FI112283B - Method for detecting large impedance ground fault in medium voltage grid - Google Patents

Method for detecting large impedance ground fault in medium voltage grid Download PDF

Info

Publication number
FI112283B
FI112283B FI992044A FI19992044A FI112283B FI 112283 B FI112283 B FI 112283B FI 992044 A FI992044 A FI 992044A FI 19992044 A FI19992044 A FI 19992044A FI 112283 B FI112283 B FI 112283B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
network
zero
asymmetry
output
calculated
Prior art date
Application number
FI992044A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI19992044A (en
Inventor
Ari Nikander
Pertti Jaerventausta
Original Assignee
Abb Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Oy filed Critical Abb Oy
Priority to FI992044A priority Critical patent/FI112283B/en
Priority to PCT/FI2000/000816 priority patent/WO2001022104A1/en
Priority to AU72942/00A priority patent/AU7294200A/en
Publication of FI19992044A publication Critical patent/FI19992044A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI112283B publication Critical patent/FI112283B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18Measuring resistance to earth, i.e. line to ground

Description

112283112283

Menetelmä keskijännite verkon suuri-impedanssisten maasulkuvikojen ilmaisemiseksiA method for detecting high voltage impedance earth fault in a medium voltage network

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä keskijänniteverkon 5 suuri-impedanssisten maasulkuvikojen ilmaisemiseksi ja viallisen lähdön määrittämiseksi.The invention relates to a method according to claim 1 for detecting high impedance earth faults in a medium voltage network 5 and for determining a faulty output.

Keksintöä käytetään jatkuvatoimiseen keskijänniteverkon suuri-impedanssisten maasulkuvikojen ilmaisuun, viallisen lähdön määrittämiseen ja verkon tilan seurantaan 10 esimerkiksi numeerisen monitoimireleen mittaamaa informaatiota käyttäen.The invention is used for continuous detection of high-impedance earth-fault faults in a medium-voltage network, determination of a faulty output, and monitoring of network condition using, for example, information measured by a numeric multifunction relay.

Keskijännitelähdön tuottaman maasulkuvirran suuruus riippuu lähdön edustaman maakapasitanssin 3Co suuruudesta. Lähdön nollasuskeptanssi Bo lasketaan johdinvalmistajien ilmoittamia arvoja käyttäen. Yhtenä ongelmana on laskennassa 15 käytettävien arvojen epätarkkuus. Kokemusten mukaan nollasuskeptanssin arvo Bo voi poiketa jopa 10-20 % teoreettisesta arvostaan. Lähtöjen tuottamien vikavirtojen tunteminen kaikissa verkon kytkentätiloissa on tärkeää maadoitusjännitevaatimusten ja suojauksen toiminnan kannalta. Suuri-impedanssinen maasulku muuttaa lähdön maa-admittanssien epäsymmetriaa. Nykyisin käytössä olevat suojareleet eivät pysty . 20 ilmaisemaan lähdön maa-admittanssien epäsymmetria-astetta ja siitä tapahtuvia "' j. muutoksia.The magnitude of the earth leakage current produced by the medium voltage output depends on the magnitude of the earth capacitance 3Co represented by the output. The output zero-gain capacitance Bo is calculated using values reported by the wire manufacturers. One problem is the inaccuracy of the values used in calculation 15. Experience has shown that the value of zero-skeptance Bo may deviate by up to 10-20% from its theoretical value. Knowledge of the output currents generated by the outputs in all network switching states is important for ground voltage requirements and protection function. A high impedance earth fault changes the asymmetry of the output ground admittances. Current protection relays cannot operate. 20 to denote the degree of asymmetry of the output ground admittances and the changes therein.

• Ml < · | • ·• Ml <· | • ·

II

: Suuri-impedanssisten maasulkujen ilmaisu ja viallisen lähdön määrittäminen on . ongelmallista olemattoman pienestä vikavirrasta johtuen. Herkin suoraan verkosta 25 mitattava indikaattori ko. vikatapauksissa on verkon nollajännite. Nollajännitteen tehollisarvon tai verkon vuotoresistanssin muutokseen perustuva vian ilmaisu oi :T: kuitenkaan kerro suoraan viallista lähtöä, vaan se joudutaan määrittämään muilla : keinoilla. Keksinnössä esitellyillä menetelmillä voidaan seurata jokaisen lähdön . ·: ·. sähköteknistä tilaa erikseen. Maa-admittanssien ja epäsymmetrian jatkuvan seurannan ; * * * j 30 avulla voidaan määrittää verkon sähköinen eristystila j a kytkentätila lähtökohtaisesti.: Detection of high impedance earthquakes and determination of faulty output is. problematic due to the non-existent low fault current. The most sensitive indicator measured directly from the network is 25. in case of faults there is a zero voltage on the network. Fault detection based on a change in the effective value of the zero voltage or the leakage resistance of the network o: T: However, tell the faulty output directly, but it must be determined by other means. The methods disclosed in the invention can be used to monitor each output. ·: ·. electrical space separately. Continuous monitoring of ground admittance and asymmetry; * * * j 30 allows you to determine the electrical isolation and switching state of the network as a matter of principle.

• * · , ·. ; Eräs keksinnön merkittävä etu tunnettuihin menetelmiin verrattuna on jatkuvatoimisuus.• * ·, ·. ; One major advantage of the invention over known methods is the continuous operation.

Lähtöjen suojareleillä on ajanmukainen tieto lähdön sähköisestä pituudesta ja 2 112283 eristystilasta. Syötön suojareleellä on tieto koko verkon sähköisestä pituudesta ja eristystilasta. Menetelmä ei edellytä informaation siirtoa releen ja ylemmän tason jäijestelmien välillä tai releiden välillä.The output protection relays have up-to-date information on the electrical length of the output and 2 112283 isolation status. The supply protection relay provides information on the electrical length and isolation status of the entire network. The method does not require the transfer of information between the relay and the higher level rigid systems or between the relays.

5 Keskijänniteverkon maasulkuvirran laskenta pohjautuu perinteisesti johdinvalmistajilta saatuihin nollasuskeptanssiarvoihin. Vikavirrat lasketaan verkoston seurantalaskennan yhteydessä.5 The calculation of the earth-fault current of the medium voltage network is based on the zero-capacitance values traditionally obtained from wire manufacturers. Failure currents are calculated in conjunction with the network tracking calculation.

Suuri-impedanssiset maasulut pyritään ilmaisemaan perinteisesti seuraamalla 10 sähkövoimajärjestelmän nollajännitteen itseisarvoa ja siinä tapahtuvia muutoksia. Nollajännitteen kynnysarvon ylittyessä tapahtuu hälytys. Menetelmä ei kerro mitään vian sijainnista verkossa.High impedance earth faults are traditionally attempted to be detected by tracking the absolute value of the zero voltage of the electric power system and changes therein. An alarm occurs when the zero voltage threshold is exceeded. The method does not tell anything about the location of the bug in the network.

FI-patenttijulkaisussa 100922 B on kuvattu menetelmä suuriresistanssisen maasulkuvian 15 havaitsemiseksi ja paikallistamiseksi. Vian ilmaisu perustuu pääpiirteittäin seuraavaan menetelmään: Mitataan sähköasemalla verkon vaihejännitteet vaihekulmineen ja muodostetaan verkon nollajännite (Ho) mitattujen vaihejännitteiden vektorisummana, lasketaan verkon nollaimpedanssi (Zo), verrataan nollajännitettä (Ho) verkon vaihejännitteisiin (LIV) ja verkon kokonaisnollaimpedanssiin (Zo)· Saaduista suureista ,:. 20 lasketaan vikaimpedanssit (Zf) jokaiselle vaiheelle ja valitaan vialliseksi vaiheeksi se, .;. jonka vikaimpedanssin (Zf) reaaliosa on suurin.FI patent publication 100922 B describes a method for detecting and locating a high resistance earth fault 15. The fault detection is basically based on the following method: Measure the phase voltage of the network at the substation with the phase angle and construct the network zero voltage (Ho) as the vector sum of the measured phase voltages, calculate the network zero impedance (Zo), the network zero voltage (LIV), :. 20 calculates the fault impedances (Zf) for each phase and selects it,.;. with the largest fraction of the real impedance (Zf).

• · . ’ · : US-patenttijulkaisussa 4 729 052 on kuvattu menetelmä, jossa maasulun olemassaolo :'j‘; todetaan verkon tähti-pisteen maadoitusimpedanssia muuttamalla ja mittaamalla ko.• ·. '·: U.S. Patent 4,729,052 discloses a method wherein the presence of an earth fault is:' j '; by determining the star impedance of the network by modifying and measuring the given impedance.

25 muutoksen vaikutus nollajännitteeseen. Menetelmä sopii ainoastaan sammutettuihin verkkoihin, jotka on varustettu kompensoinnin automaattisäädöllä.25 the effect of the change on the zero voltage. The method is only suitable for shut down networks with automatic compensation compensation.

t * · v : Tunnetun tekniikan haittana on mm. se, että johdinvalmistajien ilmoittamat ; nollasuskeptanssiarvot on yleensä laskettu ’’varman päälle”, jolloin niiden avulla 30 lasketut maasulkuvirta-arvot ovat yleensä todellista hieman suurempia. Muutenkin laskettuihin johdin-parametreihin liittyy epävarmuutta. Suojareleelle ei välity . *. : informaatiota kytkentämuutoksen seurauksena aiheutuvasta lähdön sähköisen pituuden muutoksesta.t * · v: The disadvantage of prior art is e.g. the fact that it was reported by wire manufacturers; the zero-skeptance values are usually calculated "over certainty", whereby the earth-fault current values calculated with them are generally slightly higher than the actual one. Otherwise there are uncertainties in the calculated conductor parameters. The relay is not transmitted. *. : information about the change in the electrical length of the output as a result of the change of the switch.

3 1122833, 112283

Verkon nollajännitteen tehollisarvon seurantaan perustuva vianilmaisumenetelmä ei kerro mitään vian sijainnista verkossa. Suuri-impedanssinen vika saattaa aiheuttaa suuremman muutoksen nollajännitteen vaihekulmassa kuin itseisarvossa, mitä 5 informaatiota ko. menetelmässä ei hyödynnetä. Sääilmiöt (esimerkiksi lumisade) ja verkon kytkentätilanmuutokset aiheuttavat muutoksia verkon nollajännitteessä. Näitä muutoksia voi olla vaikea erottaa suuri-impedanssisen maasulun aiheuttamista muutoksista nollajännitteeseen. Menetelmän etuna on yksinkertaisuus ja kohtuullisen hyvä herkkyys.The fault detection method based on the monitoring of the net zero voltage power rating does not tell anything about the fault location on the network. The high impedance fault may cause a greater change in the phase angle of the zero voltage than the absolute value, the method is not utilized. Weather phenomena (such as snowfall) and changes in the network switching state cause changes in the network zero voltage. These changes can be difficult to distinguish from changes in the zero voltage caused by a high impedance earth fault. The advantage of the method is simplicity and reasonably good sensitivity.

