FI108166B - Johdinkatkoksen havaitseminen sähköverkossa - Google Patents

Description

108166

Johdinkatkoksen havaitseminen sähköverkossa

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy sähköverkkoihin ja erityisesti johdinkatkoksen havaitsemiseen sähköverkossa.

5 Sähkönjakeluverkon vaihejohtimen katkeamisen seurauksena joh din voi pudota huonosti johtavalle alustalle tai jäädä ilmaan roikkumaan tai katkennut johdin on päällystetty avojohdin, jolloin vikavirrat ovat niin pienet, että tavanomainen relesuojaus ei välttämättä havaitse vikaa. Jännitteinen johdin aiheuttaa tällöin ympäristölleen turvallisuusriskin.

10 Eräs tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu on vakioaikainen vino- kuormituksen ilmaiseva johdonsuojarele, joka havaitsee vinokuormat valvomalla perustaajuisten vaihevirtojen ääriarvoja: Δ7 = /max ~ /min *100%, (1) •max 15 jossa AI on samalla hetkellä mitatun suurimman lmax ja pienimmän lmin vaihevirta-arvon ero prosentuaalisesti esitettynä. Mikäli vinokuorma ylittää asetetun toiminta-arvon, yksikkö havahtuu ja toimintalaskuri käynnistyy. Verkon normaalin vinokuormituksen takia havahtumisvirran asettelualue on taval-20 lisesti 10-60 % ja vinokuormitusyksikön toimintaviive voidaan asettaa esimerkiksi alueelta 1-300 s.

Julkaisussa Lee, R. E. & Bishop, M. T., ’’Performance testing of the ratio ground relay on a four-wire distribution feeder”, IEEE Transactions on Power Apparatures and Systems, Vol. PAS-102, No. 9, September 1983, pp. 25 2943 - 2949, on esitetty sähkömekaaninen maasulkurele (RGR = Ratio

Ground Relay), joka aiempaa paremmin pystyi tunnistamaan myös johdinkatkoksen. Rele havaitsee vian, jos lähdön alussa mitatun nollavirran ja virran myötäkomponentin suhde (31(,/1,) ylittää ennalta asetellun arvon. Releessä on . kaksi sähkömagneettisen induktion periaatteella toimivaa käämiä, joista toinen 30 käämi tuottaa (3I0)2 verrannollisen vääntömomentin ja toinen käämi tuottaa (I,)2 ’ - (l2)2 verrannollisen vastustavan momentin. Vastakkaisiin suuntiin vaikuttavat vääntömomentit tuottavat releen toimintakarakteristikan, jonka perusteella voidaan releen laukaisu asetella. Rele on tarkoitettu vastuksella maadoitettuun verkkoon eli 4-johtimiseen järjestelmään.

2 108166

Esimerkiksi julkaisussa Jeerings, D. I. & Linders, J. R., ’’Unique aspects of distribution system harmonics due to high impedance ground faults”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 5, no. 2, April 1990, pp. 1086 -1094 on esitetty ajatus maasulkureleestä, jonka toiminta perustuu kolmannen 5 yliaallon indikointiin. Jännitteisen johtimen koskettaessa maata maaperän epälineaarinen impedanssi ja kosketuksessa syntyvä valokaari aiheuttavat nollavirtaan yliaaltoja. Yliaaltosisältö kasvaa vikaimpedanssin kasvaessa. Suu-ri-impedanssinen maasulku voidaan tunnistaa virran kolmannen yliaallon osoittimen muutoksen perusteella ja vikavirran suunta voidaan tunnistaa pe-10 rustuen harmonisen impedanssin mittaukseen. Viallinen vaihe tunnistetaan kolmannen yliaallon nolla- ja myötäkomponenttien välisestä suhteesta. Käyttämällä osoitinsuureita pystytään erottamaan toisistaan yksivaiheisen maasulun (esim. johdinkatkos maakosketuksen kanssa) ja kolmivaiheisen teollisuus-kuorman aiheuttamat yliaallot.

