NO164704B

NO164704B - DEVICE FOR LOADABLE LOADS FOR VEHICLES.

Info

Publication number: NO164704B
Application number: NO864013A
Authority: NO
Inventors: Pentti Rinne
Original assignee: Fiskars Ab Oy
Priority date: 1985-10-10
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1990-07-30
Also published as: DK482486A; DK482486D0; SE8604300L; SE460410B; SU1584743A3; FI853944A0; FI853944L; NO864013L; FI77819C; NO864013D0; CA1275989C; FI77819B; SE8604300D0; NO164704C

Description

Anordning for å fastslå beliggenheten av en kortslutning eller annen sammenkobling i elektriske ledninger. Device for determining the location of a short circuit or other connection in electrical wiring.

I elektriske overføringslinjer er det av betydning enkelt og sikkert å kunne fastslå beliggenheten langs linjen av en kortslutning eller annen sammenkobling mest mulig nøyaktig, f.eks. for raskt å kunne utbedre en skade. I mange tilfeller er det herunder tilstrekkelig å kunne fastslå beliggenheten innenfor visse grenser, altså uten helt eksakt påvisning av stedet. In electrical transmission lines, it is important to be able to easily and reliably determine the location along the line of a short circuit or other interconnection as accurately as possible, e.g. to be able to quickly repair an injury. In many cases, it is sufficient below to be able to determine the location within certain limits, i.e. without absolutely exact identification of the location.

Det er tidligere kjent forskjellige anordninger for dette formål, hvis virkning hovedsaklig består i en reaktans-bestemmelse for det elektriske vekselstrømutstyr som måtte være tilknyttet. Disse anordninger har den mangel at virkningen er avhengig av det transiente forløp under plutselige tilstandsendringer, slik at det i visse tilfeller er vanskelig å oppnå at anordningen virker tilstrekkelig raskt. Various devices have previously been known for this purpose, the effect of which mainly consists in a reactance determination for the electrical alternating current equipment that may be connected. These devices have the disadvantage that the effect is dependent on the transient course during sudden state changes, so that in certain cases it is difficult to achieve that the device works sufficiently quickly.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en anordning, hvor denne ulempe er unngått ved at spenningen og den deriverte av strømmen sammen-holdes på observasjonsstedet i det øyeblikk strømmen går gjennom null for utledning av forholdet mellom disse verdier, hvoretter det utledete forhold utnyttes for det tilsiktede formål. Foruten innretninger for overvåking av strøm og spenning omfatter anordningen ifølge oppfinnelsen måleinnretninger for avføling av det tidspunkt når strømmen går gjennom null, og bestemmelse, av spenningen og den tidsderiverte av strømmen på dette tidspunkt, og utgangsinnretninger for å fastlegge forholdet mellom disse verdier. Anordningen gjør det mulig å utlede det ønskede forhold ved hjelp av bare en nullgjennomgang, selv om denne skjer i begynnelsen av en kortslutning med etterfølgende transiente fenomener. The present invention is based on a device where this disadvantage is avoided by comparing the voltage and the derivative of the current at the observation point at the moment the current passes through zero in order to derive the ratio between these values, after which the derived ratio is used for the intended purpose . In addition to devices for monitoring current and voltage, the device according to the invention includes measuring devices for sensing the time when the current passes through zero, and determining the voltage and the time derivative of the current at this time, and output devices for determining the relationship between these values. The device makes it possible to derive the desired ratio by means of only one zero crossing, even if this occurs at the beginning of a short circuit with subsequent transient phenomena.

Grunnlaget for oppfinnelsen består i at når strømmen passerer null, vil spenningsfallet i de ohmske, reelle impedanser i kretsen være null, mens det reaktive spenningsfall vil være proporsjonalt med den deriverte av strømmen i det øyeblikk denne skifter retning. The basis of the invention is that when the current passes zero, the voltage drop in the ohmic, real impedances in the circuit will be zero, while the reactive voltage drop will be proportional to the derivative of the current at the moment it changes direction.