1010

Aikaisemmat suuri-impedanssisten vikojen ilmaisumenetelmät eivät mahdollista verkon lähtökohtaista valvontaa, koska vian suunta joudutaan määrittämään vian havaitsemisen jälkeen lähtöjen nollavirroissa tapahtuvien muutosten avulla. FI-patenttijulkaisussa 100922 B kuvattu menetelmä mahdollistaa ainoastaan koko verkon vaiheiden 15 vuotoresistanssin seurannan. Verkon nollaimpedanssin laskeminen perustuu ko. menetelmässä johdin valmistajien ilmoittamiin nollasuskeptanssiarvoihin, joihin sisältyy epätarkkuutta. Verkon maakapasitanssit voidaan mitata tekemällä maasulkukokeita, mutta tulokset pätevät vain kokeiden aikana käytetyssä kytkentätilanteessa. Lisäksi verkon nollaimpedanssi täytyy laskea ylemmän tason järjestelmässä, jonka jälkeen 20 informaatio täytyy siirtää suojareleelle. Menetelmän etuja ovat viallisen vaiheen ,:. ilmaisu, mahdollisuus vian suunnan määrittämiseen sekä hyvä herkkyys.Previous methods of detecting high impedance faults do not allow for initial monitoring of the network, since the fault direction has to be determined by changes in the output currents after the fault has been detected. The method described in FI Patent Publication No. 100922 B allows only monitoring of the leakage resistance of the 15 stages of the entire network. The calculation of the net impedance of a network is based on the above-mentioned. in the method, I derived the zero-sensitivity values reported by the manufacturers, which include inaccuracies. Ground capacitances of the network can be measured by conducting earth-fault tests, but the results apply only to the switching situation used during the tests. In addition, the zero impedance of the network must be calculated in the higher-level system, after which the information must be transferred to the protection relay. The advantages of the method are the defective stage:. detection, the ability to determine the direction of the fault, and high sensitivity.

. : Patenttihakemuksessa FI 973533 esitetty menetelmä edellyttää tiedonsiirtoa releiden ja .*. käytönvalvontajäijestelmän välillä.. : The method disclosed in patent application FI 973533 requires communication between relays and. between the parental control system.

:7: 25 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan ongelmat ja aikaansaada :T: aivan uudentyyppinen menetelmä keskijänniteverkon suuri-impedanssisten : : : maasulkuvikojen ilmaisemiseksi.: 7: 25 The object of the present invention is to eliminate the problems of the prior art and to provide: T: a completely new type of method for detecting high impedance::: earth faults in a medium voltage network.

i * » 30 Keksintö perustuu siihen, että lasketaan kunkin lähdön maa-admittanssille ja : · * ·, epäsymmetria-asteelle vertailuarvo vertailukytkentätilassa nollajännitteen keinotekoisen : poikkeutuksen tai verkossa luonnostaan esiintyvän maasulun perusteella saaduilla mittaustiedoilla ja näiden vertailuarvojen avulla seurataan ainakin likimain jatkuvasti 4 112283 vastaavia verkon arvoja ja ilmaistaan ennalta määriteltyjen muutosraja-arvojen perusteella mahdollinen vikatilanne.i * »30 The invention is based on calculating the ground value of each output and: * * ·, the degree of asymmetry in the reference switching mode by using the measurement data obtained from the zero-voltage artificial: deviation or natural earth fault in the network and using these reference values values and indicate possible fault conditions based on predefined change limits.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, 5 mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More particularly, the method according to the invention is characterized in that which is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides significant advantages.

Yksi menetelmän keskeinen uutuusarvo aiemmin esitettyihin menetelmiin ja 10 julkaisuihin nähden liittyy menetelmän käytännön toteutuksen yksinkertaisuuteen ja liittämiseen osaksi muuta verkostoautomaatiota. Menetelmän käytännön soveltaminen ei vaadi lähtötietoina verkon komponenttien sähköteknisiä lajitietoja (siis verkkotietoja) eikä reaaliaikaista vallitsevaa kytkentätilaa. Menetelmä voidaan ajatella mustana laatikkona, jonka sisäänmenoina on mitatut nollajännitteet ja nollavirrat ja ulostulona 15 indikaatio maasulusta, joka lähetetään yksisuuntaisena eventtinä ylemmän tason jäijestelmälle. Menetelmä voidaan implementoida yhteen kennoterminaaliin, eikä indikointi vaadi kommunikointia muiden releiden tai tietojäqestelmien kanssa, mikä tekee siitä robustimman ja joustavamman esimerkiksi FI-patenttijulkaisussa 100922 B kuvattuun menetelmään verrattuna. Edelleen menetelmän sisältävä rele/alasema (REC) 20 voidaan installoida verkon varrella olevalle erotinala-asemalle. Koska tässäkään S : » * tapauksessa ei tarvita indikoinnin muodostamisen kannalta muita lähtötietoja tai # ( * · ,··. kommunikointia tietoliikenteen kautta ylemmän tason releiden/tietojäqestelmien .·. j kanssa, on menetelmä käytännön toteutukseltaan huomattavasti selkeämpi kuin FI- r * patenttijulkaisussa 100922 B kuvattu menetelmä. Menetelmä havaitsee itse ; ' ·'; 25 kytkentätilan muutokset, eikä se siten tarvitse toisen jäijestelmän tuottamaa tietoa reaaliaikaisesta kytkentätilasta erona FI-patenttijulkaisussa 100922 B kuvattuun : i : menetelmään.One of the major novelties of the method over the previously disclosed methods and 10 publications relates to the simplicity of the practical implementation of the method and its incorporation into other network automation. The practical application of the method does not require any type of network component electrical data (i.e. network data) or real-time current switching status as input data. The method can be thought of as a black box with inputs of measured zero voltages and zero currents, and an output 15 indication of an earth fault, which is transmitted as a one-way event to a higher-level ice system. The method can be implemented at a single cell terminal and does not require communication with other relays or data systems, which makes it more robust and flexible compared to the method described, for example, in US Patent No. 100922B. Further, the relay / sub-station (REC) 20 containing the method can be installed on a separator sub-station along the network. Again, since in S: »*, no other input data or # (* ·, ··. Communication through higher-level relays / data systems. ·. J are needed to establish an indication, the method is far more practical in practical terms than FI-r *. The method itself detects changes in the switching state, and thus does not require real-time switching information from another rigid system, as opposed to the i: method described in U.S. Patent No. 100,922B.

. : ‘. Keskeinen uutuusarvo liittyy menetelmän jatkuvatoimisuuteen esimerkiksi julkaisuun 30 [Lei94] verrattuna, jossa esitetty menetelmä liittyy lähinnä kertaluontoisiin mittauksiin perustuvaan seurantaan. Keksinnössä hyödynnetään verkossa luonnostaan tapahtuvia » · ,·. : nollajännitteen muutoksia. Laskentamenetelmät eivät vaadi kompensoinnin virityksen säätöä tai verkon kytkentätoimenpiteitä kuten aikaisemmat menetelmät.. : '. The key novelty value relates to the continuous operation of the method, for example, as compared to publication 30 [Lei94], where the method disclosed relates mainly to tracking based on one-off measurements. The invention makes use of naturally occurring networks »·, ·. : changes in zero voltage. The calculation methods do not require adjustment of the compensation tuning or network switching operations like previous methods.

5 112283 Lähtöjen maa-admittanssien määrittäminen mittauksin parantaa vikavirtojen laskennan tarkkuutta verkkotiedoista laskettuihin arvoihin verrattuna sekä mahdollistaa sen, että releellä on ajanmukainen tieto lähdön sähköisestä pituudesta. Menetelmä mahdollistaa 5 vikaindikaation tekemisen vaikka vika tapahtuisi nopeasti lähdön kytkentämuutoksen jälkeen.5 112283 Measuring the ground admittances of the outputs improves the accuracy of the fault current calculation compared to the values calculated from the network data and enables the relay to have up-to-date information on the electrical length of the output. The method allows 5 fault indications to be made even if the fault occurs quickly after the output switching change.

Keksintö mahdollistaa verkon eri lähtöjen sähköteknisen tilan seuraamisen. Vuotoresistanssin muutos kertoo paitsi vian olemassaolon myös viallisen lähdön ja 10 viallisen vaiheen. Aikaisemmat menetelmät suuri-impedanssisten vikojen ilmaisemiseksi perustuvat pääasiassa verkon nollajännitteen seurantaan tai koko verkon vuotoresistanssin määrittämiseen. Tällöin viallinen lähtö joudutaan määrittämään muilla keinoilla.The invention makes it possible to monitor the electrotechnical status of different outputs of a network. The change in leakage resistance not only indicates the existence of a fault, but also a faulty output and 10 faulty phases. Previous methods for detecting high-impedance faults are mainly based on monitoring the zero voltage of the network or determining the leakage resistance of the entire network. In this case, the defective output must be determined by other means.

15 Keksinnön etuna voidaan pitää myös sitä, että sen toteuttaminen ei vaadi uusia laiteratkaisuja eikä mittauksia verkosta, vaan algoritmit voidaan liittää ohjelmallisesti olemassaoleviin numeerisiin monitoimireleisiin.Another advantage of the invention is that its implementation does not require new device solutions or measurements from the network, but the algorithms can be linked to existing numerical multifunction relays.

Koska lähdön maa-admittanssin laskenta perustuu nollavirran ja nollajännitteen 20 muutokseen, eikä kyseisten suureiden absoluuttiarvoihin, lähdön • · · ··! kapasitanssiepäsymmetriasta aiheutuva virhe eliminoituu. Alhaisilla nollajännitteen y ’ arvoilla kapasitanssiepäsymmetrian aiheuttama nollavirtakomponentti saattaa olla ;y merkittävä. Myös osa nollajännitteen mittausvirheestä eliminoituu pois.Since the calculation of the output ground admittance is based on the change in zero current and zero voltage 20 and not in the absolute values of these quantities, the output • · · ··! the error due to capacitance asymmetry is eliminated. At low values of the zero voltage y ', the zero current component caused by capacitance mismatch may be; y significant. Part of the zero voltage measurement error is also eliminated.