15 Lisäksi edellä mainittujen tunnetun tekniikan mukaisten relesovel- lusten lisäksi tunnetaan kehitteillä olevia tekniikoita, jotka perustuvat siihen, että johdinkatkos aiheuttaa suuri-impedanssisen katkeilevan maasulun, jolloin kyseinen vika voidaan havaita virran harmonisten komponenttien tason muutoksesta ja samanaikaisesta kuormitusvirran muutoksesta. Harmonisten käyt-20 täytymistä voidaan analysoida muun muassa Fourier-, wavelet-, kaaosteoria-, hermoverkko- ja tekoälymenetelmien avulla.

Ongelmana yllä kuvatuissa järjestelyissä on se, että ne edellyttävät tavallisesti hyvin pieni-impedanssisen maasulun tai suhteellisen suuren kuormituksen vikapaikan taakse pystyäkseen havaitsemaan johdinkatkoksen. Vir-25 hetoimintoja saattavat aiheuttaa myös verkon luonnolliset käyttötoimenpiteet kuten esimerkiksi kuormittamattoman muuntajan kytkeminen verkkoon, kyt-kentätilanteiden muutokset, tehomuuntajien käämikytkimien asennon muutokset, kompensointikondensaattoreiden kytkeminen verkkoon ja pois, eri-koiskuormitukset sekä se, että suuri-impedanssiset viat yleensä aiheuttavat 30 vastaavia ilmiöitä verkossa, jolloin vaihekatkoksen erotteleminen niistä on : epävarmaa. Lisäksi useat tunnetun tekniikan mukaiset menetelmät on tarkoi tettu toimiviksi verkoissa, joissa tähtipiste on yhdistetty maahan pienen vastuksen kautta, jolloin ne eivät välttämättä toimi maasta erotetussa tai maasul-kuvirran kompensointikuristimella varustetussa verkossa.

3 108166

Keksinnön lyhyt selostus , Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän toteuttava laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmällä ja järjestelmällä, joille on tunnus-5 omaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa 1 ja 9. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu perustaajuisten kuormitusvirtojen muutosten havaitsemiseen. Keksinnön mukaisen menetelmän keskeisenä tekijänä on pys-10 tyä erottelemaan se, milloin virtojen muutokset ovat johdinkatkoksen aiheuttamia. Keksinnön mukaisesti johdinkatkos tunnistetaan siitä, että johtolähdön yhden vaiheen virta pienenee lyhyessä ajassa tiettyä raja-arvoa enemmän ja kahden muun vaiheen virtojen välinen vaihekulma kasvaa tiettyä raja-arvoa enemmän. Lisäksi keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti näi-15 den kahden muun vaiheen virtamuutososoittimien välisen kulman on oltava olennaisesti erisuun kuin 60 astetta.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on se, että ne mahdollistavat sähköverkon johdinkatkoksen havaitsemisen tekniikan tason mukaisia ratkaisuja herkemmin ja luotettavammin. Keksintö helpottaa sähkö-20 verkkojen käyttötoimintaa ja parantaa niiden turvallisuutta yleisön ja ympäristön osalta. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa suoraan olemassaolevissa ohjelmoitavissa johdonsuojareleissä. Perusmuodossaan menetelmä toimii itsenäisesti johtolähtökohtaisissa suojareleissä, eikä se tarvitse johdinkatkoksen tunnistamiseksi tietoja viereisten johtolähtöjen releiltä tai ** 25 ylemmän tason automaatiojärjestelmästä.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 esittää mallin sähköverkosta, jossa on johdinkatkos; 30 Kuvio 2 esittää johtolähdön kuormitusvirtojen osoitindiagrammin, kun vaiheessa R on johdinkatkos;

Kuvio 3 esittää kuormituksen vaihekulman muutoksen vaikutuksen terveiden vaiheiden välisen vaihekulman muutokseen johdinkatkoksen tapahduttua.

4 108166

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähinnä maasta erotetun keski-jännitteisen sähkönjakeluverkon yhteydessä. Keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus rajata mihinkään tiettyyn verkkotyyppiin tai jännitetasoon.

