DE69830339T2

DE69830339T2 - Fehlerortung in einer serienkompensierten leistungsübertragungsleitung

Info

Publication number: DE69830339T2
Application number: DE69830339T
Authority: DE
Inventors: Murari Saha; Jan Izykowski; Eugeniusz Rosolowski; Bogdan Kasztenny
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2018-12-19
Also published as: EP1051632B1; AU1992799A; WO1999032894A1; CA2316187C; CA2316187A1; ES2243017T3; US6529010B1; SE9704797L; SE513492C2; DE69830339D1; EP1051632A1; ATE296449T1; SE9704797D0

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bildet einen integralen Teil eines Schutzsystems für Stromübertragungsleitungen, die mit Kondensatoren Reihen- bzw. Serien-kompensiert sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Orten eines Fehlers, der auf der Stromübertragungsleitung aufgetreten ist. Die Entfernung von einer Station, die an einem Ende der Stromübertragungsleitung gelegen ist, zu dem Fehler wird mit der Hilfe von Berechnungsalgorithmen bestimmt, basierend auf Impedanzmodellen der Stromübertragungsleitung und Spannungen und Strömen, die an der Station vor und nach dem Auftreten des Fehlers gemessen werden.
Technischer Hintergrund, Probleme
Ein Verfahren zur Fehlerortung auf einer Dreiphasen-Stromübertragungsleitung ist aus dem US Patent Nr. 4,559,491 bekannt. Das Verfahren zur Fehlerortung auf einer Dreiphasen-Stromübertragungsleitung, beschrieben im US Patent Nr. 4,559,491, basiert auf einem Impedanzmodell der Stromübertragungsleitung. Eine Bedingung für das Verfahren gemäß dem US Patent Nr. 4,559,491 ist, dass die Stromübertragungsleitung eine lineare Impedanz aufweist, auch wenn ein Fehler aufgetreten ist. Reihen- bzw. Serienkondensatoren für eine Phasenkompensation sind normalerweise mit Überspannungsschutzvorrichtungen in der Form einer Schutzkomponente mit einer nicht-linearen Charakteristik im Interferenzbereich versehen, und das Verfahren gemäß dem US Patent Nr. 4,559,491 ist daher nicht auf eine Stromübertragungsleitung mit Reihenkondensatoren zur Phasenkompensation anwendbar.
Aus dem US Patent Nr. 4,719,580 ist bekannt, dass eine Fehlerortung auf einer Dreiphasen-Stromübertragungsleitung gemäß dem Verfahren basierend auf einem Wellenleitermodell der Stromübertragungsleitung durchgeführt werden kann. Eine Fehlerortung auf einer Stromübertragungsleitung mit Reihenkondensatoren zur Phasenkompensation basierend auf einem Wellenleitermodell der Stromübertragungsleitung kann für bestimmte Arten von Fehlern ein irreführendes Ergebnis ergeben, und diese Fehlerortungstechnik ist daher von den Benutzern nicht akzeptiert worden.
Ein Verfahren zur Fehlerortung basierend auf einem Impedanzmodell der Stromübertragungsleitung sollte die Tatsache berücksichtigen, dass das Auftreten eines Fehlers auf der überwachten Stromübertragungsleitung das Einspeisen von elektrischem Strom von beiden Enden der Stromübertragungsleitung zu der Stelle des betreffenden Fehlers mit sich bringt, da anderenfalls die Fehlerortung nicht mit ausreichender Genauigkeit ausgeführt werden kann. Um ein Ergebnis mit zufrieden stellender Genauigkeit in der Bestimmung der Position des Fehlers zu erhalten, nimmt die Fehlerortung basierend auf einem Impedanzmodell der Stromübertragungsleitung an, dass die Stromeingaben von den zwei Enden der Stromübertragungsleitung durch Messen oder Berechnen der zwei Stromeingaben bestimmt werden. Aus dem US Patent Nr. 5,455,776 ist bekannt, dass die Fehlerortung auf einer Dreiphasen-Stromübertragungsleitung mit einem Verfahren ausgeführt werden kann, welches eine Messung von Spannung und Strom an den zwei Enden der überwachten Stromübertragungsleitung annimmt. Das Verfahren könnte an Reihen-kompensierte Stromübertragungsleitungen angepasst werden, hat aber den Nachteil, dass es von gemessenen Werten von den zwei Enden der Übertragungsleitung abhängt, was die Fehlerortung im Vergleich mit den Verfahren komplizierter und teurer macht, die mit gemessenen Werten von nur einem Ende der Übertragungsleitung arbeiten, normalerweise dem Ende der Übertragungsleitung, wo die Fehlerortung angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Fehlerortung basierend auf einer Messung an nur einem Ende der Übertragungsleitung wird in IEEE Transactions on Power Apparatus und Systems, Vol. PAS-104, No. 2, Februar 1985, Seiten 424-436 beschrieben. Dieses Verfahren nimmt an, dass der überwachte Teil der Übertragungsleitung durch ein lineares Modell beschrieben wird, und das Verfahren ist daher nicht für Reihen-kompensierte Übertragungsleitungen mit nicht-linearen Schutzvorrichtungen zum Schützen der Kondensatoren gegen Überspannung nutzbar.
Ein Verfahren gemäß der EP 665441 – „A method of locating the position of a fault on a Power transmission line" – ortet eine Position eines Fehlers auf einer Stromübertragungsleitung. Dieses Verfahren zielt darauf, eine Entfernung zu dem Fehler zu finden, gezählt von dem Anschluss, an dem der Fehlerorter installiert ist, und es wird zum Zwecke der Inspektion/Reparatur ausgeführt. Die Entfernung zu dem Fehler wird aus den lokalen Messungen von Spannungen und Strömen berechnet, und die Kenntnis von Impedanzparametern der Leitung und ihrer näheren Umgebung ist notwendig. Aus den gemessenen Spannungen und Strömen werden die Phasoren (definiert als: jeweilige Größen nach dem Fehler minus jeweilige Größen vor dem Fehler) berechnet und diese überlagerten Größen sind die Eingangssignale des Fehlerortungs-Algorithmus. Die Entfernung zu dem Fehler wird unter Verwendung des speziellen Berechnungsverfahrens berechnet. Dieses Berechnungsverfahren ist unterscheidungsfähig in der Hinsicht, dass es mit der unbekannten Entfernung über die gesamte Leitung abgetastet wird, und für jeden Berechnungspunkt die Fehlerimpedanz (Fehlerspannung über gesamten Fehlerstrom) berechnet wird und der Winkel (Argument) dieser Impedanz bestimmt wird. Der Wert der Entfernung zu dem Fehler für den der berechnete Winkel der Fehlerimpedanz am ehesten gleich Null ist, ist das Endergebnis des Fehlerortungsalgorithmus. Dieses Verfahren ist bestimmt zum Orten von Fehlern in der einfachen (unkompensierten) Stromübertragungsleitung, da es keinen Hinweis darauf gibt, wie die Anwesenheit von Reihenkondensatoren berücksichtigt werden kann.
In der US 4325098 – „Detection of the position of a fault on an electric line" – wird ein Verfahren zum Erfassen der Position eines Fehlers auf einer elektrischen Leitung beschrieben. Die Erfassung der Fehlerposition wird verstanden als die Fehlerangabe in der Hinsicht, ob sich ein Fehler in der geschützten Leitung (Vorwärtsfehler) befindet, oder ob ein Rückwärtsfehler vorliegt. Solch eine Funktion ist für das Richtungselement des schützenden Relais relevant, das nach der Erfassung eines Fehlers seine Messung startet und dann eine Entscheidung nur dann trifft, wenn es die Vorwärtsfehlererfassung und nicht der Rückwärtsfehler ist. Das in US 4325098 vorgestellte Verfahren ist bestimmt zum Erfassen eines Fehlers, der auf einer elektrischen Verbindung auftritt, wobei die Verbindung zwei parallele Leitungen aufweist, die auch Reihenkondensatoren am Anfang einschließen können. Die Idee des Patents zieht in Betracht, dass Richtungseinheiten an jedem Ende von jeder parallelen Leitung installiert sind. Die Richtungseinheiten erzeugen jeweilige Signale (Vorwärts- oder Rückwärtsfehler), und diese Signale werden an die Vorrichtung gesendet, wo unter Verwendung von UND, ODER Gattern das Endergebnis zum Erfassen des Vorwärts- oder Rückwärtsfehlers in der jeweiligen Leitung (bestimmte Leitung von parallel verbundenen Leitungen) erzeugt wird. Die Erfassung der Fehlerposition, die in US 4325098 vorgeschlagen wird, ist die Hilfsfunktion für das Entfernungsrelais, das die Leitung schützt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Impedanzmodell einer fehlerfreien Stromübertragungsleitung, Reihenkompensiert mit Kondensatoren mit Überspannungsschutzvorrichtungen, zwischen zwei Stationen A und B;
2 zeigt ein Impedanzmodell der gleichen Stromübertragungsleitung, wenn ein Fehler zwischen den Reihenkondensatoren und der Station B aufgetreten ist;
3 zeigt ein Impedanzmodell der gleichen Stromübertragungsleitung, wenn ein Fehler zwischen der Station A und den Reihenkondensatoren aufgetreten ist;
4 zeigt mögliche Fehlerkonfigurationen auf der Stromübertragungsleitung;
5 und 6 zeigen, wie die parallele Verbindung bzw. Parallelschaltung der Reihenkondensatoren und der Überspannungsschutzvorrichtung durch eine Modell-äquivalente Impedanz ersetzt werden kann, die aus einer Reihenschaltung eines Widerstands und einer Reaktanz besteht;
7 zeigt, wie die Parameter des Modelläquivalents als eine Funktion eines durch die Impedanz durchgehenden Stroms bestimmt werden können;
8 zeigt, wie eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens ausgelegt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung, Vorteile
Ein Einzellinien-Diagramm für eine fehlerfreie Stromübertragungsleitung, Reihen-kompensiert mit Kondensatoren, zwischen zwei Stationen A und B ist in 1 gezeigt. In diesem Kontext werden häufig die Begriffe „rückwärts" und „vorwärts" verwendet, wenn auf die Anordnung eines Stromnetzwerks in Bezug auf die Stromübertragungsleitung Bezug genommen wird. Ein Rückwärtsstromnetzwerk gemäß 1 wird durch eine emf E_A und eine Impedanz Z_A repräsentiert. In einer entsprechenden Weise wird ein Vorwärtsnetzwerk durch eine emf E_B und eine Impedanz Z_B repräsentiert. Weiter zeigt 1