• · · * * # ’ 25 Keksintöä ryhdytään seuraa vassa tarkastelemaan mm. kuvion 1 mukaisen ... suoritusesimerkin avulla.The invention will now be discussed, e.g. 1 through the embodiment of FIG.

Lähinnä verkon maakapasitanssien epäsymmetriasta johtuen suuren reaktanssin kautta ; ’ / maadoitetussa (kompensoitu verkko) tai maasta erotetussa verkossa esiintyy 30 normaalitilassakin pieni nollajännite. Normaalitilan nollajännitettä voidaan muuttaa : .' kompensoidussa verkossa maadoituskuristimen viritystä muuttamalla. Sekä • kompensoidussa että maasta erotetussa verkossa kytkentätilan muutos aiheuttaa muutoksen myös nolla-jännitteessä. Normaalitilan nollajännitteeseen on mahdollista 6 112283 vaikuttaa myös keinotekoisesti aiheutetun kapasitanssiepäsymmetrian avulla. Tällöin verkon yhteen vaiheeseen kytketään kondensaattori, jolla verkon terveen tilan nollajännite saadaan nousemaan. Verkon nollajännitettä voidaan muuttaa myös verkon tähtipisteeseen tehtävän virtainjektion avulla. Tämä voidaan toteuttaa suhteellisen 5 yksinkertaisesti kytkemällä maadoituskelan apukäämiin (500 V) tai mittauskäämiin 230 V jännite. Järjestelmä voidaan erottaa pienjännitejäijestelmästä tarkoitukseen sopivan erotusmuuntajan avulla. Virranrajoituskomponenttina voidaan käyttää kondensaattoria. Injektiovirran suuruudeksi riittää alle 1 A ja kestoajaksi muutama sekunti. Esitetyt menetelmät ovat ennestään tunnettuja. Keksinnöllistä on se, miten nollajännitteen 10 muutoksen mittausta sovelletaan.Mainly due to the high reactance due to the asymmetry of the ground capacitances of the network; '/ In a grounded (compensated network) or grounded network, a low zero voltage is present even in normal mode. The neutral voltage of the normal state may be changed:. in a compensated network by changing the ground choke tuning. For both • compensated and isolated networks, a change in the switching state also causes a change in the zero voltage. It is also possible to influence the normal state zero voltage by means of artificially induced capacitance disbalance. In this case, a capacitor is connected to one phase of the network, which causes the neutral voltage of the healthy state of the network to rise. The zero voltage of the network can also be changed by applying a current injection to the star point of the network. This can be accomplished in a relatively simple manner by applying a voltage of 230 V to the auxiliary winding (500 V) or to the measuring winding of the earth coil. The system can be separated from the low voltage system by a suitable isolation transformer. A capacitor can be used as the current limiting component. The injection current is sufficient for less than 1 A and for a few seconds. The methods disclosed are well known in the art. It is inventive how the measurement of the change in zero voltage 10 is applied.

Kun verkon nollajännite muuttuu, myös lähtöjen nollavirrat muuttuvat. Lähdön maa- admittanssi voidaan laskea nollavirran- ja nollajännitteen muutoksen avulla.As the mains voltage changes, the output currents also change. The ground gain of the output can be calculated by means of a change in zero current and zero voltage.

Seuraavassa määritellään laskennassa tarvittavat parametrit ja niiden 15 laskentamenetelmät. Maa-admittanssien ja epäsymmetria-asteen laskentaan keksinnössä käytetyt kaavat 1-4 ovat yleisesti tunnettuja. Niitä on aikaisemmin esitelty mm.The parameters needed for the computation and their computation methods are defined below. The formulas 1-4 used in the invention for the calculation of ground admittances and degree of asymmetry are generally known. They have been previously presented e.g.

viitteissä [Lei97] ja [Lei94]. Keksinnön uutuusarvo perustuu näiden laskentamenetelmien uudentyyppiseen jatkuvatoimiseen soveltamiseen ja kehittämiseen numeerisen monitoimireleen suojaustoiminnoksi ilman, että suojarele tarvitsee ..: 20 lisäinformaatiota ylemmän tason automaatiojärjestelmistä.in [Lei97] and [Lei94]. The novelty value of the invention is based on a new type of continuous application and development of these computation methods for the protection function of a numeric multifunction relay without the need for the protection relay: 20 additional information on higher level automation systems.

# · · ' · · · ’ Määrittelyssä käytetään seuraavia alaindeksejä: • · } * * • · t · ;", i = lähdön numero, i = 1,2,3,...# · · '· · ·' The following sub-indices are used in the definition: • ·} * * • · t ·; ", i = output number, i = 1,2,3, ...

> · · 25 v = vaiheen tunnus 1,2,3 ... _ t = kolmen vaiheen summa •; . E = maapiste> · · 25 v = phase identifier 1,2,3 ... _ t = sum of three phases •; . E = ground

Ui = vaihejännite .. a = -1 /2 + j V3/2 (vaiheensiirto-operaattori) ‘ ’ 30 Kolmen vaiheen yhteenlaskettu maa-admittanssi on pääasiassa kapasitiivinen. ω on 50 ‘. ', Hz perustaajuutta vastaava kulmataajuus (ω = 2πί).Ui = phase voltage. A = -1 / 2 + j V3 / 2 (phase shift operator) '' The combined three-phase ground admittance is mainly capacitive. ω is 50 '. ', Hz is the angular frequency corresponding to the fundamental frequency (ω = 2πί).

Lf = -^-+(l)Lf = - ^ - + (l)

*tE*you

7 1122837, 112283

Kompensoidun verkon teorian mukaan epäsymmetria-aste määritellään seuraavasti: £ _ ZlE + ä. Y.2E + E (2)According to compensated network theory, the degree of asymmetry is defined as: £ _ZlE + ä. Y.2E + E (2)

jaC,Eand C, E

Epäsymmetria-aste voidaan määritellä sekä koko verkolle että yksittäiselle lähdölle. Yksittäisen lähdön tapauksessa admittanssit ovat kyseisen lähdön vaiheen ja maan 5 välisiä admittansseja.The degree of asymmetry can be defined for the entire network as well as for a single output. In the case of a single output, the admittances are the admittances between the phase of that output and ground 5.

Lähdön maa-admittanssi voidaan laskea nollavirran ja nollajännitteen muutoksen avulla (kaava 3). Alaindeksit a ja b vastaavat kahta eri nollajännitteen ja nollavirran mittausta. Nollajännitteiden ja nollavirtojen osoittimia verrataan sellaiseen referenssiosoittimeen, 10 joka ei muutu maasulun aikana. Sopiva referenssiosoitin on yksi pääjännite. Nollajännitteen ja nollavirran muutoksen käyttö maa-admittanssin laskentaan eliminoi kapasitanssiepäsymmetrian aiheuttaman nollavirran vaikutuksen lopputulokseen. Pieniresistanssisten maasulkujen yhteydessä lähtöjen maa-admittanssit voidaan laskea myös suoraan nollavirran ja nollajännitteen avulla, koska epäsymmetrian vaikutus on 15 merkityksetön. Tämä johtuu siitä, että kapasitanssiepäsymmetrian aiheuttama nollavirtakomponentti ei riipu nollajännitteestä.The ground admittance of the output can be calculated by the change of zero current and zero voltage (formula 3). Subscripts a and b correspond to two different measurements of zero voltage and zero current. The indicators of zero voltages and zero currents are compared to a reference pointer 10 which does not change during an earth fault. A suitable reference indicator is one main voltage. The use of zero voltage and zero current change for ground admittance calculation eliminates the effect of zero current on the end result caused by capacitance asymmetry. In the case of low-resistance earth faults, the ground admittances of the outputs can also be calculated directly with zero current and zero voltage since the effect of asymmetry is negligible. This is because the zero current component caused by the capacitance mismatch does not depend on the zero voltage.

Y = Ub~ La (3) E u - u —Ob —0o *·· Epäsymmetria-aste koko verkolle tai yksittäiselle lähdölle voidaan laskea vastaavasti ;" *: 20 kaavasta 4.Y = Ub ~ La (3) E u - u —Ob —0o * ·· The degree of asymmetry for the whole network or for a single output can be calculated accordingly; "*: 20 from formula 4.

'."·· £ _ Loa ~ Le U-Oa (4) “ jvCakL,'. "·· £ _ Loa ~ Le U-Oa (4)" jvCakL,

Keksinnön perusajatus on se, että lähtöjen maa-admittanssit ja epäsymmetria-asteet lasketaan joka kerta kun verkon nollajännite muuttuu. Tällöin lähtöjen mittauksiin : perustuvat maa-admittanssit ja niistä lasketut vikavirta-arvot vastaavat aina verkon senThe basic idea of the invention is that the ground admittances and asymmetry degrees of the outputs are calculated each time the zero voltage of the network changes. In this case, the output measurements: the ground admittances based on them and the fault current values calculated from them always correspond to the

v : 25 hetkistä kytkentätilaa. Tavoitteena on vikaresistanssiltaan 100 - 200 kQv: 25 instantaneous switching modes. The aim is a fault resistance of 100 - 200 kQ

maasulkuvikojen ilmaisu. Alle 10 kQ maasuluissa viallinen lähtö voidaan määrittää ' suoraan maa-admittanssin muutoksen perusteella. Tällöin laskenta toimii normaalin suuntarelesuojauksen tukena. Menetelmä toimii samalla tavalla maasta erotetussa kuin *1 kompensoidussakin verkossa eikä edellytä toimintakarakteristikan vaihtoa, mikäli 30 kompensointikuristin kytketään pois verkosta.earth fault detection. For earth faults less than 10 kQ, the faulty output can be directly determined by the change in ground admittance. In this case, the calculation serves to support normal directional protection. The method works in the same way as in the ground isolated * 1 compensated network and does not require changing the operating characteristics if the 30 compensating choke is disconnected from the network.