5 Kuviossa 1 on esitetty yksinkertaistettu malli sähköverkosta, joka käsittää kolme vaihetta R, S ja T sekä syöttävän pisteen 1, joka on esimerkiksi sähköasema ja joka saa syöttönsä esimerkiksi muuntajalta tai toiselta sähkö-asemalta (ei esitetty). Edelleen kuviossa 1 on esitetty johtolähtö 2, jossa on johdinkatkos F vaiheessa R. Johtolähdön 2 kuormituksia on kuvattu impe-10 dansseilla Z1R,_ZjR (R-vaihe), Z1s, Zgs (S-vaihe) sekä Z1T, (T-vaihe). Kuvioon on lisäksi merkitty syöttävästä pisteestä 1 johtolähdölle 2 lähtevät virrat iR, ls ja Ij. On huomattava, että kuviossa on esitetty vain keksinnön ymmärtämisen kannalta välttämättömiä elementtejä ja on selvää, että esimerkiksi syöttävästä pisteestä lähteviä johtolähtöjä voi olla mielivaltainen määrä.

15 Keksinnön perusajatuksen mukaisesti johdinkatkos F tunnistetaan siitä, että johtolähdön 2 viallisen vaiheen R virta IR pienenee lyhyessä ajassa tiettyä raja-arvoa enemmän ja kahden muun vaiheen S ja T virtojen is ja lT välinen vaihekulma kasvaa tiettyä raja-arvoa enemmän. Lisäksi näiden kahden muun vaiheen virtamuutososoittimien välisen kulman on edullisesti oltava 20 olennaisesti erisuuri kuin 60 astetta.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti ehtona johdinkat-koksen tunnistamiselle on, että johtolähdöllä 2 ensin todetaan epäsymmetrinen vika. Edullisesti epäsymmetrinen vika todetaan, kun kolmivaihejärjestelmän jonkin vaiheen R, S tai T virran itseisarvon muutos hyvin lyhyessä ajassa : 25 (esimerkiksi 2-3 verkkojaksoa vastaava aika eli 50 Hz nimellistaajuisessa jär jestelmässä noin 40-60 ms) on tiettyä raja-arvoa k suurempi ja se on eri suuri kuin vastaavat muiden vaiheiden virtojen muutokset, esimerkiksi vähintään 50 % suurempi. Tämä voidaan todeta, kun seuraavat kaksi ehtoa a) ja b) ovat samanaikaisesti voimassa: 30 a) \AIR\^k tai |A/S|>& tai \AlT\> k (2) b) |Δ/λ| ψ |Δ/5| tai |Δ/λ|*|Δ/γ| tai |Δ/5| φ [Δ/^Ι, (3) 35 jossa Δ-«, Δ-'> ja Δ-Γ tarkoittavat mitattuja vaiheiden R, S ja T virtojen muutoksia. Edellä kuvatun vaiheen tarkoituksena on suodattaa koi- 5 108166 mivaiheiset symmetrisen kuorman kytkennät, kuten esimerkiksi erotinohjauk-, silla tehtävät verkon kytkentätilan muutokset, pois analysoitavista tapahtumis ta, jotka muutoin saatettaisiin tulkita virheellisesti johdinkatkokseksi. Epäsymmetrinen vika voidaan todeta myös jollain muulla menetelmällä; esimerkiksi 5 johdinkatkoksen tapauksessa symmetrisen kolmivaihejärjestelmän vastakom-ponentin arvo muuttuu. Epäsymmetrinen vika voidaan todeta tällöin myös vastakomponentin muutoksesta. Mutta koska maasulku aiheuttaa myös vasta-komponentin muutoksen, voisi tällöin mahdollinen viereisellä lähdöllä sattunut maasulku johtaa virhetulkintaan.