Z_L: die Impedanz der Stromübertragungsleitung
d: die Entfernung in pro Einheit von der Station A zu den Reihenkondensatoren
dZ_L: die Impedanz der Stromübertragungsleitung zwischen der Station A und den Reihenkompensierten Kondensatoren

Die Kondensatoren in Reihen-kompensierten Stromnetzwerken werden normalerweise mit einer parallel verbundenen bzw. geschalteten Überspannungsschutzvorrichtung versehen. Die parallele Verbindung wird nachfolgend mit „SC&OVP" bezeichnet, und sie wird durch eine nicht-lineare Impedanz repräsentiert, aufgrund der nicht-linearen Strom/Spannungs-Charakteristik der Überspannungsschutzvorrichtung.

Z_SC: nicht-lineare Impedanz bestehend aus den Reihenkondensatoren und deren Überspannungsschutzvorrichtungen
(1-d)dZ_L: die Impedanz der Stromübertragungsleitung zwischen SC&OVP und der Station B

Die fehlerfreie Stromübertragungsleitung, d.h. vor dem Auftreten eines Fehlers, kann daher gemäß 1, in Form einer Matrix, beschrieben werden durch die Gleichung EA – EB = [ZA + ZB + ZL + ZSC_pre]IA_pre (1)
Der Index „pre" impliziert bzw. gibt an, dass der Wert der betreffenden Größe der Wert vor dem Auftreten eines Fehlers ist. In der folgenden Beschreibung werden ebenso Gleichungen mit Größen mit dem Index „post" beschrieben werden, welche in einer entsprechenden Weise angeben, dass der Wert der betreffenden Größe der Wert nach dem Auftreten eines Fehlers ist. Eine Bedingung für die Berechnung der Entfernung-zum-Fehler ist daher, dass eine kontinuierliche Messung und Speicherung einer Anzahl von aufeinander folgend gemessenen Spannungs- und Stromwerten ausgeführt wird.
Was die Situation nach dem Fehler betrifft, so muss unterschieden werden, ob der Fehler zwischen der Station A und SC&OVP gelegen ist, oder ob der Fehler zwischen SC&OVP und der Station B gelegen ist.
2 zeigt ein Impedanzmodell einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung, wenn ein Fehler zwischen SC&OVP und der Station B aufgetreten ist. Ein Fehler, der in diesem Bereich aufgetreten ist, wird im Folgenden als ein Fehler 1 bezeichnet werden. Das Impedanzmodell gemäß 2 kann, in Form einer Matrix, beschrieben werden durch die Gleichung EA – EB = [ZA + x1ZL + + ZSC_post]IA_post – [(1 – x1)ZL + ZB]IB_post (2)wobei x₁ die Entfernung von dem Endpunkt A der überwachten Stromübertragungsleitung zu dem Fehler angibt.
3 zeigt ein Impedanzmodell und eine Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung, wenn ein Fehler zwischen der Station A und SC&OVP aufgetreten ist. Ein Fehler, der in diesem Bereich aufgetreten ist, wird im Folgenden als ein Fehler 2 bezeichnet werden. Das Impedanzmodell gemäß 3 kann, in Form einer Matrix, beschrieben werden durch die Gleichung EA – EB = [ZA + x2ZL]IA_post – [(1 – x2)ZL + ZB + ZSC_post]IB_post (3)
In den 2 und 3 wird der Fehler durch einen Fehlerwiderstand R_f zur Masse oder zu Null repräsentiert. Ein Fehler auf einer Dreiphasenleitung R, S und T kann in einer Vielzahl von Weisen auftreten. 4 zeigt, wie ein Fehler mit einem Fehlerwiderstand R_R, R_S und R_T zwischen jeder der Phasen und Masse, und als R_RS, R_ST etc. zwischen verschiedenen Phasen auftreten kann. Eine Kombination der einzelnen Fälle kann ebenso auftreten. Die Spannung an der Fehlerstelle ist als V_fR, V_fS und V_fT definiert, und die entsprechenden Ströme als I_fR, I_fS und I_fT.
Um in der Lage zu sein, die verschiedenen Fehlerarten zu unterscheiden, die auftreten können, verwendet die Berechnung der Entfernung-zum-Fehler eine Fehlerart-Matrix, welche die allgemeine Form besitzt
Die Elemente in K_f werden abhängig von der Art des Fehlers wie folgt bestimmt:

– nicht-diagonalen Elementen wird der Wert 0 gegeben, wenn die betreffende Phase nicht von dem relevanten Fehler betroffen ist, und der Wert -1, wenn die Phase von dem relevanten Fehler betroffen ist
– den diagonalen Elementen wird der Wert 1 gegeben, falls die betreffende Phase einen Fehler zur Erde bzw. Masse an dem betreffenden Fehler aufweist, und dazu wird die Summe der Absolutwerte der nicht-diagonalen Elemente in der relevanten Zeile addiert

Einige Beispiele einer ausgefüllten Matrix K_f für einige typische Arten von Fehlern sind im Folgenden gezeigt
Die vektorielle Beziehung zwischen dem Fehlerstrom I_f, d.h. I_fR, I_fS und I_fT, der Fehlerspannung V_f, d.h. V_fS, V_fT und V_fT, dem äquivalenten Fehlerwiderstand R_f und der Fehlermatrix ist klar aus der Gleichung If = KfVf/Rf (4)
In Verbindung mit der Berechnung der Entfernung zu dem Fehler (im Folgenden als die Berechnung der Entfernung-zum-Fehler bezeichnet), welche nachfolgend beschrieben wird, ist eine Kenntnis von Z_SC erforderlich, das heißt, dem Wert der nicht-linearen Impedanz als eine Funktion des tatsächlichen bzw. derzeitigen Stroms, der durch die Impedanz fließt. Ein Weg, um Z_SC zu bestimmen, besteht darin, die parallele Verbindung gemäß 5 in eine Modelläquivalenz-Impedanz gemäß 6 in der Form einer Reihenverbindung bzw. -schaltung eines Widerstands R_SC und einer Reaktanz X_SC umzuwandeln bzw. zu transformieren. Durch beispielsweise eine Spannungsspitzen(Transienten)-Prüfung können R_SC und X_SC einzeln als Funktion eines überquerenden Stroms I_SC bestimmt werden, gemäß 7, oder in der Form einer entsprechenden analytischen Funktion. Dies setzt voraus dass, wenn der Strom durch Z_SC bekannt ist, Z_SC bestimmt werden kann als ZSC = RSC + jXSC (5)
Im Falle eines Fehlers 1 gemäß der Figur und (och) Gleichung (2) können sowohl R_SC als auch X_SC, d.h. Z_SC, mit dem Strom I_A bestimmt werden, der in der Station A gemessen wird.
Im Falle eines Fehlers 2 gemäß der 3 und Gleichung (3) ist es jedoch der unbekannte Strom I_B, der Z_SC überquert. Es ist daher ein integraler Teil der Erfindung, eine Messung des Stroms I_B mittels eines iterativen Vorgangs zu erhalten. Dieser Strom wird dann mittels der Gleichung (6) berechnet, mit einer Annahme von Z_SC und der Entfernung x₂. IB = ((1 – x2)ZL + ZB + ZSC)–1·((ZA + x2ZL)IA – (EA – EB)) (6)
Der Wert von I_B, der so erhalten wird, bestimmt wiederum einen vorläufigen Wert von Z_SC in der gleichen Weise wie vorstehend, und wird in dem Berechnungsalgorithmus für die Berechnung der Entfernung-zum-Fehler verwendet, der nachfolgend beschrieben werden wird.
Die Berechnungsalgorithmen gemäß der Erfindung, welche die Entfernungen von der Station A zu dem Fehler berechnen, basieren auf den Impedanzmodellen, auf die vorstehend Bezug genommen wurde, und entsprechenden Gleichungen in Form einer Matrix. Da die Impedanzmodelle verschieden sind, abhängig davon, ob der Fehler zwischen SC&OVP und der Station B gelegen ist, oder zwischen der Station A und SC&OVP, werden auch die Berechnungsalgorithmen verschieden sein.
Der Berechnungsalgorithmus zum Berechnen eines Fehlers 1, das heißt, dem Berechnen der Entfernung von der Station A zu einem Fehler, der zwischen SC&OVP und der Station B gelegen ist, besteht aus den Gleichungen EA – EB = [ZA + ZB + ZL + ZSC_pre]IA_pre (1) EA – EB = [ZA + x1ZL + ZSC_post]IA_post – [(1 – x1)ZL + ZB]IB_post (2) VA_post – Vf = (x1ZL + ZSC_post)IA_post (7) If = IA_post + IB_post (8)wobei x₁ die unbekannte Entfernung von dem Endpunkt A der überwachten Stromübertragungsleitung zu der Stelle des Fehlers angibt, und V_f mittels der Gleichung (4) erhalten wird.
Wenn (1) mit (2, 4, 7, 8) kombiniert wird, wird eine erste Gleichung der Entfernung-zum-Fehler erhalten, nach einer Vereinfachung, gemäß der folgenden skalaren quadratischen Gleichung a1x1 2 – b1x1 + c1 – Rf1 = 0 (9)wobei a₁, b₁ und c₁ komplexe Koeffizienten angeben. Mittels eines ersten Hilfsvektors D1 = (ZA + ZB + ZL)(IA_post – IA_pre) + ZSC_postIA_post – ZSC_preIA_pre (10)und
D₁ ^T das die transponierte Matrix von D₁ angibt
können die Koeffizienten a₁, b₁ und c₁ berechnet werden wie folgt
Die erste Berechnung der Entfernung-zum-Fehler wird mittels eines iterativen Vorgangs gelöst, der nachfolgend genauer beschrieben wird. Von den zwei Lösungen der quadratischen Gleichung ergibt nur eine eine praktische bzw. sinnvolle Lösung, nämlich eine Entfernung-zum-Fehler gleich
wobei Im(a₁), Im(b₁) und Im(c₁) gleich dem Imaginärteil der Koeffizienten sind.