8 1122838 112283

Seuraavassa on kuvioon 1 viitaten esitetty keksinnön toimintaperiaate johdon sähköisen pituuden määrittämiseen, suuri-impedanssisten maasulkujen indikointiin ja viallisen lähdön määrittämiseen: 5 1.)Referring to Fig. 1, the operating principle of the invention for determining the electrical length of the wire, indicating high impedance grounding and determining a faulty output is shown below:

Lasketaan kunkin lähdön maa-admittanssille YtEi ja epäsymmetria-asteelle |kj| alkutilan referenssiarvo (referenssikytkentätila, josta lähdetään liikkeelle) käyttäen keinotekoista nollajännitteen poikkeutusta, kytkentämuutoksen tai maasulun aikaansaamaa muutosta 10 nollajännitteessä. Tältäosin laskenta vastaa aiemmin viitteessä [Lei97] esitettyjä menetelmiä. Lisäksi kompensoidun verkon tapauksessa maa-admittanssin ja epäsymmetria-asteen arvot lasketaan myös koko verkolle käyttäen syötön vaihevirroista laskettua nollavirtaa tai kuristinhaaran nollavirtaa, jos ko. mittaus on olemassa. Nollajännite lasketaan vaihejännitteiden osoitinsummana tai mitataan jännitemuuntajien 15 avokolmiokäämityksestä. Kunkin lähdön epäsymmetria-asteen maakapasitanssina CtE käytetään referenssikapasitanssia, jonka suuruudeksi valitaan koko verkon kolmen vaiheen yhteenlaskettu maakapasitanssi referenssikytkentätilassa. Koko verkon yhteenlaskettu maakapasitanssi saadaan laskettua syötön nollavirran muutoksen avulla käyttäen kaavoja 1 ja 3. Lähtökohtaisia maa-admittansseja tarvitaan johdon sähköisen • · · 20 pituuden määrittämisessä ja suuri-impedanssisten maasulkujen indikoinnissa.Calculate for each output the ground admittance YtEi and the degree of asymmetry | kj | initial value reference value (reference switching state from which the actuator is actuated) using an artificial zero-voltage deflection, a change of the switching or an earth fault in 10 zero-voltage. Here, however, the calculation corresponds to the methods previously described in [Lei97]. In addition, in the case of a compensated network, the values of the ground admittance and the degree of asymmetry are also calculated for the whole network using the zero current calculated from the input phase currents or the zero current of the ballast branch, if measurement exists. The zero voltage is calculated as the sum of the phase voltages or measured from the open-ended winding of the voltage transformers 15. The ground capacitance CtE for each output asymmetry degree is used as the reference capacitance, the sum of which is the sum of the three-phase ground capacitance of the whole network in the reference switching state. The total ground capacitance of the entire network can be calculated by applying a change in the neutral of the input using formulas 1 and 3. Initial ground admittances are needed to determine the electrical length of • · · 20 and to indicate high impedance earthing.

V·; 2.)· V; 2.)

Tallennetaan jokaisen lähdön i maa-admittanssi YtEiref ja |kiref( referenssiarvoiksi. Tallennetaan myös normaalin kytkentätilan aikainen nollajännite, lähtöjen nollavirrat ja • · 25 syötön nollavirta referenssiarvoiksi Uoref, Ιοκϋ ja Iorefs- 3.) ,;, Kun verkossa tapahtuu joko kytkentätilan muutoksen tai maasulkuvian seurauksena !.. nollajännitteen muutos AUo, joka ylittää asetellun raja-arvon AUoas, lasketaan jokaiselle ·’ 30 lähdölle uudet maa-admittanssiarvot Y® ja epäsymmetria-asteet |kj|. Toisena nollajännitteen ja lähdön nollavirran arvona käytetään talletettuja arvoja Uoref, Iorefi· 1 * Viallisen lähdön nollavirran muutosta ei sinänsä käytetä vian indikointiin, vaan vian aikaisen nollajännitteen, lähdön nollavirran ja ennakkoon lasketun maa-admittanssin 9 112283 avulla lasketaan lähdön epäsymmetriaa kuvaava parametri k, jonka muutoksesta voidaan tehdä vikaindikaatio. Laskenta suoritetaan samanaikaisesti kaikille lähdöille, jolloin viallinen lähtö nähdään suoraan laskennan tuloksena, eikä vian olemassaoloa tarvitse määrittää koko verkon tasolla siten kuin FI-patenttijulkaisussa 100922 B on 5 esitetty. Näin päästään parempaan herkkyyteen vian paikallistamisessa kuin käyttämällä pelkästään lähdön maa-admittanssin muutosta.Stores the ground admittance YtEiref and | kiref (reference values for each output i. Also saves the zero voltage, output currents, and • · 25 input zero current during the normal switching state as reference values Uoref, Ιοκϋ and Iorefs-3.),; as a result! .. a zero voltage change AUo that exceeds the set limit AUoas, for each · '30 output, new ground admittance values Y® and degrees of asymmetry | kj | are calculated. The second value for zero voltage and output zero current is Stored values Uoref, Iorefi · 1 * The change in faulty output zero current is not used as an indication of a fault, but the zero voltage, a fault indication can be made. The calculation is performed simultaneously for all outputs, whereby the faulty output is directly seen as a result of the calculation, and it is not necessary to determine the existence of the fault at the network level as disclosed in FI patent publication 100922 B. This provides a better sensitivity to locate the fault than simply using a change in the ground admittance of the output.

4.) Lähtöjen laskettuja maa-admittanssiarvoja verrataan referenssiarvoihin YtEiref. Jos 10 lähdön maa-admittanssi ei poikkea laskenta- ja mittausepätarkkuudesta johtuvaa virhettä ÄYtEi enempää arvosta YtEiref, lähdön kytkentätila ei ole muuttunut eikä lähdöllä ole maasulkuvikaa. Tällöin muistissa olevaa referenssiarvoa ei muuteta. Jos lähdön maa-admittanssin poikkeama referenssiarvosta YtEiref on suurempi kuin ÄYtEi, voidaan päätellä, että lähdön kytkentätila on muuttunut tai lähdöllä on maasulkuvika. 15 Kytkentätilan muutos voidaan päätellä myös koko verkon maa-admittanssin muutoksesta, joka lasketaan syötön nollavirran avulla. Tällöin sähköisen johtopituuden muutoksen täytyy olla kuitenkin suurempi, kuin mittausepätarkkudesta johtuva hajonta koko verkon maa-admittanssissa. Kytkentätilan muutoksen seurauksena tallennetaan uudet referenssiarvot.4.) The calculated ground admittance values of the outputs are compared with the reference values YtEiref. If the ground admittance of the 10 outputs does not deviate from the error in calculation and measurement inaccuracy ÄtEiref, the switching state of the output has not changed and the output has no earth fault. In this case, the reference value in the memory is not changed. If the output ground admittance deviation from the reference value YtEiref is greater than ÄYtEi, it can be concluded that the output switching state has changed or the output has an earth fault. The change in the switching state can also be deduced from the change in the ground admittance of the whole network, which is calculated by the input current of the input. However, in this case, the change in electrical conductivity must be greater than the dispersion due to measurement inaccuracy in the ground admittance of the entire network. As a result of the switching state change, new reference values are stored.

··:!; 2o s.) Lähtöjen laskettuja epäsymmetria-asteita verrataan referenssiarvoihin |kiref|. Jos laskettu •; · ’ epäsymmetria-aste on suurempi kuin |kiref| ja muutos on suurempi kuin |Äkj|, voidaan •: ·. päätellä, että lähdöllä on suuri-impedanssinen yksivaiheinen maasulku. Epäsymmetria- « ♦ 25 asteet voidaan laskea kaavan 4 mukaisesti ilman uutta nollajännitteen poikkeutusta, kun ‘: ·. lähtöj en maa-admittanssit tunnetaan ko. kytkentätilassa.··:!; 2o p.) The calculated degrees of asymmetry of the outputs are compared with the reference values | kiref |. If calculated •; · 'Degree of asymmetry is greater than | kiref | and the change is greater than | Äkj |, can be:: ·. deduce that the output has a high impedance single phase earth fault. Asymmetry- «♦ 25 degrees can be calculated according to formula 4 without a new zero voltage offset when ': ·. the ground admittances of the outputs are known in the art. switching mode.

Il» 6.) , · ·, Vaihtoehtoinen menetelmä epäsymmetria-asteen seuraamiselle on lähtöjen eri vaiheiden 30 vuotoresistanssien seuranta. Vuotoresistansseja voidaan seurata myös epäsymmetria-‘. asteen ohella. Mikäli lähdön epäsymmetria-aste muuttuu, voidaan lasketun resistanssin • i »Il »6.), · ·, An alternative method for monitoring the degree of asymmetry is to monitor the leakage resistance of the various phases of the outputs. Leak resistance can also be monitored for asymmetry. degree. If the degree of asymmetry of the output changes, the calculated resistance • i »

Rf avulla päätellä onko kysymyksessä kytkentämuutos vai vika. Tuloksena saadaan myös informaatio viallisesta vaiheesta, mitä voidaan hyödyntää sellaisten vikojen 10 112283 paikallistamisessa, joissa vika ei ole silmin havaittavissa. Esimerkiksi venttiilisuojavikojen yhteydessä voidaan määrittää, mikä kolmen vaiheen suojista on viallinen. Venttiilisuojia käytetään tyypillisesti jakelumuuntamoiden ja maakaapeleiden ylijännitesuojaukseen. Jakelumuuntamoilla ja kaapelipäätteillä vaihejäijestys on yleensä 5 tunnettu. Eri vaiheiden vuotoresistanssit voidaan laskea kaavan 5 avulla.Use Rf to determine whether the connection is a change or a fault. The result is also information on the faulty phase, which can be used to locate faults 10 112283 where the fault is not visible to the eye. For example, in the case of valve protection faults, it is possible to determine which three-stage cover is defective. Valve protectors are typically used for overvoltage protection in distribution transformers and underground cables. In distribution transformers and cable terminals, the phase shift is generally known. The leakage resistances of the various phases can be calculated using formula 5.

Rf =-^- (5) ' U+joCnU oRf = - ^ - (5) 'U + joCnU o

Uv = vaiheen v jännite loi = lähdön i nollavirta lo CtFi = lähdön i maakapasitanssi normaalitilassa 10 Uo = nollajännite Lähdön nollavirta koostuu nollajännitteestä riippuvasta komponentista (luo) ja epäsymmetriasta riippuvasta komponentista (L) kaavan 6 mukaisesti. Käytännössä vaihekohtaiset maakapasitanssit eivät ole aivan yhtä suuret.Uv = phase v voltage loi = output i neutral current lo CtFi = ground capacitance of output i in normal mode 10 Uo = zero voltage The output zero current consists of a zero voltage dependent component (create) and an asymmetry dependent component (L) according to formula 6. In practice, the phase capacitance capacities are not quite the same.