10 Edelleen keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti, kun joh- tolähdöllä on todettu epäsymmetrinen vika ja jos vikaan liittyy maakosketus, tunnistetaan seuraavaksi viallinen vaihe. Pieni-impedanssisen maasulkuvian tapauksessa viallinen vaihe tunnistetaan esimerkiksi siitä, että jonkin vaiheen jännitteen itseisarvo on pienentynyt puoleen tai enemmän normaalitilan ar-15 vostaan eli pätee ehto: |t/v|<0.5|L/„„|, (4) jossa Uv = R-, S- tai T-vaiheen jännite ja 20 Uvn = vaihejännitteen nimellisarvo.

Suuri-impedanssisten maasulkuvikojen tapauksessa, jolloin yhtälö (4) ei päde minkään vaiheen jännitteelle, viallinen vaihe tunnistetaan esimerkiksi vertailemalla vaihevirtojen muutosten itseisarvoja. Käytännössä tämä tar-*- 25 koittaa vikoja, joissa vikaresistanssi on yli 5 kn. Symmetrisessä kolmivaihe järjestelmässä Vialliseksi oletetaan se vaihe, jonka vaihevirran muutoksen itseisarvo poikkeaa eniten samanaikaisesta kahden muun vaiheen virran vastaavista muutoksista. Tämä poikkeama todetaan siitä, että viallisen vaiheen virran muutos on tekijänä kahdessa suurimmassa vaihevirtojen muutosten 30 erotuksessa: N»|-|A/S||, ||δ/,|-|δ/γ| ja [A/S|-|A/,.|| (5)

Vaihejohtimen katkeaminen aiheuttaa tavallisesti myös maasulun, 35 kun katkennut johdin joutuu kosketukseen maan kanssa. Maasulku puolestaan aiheuttaa nollavirtakomponentin johtolähdön vaiheiden virtoihin. Koska kek- 6 108166 * sinnön perusajatus perustuu johtolähdön vaiheiden kuormitusvirtojen muutoksiin, on edullista, että mahdollinen nollavirtakomponentti poistetaan mitatuista virta-arvoista. Viallisen vaiheen virran muutoksesta poistetaan taustaverkon eli johtolähdön ulkopuolisen verkonosan syöttämä nollavirran muutos esimerkiksi 5 seuraavan yhtälön mukaisesti: Δ/*, = Δ/„-3Δ/0ι (6) jossa AJm = vaihevirran muutos, josta on poistettu taustaverkon 10 syöttämä nollavirta, Δ/νν = viallisen vaiheen virran muutos ja AIq - johtolähdön alussa mitattu nollavirran muutos.

Edelleen keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti, mikäli 15 käytettävissä on johtolähdön nollaimpedanssin arvo, voidaan menetelmän herkkyyttä parantaa poistamalla vaihevirroista myös lähdön itsensä syöttämä nollavirta. Tämän seurauksena virtamuutoksesta jää jäljelle vain kuormituksen muutoksesta johtuva virran muutos. Johtolähdön nollaimpedanssin arvo voidaan saada esimerkiksi sähköverkon verkkotietojärjestelmästä tai jollain 20 muulla tavalla. Kompensointi tehdään vialliselle vaiheelle esimerkiksi yhtälön (7) ja terveille vaiheille esimerkiksi yhtälön (8) avulla seuraavasti: Α/„ν = Δ/ν.-2Δϋ0/3Ζ0, (7) '· 25 Δ/,„„ = Δ/„ + AU0/3Z0j (8) jossa Δ/ν(Ι)ν = kuormituksen muutoksesta johtuva vaihevirran muutos viallisessa vaiheessa, AIrml = kuormituksen muutoksesta johtuva vaihevirran muutos ter-30 veessä vaiheessa, *: AIrl = terveen vaiheen virran muutos, AU0 = nollajännitteen muutos ja AZ0i = johtolähdön nollaimpedanssi.

35 Yhtälöiden (7) ja (8) merkitys on siis siinä, että ne poistavat mita tusta vaihevirran muutoksista johdon maakapasitanssien ja normaalitilan vuo- 7 108166 toresistanssien vaikutuksen. Jos maasulkuvian tapauksessa kompensoidaan vain taustaverkon syöttämä maasulkuvirta, voidaan menetelmällä tunnistaa johdinkatkokset, joissa kuormitusvirran itseisarvon muutos on suurempi kuin kaksi kolmasosaa lähdön itsensä syöttämästä maasulkuvirrasta.

