SE430552B - Sett och anordning for defektering av ett fel i elkraftsystem - Google Patents

Description

7906510-8 10 l5 20 25 30 35 2 vissa intervaller och matas till digitaloperationsorganet, vilket gör det svårt att noggrant bestämma det maximala ögonblicksvärdet för den elektriska storheten.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sätt och en anordning för underspänningsdetekte- ring av strömkompenseringstyp, där ett maximalt ögonblicke- värde för den elektriska storheten i ett elkraftssystem inte användes utan istället elektriska storheter, som ut- tryckes i vektorform.

Ovanstående ändamål uppnås enligt föreliggande upp- finning med ett sätt och en anordning, vilkas särdrag framgår av efterföljande -patentkrav 1-3 respektive 4-6.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföl- jande ritningar. Fig l visar ett diagram, som åskådlig- gör funktionen hos en konventionell underspänningsdetek- teringsanordning av strömkompenseringstyp. Fig 2 visar ett blockschema över en utföringsform av en feldetekte-i ringsanordning enligt föreliggande uppfinning. Fig 3 visar ett diagram, som åskådliggör funktionen hos utföringsfor- men enligt fig 2. Fig 4 visar ett blockschema över en andra utföringsform enligt uppfinningen. Fig 5 visar ett diagram, som åskådliggör funktionen hos utföringsformen i fig 4. Fig 6 visar ett blockschema över en tredje ut- föringsform av uppfinningen. Fig 7 visar ett flödes- schema, som åskådliggör funktionen hos utföringsformen i fig 6. o Fig 2 visar en första utföringsform av uppfinningen.

Ett elkraftsystem innefattar en samlingsskena B, från vilken en avgreningsledning L, som ska skyddas, är av- grenad. vid avgreningspunkten är en effektbrytare CB installerad.

En potentialtransformator PD transformerar ned spän- ningen på avgreningsledningen L till en spänning Ü (ut- tryckt i en vektor). med en föreskriven spänningsnivå.

På motsvarande sätt transformerar en strömtransformator CT den ström, som flyter genom avgreningsledningen L, till en motsvarande ström É (uttryckt i en vektor) med 10 15 20 25 30 35 7906510-8 3 en föreskriven strömnivå. En första absolutvärdesberäk- ningskrets l beräknar absolutvärdet ill för ström- men l. En andra absolutvärdesberäkningskrets 2 beräk- nar absolutvärdet IÛI för spänningen Ü. En fasskifts- krets 3 mottager strömmen l och skiftar strömmens fas med en vinkel m för alstring av signalen iaj$. En divi- deringskrets 4 mottager utsignalerna från absolutvärdes- beräkningskretsarna l och 2 och alstrar kvoten [Öl/]l].

En multipliceringskrets 5 mottager utsignalerna från fas- skiftskretsen 3 och divideringskretsen 4 och åstadkom- mer en multiplicering för alstring av signalen lej$]Û|/{l|.

En subtraheringskrets 6 mottager utsignalerna från mul- tipliceringskretsen 5 och potentialtransformatorn PD och åstadkommer en subtrahering för alstring av signalen Ü - lsjélål/Il|. En tredje absolutvärdesberäkningskrets 7 är anordnad att beräkna absolutvärdet IÛ - íejélül/Ill] av utsignalen från subtraheringskretsen 6. En bedömnings- krets 8 jämför utsignalen från den tredje absolutvärdes- beräkningskretsen 7 och ett förbestämt referensvärde ko och bedömer att det finns ett fel i den skyddade avgre- ningsledningen L, om utsignalen från kretsen 7 är mindre än k , dvs om följande uttryck är satisfierat: |v-í@jq”{v|/|í|| < ko ......<1) Vänstra sidan av uttrycket (1) är ekvivalent med: [v - v@j(°"°)| ...._..(1a> där 6 motsvarar en fasskillnad mellan Ü och l. Uttryc- ket (la) kan modifieras till: z-ivsinïlšfi ......(1b) Följaktligen kan uttrycket (1) omskrivas på följande sätt: _ _ k ]vsin%í | < -g . . . . "(2) Kurvan för uttrycket (2) åskådliggöres i fig 3.