15 L0i=Lu0 +L =llEiUo —02 — 2 +lo3U3) (6)15 L0i = Lu0 + L = 11EiUo —02 - 2 + lo3U3) (6)

YtFi = lähdön i kolmen vaiheen yhteenlaskettu maa-admittanssi "! Yoi, Yoz» Yo3 = vaiheiden 1, 2 ja 3 maa-admittanssit ‘!!! < 20 Ui, IL·, U3 = vaiheiden 1,2 ja 3 symmetriset jännitteetYtFi = Three-Phase Aggregate Ground Admittance "! Yoi, Yoz» Yo3 = Ground Admittances of Phases 1, 2 and 3 '!!! <20 Ui, IL ·, U3 = Symmetric Voltages of Phases 1,2 and 3

Kapasitanssiepäsymmetriasta aiheutuvan virheen vaikutusta voidaan vähentää seuraavasti. Kun lähdön nollasuskeptanssi BtE tunnetaan admittanssilaskennan tuloksena, kapasitanssiepäsymmetriasta riippuva osa nollavirrasta voidaan määrittää 25 kaavan 6 avulla ja sen vaikutus vuotoresistanssin laskentaan näin eliminoida. Siten lähtöjen vaihekohtaisia vuotoresistansseja voidaan seurata jatkuvasti ilman, että kapasitanssiepäsymmetria vaikuttaa lopputulokseen. Nollajännitteen muutokset eivät . * · ·. vaikuta kapasitanssiepäsymmetriasta riippuvaan osaan nollavirrasta. Seuranta on siten ,, ·. jatkuva eikä vaadi nollajännitteen muutosta.The effect of the error due to capacitance asymmetry can be reduced as follows. When the output zero-zeroeptance BtE is known as the result of admittance calculation, the zero current-dependent portion of the capacitance asymmetry can be determined by equation 6 and thus its effect on the calculation of leakage resistance is eliminated. Thus, the phase-specific leakage resistances of the outputs can be continuously monitored without any influence on the end result by capacitance asymmetry. Zero voltage changes do not. * · ·. affect the part of the zero current which depends on the capacitance asymmetry. Monitoring is thus ,, ·. continuous and requires no change in zero voltage.

3030

t I It I I

11 11228311 112283

Nollavirran epäsymmetriakomponenttia voidaan käyttää myös suoraan vikaindikaattorina kaavan 6 mukaisesti. Maasulku aiheuttaa vikavirran suuruisen muutoksen nollavirran epäsymmetriakomponenttiin.The zero current asymmetry component may also be used directly as a fault indicator according to formula 6. An earth fault causes a change in the fault current to the asymmetry component of the zero current.

5 hv, - h: - YIBU« = Mok + 1 m V KF )5h, --h: - YIBU «= Mok + 1m V KF)

IoKi = lähdön i epäsymmetriavirta normaalitilassa IoKfi - lähdön i epäsymmetriavirta vikatilassa 10 Kun nollajännite muuttuu esim. suuri-impedanssisen vian seurauksena (Rf = 10 - 200 kQ) vikaresistanssi voidaan määrittää myös kaavan 8 avulla [Lei97]. Tällöin nollavirran ja nollajännitteen absoluuttiarvojen sijasta käytetään ko. suureiden muutoksia.IoKi = asymmetry current of output i in normal mode IoKfi - asymmetry current of output io in fault state 10 When the zero voltage changes eg due to a high impedance fault (Rf = 10-200 kQ), the fault resistance can also be determined by equation 8 [Lei97]. In this case, instead of the absolute values of zero current and zero voltage, the current value is used. changes in quantities.

Rf =-^- (8) ' ΔΙ0, -LeAU.0 15Rf = - ^ - (8) 'ΔΙ0, -LeAU.0 15

Uve - vaiheen v jännite vian (suuri-impedanssinen maasulku) aikanaUve - Voltage of phase v during a fault (high impedance earth fault)

Aloi = (lähdön i nollavirta I0 vian aikana) - (lähdön i nollavirta Io ennen vikaa) ·'·; Yptot = lähdön i kolmen vaiheen yhteenlaskettu maa-admittanssi normaalitilassa 1;;; ΔΙΙο = vian aiheuttama nollajännitteen muutos (Uo vian aikana - Ho ennen vikaa) 20 ..." Suuri-impedanssisen vian indikointi ja viallisen lähdön määrittäminen epäsymmetria- asteen tai kaavojen 5, 7 tai 8 avulla edellyttää, että lähtöjen maa-admittanssit tunnetaan * » · ennen vikaa vallinneessa tilanteessa. Jos nollajännitteen muutos aiheutuu maasulusta, saadaan maa-admittanssit laskettua kaikille terveille lähdöille. Jos nollajännitteen ·;. 25 muutos aiheutuu kytkentämuutoksesta, maa-admittanssi saadaan laskettua kaikille niille lähdöille, joiden kytkentätila pysyy entisellään. Seuraavassa esitetään menetelmä kytkentämuutoksen indikointiin ja uuden maa-admittanssin määrittämiseen kytkentämuutoksen jälkeen.Start = (output i zero current i0 during fault) - (output i zero current io before fault) · '·; Yptot = summed three-phase ground admittance of output i in normal mode 1 ;;; ΔΙΙο = Zero Voltage Change Due to Fault (Uo During Fault - Ho Before Fault) 20 ... "Indication of high impedance fault and determination of faulty output by asymmetry or by formulas 5, 7 or 8 requires knowledge of the ground admittances of the outputs *» · In the pre-fault condition If the change in the zero voltage is due to an earth fault, the ground admittances can be calculated for all healthy outputs If the change in the zero voltage · ;. 25 is due to the switching change, the ground admittance can be calculated for all outputs whose switching state remains unchanged. and determining a new ground admittance after the coupling change.

‘ · 30 Lähdön kytkentämuutos voidaan indikoida ja erottaa viasta nollajännitteen ja nollavirran muutosten avulla. Menetelmän keskeinen periaate on mitata nollajännitteen 12 112283 muutos ΔΙΙο = iloi - U02 vastaten mittauksia 1 ja 2 sekä lähdön i nollavirran muutos Aloi = Ιοί -102. Johtolähdön maa-admittanssi Yoi on lähtötilanteessa tunnettu. Lähdön maa-admittanssin muutosta merkitään AYodla. Kun verkon nollajännite muuttuu, voidaan lähdön i nollavirran muutokselle kirjoittaa seuraava yhtälö.'· 30 Output switching change can be indicated and distinguished from a fault by changes in zero voltage and zero current. The basic principle of the method is to measure the change in the zero voltage 12 112283 ΔΙΙο = iloi - U02 corresponding to measurements 1 and 2 and the change in the output current neutral current Aloi = Ιοί -102. The ground admittance Yoi of the lead output is known at baseline. The change in the ground admittance of the output is denoted by AYodla. When the network zero voltage changes, the following equation can be written for the change of the output current neutral.

5 Δ/„, = K0Äi + AY,)U„ (9) Tästä maa-admittanssin muutokseksi saadaan ΔΙο = -1-°'~A-1 -Y0i (10)5 Δ / „, = K0Äi + AY,) U„ (9) This change in the ground admittance gives ΔΙο = -1- ° '~ A-1 -Y0i (10)

Ll02Ll02

Yhtälöön 9 sisältyy oletus, että kapasitanssiepäsymmetrian aiheuttama nollavirta ei muutu kytkentämuutoksen seurauksena. Niillä lähdöillä, joiden sähköinen pituus ei 10 muutu eli ΔΧο = 0, yhtälö 9 pitää eksaktisti paikkansa. Siten kytkentämuutos voidaan indikoida luotettavasti. Jos lähdöllä ei ole tapahtunut kytkentämuutosta eikä vikaa maa-admittanssin muutos ΔΥ0 on nolla. Menetelmän avulla saadaan laskettua samalla arvio lähdön sähköisen pituuden muutokselle. Tällöin lähdön maa-admittanssi voidaan korjata uutta kytkentätilaa vastaavaan arvoonsa. Maasulun olemassaolo ilmaistaan 15 lähtökohtaisesti toteutetun vuotoresistanssin seurantalaskennan kaavat (5 ja 8) avulla.Equation 9 includes the assumption that the zero current caused by capacitance asymmetry does not change as a result of the coupling change. For outputs whose electrical length 10 does not change, or ΔΧο = 0, equation 9 holds true. Thus, the switching change can be reliably indicated. If there is no switching change at the output and the change in ground admittance ΔΥ0 is zero. At the same time it is possible to calculate an estimate of the change in the electrical length of the output. The ground admittance of the output can then be corrected to its value corresponding to the new switching state. The existence of an earth fault is indicated by the formulas (5 and 8) of the 15 leakage resistance monitoring calculations performed in principle.

Kun lähdöllä on tapahtunut kytkentämuutos eli sen maa-admittanssi on muuttunut, uusi . maa-admittanssi voidaan määrittää myös jollakin seuraavista menetelmistä: t * * 20 a) ,·* ; Odotetaan, että verkon nollajännitteessä tapahtuu uusi muutos maasulun tai . ·; ·. kytkentätoimenpiteen seurauksena, jolloin lähdön maa-admittanssi saadaan laskettua.When the output has a switching change, ie its ground admittance has changed, a new one. ground admittance can also be determined by one of the following methods: t * * 20 a), · *; It is expected that a new earth leakage or change occurs in the mains zero voltage. ·; ·. as a result of the switching operation, whereby the ground admittance of the output can be calculated.