Forholdet mellom dette spenningsfall, E og de deriverte, The relationship between this voltage drop, E and the derivatives,

av strømmen vil da i dette tilfelle være lik induktansen eller selv-induksjonen 1 i anlegget ifølge ligningen: of the current will then in this case be equal to the inductance or self-induction 1 in the plant according to the equation:

Da forholdene i en elektrisk overføringslinje selvsagt ikke vil være i full overensstemmelse med de ideelle forhold, er det sannsynlig at de to størrelser, hvis forhold eller kvotient skal dannes i henhold As the conditions in an electric transmission line will of course not be in full agreement with the ideal conditions, it is likely that the two quantities, whose ratio or quotient is to be formed according to

til oppfinnelsen, vil variere både i absolutt størrelse og i forhold til hverandre under en praktisk måleperiode, slik at det eksempelvis ved en første nullgjennomgang vil foreligge en derivert av strømmen som er større enn den tilsvarende verdi ved den påfølgende nullgjennomgang som vil forløpe i motsatt retning. Det kan derfor være hensiktsmessig å foreta utledningen over et like antall nullgjennomganger for strømmen, for derved å oppnå en gjennom-snittlig verdi for induktansen, og dermed en n»y- to the invention, will vary both in absolute size and in relation to each other during a practical measurement period, so that, for example, at a first zero crossing there will be a derivative of the current that is greater than the corresponding value at the subsequent zero crossing which will proceed in the opposite direction . It may therefore be appropriate to carry out the derivation over an equal number of zero crossings for the current, in order to thereby obtain an average value for the inductance, and thus a n»y-

aktigere virkning av anordningen i henhold til oppfinnelsen. activate the effect of the device according to the invention.

Det utledete forhold tilsvarer altså induktansen av kretsen mellom observasjonsstedet og det sted hvor kortslutningen eller sammenkoblingen foreligger. I overføringslinjer som er bygget opp med konstant induktans pr. lengdeenhet, kan det derved oppnås en tilnærmet korrekt måling av avstanden frem til vedkommende sted, men også hvor induktansen ikke er samme pr. lengdeenhet, The derived ratio thus corresponds to the inductance of the circuit between the point of observation and the place where the short circuit or interconnection exists. In transmission lines that are built up with constant inductance per unit of length, an approximately correct measurement of the distance to the relevant location can thereby be achieved, but also where the inductance is not the same per unit of length,

men hvor variasjonene er kjent, kan det oppnås et bilde av avstanden til stedet, i det minste en påvisning av et forholdsvis begrenset område hvor stedet må ligge. but where the variations are known, an image of the distance to the site can be obtained, at least an indication of a relatively limited area where the site must lie.

En anordning i henhold til oppfinnelsen, kan være oppbygget under utnyttelse av høyst forskjellige koblinger og koblings-elementer. Særlig enkelt og hensiktsmessig er det imidlertid å benytte en i og for seg kjent synkronkobler for å utlede amplitudeverdien av spenningen i det øyeblikk strømmen går gjennom null. De impedanser som vanligvis foreligger i anlegg av den art som er av spesiell interesse under utøvelsen av oppfinnelsen, er en kombinasjon av induktiv og reell impedans, slik at spenningen normalt vil ligge fra 0° til 90°, eller fra 180° til 270° foran strømmen. Spenningen vil følgelig ha stigende verdi når strømmen går gjennom null. Ved å innrette synkronkobleren slik at den bare slipper spenningen gjennom fra det øyeblikk der, går gjennom null, til det øyeblikk hvor strømmen passerer null, altså til det øyeblikk hvor synkronkobleren kobler om, vil det på utgangsklemmene for synkronkobleren oppnås spenningspulser hvis amplitudeverdi er den samme som, eller proporsjonal med den spenningsverdi som foreligger i det øyeblikk strømmen går gjennom null. Por å lette den videre behandling av disse pulser er det hensiktsmessig at de likerettes før de føres videre. A device according to the invention can be constructed using very different connections and connection elements. However, it is particularly simple and appropriate to use a known synchronous coupler to derive the amplitude value of the voltage at the moment the current passes through zero. The impedances that are usually present in installations of the kind that are of particular interest during the practice of the invention are a combination of inductive and real impedance, so that the voltage will normally lie from 0° to 90°, or from 180° to 270° in front the electricity. The voltage will consequently have a rising value when the current passes through zero. By arranging the synchronous coupler so that it only lets the voltage through from the moment it passes through zero, until the moment when the current passes zero, i.e. until the moment when the synchronous coupler switches over, voltage pulses whose amplitude value is the same will be obtained on the output terminals of the synchronous coupler as, or proportional to, the voltage value present at the moment the current passes through zero. In order to facilitate the further processing of these pulses, it is appropriate that they are rectified before they are passed on.