Om vinkeln Q väljs så, att den är lika med impedans- vinkeln för avgreningsledningen, skulle fasen för Û vara i huvudsak lika med fasen för icjé, när ett fel förelig- ger i avgreningsledningen, varigenom V faller inom det områ- de, som indikeras med AA. Om det inte finns något fel på 7906530-8 10 15 20 25 30 35 4 avgreningsledningen och lasten, faller Û inom det med LA indikerade lastområdet. Det är därigenom möjligt att skil- ja mellan en felsituation, i vilken det finns ett fel i avgreningsledningen, och en situation utan fel. Om uttryc- ket (l) satisfieras eller om operationstillståndet upp- fylles, verksamgöres den anslutna reläanordningen och kretsbrytaren CB utlöses.

Fig 4 visar den andra utföringsformen enligt uppfin- ningen, som motsvarar utföringsformen i fig 2 förutom det att en jämförelsekrets 9 och en väljarkrets 10 är införda mellan divideringskretsen 4 och multipliceringskretsen 5.

Jämförelsekretsen 9 jämför utsignalen IÛI/Il] med en före- bestämd konstant Z. Väljarkretsen 10 reagerar för resul- tatet av jämförelsen vid jämförelsekretsen 9 och väljer den minsta av 1Û|/|í] och Z. Det valda värdet X (IÛI/|í] eller Z) matas till multipliceringskretsen 5 och utsättes för en liknande behandling som den enligt utföringsformen i fig 2. ' I detta fall gör bedömningskretsen 8 en bedömning om följande uttryck är satisfierat eller inte: ]Û - íejÖX] < ko där X är det minsta uttrycket av [Öl/lí och Z. Detta be- tyder att anordningen gör en bedömning, om följande ut- tryck eller ekvationer är uppfyllda.

Wl/lí-'l < Z och _ ......(3) | eller IÜI/ ll '> Z och ......(4) [Ö - íej$z[ < ko Om ekvationerna (3) eller (4) satisfieras göres bedöm- ningen att det finns ett fel i elkraftssystemet. Kur- van visas i fig 5. Det må påpekas att underspänningen vid en punkt, som är åtskild från samlingsskenan B med en sträcka, som motsvarar ledningsimpedansen Z, kan detekte- 10 15 20 25 30 35 7906510-8 5 ras med en noggrannhet av koßoch underspänning inom ett skyddat omrâde, dvs ett fel i elkraftssystemet kan detek- teras. Det må även påpekas att kurvan i fig 5 helt mot- svarar kurvan i fig l.

Det operationstillstånd, som används vid utförings- formen i fig 2, visas i ekvation (1). Det må emellertid påpekas att ekvaktion (1) kan omskrivas eller modifieras på flera sätt. T ex kan ekvation (l) skrivas om enligt följande.

Iliu-i - iv: i@1°s < ko-111 ......(5) Arrangemanget enligt fig 2 kan modifieras för att åstad- komma en bedömning om ekvation (5) är uppfylld eller inte.

Ekvationerna (3) och (4) kan modifieras på liknande sätt och arrangemanget i fig 4 kan modifieras i beroende av detta. T ex kan jämförelsekretsen 9 och väljarkretsen 10 modifieras så, att arrangemanget väljer antingen |Û|/lll eller Z i beroende av om ]Il'Z är större eller mindre än |Ü|. Det må därför påpekas att redogörelsen av bedömning- en enligt uttrycket (l), (3) eller (4) bör utformas så, att den omfattar bedömning enligt ekvivalenta uttryck.

Det må även påpekas att utsignalen från anordningen, som indikerar att det finns ett fel, kan behandlas ytter- ligare eller kombineras med andra signaler, som definie- rar tillstånd för upptäckande av ett fel i det område, som skyddas medelst den speciella reläanordningen. T ex kan utsignalen från anordningen i fig 2 kombineras med en utsignal från ett på avstånd liggande relä, som indike- rar att ledningsimpedansen, vilken motsvarar avståndet mellan reläet och felpunkten, är mindre än en förbe- stämd ledningsimpedans, som motsvarar avståndet fràn reläet till gränsen för det skyddade området på sådant sätt, att bedömningen att det finns ett fel i det skyd- dade området göres, om båda signalerna föreligger.

