DE69714835T2 - Eine anlage für hochspannungsgleichstromübertragung mit vorrichtung zur erfassung von permanenten erdschlüssen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Stromübertragung mittels Hochspannungsgleichstrom (HVDC Vorrichtung), die zwei Wandlerstationen umfaßt, die mittels einer Gleichstromleitung zusammen geschaltet sind, wobei mindestens eine Station eine Leitungsschutzvorrichtung aufweist, die angepaßt ist,
• - Masseschlüsse in der Gleichstromleitung zu erfassen, in deren Fall ein Kriterium des Masseschlusses darin liegt, dass die Leitungsspannung unter einen vorbestimmten Pegel während eines vorbestimmten ersten Zeitintervalls fällt, und
• - in dem Falle eines erfaßten Masseschlusses, eine Verringerung der Spannung und des Stroms der Leitung zu veranlassen und danach einen Neustartversuch durchzuführen.
Stand der Technik
• Eine HVDC-Vorrichtung weist gewöhnlich zwei Wandlerstationen auf. Die Wandler in einer Station arbeiten normalerweise als Gleichrichter und die Wandler in der anderen Station als Inverter. Wenn ein Masseschluß in der Gleichstromleitung in solch einer Vorrichtung auftritt, wird dies durch eine Leitungsschutzvorrichtung erfaßt. Solche Schutzvorrichtungen sind bekannt. Eine typische Leitungsschutzvorrichtung macht zum Erfassen eines Masseschlusses von zwei Kriterien Gebrauch. Der ableitende Teil der Leitungsschutzvorrichtung zeigt einen Masseschluß an, wenn die Gleichspannung mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einen niedrigen Pegel absinkt (möglicherweise ist es ebenfalls erforderlich, dass der Gleichstrom ansteigt). Der Pegel-Teil der Schutzvorrichtung zeigt einen Masseschluß an, wenn die Gleichspannung unter einen niedrigen Grenzwert für eine bestimmte minimale Zeitdauer fällt. Diese Zeit muß so gering gewählt werden, zum Beispiel 150-300 ms, dass ungerechtfertigte Masseschluß-Anzeigen während normaler Schaltvorgänge oder während solch anderer Störungen, zum Beispiel Verlust der Wechselspannung von einer der Stationen, was ebenfalls zu einer geringen Gleichspannung führt, nicht erhalten werden.
• Wenn die Leitungsschutzvorrichtung einen Masseschluß in der Gleichstromleitung anzeigt, wird der Gleichrichter in einer bekannten Weise im Inverterbetrieb gesteuert, und der Strom und die Spannung der Leitung werden zu null verringert. Nach einer bestimmten Zeit wird dann ein Neustartversuch unternommen. Diese Zeit ist so gewählt (z. B. 100-200 ms), dass Lichtbögen, die während temporärer Masseschlüsse an einer Freileitung auftreten, Zeit gehabt haben, ausgelöscht und deionisiert zu werden. Während eines Neustartversuchs werden die Spannung und der Strom der Leitung erhöht. Wenn der Fehler nicht länger weiterhin besteht, wird der normale Betrieb wieder aufgenommen. Wenn der Fehler weiterhin besteht, reagiert die Schutzvorrichtung erneut. Normalerweise werden eine bestimmte Zahl von Neustartversuchen durchgeführt, worauf, im Fall eines permanenten Fehlers, der Betrieb der Vorrichtung (oder des betreffenden Pols) unterbrochen wird.
• Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art sind vorbekannt zum Beispiel aus
• - Uhlmann: "Power Transmission by Direct Current", Berlin Heidelberg New York 1975, z. B. Seite 221
• - Cory et al.: "High Voltage Direct Current Convertors and Systems", London 1965, z. B. Seiten 131-132
• - Arrilaga: "High Voltage Direct Current Transmission", London 1983; z. B. Seiten 173-175
• - Kimbark: "Direct Current Transmission", New York 1971, z. B. Seiten 272-276.