Hvis derimot spenningen på den krets hvor anordningen er tilsluttet, normalt ligger 90° til 180° eller 270° til 360° foran strømmen, kan synkronkobleren innrettes slik at den bare slipper spenning gjennom i tiden fra synkronkoblerens omkoblingsøyeblikk til det øyeblikk hvor spenningen går gjennom null. If, on the other hand, the voltage on the circuit where the device is connected is normally 90° to 180° or 270° to 360° ahead of the current, the synchronous coupler can be arranged so that it only lets voltage through in the time from the moment the synchronous coupler switches to the moment when the voltage passes through zero .

Når anordningen benyttes for avstandsmåling til en kortslutning When the device is used for distance measurement to a short circuit

er det nødvendig at den virker meget raskt, da de spenninger og strømmer som skal utnyttes, bare kan nyttiggjøres i den tid som forløper fra det øyeblikk kortslutningen påvises til kortslutningsstedet gjøres spenningsløst, ved hjelp av anleggets beskyttelses-utstyr. Den tid som står til rådighet for anordningens virkning er derfor meget kort. Por anvisning av den utledete verdi i it is necessary that it works very quickly, as the voltages and currents that are to be utilized can only be utilized in the time that elapses from the moment the short circuit is detected until the short circuit location is de-energized, using the plant's protection equipment. The time available for the device to take effect is therefore very short. Por indication of the derived value i

anordningen i henhold til oppfinnelsen, kan det direkte benyttes anvisnings-instrumenter, f.eks. katodestrålerør eller elektro-magnetiske anvisningsinnretninger. Enklere og billigere enn en slik direkte visuell påvisning, er det imidlertid å lagre de verdier som oppnås, og deretter foreta måling av de verdier som er lagret, ved hjelp av innretninger eller instrumenter som ikke the device according to the invention, instruction instruments can be used directly, e.g. cathode ray tubes or electro-magnetic indicating devices. Easier and cheaper than such a direct visual detection, however, is to store the values obtained, and then measure the stored values, using devices or instruments that are not

behøver å være ekstremt hurtigvirkende. needs to be extremely fast-acting.

En utførelsesform for anordningen i henhold til oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til vedføyde tegninger. An embodiment of the device according to the invention will now be explained in more detail with reference to the attached drawings.

Pig. 1 viser et blokkskjema for anordningen. Pig. 1 shows a block diagram of the device.

Pig. 2 viser spennings- og strømkurver på forskjellige steder i anordningen og tjener til å lette forståelsen av oppfinnelsen. Pig. 2 shows voltage and current curves at various locations in the device and serves to facilitate the understanding of the invention.

I fig. 1 er linjen betegnet med 1. Den er utstyrt med en bryter - 2 som kan styres ved hjelp av pulser som tilføres over en klemme II fra et sikringsutstyr, som kan være manuelt eller bestå av van-lige beskyttelsesreleer, og som styrer åpning av bryteren 2 ved kortslutning på linjen 1. In fig. 1, the line is designated by 1. It is equipped with a switch - 2 which can be controlled by means of pulses supplied via a terminal II from a protection device, which can be manual or consist of ordinary protection relays, and which controls the opening of the switch 2 in the event of a short circuit on line 1.