Uppfinningen har beskrivits med utföringsformer, där de detekterade, elektriska storheterna behandlas i analoga anordningar för att avgöra om operationstillståndet är satisfierat eller inte. Uppfinningen är emellertid även 10 15 7906510-8 6 applicerbar på en anordning, där digitala operationer åstadkommas för behandling av de detekterade, elektriska storheterna.

Fig 6 visar en tredje utföringsform, vid vilken de de- tekterade, elektriska storheterna utsättes för digital behandling. Strömmen i och spänningen Ü på avgreningsled- ningen L digitaliseras i en analog-digitalomvandlare ADC och matas därefter till en operationstillståndsbedömnings- krets CPU. Operationstillståndsbedömningskretsen CPU kan konstrueras av en digital operationsenhet, t ex en mikro- dator, som i enlighet med programmet behandlar de digi- tilaserade, elektriska storheterna, t ex strömmen och spänningen. ' Fig 7 visar ett flödesschema, som åskådliggör behand- lingen medelst operationstillståndsbeddmningskretsen CPU.

Ste en a- motsvarar de o erationer, som âstadkommes me- _ 9 9 delst kretsarna l-8 i fig 2.

Claims (6)

10 15 20 25 30 7èb5s1o-s PATENTKRAV

1. l. Sätt för detektering av ett fel i ett elkrafts- system, vid vilket sätt felet detekteras genom utnyttjan- de av en ström och en spänning i elkraftssystemet, k ä n n e t e c k n a t av detektering av en ström i och en spänning Û i elkraftssystemet och bedömning av att det föreligger ett fel i elkraftssystemet om antingen uttrycket: W - iëwdïï I < ko lïl eller uttrycket: IÜ - icjwxl < ko uppfyllas, där ko motsvarar en konstant, lsjø enelektrisk storhet, som åstadkommas genom ändring av strömmen i med en förutbestämd vinkel ef och X är lika med den mindre av IÜI/Ill och en förbestämd ledningsimpedans Z.

2. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att bedömningen innefattar dels beräkning av ett absolutvärde för stommen É, dels beräkning av ett absolutvärde för spänningen Ü, dels fasskiftning av strömmen l med en förutbestämd vinkel d för alstring av igjç, dels dividering av absolutvärdet Öl med absolutvär- det Lil för åstadkommande av [Ü]/IÉI, dels multiplicering av lefl med IÜI/Ill för åstadkommande av lajélfil/iii, dels subtrahering av ie]@|Ü[/|l| från spänningen Û för åstad- kommande av en skillnad Ü-ía]®|Ü|/fií|, dels beråufing æfett absolutvärde för skillnaden Ü~íej$|Û|/|ï|, dehsjäfiïelaeav absolutvärdet |Ü-iaj$IÜ|/|í|| med den förbestämda konstan- ten ko och dels alstring av en signal, som indikerar att det finns ett fel i elkraftssystemet, om absolutvärdet [Û-ís3@|Û|/IÉII är mindre än den förbestämda konstanten ko.

3. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e C k - n a t därav, att bedömningen innefattar dels be- 10 15 20 25 30 35 79oes1o-s 8 räkning av ett absolutvärde för strömmen l, dels beräk- ning av ett absolutvärde för spänningen Ü, dels fasskift- ningen av strömmen É med en förutbestämd vinkel ö för ås- tadkommande av ïejà, dels dividering av absolutvärdet Û] med absolutvärdet |í| för åstadkommande av |Û|/|l|, dels jämförelse av [Ü]/Il] med den förbestämda ledningsimpe- dansen Z, dels alstring av ett värde X, som motsvarar det minsta uttrycket av uttrycken IÜI/Ii och Z, och dels multiplicering av lejè med X för âstadkommande av lsj$X, dels subtrahering av iejäx från spänningen Û för åstad- kommande av Ü-iej$X, dels beräkning av ett absolutvärde [V-lej@X|, dels jämförelse av absolutvärdet IÛ-Iej@X| med den förutbestämda konstanten ko och dels alstring av en signal, som indikerar, att det finns ett fel i elkrafts- systemet, om värdet [Û-iejóxl är mindre än den förbestämda konstanten ko. d

