EP1844484A1 - Method and device for determining a switching time of an electric switching device - Google Patents

Method and device for determining a switching time of an electric switching device

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EP1844484A1
EP1844484A1 EP06704214A EP06704214A EP1844484A1 EP 1844484 A1 EP1844484 A1 EP 1844484A1 EP 06704214 A EP06704214 A EP 06704214A EP 06704214 A EP06704214 A EP 06704214A EP 1844484 A1 EP1844484 A1 EP 1844484A1
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EP
European Patent Office
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voltage
time
oscillating
switching
driving voltage
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EP06704214A
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German (de)
French (fr)
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EP1844484B1 (en
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Georg Pilz
Peter Schegner
Christian Wallner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP1844484B1 publication Critical patent/EP1844484B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H2009/566—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle with self learning, e.g. measured delay is used in later actuations

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining a switching time of a elekt ⁇ cal switching device with a breaker path, the rule between ⁇ acted upon by a driving voltage first line section and arranged after a turn-off of the switching device forming a resonant circuit second line section is.
  • Switching operations often represent a triggering event for the generation of surges.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for determining a switching time, by which the occurrence of transient overvoltages or. Vibration phenomena in an electric power transmission network is limited.
  • the object is achieved in that a time Ver ⁇ running the driving voltage is determined after a turn-off of the electrical switching device, a time course of a occurring in the resonant circuit after the turn-off of the electrical switching device oscillation voltage is determined, a time course of a resulting voltage, which corresponds to a difference between the driving voltage and the oscillating voltage, is determined and at least one increase of the driving voltage and at least one increase of the oscillating voltage are evaluated and a switching time depending on the rises and the time course of the resulting voltage is determined.
  • the object according to the invention also thereby releasing ge ⁇ , the s a time profile of the driving voltage is determined after a disconnection process of the electrical switching device, a time profile of an oscillation voltage occurring in the oscillating ⁇ circle after the off switching operation of the electrical switching device is determined , a time course of an oscillating current flowing in the resonant circuit after the switching-off process of the electrical switching device is determined, a time course of a resulting voltage corresponding to a difference between the driving voltage and the oscillating voltage is determined, at least one increase of the driving voltage and at least one Polarity of the oscillating current are evaluated and a switching time is determined in dependence on the at least one increase of the driving voltage and the at least one polarity of the oscillating current and the time course of the resulting voltage.
  • the self-adjusting resulting voltage may have much higher voltage amplitudes than the driving voltage due to the components contained in the resonant circuit such as coils and capacitors. This is due in particular to the s inductances and capacitances Are memory elements that produce time delays. In unfavorable combinations, it can lead to significant increases in peak values. These high voltage peaks have a disadvantageous effect on the insulation system. Thus, the insulation is dielectrically loaded more heavily than under design conditions. This results in a faster aging of the insulation. In particular, in solid-insulated cable sections such as cables can thus be brought about a deterioration of the service life. In extreme cases, the voltage peaks can be so high that arcing occurs on the lines.
  • the time course of the resulting voltage is therefore an essential criterion for determining the switching time of an electrical switching device.
  • the selection of the switching time point can be optimized by taking into account the increases, that is, the gradient of the slope of the driving voltage and the gradient of the slope of the oscillating voltage forming in the resonant circuit. In this case, the course of the resulting voltage is considered in each case at a certain time and at the same time the course of the oscillating voltage or. evaluated the driving voltage. Depending on the increases of the driving voltage resp.
  • a switching time can be set at which an occurrence of overvoltages is particularly effectively limited.
  • the rise (gradient of the slope) of the driving voltage and the polarity of the oscillating current is also possible in principle to use the rise (gradient of the slope) of the driving voltage and the polarity of the oscillating current as selection criteria for determining a time switching point in the course of the resulting voltage. This is therefore possible since, depending on the impedance occurring in the resonant circuit danz the oscillating current driving the oscillating voltage over the
  • the oscillating voltage as well as the resulting voltage resp. of the oscillation current
  • Various methods ⁇ insertion bar may be provided to arrange measuring devices in the first line section and in the second power section, respectively, in order to detect the time profile of the required parameters.
  • voltage and current transformers can be used on the corresponding line sections.
  • To the number of Stromg. To limit voltage transformers, only individual transducers can be used and from the converter data in each case the missing power or. Voltage curves are calculated.
  • the data can be detected in real time and the corresponding voltage / current characteristics are determined and a switching time ⁇ point to be set.
  • the increase in voltage profiles can he follow ⁇ for example by differentiation of the time profile to the corresponding interest at the time.
  • the polarity of the current is also cycled with respect to their quantity from ⁇ , that is, a determination of the value of the resonant current according to magnitude and phase position can be performed. About that In addition, however, it can also be provided to merely make a statement as to whether the present oscillating current has a positive or a negative value at certain points in time.
  • An advantageous embodiment of the invention may further provide that s is the switching time point in the vicinity of a zero crossing of the resultant voltage ⁇ .
  • the driving voltage used is often an alternating voltage or a plurality of alternating voltages which are phase-shifted relative to one another in a common system.
  • Systems having multiple interrelated AC voltages are also called multi-phase AC systems.
  • Voltage applied driving voltage typically have a constant frequency. Preferably 16 2/3 Hz, 50 Hz, 60 Hz and further Frequency Ranges ⁇ be large industrial scale used. Due to the superposition phenomena in the resonant circuit, triggered by the contained therein Spei ⁇ cherglieder respectively. time-delaying links, the oscillating voltage may have a different frequency and different peak amounts relative to the driving voltage. In the area of the zero crossing of the resulting voltage, the lowest overvoltages in a switching operation are to be assumed in each case. Therefore, the zero crossings of the resultant voltage are selected as preferred switching times out ⁇ .
  • a zero crossing of the voltage resul ⁇ animal is selected for the switching timing of the proximity to which the driving voltage and the oscillation voltage increases have with the same sense of direction.
  • a further advantageous embodiment can provide that the s for the switching time the proximity of a zero crossing of the resulting voltage is selected, at which the driving voltage has a negative slope and the oscillating current has a positive polarity or the driving voltage a positive tive ⁇ rise and the oscillating current have a negative polarity.
  • the resulting voltage has a comparatively large number of voltage zero crossings. It has been shown that some of these voltage zero crossings represent a more favorable switching time than others.
  • a criterion for selecting the most suitable voltage zero crossings of the resulting voltage represent the increases in the driving voltages and the increases in the oscillatory voltages. Assign the increases of the driving voltage and the oscillation voltage to a zero crossing of the resulting voltage the same direction sense, so this zero crossing is particularly suitable as a switching time. Same increases be ⁇ suggested here is that the driving and the oscillation voltage each have a positive slope or in each case a negative increase. In addition, the numerical amount of the increase can also be included in the evaluation and thus a more accurate determination of the switching time.
  • the oscillating voltage and the oscillating current driven by the oscillating voltage are related to one another and can be converted into each other by computation, an evaluation of the polarity of the oscillating current is possible instead of evaluating the rises in the oscillating voltage.
  • a particularly suitable timing point is a zero crossing of the resulting voltage, at which the driving voltage has a negative slope and the oscillatory current has a positive polarity, or at which the driving voltage has a positive slope and the oscillatory current has a negative polarity.
  • a further advantageous embodiment can provide that the oscillating current flows through a compensation reactor.
  • Overhead line and lying below the overhead line ground potential forms a capacitor arrangement.
  • the overhead line can act as a capacitor and it is to bring a corresponding charging power in the overhead line.
  • compensation chokes Arrange overhead line so-called compensation chokes. These compensation chokes are coils that have a corresponding inductance and compensate for the capacitive load generated by the overhead line.
  • such constellations can also occur in underground cable networks, in which between the electrical
  • a further advantageous embodiment variant can vorse ⁇ hen that the time course of the oscillating voltage and / or the oscillating current is determined by means of a Prony method.
  • the first line section with the driving voltage drives a current into the second power section.
  • the driving voltage is generated for example by means of a generator in a power plant. Due to the imprinting driving voltage, this propagates also in the second line section.
  • the second plinsab ⁇ cut consumers are typically connected. This may, for example motors, heaters or complete network sections as industrial consumers or a large number of households to ⁇ .
  • the driving voltage is now only in the first line section, since the interruption distance is open and the driving voltage can no longer propagate in the second line section.
  • Energy production facilities are typically present in the first cut Kausab ⁇ , or for example, driving supply systems with ent ⁇ speaking generators. Power plants.
  • the second network section turns, according to its constellation with ohmic, inductive or. capacitive components due to the sudden separation of the interruption distance and the associated changes in time, a vibration voltage that drives a vibration current.
  • the determination of the time course of the driving voltage is relatively simple, since it can be assumed that a rigid network in which the driving voltage is the formative variable, which remains approximately constant. More problematic is the determination of the course of oscillation current or. Oscillation voltage in the resonant circuit.
  • a Prony method can be used. Compared to other methods, for example a Laplace transform, the Prony method offers the advantage that from a small number of measured values a comparatively accurate prediction of further stress or strain characteristics can be obtained. To enable current courses.
  • the Prony method is suitable for the realization of a gesteu ⁇ Erten switching in a particular way, as compared to the Fourier transformation, the sampling of the available voltage and / or current data is independent of the expected fundamental. Furthermore, when using the Prony method, the phase shift and the attenuation of the individual frequency components can be detected as desired.
  • the parameter h k is the complex amplitude and represents a time-independent constant.
  • the complex exponent z k is a time-dependent parameter.
  • Eq. (2.8) is the solution of a homogeneous linear difference equation with constant coefficients.
  • ⁇ p (z) + 4I] Z "- 1 + ... + a [pl] z + a [p] (2 .i 0 )
  • the parameter z to be determined indicates the zeros of the polynomial .
  • a representation of the polynomial as a summation is made using the fundamental theorem of algebra (Eq.
  • Eq. (2.16) there are p - unknowns.
  • the matrix x consists of p + 1 rows and columns.
  • the Gl. (2.16) is therefore over ⁇ correct.
  • the upper row of the matrix x, and thus also the known coefficient a [0], are deleted and the first column is subtracted.
  • the Prony method can thus be summarized in three steps.
  • Another advantage of the Prony method for the analysis of current and / or voltage curves is that it can also be used for higher-frequency processes.
  • Higher-frequency processes are processes that oscillate in the range of 100-700 Hz.
  • the operational range includes the frequencies between 24 and 100 Hz. Under 24 Hz, the lower frequencies are to be understood.
  • the high-frequency components superimpose the fundamental.
  • a modified Prony method is used to process the determined voltage and / or current data.
  • the modified Prony method is similar to the maximum likelihood principle (Gaussian least squares principle). The calculation is based on a fixed p (number of exponential functions, see above). During the calculation of an iteration is performed, whereby the accuracy of predetermine ⁇ the voltage and / or current characteristics is optimized. By setting tolerance limits for the optimization, the degree of accuracy of the prediction can be varied. Depending on requirements, the necessary computing time can be reduced.
  • the modified Prony method is described in Osborne, Smyth: A Modified Prony Algorithm for Fitting Functions Defined by Difference Equations, SIAM Journal of Scientific and Statistical Computing, Vol. 12, 362-382, March 1991 presented in detail.
  • the modified Prony method is insensitive to "noise" of the voltage and / or current data obtained from the electrical power grid. Such "noise” is when using real components for Determination of the voltage and / or current data unavoidable. Such disorders can only be minimized with a disproportionate effort. Due to the robustness against ⁇ over a "noise" of the input signals is when using the modified Prony method, the use of cost-effective measuring devices for determining the present voltage and / or current data in the electrical network possible.
  • a device with means for automatically processing the voltage and / or current data proves to be advantageous.
  • the means for automated processing are embodied in a wired-programming manner.
  • Such circuits are known as application specific integrated circuits "ASIC".
  • ASIC application specific integrated circuits
  • Derar- term programmable logic device for automated Ver ⁇ processing can be adjusted simply by reprogramming to changing conditions.
  • a further advantageous embodiment may provide that the voltage corresponding to the resulting voltage over the interruption distance after a turn-off operation corresponds to s.
  • the interruption distance must be at an on or Switching ⁇ each case as soon as possible an impedance change from an ideally infinitely large impedance to an infinitely small impedance or. conversely, effect. Ideally, this should be leaps and bounds. In the present technical However, this is not the case with systems.
  • In Hochtensbe ⁇ rich switching elements are used with relatively movable contact pieces, which are located within an I solier ⁇ gases.
  • This insulating gas is preferably sulfur hexafluoride, which is under an elevated pressure. In the case of a switch-on process, for example, even before the galvanically touching of the contact pieces that are movable relative to one another, the onset of a flashover occurs.
  • the resulting tension that developed across the interrup ⁇ cherrange results from the one on the Be ⁇ te the interrupter gap adjacent driving voltage and from the applied on the on the other side of the interrupter gap oscillating voltage. Since, as performed above from ⁇ occur upon the occurrence of vibration processes in the resonant circuit delays can occur is so amounts to more than the interrupter gap substantially higher voltage, suggests than the rated voltage of the driving voltage. Therefore, the resulting chip ⁇ voltage, which occurs across the interrupter section of the electrical switching device, represents a significant size, which is used to define a switching time of an electric switching device. A voltage overshoot must also be reliably controlled by the electrical switching device.
  • the pre-flashover characteristic of the switching device is taken into account when determining the switching time.
  • real switching devices have a pre- flashover characteristic. Before there is a contact between two relatively movable contact pieces, the insulating medium lying between the contact pieces is already penetrated by an arc. In what way a circuit breaker tends to ripple depends on the design and the course of the switching movement. Ideally, this flashover should not be present, that is, in each case to the targeted controlled Kontak- t istszeittician takes place a mechanical contacting of the contact pieces and a closure of the circuit.
  • a further advantageous embodiment can provide the s is set at a progressive damping of the oscillation voltage and / or of the oscillation current of the switching time point in the vicinity ei ⁇ nes any zero crossing of the resultant voltage.
  • the resonant circuit included in the real Bauele ⁇ elements such as capacitors, coils and ohmic resistors, occurs a damping of the oscillation voltage respectively. of the oscillating current in the resonant circuit. If the damping is such strong that a mes sTechnical acquisition is no longer useful mög ⁇ Lich, the rises in the oscillation voltage can or on the evaluation. the driving voltage resp. the polarity of the oscillating current can be dispensed with. In order to enable a rapid switching, then only the zero crossings of the resulting voltage is turned off and the next possible zero crossing of the resulting voltage is applied. switches. With an advanced damping of the oscillating voltage resp. the vibration current, the effects of an increase in the voltage across the interrupter gap of the electrical switching device are vernachläs Sigen.
  • the switching time is used for a switch-on of the electrical switching device.
  • the table initiates a switch-off operation of an electric switching device when a fault occurs automatic ⁇ . Often these turn-off processes are triggered by spor ⁇ ⁇ -occurring errors. Some sporadic errors allow a quick restart.
  • a typical sporadic error is located, for example, in the field of overhead lines.
  • An object for example a branch of a tree, triggers a short circuit on the line.
  • the short-circuit-triggering event is only of short duration, so that s after the failure of the error (air insulation between the lines and the branch is restored, short-circuit event is over) a reconnection of the line can take place. Such engagements are also known as automatic reclosures (ARs).
  • ARs automatic reclosures
  • the invention also relates to an apparatus for carrying out the aforementioned method.