Es ist herausgefunden worden, dass die zweite Wurzel der Gleichung der Entfernung-zum-Fehler (9) unsinnige Werte der Entfernung zu dem Fehler ergibt, und dass die Gleichung (14) daher eine gesuchte Lösung zu der ersten Gleichung Entfernung-zum-Fehler (9) darstellt.
Durch Einsetzen des erhaltenen Wertes x₁₁ in die erste Gleichung der Entfernung-zum-Fehler (9) wird ein entsprechender Fehlerwiderstand R_f1 erhalten durch die Beziehung Rf1 = Re(a1)x2n – Re(b1)xn + Re(c1) (15)wobei Re(a₁), Re(b₁) und Re(c₁) gleich dem Realteil der Koeffizienten sind.
Eine Bestimmung der Entfernung zum Fehler und des Fehlerwiderstands wird durch einen iterativen Vorgang ausgeführt, der nachfolgend beschrieben werden wird.
Der Berechnungsalgorithmus für die Berechnung der Entfernung-zum-Fehler im Falle eines Fehlers 2 besteht aus dem folgenden Gleichungssystem: EA = EB = [ZA + ZB + ZL + ZSC_pre]IA_pre (1) EA – EB = [ZA + x2ZL]IA_post – [(1 – x2)ZL + ZB ZSC_post]IB_post (3) VA_post – Vf = x2ZLIA_post (16) If = IA_post + IB_post (17)wobei x₂ die unbekannte Entfernung von dem Endpunkt A der überwachten Stromübertragungsleitung zu der Stelle des Fehlers angibt, und V_f mittels der Gleichung (4) erhalten wird.
Wenn (1) mit (3, 5, 16, 17) kombiniert wird, wird eine zweite Gleichung der Entfernung-zum-Fehler erhalten, nach Vereinfachung, gemäß der folgenden skalaren quadratischen Gleichung mit x₂ als Variable a2x2 2 – b2x2 + c2 – Rf2 = 0 (18)wobei a₂, b₂ und c₂ komplexe Koeffizienten angeben. Mittels eines zweiten Hilfsvektors D2 = (ZA + ZB + ZL)(IA_post – IA_pre)+ ZSC_postIA_post – ZSC_preIA_pre (19)
und D₂ ^T das die transponierte Matrix von D₂ angibt
können die Koeffizienten a₂, b₂ und c₂ wie folgt berechnet werden:
Die Lösung zu der zweiten Gleichung der Entfernung-zum-Fehler (16) ergibt eine gesuchte Entfernung zu der Stelle des Fehlers als
Es ist herausgefunden worden, dass die zweite Wurzel der Gleichung Entfernung-zum-Fehler (18) unsinnige Werte der Entfernung zu dem Fehler ergibt, und dass die Gleichung (23) daher eine gesuchte Lösung zu der ersten Gleichung der Entfernung-zum-Fehler (18) darstellt.
Durch Einsetzen des erhaltenen Wertes x₂₁ in die zweite Gleichung der Entfernung-zum-Fehler (18) wird ein entsprechender Fehlerwiderstand R_f2 erhalten durch die Beziehung Rf2 = Re(a2)x2n – Re(b2)xn + Re(c2) (24)
Eine Bestimmung der Entfernung zum Fehler und des Fehlerwiderstands wird durch einen iterativen Vorgang ausgeführt, der nachfolgend beschrieben werden wird.
Bevor der iterative Vorgang zur Berechnung der Entfernung zum Fehler gestartet werden kann, muss eine Reihe von Bedingungen erfüllt sein:
Unabhängig davon, ob der Fehler ein Fehler der Kategorie 1 oder ein Fehler der Kategorie 2 ist, muss eine Information über den Wert von festen Parametern verfügbar sein, die in dem Gleichungssystem enthalten sind. Dies bezieht sich auf die Rückwärts- und Vorwärts-Stromnetzwerke, die Länge der Stromübertragungsleitung, die Impedanz, die Entfernung von der Station A zu den Reihenkondensatoren, und so weiter.
Eine Annahme muss über einen anfänglichen Wert der Entfernung zu dem Fehler und den Fehlerwiderstand gemacht werden. Diese Annahme kann mit frei wählbaren Werten innerhalb erlaubter Grenzen gemacht werden.
Wenn ein Fehler aufgetreten ist, können die Art des Fehlers und daher auch die Matrix K_f bestimmt werden.
Um in der Lage zu sein, zu bestimmen, welcher der Berechnungsalgorithmen zu verwenden ist, muss eine Kenntnis darüber erlangt werden, auf welcher Seite von SC&OVP der Fehler aufgetreten ist, das heißt, ob es ein Fehler 1 oder ein Fehler 2 ist.
Es muss, sowohl vor als auch nach dem Auftreten eines Fehlers, ein kontinuierlicher Zugriff auf gefilterte Werte von Strom und Spannung bestehen, die in einer der Stationen (A) gemessen werden.
Nachdem die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt worden sind, wird die Berechnung der Entfernung-zum-Fehler eingeleitet.
Im Falle eines Fehlers 1 tritt das folgende auf
Basierend auf dem Strom I_A, der in der Station A nach dem Auftreten des Fehlers gemessen wird, werden R_SC und X_SC bestimmt, zum Beispiel mit der 7, woraufhin Z_SC in der Gleichung (2) bestimmt werden kann.

– Die D₁ Hilfsvektoren werden gemäß der Gleichung (10) berechnet.
– Die Koeffizienten a₁, b₁ und c₁ für die erste Gleichung der Entfernung-zum-Fehler (9) werden gemäß den Gleichungen (11), (12) und (13) berechnet.
– Ein erster berechneter Wert der Entfernung-zum-Fehler wird gemäß der Gleichung (14) berechnet; und
– ein erster Wert der Entfernung-zum-Fehler wird gemäß der Gleichung (15) berechnet.