• Dokument D1, Kimbark, direct current transmission, Band 1, 1971, Wiley-Interscience, Kapitel 7-6, aus dem Stand der Technik offenbart Verfahren und Vorrichtungen zum Beseitigen von Leitungsfehlern und Wiedererregen der Leitung, wobei ein Spannungspegelkriterium angewendet wird, entsprechend dem die Spannungspegeleinheit nach 50 ms reagiert, wenn die Gleichspannung unter 0,45 mal ihrem Normalwert liegt.
• Eine Gleichstromleitung in einer HVDC Vorrichtung kann eine Freileitung oder ein Kabel oder - eventuell öfters - teilweise eine Freileitung und teilweise ein Kabel einschließen. Masseschlüsse in der Freileitung sind oft vorübergehend. Im Fall solch eines Fehlers ist es wünschenswert, den normalen Betrieb so schnell wie möglich wieder aufzunehmen und dies kann mit minimaler Störung des Betriebs in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt werden. Andererseits sind Masseschlüsse in dem Kabel normalerweise dauerhaft. Durchführen von einem oder mehrerer Neustartversuche während solch eines Masseschlusses ist ineffizient. Der Neustartversuch oder Versuche verzögert(en) nur die endgültige Unterbrechung des Betriebs. Während der Neustartversuche werden wiederholte hohe Ströme durch die Fehlerstelle geleitet, jedes mal für eine relativ lange Zeit (solche eine lange Zeit, dass die Leitungsschutzvorrichtung Zeit hat auszulösen). Diese bringt einerseits ein Risiko von zusätzlichem Schaden des Kabels und andererseits starke Störungen in Wechselspannungs-Stromnetzen mit sich, die mit der Vorrichtung verbunden sind, insbesondere in schwachen Stromnetzen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, die eine schnelle und zuverlässige Erfassung von permanenten niederimpedanten Masseschlüssen in einer Gleichstromleitung und insbesondere von Kabelfehlern ermöglicht, mit deren Hilfe unnötige Neustartversuche mit den vorstehend erwähnten Nachteilen vermieden werden können.
• Was eine erfindungsgemäße Vorrichtung kennzeichnet, geht aus den angefügten Ansprüchen klar hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen 1-5 ausführlicher beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen HVDC Vorrichtung mit zwei Wandlerstationen, die durch eine Gleichstromleitung miteinander verbunden sind. Fig. 2 zeigt die grundlegende Konfiguration des Steuersystems in der Station, die als ein Gleichrichter in der Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet. Fig. 3 zeigt ausführlicher die Konfiguration der Erfassungsmittel in dem in Fig. 2 gezeigten Steuersystem. Fig. 4a und 4b zeigen das Verhalten einiger repräsentativer Variablen in der in Fig. 1-3 gezeigten Vorrichtung während der Zeit unmittelbar nach einem Masseschluß, der durch die Leitungsschutzvorrichtung erfaßt wurde. Fig. 4a zeigt den Fall, in dem der Masseschluß ein Kabelfehler ist, d. h. ein niederimpedanter permanenter Masseschluß. Fig. 4b zeigt den Fall, in dem der Masseschluß ein temporärer Fehler ist, zum Beispiel ein temporärer Überschlag auf einer Freileitung. Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der die Strom-Zeit- Fläche, die in die Leitung während eines Messintervalls eingespeist wird, durch Integration des Stroms während des Intervalls gebildet wird und die Ist-Leitungsspannung mit der Spannung verglichen wird, zu der die Strom-Zeit-Fläche im Fall eines fehlerfreien Kabels führt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
• Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Sie umfaßt zwei Wandlerstationen, jede mit einem Wandler, SR1 bzw. SR2, und mit einem Filterschaltkreis mit einer Kapazität, CF1 bzw. CF2, und einer Induktanz, LF1 bzw. LF2. Die Stationen sind mittels eines Gleichstromkabels DL miteinander verbunden. Die Leitung DL wird angenommen, aus einer Kombination von Freileitungen und Kabel, zum Beispiel eines Unterseekabels, zu bestehen, das an jedem Ende über eine Freileitung mit der jeweiligen Wandlerstation verbunden ist.