Linjen 1 er videre utstyrt med en strømtransformator 4 og en spenningstransformator 3, som kan være anordnet på hvilken som helst side av bryteren. Spenningen fra spenningstransformatoren 3 påtrykkes en synkronkobler 5» som styres av strøm fra strøm-transf ormatoren 4» og som eventuelt kan igangsettes ved hjelp av bryterens utløsningspuls på klemmen 11 over en tidsstyreinnretning 10. The line 1 is further equipped with a current transformer 4 and a voltage transformer 3, which can be arranged on any side of the switch. The voltage from the voltage transformer 3 is applied to a synchronous coupler 5" which is controlled by current from the current transformer 4" and which can optionally be initiated by means of the switch's release pulse on the terminal 11 via a time control device 10.

Pig. 2 viser kurven a spenningen <v>s fra spenningstransformatoren 3, mens de loddrette, stiplete linjer gjennom hele figuren representerer de tidspunkter når synkronkobleren 5 kobler, nemlig de øyeblikk når styrestrømmen Is (kurve C) fra strømtransformatoren 4 går gjennom null. Synkronkobleren 5 er herunder innrettet slik at den spenning <v>s som påtrykkes synkronkobleren mellom de øyeblikk når strømmen går gjennom null,og de tidspunkter spenningen <v>s selv går gjennom null, ikke slipper gjennom synkronkobleren. Videre er synkronkobleren 5 innrettet slik at den påtrykte spenning likerettes, således at den spenning v som foreligger på dens utgangsklemmer blir som vist ved hjelp av kurven b. Derved vil maksimalverdien av spenningen på synkronkoblerens utgangsklemmer representere . verdien av linjespenningen i det øyeblikk strømmen går gjennom null. Pig. 2 shows the curve a the voltage <v>s from the voltage transformer 3, while the vertical dotted lines throughout the figure represent the moments when the synchronous coupler 5 switches, namely the moments when the control current Is (curve C) from the current transformer 4 passes through zero. The synchronous coupler 5 is arranged below so that the voltage <v>s which is applied to the synchronous coupler between the moments when the current goes through zero, and the times when the voltage <v>s itself goes through zero, does not escape through the synchronous coupler. Furthermore, the synchronous coupler 5 is arranged so that the applied voltage is rectified, so that the voltage v present at its output terminals is as shown by means of the curve b. Thereby, the maximum value of the voltage at the synchronous coupler's output terminals will represent . the value of the line voltage at the moment the current passes through zero.

Strømtransformatoren 4, som brukes til å styre synkronkobleren 5, leverer også strøm til en derivator 6, som er innrettet slik at den over sine utgangsklemmer avgir en spenning som representerer den tidsderiverte av strømmen Is fra strøm-transformatoren i det øyeblikk den går gjennom null. Den strøm som tilføres derivatoren 6 representeres derfor av kurven C, mens utgangsspenningen er vist ved hjelp av kurven d og foreligger i form av spisse spenningspulser. Maksimalverdien av spenningspulsene vil foreligge ved de 'tidspunkter strømmen Is passerer nulllinjen (kurve C). The current transformer 4, which is used to control the synchronous coupler 5, also supplies current to a derivator 6, which is arranged so that it emits across its output terminals a voltage which represents the time derivative of the current Is from the current transformer at the moment it passes through zero. The current supplied to the derivator 6 is therefore represented by curve C, while the output voltage is shown by means of curve d and is in the form of sharp voltage pulses. The maximum value of the voltage pulses will be present at the times when the current Is passes the zero line (curve C).

