Abzweigpunktes bk-1, um die Übertragungsleitung in eine T Drei- Anschluß parallele Zwei-Leiter-Übertragungsleitungsschaltung mit drei Anschlüssen k-2, k-1 und k umzuwandeln, wobei die Ersatzschaltung wenigstens einen Zweig Bk-1 aufweist, mit einer Länge in der Ersatzschaltung, welche den Abstand von dem Abzweigpunkt bk-1 zu einem ersten Anschluß repräsentiert, der mit dem Abzweigpunkt verbunden ist; und

(j) Wiederholen der Schritte (b) bis (f) für die Ersatzschaltung durch Berechnen der entsprechenden x-Werte für die Zweige K-2 und K-1;

(g) wenn xk-1 nicht geringer als die Länge des Zweigs Bk-1 in der Ersatzschaltung ist, Berechnen eines Wertes xk+1, welcher die Länge in der Ersatzschaltung von einem mit dem Zweig Bk+1 verbundenen Anschluß zum Fehlerpunkt repräsentiert auf der Grundlage der differentiellen Ströme;

(h) wenn xk+1 geringer als die Länge des Zweigs Bk+1 in der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk mit einem dritten Anschluß ohne zwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Lokalisieren des Fehlerpunkts durch Verwenden Xk+1 als die Entfernung von dem dritten Anschluß zum Fehlerpunkt;

(i) wenn xk+1 geringer als die Länge des Zweigs Bk+1 in der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk nicht mit einem dritten Anschluß ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Ausführen einer Äquivalenztransformation der parallelen, Zwei-Leiter-Übertragungsleitung bezüglich des Abzweigpunkts bk+1, um so die Übertragungsleitung in eine T Drei-Anschluß parallele Zwei-Leiter- Übertragungsleitungsschaltung mit drei Anschlüssen k, k+1 und k+2 zu transformieren, wobei die Ersatzschaltung wenigstens einen Zweig Bk+1 aufweist mit einer Länge in der Ersatzschaltung, welche die Entfernung von dem Abzweigpunkt bk+1 zu einem mit diesem Abzweigpunkt verbundenen ersten Anschluß kennzeichnet; und

(k) Wiederholen der Schritte (b), (c), und (g) bis (i) für die Ersatzschaltung durch Berechnen der entsprechenden x-Werte für die Zweige k+1 und k+2.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Berechnens des Wertes xk den Schritt des Verwendens der Gleichung

umfaßt, worin lk-1 die Länge des Zweigs Bk-1 ist, lk die Länge des Zweigs Bk ist, lk+1 die Länge des Zweigs Bk+1 ist, und L die Summe von lk-1lk + lklk+1 + lk+1lK-1 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Berechnens des Wertes xk den Schritt des Berechnens des Wertes xk auf der Grundlage der Differenzströme umfaßt, welche eine Nullsequenz, eine positive Sequenz, eine Rückwärtssequenz oder Phasenströme sind, welcher auch immer vom Fehler betroffen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Berechnens des Wertes xk-1 den Schritt des Verwendens folgender Gleichung umfaßt:

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Berechnens des Wertes von xk+1 den Schritt des Verwendens folgender Gleichung umfaßt:

worin lk-1 die Länge des Zweigs Bk-1 ist, lk die Länge des Zweigs Bk ist, lk+1 die Länge des Zweigs Bk+1 ist, und L die Summe von lk-1lk + lklk+1 + lk+1lK-1 ist.

6. Verfahren zum Lokalisieren eines Fehlerpunktes in einer parallelen, Zwei-Leiter-Übertragungsleitung in einem System mit n-Anschlüssen, welches mehr als drei Anschlüsse umfaßt und eine Vielzahl von Zweigen aufweist, die mit der Übertragungsleitung an Abzweigpunkten verbunden sind, wenn ein Einzelfehler an einer Stelle in einem Leiter der Übertragungsleitung auftritt und wenn ein Vielfachfehler an der gleichen Stelle in den zwei Leitern auftritt durch Berechnen der Entfernung zum Fehlerpunkt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Ausführen einer Aquivalenztransformation bezüglich eines Abzweigpunktes bk der parallelen Zwei-Leiter- Übertragungsleitung, um die Übertragungsleitung in eine T Drei- Anschluß parallele Zwei-Leiter-Übertragungsleitungsschaltung mit drei Anschlüssen k-1, k, und k+1 zu transformieren, wobei die Ersatzschaltung wenigstens einen Zweig Bk aufweist mit einer Länge im Ersatzschaltung, die kennzeichnend für die Entfernung zwischen dem Abzweigpunkt bk zu einem ersten Anschluß ist, der mit diesem Abzweigpunkt verbunden ist;

(b) Berechnen eines Wertes xk, welcher eine Länge in der Ersatzschaltung repräsentiert von dem Anschluß, der mit dem Zweig Bk verbunden ist, zu dem Fehlerpunkt der Ersatzschaltung, auf der Grundlage von differentiellen Strömen, welche in die Abzweigpunkte fließen;

(c) wenn xk kleiner ist als die Länge des Zweigs Bk in der Ersatzschaltung, Lokalisieren des Fehlerpunktes durch Verwenden des Wertes xk als die Entfernung der parallelen Zwei-Leiter- Übertragungsleitung von dem ersten Anschluß, der mit dem Abzweigpunkt bk verbunden ist zum Fehlerpunkt;