  • the invention provides here the object to provide a device that made a selection of a switching time ⁇ light.
  • the device comprises means for comparing the increase of the driving voltage and the oscillating voltage and / or the polarity of the oscillating current.
  • the polarity of the jump current allows a simple selection of the potential ⁇ len switching times to the voltage zero crossings of the resulting voltage.
  • the result of such comparisons ches example, a yes or no decision be ⁇ lor the admissibility of a shift to be.
  • Figure 1 is a schematic representation of a voltage waveform with optimal switching times
  • Figure 2 shows a schematic structure of an electric power ⁇ transmission network
  • Figure 3 shows the courses of two different resulting voltages
  • Figure 4 is a graph of different voltages and currents
  • FIG. 6 shows the time sequence for determining a future voltage / current profile
  • Figure 7 shows the consideration of a rollover characteristic in a capacitive load
  • FIG. 8 shows the use of a pre-flashover characteristic curve for an inductive load of a breaker section of an electrical switching device
  • FIG. 9 shows a device for comparing the presence of voltage curves.
  • FIG. 1 shows by way of example a sinusoidal profile of an alternating voltage with a frequency of 50 Hz.
  • inductive loads should be switched as far as possible in the voltage maximum of a sinusoidal voltage curve (time points 5 ms, 15 ms).
  • capacitive loads should always be switched during a voltage zero crossing in order to avoid charging on a capacitor (times 0 ms, 10 ms, 20 ms).
  • FIG. 2 shows a basic structure of a line section within an electric power transmission network.
  • An electrical switching device has a sub ⁇ breaker track 1.
  • the breaker gap is formed, for example, from two relatively movable contact pieces.
  • the first line section 2 has a generator 4.
  • the generator 4 supplies a driving voltage which is, for example, a 50 Hz AC voltage of a polyphase voltage system.
  • the second line section 3 has an overhead line 5.
  • the overhead line 5 is connected at its first end with a first throttle 6 against ground potential 7 and at its second end via a second throttle 8 against ground potential 7 interconnected. Zu ⁇ additional can also be provided to connect a further Dros sel 9 to the second throttle 8.
  • the chokes 6, 8, 9 are connected in different variants against the ground potential 7.
  • a compensation degree k determined. k to adjust the degree of compensation, the reactors 6, 8, 9 different from ⁇ each switchable. it may however also be provided that the throttles have an adjustable inductive resistance X L. For this purpose, it is possible, for example, to use immersion core roses.
  • an oscillating circular ⁇ formable In the second line section 3 after opening the interrupter gap 1 is on the ground 7, an oscillating circular ⁇ formable. To form a resonant circuit in the second line section 3 would mens corresponding current paths through the switching devices 10 are formed against ground potential 7. A resonant circuit is formed via the inductive and capacitive resistors and an oscillating current, which is driven by a vibrating voltage, can flow in the resonant circuit.
  • the starting resistances previously provided for the limitation of overvoltages can be reduced or reduced. it can be fully ⁇ constantly waived this. Due to the determination of an optimal reclosing time better switching results are achieved, that is, there are lower transient overvoltages, as in an arbitrarily controlled switching an electrical switching device with on-resistances.
  • the driving voltage A oscillates at a constant frequency and constant amplitude.
  • the oscillating voltage B which is established in the resonant circuit on the second line section 3, oscillates at a specific frequency, variable and with variable amplitudes. This variability is due to the fact that a damping occurs in the system and that additional superimpositions of external influences can occur. From the superimposition of the voltage applied to the first line section 2 driving voltage A and in the second line section 3 adjusting oscillating voltage B creates a time course of a resulting voltage C.
  • the resulting voltage C corresponds to the voltage applied across the opened interrupter gap. It can clearly be seen in FIG. 4 that s oscillates the resulting voltage C with a clearly variable amplitude and there is a phase shift both with regard to the driving voltage A and to the oscillating voltage B. Potential switching times are present at the voltage zero crossings of the resulting voltage C. Thechrosnull- passages are marked for clarity in the course of the re sulting voltage ⁇ C with crosses. However, not all voltage zero crossings of the resulting voltage C are suitable for a reclosing operation of the interruption path 1. As selection criteria, the polarity of the oscillation current D is included in the examples shown in FIG .
  • the polarity of the oscillating current D is in each case with a plus or a minus. a minus in the corresponding intervals between the current zero crossings of the oscillating current D marked.
  • the first voltage zero crossing of the resulting voltage D there is a positive polarity of the oscillating current D and a positive increase in the driving voltage A, that is, the first voltage zero crossing 1 of the resulting voltage C is not suitable for a switch-on operation.
  • the oscillating current D has a positive polarity, that is, among the zero voltage crossings, the fourteenth voltage zero crossing of the resulting voltage C is particularly suitable for a restarting operation.
  • the first and the fourteenth voltage zero crossing are used here only by way of example.
  • further voltage zero crossings may be particularly suitable for effecting a switch-on process on the interruption path 1. These may be within the interval shown in FIG. 4 or may be outside this interval.
  • Al illustrates the time profile of the driving voltage
  • Bl represents the time profile of the oscillation voltage
  • Cl the resulting voltage across the sub ⁇ interrupter unit maps.
  • the resulting voltage Cl results from the potential difference between the driving voltage Al applied to the first line section 2 and the oscillating voltage Bl applied to the second line section side 3 of the interruption path 1.
  • the zero crossings of the resulting voltage Cl in turn represent potential switching times.
  • the increases gradients of the gradient
  • Tl have both at the time the driving voltage and the oscillation voltage Al Bl, that time is a negative increase will occur that is special ⁇ DERS suitable for a reconnection process.
  • the driving voltage Al has a negative slope
  • the oscillating voltage Cl has a positive slope, that is, the timing t2 and the zero-crossing of the resulting voltage C1 occurring at that time are not suitable for a restarting operation.
  • each further zero crossing of the resulting voltage can be classified according to the respectively associated increases of the driving voltage and the oscillation voltage, so that further suitable or improved voltages can be obtained. not suitable Null die ⁇ gears the resulting voltage for a reclosing result.
  • FIG 6 is a time sequence of the scan X, the calculation Y, the control Z, the re-calculation U or of the time interval for the release V shown.
  • To within 300 to approx. 500 ms, for example, to perform an auto matic ⁇ reclosing, is the voltage profile of the resultant voltage in advance to ER- auxiliaries. At a time t 0 ms in this case an opening of the interruption distance of the electrical switching device is ⁇ accepted. Within the first 50 ms a sampling resp. Determination of the course of the driving voltage of the self - adjusting oscillating voltage resp. of the oscillating current and a determination of the resulting voltage with knowledge of the voltage curve of the driving voltage.
  • the time can be scheduled, which is required by the generation of a trigger signal to the queuing of Sig ⁇ nals on the triggering device of the electrical switching device with its interruption path 1.
  • the rollover characteristic of the interruption path 1 can also be taken into account. This allows even more accurate synchronous switching.
  • FIGS. 7 and 8 each show a pre-flashover characteristic 11 of the interruption path 1.
  • the linear course as before ⁇ flashover characteristic 11 is simplified here shown, which has a certain slope to ⁇ .
  • a capacitive load for example an unloaded cable, is to be switched.
  • a capacitive load should preferably be switched within a voltage zero crossing.
  • Fi gur ⁇ 7 the voltage to a sinusoidal curve.
  • the pre-breakdown characteristic 11 is so steep that an intersection of the voltage curve and the pre- ⁇ strike characteristic 11 ideally coincide in a voltage zero crossing.
  • Rollover characteristic IIa is an intersection of rollover characteristic IIa and the voltage curve is given at about 5 ms, that is, even at this time would set a rollover, but this is the ideal time of initiation of elec ⁇ tic current to the voltage zero crossing advanced. Consequently, for an ideal switch-on operation of a capacitive load, an electrical switching device is to be used which has a comparatively steep pre-flashover characteristic.
  • galvanic contact of the contact pieces and the rollover coincide at the time of 10 ms and permit an almost overvoltage-free switching of the electrical switching device.
  • FIG. 9 shows a basic structure of a device for carrying out the method.
  • the device comprises means 12 for comparing the increases of the driving voltage A and the vibrating voltage B on . Upon the occurrence of fixed proportions of the increases to each other, a signal 13 is emitted.

Abstract

The invention relates to a method and device for determining a switching time of an electric switching device. An electric switching device comprises an interrupter link (1). A first line section (2) and a second line section (3) can be connected and disconnected by means of said interrupter link (1). In order to determine a switching time, the temporal progression of a driving voltage (A) is determined in the first line section (2). In addition, a temporal course of an oscillator voltage (B, B1) appearing in the second line section (2) is determined. Potential switching times are determined at the voltage zero crossings of a resulting voltage (C, C1). The selection of the potential switching times ensues while evaluating the rises of the driving voltage (A, A1) and of the oscillator voltage (B, B1) or of the polarity of the oscillating current (D).

Description

Beschreibungdescription
Verfahren sowie Vorrichtung zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen SchaltgerätesMethod and device for determining a switching time of an electrical switching device
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elekt¬ rischen Schaltgerätes mit einer Unterbrecherstrecke, die zwi¬ schen einem mit einer treibenden Spannung beaufschlagten ers- ten Leitungsabschnitt und einem nach einem Ausschaltvorgang des Schaltgerätes einen Schwingkreis ausbildenden zweiten Leitungsabschnitt angeordnet ist .The invention relates to a method and a device for determining a switching time of a elekt ¬ cal switching device with a breaker path, the rule between ¬ acted upon by a driving voltage first line section and arranged after a turn-off of the switching device forming a resonant circuit second line section is.
Aus dem Beitrag „Analysis of Power System Transients Using Wavelets and Prony Method" , Lobos , T . , Rezmer, J. , Koglin, H . -J . , Power Tech Proceedings , 2001 IEEE Porto, 10 bis 13 September 2001 , geht hervor, dass der Qualität der Spannung in einem Elektroenergieübertragungsnetzwerk zunehmende Bedeutung zugemessen wird. Die Wellenform einer Wechselspannung soll idealerweise sinusförmig sein und mit vorgegebener Fre¬ quenz und Amplitude schwingen . Durch induktive und/oder kapazitive Elemente können jedoch bei einem Schaltvorgang tran- siente Überspannungen auftreten . Derartige transiente Überspannungen überlagern die Nennfrequenz und die Nennamplitude der idealen Wechselspannung und stören den gewünschten Spannungsverlauf .From the article "Analysis of Power System Transients Using Wavelets and Pronony Method", Lobos, T., Rezmer, J., Koglin, H.-J., Power Tech Proceedings, 2001, IEEE Porto, 10-13 September 2001, shows that the quality of the voltage is metered in an electrical power transmission network increasingly important. the wave form of an AC voltage should ideally be sinusoidal and oscillate with predetermined Fre acid sequence and amplitude. However can during a switching operation transit siente overvoltages occur by inductive and / or capacitive elements. Such transient overvoltages superimpose the nominal frequency and the nominal amplitude of the ideal alternating voltage and disturb the desired voltage curve.
Schalthandlungen stellen oftmals ein auslösendes Ereignis für das Entstehen von Überspannungen dar .Switching operations often represent a triggering event for the generation of surges.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes anzugeben, durch welche das Auftreten von transienten Überspannungen bzw . Schwingungserscheinungen in einem Elektro- energieübertragungsnetz begrenzt wird. Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst , dass ein zeitlicher Ver¬ lauf der treibenden Spannung nach einem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes ermittelt wird, ein zeitlicher Verlauf einer in dem Schwingkreis nach dem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes auftretenden Schwingspannung ermittelt wird, ein zeitlicher Verlauf einer resultierende Spannung, die einer Differenz aus der treibenden Spannung und der Schwingspannung entspricht, ermittelt wird und zumindest ein Anstieg der treibenden Spannung und zumindest ein Anstieg der Schwingspannung ausgewertet werden und in Abhängigkeit der Anstiege und des zeitlichen Verlaufes der resultierenden Spannung ein Schaltzeitpunkt festgelegt wird.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for determining a switching time, by which the occurrence of transient overvoltages or. Vibration phenomena in an electric power transmission network is limited. In a method of the type mentioned, the object is achieved in that a time Ver ¬ running the driving voltage is determined after a turn-off of the electrical switching device, a time course of a occurring in the resonant circuit after the turn-off of the electrical switching device oscillation voltage is determined, a time course of a resulting voltage, which corresponds to a difference between the driving voltage and the oscillating voltage, is determined and at least one increase of the driving voltage and at least one increase of the oscillating voltage are evaluated and a switching time depending on the rises and the time course of the resulting voltage is determined.
Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch ge¬ löst , das s ein zeitlicher Verlauf der treibenden Spannung nach einem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes ermittelt wird, ein zeitlicher Verlauf eines in dem Schwing¬ kreis nach dem Aus schaltvorgang des elektrischen Schaltgerä- tes auftretenden Schwingspannung ermittelt wird, ein zeitlicher Verlauf eines in dem Schwingkreis nach dem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes fließenden Schwingstromes ermittelt wird, ein zeitlicher Verlauf einer resultierende Spannung, die einer Differenz aus der treibenden Spannung und der Schwingspannung entspricht, ermittelt wird, zumindest ein Anstieg der treibenden Spannung und zumindest eine Polarität des Schwingstromes ausgewertet werden und in Abhängigkeit des zumindest einen Anstieges der treibenden Spannung und der zumindest einen Polarität des Schwingstromes und des zeitlichen Verlaufes der resultierenden Spannung ein Schaltzeitpunkt festgelegt wird.Furthermore, the object according to the invention also thereby releasing ge ¬, the s a time profile of the driving voltage is determined after a disconnection process of the electrical switching device, a time profile of an oscillation voltage occurring in the oscillating ¬ circle after the off switching operation of the electrical switching device is determined , a time course of an oscillating current flowing in the resonant circuit after the switching-off process of the electrical switching device is determined, a time course of a resulting voltage corresponding to a difference between the driving voltage and the oscillating voltage is determined, at least one increase of the driving voltage and at least one Polarity of the oscillating current are evaluated and a switching time is determined in dependence on the at least one increase of the driving voltage and the at least one polarity of the oscillating current and the time course of the resulting voltage.