Utgangsspenningen fra synkronkobleren 5 og fra derivatoren 6 påtrykkes begge en tidsstyrt portinnretning 7> 10 som er innrettet slik at de to spenninger bare slipper gjennom i en bestemt, kort tidsperiode som innledes ved hjelp av en puls som tas ut fra styre-ledningen 11 for bryteren 2, således at tidsstyreinnretningen 10 settes igang i samme øyeblikk som bryteren 2 får sin utløsnings-puls over ledningen 11. Gjennomslipningsperioden for port-innretningen 7, bestemmes av innretningen 10 og innstilles fortrinnsvis lik tiden for et helt antall vekselstrømperioder, f.eks. to perioder. Den begynner, som nevnt, umiddelbart etter at bryteren 2 mottar sin utløsningspuls, og bør avsluttes før bryteren 2 fore-tar den eventuelle utkobling av kortslutningsstedet. The output voltage from the synchronous coupler 5 and from the derivator 6 are both applied to a time-controlled gate device 7>10 which is arranged so that the two voltages only pass through for a specific, short period of time which is initiated by means of a pulse which is taken out from the control line 11 for the switch 2, so that the time control device 10 is started at the same moment that the switch 2 receives its release pulse over the line 11. The grinding-through period for the gate device 7 is determined by the device 10 and is preferably set equal to the time for a whole number of alternating current periods, e.g. two periods. It begins, as mentioned, immediately after the switch 2 receives its release pulse, and should end before the switch 2 carries out the eventual disconnection of the short-circuit location.

Pulsene ( og d som slipper gjennom port-innretningen 7» blir The pulses ( and d that escape through the gate device 7" become

i det utførelseseksempel som er vist på tegningen, påtrykket hver sin lagringsinnretning 8 henhv. 9. Disse kan være utført som registrerende instrumenter, som tegner opp eller skriver verdier som kan avleses direkte, men de kan også være elektro-magnetiske eller elektrostatiske hukommelser, f.eks. konden- in the design example shown in the drawing, the imprint of each storage device 8 or 9. These can be designed as recording instruments, which record or write values that can be read directly, but they can also be electro-magnetic or electrostatic memories, e.g. conden-

satorer. Fra lagringsinnretningene 8 og 9 føres så de lagrete pulser til en utgangsinnretning 12 som kan være innrettet slik at den avleser og anviser de lagrete verdier fra innretningene 8 og 9 hver for seg, hvoretter de kan divideres, for derved å sators. From the storage devices 8 and 9, the stored pulses are then fed to an output device 12 which can be arranged so that it reads and indicates the stored values from the devices 8 and 9 separately, after which they can be divided, in order thereby to

finne et uttrykk for avstanden til det sted langs linjen 1 hvor kortslutningen eller sammenkoblingen har funnet sted. Fortrinns- find an expression for the distance to the place along line 1 where the short circuit or connection has taken place. preferential

vis er imidlertid innretningen 12 utført slik at den selv direkte anviser forholdet eller kvotienten mellom de verdier som tilføres, however, the device 12 is designed so that it itself directly indicates the ratio or quotient between the values that are supplied,

og som vil være proporsjonal med linjens induktans frem til kortslutningsstedet, og dermed også proporsjonal med lengden av linjen frem til stedet, forutsatt at denne er homogen og det ikke foreligger vesentlige overgangsimpedanser f.eks. i form av en lysebue på forbindelses-stedet. and which will be proportional to the line's inductance up to the short-circuit location, and thus also proportional to the length of the line up to the location, provided that this is homogeneous and there are no significant transition impedances, e.g. in the form of an arc at the connection point.

I det eksempel som er vist på tegningen, er det forholdet mellom toppverdiene for pulsene som tilføres lagringsinnretningene 8 og 9 som et uttrykk for den avstand som skal fastslås. Det er derfor hensiktsmessig å utføre lagringsinnretningen slik at de hoved- In the example shown in the drawing, it is the ratio between the peak values of the pulses that are supplied to the storage devices 8 and 9 as an expression of the distance to be determined. It is therefore appropriate to design the storage device so that the main

saklig lagrer pulsenes-toppverdier. Det kan imidlertid forekomme visse deformasjoner av de strømmer og spenninger som tilføres innretningen 5 og 6, således at pulsene i de enkelte puls-sett, actually stores the pulses' peak values. Certain deformations of the currents and voltages that are supplied to the devices 5 and 6 may occur, so that the pulses in the individual pulse sets,

som tilføres lagringsinnretningene og representerer forskjellige nullgjennom-ganger, ikke blir like store. Det kan derfor i dette tilfelle være hensiktsmessig å utføre innretningen 8 og 9 slik at de fortrinsvis, ikke uten videre lagrer den største toppverdi, which are supplied to the storage devices and represent different zero crossings, do not become equal. It may therefore be appropriate in this case to implement the devices 8 and 9 so that they preferentially, not without further ado, store the largest peak value,