5 Keksinnön mukaisesti johdinkatkos tunnistetaan siitä, että viallisen vaiheen virta pienenee lyhyessä ajassa tiettyä raja-arvoa enemmän ja kahden muun vaiheen virtojen välinen vaihekulma kasvaa tiettyä raja-arvoa enemmän. Lisäksi näiden kahden muun vaiheen virtamuutososoittimien välisen kulman on edullisesti oltava olennaisesti erisuuri kuin 60 astetta, edullisesti erisuuri 10 kuin 60°±5°. Viallisen vaiheen virralle saadaan yhtälö: |Z,|-|L-A/J>e, *>0 (9) jossa ε on viallisen vaiheen virran muutoksen raja-arvo ja 15 /„ on viallisen vaiheen virta ennen vaihekatkosta.

Yhtälössä (9) Δ-™' korvataan yhtälön (7) mukaisella virtamuutok-sella jos käytettävissä on lähtökohtaiset nollaimpedanssin arvot. Ter veiden vaiheiden virtojen kulmakriteerit ovat seuraavat: 20 φ2-φι >Δφ, Δφ > 0 (10) φ3 * 60°±5° (11) * 25 jossa Δφ johdinkatkoksen aiheuttaman terveiden vaiheiden väli sen kulmamuutoksen raja-arvo, φ, on terveiden vaiheiden virtojen välinen kulma ennen johdin- katkosta, φ2 on terveiden vaiheiden virtojen välinen kulma johdinkatkoksen 30 jälkeen ja • φ3 on terveiden vaiheiden virtamuutosten välinen kulma.

f

Johdinkatkoksen vaikutusta terveiden vaiheiden kuormitusvirtojen vaihekulmiin havainnollistaa kuvion 2 osoitindiagrammi. Kuvion 2 tapauksessa 35 R-vaiheen johdinkatkos on simuloitu tietokoneohjelman avulla. Johtolähdön vaiheiden virrat ennen katkosta ovat ]R, ^ ja |γ ja katkoksen tapahduttua rR, £s 8 108166 ja £T. Katkoksen takana on pelkästään induktiivista kuormaa, ja sen osuus on noin 20 % lähdön kokonaiskuormituksesta. Johdinkatkokseen ei liity kuvion 1 tapauksessa maakosketusta, joten vaihevirtojen muutokset AjR, Als ja ΔΙΤ ovat yksinomaan kuormituksen muutoksesta johtuvia.

5 Virtojen ja jännitteiden muutokset vaihekulmineen lasketaan erotuk sena ennen muutosta rekisteröityjen virtojen ja jännitteiden vastaaviin arvoihin verrattuna. Keksinnön mukaisen menetelmän ensisijainen tehtävä on tunnistaa johdinkatkos niissä tapauksissa, jolloin johdonsuojareleen normaalit suo-jausfunktiot eivät ole havainneet vikaa. Menetelmää voidaan käyttää myös 10 niissä häiriötapauksissa, joissa jälleenkytkentäautomatiikan toimittua katkaisija on jäänyt kiinni. Tällöin ns; häiriönaikainen näytteenotto on synkronoitava jäl-leenkytkentöjen jälkeiseen ajankohtaan.

Viallisen vaiheen kuormitusvirran pieneneminen on suoraan verrannollinen sen kuorman Z2 (Z2R, Z^ ja Z^), joka jää katkoksen taakse, osuuteen 15 johtolähdön 2 kokonaiskuormituksesta Z, (Z1R, Z1s ja Z1T) + Z2. Virran muutoksesta saadaan samalla karkea arvio vian etäisyydelle. Johdinkatkoksen F vaikutusta terveiden vaiheiden kuormitusvirtojen vaihekulmiin voidaan tutkia kuvion 1 avulla, jossa on esitetty verkon malli katkoksen tapahduttua vaiheessa R.