Die sich einstellende resultierende Spannung kann aufgrund der in dem Schwingkreis enthaltenen Bauelemente wie Spulen und Kondensatoren wesentlich höhere Spannungsamplituden aufweisen, als die treibende Spannung . Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, das s Induktivitäten und Kapazitäten Speicherelemente sind, die Zeitverzögerungen hervorbringen . Bei ungünstigen Kombinationen kann es so zu deutlichen Überhöhungen der Spitzenwerte führen . Diese hohen Spannungsspit¬ zen wirken sich nachteilig auf das Isolations system aus . So wird die Isolation dielektrisch stärker belastet als unter Bemessungsbedingungen . Dies hat eine schnellere Alterung der Isolation zur Folge . Insbesondere bei feststoffisolierten Leitungsabschnitten wie Kabeln kann so eine Beeinträchtigung der Lebensdauer herbeigeführt werden . In Extremfällen können die Spannungs spitzen derartig hoch sein, dass an den Leitungen Überschläge entstehen . Diese Überschläge können sich zum Beispiel als Teilentladungen oder Durchschläge an Halteisola¬ toren von freiluftisolierten Überlandleitungen äußern . Besonders nachteilig sind derartige Erscheinungen jedoch in fest- stoffisolierten Isoliersystemen wie Kabeln, da sich dort irreparable Schäden ausbilden können . Der zeitliche Verlauf der resultierenden Spannung ist daher ein wesentliches Kriterium zur Festlegung des Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes . Zusätzlich kann die Auswahl des Schaltzeit- punktes optimiert werden, indem die Anstiege, das heißt, der Gradient der Steigung der treibenden Spannung sowie der Gradient der Steigung der sich in dem Schwingkreis ausbildenden Schwingspannung berücksichtigt wird . Dabei wird jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt der Verlauf der resultierenden Spannung betrachtet und zum selben Zeitpunkt der Verlauf der Schwingspannung bzw . der treibenden Spannung ausgewertet . In Abhängigkeit der Anstiege der treibenden Spannung bzw . der Schwingspannung und des zeitlichen Verlaufes der resultierenden Spannung kann ein Schaltzeitpunkt festgelegt werden, zu welchem ein Auftreten von Überspannungen besonders effektiv begrenzt wird . Neben der Auswertung der Anstiege der treibenden Spannung und der Schwingspannung ist es prinzipiell auch möglich, den Anstieg (Gradient der Steigung) der treibenden Spannung und die Polarität des Schwingstromes als Auswahlkri- terien zur Festlegung eines Zeitschaltpunktes im Verlauf der resultierenden Spannung zu nutzen . Dies ist daher möglich, da in Abhängigkeit der sich im Schwingkreis einstellenden Impe- danz die den Schwingstrom treibende Schwingspannung über dieThe self-adjusting resulting voltage may have much higher voltage amplitudes than the driving voltage due to the components contained in the resonant circuit such as coils and capacitors. This is due in particular to the s inductances and capacitances Are memory elements that produce time delays. In unfavorable combinations, it can lead to significant increases in peak values. These high voltage peaks have a disadvantageous effect on the insulation system. Thus, the insulation is dielectrically loaded more heavily than under design conditions. This results in a faster aging of the insulation. In particular, in solid-insulated cable sections such as cables can thus be brought about a deterioration of the service life. In extreme cases, the voltage peaks can be so high that arcing occurs on the lines. These rollovers can be expressed for example as partial discharges or breakdowns at bus Isola ¬ tors of free air-insulated transmission lines. However, such phenomena are particularly disadvantageous in solid insulation systems such as cables, since irreparable damage can form there. The time course of the resulting voltage is therefore an essential criterion for determining the switching time of an electrical switching device. In addition, the selection of the switching time point can be optimized by taking into account the increases, that is, the gradient of the slope of the driving voltage and the gradient of the slope of the oscillating voltage forming in the resonant circuit. In this case, the course of the resulting voltage is considered in each case at a certain time and at the same time the course of the oscillating voltage or. evaluated the driving voltage. Depending on the increases of the driving voltage resp. The oscillation voltage and the time course of the resulting voltage, a switching time can be set at which an occurrence of overvoltages is particularly effectively limited. In addition to the evaluation of the increases in the driving voltage and the oscillating voltage, it is also possible in principle to use the rise (gradient of the slope) of the driving voltage and the polarity of the oscillating current as selection criteria for determining a time switching point in the course of the resulting voltage. This is therefore possible since, depending on the impedance occurring in the resonant circuit danz the oscillating current driving the oscillating voltage over the
Gleichungen du di i = C — ; u = L — miteinander gekoppelt sind, dt dtEquations you di i = C -; u = L - are coupled together, dt dt
Zur Ermittlung der zeitlichen Verläufe von treibender Spannung, der Schwingspannung sowie der resultierenden Spannung bzw . des Schwingstromes sind verschiedene Verfahren einsetz¬ bar . So kann beispielsweise vorgesehen sein, in dem ersten Leitungsabschnitt und in dem zweiten Leistungsabschnitt je- weils Mes seinrichtungen anzuordnen, um den zeitlichen Verlauf der benötigten Parameter zu erfassen . Dazu können beispielsweise Spannungs- und Stromwandler an den entsprechenden Leitungsabschnitten eingesetzt werden . Um die Anzahl von Strombzw . Spannungswandlern zu begrenzen, können auch nur einzelne Wandler Verwendung finden und aus den Wandlerdaten jeweils die fehlenden Strom- bzw . Spannungsverläufe berechnet werden .To determine the temporal courses of driving voltage, the oscillating voltage as well as the resulting voltage resp. of the oscillation current Various methods ¬ insertion bar. For example, it may be provided to arrange measuring devices in the first line section and in the second power section, respectively, in order to detect the time profile of the required parameters. For this example, voltage and current transformers can be used on the corresponding line sections. To the number of Strombzw. To limit voltage transformers, only individual transducers can be used and from the converter data in each case the missing power or. Voltage curves are calculated.
Bei einer entsprechend ausgerüsteten Anlage können so in Echtzeit die Daten erfasst werden und die entsprechenden Spannungs-/Stromverläufe ermittelt werden und ein Schaltzeit¬ punkt festgelegt werden . Der Anstieg der Spannungsverläufe kann beispielsweise durch eine Differenziation des zeitlichen Verlaufes zu dem entsprechend interessierenden Zeitpunkt er¬ folgen . Mittels elektronischer Datenverarbeitungseinrichtun- gen ist es innerhalb kürzester Zeit möglich, eine erste Ab¬ leitung zu nahezu jedem beliebigen Zeitpunkt zu ermitteln und so den Anstieg der treibenden Spannung bzw . der Schwingspannung zu ermitteln . Dabei kann sowohl vorgesehen sein, den Anstieg jeweils quantitativ zu erfassen und so Tendenzen im Verlauf des Anstieges von einem Zeitintervall zum nächsten leicht zu erfassen . Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den Anstieg ausschließlich qualitativ auszuwerten, das heißt, liegt ein positiver oder ein negativer Anstieg vor, bzw . sind bestimmte Grenzwerte über- oder unterschritten . Die Polarität des Stromes ist ebenfalls hinsichtlich ihrer Quantität aus¬ wertbar, das heißt , eine Ermittlung des Wertes des Schwingstromes nach Betrag und Phasenlage kann erfolgen . Darüber hinaus kann jedoch auch vorgesehen sein, lediglich eine Aussage zu treffen, ob der vorliegende Schwingstrom zu bestimmten Zeitpunkten einen positiven oder einen negativen Wert aufweist .In a suitably equipped system so the data can be detected in real time and the corresponding voltage / current characteristics are determined and a switching time ¬ point to be set. The increase in voltage profiles can he follow ¬ for example by differentiation of the time profile to the corresponding interest at the time. By gen electronic Datenverarbeitungseinrichtun- it is possible within a very short time to almost be determined at any time and be able to give the increase of the driving voltage from a first ¬ line. to determine the oscillation voltage. It can be provided both to detect the increase in each case quantitatively and thus to easily detect tendencies in the course of the increase from one time interval to the next. However, it may also be provided to evaluate the increase exclusively qualitatively, that is, there is a positive or a negative increase, or. certain limits are exceeded or fallen short of. The polarity of the current is also cycled with respect to their quantity from ¬, that is, a determination of the value of the resonant current according to magnitude and phase position can be performed. About that In addition, however, it can also be provided to merely make a statement as to whether the present oscillating current has a positive or a negative value at certain points in time.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin vorsehen, das s der Schaltzeitpunkt in der Nähe eines Null¬ durchganges der resultierenden Spannung liegt .An advantageous embodiment of the invention may further provide that s is the switching time point in the vicinity of a zero crossing of the resultant voltage ¬.
In großtechnischen Anlagen wird als treibende Spannung oftmals eine Wechselspannung oder mehrere Wechselspannungen, die in einem gemeinsamen System zueinander phasenverschoben sind, eingesetzt . Systeme mit mehreren zueinander in Beziehung stehenden Wechselspannungen werden auch Mehrphasenwechselspan- nungssysteme genannt . Die den ersten Leitungsabschnitt mitIn large-scale installations, the driving voltage used is often an alternating voltage or a plurality of alternating voltages which are phase-shifted relative to one another in a common system. Systems having multiple interrelated AC voltages are also called multi-phase AC systems. The the first line section with
Spannung beaufschlagende treibende Spannung weisen typischerweise eine konstante Frequenz auf . Großtechnisch werden vorzugsweise 16 2/3 Hz , 50 Hz , 60 Hz sowie weitere Frequenzbe¬ reiche verwandt . Aufgrund von Überlagerungserscheinungen in dem Schwingkreis , ausgelöst durch die dort enthaltenen Spei¬ cherglieder bzw . zeitlich verzögernde Glieder, kann die Schwingspannung eine abweichende Frequenz sowie abweichende Spitzenbeträge gegenüber der treibenden Spannung aufweisen . Im Bereich des Nulldurchganges der resultierenden Spannung sind jeweils die geringsten Überspannungen bei einem Schaltvorgang anzunehmen . Daher werden die Nulldurchgänge der resultierenden Spannung als bevorzugte Schaltzeitpunkte ausge¬ wählt .Voltage applied driving voltage typically have a constant frequency. Preferably 16 2/3 Hz, 50 Hz, 60 Hz and further Frequency Ranges ¬ be large industrial scale used. Due to the superposition phenomena in the resonant circuit, triggered by the contained therein Spei ¬ cherglieder respectively. time-delaying links, the oscillating voltage may have a different frequency and different peak amounts relative to the driving voltage. In the area of the zero crossing of the resulting voltage, the lowest overvoltages in a switching operation are to be assumed in each case. Therefore, the zero crossings of the resultant voltage are selected as preferred switching times out ¬.
Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass für den Schaltzeitpunkt die Nähe eines Nulldurchganges der resul¬ tierenden Spannung gewählt wird, an welchem die treibende Spannung und die Schwingspannung Anstiege mit gleichem Richtungssinn aufweisen .It can advantageously be provided further that a zero crossing of the voltage resul ¬ animal is selected for the switching timing of the proximity to which the driving voltage and the oscillation voltage increases have with the same sense of direction.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, das s für den Schaltzeitpunkt die Nähe eines Nulldurchganges der resultierenden Spannung gewählt wird, an welchem die treibende Spannung einen negativen Anstieg und der Schwingstrom eine positive Polarität oder die treibende Spannung einen positi¬ ven Anstieg und der Schwingstrom eine negative Polarität auf- weisen .A further advantageous embodiment can provide that the s for the switching time the proximity of a zero crossing of the resulting voltage is selected, at which the driving voltage has a negative slope and the oscillating current has a positive polarity or the driving voltage a positive tive ¬ rise and the oscillating current have a negative polarity.
Die resultierende Spannung weist eine vergleichsweise große Anzahl von Spannungsnulldurchgängen auf . Dabei hat sich gezeigt, dass einige dieser Spannungsnulldurchgänge einen güns- tigeren Schaltzeitpunkt darstellen als andere . Ein Kriterium zur Auswahl der geeignetsten Spannungsnulldurchgänge der resultierenden Spannung stellen die Anstiege der treibenden Spannungen sowie die Anstiege der Schwingspannungen dar . Weisen die Anstiege der treibenden Spannung sowie der Schwing- Spannung zu einem Nulldurchgang der resultierenden Spannung den gleichen Richtungs sinn auf, so ist dieser Nulldurchgang besonders als Schaltzeitpunkt geeignet . Gleiche Anstiege be¬ deutet hierbei, dass die treibende sowie die Schwingspannung jeweils einen positiven Anstieg oder jeweils einen negativen Anstieg aufweisen . Darüber hinaus kann auch der zahlenmäßige Betrag des Anstieges in die Auswertung mit einbezogen werden und dadurch eine genauere Festlegung des Schaltzeitpunktes erfolgen .The resulting voltage has a comparatively large number of voltage zero crossings. It has been shown that some of these voltage zero crossings represent a more favorable switching time than others. A criterion for selecting the most suitable voltage zero crossings of the resulting voltage represent the increases in the driving voltages and the increases in the oscillatory voltages. Assign the increases of the driving voltage and the oscillation voltage to a zero crossing of the resulting voltage the same direction sense, so this zero crossing is particularly suitable as a switching time. Same increases be ¬ suggested here is that the driving and the oscillation voltage each have a positive slope or in each case a negative increase. In addition, the numerical amount of the increase can also be included in the evaluation and thus a more accurate determination of the switching time.
Da in dem Schwingkreis die Schwingspannung und der von der Schwingspannung getriebene Schwingstrom miteinander im Verhältnis stehen und ineinander rechnerisch umgewandelt werden können, ist statt der Auswertung der Anstiege der Schwingspannung auch eine Auswertung der Polarität des Schwingstro- mes möglich . Ein besonders geeigneter Zeitschaltpunkt ist ein Nulldurchgang der resultierenden Spannung, an welchem die treibende Spannung einen negativen Anstieg und der Schwingstrom eine positive Polarität aufweist, oder an welchem die treibenden Spannung einen positiven Anstieg und der Schwing- ström eine negative Polarität aufweist . Bei einem Wechsel der Auswertung der Schwingspannungen auf den Schwingstrom, ist auf eine Auswertung der Polarität zu wechseln, da aufgrund der im Schwingkreis enthaltenen Induktivitäten bzw . Kapazitäten eine Verschiebung zwischen Strom- und Spannungsverlauf um ca . 90 Grad innerhalb eines Wechselspannungs systemes bewirkt wird .Since in the resonant circuit the oscillating voltage and the oscillating current driven by the oscillating voltage are related to one another and can be converted into each other by computation, an evaluation of the polarity of the oscillating current is possible instead of evaluating the rises in the oscillating voltage. A particularly suitable timing point is a zero crossing of the resulting voltage, at which the driving voltage has a negative slope and the oscillatory current has a positive polarity, or at which the driving voltage has a positive slope and the oscillatory current has a negative polarity. When changing the evaluation of the oscillating voltages to the oscillating current, it is necessary to switch to an evaluation of the polarity, because of the inductances contained in the resonant circuit or. Capacities a shift between current and voltage curve by approx. 90 degrees within an AC system is effected.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, das s der Schwingstrom durch eine Kompensationsdrossel fließt .A further advantageous embodiment can provide that the oscillating current flows through a compensation reactor.