(f) wenn xk-1 kleiner als die Länge des Zweigs Bk-1 in der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk nicht mit einem zweiten Anschluß ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Ausführen einer Äquivalenztransformation der parallelen Zwei-Leiter-Übertragungsleitung bezüglich des Abzweigpunktes bk-1, um die Übertragungsleitung in eine T Drei- Anschluß parallele Zwei-Leiter-Übertragungsleitungsschaltung mit drei Anschlüssen k-2, k-1 und k umzuwandeln, wobei die Ersatzschaltung wenigstens einen Zweig Bk-1 aufweist, mit einer Länge in der Ersatzschaltung, welche den Abstand von dem Abzweigpunkt bk-1 zu einem ersten Anschluß repräsentiert, der mit dem Abzweigpunkt verbunden ist;

(f1) Berechnen eines Wertes xk-1, der eine Länge in der Ersatzschaltung von dem mit dem Zweig Bk-1 verbundenen Anschluß zum Fehlerpunkt in der Ersatzschaltung repräsentiert, auf der Grundlage der Differenzströme, welche in die Abzweigpunkte fließen,

(f2) wenn xk-1 geringer als die Länge des Zweigs Bk-1 in der Ersatzschaltung ist, Lokalisieren des Fehlers durch Verwenden des Wertes xk-1 als eine Entfernung auf der parallelen, Zwei- Leiter-Übertragungsleitung von dem ersten, mit dem Abzweigpunkt bk-1 verbundenen Anschluß k-1 zum Fehlerpunkt;

(f3) wenn xk-1 nicht geringer als die Länge des Zweigs Bk-1 in der Ersatzschaltung ist, Berechnen eines Wertes xk, der eine Länge in der Ersatzschaltung von einem mit dem Zweig Bk verbundenen Anschluß zum Fehlerpunkt repräsentiert auf der Grundlage der Differenzströme;

(f4) wenn xk geringer als die Länge des Zweigs Bk in der Ersatzschaltung ist, Berechnen der Entfernung von dem Abzweigpunkt bk-1 zum Fehlerpunkt auf der Grundlage der Differenzströme;

(f5) wenn xk nicht geringer als die Länge des Zweigs Bk in der Ersatzschaltung ist, Berechnen eines Wertes xk-2, welcher eine Länge in der Ersatzschaltung von einem mit dem Zweig Bk-2 verbundenen Anschluß zum Fehlerpunkt repräsentiert auf der Grundlage der Differenzströme;

(f6) wenn xk-2 geringer als die Länge des Zweigs Bk-2 in der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk-1 mit dem Anschluß k-2 ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Lokalisieren des Fehlerpunktes durch Verwenden von Xk-2 als die Entfernung von dem Anschluß k-2 zum Fehlerpunkt;

(f7) wenn xk-2 geringer als die Länge des Zweigs Bk-2 der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk-1 nicht mit einem zweiten Anschluß ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Ausführen einer Äquivalenztransformation der parallelen Zwei-Leiter-Übertragungsleitung bezüglich des Abzweigpunktes bk-2, um die Übertragungsleitung in eine T Drei- Anschluß parallele Zwei-Leiter-Übertragungsleitungsschaltung mit drei Anschlüssen k-3, k-2 und k-1 zu transformieren, wobei die Ersatzschaltung wenigstens einen Zweig Bk-2 besitzt, mit einer Länge in der Ersatzschaltung, welche die Entfernung zwischen dem Abzweigpunkt bk-2 zu einem ersten, mit diesem Abzweigpunkt verbundenen Anschluß k-2 kennzeichet;

(f8) Wiederholen der Schritte (f1) bis (f8) durch Berechnen der entsprechenden x-Werte für die Zweige K-3, K-2 und K-1;

(g) wenn xk-1 nicht geringer als die Länge des Zweiges Bk-1 in der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk min einem zweiten Anschluß k+1 ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Berechnen eines Wertes xk+1, der eine Länge in der Ersatzschaltung von einem mit dem Zweig Bk+1 verbundenen Anschluß zum Fehlerpunkt repräsentiert, auf der Grundlage der Differenzströme und Lokalisieren des Fehlerpunktes durch Verwenden von xk+1 als die Entfernung von dem zweiten Anschluß k+1 zum Fehlerpunkt;

(i) wenn xk-1 nicht geringer als die Länge des Zweiges Bk-1 der Ersatzschaltung ist und wenn der Abzweigpunkt bk nicht mit einem zweiten Anschluß ohne dazwischenliegende Abzweigpunkte verbunden ist, Ausführen einer Äquivalenztransformation der parallelen Zwei-Leiter-Übertragungsleitung bezüglich des Abzweigpunktes bk+1, um die Übertragungsleitung in eine T Drei- Anschluß parallele Zwei-Leiter-Übertragungsleitungsschaltung mit drei Anschlüssen k, k+1 und k+2 zu transformieren, wobei die Ersatzschaltung wenigstens einen Zweig Bk+1 aufweist, der eine Länge in der Ersatzschaltung besitzt, welche die Entfernung von dem Abzweigpunkt bk+1 zu einem ersten, mit dem Abzweigpunkt verbundenen Anschluß kennzeichnet; und

(j) Wiederholen der Schritte (b) bis (g), (i) und (j) für die Ersatzschaltung durch Berechnen der entsprechenden x-Werte für die Zweige K+1 und K+2.