SE435227B - Distansskyddanordning for elektriska ledningar - Google Patents

Description

m4 O 7810043-5 2 station. Härigenom erhålles en minimering av det genom från- koppliingen berörda lednings- eller nätområdet och en snabbast möjlig frånkoppling. 7 i I slutsteget hos en mätkoppling resp. ett mätsystem är utlösningsgränserna, vilka i det komplexa impedansplanet skär reaktansaxeln resp. resistansaxeln (reaktans- resp. resistansgräns), i allmänhet utflyttade till det oändliga, så att - såtillvida de finns - endast de genom koordínatnoll- punkten gående eller på ringa avstånd förbipasserande utlös- ningsgränserna av en riktningslänk (riktningsgränser) förblir verksamma. Reaktans-, resistans- och riktningsgränser kan för övrigt vara förenade i en enhetlig, geometrisk definierad linje, exempelvis vid de kända mätkopplingarna med cirkel- formig karakteristik i motsats till de ävenledes kända poly- gonformiga karakteristikorna, vid vilka nämnda gränser är var för sig förverkligade genom ett rakt avsnitt.

Vid mätkopplingars ändsteg utan riktningslänk (icke riktade slutsteg) vilka alltså endast åstadkommer en frigiv- ning eller genomkoppling av startsignalen som utlösningssignal och även vid de kända slutstegen med vanlig riktningslänk, leder extrema men i själva verket ännu tillåtliga belastningar endast då till en felutlösning när aktiveringskopplingen dvs. den feldetekterande länken i startkopplingen kan tillräckligt exakt och tillförlitligt skilja mellan sådana extrema till- stånd och kortslutningar som äkta fel. Sannolikheten för fel- utlösningar kan följaktligen endast begränsat och med relativt högt kopplingsuppbâd minskas vid de kända kopplingarna. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en distans- skyddanordning som utan väsentligt kopplingsuppbâd utmärker sig genom hög säkerhet mot felutlösningar. Iösningen enligt upp- finningen är kännetecknad genom de i patentkrav l angivna kän- netecknen. En felutlösning förhindras praktiskt taget full- ständigt genom att i slutsteget införes en utlösningsgräns som utesluter belastningsområdet- Denna utformning av slutsteget kan vid en redan befintlig riktningslänk uppnås genom en enkel modifiering av utlösningsgränsens omkoppling och vid icke rik- tade ñndsteg genom att bibehålla ett motsvarande karakteristik- avsnitt från en föregående utlösningsgränsinställning. Man kan i detta sammanhang i princip utföra en samtidigt med slutstege- 10 R) \J1 50 55 ß 1a1ooas-s kopplingen verksam blivande bestående slutstegsmódifiering i ovannämnda mening. Ä andra sidan är det lämpligt att man gör denna modifiering verksam endast för en del av varaktigheten av slutstegets inkoppling, särskilt med en fördröjning gent- emot slutetegets inkoppling, så att båda funktionsslag står till förfogande för en utvärdering.

En betydande vidareutveckling av uppfinningen är kïnnetecknad därav, att en övervakningskoppling är försedd med en första jämförelselogik, som på ingångssidan är anslu- ten till en ingång av startkopplingen samt till en utgång av mötkopplingen och vid påverkan av aktiveringskopplingen i sam- band med icke påverkan av mätsystemanordningen alstrar en felfunktionssignal. En sådan i praktiken ytterst väsentlig funktionsövervakning av slutsteget blir möjlig genom att ute- sluta belastningsområdet, då utan denna uteslutning dvs. vid en möjlighet till att mdtkopplingen påverkas inom belastnings- området förhindras signalkombinationen bestående av påverkan av aktiveringen med icke påverkan av mätkopplingen vid en fel- aktig aktivering genom samtidigt uppträdande av ett tillåtligt för påverkan av ett mätsystem tillräckligt belastningstill- stånd, genom det i och för sig korrekt påverkade mätsystemet.

Uteslutandet av belastningsområdet från utlösningsomràdet möjliggör däremot en säker felfunktionssignal vid en felaktig aktivering vid felfri mätkoppling samt vid en felaktig på- verkan av ett mötsystem vid korrekt icke aktivering. De till detta fall komplementära felkombinationerna kan kontrolleras genom motsatt negering och dessutom en logisk OCH-koppling mellan aktiveringen och mätsystemets utgång.