4. Anordning för detektering av ett fel i ett el- kraftssystem, vilken anordning detekterar felet genom utnyttjande av en ström och en spänning i elkraftssyste- met, k ä n n e t e c k n a d av ett organ för detekte- ring av en ström l och en spänning Û i elkraftssystemet och antingen ett organ för bedömning av att det finns ett fel i elkraftsystemet om uttrycket |Ü-íejølyll < k lil ° är uppfyllt, eller ett organ för bedömning av att det finns ett fel i elkraftsystemet om uttrycket: | är uppfyllt, där ko motsvarar en konstant, ie3@ en elektrisk storhet, som åstadkommas genom skiftning av strömmen i med en förbestämd vinkel d, och X är lika med den mindre av [Ü]/Ill och en förbestämd ledningsimpedans Z.

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att bedömningsorganet innefattar dels ett första absolutvärdesberäkningsorgan för beräk- ning av ett absolutvärde för strömmen i, dels ett andra 10 15 20 25 30 35 7996510-8 9 absolutvärdesberäkningsorgan för beräkning av ett abso- lutvärdeförspänningenv,delsettfasskiftsorgan,somär anordnatattmottaga strömmen iochskifta fas förströmmen i med den förutbestämda vinkeln o för åstadkommande av i;j@, dels ett divideringsorgan, som är anordnat attnotuxm absolutvärdet |i|.och absolutvärdet |Û| för åstadkommande av en divideringsoperation och alstring av signalen |Û|/{i|, dels ett multipliceringsorgan, som är anordnat att mottaga utsignalen lejèoch utsignalen |Ü{/Il! för âstadkommande av en multipliceringsoperation och alstring av signalen íejølvl/|i|,dels ett subtraheringsorgan för subtrahering av utsignalen laj$|Ü|/lll från spänningen Û för alstring av en skillnadssignal Û-iajçlvl/|l|, dels ett tredje absolutvärdesberäkningsorgan för beräkning av ett absolutvärde IÜ-Iej$IV|/[III för skillnaden I V-IsJ$|V|/III, och dels ett bedömningsorgan, som är an- ordnat att jämföra absolutvärdet IÜ-ieJ$|Û|/|í|| med den förbestämda konstanten ko för alstring av en signal, som indikerar att det finns ett fel i elkraftssystemet, om absolutvärdet lv-iajéfvßflíli är mindre än den förbestäm- da konstanten ko.

6. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att bedömningsorganet innefattar dels ett första absolutvärdesberäkningsorgan för beräk- ning av ett absolutvärde för strömmen i, ett andra abso- lutvärdesberäkningsorgan för beräkning av ett absolutvär- de för spänningen Ü, dels ett fasskiftsorgan (3), som är anordnat att mottaga strömmen i och skifta fas för denna ström med en förbestämd vinkel o för åstadkommande av lejø, dels ett divideringsorgan, som är anordnat att mot- taga absolutvärdet If] och absolutvärdet lvlför åstad- kommande av en divideringsoperation och alstring av sig- nalen |Ü|/|i], dels_ett jämförelseorgan för jämförelse av utsignalen IÛI/IÉI med den förbestämda ledningsimpedan- sen Z, dels ett väljarorgan, som reagerar för resultatet av jämförelsen vid jämförelseorganet för alstring av ett värde X, som är lika med det minsta uttrycket av uttryc- 7906510-s 10 10 ken [Ül/|í| och Z, dels ett multiplicerngsorgan, som rea- gerar för utsignalen És3$ och utsignalen X för åstadkom- mande av en multipliceringsoperation och alstring av sig- tnalen íej$X, dels ett subtraheringsorgan för subtrahering av utsignalen íejèx från spänningen Û för alstring av Ü-iej$X, dels ett tredje absolutvärdesberäkningsorgan för beräkning av ett absolutvärde [Û-isj$X|, och dels en bedömningskrets, som är anordnad att jämföra absolutvär- det|Ü-iejmxl med den förutbestämda konstanten ko för alstring av en signal, som indikerar att det finns ett fel i elkraftssystemet om värdet [Ü-íejèxl är mindre än den förbestämda konstanten ko.