In Elektroenergieübertragungsnetzen sind beispielsweise Frei- leitungen im Einsatz . Zwischen der hochspannungsführendenIn electric power transmission networks, for example, free lines are in use. Between the high voltage
Freileitung und dem unterhalb der Freileitung liegenden Erdpotential bildet sich eine Kondensatoranordnung aus . Dadurch kann die Freileitung als Kondensator wirken und es ist eine entsprechende Ladeleistung in die Freileitung einzubringen . Um diese Ladeleistung zu begrenzen, kann man im Verlauf derOverhead line and lying below the overhead line ground potential forms a capacitor arrangement. As a result, the overhead line can act as a capacitor and it is to bring a corresponding charging power in the overhead line. To limit this charging power, you can in the course of
Freileitung so genannte Kompensationsdrosseln anordnen . Diese Kompensationsdrosseln sind Spulen, die eine entsprechende Induktivität aufweisen, und die durch die Freileitung erzeugte kapazitive Last kompensieren . Diese Dros seln können verschie- denartig ausgestaltet sein, so sind sie beispielsweise be¬ darfsweise gegen Erde schaltbar, oder auch in ihrer Induktivität veränderbar . Bevorzugterweise kommen zuschaltbare Dros¬ seln am Anfang sowie am Ende einer Freileitung zum Einsatz . Alternativ können derartige Konstellationen auch in Erdkabel- netzen auftreten, in welchen sich zwischen dem elektrischenArrange overhead line so-called compensation chokes. These compensation chokes are coils that have a corresponding inductance and compensate for the capacitive load generated by the overhead line. This may clauses Dros be different designed denartig, they are, for example, be ¬ must be switched to ground, or in its inductance changed. Preferably come switchable Dros ¬ clauses at the beginning and at the end of a power line used. Alternatively, such constellations can also occur in underground cable networks, in which between the electrical
Leiter und dem Kabelmantel ein entsprechender kapazitiver Widerstandsbelag ausbildet . Durch die Kompensationsdros sel wird die Größe des Schwingstromes in dem zweiten Leitungsabschnitt mitbestimmt . Aufgrund der real vorliegenden Bauteile und dem aufgrund des verwendeten Leitermaterials vorhandenen ohmschen Widerstandes kommt es zu Wirkwiderstandsverlusten, Ummagneti- sierungsverlusten usw . , so dass der Schwingstrom bzw . die Schwingspannung in dem zweiten Leitungsabschnitt gedämpft wird .Ladder and the cable sheath forms a corresponding capacitive resistance pad. By Kompensationsdros sel the size of the oscillating current in the second line section is determined. Due to the real existing components and the existing due to the conductor material ohmic resistance it comes to loss of resistance, Ummagneti- sierungsverlusten etc. , so that the oscillating current or. the oscillating voltage is attenuated in the second line section.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante kann vorse¬ hen, dass der zeitliche Verlauf der Schwingspannung und/oder des Schwingstromes mittels einer Prony-Methode ermittelt wird .A further advantageous embodiment variant can vorse ¬ hen that the time course of the oscillating voltage and / or the oscillating current is determined by means of a Prony method.
Bei einem eingeschalteten Schaltgerät ist die Unterbrecher- strecke geschlossen . Der erste Leitungsabschnitt mit der treibenden Spannung treibt einen Strom in den zweiten Leistungsabschnitt . Die treibende Spannung wird beispielsweise mittels eines Generators in einem Kraftwerk erzeugt . Aufgrund der sich aufprägenden treibenden Spannung breitet sich diese auch im zweiten Leitungsabschnitt aus . Im zweiten Leitungsab¬ schnitt sind typischerweise Verbraucher angeschlossen . Dies können beispielsweise Motoren, Heizgeräte oder auch komplette Netzabschnitte, wie industrielle Abnehmer oder eine große An¬ zahl von Haushalten sein . Nach einem Aus schaltvorgang liegt die treibende Spannung nunmehr nur noch in dem ersten Leitungsabschnitt vor, da die Unterbrecherstrecke geöffnet ist und die treibende Spannung sich nicht mehr in dem zweiten Leitungsabschnitt ausbreiten kann . In dem ersten Leitungsab¬ schnitt sind typischerweise energieerzeugende Einrichtungen vorhanden, beispielsweise treibende Versorgungsnetze mit ent¬ sprechenden Generatoren bzw . Kraftwerken . In dem zweiten Netzabschnitt stellt sich, entsprechend seiner Konstellation mit ohmschen, induktiven bzw . kapazitiven Anteilen aufgrund der schlagartigen Auftrennung der Unterbrecherstrecke und der damit verbundenen zeitlichen Änderungen, eine Schwingspannung ein, die einen Schwingstrom treibt . Die Ermittlung des zeitlichen Verlaufes der treibenden Spannung ist dabei relativ einfach, da von einem starren Netz ausgegangen werden kann, bei dem die treibende Spannung die prägende Größe ist , die annähernd konstant bleibt . Problematischer gestaltet sich die Ermittlung des Verlaufes von Schwingstrom bzw . Schwingspannung in dem Schwingkreis . Um einen entsprechend zeitlichen Vorlauf zu haben ist es wünschenswert, aus innerhalb eines kurzen Intervalles ermittelten Messwerten eine zuverlässige Voraussage des Verlaufes für ein oder mehrere in der Zukunft liegende Intervalle vorherzubestimmen . Dafür kann beispiels¬ weise eine Prony-Methode eingesetzt werden . Die Prony-Methode bietet gegenüber weiteren Verfahren, beispielsweise einer Laplace-Trans formetion den Vorteil, aus einer geringen Anzahl von Messwerten eine vergleichsweise ge- naue Vorhersage von weiteren Spannungs- bzw . Stromverläufen zu ermöglichen .If the switching device is switched on, the breaker path is closed. The first line section with the driving voltage drives a current into the second power section. The driving voltage is generated for example by means of a generator in a power plant. Due to the imprinting driving voltage, this propagates also in the second line section. In the second Leitungsab ¬ cut consumers are typically connected. This may, for example motors, heaters or complete network sections as industrial consumers or a large number of households to ¬. After a switching off operation, the driving voltage is now only in the first line section, since the interruption distance is open and the driving voltage can no longer propagate in the second line section. Energy production facilities, are typically present in the first cut Leitungsab ¬, or for example, driving supply systems with ent ¬ speaking generators. Power plants. In the second network section turns, according to its constellation with ohmic, inductive or. capacitive components due to the sudden separation of the interruption distance and the associated changes in time, a vibration voltage that drives a vibration current. The determination of the time course of the driving voltage is relatively simple, since it can be assumed that a rigid network in which the driving voltage is the formative variable, which remains approximately constant. More problematic is the determination of the course of oscillation current or. Oscillation voltage in the resonant circuit. In order to have a corresponding lead time, it is desirable to be able to predetermine a reliable prediction of the course for one or more future intervals from measured values determined within a short interval. For this example may ¬, a Prony method can be used. Compared to other methods, for example a Laplace transform, the Prony method offers the advantage that from a small number of measured values a comparatively accurate prediction of further stress or strain characteristics can be obtained. To enable current courses.
Die Prony-Methode eignet sich zur Realisierung eines gesteu¬ erten Schaltens in besonderer Weise, da im Vergleich zur Fou- rier-Transformation der Abtastzeitraum der vorliegenden Spannungs- und/oder Stromdaten von der zu erwartenden Grundschwingung unabhängig ist . Weiterhin sind bei Verwendung der Prony-Methode die Phasenverschiebung und die Dämpfung der einzelnen Frequenz-Anteile beliebig erfassbar . Zur Anwendung der Prony-Methode sind zunächst vorliegende Spannungs- und/oder Stromdaten zu verschiedenen Zeitpunkten in dem e- lektrischen Netz zu ermitteln . Dazu wird von N komplexen Datenpunkten x [ 1 ] , ... x [i\7] eines beliebigen sinusförmigen oder exponentiell gedämpften Ereignis ausgegangen . Diese Daten- punkte müssen äquidistante Datenpunkte sein . Dieser abgetas¬ tete Vorgang kann durch eine Summation von p exponentiellen Funktionen beschrieben werden y[n] = -l)r + jθk ] , (2 . 1 ) wobeiThe Prony method is suitable for the realization of a gesteu ¬ Erten switching in a particular way, as compared to the Fourier transformation, the sampling of the available voltage and / or current data is independent of the expected fundamental. Furthermore, when using the Prony method, the phase shift and the attenuation of the individual frequency components can be detected as desired. To apply the Prony method, initially present voltage and / or current data are to be determined at different points in time in the electrical network. For this purpose, N complex data points x [1], ... x [i \ 7] of any sinusoidal or exponentially damped event are assumed. These data points must be equidistant data points. This abgetas ¬ preparing process can be described by a summation of exponential functions p y [n] = -l) r + jθ k], (2. 1,) in which
T - Abtastperiode in s Ak - Amplitude des komplexen Exponenten ak - Dämpfungs faktor in s"1 fk - Frequenz der Sinusschwingung in Hz θk - Phasenverschiebung in Radiant ist . Im Falle eines real abgetasteten Verlaufes zerfallen die komplexen Exponenten in konjugiert komplexe Paare mit glei¬ cher Amplitude . Dies reduziert die Gl . ( 2.1 )T - sampling period in s A k - amplitude of the complex exponent a k - attenuation factor in s "1 f k - frequency of sinusoidal oscillation in Hz θ k - phase shift in radians In case of a real sampled curve, the complex exponents decay into complex conjugates couples with floating ¬ cher amplitude. This reduces to Eq. (2.1)
PÄ j[«]=£2Ai exp[«i(«-l)r]cos[2^(«-l)r+öJ (2.2) k=ϊ für l ≤ n≤N . Wenn die Anzahl der exponentiellen Funktionen p gerade ist, dann existieren p/2 gedämpfte Kosinus funktionen . Ist die Anzahl ungerade, dann existieren (p-l ) /2 gedämpfte Kosinusfunktionen und eine sehr schwach gedämpfte Exponentialfunktion . P Ä j [«] = £ 2A i exp [« i («- l) r] cos [2 ^ (« - l) r + öJ (2.2) k = ϊ for l ≤ n≤N. If the number of exponential functions p is even, then there are p / 2 cosine cosine functions. If the number is odd, then there are (pl) / 2 muted cosine functions and a very weakly attenuated exponential function.
Eine einfachere Darstellung der Gl . (2.1 ) erhält man durch Zusammenfassung der Parameter in zeitabhängige und zeitunabhängige .A simpler representation of Eq. (2.1) is obtained by combining the parameters into time-dependent and time-independent ones.
hk = A e*p{jθk) (2.4)h k = A e * p {jθ k ) (2.4)
zk = exρ[(αt + j2πfk )r] (2 .5 )z k = exρ [(α t + j2πf k) r] (2 .5)
Der Parameter hk ist die komplexe Amplitude und stellt einen zeitunabhängigen Konstante dar . Der komplexe Exponent zk ist ein zeitabhängiger Parameter .The parameter h k is the complex amplitude and represents a time-independent constant. The complex exponent z k is a time-dependent parameter.
Um einen realen Vorgang mit Hilfe einer Summation nachbilden zu können, ist es notwendig, den mittleren quadratischen Fehler p über N abgetastete Datenpunkte zu minimieren .In order to be able to simulate a real process by means of a summation, it is necessary to minimize the mean square error p over N sampled data points.
N ε [n] (2.6 ) n=lN ε [n] (2.6) n = l
ε[n] = x[n] - y[n] = x[n] - £ hk zk'"1 (2 . 7 ) k=lε [n] = x [n] - y [n] = x [n] - £ hk z k '" 1 (2, 7) k = l
Diese Minimierung erfolgt unter Berücksichtigung der Parameter hk, zk und p . Dies führt zu einem schwierigen nichtlinea¬ ren Problem, auch wenn die Anzahl p der exponentiellen Funktionen bekannt ist [vgl . Marple, Lawrence : Digital Spectral Analysis . London : Prentice-Hall International, 1987 ] . Eine Möglichkeit wäre ein iteratives Lösungsverfahren (Newton - Verfahren) . Dies würde allerdings große Rechenkapazitäten voraussetzen, weil oft Matrizen invertiert werden müs sen, welche meist größer als die Anzahl der Datenpunkte sind. Für eine effiziente Lösung dieses Problems dient die Prony Me¬ thode, welche lineare Gleichungen für die Lösung benutzt . Bei dieser Methode wird der nichlineare Aspekt der exponentiellen Funktionen mit Hilfe einer polynomischen Faktorisierung be- rücksichtigt . Für diese Art der Faktorisierung existieren schnelle Lösungsalgorithmen .This minimization takes place taking into account the parameters h k , z k and p. This leads reindeer problem to a difficult non linea ¬, even if the number p of exponential functions is known [cf.. Marple, Lawrence: Digital Spectral Analysis. London: Prentice-Hall International, 1987]. One possibility would be an iterative solution method (Newton method). However, this would require large computing capacities, because often matrices must be inverted sen, which are usually greater than the number of data points. For an efficient solution to this problem, the Prony Me ¬ Thode serves, which uses linear equations for the solution. In this method, the non-linear aspect of the exponential functions is determined by means of polynomial factorization. considered. There are fast solution algorithms for this kind of factorization.
Die Prony-MethodeThe Prony method
Für die Approximation eines Verlaufes ist es notwendig, so viele Datenpunkte aufzunehmen, um die Parameter eindeutig zu bestimmen . Dies bedeutet, dass jeweils x [ l ] , ... , x [ 2p] komple¬ xe Datenpunkte mindestens benötigt werden .For the approximation of a course, it is necessary to record as many data points as to uniquely determine the parameters. This means that each x [l], ..., x [2p] Komple ¬ xe data points are needed at least.
Man beachte, dass x [n] verwendet wurde anstatt y [n] . Dies ge¬ schieht, weil exakt 2p komplexe Datenpunkte benötigt werden, welche dem exponentiellen Modell mit den 2p komplexen Parametern hk und zk entsprechen . Dieser Zusammenhang wird in Gl . (2.6 ) durch die Minimierung des quadratischen Fehlers ausgedrückt .Note that x [n] was used instead of y [n]. This ge ¬ schieht because exactly 2p complex data points are needed that the exponential model with the 2p complex parameters h k and z k, respectively. This relationship is shown in Eq. (2.6) expressed by minimizing the quadratic error.
In Gl . (2.8 ) wurde das Ziel des Prony Algorithmus darge¬ stellt . Eine ausführlichere Darstellung der Gleichung für l ≤n≤p ist in Gl . (2.9 ) dargestellt .In Eq. (2.8) the aim of the Prony algorithm Darge ¬ was up. A more detailed representation of the equation for l ≤n≤p is given in Eq. (2.9).
))
Bei Kenntnis der Elemente z innerhalb der Matrix ergebe sich eine Anzahl linearer Gleichungen, mit welchen man den komplexen Amplitudenvektor h berechnen kann .Knowing the elements z within the matrix results in a number of linear equations with which one can calculate the complex amplitude vector h.
Als Ansatz des Lösungsverfahrens wird davon ausgegangen, dass Gl . (2.8 ) die Lösung einer homogenen linearen Differenzengleichung mit konstanten Koeffizienten ist . Um die entsprechende Gleichung zur Lösung zu finden wird als erstes ein Polynom φ (z) vom Grade p definiert . φp(z) = +4I]Z"-1 +... + a[p-l]z + a[p] (2.i0)As an approach of the solution method it is assumed that Eq. (2.8) is the solution of a homogeneous linear difference equation with constant coefficients. In order to find the corresponding equation for the solution, first a polynomial φ (z) of degree p is defined. φ p (z) = + 4I] Z "- 1 + ... + a [pl] z + a [p] (2 .i 0 )
Der zu bestimmende Parameter z gibt die Nullstellen des Poly¬ noms an . Eine Darstellung des Polynoms als Summation erfolgt mit Hilfe des Fundamentalsatzes der Algebra (Gl . 2.11 ) . Der Koeffizient a [m] ist komplex und es wird a [ 0 ] = 1 definiert . w (2. ii ;The parameter z to be determined indicates the zeros of the polynomial . A representation of the polynomial as a summation is made using the fundamental theorem of algebra (Eq. The coefficient a [m] is complex and a [0] = 1 is defined. w (2. ii;
Mit Hilfe einer Verschiebung der Indizes der Gl . (2.8 ) von n zu n-m und Multiplikation mit dem Parameter a [m] erhält man .With the help of a shift of the indices of Eq. (2.8) from n to n-m and multiplication by the parameter a [m] are obtained.