Uppfinningen förklaras närmare härnedan med hjälp av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogad ritning, på vilken fig. 1 visar riktningsutlösningsgränserna för en distans- skyddanordning enligt uppfinningen, fig. 2 visar ett block- schema över en distansskyddanordning enligt uppfinningen för att åstadkomma utlösningsgränserna enligt fig. l samt en över- vakningskoppling, fig. 3 visar karakteristikorna för en annan utföringsform av uppfinningen i det komplexa impedansplanet med uteslutning av belastningsområdet genom omkoppling av en referensimpedans och fig. 4 är en liknande representation av karakteristikorna hos en ytterligare utföringsform av uppfin- \J'1 10 15 a?8“í00l§3~5 4 ningen med nollpunktsymmetriskt omkopplingsbart riktningsut- lösníngsområde i det komplexa impedansplanet. _Fig. 1 visar riktningsutlösningsgränserna Gl och G2 hos ett vanligt dístansskyddmätsystem i det komplexa impedans- planet med reaktansaxeln jX och resistansaxeln R. Sådana ut- lösningsgränser kan exempelvis förverkligas därigenom, att fasskillnaden mellan en på känt sätt bildad ledningsimpedans- vektor Zk och en referensimpedansvektor Zr bestämmes och jäm- föres med en given gränsvärdefasvinkel al resp. ag som har försprång resp. eftersläpning i förhållande till Zr. Hanger- håller således ett utlösningsområde inom den stumma vinkeln mellan utlösningsgränserna G1 och G2, medan på den andra sidan om dessa gränser ligger det med sektionering antydde ickeut- lösningsomràdet. Ett i fig. 1 med sektionering antytt belast- ningsomrâde ZI|befinner sig härvid på vanligt sätt inom detta utlösningsområde. Om man nu i stället för gränsvärdefasvinkeln ag inför den antydda vinkeln aš av mindre storlek för att över- vaka fasförsprànget hos Zk gentemot Zr, erhålles en ny utlös- ningsgräns G5 som utesluter belastningsomràdet ZIh En inom detta belastningsomràde belägen effekt-impedansvektor Zko le- der då ej längre till en utlösning av mätsystemet som skulle spärras genom frånvaron av en aktiveringssignal för att för- hindra en felutlösning. Omkopplingen från vinkeln a2 til] vin- keln aš kan härvid ske samtidigt med slutstegets inkoppling eller även därefter med en given fördröjning, så att båda ut- lösningsgränserna G2 och Gšstår till förfogande för separata utvärderingar.

Distansskyddanordningen enligt fig. 2 för förverkli- gandet av ovannämnda funktionsprincip omfattar en till en tre- fasledning Ilansluten ström- och spänningsmättransformater- anordning MW, som matar på lämpligt sätt omformade och förbe- redda mätsignaler för aktivering till en startanordning AW samt till en mätkoppling MS. Den förstnämnda omfattar en akti- veringskoppling Awr som utför en övervakning av mätsignalerna efter givna felkriterier, exempelvis enligt det kända över- ströms- eller underspänningskriteriet och vid feldetektering aktiverar en efterföljande väljarkopplíng Aww. Den sistnämnda påverkas ävenledes av mätsignalerna och detekterar typen av det föreliggande felet, varefter en kopplingsanordning Aws KH 10 15 50 '?8100l|3-S \fl matar mätsignalerna i en till feltypen anpassad kombination till en i mätkopplingen MS anordnad mätsystemanordning NSm och härigenom startar mätkopplingen. Nu sker den vanliga i tid» steguppdelade feldistansbestämningen i mätsystemanordningen, varvid en ävenledes genom aktiveringskopplingen Awr startad steg- tidskopplingPBz åstadkommer den stegvisa omkopplingen av mätsys- temanordningens utlösningsgränser. Om ett mätsystem påverkas i någon av dessa utlösningszoner, erhålles på utgången av MSm en utlösningssignal som tillsammans med aktiveringssignalen från Awr styr en OCH-logik MSL. Från en övervakningskoppling UW tillför en matníngskällaövervakníng Uwq hos OCH-logiken MSL ett ytterligare giltíghetskriterium för att förbättra funk- tionssäkerheten. När samtliga ingångar hos MSI.är styrda till jakande tillstànd erhålles en verksam utlösningssignal för felfränkopplingen vid utgången A0. För en eventuell fördröjd omkoppling av slutstegets utlösningsgränser är inom övervak- ningskopplingen UW anordnad en ytterligare tidkoppling Uwz, som startas från en till slutstegskopplingen hörande frigiv- ningsutgång Ae hos stegtidskopplingen Mßz och efter en given tidsfördröjning framkallar nämnda omkoppling över en särskild ingång VS hos mätsystemanordningen MSm_ Man kan förfara på så- dant sätt, att vid inkopplingen av slutsteget först aktiveras utlösníngsgränsen som utesluter området för extrem belastning och därefter aktiveras en oriktad eller riktad slutstegsin- ställning som innesluter belastningsområdet. Man erhåller då närmast en med säkerhet icke genom ett extremt belastnings- tillstànd förorsakad utlösningssignal visserligen med inskränkt utlösningsområde och sedan en utlösningssignal över det hela ursprungligen avsedda utlösningsområdet. Utvärderingen kan ske alltefter användningsfall genom lämplig lagring resp. logisk behandling av de efter varandra följande utlösningssignalerna.