• Die Leitungsspannung UD wird angenommen, während ungestörtem Betrieb relativ zur Erde positiv zu sein und der Leitungsstrom ID wird angenommen, die in der Figur gezeigte Richtung aufzuweisen. Der Wandler SR1 arbeitet somit als ein Gleichrichter und der Wandler SR2 als ein Inverter.
• Masseschlüsse, die in der Leitung auftreten, können somit aus temporären Masseschlüssen in einer Freileitung sowie aus permanenten Masseschlüssen in einem Kabel bestehen. In dem ersteren Fall sollte ein Neustart auf maximale Leistung so schnell wie möglich nach einem Eingreifen durch die Leitungsschutzvorrichtung durchgeführt werden. In dem letzteren Fall, aufgrund der vorstehend dargelegten Gründe, sollten unnötige Versuche bei einem Neustart vermieden werden und die Einspeisung von Strom in die Leitung nach dem Eingreifen der Leitungsschutzvorrichtung sollte so gering wie möglich gehalten werden. Dies wird erreicht, indem die Vorrichtung mit den nachfolgend beschriebenen Mitteln zum Erfassen von niederimpedanten permanenten Kabelfehlern und zum Verhindern eines Neustarts bei solch einem erfaßten Fehler bereitgestellt wird.
• Fig. 2 zeigt schematisch relevante Teile des Steuersystems für die Wandlerstation, die den Wandler SR1 einschließt, der als ein Gleichrichter arbeitet. Die zwei Wandlerstationen weisen in einer bekannten Weise identische Steuersysteme auf, um den Wechsel der Stromrichtung zu ermöglichen und jedes Steuersystem ist in Gleichrichterbetrieb bzw. Inverterbetrieb schaltbar. Die Leitungsschutzvorrichtung und das Erfassungsglied gemäß der Erfindung sind nur in der Gleichrichterstation verbunden und deshalb ist nur das Steuersystem für diese Station gezeigt. Das Steuersystem für Inverterbetrieb kann in einer vollständig herkömmlichen Weise arbeiten.
• Ein übergeordnetes System SC führt eine Stromreferenz Iref einer Stromsteuereinrichtung IR zu. Eine Strommessvorrichtung IM liefert das Strommesssignal ID an die Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von der Abweichung vom Ist-Wert des Stroms und des Referenzwerts ein Signal α an den Wandler SR1 liefert, das den Steuerwinkel des Wandlers und somit seine Gleichspannung bestimmt. Einer Leitungsschutzvorrichtung LP einer bekannten Art wird das Strommesssignal ID sowie das Spannungsmesssignal UD von einem Messspannungsteiler R1 - R2 zugeführt. Die Leitungsschutzvorrichtung liefert ein anzeigendes Signal LF, wenn mindestens eines der folgenden zwei Kriterien erfüllt ist
• - die Leitungsspannung sinkt auf einen niedrigen Pegel mit einer Rate, die einen vorbestimmten Wert übersteigt,
• - die Leitungsspannung ist unterhalb eines bestimmten niedrigen Pegels für mindestens eine vorbestimmte Zeitdauer.
• Das Signal LF wird der Stromsteuereinrichtung IR zugeführt, die daher während eines Masseschlusses den Wandler in vollem Inverterbetrieb steuert, während der Leitungsstrom und die Leitungsspannung schnell auf null sinken. Nach einer bestimmten Zeit, zum Beispiel 150 ms, wird das Signal LF null, was ein Signal an die Stromsteuereinrichtung darstellt, den Betrieb neu zu starten. Dies wird in einer bekannten Weise durchgeführt, indem der Steuerwinkel α auf einen vorbestimmten anfänglichen Wert, zum Beispiel 60º, gesetzt wird, worauf die Stromsteuereinrichtung die Spannung und den Strom der Leitung auf die Werte erhöht, die vor dem Masseschluß vorherrschen. Die Steuersysteme der Wandler sind mit einem sogenannten Spannungs-abhänigen Stromgrenzwert versehen, d. h. bei einer Gleichspannung geringer als zum Beispiel 10% der Nennspannung, wird die Stromreferenz automatisch auf zum Beispiel ungefähr 30% des Nennstroms gesenkt. Hierdurch wird deshalb der Neustart erst bei einem niedrigen Strom stattfinden, bis ein bestimmter Gleichspannungspegel erreicht wurde, worauf die Vorrichtung auf den Strom erhöht wird, der durch die Stromreferenz bestimmt ist.
