SE439863B - Sett och apparat for overvakning av en digital skyddsreleanordning - Google Patents

Description

f'79nz3s4~1 10 15 20 25 30 35 2 att införa alla de elektriska storheter, som nämnts ovan, måste en anordning liknande den i fig l för matning av en testspänningssignal anordnas för var och en av de de- 'tekterade, elektriska storheterna. Detta medför att kon- struktionen blir komplicerad.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sätt och en apparat för övervakning av en digi- tal skyddsreläanordning, som har enkel konstruktion och hög tillförlitlighet.

Detta ändamål uppnås med det sätt och den apparat, som framgår av patentkravet l resp 2.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare nedan med utföringsexempel under hänvisning till medföljande I ritningar. Fig l visar ett kopplingsschema av en konven- tionell övervakningsapparat. Fig 2 visar ett kopplings- schema av en första utföringsform av en övervakningsappa- .rat enligt föreliggande uppfinning. Fig 3 visar ett kopp- lingsschema av en första utföringsform av en väljarkrets i övervakningsapparaten enligt fig 2. Fig 4A-d visar tid- diagram och åskådliggör apparatens i fig 2 arbete som funk- tion av tiden. Fig 5 visar en flödesplan över en del av ap- paratens i fig 2 operationer. Fig 6 och 7 visar kopplings- scheman av andra och tredje utföringsformer av övervak- 'ningsapparaten enligt föreliggande uppfinning. Fig 8 vi- sar ett kopplingsschema av en andra utföringsform av väl- jarkretsen. Fig 9 visar ett kopplingsschema av en fjärde utföringsform av övervakningsapparaten enligt uppfinning- en. Fig 10 visar ett kopplingsschema, som schematiskt åskådliggör ett exempel på en multiplexerkonstruktion.

Fig ll visar ett kopplingsschema av en femte utförings- form av övervakningsapparaten enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en första utföringsform av en övervaknings- apparat, som ingår i en digital skyddsreläanordning. Som elektriska ingångsstorheter detekteras huvudspänningarna VA (= VRS), VB (= VST) och VC (= VTR) samt nollfasspän- ningen V0. Ingångstransformatorer lla, llb, llc och lld konverterar de detekterade spänningarna V , VB, VC och V0 till spänningar VA', VB', VC' och V0', vilkas spännings- >l0 15 20 25 30- 35 790338-4-1 3 nivåer är lämpliga för reläanordningen.

Spänningen V0' eller VC' kan selektivt matas till utgången av en första väljarkrets 14. Utgångsspänningen från den första väljarkretsen 14 betecknas med hänvis- ningen VD'. Ett första exempel på väljarkretsen 14 visas i fig 3. Styrsignaler X1 och X2 har motsatta binära till- stånd, dvs när en av signalerna är en "l" är den andra signalen en "O". När styrsignalen X1 är en “l", är en strömställare Swl sluten, så att V ' är ekvivalent med D VC'. När styrsignalen X2 är en “l", är strömställaren SW2 sluten, varvid spänningen VD' blir ekvivalent med spänningen Vo'.

Filter l5a, l5b, 15c och l5d undertrycker övertoner hos spänningarna VA', VB', VC' och VD'.

Hâllkretsar l6a, 16b, l6c och 16d samplar samtidigt och med regelbundna intervaller utsignalerna från filt- ren 15a, l5b, l5c och l5d och håller de samplade datana.

Utsignalerna från hâllkretsarna l6a, l6b, l6c och l6d matas till en multiplexer 17, som sekventiellt ansluter insignalerna, t ex i ordningen V ', VB', VC' och V ', till sin utgång. Utsignalen från multiplexern 17 matas till en analog/digitalomvandlare 18, där den kanalisera- de, analoga signalen konverteras till en kanaliserad, digital signal. Den kanaliserade, digitala signalen in- matas därefter till en databehandlingsenhet 19. Databe- handlingsenheten 19 tar selektivt upp de nödvändiga data- na och åstadkommer en förbestämd behandling av valda data.