• · b) j'; 25 Aiheutetaan verkkoon keinotekoinen nollajännitteen muutos esimerkiksi maadoituskelan viritystä muuttamalla. Toinen mahdollisuus on muuttaa verkon , ··, sähköistä pituutta tai kapasitanssiepäsymmetriaa. Jos sähköasemalla on keskitetty • * ♦ ,···. kompensointi, voidaan maadoituskelan apukäämiin (esim. 500 V) kytkeä joko säädettävä tai vakiojännitelähde nollajännitteen poikkeuttamiseksi. Nämä keinot '. ‘. 30 nollajännitteen muutoksen aikaansaamiseksi ovat tunnettuja. Niitä on jo sovellettu koko • * · verkon parametrien määrittämiseen ja kompensointikuristimen virittämiseen.• · b) j '; 25 An artificial zero voltage change is induced in the network, for example by changing the tuning of the earth coil. Another option is to change the · · ·, electric length of the network or capacitance unbalance. If the substation is centralized • * ♦, ···. compensation, either an adjustable or a constant voltage source can be connected to the auxiliary windings of the earthing coil (eg 500 V) to offset the zero voltage. These means'. '. 30 for providing a zero voltage change are known. They have already been applied to configure the entire network and adjust the compensation choke.

c) 13 112283 Määritetään lähdön nollasuskeptanssi verkkotietojen avulla. Uutta on se, että eri johdinlajien nollasuskeptansseihin sisältyvää epätarkkuutta voidaan vähentää siten, että kunkin johto-osan ajatellaan muodostavan tietyn prosenttiosuuden koko lähdön 3 nollasuskeptanssista Bo. Kokonaisnollasuskeptanssina käytetään ennen kytkentämuutosta vallinnutta arvoa. Tällöin ylemmän tason järjestelmän avulla voidaan laskea kuinka suuri on lähdön nollasuskeptanssin prosentuaalinen muutos ja siten uusi maa-admittanssi. Näin vältetään johdinvalmistajien ilmoittamiin nollasuskeptanssiarvoihin mahdollisesti sisältyvä systemaattinen virhe. Tehtyjen 10 maasulkukokeiden mukaan lasketut nollasuskeptanssiarvot ovat pääsääntöisesti hieman liian suuria.c) 13 112283 Determine the output zero-zero capacitance using network information. What is new is that the inaccuracy contained in the zero-conductance capacities of the different conductor types can be reduced so that each conductor is thought to represent a certain percentage of the total output 3 zero-conductance Bo. The value at zero zero prior to the coupling change is used as the total zero skeptance. In this case, the higher level system can calculate the percentage change in the output zero capacitance and thus the new ground admittance. This avoids any systematic error in the zero-capacitance values reported by the wire manufacturers. The zero-skeptance values calculated from the earth-fault tests performed are, as a rule, slightly too high.

Vaihtoehto a on huono, jos maasulku tapahtuu nopeasti kytkentämuutoksen jälkeen, jolloin uutta maa-admittanssiarvoa ei ole vielä saatu. Tällöin ennen kytkentämuutosta 15 vallinneella maa-admittanssilla laskettu epäsymmetria-aste tai vuotoresistanssi ei ole fysikaalisesti oikein vaikkakin vikaindikaatio on saatavissa.Option a is poor if the earth fault occurs rapidly after the switching change, whereby a new ground admittance value has not yet been obtained. In this case, the degree of asymmetry or leakage resistance calculated with the ground admittance prior to the coupling change 15 is not physically correct, although a fault indication is available.

Jos lähdön kytkentätila on muuttunut ja lähdölle tulee vika ennen kuin uutta maa- admittanssia on saatu määritettyä, voidaan lähdön maa-admittanssin ja epäsymmetria- „!:* 20 asteen laskentaan käyttää referenssiarvoa Iorefi ja vian aikaista nollajännitettä ja nollavirtaa. Koska Ioref, on mitattu aikaisemmassa kytkentätilassa, kaavojen 3 ja 4 avulla '...' lasketut maa-admittanssin ja epäsymmetria-asteen arvot eivät ole fysikaalisesti oikein.If the switching state of the output has changed and a fault occurs in the output before a new ground admittance has been determined, the reference value Iorefi and the zero voltage and zero current at fault can be used to calculate the ground admittance and asymmetry of the output. Since Ioref has been measured in the previous coupling mode, the values of ground admittance and degree of asymmetry calculated by the formulas 3 and 4 '...' are not physically correct.

* * · 1 · '· Ko. parametrien muutoksista voidaan kuitenkin päätellä, että lähdöllä on maasulku.* * · 1 · '· Ko. however, it can be deduced from the parameter changes that the output has an earth fault.

* t » » % · •' ‘ Vaikka lähtö olisi ns. ’’epävarmassa tilassa” kytkentämuutoksen jälkeen, vikaindikaatio I i · *' ’ 25 voidaan kuitenkin tehdä. 1 · k • * 1 * ;,. Yksi mahdollisuus lähdön maa-admittanssin määrittämiseksi kytkentämuutoksen jälkeen on käyttää ensin menetelmää c ja sen jälkeen kun verkossa tapahtuu ‘‘ nollajännitteen muutos, maa-admittanssi lasketaan vaihtoehdon a mukaisesti.* t »»% · • '' Even if the output is so called. However, after a switching change, a fault indication I i · * '' 25 can still be made. 1 · k • * 1 * ;,. One way to determine the ground admittance of an output after a switching change is to first use method c, and after a '' zero-voltage change 'occurs in the network, the ground admittance is calculated according to option a.

30 Verkon viritysasteen tunteminen on tärkeää, koska se vaikuttaa oleellisesti < · * • ’,: maasulkuvalokaaren sammumisolosuhteisiin ja siten asiakkaille aiheutuvien lyhyiden keskeytysten määrään. Sellaisissa keskijänniteverkoissa, joissa maasulkuvirran kompensointi on toteutettu kiinteillä tai portaittain väliottokytkimen avulla säädettävillä 14 112283 maadoituskeloilla, verkon viritysasteen määrittäminen verkkotietojen ja kelan kilpiarvojen perusteella on varsin epätarkkaa. Maadoituskelat voivat sijaita myös hajautetusti verkossa. Verkon viritysaste muuttuu silloin myös kytkentämuutosten seurauksena. Myöhemmin esitetyt laskentaperiaatteet mahdollistavat verkon 5 viritysasteen määrittämisen laskennallisesti kussakin kytkentätilanteessa. Tällöin verkon viritysastetta on mahdollista seurata samaan tapaan kuin maa-admittansseja ja epäsymmetria-astettakin. Viritysasteen laskenta mahdollistaa myös maadoituskelan virityksen ohjaamisen automaattisesti kytkentämuutoksen jälkeen.30 Knowing the network tuning rate is important because it has a significant effect on <· * • ',: the earth-fault arc shut-off conditions and thus the number of short interruptions for customers. In medium voltage networks where the earth-fault current compensation is implemented by fixed or step-by-tap adjustable earthing coils 14 112283, determining the network tuning degree based on network information and coil ratings is quite inaccurate. Earthing coils can also be distributed in a network. The network tuning rate then also changes as a result of switching changes. The calculation principles described below enable the tuning degree of the network 5 to be computed in each switching situation. In this case, it is possible to monitor the degree of tuning of the network in the same way as the ground admittances and the degree of asymmetry. Calculation of the tuning ratio also enables the tuning of the earthing coil to be automatically controlled after a switching change.

10 Verkon viritysaste määritellään yleisesti tunnetun kaavan 11 mukaisesti.10 The network tuning rate is determined according to the generally known formula 11.

—--oC,E--- o C, E

v = h ~ = -LJH-= „ 1--1 (11)v = h ~ = -LJH- = "1--1 (11)

h aC* ω CtEL0Eh aC * ω CtEL0E

Verkon kolmen vaiheen yhteenlaskettu maakapasitanssi CtE saadaan määritettyä syötön nollavirran muutoksen avulla kaavoja 1 ja 3 käyttäen. Jos verkossa on hajautettua kompensointia, täytyy lähdöillä olevien kelojen suskeptanssit vähentää arvosta (öQe ja 15 lisätä arvoon 1/coLoe, joka edustaa sähköasemalla olevan päämuuntajan tähtipisteessä tai maadoitusmuuntajan avulla muodostetussa tähtipisteessä olevan kelan suskeptanssia.The sum of the three-phase ground capacitance CtE of the network can be determined by the change of the zero current of the feed using formulas 1 and 3. If there is distributed compensation in the network, the susceptibilities of the coils at the outputs must be subtracted from (δQe and 15) to 1 / coLoe, which represents the susceptibility of the coil at the star transformer at the substation or at the star transformer.

Loe saadaan määritettyä syötön nollavirran ja nollajännitteen avulla tai kuristinhaaran ,:. nollavirran ja nollajännitteen avulla.Loe can be determined by the input current and the zero voltage or the choke branch:. with zero current and zero voltage.

• t » ·• t »·

I t ( II t (I

. · · ·. 20 Jos kompensointi on toteutettu hajautetusti eli kompensointiyksiköt sijaitsevat lähdöillä, * · ’ t · : lähdön ylikompensoituminen voidaan todeta maa-admittanssin mittauksella. Jos lähtö * · on ylikompensoitunut losintp - mittaukseen perustuva suojaus (vallitseva käytäntö ': ’: hajautetusti kompensoiduissa verkoissa) toimii virheellisesti silloin kun maasulku on jossakin muualla verkossa.. · · ·. 20 If the compensation is implemented in a decentralized manner, ie the compensation units are located at the outputs, * · 't ·: Overcompensation of the output can be detected by measuring ground admittance. If the output * · is overcompensated losintp based protection (prevalent practice ':': in distributed compensated networks) it will malfunction when an earth fault occurs elsewhere in the network.

25 V : Mikäli verkon jatkuvuustilan nollajännite on riittämätön parametrien laskentaan eikä * ; j=; verkon nollajännitettä haluta keinotekoisesti kasvattaa, johtolähtöjen nollasuskeptanssit :1 ’ ’; voidaan laskea maasulkuvikojen yhteydessä. Varsinkin avojohtoverkoissa ohimeneviä :·*,·, maasulkuvikoja, jotka nostavat verkon nollajännitettä, esiintyy suhteellisen runsaasti.25 V: If the network continuity state zero voltage is insufficient for parameter calculation and not *; j =; artificially increase the network zero voltage, zero output capacities of the wiring outputs: 1 ''; can be calculated in connection with earth faults. Especially in overhead lines, the transient: · *, ·, earth faults, which increase the net voltage of the network, are relatively abundant.

·. ; 30 Terveiden lähtöjen nollasuskeptanssit saadaan laskettua suoraan lähdön nollavirran i t loiskomponentin (losintp) ja verkon nollajännitteen avulla. Viallisen lähdön rele mittaa 15 112283 taustaverkon tuottamaa maasulkuvirtaa. Viallisen lähdön tuottama osuus maasulkuvirrasta ei siis näy tässä mittauksessa.·. ; 30 The zero output capacities of healthy outputs can be calculated directly by the output neutral component i losintp and the network zero voltage. The faulty output relay measures 15 112283 earth leakage currents generated by the back-up network. Thus, the portion of the earth fault current produced by the faulty output is not visible in this measurement.

Jos lähdön kytkentätila muuttuu, täytyy turvautua aiemmin esitettyyn menetelmään c. 5 Lähdön nollasuskeptanssi saadaan mitattua tarkemmin, kun nollajännite seuraavan kerran kohoaa. Käytännössä menetelmällä c saadaan riittävän tarkka kuva lähdön nollasuskeptanssista kytkentämuutoksen jälkeen.If the switching state of the output changes, method c described above must be used. 5 The output zero-gaineptance can be measured more accurately the next time the zero voltage rises. In practice, method c provides a sufficiently accurate representation of the output zero-skeptance after the coupling change.