men har evnen til å foreta en viss integrasjon av nærliggende toppverdier slik at en gjennomsnittsverdi oppnås. Hvis det, som eksempel, forutsettes at det brukes kondensatorer som lagringsinnretninger, kan denne integrasjon oppnås ved å koble kondensator-ene i serie med motstander, for derved å påvirke tidskonstanten for oppladningen av vedkommende kondensator. but has the ability to do some integration of nearby peak values so that an average value is obtained. If, as an example, it is assumed that capacitors are used as storage devices, this integration can be achieved by connecting the capacitors in series with resistors, thereby influencing the time constant for the charging of the capacitor in question.

I det eksempel som er vist, er utgangsinnretningen tilsluttet portinnretningen 7 gjennom lagringsinnretningene 8 og 9. Dette har den fordel at"innretningen 12 ikke trenger å være så rask i sin<* >reaksjon som hvis den var direkte tilsluttet sluseinnretningen, In the example shown, the output device is connected to the gate device 7 through the storage devices 8 and 9. This has the advantage that the device 12 does not need to be as fast in its reaction as if it were directly connected to the sluice device,

men prinsippielt er det intet i veien for en slik direkte tilslut-ning . but in principle there is nothing in the way of such a direct connection.

Utgangs-innretningen 12 kan være permanent koblet til innretningene 8 og 9» eller den kan tilsluttes den anordning som tilhører en bestemt linje» ved hjelp av en plugganordning, vender-anordning e.l., slik at det bare er nødvendig å anordne en felles avlesnings-innretning 19 for flere linjer, eventuelt for en hel stasjon, idet linjene har hvert sitt sett av de øvrige innretninger 5» 6, 7, 8, The output device 12 can be permanently connected to the devices 8 and 9" or it can be connected to the device belonging to a specific line" by means of a plug device, turning device etc., so that it is only necessary to arrange a common reading device 19 for several lines, possibly for an entire station, as the lines each have their own set of the other devices 5» 6, 7, 8,

9, 10 i henhold til oppfinnelsen. 9, 10 according to the invention.

Claims

1. Device for determining the distance between an observation point in an alternating current system and a place where a short circuit or other connection occurs, by deriving the inductance in the system between the two places, the device comprising devices for monitoring current and voltage at the observation point , characterized in that it further comprises measuring devices (5,6) for sensing the time when the current passes through zero, and determining the voltage and the time derivative of the current at this time, and output devices (8, 9, 12) to determine the ratio between these values.

2. Device as specified in claim 1, characterized in that it includes a time-controlled gate device (10, 7) which is connected to the measuring devices (5»6), in order to limit the observation period to a predetermined time which includes a zero review with certainty, and preferably comprises an equal number of zero passes.

3. Device as stated in claim 1 or 2, characterized in that the output devices (8, 9, 12) comprise storage devices (8,9) for the separate storage of voltage values which correspond to the determined time derivative of the current, respectively. voltage values that correspond to the determined voltage when the current passes through zero.

4. Device as stated in claim 3> characterized in that the measuring devices (5,6) comprise a coupling device, e.g. a synchronous switch, which is connected to the monitoring devices to take out a voltage pulse once during each half-period so that this pulse has the same course as the monitored voltage between the times when this voltage, or the monitored current passes through zero.

5. Device as specified in claim 4, characterized in that the coupling device includes rectifier elements, so that the values that are taken out are emitted unidirectionally.

6. Device as stated in claim 4 or 5, characterized in that the storage devices (8,9) each comprise a capacitor for storing approximate peak values of the respective the extracted voltage pulse and the voltage corresponding to the derivative of the current.

7. Device as specified in claims 1-6, characterized in that it comprises an output device (12) which can optionally be connected to one of several sets of measuring devices (5,6) and storage devices (8,9) for the separate determination of measurement values for different lines.