Werden einfache Produkte ( a [ 0 ] x [n] , ... , a [m-l ] x [n-m+l ] ) gebildet und diese summiert ergibt sich aus Gl . ( 2.12 )If simple products (a [0] x [n], ..., a [m-1] x [n-m + 1]) are formed and these are summed up, then Eq. (2.12)
Durch eine Umformung der rechten Seite der Gl. (2.13) ergibt sichBy reshaping the right side of Eq. (2.13) results
£α[m]x[ra-m] = £ /zt£α[m]z/ (2.141 m=0 k=l \_ m=0 Durch die Substitution z Zi"~m~ι = z"~p zf'"1'1 erhält man£ α [m] x [ra-m] = £ / z t £ α [m] z / (2.141 m = 0 k = l \ _ m = 0 By the substitution z Zi " ~ m ~ ι = z" ~ p zf ' "1'1 is obtained
In dem rechten Teil der Summation erkennt man das Polynom aus Gl . (2.11 ) wieder . Durch eine Bestimmung aller Wurzeln zk erhält man die gesuchten Nullstellen . Die Gl . (2.15 ) ist die gesuchte lineare Differenzengleichung, deren Lösung die Gl . (2.8 ) ist . Das Polynom (2.11 ) ist die charakteristische Gleichung zu der Differenzengleichung . Die p - Gleichungen repräsentieren die zuläs sigen Werte für a [m] , welche die Gl . ( 2.15 ) lösen . x[p] x[p-l] x[p-2] - x[p + l] x[p] x(p -I) -. x[p + 2] x[p + l] x[p] - (2.16 )In the right part of the summation, the polynomial of Eq. (2.11) again. By a determination of all roots z k one obtains the sought zeros. The Gl. (2.15) is the sought-after linear difference equation, the solution of which is Eq. (2.8). The polynomial (2.11) is the characteristic equation to the difference equation. The p equations represent the permissible values for a [m], which are given by Eq. (2.15). x [p] x [pl] x [p-2] - x [p + 1] x [p] x (p -I) -. x [p + 2] x [p + l] x [p] - (2.16)
x[2p-l] x[2p-l] x[2p-3] - x [2p-1] x [2p-1] x [2p-3] -
In Gl . (2.16 ) existieren p - Unbekannte . Die Matrix x besteht aus p+1 - Zeilen und Spalten . Die Gl . (2.16 ) ist also überbe¬ stimmt . Um einen Lösungsvektor zu erhalten wird die obere Zeile der Matrix x, und so auch der bekannte Koeffizient a [ 0 ] , gestrichen und die erste Spalte subtrahiert .In Eq. (2.16) there are p - unknowns. The matrix x consists of p + 1 rows and columns. The Gl. (2.16) is therefore over ¬ correct. In order to obtain a solution vector, the upper row of the matrix x, and thus also the known coefficient a [0], are deleted and the first column is subtracted.
AP] AP-A x[l] a[l] x[p + l] X[P + I] AP] x[2] a[2] x[p + 2]AP] AP-A x [l] a [l] x [p + 1] X [P + I] AP] x [2] a [2] x [p + 2]
(2.171 x[2p-l] x[2p-2] AP]) APX . ,(2,171 x [2p-1] x [2p-2] AP]) APX. .
Mit Hilfe der p - Gleichungen können die p - Unbekannten bestimmt werden .With the help of the p - equations the p - unknowns can be determined.
Die Prony-Methode kann so in drei Schritten zusammengefasst werden .The Prony method can thus be summarized in three steps.
Lösung der Gl . (2.17 ) => Erhalt der Koeffizienten des Polynoms (2.11 )Solution of Eq. (2.17) => preservation of the coefficients of the polynomial (2.11)
Berechnung der Wurzeln des Polynoms Gl . (2.11 ) => Erhalt des zeitabhänigen Parameters zk aus Gl (2.8 ) => Berechnung der Dämpfung und Frequenz aus z Calculation of the roots of the polynomial Eq. (2.11) => Receiving the time-dependent parameter z k from Eq (2.8) => calculating the attenuation and frequency from z
Λ = tan-1[lm(z,)/Re(z,)]/[2πT] ( 2.19)Λ = tan 1 [lm (z,) / Re (z,)] / [2πT] (2. 19 )
Aufstellung der Gl . (2.9 ) => Auflösung nach h => Berechnung der Amplitude und der PhasenverschiebungList of Eqs. (2.9) => resolution after h => calculation of the amplitude and the phase shift
K = K (2.20 )K = K (2.20)
Für eine Estimation des zukünftigen Zeitverlaufs ist es nicht notwendig die einzelnen Parameter zu bestimmen . Die "Vorausschau" des weiteren Verlaufs des Eingangssignals ist auch möglich mit Hilfe der Parameter zk und hkr der Gl . ( 2.8 ) und eine Änderung der Variablen n, welche den zu estimierenden Zeitbereich wiederspiegelt . Bei einer Veränderung der Zeitschrittweite der Estimation gegenüber der Abtastung müssen aber die Parameter Dämpfung, Frequenz , Amplitude und Phasenverschiebung explizit bestimmt werden .For an estimation of the future time course, it is not necessary to determine the individual parameters. The "forecast" of the further course of the input signal is also possible with the aid of the parameters z k and h kr of Eq. (2.8) and a change of the variable n, which is the one to be estimated Time domain reflects. When changing the time step size of the estimation with respect to the sampling but the parameters damping, frequency, amplitude and phase shift must be explicitly determined.
Ein weiterer Vorteil der Prony-Methode für die Analyse von Strom- und/oder Spannungsverläufen ist, dass sie auch für hö- herfrequente Vorgänge anwendbar ist . Unter höherfrequenten Vorgängen sind Vorgänge zu verstehen, die im Bereich von 100- 700 Hz schwingen . Der betriebstrequente Bereich umfas st die Frequenzen zwischen 24 und 100 Hz . Unter 24 Hz sind die niederen Frequenzen zu verstehen . Hochfrequente Vorgänge entste¬ hen beispielsweise beim Schalten von Schaltgeräten . Die hochfrequenten Anteile überlagern die Grundschwingung .Another advantage of the Prony method for the analysis of current and / or voltage curves is that it can also be used for higher-frequency processes. Higher-frequency processes are processes that oscillate in the range of 100-700 Hz. The operational range includes the frequencies between 24 and 100 Hz. Under 24 Hz, the lower frequencies are to be understood. High-frequency operations entste ¬ hen, for example, when switching of switching devices. The high-frequency components superimpose the fundamental.
Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zur Verarbeitung der ermittelten Spannungs- und/oder Stromdaten eine modifizierte Prony-Methode verwendet wird.Furthermore, it may be advantageously provided that a modified Prony method is used to process the determined voltage and / or current data.
Die modifizierte Prony-Methode weist Ähnlichkeit mit dem Ma- ximum-Likelihood Prinzip (Gaußsches Prinzip der kleinsten Quadrate) auf . Bei der Berechnung wird von einem festen p (Anzahl der exponentiellen Funktionen, siehe oben) ausgegangen . Während der Berechnung wird ein Iterationsverfahren durchgeführt, wodurch die Genauigkeit der vorauszubestimmen¬ den Spannungs- und/oder Stromverläufe optimiert wird. Durch Festlegung von Toleranzgrenzen für die Optimierung ist der Grad der Genauigkeit der Vorausbestimmung variierbar . Je nach Bedarf ist dadurch die notwendige Rechenzeit verminderbar . Die modifizierte Prony-Methode ist in Osborne, Smyth : A modi- fied Prony Algorithm for fitting functions defined by diffe- rence equations , SIAM Journal of Scientific and Statistical Computing, Vol . 12 , 362-382 , March 1991 ausführlich vorgestellt . Die modifizierte Prony-Methode ist gegenüber einem "Rauschen" der aus dem elektrischen Energienetz ermittelten Spannungs- und/oder Stromdaten unempfindlich . Ein derartiges "Rauschen" ist bei der Verwendung von realen Bauteilen zur Ermittlung der Spannungs- und/oder Stromdaten unvermeidbar . Derartige Störungen können nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand minimiert werden . Durch die Robustheit gegen¬ über einem "Rauschen" der Eingangssignale ist bei Verwendung der modifizierten Prony-Methode der Einsatz von kostengünstigen Messgeräten zur Ermittlung der vorliegenden Spannungs- und/oder Stromdaten in dem elektrischen Netz möglich .The modified Prony method is similar to the maximum likelihood principle (Gaussian least squares principle). The calculation is based on a fixed p (number of exponential functions, see above). During the calculation of an iteration is performed, whereby the accuracy of predetermine ¬ the voltage and / or current characteristics is optimized. By setting tolerance limits for the optimization, the degree of accuracy of the prediction can be varied. Depending on requirements, the necessary computing time can be reduced. The modified Prony method is described in Osborne, Smyth: A Modified Prony Algorithm for Fitting Functions Defined by Difference Equations, SIAM Journal of Scientific and Statistical Computing, Vol. 12, 362-382, March 1991 presented in detail. The modified Prony method is insensitive to "noise" of the voltage and / or current data obtained from the electrical power grid. Such "noise" is when using real components for Determination of the voltage and / or current data unavoidable. Such disorders can only be minimized with a disproportionate effort. Due to the robustness against ¬ over a "noise" of the input signals is when using the modified Prony method, the use of cost-effective measuring devices for determining the present voltage and / or current data in the electrical network possible.
Es kann vorgesehen sein, eine Vorrichtung zur Durchführung der oben beschriebenen Verfahren vorzusehen, welche Mittel zur automatisierten Verarbeitung der Spannungs- und/oder Stromdaten unter Verwendung der Prony-Methoden aufweist .It may be provided to provide an apparatus for carrying out the methods described above, which comprises means for the automated processing of the voltage and / or current data using the Prony methods.
Da die betrachteten Vorgänge in Intervallen von einigen weni- ge Millisekunden ablaufen, erweist sich eine Vorrichtung mit Mitteln zur automatisierten Verarbeitung der Spannungs- und/oder Stromdaten als vorteilhaft . Um diese automatisierte Verarbeitung besonders rasch durchzuführen, kann vorgesehen sein, das s die Mittel zur automatisierten Verarbeitung ver- drahtungsprogrammiert ausgeführt sind. Derartige Schaltungen sind als anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise "ASIC" bekannt . Sollten jedoch hinreichend schnelle Mittel zur automatisierten Verarbeitung zur Verfügung stehen, so können diese speicherprogrammierbar ausgeführt sein . Derar- tige speicherprogrammierbare Mittel zur automatisierten Ver¬ arbeitung können in einfacher Weise durch Neuprogrammierungen an wechselnde Rahmenbedingungen angepasst werden .Since the processes under consideration run at intervals of a few milliseconds, a device with means for automatically processing the voltage and / or current data proves to be advantageous. In order to carry out this automated processing particularly quickly, it can be provided that the means for automated processing are embodied in a wired-programming manner. Such circuits are known as application specific integrated circuits "ASIC". However, if sufficiently fast means for automated processing are available, they can be designed to be programmable. Derar- term programmable logic device for automated Ver ¬ processing can be adjusted simply by reprogramming to changing conditions.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, das s die über der Unterbrecherstrecke nach einem Ausschaltvorgang anliegende Spannung der resultierenden Spannung entspricht .A further advantageous embodiment may provide that the voltage corresponding to the resulting voltage over the interruption distance after a turn-off operation corresponds to s.
Die Unterbrecherstrecke muss bei einem Ein- bzw . Ausschalt¬ vorgang jeweils möglichst rasch einen Impedanzwechsel von ei- nem idealerweise unendlich großen Impedanz zu einer unendlich kleinen Impedanz bzw . umgekehrt , bewirken . Idealerweise sollte dies sprungartig entstehen . Bei den vorliegenden techni- sehen Systemen ist dies jedoch nicht so . Im Hochspannungsbe¬ reich werden Schaltelemente mit relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken eingesetzt, die sich innerhalb eines I solier¬ gases befinden . Dieses Isoliergas ist vorzugsweise Schwefel- hexafluorid, welches unter einem erhöhten Druck steht . Bei einem Einschaltvorgang kommt es beispielsweise bereits vor dem galvanischen Berühren der relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke zu dem Einsetzen eines Vorüberschlages . Bei ei¬ nem Ausschaltvorgang ist nach dem Erlöschen eines Aus schalt- lichtbogens , welcher sich nach der körperlichen Trennung der relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke einstellen kann, eine gewisse Wiederverfestigungszeit nötig, in welcher in der Schaltstrecke gebildetes kontaminiertes Lichtbogenlöschgas aus der Schaltstrecke entfernt wird und durch unverseuchtes Isoliergas ersetzt wird.The interruption distance must be at an on or Switching ¬ each case as soon as possible an impedance change from an ideally infinitely large impedance to an infinitely small impedance or. conversely, effect. Ideally, this should be leaps and bounds. In the present technical However, this is not the case with systems. In Hochspannungsbe ¬ rich switching elements are used with relatively movable contact pieces, which are located within an I solier ¬ gases. This insulating gas is preferably sulfur hexafluoride, which is under an elevated pressure. In the case of a switch-on process, for example, even before the galvanically touching of the contact pieces that are movable relative to one another, the onset of a flashover occurs. When ei ¬ nem shut-off after extinction of a switch-off arc, which can be adjusted after the physical separation of the relatively movable contact pieces, a certain recompression time necessary in which formed in the switching path contaminated arc extinguishing gas is removed from the switching path and by uninjured Insulating gas is replaced.
Die resultierende Spannung, welche sich über der Unterbre¬ cherstrecke ausbildet, ergibt sich aus der auf der einen Sei¬ te der Unterbrecherstrecke anliegenden treibenden Spannung und aus der auf der an der anderen Seite der Unterbrecherstrecke anliegenden Schwingspannung . Da, wie vorstehend aus¬ geführt, bei dem Auftreten von Schwingungsvorgängen in dem Schwingkreis zeitliche Verzögerungen auftreten, können sich so über der Unterbrecherstrecke wesentlich höhere Spannungs- betrage auftreten, als die Bemessungsspannung der treibenden Spannung vermuten lässt . Daher stellt die resultierende Span¬ nung, die sich über der Unterbrecherstrecke des elektrischen Schaltgerätes einstellt, eine wesentliche Größe dar, die der Festlegung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schalt- gerätes dient . Auch eine Spannungsüberhöhung muss von dem e- lektrischen Schaltgerät sicher beherrscht werden .The resulting tension that developed across the interrup ¬ cherstrecke, results from the one on the Be ¬ te the interrupter gap adjacent driving voltage and from the applied on the on the other side of the interrupter gap oscillating voltage. Since, as performed above from ¬ occur upon the occurrence of vibration processes in the resonant circuit delays can occur is so amounts to more than the interrupter gap substantially higher voltage, suggests than the rated voltage of the driving voltage. Therefore, the resulting chip ¬ voltage, which occurs across the interrupter section of the electrical switching device, represents a significant size, which is used to define a switching time of an electric switching device. A voltage overshoot must also be reliably controlled by the electrical switching device.