Uusia monitoimireleitä, jotka pystyvät tahdistamaan lähtöjen nollavirrat 10 pääjännitteeseen nähden ja muuttamaan nollavirrat laskennan tarvitsemaan kompleksimuotoon, on vasta vähän käytössä. Vanhempien numeeristen releiden jäljellä oleva käyttöikä on suhteellisen pitkä. Jos sähköasemalla on käytössä numeeriset suojareleet, joilta ei saada suoraan nollajännitteen ja nollavirran välistä vaihekulmatietoa, voidaan nollavirtojen tahdistus tehdä seuraavasti: 15New multifunction relays that are capable of synchronizing the output currents to the main voltage 10 and converting the zero currents to the complex form required for computation are only marginally in use. Older numerical relays have a relatively long remaining life. If the substation has numerical protection relays that do not provide phase angle information between zero voltage and zero current, the zero current synchronization can be performed as follows: 15

Releen rekistereihin tallettuu tieto nollavirran itseisarvosta sekä pätö- tai loiskomponentista (riippuu toimintakarakteristikasta). Jos nollavirran itseisarvo ja esimerkiksi loiskomponentti tunnetaan, voidaan niiden avulla laskea nollajännitteen ja . nollavirran välinen vaihekulma.The relay registers store the absolute value of the neutral current and the active or reactive component (depends on the operating characteristic). If the absolute value of the zero current and, for example, the parasitic component are known, they can be used to calculate the zero voltage and. phase angle between zero current.

• · * · '!* 20 = arcsin(12) h * · ( Sähköasemalle tarvitaan ainoastaan yksi monitoimirele, joka tahdistaa nollajännitteen * « · johonkin pääjännitteeseen nähden. Kun nollajännitteen ja pääjännitteen välinen . ·; ·. vaihekulma tunnetaan, niin samalla saadaan myös nollavirrat tahdistettua pääjännitteeseen nähden, koska nollavirtojen ja nollajännitteen väliset vaihekulmat . ·: *. 25 tunnetaan (kaava 12). Lähtöjen releitä ei tällöin tarvitse vaihtaa.• · * · '! * 20 = arcsin (12) h * · (Only one multifunction relay is required for the substation to synchronize the zero voltage to one of the main voltages. When the phase angle between the zero voltage and the main voltage is known, the phase angle is also known zero currents are synchronized with the main voltage because the phase angles between zero currents and zero voltage are known ·: * .25 (formula 12).

• * · , · \. t Esitetty menetelmä on kokonaisuutena edullinen, koska se ei vaadi uusia mittauksia tai • * * . · · ·, laitteita. Tarvitaan ainoastaan uuden toimilohkon ohjelmointi releelle. Menetelmä, jossa * » sähköasemalle sijoitetaan ainoastaan yksi monitoimirele, joka kommunikoi * · ’. '. 30 olemassaolevien vanhempien numeeristen releiden kanssa, on toteutukseltaan edullisin.• * ·, · \. t The method as a whole is preferred because it does not require new measurements or • * *. · · ·, Devices. All you need to do is program the new function block on the relay. A method of placing only one multifunction relay * * 'on a substation. '. 30 with existing older numerical relays is the most advantageous implementation.

16 11228316, 112283

Kompensoiduissa verkoissa nollajännite on yleensä riittävä ko. parametrien laskentaan. Haittapuolena on se, että hyvin vuorotelluissa maasta erotetuissa avojohtoverkoissa ja maakaapeliverkoissa verkon jatkuvuustilan nollajännite ja siten lähtöjen nollavirrat voivat olla liian pieniä maa-admittanssien luotettavaan laskentaan. Tällöin maa-5 admittanssit saadaan laskettua verkossa esiintyvien maasulkujen yhteydessä tai muuttamalla verkon nollajännitettä keinotekoisesti.In compensated networks, the zero voltage is usually sufficient for this. parameters. The disadvantage is that in well-alternated overhead power lines and underground cable networks, the zero-voltage continuity of the network and thus the output currents may be too low for a reliable calculation of ground admittances. In this case, the earth-5 admittances can be calculated in connection with earth-shocks in the network or by artificially changing the zero-voltage of the network.

Jokaiselle sähköasemalle tarvitaan vähintään yksi monitoimirele. Mittaustietoina tarvitaan yksi pääjännite, nollajännite, syötön nollavirta tai kuristinhaaran nollavirta ja 10 lähtöjen nollavirrat. Kaikki em. mittaukset ovat käytettävissä lähes kaikilla sähköasemilla.At least one multifunction relay is required for each substation. Measurement data requires one main voltage, zero voltage, supply current or choke branch, and 10 outputs. All of the above measurements are available at almost all substations.

15 Lähteet (Lei97) : Leitloff V. et.al. : Detection of resistive single-phase earth fault in a compensated power-distribution system. ETEP Vol. 7, No 1, January/February 1997.15 Sources (Lei97): Leitloff V. et.al. : Detection of resistive single-phase earth fault in a compensated power-distribution system. ETEP Vol 7, No 1, January / February 1997.

• *! 20 (Lei94) : Leitloff V. et.al. : Messung der Parameter eined kompensierten Netzes durch ,··'·, Injektion eines Stromes in den Stempunkt. Elektizitätswirtschaft, Jg. 93 ( 1994), Heft .**!*: 22.• *! 20 (Lei94): Leitloff V. et al. : Messung der Parameter eined compensierten Netzes durch, ·· '·, Injection eines Stromes in den Stempunkt. Elektizitätswirtschaft, Jg. 93 (1994), Heft. **! *: 22.

• · · * · · (Sch94) : Schäfer H.-D. : Erhöhung der Verlagerungsspannung in Mittelspannungs-25 Kabelnetzed mit Erdschlusskompensation. Elektizitätswirtschaft, Jg. 93 ( 1994), Heft 21.• · · * · · (Sch94): Schäfer H.-D. : Erhöhung der Verlagerungsspannung in Mittelspannungs-25 Kabelnetzed mit Erdschlusskompensation. Elektizitätswirtschaft, Jg. 93 (1994), Heft 21.

* « · * » · • · • ·* «· *» · • · • ·

* I* I

Claims (10)

112283 17112283 17 1. Menetelmä sellaisen keskijänniteverkon suuri-impedanssisten maasulkuvikojen ilmaisemiseksi, joka keskijänniteverkko käsittää ainakin yhden lähdön (i) tehon syöttämiseksi verkkoon, jossa menetelmässä lähtöjen (i) maa-admittanssi (YtEi) sekä 5 nollajännite (Uo) määritetään, tunnettu siitä, että lähtöjen (i) epäsymmetria-aste (|k,|) määritetään, lasketaan kunkin lähdön maa-admittanssille (YtEi) ja epäsymmetria-asteelle (|kj|) vertailuarvo (YtEiref ja |kiref)) vertailukytkentätilassa nollajännitteen keinotekoisen 10 poikkeutuksen tai verkossa luonnostaan esiintyvän maasulun perusteella saaduilla mittaustiedoilla, tallennetaan jokaisen lähdön (i) maa-admittanssi (YtEiref) ja (|kjref|) sekä normaalin kytkentätilan aikainen nollajännite (Uoref) sekä lähtöjen nollavirrat (Iorefi ) ja syötön nollavirta (Iorefs) referenssiarvoiksi, 15. seurataan nollajännitettä (Uo) ainakin likimain jatkuvasti ja mikäli nollajännite (Uo) ··· muuttuu enemmän kuin ennalta määritelty raja-arvo (AUoas), lasketaan jokaiselle ': · lähdölle (i) uudet maa-admittanssiarvot (YtEi) ja epäsymmetria-asteet (|kj|), * · * ’···' - verrataan uusimpia laskettuja maa-admittanssiarvoja (YtEi) vertailuarvoihin (YtEiref) ’; ] · ja määritetään, onko näiden välinen erotus mittausepätarkkuutta (AYtEi ) suurempi, 20. mikäli ero on mittausepätarkkuutta (AYtEi ) suurempi, tarkistetaan esimerkiksi syötön nollavirrasta laskettavissa olevan koko verkon maa-admittanssin muutoksen perusteella onko verkon kytkentätila muuttunut ja mikäli näin on käynyt, tallennetaan uusimmat mitatut maa-admittanssiarvot (YtEi) ja epäsymmetria-asteet (|kj|) vertailuarvoiksi, ja mikäli verkon kytkentätila ei ole muuttunut, todetaan . · ·. 25 maasulku, . - tarvittaessa verrataan lähtöjen (i) laskettuja epäsymmetria-asteita verrataan referenssiarvoihin |kjref| ja mikäli lasketun epäsymmetria-asteen muutos on suurempi kuin ennalta määritelty muutoksen raja-arvo |Akj|, määritetään, että lähdöllä on suuri-impedanssinen yksivaiheinen maasulku. 18 112283A method for detecting a high impedance earth fault in a medium voltage network comprising at least one output (i) for supplying power to the network, the method comprising determining the ground admittance (YtEi) and 5 zero voltages (Uo) of the outputs (i). i) determine the degree of asymmetry (| k, |), calculate the reference value (YtEiref and | kiref) for the ground admittance (YtEi) and each degree of asymmetry (| kj |) for each output, based on the artificial deviation of zero voltage in mains with the measurement data obtained, the ground admittance (YtEiref) and (| kjref |) of each output (i) and the zero voltage (Uoref) during the normal switching state, as well as the output currents (Iorefi) and input zero current (Iorefs) are stored as reference values. at least approximately continuously and if the zero voltage (Uo) ··· does not change more than a predefined threshold (AUoas), for each ': · new ground admittance values (YtEi) and degrees of asymmetry (| kj |) are calculated for each output, * · *' ··· '- compares the latest calculated country -admittance values (YtEi) to reference values (YtEiref) '; ] · And determine if the difference between them is greater than the measurement uncertainty (AYtEi), 20. if the difference is greater than the measurement uncertainty (AYtEi), check whether the network switching state has changed and, if so, the latest measured ground admittance values (YtEi) and degrees of asymmetry (| kj |) as reference values, and if the network switching state has not changed, it is noted. · ·. 25 earthquakes,. - comparing, if necessary, the calculated degrees of asymmetry of the outputs (i) with the reference values | kjref | and if the calculated change in the degree of asymmetry is greater than the predetermined change limit | Akj |, it is determined that the output has a high impedance single phase earth fault. 18 112283 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maa-admittanssin (YtEi) ja epäsymmetria-asteen (|kj|) arvot lasketaan koko verkolle käyttäen kompensoidun verkon tapauksessa syötön vaihevirroista laskettua nollavirtaa. 5Method according to claim 1, characterized in that the values of the ground admittance (YtEi) and the degree of asymmetry (| kj |) are calculated for the whole network using a zero current calculated from the input phase currents in the case of a compensated network. 5 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maa-admittanssin (YtEi) ja epäsymmetria-asteen (|kj|) arvot lasketaan koko verkolle käyttäen kompensoidun verkon tapauksessa kuristinhaaran nollavirtaa, jos ko. mittaus on olemassa. 10Method according to Claim 1, characterized in that the values of the ground admittance (YtEi) and the degree of asymmetry (| kj |) are calculated for the whole network using a zero current of the choke branch in the case of a compensated network, if measurement exists. 10 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä keskijänniteverkon suuri- impedanssisten maasulkuvikojen ilmaisemiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä seurataan lähtöjen (i) epäsymmetria-astetta.A method for detecting high impedance earth fault in a medium voltage network according to claim 1, characterized in that the method monitors the degree of asymmetry of the outputs (i). 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä keskijänniteverkon suuri- impedanssisten maasulkuvikojen ilmaisemiseksi, tunnettu siitä, että lähtöjen (i) eristystilaa seurataan tarkkailemalla lähtöjen (i) eri vaiheiden vuotoresistansseja sekä lähtöjen (i) epäsymmetria-asteita tai epäsymmetriavirtaa siten, että mikäli lähdön epäsymmetria-aste muuttuu, määritetään lasketun resistanssin (Rf) avulla, * i « · 20 onko kysymyksessä kytkentämuutos vai vika, jolloin tuloksena saadaan myös .··, informaatio viallisesta vaiheesta, mitä voidaan hyödyntää sellaisten vikojen . . : paikallistamisessa, joissa vika ei ole silmin havaittavissa. 19 112283A method for detecting high impedance earth faults in a medium voltage network according to claim 1, characterized in that the isolation state of the outputs (i) is monitored by monitoring the leakage resistances of the different stages of the outputs (i) and the asymmetry or current asymmetry. , is determined by the calculated resistance (Rf), * i «· 20 whether it is a coupling change or a fault, which also results. ··, information on the faulty phase that can be exploited by such faults. . : locating where the problem is not noticeable. 19, 112283 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, jossa käytetään sähköasemalla keskitettyä kompensointia, tunnettu siitä, että maadoituskelan apukäämiin (esim. 500 V) kytketään joko säädettävä tai vakiojännitelähde nollajännitteen poikkeuttamiseksi. 5The method according to claim 7, wherein centralized compensation is used at the substation, characterized in that either an adjustable or a constant voltage source is applied to the auxiliary windings of the earthing coil (e.g. 500 V) to deflate the zero voltage. 5 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä keskijänniteverkon suuri-impedanssisten maasulkuvikojen ilmaisemiseksi, tunnettu siitä, että kytkentämuutos määritetään selvittämällä lähdön nollasuskeptanssi verkkotietojen avulla. 10 ' ,Method for detecting high impedance earth fault in a medium voltage network according to any one of the preceding claims, characterized in that the switching change is determined by determining the zero-zero capacitance of the output by means of network information. 10 ', 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että epäsymmetria-asteiden (|kj|) ja sen vertailuarvojen (|kjrefD sijasta käytetään epäsymmetriavirtaa (IoKi)· < · · t * · * t 1 I * · * I t * 1 · i » · · « » I 20 112283Method according to one of the preceding claims, characterized in that an asymmetry current (IoKi) is used instead of degrees of asymmetry (| kj |) and its reference values (| kjrefD) · <· · t * · * t 1 I * · * I t * 1 · I »· ·« »I 20 112283
FI992044A 1999-09-23 1999-09-23 Method for detecting large impedance ground fault in medium voltage grid FI112283B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI992044A FI112283B (en) 1999-09-23 1999-09-23 Method for detecting large impedance ground fault in medium voltage grid
PCT/FI2000/000816 WO2001022104A1 (en) 1999-09-23 2000-09-22 Method for detection of high-impedance ground faults in a medium-voltage network
AU72942/00A AU7294200A (en) 1999-09-23 2000-09-22 Method for detection of high-impedance ground faults in a medium-voltage network