I princip gäller detsamma för den omvända ordningsföljden med i begynnelsen icke modifierade och sedan genom uteslutning av det extrema belastningsområdet modifierade utlösningsgränsen.

En första övervakning beträffande felfunktionen sker vid en utlösningsgränsinställning av slutsteget under ute- slutning av belastningsomràdet, eventuellt efter motsvarande Frigivning från tidkopplingens Uwz utgång, genom en OCH-jäm- förelselogik UWII. Den sistnämnda erhåller över lämpliga in- \.'1 JO »J \J"| ZF» f, i 7810043-5 6 gångar en aktiveringssignal från Aflr samt en negerad påverk- ningssignal från MSm och i motsvarighet till detta åstadkom- mer en felfunktionssignal på en övervaknings- eller larmut- gång A1 vid en felaktig aktivering vid korrekt ickepåverkan a mätsystemanordningen samt felaktig ickepåveflcan av mät- systemet i samband med en korrekt aktivering.

En andra OCH-jämförelselogik UNI? med en mot den förstnämnda svarande övervaknings- ellerälarmutgàng A, erhål- ler på motsvarande ingångar den jakande pâverkningssignalen från Hßm resp. den negerande aktiveringssignalen från Awr. På A, uppstår således en felfunktionssignal om vid korrekt icke- aktivering en felaktig påverkan av ett mätsystem föreligger eller vid korrekt påverkan av ett mätsystem aktiveringen ute- blir. Betydelsen av denna felfunktionssignal är icke bunden vid uteslutningen av lastområdet från slutstegets utlösnings- :r v omrâde.

För övrigt kan beroendet av jämförelselogiken UWI1 av tidskopplingens utgång Uwz bortfalla när under hela slutstegs- inkopplingen det extrema belastningsomràdet uteslutande ut- lösningsgräns är verksam i mätsystemet. Detta är antytt genom förbindelsen med streckad linje mellan Uwz och UWI1. För kopp- lingen av övervakningen med slutstegets inställning är i kretsen enligt fig. 2 anordnad en egen frigivningsingàng Ef hos jämförelsclogiken UWIÜ, som pà samma sätt som startin- -gången hos Utz är ansluten till den redan nämnda utgången Ae hos stegtidkopplingen Mßz.

I diagrammet enligt fig. 5 är en ytterligare möjlig- het antydd för omkoppling av utlösningsgränsen för slutsteget.

Under det att för den ursprungliga utlösningsgränsen G2 som ínnesluter det extrema belastningens område ZI.förverkligas den tillsammans med utlösningsgränsen G1 genom fasvinkelöver- vakning av en här icke närmare visad ledningsimpedans gentemot referensimpedansen Zr, erhålles den modifierade utlösnings- gränsen G5 som utesluter den extrema belastningen: område me- delst en i enlighet med pilen Pr gentemot den ursprungliga re- ferensimpedansen Zr fasförskjuten referensimpedans Zro, varvid under upprätthållande av utlösningsgränsen G1 fasvinklarna mellan Zro och Gl ä ena sidan och G5 å andra sidan är ungefär i samma förhållande reducerade gentemot de icke modifierade 10 15 -J 7810043-5 fasvinklarna. Härigenom erhålles den nödvändiga fasförskjut- ningen av utlösningsgränsen G5 gentemot G2 i motsvarighet till pilen Pg.

Dessutom är i fig. 5 olika i tidsförskjutning inkopp- lade reaktans- och resistansutlösningsgränser XRl - XR4 an- tydda. Med utgång från XR, sker vid varje stegomkoppling över- gången till den närmast längre belägna utlösningsgränsen en- ligt pilarna pl - p4, varvid den sistnämnda omkopplingen leder till slutsteget med till oändligheten förskjutna dvs. overk- sam reaktans- och resistansutlösningsgräns.