Vorteilhafterweise kann dabei weiter vorgesehen sein, dass bei der Bestimmung des Schaltzeitpunktes die Vorüberschlags- Charakteristik des Schaltgerätes berücksichtigt wird. Neben der Festlegung eines vorteilhaften Schaltzeitpunktes ist zu beachten, dass reale Schaltgeräte eine Vorüberschlags¬ charakteristik aufweisen . Bevor es zu einer Berührung zweier relativ zueinander bewegbarer Kontaktstücke kommt , wird das zwischen den Kontaktstücken liegende Isoliermedium bereits von einem Lichtbogen durchschlagen . In welcher Weise ein Leistungs schalter zu einem Vorüberschlag neigt, ist von der Konstruktion und von dem Verlauf der Schaltbewegung abhängig . Idealerweise sollte dieser Vorüberschlag nicht vorhanden sein, das heißt, jeweils zu dem gezielt angesteuerten Kontak- tierungszeitpunkt erfolgt eine mechanische Kontaktierung der Kontaktstücke und eine Schließung des Stromkreises . Diese Idealvorstellung kann in der Praxis jedoch nicht erreicht werden, so dass zu einem Schaltgerät eine so genannte Vor- Überschlagskennlinie existiert . Diese weist eine gewisse Steilheit auf und lässt gegebenenfalls einen Schnittpunkt zwischen der Kennlinie und dem Spannungsverlauf erkennen . Zu diesem Zeitpunkt erfolgt ein Vorüberschlag auch bei noch nicht in galvanischem Kontakt befindlichen Kontaktstücken .Advantageously, it can further be provided that the pre-flashover characteristic of the switching device is taken into account when determining the switching time. In addition to determining an advantageous switching time, it should be noted that real switching devices have a pre- flashover characteristic. Before there is a contact between two relatively movable contact pieces, the insulating medium lying between the contact pieces is already penetrated by an arc. In what way a circuit breaker tends to ripple depends on the design and the course of the switching movement. Ideally, this flashover should not be present, that is, in each case to the targeted controlled Kontak- tierungszeitpunkt takes place a mechanical contacting of the contact pieces and a closure of the circuit. However, this ideal conception can not be achieved in practice, so that a so-called pre-flashover characteristic exists for a switching device. This has a certain steepness and can optionally detect an intersection between the characteristic and the voltage curve. At this time, a rollover occurs even if not in galvanic contact located contact pieces.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, das s bei einer voranschreitenden Dämpfung der Schwingspannung und /oder des Schwingstromes der Schaltzeitpunkt in der Nähe ei¬ nes beliebigen Nulldurchganges der resultierenden Spannung festgelegt wird.A further advantageous embodiment can provide the s is set at a progressive damping of the oscillation voltage and / or of the oscillation current of the switching time point in the vicinity ei ¬ nes any zero crossing of the resultant voltage.
Aufgrund der in dem Schwingkreis enthaltenen realen Bauele¬ mente, wie Kondensatoren, Spulen und ohmschen Widerständen, tritt eine Dämpfung der Schwingspannung bzw . des Schwingstro- mes in dem Schwingkreis auf . Ist die Dämpfung derartig stark, dass eine mes stechnische Erfassung nicht mehr sinnvoll mög¬ lich ist, so kann auf die Auswertung der Anstiege der Schwingspannung bzw . der treibenden Spannung bzw . der Polarität des Schwingstromes verzichtet werden . Um ein rasches Schalten zu ermöglichen, wird dann nur noch auf die Nulldurchgänge der resultierenden Spannung abgestellt und zum nächstmöglichen Nulldurchgang der resultierenden Spannung ge- schaltet . Bei einer fortgeschrittenen Dämpfung der Schwingspannung bzw . des Schwingstromes sind die Auswirkungen einer Überhöhung der Spannung über der Unterbrecherstrecke des elektrischen Schaltgerätes zu vernachläs sigen .Because of the resonant circuit included in the real Bauele ¬ elements, such as capacitors, coils and ohmic resistors, occurs a damping of the oscillation voltage respectively. of the oscillating current in the resonant circuit. If the damping is such strong that a mes sTechnical acquisition is no longer useful mög ¬ Lich, the rises in the oscillation voltage can or on the evaluation. the driving voltage resp. the polarity of the oscillating current can be dispensed with. In order to enable a rapid switching, then only the zero crossings of the resulting voltage is turned off and the next possible zero crossing of the resulting voltage is applied. switches. With an advanced damping of the oscillating voltage resp. the vibration current, the effects of an increase in the voltage across the interrupter gap of the electrical switching device are vernachläs Sigen.
Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Schaltzeitpunkt für einen Einschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes genutzt wird .Furthermore, it can be advantageously provided that the switching time is used for a switch-on of the electrical switching device.
In Elektroenergieübertragungsnetzen sind so genannte Schutzgeräte eingesetzt, die bei einem auftretenden Fehler automa¬ tisch einen Ausschaltvorgang eines elektrischen Schaltgerätes initiieren . Oftmals sind diese Ausschaltvorgänge durch spora¬ disch auftretende Fehler ausgelöst . Einige sporadisch auftre- tende Fehler gestatten ein schnelles Wiedereinschalten . Ein typischer sporadischer Fehler ist beispielsweise im Bereich von Freileitungen angesiedelt . Ein Gegenstand, beispielsweise ein Ast eines Baumes , löst einen Kurzschluss auf der Leitung aus . Das kurz schlussauslösende Ereignis ist jedoch nur von kurzer zeitlicher Dauer, so das s nach dem Abklingen des Fehlers (Luftisolation zwischen den Leitungen und dem Ast ist wieder hergestellt , Kurzschlussereignis ist vorüber) eine Wiedereinschaltung der Leitung erfolgen kann . Derartige Einschaltungen sind auch als automatische Wiedereinschaltungen (AWE ) bekannt . Diese automatischen Wiedereinschaltungen werden in Zeitintervallen von 300 bis ca . 500 ms vollzogen, das heißt, nach einem erfolgten Aus schalten des elektrischen Schaltgerätes wird innerhalb einer Zeit von maximal 300 (500 ) ms eine automatische Wiedereinschaltung des Schaltgerätes i- nitiiert . Aufgrund des verhältnismäßig kurzen Intervalls kön¬ nen sich innerhalb des dabei entstehenden Schwingkreises hohe Schwingspannungen bzw . Schwingströme ausbilden . Insbesondere für die automatische Wiedereinschaltung und bzw . das Einschalten eines Schaltgerätes kurz nach erfolgter Ausschaltung ist die Bestimmung eines geeigneten Schaltzeitpunktes von Be¬ deutung, um Überschläge aufgrund von Spannungsüberhöhungen an der Unterbrecherstrecke des elektrischen Schaltgerätes zu vermeiden . Überspannungen begrenzende Widerstände an dem elektrischen Schaltgerät sind nicht mehr nötig bzw . können diese kleiner dimensioniert werden .In electric power transmission networks, so-called protection devices are used, the table initiate a switch-off operation of an electric switching device when a fault occurs automatic ¬. Often these turn-off processes are triggered by spor ¬ ¬ -occurring errors. Some sporadic errors allow a quick restart. A typical sporadic error is located, for example, in the field of overhead lines. An object, for example a branch of a tree, triggers a short circuit on the line. However, the short-circuit-triggering event is only of short duration, so that s after the failure of the error (air insulation between the lines and the branch is restored, short-circuit event is over) a reconnection of the line can take place. Such engagements are also known as automatic reclosures (ARs). These automatic reclosures are performed at intervals of 300 to approx. 500 ms completed, that is, after a successful switch off the electrical switching device is within a maximum time of 300 (500) ms an automatic reconnection of the switching device i- initiated. Due to the relatively short interval Kgs ¬ high resonant voltages nen to or within the resulting resonant circuit. Forming oscillating currents. In particular for automatic reclosing and resp. the switching on of a switching device shortly after switching off is the determination of a suitable switching time of Be ¬ interpretation to flashovers due to voltage increases to avoid the interruption distance of the electrical switching device. Surge limiting resistors to the electrical switching device are no longer necessary or. These can be made smaller.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung der eingangs genannten Verfahren .Furthermore, the invention also relates to an apparatus for carrying out the aforementioned method.
Der Erfindung stellt sich hier die Aufgabe eine Vorrichtung anzugeben, die eine Auswahl eines Schaltzeitpunktes ermög¬ licht .The invention provides here the object to provide a device that made a selection of a switching time ¬ light.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den Patentansprüchen 1 bis 11 da- durch gelöst, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zum Vergleichen des Anstieges der treibenden Spannung und der Schwingspannung und/oder der Polarität des Schwingstromes aufweist .According to the invention this is achieved in a device for carrying out a method according to the claims 1 to 11, characterized in that the device comprises means for comparing the increase of the driving voltage and the oscillating voltage and / or the polarity of the oscillating current.
Eine Einrichtung zum Vergleichen des Anstieges der treibenden Spannung und der Schwingspannung bzw . der Polarität des Springstromes gestattet eine einfache Auswahl der potentiel¬ len Schaltzeitpunkte zu den Spannungsnulldurchgängen der resultierenden Spannung . Das Ergebnis eines derartigen Verglei- ches kann beispielsweise eine Ja- oder Nein-Entscheidung be¬ züglich der Zulässigkeit eines Schaltvorganges sein .A device for comparing the increase of the driving voltage and the oscillating voltage or. The polarity of the jump current allows a simple selection of the potential ¬ len switching times to the voltage zero crossings of the resulting voltage. The result of such comparisons ches example, a yes or no decision be ¬ züglich the admissibility of a shift to be.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden schematisch in den Figuren dargestellt sowie nachfolgend näher beschrieben .Embodiments of the invention are shown schematically in the figures and described in more detail below.
Dabei zeigt dieIt shows the
Figur 1 eine prinzipielle Darstellung eines Spannungsverlaufes mit optimalen Schaltzeitpunkten, dieFigure 1 is a schematic representation of a voltage waveform with optimal switching times, the
Figur 2 einen schematischen Aufbau eines Elektroenergie¬ übertragungsnetzes , die Figur 3 die Verläufe zweier verschiedener resultierender Spannungen, dieFigure 2 shows a schematic structure of an electric power ¬ transmission network, the Figure 3 shows the courses of two different resulting voltages, the
Figur 4 einen Verlauf von verschiedenen Spannungen und Strömen, dieFigure 4 is a graph of different voltages and currents, the
Figur 5 einen Verlauf verschiedener Spannungen, dieFigure 5 shows a course of different voltages, the
Figur 6 zeigt den zeitlichen Ablauf zur Ermittlung eines zukünftigen Spannungs-/Stromverlaufes , dieFIG. 6 shows the time sequence for determining a future voltage / current profile which
Figur 7 zeigt die Berücksichtigung einer Vorüberschlagscharakteristik bei einer kapazitiven Belastung, dieFigure 7 shows the consideration of a rollover characteristic in a capacitive load, the
Figur 8 zeigt die Nutzung einer Vorüberschlagskennlinie bei einer induktiven Belastung einer Unterbrecherstrecke eines elektrischen Schaltgerätes und dieFIG. 8 shows the use of a pre-flashover characteristic curve for an inductive load of a breaker section of an electrical switching device and FIG
Figur 9 eine Einrichtung zum Vergleich von Ausliegen von Spannungsverläufen .FIG. 9 shows a device for comparing the presence of voltage curves.
Die Figur 1 zeigt beispielhaft einen sinusförmigen Verlauf einer Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz . Um das Entstehen von Überspannungen zu vermeiden, sollten induktive Lasten jeweils möglichst im Spannungsmaximum eines sinusförmigen Spannungsverlaufes geschaltet werden ( Zeitpunkte 5 ms , 15 ms ) . Kapazitive Lasten hingegen sollten jeweils während eines Spannungsnulldurchganges geschaltet werden, um Ladevor- gänge an einem Kondensator zu vermeiden ( Zeitpunkte 0 ms , 10 ms , 20 ms ) .FIG. 1 shows by way of example a sinusoidal profile of an alternating voltage with a frequency of 50 Hz. In order to avoid the occurrence of overvoltages, inductive loads should be switched as far as possible in the voltage maximum of a sinusoidal voltage curve (time points 5 ms, 15 ms). On the other hand, capacitive loads should always be switched during a voltage zero crossing in order to avoid charging on a capacitor (times 0 ms, 10 ms, 20 ms).
Bei einem realen Elektroenergieübertragungsnetz ist nunmehr nur in Ausnahmefällen ein ideales Auftreten von sinus förmigen Spannungsverläufen zu beobachten . In der Figur 2 ist ein prinzipieller Aufbau eines Leitungsabschnittes innerhalb eines Elektroenergieübertragungsnetzes dargestellt . Ein elektrisches Schaltgerät weist eine Unter¬ brecherstrecke 1 auf . Die Unterbrecherstrecke ist beispiels- weise aus zwei relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken gebildet . Über die Unterbrecherstrecke 1 sind ein erster Lei¬ tungsabschnitt 2 sowie ein zweiter Leitungsabschnitt 3 mit¬ einander zusammenschaltbar bzw . auftrennbar . Der erste Leitungsabschnitt 2 weist einen Generator 4 auf . Der Generator 4 liefert eine treibende Spannung, die beispielsweise eine 50 Hz Wechselspannung eines Mehrphasenspannungs Systems ist . Der zweite Leitungsabschnitt 3 weist eine Freileitung 5 auf . Die Freileitung 5 ist an ihrem ersten Ende mit einer ersten Drossel 6 gegen Erdpotential 7 und an ihrem zweiten Ende über ei- ne zweite Drossel 8 gegen Erdpotential 7 verschaltbar . Zu¬ sätzlich kann auch vorgesehen sein, eine weitere Dros sel 9 zu der zweiten Drossel 8 zu verschalten . Durch verschiedene Schalteinrichtungen 10 sind die Drosseln 6, 8 , 9 in verschiedenen Varianten gegen das Erdpotential 7 verschaltbar . Da- durch ist es möglich, in Abhängigkeit der Lastsituation die Freileitung 5 mit verschiedenen Graden zu kompensieren . So kann der kapazitive Widerstand Xc ( / X = 1 \) der Freilei- ω • c tung durch den induktiven Widerstand XL (xL = j • ω • LJ der Dros¬ seln überkompensiert oder auch unterkompensiert werden . Über das Verhältnis des kapazitiven Widerstandes Xc der Freilei¬ tung und des induktiven Widerstandes XLres aller Drosseln, ist ein Kompensationsgrad k ermittelbar . Zur Einstellung des Kompensationsgrades k sind die Drosseln 6, 8 9 verschieden zu¬ einander schaltbar . Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Drosseln einen verstellbaren induktiven Widerstand XL aufweisen . Dazu sind beispielsweise Tauchkerndros seln einsetzbar .In a real electric power transmission network is now only in exceptional cases an ideal occurrence of sinusoidal voltage waveforms observed. FIG. 2 shows a basic structure of a line section within an electric power transmission network. An electrical switching device has a sub ¬ breaker track 1. The breaker gap is formed, for example, from two relatively movable contact pieces. About the interrupter distance 1, a first Lei ¬ processing section 2 and a second line section 3 with ¬ interconnected or. separable. The first line section 2 has a generator 4. The generator 4 supplies a driving voltage which is, for example, a 50 Hz AC voltage of a polyphase voltage system. The second line section 3 has an overhead line 5. The overhead line 5 is connected at its first end with a first throttle 6 against ground potential 7 and at its second end via a second throttle 8 against ground potential 7 interconnected. Zu ¬ additional can also be provided to connect a further Dros sel 9 to the second throttle 8. Through various switching devices 10, the chokes 6, 8, 9 are connected in different variants against the ground potential 7. As a result, it is possible to compensate the overhead line 5 with different degrees as a function of the load situation. Thus, the capacitive reactance X c (/ X = 1 \) of the Freilei- ω • c tung, by the inductive resistance X L (x L = j • ω • LJ overcompensated ¬ clauses of Dros or also compensated. About the ratio of the the capacitive reactance X c of the Freilei ¬ processing and the inductive reactance X Lr it all reactors, is a compensation degree k determined. k to adjust the degree of compensation, the reactors 6, 8, 9 different from ¬ each switchable. it may however also be provided that the throttles have an adjustable inductive resistance X L. For this purpose, it is possible, for example, to use immersion core roses.