Der erste berechnete Wert der Entfernung zu dem Fehler wird verglichen mit dem angenommenen Wert der Entfernung zu dem Fehler. Wenn die Differenz zwischen den Werten größer ist als ein voreingestellter maximal erlaubter Differenzwert S₁, wird der angenommene Wert in den Gleichungen (2) und (7) durch den ersten berechneten Wert der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands ersetzt.
Danach wird ein neuer Berechnungsvorgang gemäß dem Vorstehenden ausgeführt, der neue Werte der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands bereitstellt. Wenn die Differenz zwischen dem letzten berechneten Wert der Entfernung zu dem Fehler und dem ersten berechneten Wert größer als der maximal erlaubte Differenzwert ist, wird der erste berechnete Wert in den Gleichungen (2) und (7) durch die zuletzt berechneten Werte der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands ersetzt.
Diese Iteration wird fortgeführt, bis der Differenzwert von zwei aufeinander folgenden Berechnungsvorgängen kleiner ist als der gesetzte maximal erlaubte Differenzwert, woraufhin die letzten berechneten Werte der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands als die realen Werte betrachtet werden.
Im Falle eines Fehlers 2 tritt das Folgende auf:
Basierend auf dem Strom I_A, der in der Station A gemessen wird, und einer Annahme über Z_SC, nach dem Auftreten des Fehlers, wird ein vorläufiger Wert des Stroms durch Z_SC mittels der Gleichung (5) berechnet. Mittels des vorläufigen Wertes des Stroms kann ein erster Wert von R_SC und X_SC, das heißt auch von Z_SC, erhalten werden. Die ersten berechneten Werte werden mit dem angenommenen Wert von Z_SC verglichen. Wenn die Differenz zwischen den Werten größer ist als ein voreingestellter bzw. vorgegebener maximal erlaubter Differenzwert S₂, wird der gesetzte Wert in Gleichung (6) durch den ersten berechneten Wert von Z_SC ersetzt. Diese Iteration wird fortgeführt, bis der Differenzwert von zwei aufeinander folgenden Berechnungsvorgängen kleiner ist als der gesetzte maximal erlaubte Differenzwert, woraufhin der letzte berechnete Wert von Z_SC die Annahme von Z_SC bildet, die in den Gleichungen (3) und (16) benötigt wird.

– Die D₁ Hilfsvektoren werden gemäß der Gleichung (19) berechnet.
– Die Koeffizienten a₂, b₂ und c₂ der zweiten Gleichung der Entfernung-zum-Fehler (18) werden gemäß den Gleichungen (20), (21) und (22) berechnet.
– Ein erster berechneter Wert der Entfernung zu dem Fehler wird gemäß der Gleichung (23) berechnet; und
– ein erster Wert des Fehlerwiderstands wird gemäß der Gleichung (22) berechnet.

Der erste berechnete Wert der Entfernung zu dem Fehler wird mit dem gesetzten Wert der Entfernung zu dem Fehler verglichen. Wenn die Differenz zwischen den Werten größer ist als ein voreingestellter maximal erlaubter Differenzwert S₃, wird der gesetzte Wert in den Gleichungen (3) und (16) durch den ersten berechneten Wert der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands ersetzt.
Danach wird ein neuer Berechnungsvorgang gemäß dem Vorstehenden ausgeführt, der neue Werte der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands bereitstellt. Wenn die Differenz zwischen dem letzten berechneten Wert der Entfernung zu dem Fehler und dem ersten berechneten Wert größer als der maximal erlaubte Differenzwert ist, wird der erste berechnete Wert in den Gleichungen (3) und (16) durch die zuletzt berechneten Werte der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands ersetzt.
Diese Iteration wird fortgeführt, bis der Differenzwert von zwei aufeinander folgenden Berechnungsvorgängen kleiner ist als der gesetzte maximal erlaubte Differenzwert, woraufhin die letzten berechneten Werte der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands als die realen Werte betrachtet werden.
Mit Zugriff auf die berechneten Werte der Entfernungen zu dem Fehler, x₁₁ und x₂₁, und der entsprechenden Fehlerwiderstände R_f1 und R_f2 und den in der Beschreibung beschriebenen Gleichungen liegt gemäß der Erfindung ein Verfahren vor zum Bestimmen, welcher der Werte der Entfernung-zum-Fehler die tatsächliche Entfernung zu dem Fehler darstellt. Das Verfahren ist unterschiedlich, abhängig davon, ob der Fehler ein Dreiphasenfehler ist, oder ob er ein unsymmetrischer Fehler ist, das heißt, wenn eine oder mehrere Phasen fehlerfrei ist/sind.
Wenn der Fehler ein Dreiphasenfehler ist, tritt das Folgende auf:
Ist R_f1 > R_f2 ? Ja
Wenn die Antwort ja ist, dann wird als eine erste Annahme angenommen, dass der Fehler ein Fehler 2 ist und es wird gefragt, ob R_f2 > R₀ ist?, wobei R₀ ein voreingestellter Minimalwert ist. Wenn die Antwort ja ist, ist der Fehler ein Fehler 2, das heißt, der berechnete Wert von x₂₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler. Wenn die Antwort nein ist, ist es ein Fehler 1, das heißt, der berechnete Wert von x₁₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler.
Ist R_f1 > R_f2 ? Nein
Wenn die Antwort nein ist, dann wird als eine erste Annahme angenommen, dass der Fehler ein Fehler 1 ist und es wird gefragt, ob R_f1 > R₀ ist?, wobei R₀ ein voreingestellter Minimalwert ist. Wenn die Antwort ja ist, ist der Fehler ein Fehler 1, das heißt, der berechnete Wert von x₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler. Wenn die Antwort nein ist, ist es ein Fehler 2, das heißt, der berechnete Wert von x₂₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler.
Wenn der Fehler ein unsymmetrischer Fehler ist, müssen zuerst die Ströme durch die Fehlerwiderstände bestimmt werden, für die zwei Fälle von Fehlern.