Mallissa on oletettu, että kuormituksen impedanssi säilyy vakiona ja että 20 kuorman tehokerroin on sama katkoksen F eri puolilla olevissa verkon osissa.

Eri suuruisille kuormitusvirran muutoksille (yhtälö (9)) ja niitä vastaaville vaihe-kulman muutoksille (yhtälö (10)) voidaan esimerkkitapauksessa esittää seu-raavan taulukon mukaiset arvot: • _Virran muutos (%)__Kulman muutos (asteita) _£___05_ _2__TO_ _4__O0_ _10__5J_ _20__104_ - 30 16,0 25 >

Menetelmän käytön kannalta on tunnettava vaihevirtojen ja jännitteiden arvot sekä niiden muutokset mahdollisimman tarkasti, koska johdinkatkoksen tunnistamisherkkyys keksinnön mukaisesti riippuu olennaisesti siitä, millä tarkkuudella muutokset pystytään havaitsemaan.

4 9 108166

Esimerkiksi Suomessa käytössä olevat pienjänniteverkot liittyvät keskijännitejakeluverkkoon yleensä Dyn-kytkentäisen jakelumuuntajan kautta siten, että kukin pienjänniteverkon vaihe saa virtansa kahdesta keskijännite-verkon vaiheesta. Kuluttajien jännite on johdinkatkoksen takana olevassa ver-5 kon osassa siten kolmasosalla kuluttajista normaalin suuruinen, kun se lopuilla 67 %:lla putoaa noin 58 %:iin. Jännitteen pienetessä kuluttajien pätövirta kasvaa ja loisvirta useimmissa tapauksissa pienenee. Pätövirran kasvua terveissä vaiheissa voitaisiin myös mahdollisesti käyttää yhtenä kriteerinä johdinkatkosta ilmaistaessa. Kuluttajien lajirunsaudesta johtuen kuormituksen jänniteriippu-10 vuus vaihtelee kuitenkin laajoissa rajoissa, mikä tekee kriteerin käytön vaikeaksi.

Terveiden vaiheiden välinen vaihekulma on käytännöllisesti katsoen kriteerinä tunteeton kuorman käyttäytymiselle vikatilanteissa. Pätövirran kasvu aiheuttaa myös vaihekulmaeron kasvamisen. Koska loisvirta vastaavasti pie-15 nenee, muuttuu impedanssien Z1 ja Z2 välinen vaihekulmakin. Muutoksen vaikutusta vaihekulmakriteeriin on havainnollistettu kuviossa 3, jossa on esitetty kuormituksen vaihekulman muutoksen vaikutus terveiden vaiheiden väliseen vaihekulmamuutokseen johdinkatkoksen tapahduttua. Vaaka-akselilla on kuormituksen vaihekulman muutos. Esimerkkinä on käytetty tapausta, jossa 20 viallisen vaiheen virran muutos on 10 % eli 10 % kuormituksesta jää katkoksen taakse. Käytännössä verkon impedanssien vaihekulma muuttuu vian vaikutuksesta korkeintaan 20-30 astetta. Vaikutus jää tällöin vaihekulmakriteerin kannalta merkityksettömän pieneksi.

Jos pienjänniteverkon puolelta kytketään kahdesta vaiheesta sa-. 25 manaikaisesti pois yhtäsuuri kuorma, aiheuttaa se ensiöpuolella samanlaisen virtojen ja jännitteiden muutoksen kuin ensiöpuolen johdinkatkos. Jotta toisio-puolen kahden vaiheen kuormien täsmälleen samanaikainen poiskytkentä ei aiheuttaisi algoritmin virheellistä toimintaa, on terveiksi oletettujen vaiheiden virtamuutosten välisen kulman oltava erisuuri kuin noin 60 ±5 astetta, mistä ai-30 heutuu ehto (11).

• Keksinnön mukaisen menetelmän pohjalta tehty algoritmi voidaan asentaa nykyisiin ohjelmoitaviin johdonsuojareleisiin toimilohkoksi. Perusmuodossaan menetelmä toimii itsenäisesti lähtöjen suojareleissä, eikä se tarvitse johdinkatkoksen tunnistamiseksi tietoja viereisten johtolähtöjen releiltä tai 35 ylemmän tason automaatiojärjestelmästä.