In dem zweiten Leitungsabschnitt 3 ist nach einem Öffnen der Unterbrecherstrecke 1 über das Erdpotential 7 ein Schwing¬ kreis ausbildbar . Zur Ausbildung eines Schwingkreises in dem zweiten Leitungsabschnitt 3 müs sen entsprechende Strompfade über die Schalteinrichtungen 10 gegen Erdpotential 7 ausgebildet werden . Über die induktiven und kapazitiven Widerstände bildet sich ein Schwingkreis aus und in dem Schwingkreis kann ein Schwingstrom fließen, der von einer Schwingspannung getrieben ist .In the second line section 3 after opening the interrupter gap 1 is on the ground 7, an oscillating circular ¬ formable. To form a resonant circuit in the second line section 3 would mens corresponding current paths through the switching devices 10 are formed against ground potential 7. A resonant circuit is formed via the inductive and capacitive resistors and an oscillating current, which is driven by a vibrating voltage, can flow in the resonant circuit.
In der Figur 3 sind beispielhaft die sich über der Unterbre¬ cherstrecke 1 ausbildenden resultierenden Spannungsverläufe bei unterschiedlichen Kompensationsgraden dargestellt . Bei einer Kompensation von k = 0,8 stellt sich ein bestimmter Frequenzverlauf ein, der eine Vielzahl von Spannungsnulldurchgängen aufweist . Dieser Frequenzverlauf weist eine Schwebung auf . Bei einer Kompensation von 0 , 3 stellt sich ein entspre- chend abweichender Frequensverlauf ein, welcher jedoch wiederum eine Vielzahl von Spannungsnulldurchgängen aufweist .In the figure 3, an example of the above the interrup ¬ cherstrecke 1 forming the resulting voltage waveforms at different degrees of compensation is shown. With a compensation of k = 0.8, a certain frequency curve sets in, which has a multiplicity of voltage zero crossings. This frequency characteristic has a beat. With a compensation of 0.3, a correspondingly different frequency characteristic sets in, which however in turn has a multiplicity of voltage zero crossings.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die bisher für die Begrenzung von Überspannungen vorgesehenen Einschaltwiderstände verkleinert werden bzw . es kann voll¬ ständig auf diese verzichtet werden . Aufgrund der Bestimmung eines optimalen Wiedereinschaltzeitpunktes sind so bessere Schaltergebnisse zu erzielen, das heißt, es treten geringere transiente Überspannungen auf, als bei einem beliebig gesteu- erten Zuschalten eines elektrischen Schaltgerätes mit Einschaltwiderständen .When the method according to the invention is used, the starting resistances previously provided for the limitation of overvoltages can be reduced or reduced. it can be fully ¬ constantly waived this. Due to the determination of an optimal reclosing time better switching results are achieved, that is, there are lower transient overvoltages, as in an arbitrarily controlled switching an electrical switching device with on-resistances.
Die Figur 4 zeigt eine Auswertung und eine Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes unter Nut- zung der treibenden Spannung A, der Schwingspannung B, der resultierenden Spannung C sowie des Schwingstromes D . Die treibende Spannung A schwingt mit konstanter Frequenz und konstanter Amplitude . Die sich in dem Schwingkreis auf dem zweiten Leitungsabschnitt 3 einstellende Schwingspannung B schwingt mit einer bestimmten Frequenz , wobei diese variabel ist und mit variablen Amplituden . Diese Veränderlichkeit ist dadurch bedingt, dass eine Dämpfung im System auftritt und dass zusätzliche Überlagerungen äußerer Einflüsse auftreten können . Aus der Überlagerung der auf dem ersten Leitungsabschnitt 2 anliegenden treibenden Spannung A und der in dem zweiten Leitungsabschnitt 3 sich einstellenden Schwingspannung B entsteht ein zeitlicher Verlauf einer resultierenden Spannung C . Die resultierende Spannung C entspricht der über der geöffneten Unterbrecherstrecke anliegenden Spannung . Deutlich zu erkennen ist in der Figur 4 , das s die resultie- rende Spannung C mit deutlich variabler Amplitude schwingt und es eine Phasenverschiebung sowohl bezüglich der treibenden Spannung A als auch der Schwingspannung B gibt . Potentielle Schaltzeitpunkte sind an den Spannungsnulldurchgängen der resultierenden Spannung C vorhanden . Die Spannungsnull- durchgänge sind zur besseren Erkennbarkeit im Verlauf der re¬ sultierenden Spannung C mit Kreuzen markiert . Es sind jedoch nicht alle Spannungsnulldurchgänge der resultierenden Span¬ nung C für einen Wiedereinschaltvorgang der Unterbrecherstrecke 1 geeignet . Als Auswahlkriterien wird bei den in der Fi- gur 4 dargestellten Beispielen die Polarität des Schwingstro¬ mes D mit hinzugezogen . Zur bes seren Erkennbarkeit ist die Polarität des Schwingstromes D jeweils mit einem Plus bzw . einem Minus in den entsprechenden Intervallen zwischen den Stromnulldurchgängen des Schwingstromes D markiert . Zum ers- ten Spannungsnulldurchgang der resultierenden Spannung D liegt eine positive Polarität des Schwingstromes D sowie ein positiver Anstieg der treibenden Spannung A vor, das heißt , der erste Spannungsnulldurchgang 1 der resultierenden Spannung C ist nicht für einen Einschaltvorgang geeignet . Zum vierzehnten Spannungsnulldurchgang der resultierenden Spannung C liegt ein negativer Anstieg der treibenden Spannung A vor und der Schwingstrom D weist eine positive Polarität auf, das heißt unter den Spannungsnulldurchgängen ist der vierzehnte Spannungsnulldurchgang der resultierenden Spannung C für einen Wiedereinschaltvorgang besonders geeignet . Der erste und der vierzehnte Spannungsnulldurchgang sind hierbei nur beispielhaft herangezogen . Darüber hinaus können auch noch weitere Spannungsnulldurchgänge besonders geeignet sein, um einen Einschaltvorgang an der Unterbrecherstrecke 1 zu bewirken . Diese können sich innerhalb des in der Figur 4 dargestellten Intervalles befinden oder auch außerhalb dieses In- tervalles liegen .4 shows an evaluation and a determination of a switching time of an electrical switching device using the driving voltage A, the oscillating voltage B, the resulting voltage C and the oscillating current D. The driving voltage A oscillates at a constant frequency and constant amplitude. The oscillating voltage B, which is established in the resonant circuit on the second line section 3, oscillates at a specific frequency, variable and with variable amplitudes. This variability is due to the fact that a damping occurs in the system and that additional superimpositions of external influences can occur. From the superimposition of the voltage applied to the first line section 2 driving voltage A and in the second line section 3 adjusting oscillating voltage B creates a time course of a resulting voltage C. The resulting voltage C corresponds to the voltage applied across the opened interrupter gap. It can clearly be seen in FIG. 4 that s oscillates the resulting voltage C with a clearly variable amplitude and there is a phase shift both with regard to the driving voltage A and to the oscillating voltage B. Potential switching times are present at the voltage zero crossings of the resulting voltage C. The Spannungsnull- passages are marked for clarity in the course of the re sulting voltage ¬ C with crosses. However, not all voltage zero crossings of the resulting voltage C are suitable for a reclosing operation of the interruption path 1. As selection criteria, the polarity of the oscillation current D is included in the examples shown in FIG . For better visibility, the polarity of the oscillating current D is in each case with a plus or a minus. a minus in the corresponding intervals between the current zero crossings of the oscillating current D marked. For the first voltage zero crossing of the resulting voltage D, there is a positive polarity of the oscillating current D and a positive increase in the driving voltage A, that is, the first voltage zero crossing 1 of the resulting voltage C is not suitable for a switch-on operation. At the fourteenth voltage zero crossing of the resulting voltage C, there is a negative increase of the driving voltage A, and the oscillating current D has a positive polarity, that is, among the zero voltage crossings, the fourteenth voltage zero crossing of the resulting voltage C is particularly suitable for a restarting operation. The first and the fourteenth voltage zero crossing are used here only by way of example. In addition, can also further voltage zero crossings may be particularly suitable for effecting a switch-on process on the interruption path 1. These may be within the interval shown in FIG. 4 or may be outside this interval.
In der Figur 5 ist ein alternatives Auswahlverfahren dargestellt, wobei Al den zeitlichen Verlauf der treibenden Spannung abbildet , Bl den zeitlichen Verlauf der Schwingspannung darstellt und Cl die resultierende Spannung über der Unter¬ brechereinheit abbildet . Die resultierende Spannung Cl ergibt sich aus der Potentialdifferenz zwischen den auf der ersten Leitungsabschnitt 2 anliegenden treibenden Spannung Al und der auf der zweiten Leitungsabschnittseite 3 der Unterbre- cherstrecke 1 anliegenden Schwingspannung Bl . Die Nulldurchgänge der resultierenden Spannung Cl stellen wiederum potentielle Schaltzeitpunkte dar . Zur Auswahl der geeignetsten Spannungsnulldurchgänge der resultierenden Spannung Cl werden jeweils die Anstiege (Gradienten der Steigung) zu diesen Zeitpunkten ausgewertet . Zum Zeitpunkt tl weisen sowohl die treibende Spannung Al als auch die Schwingspannung Bl einen negativen Anstieg auf, das heißt, dieser Zeitpunkt ist beson¬ ders für einen Wiedereinschaltvorgang geeignet . Zum Zeitpunkt t2 weist die treibende Spannung Al einen negativen Anstieg auf und die Schwingspannung Cl weist einen positiven Anstieg auf, das heißt, der Zeitpunkt t2 und der zu diesem Zeitpunkt eintretende Nulldurchgang der resultierenden Spannung Cl ist nicht für einen Wiedereinschaltvorgang geeignet . Darüber hinaus kann jeder weitere Nulldurchgang der resultierenden Span- nung nach den jeweils zugehörigen Anstiegen von treibender Spannung und Schwingspannung klassifiziert werden, so dass sich noch weitere geeignete bzw . nicht geeignete Nulldurch¬ gänge der resultierenden Spannung für einen Wiedereinschaltvorgang ergeben .In the figure 5 is shown an alternative selection, wherein Al illustrates the time profile of the driving voltage, Bl represents the time profile of the oscillation voltage and Cl, the resulting voltage across the sub ¬ interrupter unit maps. The resulting voltage Cl results from the potential difference between the driving voltage Al applied to the first line section 2 and the oscillating voltage Bl applied to the second line section side 3 of the interruption path 1. The zero crossings of the resulting voltage Cl in turn represent potential switching times. In order to select the most suitable voltage zero crossings of the resulting voltage C1, the increases (gradients of the gradient) are evaluated at these times. Tl have both at the time the driving voltage and the oscillation voltage Al Bl, that time is a negative increase will occur that is special ¬ DERS suitable for a reconnection process. At time t2, the driving voltage Al has a negative slope, and the oscillating voltage Cl has a positive slope, that is, the timing t2 and the zero-crossing of the resulting voltage C1 occurring at that time are not suitable for a restarting operation. In addition, each further zero crossing of the resulting voltage can be classified according to the respectively associated increases of the driving voltage and the oscillation voltage, so that further suitable or improved voltages can be obtained. not suitable Nulldurch ¬ gears the resulting voltage for a reclosing result.
In der Figur 6 ist eine zeitliche Abfolge der Abtastung X, der Berechnung Y, der Kontrolle Z , der nochmaligen Berechnung U bzw . des Zeitintervalles für die Auslösung V dargestellt . Um innerhalb von 300 bis ca . 500 ms beispielsweise eine auto¬ matische Wiedereinschaltung durchführen zu können, ist der Spannungsverlauf der resultierenden Spannung im Voraus zu er- mittein . Zu einem Zeitpunkt t = 0 ms wird hierbei ein Öffnen der Unterbrecherstrecke des elektrischen Schaltgerätes ange¬ nommen . Innerhalb der ersten 50 ms erfolgt eine Abtastung bzw . Ermittlung des Verlaufes der treibenden Spannung der sich einstellenden Schwingspannung bzw . des Schwingstromes und eine Ermittlung der resultierenden Spannung in Kenntnis des Spannungsverlaufes der treibenden Spannung . Innerhalb des Zeitintervalles von 50 bis 100 ms erfolgt eine Berechnung des zukünftigen Verlaufes der Schwingspannung bzw . des Schwingstromes und daraus folgend ein zukünftiger Verlauf des resul- tierenden Spannungsverlaufes . Innerhalb des Zeitintervalles von 100 bis 150 ms besteht die Möglichkeit, die rechnerisch ermittelten Werte für Schwingspannung, Schwingstrom bzw . resultierender Spannung, treibender Spannung, hinsichtlich ihres zeitlichen Verlaufes , mit den sich bereits real einge- stellten Werten zu vergleichen . Bei einer Bestätigung der rechnerisch ermittelten Werte innerhalb des für die Kontrolle vorgesehenen Zeitfensters wird von einer korrekten Vorausberechnung der Signalverläufe ausgegangen . Für die Berechnung sind beispielsweise eine Prony-Methode oder ähnliche Verfah- ren, anwendbar . Bei der Feststellung einer fehlerhaften Vorausberechnung der zeitlichen Verläufe steht nunmehr noch ein Zeitintervall von 150 bis 200 ms zur Verfügung, in welchem unter Zuhilfenahme der innerhalb des Zeitintervalles von 0 bis 150 ms ermittelten Spannungs- bzw . Stromverläufe im rea- len Netzwerk eine erneute Berechnung der zukünftigen Spannungs- bzw . Stromverläufe erfolgen kann . Aufgrund des größe¬ ren Zeitintervalles von 0 bis 150 ms und der so in größerer Anzahl vorliegender Messwerte kann von einer genaueren Berechnung des zukünftigen zeitlichen Verlaufes der Ströme bzw . der Spannungen ausgegangen werden . In Abhängigkeit der Spannungsnulldurchgänge der resultierenden Spannung sowie der Anstiege der Schwingspannung und der treibenden Spannung bzw . der treibenden Spannung und der Polarität des sich einstellenden Schwingstromes , kann nunmehr ein idealer Schaltzeitpunkt bestimmt werden . In Abhängigkeit des SchaltZeitpunktes ist nunmehr ein zeitlicher Vorlauf zur Abgabe eines Auslöse- signales möglich, wobei die Vorüberschlagskennlinie der ver¬ wendeten Unterbrecherstrecke 1 berücksichtigt werden kann, so dass spätestens nach 300 bzw . 500 ms eine Wiedereinschaltung der Unterbrechereinheit zu einem Zeitpunkt erfolgt ist, zu dem eine Überhöhung der von Spannungen innerhalb des Elektro- energieübertragungsnetzes begrenzt ist . Ein besonders zügiges Wiedereinschalten kann dann erfolgen, wenn die in den Figuren 4 und 5 beispielhaft dargestellten zeitlichen Verläufe aus den innerhalb eines sehr kurzen Intervalls ( 50 ms oder klei¬ ner) vorausberechnet werden . Durch dieses Vorausbestimmen wird eine ausreichende Vorlaufzeit ermöglicht, in welche alle notwendigen Wartezeiten oder Vorlaufzeiten eingetaktet werden können . So ist beispielsweise die Zeit einplanbar, welche von der Erzeugung eines Auslösesignales bis zum Anstehen des Sig¬ nals an der Auslöseeinrichtung des elektrischen Schaltgerätes mit seiner Unterbrecherstrecke 1 benötigt wird. Weiterhin kann auch die Vorüberschlagcharakteristik der Unterbrecherstrecke 1 Berücksichtigung finden . So ist ein noch genaueres synchrones Schalten ermöglicht .In the figure 6 is a time sequence of the scan X, the calculation Y, the control Z, the re-calculation U or of the time interval for the release V shown. To within 300 to approx. 500 ms, for example, to perform an auto matic ¬ reclosing, is the voltage profile of the resultant voltage in advance to ER- auxiliaries. At a time t = 0 ms in this case an opening of the interruption distance of the electrical switching device is ¬ accepted. Within the first 50 ms a sampling resp. Determination of the course of the driving voltage of the self - adjusting oscillating voltage resp. of the oscillating current and a determination of the resulting voltage with knowledge of the voltage curve of the driving voltage. Within the time interval of 50 to 100 ms, a calculation of the future course of the oscillation voltage resp. of the oscillating current and, consequently, a future course of the resulting voltage curve. Within the time interval of 100 to 150 ms, it is possible to calculate the calculated values for oscillation voltage, oscillation current or voltage. resulting voltage, driving voltage, in terms of their temporal course to compare with the already set real values. Upon confirmation of the calculated values within the time window provided for the control, a correct precalculation of the signal profiles is assumed. For example, a Prony method or similar methods can be used for the calculation. When determining an erroneous prediction of the time courses is now still a time interval of 150 to 200 ms available, in which with the aid of the determined within the time interval of 0 to 150 ms voltage or. Current flows in the real network require a new calculation of the future voltage or current potential. Current courses can be done. Due to the size ¬ ren time interval from 0 to 150 ms and so present in a larger number of measured values of the currents can or of a more accurate calculation of the future time profile. the tensions are expected. Depending on the voltage zero crossings of the resulting voltage as well as the increases of the oscillating voltage and the driving voltage resp. the driving voltage and the polarity of the self-adjusting oscillating current, now an ideal switching time can be determined. Depending on the switching timing of a lead time is now signal for outputting a tripping possible, whereby the pre-arcing characteristic of the ver ¬ applied interrupter gap 1 can be taken into account, so that or at the latest after the 300th 500 ms a reconnection of the interrupter unit has taken place at a time at which an increase of the voltage within the electric power transmission network is limited. A particularly speedy restart can be performed when the time profiles exemplified in Figures 4 and 5 are calculated in advance from the (ner 50 ms or klei ¬) within a very short interval. By this predetermining a sufficient lead time is made possible, in which all necessary waiting times or lead times can be clocked. Thus, for example, the time can be scheduled, which is required by the generation of a trigger signal to the queuing of Sig ¬ nals on the triggering device of the electrical switching device with its interruption path 1. Furthermore, the rollover characteristic of the interruption path 1 can also be taken into account. This allows even more accurate synchronous switching.