Für Fehler 1 können die Phasenströme durch den Fehlerwiderstand bestimmt werden mit der Hilfe von if(R,S,T)1 = iA(R,S,T) + iB(R,S,T)1 (25)wobei
i_A(R,S,T) die Phasenströme sind, die in der Station A gemessen werden
i_B(R,S,T) mit der Hilfe von Gleichung (2) wird bestimmt
i_B = I_B-post
und für Fehler 2 können die Phasenströme durch den Fehlerwiderstand bestimmt werden mit der Hilfe von if(R;S;T)2 = iA(R,S,T) + iB(R,S,T)2 (26)wobei
i_B(R,S,T)2 mit der Hilfe von Gleichung (3) bestimmt wird (i_B = I_B-post)
Das Verfahren zum Bestimmen, ob es eine Frage eines Fehlers 1 oder eines Fehlers 2 ist, umfasst, nachdem eine fehlerfreie Phase in einer herkömmlichen Weise identifiziert worden ist, zuerst das Bestimmen der Ströme an der Stelle des Fehlers in der fehlerfreien Phase oder den Phasen für die zwei Fehlerfälle, gemäß den Gleichungen (25), (2) und (26), das heißt i_ff1 und i_ff2.
Dann folgt der folgende Vorgang:
Ist i_ff1 > i_ff2 ?
Wenn nun i_ff1 > i_ff2 ist, dann wird als eine erste Annahme betrachtet, dass der Fehler ein Fehler 2 ist, und wenn i_ff1 < i_ff2 ist, wird als eine erste Annahme angenommen, dass der Fehler ein Fehler 1 ist.
Der fortgesetzte Bestimmungsvorgang ist genau identisch zu dem Vorgang, wenn der Fehler ein Dreiphasenfehler ist, das heißt:
Im Falle eines Fehlers 2 wird gefragt, ob R_f2 > R₀ ist?, wobei R₀ ein voreingestellter Minimalwert ist. Wenn die Antwort ja ist, ist der Fehler ein Fehler 2, das heißt, der berechnete Wert von x₂₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler. Wenn die Antwort nein ist, ist es ein Fehler 1, das heißt, der berechnete Wert von x₁₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler.
Im Falle eines Fehlers 1 wird gefragt, ob R_f1 > R₀ ist?, wobei R₀ ein voreingestellter Minimalwert ist. Wenn die Antwort ja ist, ist der Fehler ein Fehler 1, das heißt, der berechnete Wert von x₁₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler. Wenn die Antwort nein ist, ist es ein Fehler 2, das heißt, der berechnete Wert von x₂₁ ist der wahre Wert der Entfernung zu dem Fehler.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Vorrichtung zum Bestimmen der Entfernung von einer Station, an einem Ende einer Übertragungsleitung, bis zum Auftreten eines Fehlers auf der Übertragungsleitung, gemäß dem beschriebenen Verfahren umfasst bestimmte Messvorrichtungen, Messwertwandler, Elemente für eine iterative Behandlung der Berechnungsalgorithmen des Verfahrens, eine Möglichkeit zum Eingeben in das Element von bekannten Bedingungen betreffend die Parameter des Stromnetzwerks und angenommenen Werten der Entfernung zum Fehler, des Fehlerwiderstands, etc., eine VDU, welche die berechnete Entfernung zum Fehler anzeigt, und einen Drucker zum Ausdrucken der berechneten Entfernung zum Fehler. 8 zeigt im Wesentlichen (largely) eine Ausführungsform der Vorrichtung. Ausführungsformen ähnlich der von 8 sind in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten.
8 zeigt eine Übertragungsleitung 1 zwischen zwei Stationen A und B. Die Leitung ist mit Kondensatoren versehen, die gegen Überspannungen schützen, welche die Impedanz Z_SC bilden. Die Station A beherbergt Messvorrichtungen 2 und 3 für eine kontinuierliche Messung von allen Phasenströmen und Phasenspannungen. In den Messwandlern 4 und 5 wird eine Anzahl von diesen fortlaufend gemessenen Werten, die im Falle eines Fehlers an eine berechnende Einheit 6 weitergegeben werden, gefiltert und gespeichert. Die berechnende Einheit ist mit den beschriebenen Berechnungsalgorithmen versehen, programmiert für die iterativen Vorgänge, die zum Berechnen der Entfernung zum Fehler und des Fehlerwiderstands benötigt werden.
Noch vor dem Auftreten eines Fehlers auf der Übertragungsleitung wurde die berechnende Einheit mit einer Anzahl von Bedingungen und Annahmen versehen, um in der Lage zu sein, die Berechnung der Entfernung zu dem Fehler etc. auszuführen. Diese Bedingungen umfassen Werte der emf und der Impedanz von sowohl einem Vorwärts- als auch einem Rückwärts-Stromnetzwerk. Die berechnende Einheit wird ebenso mit bekannten Werten der Länge und Impedanz der Übertragungsleitung, der Entfernung von der Station A zu den Reihenkondensatoren, eingestellten Werten der Entfernung zum Fehler, dem Fehlerwiderstand, Z_SC und den maximal erlaubten Differenzwerten S₁, S₂ und S₃ versorgt. In Verbindung mit dem Auftreten eines Fehlers kann die berechnende Einheit mit Information über die Art des Fehlers versorgt werden, um die Matrix der Fehlerart K_f zu bestimmen. Zusätzlich wird nach dem Auftreten des Fehlers Information darüber geliefert, ob der Fehler zwischen den Reihenkondensatoren und der Station B gelegen ist, oder ob der Fehler zwischen der Station A und den Reihenkondensatoren gelegen ist, das heißt, ob der Fehler ein Fehler 1 oder ein Fehler 2 ist.
Wenn dann ein Fehler aufgetreten ist, und die externen bzw. äußeren Bedingungen erfüllt sind, startet der Berechnungsvorgang mit den notwendigen Iterationen, um Differenzwerte zu erhalten, die unter die maximal erlaubten fallen. Die letztendlich berechneten Werte werden dann an eine VDU übertragen, welche die Entfernung zu dem Fehler bzw. die Größenordnung des Fehlerwiderstands, für weitere Maßnahmen zeigt. Die Vorrichtung umfasst ebenso Möglichkeiten zum Ausdrucken des Ergebnisses.
In den ähnlichen Ausführungsformen, die vorstehend angegeben sind, können Teile der Ausführungsform gemäß 8 mehr oder weniger in die berechnende Einheit integriert sein.