108166 10

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (16)

108166 Patenttivaatim u kset , 1. Menetelmä johdinkatkoksen havaitsemiseen sähköverkossa, joka verkko on kolmivaiheinen ja käsittää ainakin yhden syöttävästä pisteestä lähtevän johtolähdön, jolloin menetelmä käsittää vaiheen, jossa 5 tarkkaillaan johtolähdön vaiheiden virtojen arvoja tai näihin verran nollisia suureita, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa tunnistetaan, että johtolähdöllä on johdinkatkos, jos ennalta määrätyn ajan kuluessa yhden vaiheen virta-arvo pienenee ennalta määrättyä raja-10 arvoa enemmän ja kahden muun vaiheen virta-arvojen välinen vaihekulma kasvaa ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tarkkaillaan johtolähdön vaiheiden virtojen arvoja tai näihin verrannollisia suureita, kunnes johtolähdöllä todetaan epäsymmetrinen vika, jolloin tunnis- 15 tetaan, että johtolähdöllä on johdinkatkos, jos ennalta määrätyn ajan kuluessa yhden vaiheen virta-arvo on pienentynyt ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän ja kahden muun vaiheen virta-arvojen välinen vaihekulma on kasvanut ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että mainittu epäsymmetrinen vika todetaan, jos johtolähdön jonkin vaiheen virta-arvon itseisarvon muutos ennalta määrätyssä ajassa on suurempi kuin ennalta määrätty raja-arvo ja lisäksi erisuuri kuin johtolähdön muiden vaiheiden virta-arvojen itseisarvojen vastaavat muutokset.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tun-25 n e 11 u siitä, että tunnistetaan, että johtolähdöllä on johdinkatkos vain, jos lisäksi mainittujen kahden muun vaiheen virta-arvojen muutosarvojen välinen kulma on olennaisesti erisuuri kuin 60°, edullisesti erisuuri kuin 55°-65°.

5. Patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa 30 tunnistetaan viallinen vaihe, kun johtolähdöllä on todettu epäsym metrinen vika, jolloin tunnistetaan, että johtolähdöllä on johdinkatkos, jos ennalta määrätyn ajan kuluessa vialliseksi tunnistetun vaiheen virta-arvo on pie- nentynyt ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän ja terveiden vaiheiden virta-arvojen välinen vaihekulma on kasvanut ennalta määrättyä raja-arvoa enem-35 män. Λ 108166

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tunnistetaan vialliseksi se vaihe, jonka jännitteen itseisarvo on pienentynyt puoleen tai enemmän normaalitilan arvostaan tai jonka vaihevirran arvon muutoksen itseisarvo poikkeaa eniten kahden muun vaiheen vaihevirtojen ar- 5 vojen vastaavien muutosten itseisarvoista.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tunnistetaan, että johtolähdöllä on johdinkatkos vain, jos lisäksi mainittujen terveiden vaiheiden virta-arvojen muutosarvojen välinen kulma on olennaisesti erisuuri kuin 60°, edullisesti erisuuri kuin 55°-65°.

8. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa viallisen vaiheen tunnistamisen jälkeen poistetaan mahdollisen johtolähdöllä tapahtuvan maasulun aiheuttama johtolähdön ulkopuolisen verkonosan eli taustaverkon syöttämä nolla- 15 virta viallisen vaiheen virta-arvosta tai poistetaan mahdollisen johtolähdöllä tapahtuvan maasulun aiheuttama johtolähdön ulkopuolisen verkonosan eli taustaverkon syöttämä nolla-virta viallisen vaiheen virta-arvosta ja johtolähdön itsensä syöttämä nollavirta kaikkien vaiheiden virta-arvoista. 20