• Das Steuersystem wird erfindungsgemäß mit Mitteln zum Erfassen von niederimpedanten permanenten Kabelfehlern bereitgestellt und diese Mittel bestehen aus dem Detektorschaltkreis FD. Dem Detektorschaltkreis FD, deren Konfiguration und Funktion werden im Folgenden unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben, wird das anzeigende Signal LF von der Leitungsschutzvorrichtung und das Spannungsmesssignal UD zugeführt und der Schaltkreis liefert an die Stromsteuereinrichtung IR die folgenden drei Signale:
• - ein Signal BRS, das einen Neustart bei Erfassung eines Kabelfehlers unterbricht,
• - ein Neustartsignal RS, das das Ausgangssignal der Stromsteuereinrichtung unmittelbar an den Wert entsprechend der Neustartreferenz des Steuerwinkels anpaßt,
• - eine Neustartreferenz RSR, die den Steuerwinkel anzeigt, mit dem der Neustart eingeleitet wird.
• Fig. 3 zeigt die Konfiguration des Detektorschaltkreises FD. Ihm wird das Signal LF von der Leitungsschutzvorrichtung zur Verfügung gestellt. Dieses Signal wird 0, wenn eine geeignete Deionisationszeit, zum Beispiel 150 ms, nach einem Eingriff der Leitungsschutzvorrichtung vergangen ist. Das Ausgangssignal eines invertierenden Schaltkreises NG2 wird dann 1. Dieses Signal wird einem monostabilen Schaltkreis MS2 zugeführt, der einen kurzen Impuls (z. B. 4 ms) an einen ODER-Schaltkreis OG liefert. Von diesem Schaltkreis wird dann ein entsprechendes Signal RS erhalten, das unmittelbar das Ausgangssignal der Stromsteuereinrichtung anpaßt, d. h. den Steuerwinkel α des Wandlers, und zwar auf den Wert, der durch das Signal RSR - die Neustartreferenz - angezeigt wird. Dieses Signal kann zwischen zwei Werten durch den Schalter SW geschaltet werden. Das Signal weist gewöhnlich den Wert α&sub1;, z. B. ungefähr 600, auf. Während eines Neustarts nach einem Masseschluß in der Gleichstromleitung paßt der Schalter SW jedoch das Signal an einen Wert α&sub2; an, zum Beispiel ungefähr 85º, der einer geringeren Gleichspannung entspricht als die, die dem Steuerwinkel α&sub1; entspricht. Eine sehr niedrige Spannung und Strom werden hierdurch am Beginn eines Neustarts nach einem Leitungsfehler erreicht.
• Das Ausgangssignal von dem Schaltkreis NG2 wird ferner einem Verzögerungsschaltkreis TD2 zugeführt, dessen Ausgangssignal nach der Zeit t2 1 wird. Diese Zeit ist erheblich kürzer, zum Beispiel 30 ms, als die Verzögerungszeit, zum Beispiel 150-300 ms, des Pegelerfassenden Teils der Leitungsschutzvorrichtung. Nach der Zeit t2 liefert der monostabile Schaltkreis MSC einen kurzen Impuls (z. B. 4 ms) an einen Eingang eines UND-Schaltkreises AG1 und an einen Eingang eines UND-Schaltkreises AG2.
• Einem Pegel-Flip-Flop CC wird das Spannungsmesssignal UD und ein Spannungsreferenzsignal UDCR zugeführt. Das letztere wird so gewählt, dass es mit einem geeigneten Sicherheitsabstand die Spannung UDL unterschreitet, die eine fehlerfreie Leitung nach einer Zeit t2 haben würde. Diese Spannung ist im wesentlichen durch einerseits die Kapazitanz der Leitung (gewöhnlich im wesentlichen die des Kabels) zusammen mit den Kapazitanzen der Filterschaltkreise und andererseits durch die Strom-Zeit-Fläche bestimmt, die in die Leitung während der Zeit t2 entsprechend der Beziehung
• eingespeist wird.