Vid utföringsformen enligt fig. 4 som ävenledes är en representation av karakteristikornas i det komplexa impedans- planet, sker en omkoppling mellan till varandra nollpunktsym- metriska utlösningsomràden som ligger å ena sidan mellan grän- serna G1, G5 och à andra sidan mellan gränserna G10, G50_ Övergången mellan dessa tvâ utlösningsområden kan förverkligas på enkelt sätt genom l80° fasförskjutning av referensimpedan- sen Zr till -Zr eller även genom motsvarande fasförskjutning av ledningsimpedansen Zk till -Zk. Övergången betyder för öv- rigt en motsvarande transformering av belastningsområdet ZL till omrâdet ZIO. Båda områden är uteslutna genom de motsvaran- de utlösningsgränserna G3 resp. G50.

Denna omkoppling kan ske i en kopplingsanordning enligt fig. 2 medelst tidkopplingen Uwz dvs. med en given fördröjning At efter inkopplingen av slutsteget i mätsystemanordningen. I tidsintervallet mellan slutsteginkopplingen och omkopplingen är då det till den ena effektriktningen tillordnade utlösnings- området verksamt och i tidsíntervallet som följer omkopplingen, alltså ävenledes under inkopplingen av slutsteget, det till den motsatta effektriktningen tillordnade utlösningsområdet. Det uppstår således på ett enkelt sätt två mot varandra komplemen- tära riktningsdetekteringar, vilka kan utnyttjas för speciella övervaknings- eller skyddsändamål men särskilt kan förverkliga den i vissa fall önskade funktionen av ett icke riktat slutsteg.

Claims (6)

10 15 50 'f810Ûlæ3-5 ß-Q Patentkrav

1. Distansskyddanordning för elektriska ledningar, med en startkoppling som omfattar en av minst ett felkrite- rium påverkad aktiveringskoppling och med minst en mätkopp- ling, vars karakteristikor i det komplexa impedansplanet åtminstone avsnittsvis kan omkopplas mellan flera distans- utlösningsgränser och har åtminstone ett rätlinjigt avsnitt som förlöper åtminstone tillnärmelsevis genom nollpunkten i impedansplanet, k ä n n e t e c k n a d av att för det kopp- lingssteg i mätsystemet (MS) som har största zongräns (slut- steg) den genom nollpunkten förlöpande rätlinjiga utlösnings- gränsen (G5) ligger utanför ledningens belastningsområde (ZIJ.

2. Distansskyddanordning enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att en övervakningskoppling (UW) är försedd med en första jämförelselogik (Uwlï) som på ingångssidan är ansluten till en utgång hos startkopplingen (AW) och till en utgång hos mätkopplingen (MS) och vid påverkan av aktiverings- kopplingen (Awr) i samband med icke påverkan av ett mätsystem

3. (NSm) i mätkopplingen (MS) alstrar en felfunktionssignal (Al). 5. Distansskyddanordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att en övervakningsanordning (Uw) är försedd med en andra jämförelselogik (UWI2) som på ingångs- sidan är ansluten till en utgång hos startkopplingen (AW) samt till en utgång hos mätkopplingen (MB) och vid icke påverkan av aktiveringskopplingen (Awr) i samband med påverkan av ett mät- system (MSm) i mätkopplingen (MS) alstrar en felfunktions- signal (A2).

4. Distansskyddanordning enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att mätkopplingen (MS) är försedd med minst ett mätsystem (Mßm), vars karakteristik i det kom- lplexa impedansplanet kan omkopplas till en utlösningsgräns (G5) som utesluter belastningsområdet (ZID.

5. Distansskyddanordning enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att mätkopplingen (NB) har åt- minstone ett mätsystem (MSm) med en riktningslänk som i slut- steget kan omkopplas mellan två i förhållande till varandra 'Il 10 ?8100l|3~5 w åtminstone tillnärmelsevis nollpunktsymmetríska utlösnings- områden (G1, G5 resp. G10, G50).

6. Distansskyddanordning enligt något av krav 4-6, k ä n n e t e c k n a d av att en på ingångssidan med mät- kopplizzgens (MS) utlösningsgränsomkoppling (MSz) i styr-för- bindelse stående och på utgångssidan med åtminstone ett mät- system (MSm) i mätkopplingen (NS) i styr-förbindelse stående tidkopplingsverk (IR-Iz) är anordnad, som med en fördröjning gentemot slutstegets inkoppling utlöser en ytterligare om- koppling; hos åtminstone en utlösningsgräns av mätsystemet (Ilßm).