9. Järjestelmä johdinkatkoksen havaitsemiseen sähköverkossa, jo ka verkko on kolmivaiheinen (R, S, T) ja käsittää ainakin yhden syöttävästä pisteestä (1) lähtevän johtolähdön (2), jolloin järjestelmä on sovitettu tarkkailemaan johtolähdön vaiheiden virtojen arvoja (iR, ls ja lT) tai näihin verrannollisia suureita, tunnettu siitä, että järjestelmä on lisäksi so-'· 25 vitettu tunnistamaan, että johtolähdöllä on johdinkatkos (F), jos ennalta määrätyn ajan kuluessa yhden vaiheen virta-arvo pienenee ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän ja kahden muun vaiheen virta-arvojen välinen vaihekulma kasvaa ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tarkkailemaan johtolähdön (2) vaiheiden (R, S, T) virtojen arvoja (lR) Ig ja lT) tai näihin verrannollisia suureita, kunnes järjestelmä toteaa johtolähdöllä epäsymmetrisen vian, ja tällöin tunnistamaan, että johto-lähdöllä on johdinkatkos, jos ennalta määrätyn ajan kuluessa yhden vaiheen 35 virta-arvo on pienentynyt ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän ja kahden 108166 » muun vaiheen virta-arvojen välinen vaihekulma on kasvanut ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu toteamaan mainittu epäsymmetrinen vika, jos 5 johtolähdön (2) jonkin vaiheen virta-arvon itseisarvon muutos ennalta määrätyssä ajassa on suurempi kuin ennalta määrätty raja-arvo ja lisäksi erisuuri kuin johtolähdön muiden vaiheiden virta-arvojen itseisarvojen vastaavat muutokset.

12. Patenttivaatimuksen 9, 10 tai 11 mukainen järjestelmä, tun-10 n e tt u siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistamaan, että johtolähdöllä (2) on johdinkatkos vain, jos lisäksi mainittujen kahden muun vaiheen virta-arvojen muutosarvojen välinen kulma on olennaisesti erisuuri kuin 60°, edullisesti erisuuri kuin 55°-65°.

13. Patenttivaatimuksen 10, 11 tai 12 mukainen järjestelmä, tun-15 n e 11 u siitä, että järjestelmä on lisäksi sovitettu tunnistamaan viallinen vaihe, kun järjestelmä on todennut johtolähdöllä (2) epäsymmetrisen vian, jolloin järjestelmä on sovitettu tunnistamaan, että johtolähdöllä on johdinkatkos, jos ennalta määrätyn ajan kuluessa vialliseksi tunnistetun vaiheen virta-arvo on pienentynyt ennalta määrättyä raja-20 arvoa enemmän ja terveiden vaiheiden virta-arvojen välinen vaihekulma on kasvanut ennalta määrättyä raja-arvoa enemmän.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistamaan vialliseksi se vaihe, jonka jännitteen itseisarvo on pienentynyt puoleen tai enemmän normaalitilan arvostaan 25 tai jonka vaihevirran arvon muutoksen itseisarvo poikkeaa eniten kahden muun vaiheen vaihevirtojen arvojen vastaavien muutosten itseisarvoista.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistamaan, että johtolähdöllä (2) on johdinkatkos vain, jos lisäksi mainittujen terveiden vaiheiden virta-arvojen 30 muutosarvojen välinen kulma on olennaisesti erisuuri kuin 60°, edullisesti erisuuri kuin 55°-65°.

16. Patenttivaatimuksen 13, 14 tai 15 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on lisäksi sovitettu viallisen vaiheen tunnistettuaan r 108166 poistamaan mahdollisen johtolähdöllä (2) tapahtuvan maasulun aiheuttama johtolähdön ulkopuolisen verkonosan eli taustaverkon syöttämä f nollavirta viallisen vaiheen virta-arvosta tai poistamaan mahdollisen johtolähdöllä (2) tapahtuvan maasulun ai-5 heuttama johtolähdön ulkopuolisen verkonosan eli taustaverkon syöttämä nollavirta viallisen vaiheen virta-arvosta ja johtolähdön itsensä syöttämä nolla-virta kaikkien vaiheiden virta-arvoista. 108166 j j }