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI992044A FI112283B (en) 1999-09-23 1999-09-23 Method for detecting large impedance ground fault in medium voltage grid
FI992044 1999-09-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI19992044A FI19992044A (en) 2001-03-23
FI112283B true FI112283B (en) 2003-11-14

Family

ID=8555340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI992044A FI112283B (en) 1999-09-23 1999-09-23 Method for detecting large impedance ground fault in medium voltage grid

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU7294200A (en)
FI (1) FI112283B (en)
WO (1) WO2001022104A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108508314A (en) * 2018-02-24 2018-09-07 安徽合凯电气科技股份有限公司 A kind of high-precision route selection tripgear

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1870717B1 (en) 2006-06-20 2014-01-08 ABB Technology AG System and method for determining phase-to-earth admittances of a three-phase electric line
US7720619B2 (en) 2006-08-04 2010-05-18 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Systems and methods for detecting high-impedance faults in a multi-grounded power distribution system
WO2011029464A1 (en) * 2009-09-09 2011-03-17 Siemens Aktiengesellschaft Fault detection in energy supply networks having an unearthed or resonant-earthed star point
WO2011038757A1 (en) 2009-09-30 2011-04-07 Areva T&D Uk Limited Method of high impedance groundfault detection for differential protection of overhead transmission lines
BR112015007824A2 (en) 2012-10-12 2017-07-04 Schweitzer Engineering Lab Inc High impedance fault detection method in an electrical distribution system, and intelligent electronic device associated with an electrical distribution system
EP2994765B1 (en) 2013-06-05 2018-11-28 Siemens Aktiengesellschaft Detection of ground faults in energy supply networks with a compensated star point
CN104280663B (en) * 2013-07-03 2017-07-25 刘宝稳 A kind of single-phase grounded malfunction in grounded system of low current in-service monitoring and selection method
US10161986B2 (en) 2016-10-17 2018-12-25 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Electric power system monitoring using distributed conductor-mounted devices
CN106443131A (en) * 2016-10-18 2017-02-22 珠海许继电气有限公司 Outdoor power-supply and zero-sequence-voltage measuring device
CN108709486A (en) * 2018-06-13 2018-10-26 华电电力科学研究院有限公司 A kind of transformer neutral point down conductor sectional area checks mancarried device and its check method
CN110146783B (en) * 2019-05-15 2021-09-21 上海宏力达信息技术股份有限公司 Fault section positioning method
CN110208654A (en) * 2019-06-28 2019-09-06 国网湖南省电力有限公司 A kind of localization method and system of one-phase earthing failure in electric distribution network
CN111983509B (en) * 2020-07-14 2023-09-15 国网上海市电力公司 Distributed line fault detection method and device
CN112485595B (en) * 2020-11-30 2024-04-09 云南电网有限责任公司电力科学研究院 Power distribution network ground fault line selection protection method and device
CN112731054B (en) * 2020-12-19 2022-06-14 国网河南省电力公司电力科学研究院 Power distribution network single-phase earth fault line selection method based on zero sequence residual voltage suppression
CN113533904B (en) * 2021-07-21 2023-04-21 南方电网科学研究院有限责任公司 Method, device, equipment and medium for detecting high-resistance ground fault of power distribution network
CN113447763B (en) * 2021-07-22 2022-10-25 苏州银蕨电力科技有限公司 Accurate positioning and tracing method for complex earth fault
CN114156906B (en) * 2021-12-10 2023-07-18 福州大学 Multifunctional compensation method for asymmetric power distribution network
CN114353607B (en) * 2022-01-19 2023-06-20 北京伊拜科技有限责任公司 Detection control method for wireless detonator priming circuit

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4528497A (en) * 1982-08-23 1985-07-09 Isolation Systems Limited Method and apparatus for monitoring ground faults in isolated electrical systems
AT404072B (en) * 1995-02-28 1998-08-25 Haefely Trench Austria Gmbh METHOD FOR DETECTING A SINGLE-POLE EARTH FAULT IN A THREE-PHASE NETWORK

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108508314A (en) * 2018-02-24 2018-09-07 安徽合凯电气科技股份有限公司 A kind of high-precision route selection tripgear

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001022104A1 (en) 2001-03-29
AU7294200A (en) 2001-04-24
FI19992044A (en) 2001-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI112283B (en) Method for detecting large impedance ground fault in medium voltage grid
FI106985B (en) Method for Determining the Distance to Grounding Errors in Electric Distribution Networks by Ring Coupling-Based Calculation
FI108893B (en) A method for detecting a faulty or faulty output or branch of a power grid
KR101189956B1 (en) Corrective device protection
US6466031B1 (en) Systems and methods for locating faults on a transmission line with multiple tapped loads
EP0876620B1 (en) Method of detecting and locating a high-resistance earth fault in an electric power network
RU2491563C2 (en) Technique and device for detection of phase-to-ground fault
EP2128951B1 (en) Electronic active earthing system for use in high-voltage distribution networks
CN100454707C (en) Sensitive ground fault detection system for use in compensated electric power distribution networks
US8779776B2 (en) Power supply monitoring system
WO2009081215A2 (en) Equipment and procedure to determine fault location and fault resistance during phase to ground faults on a live network
US6466030B2 (en) Systems and methods for locating faults on a transmission line with a single tapped load
KR101986221B1 (en) 3-phase 4-wire electrical installation hot-line insulation resistance measurement method and device
Altonen et al. Performance of modern fault passage indicator concept in compensated MV-networks
Lehtonen et al. Simple fault path indication techniques for earth faults
FI108894B (en) A method for detecting a faulty or faulty output or branch of a power grid, for example in a compensated network
FI117456B (en) Method and apparatus for measuring compensation and imbalance in a power supply network
Nikander et al. Utilizing the ring operation mode of medium voltage distribution feeders
Nikander et al. Methods for earth fault identification and distance estimation in a compensated medium voltage distribution network
FI108168B (en) Method for determining the electrical grounding state of the output of an electrical grid
Shen et al. Grounding transformer application, modeling, and simulation
Hou Comparing Fault Resistance Coverage of Different Distribution System Grounding Methods
Folliot et al. Neutral grounding reactor for medium voltage networks
Treider et al. Steady-state, iterative method for locating and clearing permanent high impedance earth faults in compensated networks
Nikander et al. Novel algorithms for earth fault indication based on monitoring of shunt resistance of MV feeder as a part of relay protection