Claims

Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, die mit einem Kondensator Reihen-kompensiert ist, mit einer parallel verbundenen Überspannungsschutzvorrichtung, zwischen zwei Stationen (A) und (B), wobei die Entfernung zu dem Fehler von einer Station (A) und der Fehlerwiderstand mittels Spannungs- und Stromwerten bestimmt werden, die in der Station (A) vor und nach dem Auftreten des Fehlers gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der Fehler zwischen den Reihenkondensatoren und der Station B aufgetreten ist, die Entfernung zu dem Fehler bestimmt wird durch
wobei Im(a₁), Im(b₁) und Im(c₁) gleich dem Imaginärteil der Koeffizienten sind, welches die Lösung einer ersten Entfernung-zum-Fehler-Gleichung a1x1 2 – b1x1 + c1 – Rf1 = 0 (9)ist, wobei a₁, b₁ und c₁ komplexe Koeffizienten angeben, die mittels eines ersten Hilfsvektors D1 = (ZA + ZB + ZL)(IA_post – IA_pre)+ ZSC_postIA_post – ZSC_preIA_pre (10)wobei Z_A und Z_B die Impedanz des Rückwärts- und Vorwärts-Stromnetzwerks angeben, Z_L die Impedanz der Stromübertragungsleitung angibt, und Z_SC eine nichtlineare Impedanz bestehend aus den Reihenkondensatoren und deren Überspannungsschutzvorrichtungen angibt, und D₁ ^T, das die transponierte Matrix von D₁ angibt, wie folgt berechnet werden können
wobei Z_A und Z_B die Impedanz des Rückwärts- und Vorwärts-Stromnetzwerks angeben, Z_L die Impedanz der Stromübertragungsleitung angibt, und Z_SC eine nichtlineare Impedanz bestehend aus den Reihenkondensatoren und deren Überspannungsschutzvorrichtungen angibt, und
und dass der Fehlerwiderstand gleich Rf1 = Re(a1)x2n – Re(b1)xn + Re(c1) (15)wird, wobei Re(a₁), Re(b₁) und Re(c₁) gleich dem Realteil der Koeffizienten sind.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, die mit einem Kondensator Reihen-kompensiert ist, mit einer parallel verbundenen Überspannungsschutzvorrichtung, zwischen zwei Stationen (A) und (B), wobei die Entfernung zu dem Fehler von einer Station (A) und der Fehlerwiderstand mittels Spannungs- und Stromwerten bestimmt werden, die in der Station (A) vor und nach dem Auftreten des Fehlers gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der Fehler zwischen der Station A und den Reihenkondensatoren aufgetreten ist, die Entfernung zu dem Fehler bestimmt wird durch
wobei Im(a₁), Im(b₁) und Im(c₁) gleich dem Imaginärteil der Koeffizienten sind, welches die Lösung einer zweiten Entfernung-zum-Fehler-Gleichung ist wobei a₂, b₂ und c₂ komplexe Koeffizienten angeben, die, mit Hilfe eines zweiten Hilfsvektors D2 = (ZA + ZB + ZL)(IA_post – IA_pre)+ ZSC_postIA_post – ZSC_preIA_pre (19)wobei Z_A und Z_B die Impedanz des Rückwärts- und Vorwärts-Stromnetzwerks angeben, Z_L die Impedanz der Stromübertragungsleitung angibt, und Z_SC eine nichtlineare Impedanz bestehend aus den Reihenkondensatoren und deren Überspannungsschutzvorrichtungen angibt, und D₂ ^T, das die transponierte Matrix von D₂ angibt die Koeffizienten a₂, b₂ und c₂ wie folgt berechnet werden können
wobei Z_A und Z_B die Impedanz des Rückwärts- und Vorwärts-Stromnetzwerks angeben, Z_L die Impedanz der Stromübertragungsleitung angibt, und Z_SC eine nichtlineare Impedanz bestehend aus den Reihenkondensatoren und deren Überspannungsschutzvorrichtungen angibt, und
und wobei Im(a₂), Im(b₂) und Im(c₂) gleich dem Imaginärteil der Koeffizienten sind, und dass der Fehlerwiderstand Rf2 = Re(a2)x2n – Re(b2)xn + Re(c2) (24)wird, wo Re(a₂), Re(b₂) und Re(c₂) gleich dem Realteil der Koeffizienten sind.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren und die Bestimmung die Kenntnis voraussetzen von E_A(_R,_S,_T) der emf des Rückwärts-Stromnetzwerks Z_A(_R,_S,_T) der Quellenimpedanzen des Rückwärts-Stromnetzwerks E_B(_R,_S,_T) der emf des Vorwärts-Stromnetzwerks Z_B(_R,_S,_T) der Quellenimpedanzen des Vorwärts-Stromnetzwerks Z_L der Impedanz der Stromübertragungsleitung d der Entfernung in pro Einheit von der Station A bis zu den Reihenkondensatoren dZ_L der Impedanz der Stromübertragungsleitung zwischen der Station A und den Reihen-kompensierten Kondensatoren (1-d)dZ_L der Impedanz der Stromübertragungsleitung zwischen den Reihenkondensatoren und der Station B.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübernagungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Fehler aufgetreten ist, um zu charakterisieren, welcher Typ von Fehler aufgetreten ist, eine Fehlertyp-Matrix wie folgt bestimmt wird
wobei die Elemente in K_f abhängig von der Art des Fehlers bestimmt werden gemäß – nicht-diagonalen Elementen wird der Wert 0 gegeben, wenn die betreffende Phase nicht von dem relevanten Fehler betroffen ist, und der Wert -1, wenn die Phase von dem relevanten Fehler betroffen ist – den diagonalen Elementen wird der Wert 1 gegeben, falls die betreffende Phase einen Fehler zur Erde an dem betreffenden Fehler aufweist, und dazu wird die Summe der Absolutwerte der nicht-diagonalen Elemente in der relevanten Zeile addiert.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die parallele Verbindung der Reihenkondensatoren und der Überspannungsschutzvorrichtung eine nicht-lineare Impedanz Z_SC bilden, die gemäß der Erfindung repräsentiert wird durch eine Modelläquivalenzimpedanz in der Form einer Reihenschaltung eines Widerstands R_SC und einer Reaktanz X_SC, die individuell bestimmt werden können als eine Funktion eines überquerenden Stroms, woraufhin der tatsächliche Wert von Widerstand und Reaktanz mit dem tatsächlichen Strom bestimmt werden kann, der nach dem Auftreten des Fehlers durch die Impedanz fließt, wodurch die nicht-lineare Impedanz gesetzt werden kann als ZSC = RSC + jXSCm (5)
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der Fehler zwischen den Reihenkondensatoren und der Station B aufgetreten ist, der tatsächliche Strom, der für die Bestimmung der nicht-linearen Impedanz verwendet wird, der in der Station A gemessene Strom ist.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der Fehler zwischen der Station A und den Reihenkondensatoren aufgetreten ist, der tatsächliche Strom, der für die Bestimmung der nicht-linearen Impedanz verwendet wird, ein Strom I_B ist, der in der Station B berechnet wird gemäß IB = ((1 – x2)ZL + ZB + ZSC)–1·((zA + x2ZL)IA – (EA – EB) (6)mit einer Annahme über Z_SC und über eine Entfernung zu dem Fehler, x₂, wobei der Strom dann verwendet wird, um einen neuen Wert von Z_SC zu bestimmen, der mit dem angenommenen Wert von Z_SC verglichen wird, und falls die Differenz zwischen dem angenommenen Wert von Z_SC und dem neuen Wert größer ist als ein maximal erlaubter Differenzwert S₂, der angenommene Wert in Gleichung (6) durch den ersten berechneten Wert von Z_SC ersetzt wird, wobei das Verfahren wiederholt wird, bis der Differenzwert von zwei aufeinander folgenden Berechnungsvorgängen kleiner ist als der gesetzte maximal erlaubte Differenzwert, woraufhin der letzte erhaltene Wert von Z_SC die Annahme bildet, die für eine endgültige Bestimmung der Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands benötigt wird.