• Die eingespeiste Strom-Zeit-Fläche wird durch die bekannten Eigenschaften der Stromsteuereinrichtung und durch die gewählten Werte der Neustartreferenz α&sub2;, der Stromreferenz, die zu Beginn des Neustarts vorherrscht, und die Dauer t2 des Stromimpulses bestimmt. Der Spannungswert UDL kann mit der Hilfe dieser Daten und der bekannten Kapazitanzen berechnet werden oder durch Tests bestimmt werden. In der jetzt beschriebenen Ausführungsform wurde die Spannungsreferenz UDCR gewählt, 10% der Nenngleichspannung zu sein. Wenn UD > UDCR wird das Ausgangssignal 1 von dem Schaltkreis CC erhalten. Dieses Signal wird für die Zeit t1, zum Beispiel 4 ms, in einem Verzögerungsschaltkreis TD1 verzögert, d. h. nur wenn für mindestens die Zeit t1 UD > UDCR wird von dem Schaltkreis TD1 ein Ausgangssignal 1 erhalten. Dieses Signal wird einem zweiten Eingang des UND-Schaltkreises AG1 und über einen invertierenden Schaltkreis NG1 einem zweiten Eingang des UND- Schaltkreises AG2 zugeführt.
• Wenn das anzeigende Signal LF der Leitungsschutzvorrichtung nach der vorbestimmten Deionisationszeit 1 wird, wird daher der Steuerwinkel des Wandlers an den Wert a2 (z. B. 85º) angepaßt. Der Wandler leitet den Neustart mit niedriger Spannung ein und ein sanfter Neustart wird mit niedriger Spannung und Strom während des ersten Stadiums erhalten. Von den Schaltkreisen TD2 und MS1 wird ein kurzer Impuls nach 30 ms an den UND-Schaltkreisen AG1 und AG2 erhalten. In dem Schaltkreis CC wird die Leitungsspannung mit der Referenz UDCR verglichen und wenn die Leitungsspannung die Referenz für mindestens 4 ms übersteigt, wird das Ausgangssignal 1 von dem Schaltkreis TD1 an den zwei UND-Schaltkreisen erhalten.
• Wenn der Masseschluß ein temporärer Überschlag oder irgendein anderer hoch-impedanter Fehler in der Freileitung war, wird die Leitungsspannung so schnell ansteigen, dass sie am Ende des Messintervalls (30 ms) die Referenz UDCR übersteigt. Wenn am Ende des Messintervalls der Impuls von MD1 geliefert wird, wird also ein kurzer Impuls von dem UND-Schaltkreis AG1 dem ODER-Schaltkreis OG zugeführt und die Stromsteuereinrichtung empfängt ein kurzes Signal RS, das den Steuerwinkel des Wandlers auf den Wert setzt, der durch die Neustartreferenz RSR gegeben ist. Nach dem kurzen Impuls von MS2 ist der Schalter SEW in seine normale Stellung zurückgekehrt und die Neustartreferenz weist also jetzt den normalen Wert α&sub1; (z. B. 60º) auf. Der Neustart wird somit von hieraus wie ein normaler Neustart fortgesetzt. Der Strom ist zuerst auf den Wert begrenzt, der durch den Spannungs-abhängigen Stromgrenzwert, zum Beispiel 30% des Nennstroms, gegeben ist. Wenn die Leitungsspannung einen bestimmten Pegel erreicht hat, wird diese Begrenzung aufgehoben und die Leitungsspannung und der Leitungsstrom steigen auf die Werte an, die sie vor dem eingreifen der Leitungsschutzvorrichtung aufwiesen.