In den Figuren 7 und 8 ist jeweils eine Vorüberschlagscharakteristik 11 der Unterbrecherstrecke 1 dargestellt . Die Vor¬ überschlagscharakteristik 11 ist hier vereinfacht als linearer Verlauf dargestellt, der eine bestimmte Steilheit auf¬ weist . In der Figur 7 ist eine kapazitive Last, beispielswei- se ein unbelastetes Kabel zu schalten . Wie in der Figur 1 dargestellt, soll eine kapazitive Last vorzugsweise innerhalb eines Spannungsnulldurchganges geschaltet werden . In der Fi¬ gur 7 weist die Spannung einen sinusförmigen Verlauf auf . Die Vorüberschlagscharakteristik 11 ist dabei derartig steil, dass ein Schnittpunkt des Spannungsverlaufes und der Vorüber¬ schlagcharakteristik 11 idealerweise in einem Spannungsnulldurchgang zusammenfallen . Bei einer entsprechend flacheren Vorüberschlagscharakteristik IIa ist ein Schnittpunkt von Vorüberschlagscharakteristik IIa und der Spannungsverlauf etwa zum Zeitpunkt 5 ms gegeben, das heißt , bereits zu diesem Zeitpunkt würde sich ein Vorüberschlag einstellen, dadurch wird jedoch der ideale Zeitpunkt der Einleitung eines elekt¬ rischen Stromes zum Spannungsnulldurchgang vorverlegt . Demzufolge ist für einen idealen Einschaltvorgang einer kapazitiven Last ein elektrisches Schaltgerät zu verwenden, welches eine vergleichsweise steile Vorüberschlagscharakteristik auf- weist . Bei dem in der Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Vorüberschlagscharakteristik 11 fallen galvanischer Kontakt der Kontaktstücke und der Vorüberschlag zum Zeitpunkt 10 ms zusammen und gestatten ein nahezu überspannungsfreies Schalten des elektrischen Schaltgerätes .FIGS. 7 and 8 each show a pre-flashover characteristic 11 of the interruption path 1. The linear course as before ¬ flashover characteristic 11 is simplified here shown, which has a certain slope to ¬. In FIG. 7, a capacitive load, for example an unloaded cable, is to be switched. As shown in Figure 1, a capacitive load should preferably be switched within a voltage zero crossing. In Fi gur ¬ 7, the voltage to a sinusoidal curve. The pre-breakdown characteristic 11 is so steep that an intersection of the voltage curve and the pre- ¬ strike characteristic 11 ideally coincide in a voltage zero crossing. In a correspondingly flatter Rollover characteristic IIa is an intersection of rollover characteristic IIa and the voltage curve is given at about 5 ms, that is, even at this time would set a rollover, but this is the ideal time of initiation of elec ¬ tic current to the voltage zero crossing advanced. Consequently, for an ideal switch-on operation of a capacitive load, an electrical switching device is to be used which has a comparatively steep pre-flashover characteristic. In the exemplary embodiment shown in FIG. 7 with the pre-breakdown characteristic 11, galvanic contact of the contact pieces and the rollover coincide at the time of 10 ms and permit an almost overvoltage-free switching of the electrical switching device.
Bei dem in der Figur 8 dargestellten Beispiel ist eine induktive Last zu schalten . Die Vorüberschlagscharakteristik 11 ist jedoch derartig steil, dass unweigerlich ein Schnittpunkt zwischen der Vorüberschlagscharakteristik und dem Spannungs- verlauf entsteht . Zum Zeitpunkt 5 ms wird sich zwischen den bewegten Kontaktstücken der Unterbrecherstrecke 1 ein Lichtbogen ausbilden und ein Vorüberschlag entstehen . Zum Zeitpunkt 7 , 6 ms wird eine Berührung der relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke erfolgen .In the example shown in FIG. 8, an inductive load is to be switched. However, the rollover characteristic 11 is so steep that inevitably an intersection between the rollover characteristic and the voltage curve arises. At the time 5 ms will form an arc between the moving contact pieces of the interruption distance 1 and a rollover occur. At time 7, 6 ms, a contact of the relatively movable contact pieces will take place.
Bei einer Koppelung des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer Beachtung der Überschlagscharakteristik des verwendeten elektrischen Schaltgerätes kann so das Auftreten von Schaltüberspannungen bei einem Schaltvorgang effektiv verhindert werden .In a coupling of the method according to the invention and an attention to the rollover characteristic of the electrical switching device used so the occurrence of switching overvoltages can be effectively prevented in a switching operation.
Die Figur 9 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .FIG. 9 shows a basic structure of a device for carrying out the method.
Die Vorrichtung weist eine Einrichtung 12 zum Vergleichen der Anstiege der treibenden Spannung A und der Schwingspannung B auf . Bei einem Eintreten von festgelegten Verhältnissen der Anstiege zueinander wird ein Signal 13 abgegeben . The device comprises means 12 for comparing the increases of the driving voltage A and the vibrating voltage B on . Upon the occurrence of fixed proportions of the increases to each other, a signal 13 is emitted.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes mit einer Unterbrecherstrecke ( 1 ) , die zwischen einem mit einer treibenden Spannung (Al ) beaufschlagten ersten Leitungsabschnitt (2 ) und einem nach einem Ausschaltvorgang des Schaltgerätes einen Schwingkreis ausbil¬ denden zweiten Leitungsabschnitt (3 ) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - ein zeitlicher Verlauf der treibenden Spannung (Al ) nach einem Aus schaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes ermittelt wird,1. A method for determining a switching time of an electrical switching device with a breaker section (1), which between a with a driving voltage (Al) acted upon first line section (2) and after a turn-off of the switching device a resonant circuit ausbil ¬ forming second line section (3) is arranged, characterized in that - a time course of the driving voltage (Al) is determined after a switching operation of the electrical switching device,
- ein zeitlicher Verlauf einer in dem Schwingkreis nach dem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes auftretenden Schwingspannung ermittelt wird,a time profile of a vibration voltage occurring in the resonant circuit after the switch-off operation of the electrical switching device is determined,
- ein zeitlicher Verlauf einer resultierende Spannung (Cl ) , die einer Differenz aus der treibenden Spannung (Al ) und der Schwingspannung (Bl ) entspricht , ermittelt wird und- A time course of a resulting voltage (Cl), which corresponds to a difference between the driving voltage (Al) and the oscillating voltage (Bl), is determined and
- zumindest ein Anstieg der treibenden Spannung (Al ) und zu- mindest ein Anstieg der Schwingspannung (Bl ) ausgewertet werden und in Abhängigkeit der Anstiege und des zeitlichen Ver¬ laufes der resultierenden Spannung (Cl ) ein Schaltzeitpunkt festgelegt wird.- At least one increase in the driving voltage (Al) and at least one increase in the oscillatory voltage (Bl) are evaluated and a switching time is determined in response to the increases and the time Ver ¬ run of the resulting voltage (Cl).
2. Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes mit einer Unterbrecherstrecke ( 1 ) , die zwischen einem mit einer treibenden Spannung (A) beaufschlagten ersten Leitungsabschnitt (2 ) und einem nach einem Ausschaltvorgang des Schaltgerätes einen Schwingkreis ausbil- denden zweiten Leitungsabschnitt (3 ) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - ein zeitlicher Verlauf der treibenden Spannung (A) nach einem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes ermittelt wird,2. A method for determining a switching time of an electrical switching device with a breaker section (1), between a with a driving voltage (A) acted upon first line section (2) and after a turn-off of the switching device a resonant circuit forming the second line section (3) is arranged, characterized in that a time profile of the driving voltage (A) is determined after a switch-off operation of the electrical switching device,
- ein zeitlicher Verlauf eines in dem Schwingkreis nach dem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes auftretenden- A time course of occurring in the resonant circuit after the turn-off of the electrical switching device
Schwingspannung (Bl ) ermittelt wird,Oscillation voltage (Bl) is determined
- ein zeitlicher Verlauf eines in dem Schwingkreis nach dem Ausschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes fließenden Schwingstromes (D) ermittelt wird, - ein zeitlicher Verlauf einer resultierende Spannung (C) , die einer Differenz aus der treibenden Spannung (A) und der Schwingspannung (B ) entspricht, ermittelt wird,- A time course of a flowing in the resonant circuit after the turn-off of the electrical switching device oscillating current (D) is determined, - a time course of a resulting voltage (C), which corresponds to a difference between the driving voltage (A) and the oscillating voltage (B) , is determined
- zumindest ein Anstieg der treibenden Spannung (A) und zumindest eine Polarität des Schwingstromes (D ) ausgewertet werden und in Abhängigkeit des zumindest einen Anstieges der treibenden Spannung (A) und der zumindest einen Polarität des Schwingstromes (D) und des zeitlichen Verlaufes der resultie¬ renden Spannung ein Schaltzeitpunkt festgelegt wird.- At least one increase in the driving voltage (A) and at least one polarity of the oscillating current (D) are evaluated and in dependence on at least one increase of the driving voltage (A) and the at least one polarity of the oscillating current (D) and the time course of the result ¬ voltage is set a switching time.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaltzeitpunkt in der Nähe eines Nulldurchganges der re¬ sultierenden Spannung (C, Cl ) liegt .3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the switching time is in the vicinity of a zero crossing of the re ¬ sultierenden voltage (C, Cl).
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Schaltzeitpunkt die Nähe eines Nulldurchganges der resultierenden Spannung (Cl ) gewählt wird, an welchem die treibende Spannung (Al ) und die Schwingspannung (Bl ) Anstiege mit gleichem Richtungs sinn aufweisen .4. A method according to claim 1 or 3, wherein a switching point is selected to be near a zero crossing of the resulting voltage (Cl) at which the driving voltage (Al) and the oscillating voltage (Bl) have increases with the same sense of direction.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Schaltzeitpunkt die Nähe eines Nulldurchganges der resultierenden Spannung (C ) gewählt wird, an welchem die treibende Spannung (A) einen negativen Anstieg und der Schwingstrom (D) eine positive Polarität oder die treibende Spannung (A) einen positiven Anstieg und der Schwingstrom (D) eine negative Polarität aufweisen .5. The method according to claim 2 or 3, characterized in that for the switching time, the proximity of a zero crossing of the resulting voltage (C) is selected, at which the driving voltage (A) a negative increase and the oscillating current (D) a positive polarity or the driving voltage (A) a positive increase and the oscillating current ( D) have a negative polarity.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schwingstrom durch eine Kompensationsdrossel ( 6, 8 , 9 ) fließt .6. The method according to claim 5, characterized in that the oscillating current flows through a compensating choke (6, 8, 9).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zeitliche Verlauf der Schwingspannung (B, Bl ) und/oder des Schwingstromes (D) mittels einer Prony-Methode ermittelt wird .7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the time profile of the oscillating voltage (B, Bl) and / or of the oscillatory current (D) is determined by means of a Prony method.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die über der Unterbrecherstrecke ( 1 ) nach einem Ausschaltvorgang anliegende Spannung der resultierenden Spannung (C, Cl ) entspricht .8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the voltage applied across the interrupter gap (1) after a turn-off operation corresponds to the resulting voltage (C, Cl).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Bestimmung des Schaltzeitpunktes die Vorüberschlags¬ charakteristik des Schaltgerätes berücksichtigt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in the determination of the switching time, the pre- flashover ¬ characteristic of the switching device is taken into account.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei einer voranschreitenden Dämpfung der Schwingspannung (B,10. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that, with a progressive damping of the oscillating voltage (B,
Bl ) und /oder des Schwingstromes (D ) der Schaltzeitpunkt in der Nähe eines beliebigen Nulldurchganges der resultierenden Spannung (C, Cl ) festgelegt wird.Bl) and / or the oscillating current (D) of the switching time in is set close to any zero crossing of the resulting voltage (C, Cl).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaltzeitpunkt für einen Einschaltvorgang des elektrischen Schaltgerätes genutzt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, d a d u r c h e c e n e z e i c h e s that the switching time is used for a switch-on of the electrical switching device.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung eine Einrichtung ( 12 ) zum Vergleichen des Anstieges der treibenden Spannung und der Schwingspannung und/oder der Polarität des Schwingstromes aufweist . 12. A device for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the device has a device (12) for comparing the increase of the driving voltage and the oscillating voltage and / or the polarity of the oscillating current.
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