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Annahme über die Entfernung von der Station A zu dem Fehler „x" und einen Fehlerwiderstand R_f gemacht wird.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der Fehler zwischen den Reihenkondensatoren und der Station A aufgetreten ist, die Berechnung der tatsächlichen Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands auf einem Berechnungsalgorithmus basiert, welcher die Gleichungen umfasst EA = EB = [ZA + ZB + ZL + ZSC_pre]IA_pre (1) EA – EB =[ZA + x1ZL + ZSC_post]IA_post – [(1 – x1)ZL + ZB]IB_post (2) VA_post– Vf = (x1ZL + ZSC_post)IA_post (7) If = IA_post + IB_post (8)wobei Größen mit dem Index „pre" sich auf den Wert beziehen, der herrscht, bevor ein Fehler aufgetreten ist, und wobei Größen mit dem Index „post" sich auf den Wert beziehen, der herrscht, direkt nachdem der Fehler aufgetreten ist, und wobei (1) die Vektorgleichung der Stromübertragungsleitung ist, die den Bedingungen direkt vor dem Auftreten des Fehlers entspricht, und wobei (2) die Vektorgleichung der Stromübertragungsleitung ist, die den Bedingungen direkt nach dem Auftreten des Fehlers entspricht, und wobei V_A die Spannung repräsentiert, die in der Station A gemessen wird, und wobei V_f sich auf die Spannung auf der Stromübertragungsleitung bezieht, wo der Fehler aufgetreten ist, und die bestimmt wird mit der Hilfe von If = KfVf/Rf (4)wobei I_f sich auf den Fehlerstrom durch den Fehlerwiderstand bezieht, und wobei x₁ die unbekannte Entfernung zu dem Fehler von dem Endpunkt A der Stromübernagungsleitung zu dem Ort des Fehlers angibt.
Verfahren zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihen-kompensierten Stromübertragungsleitung aufgetreten ist, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der Fehler zwischen der Station A und den Reihenkondensatoren aufgetreten ist, die Berechnung der tatsächlichen Entfernung zu dem Fehler und des Fehlerwiderstands auf einem Berechnungsalgorithmus basiert, welcher die Gleichungen umfasst EA – EB = [ZA + ZB + ZL + ZSC_pre]IA_pre (1) EA – EB = [ZA + x2ZL]IA_post – [(1 – x2)ZL + ZB + ZSC_post]IB_post (3) VA_post – Vf = x2ZLIA_post (16) If = IA_post + IB_post (17)wobei Größen mit dem Index „pre" sich auf den Wert beziehen, der herrscht, bevor ein Fehler aufgetreten ist, und wobei Größen mit dem Index „post" sich auf den Wert beziehen, der vorherrscht, direkt nachdem der Fehler aufgetreten ist, und wobei (1) die Vektorgleichung der Stromübertragungsleitung ist, die den Bedingungen direkt vor dem Auftreten des Fehlers entspricht, und wobei (2) die Vektorgleichung der Stromübertragungsleitung ist, die den Bedingungen direkt nach dem Auftreten des Fehlers entspricht, und wobei V_A die Spannung repräsentiert, die in der Station A gemessen wird, und wobei V_f sich auf die Spannung auf der Stromübertragungsleitung bezieht, wo der Fehler aufgetreten ist und die bestimmt wird mit Hilfe von If = KfVf/Rf (4)wobei I_f sich auf den Fehlerstrom durch den Fehlerwiderstand bezieht, und wobei x₂ die unbekannte Entfernung zu dem Fehler von dem Endpunkt A der Stromübertragungsleitung zu dem Ort des Fehlers angibt.
Verfahren zum Bestimmen, welcher geortete Fehler gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 den wahren Ort repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der geortete Fehler ein Dreiphasenfehler ist, gefragt wird ob R_f1 größer ist als R_f2, und falls die Antwort ja ist, als eine erste Annehme angenommen wird, dass der Fehler ein R_f2 Fehler ist, und es wird gefragt, ob R_f2 > R₀ ist, wobei R₀ ein voreingestellter Minimalwert ist, und falls die Antwort ja ist, die Entfernung zu dem Fehler x₂₁ ist, und falls die Entfernung nein ist, die Entfernung zu dem Fehler x₁₁ ist und dass, wenn R_f1 kleiner ist als R_f2, als eine erste Annahme angenommen wird, dass der Fehler ein R_f1 Fehler ist, und es wird gefragt, ob R_f1 > R₀ ist, und wenn die Antwort ja ist, die Entfernung zu dem Fehler x₁ ist, und falls die Antwort nein ist, die Entfernung zu dem Fehler x₂ ist wenn der geortete Fehler ein unsymmetrischer Fehler ist, die Phasenströme durch den Fehlerwiderstand zuerst bestimmt werden für einen Fehler gemäß Anspruch 1 gemäß if(R,S,T)1 = iA(R,S,T) + iB(R,S,T)1 (25)wobei i_A(R,S,T)1 die Phasenströme sind, die in der Station A gemessen werden i_B(R,S,T)1 mittels Gleichung (2) (i_B = I_B-post) bestimmt wird und für einen Fehler gemäß Anspruch 2 gemäß if(R;S;T)2 = iA(R,S,T) + iB(R,S,T)2 (26)wobei i_B(R,S,T)2 mittels Gleichung (3) (i_B = I_B-post) bestimmt wird woraufhin gefragt wird, ob i_f1 größer ist als i_f2, und wenn die Antwort ja ist, als eine erste Annahme angenommen wird, dass der Fehler ein R_f2 Fehler ist, und es wird gefragt, ob R_f2 > R₀, wobei R₀ ein voreingestellter Minimalwert ist, und wenn die Antwort ja ist, die Entfernung zu dem Fehler x₂₁ ist, und wenn die Antwort nein ist, die Entfernung zu dem Fehler x₁₁ ist und wenn in kleiner ist als i_f2, als eine erste Annahme angenommen wird, dass der Fehler ein R_f1 Fehler ist, und es wird gefragt, ob R_f1 > R₀ ist, und wenn die Antwort ja ist, die Entfernung zu dem Fehler x₁ ist, und wenn die Antwort nein ist, die Entfernung zu dem Fehler x₂ ist.
Eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens zur Ortung eines Fehlers und Bestimmung des sich ergebenden Fehlerwiderstands, der auf einer Reihenkompensierten Stromübertragungsleitung zwischen zwei Stationen A und B aufgetreten ist, gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Messvorrichtungen (2, 3) zum kontinuierlichen Messen der Phasenströme und Phasenspannungen in einer der Stationen (A) umfasst, Messwandler (4, 5) zum Filtern und Speichern einer Anzahl von diesen fortlaufend gemessenen Werten, eine Berechnungseinheit (6), die mit dem Berechnungsalgorithmus versehen ist, der in dem Verfahren enthalten ist, einschließlich von Iterationsmöglichkeiten, und die vorbereitet ist zum Empfangen von Signalen in der Form der gemessenen, gefilterten und gespeicherten Phasenströme und Phasenspannungen vor dem Fehler ebenso wie gemessenen und gefilterten Werte von Phasenströmen und Phasenspannungen nach dem Fehler, ebenso wie von Signalen, welche die emf (E_A, E_B) und Impedanz (Z_A, Z_B) des Rückwärts- und Vorwärts-Stromnetzwerks angeben, die Länge (L) und Impedanz (Z_L) der Stromübertragungsleitung, und die Entfernung (d) von der Station A zu den Reihenkondensatoren, angenommenen Werten der Entfernung zu dem Fehler (x) und des Fehlerwiderstands (R_f), Daten zum Bestimmen der Art des Fehlers (K_f) und, in Verbindung mit den Iterationen, vorbestimmten maximal erlaubten Differenzwerten (S₁, S₂, S₃).