• Wenn andererseits der Masseschluß ein Kabelfehler ist, ist der Fehler aller Wahrscheinlichkeit nach ein niederimpedanter und permanenter Fehler. Der Masseschluß verhindert das Aufbauen irgendeiner nennenswerten Spannung in der Leitung. Am Ende des Messintervalls ist deshalb die Leitungsspannung niedriger als die Referenz UDCR und das Ausgangssignal von dem Schaltkreis TD1 ist 0. Somit wird kein Ausgangssignal von dem Schaltkreis AG1 aber andererseits von AG2 erhalten, der das Signal BRS der Stromsteuereinrichtung zuführt. Dieses Signal veranlaßt die Steuereinrichtung, den Wandler sofort in vollen Inverterbetrieb zu steuern, d. h. der Leitungsstrom und Spannung werden so schnell wie möglich auf null verringert. Während des kurzen Messintervalls wurde nur ein niedriger Strom in die Fehlerstelle des Kabels eingespeist und das Risiko von zusätzlichen Schäden oder Störungen in dem mit der Vorrichtung verbundenen Wechselspannungsstromkreis wird stark vermindert oder vollständig beseitigt.
• Fig. 4a zeigt ein Beispiel des Betriebsmodus der Vorrichtung im Fall eines Masseschlusses in dem Kabel. Die Figur zeigt die Gleichspannung UD, den Leitungsstrom ID, die Stromanweisung und dem Steuerwinkel des Gleichrichters als eine Funktion der Zeit. In den drei oberen Diagrammen sind die Nennspannung und der Nennstrom mit 1,0 bezeichnet. Bei t = 0 arbeitet die Vorrichtung mit voller Spannung und Strom. Bei t = ta erfaßt die Leitungsschutzvorrichtung einen Masseschluß in der Leitung, wird der Gleichrichter in vollen Inverterbetrieb gesteuert, wird der Leitungsstrom nach einem anfänglichen Stromanstieg auf null reduziert, fällt die Leitungsspannung auf null und wird die Stromanweisung auf ungefähr 30% des Nennstroms verringert. Nach einer Deionisationszeit von ungefähr 150 ms wird bei t = tb die Gleichrichterspannung auf eine niedrige Gleichspannung (α = 85º) erhöht und ein Stromimpuls wird in die Leitung während eines Messintervalls von ungefähr 30 ms eingespeist. Am Ende des Messintervalls bei t = tc bestimmt der erfindungsgemäße und vorstehend beschriebene Detektorschaltkreis, dass die Leitungsspannung nicht auf den Wert angestiegen ist, auf dem sie in dem Fall einer fehlerfreien Leitung ansteigen würde, der Neustart unterbrochen wird, der Gleichrichter in vollen Inverterbetrieb gesteuert wird und der Strom schnell auf null reduziert wird.
• Fig. 4b zeigt die entsprechenden Größen in Fall eines Masseschlusses, der ein temporärer Überschlag in einer Freileitung ist. Bei t = td wird die Gleichrichterspannung auf eine niedrige Gleichspannung in der selben Art wie in Fig. 4a erhöht. Da für den Fehler angenommen wird, während der Deionisationszeit verschwunden zu sein, hat die Leitungsspannung am Ende des Messintervalls den Wert erreicht, den eine fehlerfreie Leitung nach der während des Intervalls eingepeisten Strom-Zeit-Fläche aufweisen sollte und der Neustart wird fortgesetzt, indem die Leitungsspannung und Strom sich aufeinanderfolgend in Richtung auf die Werte erhöhen, die vor dem Masseschluß vorherrschten (die Stromanweisung wird auf den ursprünglichen Wert erhöht, sobald die Gleichspannung auf den hierfür gegebenen Grenzwert gestiegen ist).
• Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Teils des Detektorschaltkreises FD, der die Zunahme der Leitungsspannung während des Messintervalls mit der Spannungszunahme für eine fehlerfreie Leitung vergleicht. Einem Integrator INT wird das Strommesssignal ID zugeführt. Wenn das Ausgangssignal LF der Leitungsschutzvorrichtung 0 wird, wird der Integrator mit Hilfe eines invertierenden Schaltkreises zurückgesetzt, dessen Ausgangssignal dem Rücksetzteingang R des Integrators zugeführt wird. Das Ausgangssignal U&sub0; des Integrators U&sub0; ist proportional zu der Strom-Zeit-Fläche, die in die Leitung während des Messintervalls eingespeist wird, und sein Proportionalitätsfaktor ist gewählt, so dass das Signal der Leitungsspannung entspricht dem die Strom-Zeit = Fläche über die Leitungskapazitanz nach der vorstehenden Gleichung Anlaß geben würde. Das Signal U&sub0; wird in dem Pegel-Flip-Flop CC mit der erfaßten Leitungsspannung UD vergleichen, indem eine positive Grenzgröße dU dem Flip-Flop CC zugeführt wird, um eine geeignete Grenze während der Erfassung vorzugeben. Der Detektorschaltkreis arbeitet ansonsten wie der unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebene Schaltkreis.
• Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind nur Beispiele und eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einer Vielzahl von Arten gebildet werden. Daher wurde eine monopolare Zwei-Station-Übertragung vorstehend beschrieben, während die Vorrichtung ebenfalls mit bipolaren Übertragungen und mit Multi-Station-Übertragungen eingesetzt werden kann.
• In dem vorstehenden Beispiel wurde eine Länge von 30 ms für das Messintervall (tb - tc in Fig. 4a) angegeben. Diese Zeit sollte erheblich kürzer als die Verzögerungszeit für den. Pegelerfassenden Teil der Leitungsschutzvorrichtung sein. Es wurde herausgefunden, dass diese Zeit unter 100 ms sein sollte und vorzugsweise nicht 50 ms überschreiten sollte, um die Vorteile der Erfindung in der Form von schneller Erfassung von Kabelfehlern und verringertem Risiko von Kabelschäden und Stromnetzstörungen zu erhalten. Aus dem gleichen Grund sollte der Strom während des Messintervalls so niedrig wie möglich sein, indem Messzeit und Strom angepaßt sein sollten, so dass die Strom-Zeit-Fläche während des Messintervalls so groß - aber vorzugsweise nicht wesentlich größer - wird, dass sie eine sichere und ausreichend schnelle Erfassung des Kabelfehlers erlaubt. Der Strom kann während des Messintervalls auf einen niedrigen Wert in der vorstehend beschriebenen Weise unter Kombination einer besonders niedrigen Gleichspannung zu Beginn der Neustarts und mit einem Stromgrenzwert gehalten werden, der auf eine niedrige Gleichspannung reduziert ist. Jedoch kann der Strom alternativ auf andere Arten begrenzt werden, zum Beispiel, indem während des Messintervalls eine spezielle und Niederstromreferenz verbunden wird.
• Die Steuer- und Detektorschaltkreise in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können entworfen sein, so dass zusätzliche Neustartversuche in dem Falle eines erfaßten Kabelfehlers unterbunden werden oder so dass selbst im Falle eines erfaßten Kabelfehlers eine bestimmte Zahl von Neustartversuchen erlaubt sind, bevor die Vorrichtung (oder der fehlerhafte Pol) gesperrt wird.
• Die Zunahme der Leitungsspannung wird erfindungsgemäß mit der erwarteten Spannungzunahme bei einer fehlerfreien Leitung verglichen. Es wurde vorstehend beschrieben wie dies durch Vergleichen der Leitungsspannung nach einer vorbestimmten Zeit mit einem festen Referenzpegel oder einem aus der Strom-Zeit-Fläche berechnetem Referenzpegel durchgeführt wird. Jedoch kann der Vergleich alternativ auf andere Arten innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung durchgeführt werden. Zum Beispiel muß die Dauer des Messintervalls nicht konstant sein, sondern die Messung kann entweder, sobald (im Fall einer fehlerfreien Leitung) die erfaßte Spannung eine Referenzspannung erreicht hat, unterbrochen werden oder (im Fall eines Kabelfehlers) die Leitungsspannung erreicht nicht innerhalb eines bestimmten Zeitgrenzwerts den Referenzwert.

Claims (6)

1. Vorrichtung für Stromübertragung mittels Hochspannungsgleichstrom (HVDC Vorrichtung), die mindestens zwei Wandlerstationen (SR1, SR2) einschließt, die mittels einer Gleichstromleitung (DL) zusammen geschaltet sind, wobei mindestens eine Station eine Leitungsschutzvorrichtung (LP) aufweist, die angepaßt ist

- einen Masseschluß auf der Gleichstromleitung zu erfassen,

- wenn ein Masseschluß erfaßt ist, eine Verringerung der Spannung (UD) und des Stroms (ID) der Leitung zu erreichen und danach einen Neustartversuch durchzuführen,

- wobei das Masseschluß-Kriterium in der Leitungsschutzvorrichtung darin ist, dass die Leitungsspannung (UD) während eines vorbestimmten ersten Zeitintervalls unter einen vorbestimmten Pegel fällt,

- wobei die Vorrichtung zusätzlich ein Erfassungsglied (FD) zum Erfassen eines permanenten Masseschlusses auf der Gleichstromleitung aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das Erfassungsglied angepaßt ist, nach einem Eingreifen durch die Leitungsschutzvorrichtung aktiviert zu werden,

- wobei das Erfassungsglied angepaßt ist, einen permanenten Masseschluß zu erfassen, indem es eine der Stationen (SR1) dazu veranlaßt, während eines Erfassungsintervalls (tb - tc), das kürzer ist als das erste Zeitintervall, und von einer Dauer, die kürzer ist als 100 ms, einen Strom in die Leitung einzuspeisen, der erheblich geringer ist als der bewertete Strom der Leitung, die Leitungsspannung zu erfassen, die Zunahme der Leitungsspannung mit einer entsprechenden erwarteten Spannungszunahme im Falle einer fehlerfreien Leitung zu vergleichen und, wenn die erfaßte Spannungszunahme kleiner ist als die erwartete Zunahme, einen Neustart der Vorrichtung zu verhindern.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsintervall (tb - tc) eine vorbestimmte Länge aufweist und dass die Erfassungsglieder angepaßt sind, an dem Ende des Erfassungsintervalls die Leitungsspannung (UD) mit einem Spannungsreferenzwert (UDCR) zu vergleichen und einen Neustart zu verhindern, wenn die erfaßte Leitungsspannung unter den Spannungsreferenzwert fällt.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsreferenzwert in Abhängigkeit von der Gesamtkapazitanz (CL + CF1 + CF2) der Leitung und von der Strom- Zeit-Fläche ( IDdt) gewählt wird, die in die Leitung während des Erfassungsintervalls (tb - tc) eingespeist wird.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsglied Glieder (INT, NG3) einschließt, die angepaßt sind während dem Erfassungsintervall (tb - tc) den Strom (ID) zu erfassen, der in die Leitung eingespeist wird und das Zeit-Integral ( IDdt) des Stroms zu bilden.

5. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, in der die Steuerglieder angepaßt sind, nach einem Eingreifen durch die Leitungsschutzvorrichtung (LP) einen Neustart einzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsglied (FD) angepaßt ist, zu Beginn des Neustarts aktiviert zu werden und, wenn die erfaßte Spannungszunahme kleiner ist als die erwartete Zunahme, den Neustart zu unterbrechen.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, in der ein Wandler (SR1) der Wandlerstation, der als ein Gleichrichter arbeitet, Steuermittel (FD, IR) aufweist, die angepaßt sind, einen Neustart mit einem vorbestimmten ersten Wert (α&sub1;) des Steuerwinkels (α) des Wandlers einzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerglieder angepaßt sind, nach einem Eingreifen durch die Leitungsschutzvorrichtung (LP) einen Neustart mit einem vorbestimmten zweiten Wert (α&sub2;) des Steuerwinkels des Wandlers einzuleiten, dessen zweiter Wert so gewählt ist, um einer geringeren Gleichspannung als der erste Wert (α&sub1;) zu entsprechen.