Hâllkretsarnas 16a, l6b, 16c och l6d,multiplexerns 17, A/D- omvandlarens 18 och databehandlingsenhetens 19 arbete som funktion av tiden styrs medelst en taktregleringskrets 20, vilken matar en samplings-hållsignal SH, en startkonverte- ringssignal SC och en kanalväljarsignal CH till respektive enhet. Hâllkretsarna samplar data, när signalen SH är "O" och håller dessa data så länge som signalen SH förblir "l" (fig 4A). A/D-omvandlaren startar omvandlingen, när startkonverteringssignalen SC ändras från "l" till "O"- (fig 4B). Multiplexern mottager kanalväljarsignalen CH och seriematar utsignalerna från ingångskretsarna 22a, íPÛÜ-R *ÜÉTALITY 7905384-1 10 15 20 25 30 35 4 22b, 22c och 22d (fig 4C) till A/D-omvandlaren.

Databehandlingsenheten 19 åstadkommer inte enbart aritmetiska operationer för digitalt skydd av elkrafts- systemet utan även en aritmetisk operation för övervak- ning av skyddsreläanordningen.

Normalt är styrsignalen X1 "Q" (fig 4D) och ingångs- kretsarna 22a, 22b och 22c testas. Operationen för test- ningen kan innefatta beräkning av absolutvärdet av sum- man av de trefasspänningar, som passerat genom respekti- ve ingångskrets, dvs |VA+vB+vC| Detta absolutvärde jämföres med ett positivt, reellt tal a. Vid normalt tillstånd är absolutbeloppet [VA + VB + VC] huvudsakligen lika med noll och talet a är så valt, att det normalt satisfierar följande ekvation: ' |vA+vB+vC| < e (1) Om det inte finns något fel i någon av ingångskretsarna 22a, 22b och 22c är ekvationen (l) satisfierad.

Om ekvation (1) inte satisfieras kan man omedelbart avgöra att det finns ett fel i någon av ingångskretsarna 22a, 22b och 22c. Det är emellertid i många fall mer prak- tiskt att upprepa beräkningen och jämförelsen och göra en bedömning utifrån ett flertal resultat av på varandra följande operationer. Man kan t ex avgöra att det finns ett fel, när ett flertal på varandra följande operationer alla visar, att ekvationen (l) ej satisfieras.

När man upptäcker ett fel, aktiverar databehandlings- enheten 19 en presentationsenhet 21 för avgivande av en varning. _ Ovan beskrivna operation åskådliggöres i flödesplanen i fig 5. Vid steget 101 läses utsignalerna från ingångs- kretsarna 22a, 22b, 22c och 22d. Vid nästa steg 102 sker beräkningen J |vA+vB+vc| därefter jämföras beräkningsvärdet med e. steget 103. Om ekvation (l) satisfieras fortsätter opera- tionen vid steget 109 (vilket kommer att beskrivas senare) och därefter till steget 104, där det göres en bedömning Detta sker vid i Äíäêflålf-ï' föl: fw- - «s~saseaaæfif~~s~~ 10 15 20 25 30 35 79033844 5 huruvida en instruktion för startande av testning av in- gångskretsen 22d åstadkommits. Om svaret är nej fortsätter operationen med steg 101. Om svaret är ja alstras styr- signalen X1 vid steget 105 och en testning av ingångskret- sen 22d utföres, vilket kommer att beskrivas närmare ne- dan. ' Om det vid steget 103 göres en bedömning, att ekva- tionen (l) inte satisfieras fortsätter operationen vid steget 106, där man avgör, om följande ekvation satisfie- ras. _ N > P (2) där N är ett antal på varandra följande gånger, då svaret nej erhållits vid steget 103, och där P är ett förvalt, kritiskt tal. Om ekvation (2) inte satisfieras adderas en "l" till talet N, la behandlingsenheten. Därefter fortsätter operationen som är lagrat i ett minne i den centra- vid steget 101. Om ekvationen (l) ej satisfieras uppre- pade gånger och talet N som ett resultat av detta över- skrider talet P blir svaret vid steget 106 ja och steget l08 visar att det finns ett fel i ingângskretsarna 22a, 22b och 22c.

Steget 109 är avsett för återställning av det i min- net lagrade värdet på talet N. Om således ekvationen (1) satisfieras under uppräkningen av talet N, reduceras ta- let N till 0 och uppräkningen av talet N måste på nytt starta från 0.

När svaret vid steget 103 är ja (dvs man har konsta- terat att det inte finns något fel i ingångskretsarna 22a, testning av ingångskretsen 22d, som är ansluten till noll- 22b och 22c) och när en instruktion för startande av fasspänningsinsignalen V0, åstadkommits, erhåller styr- signalen X1 värdet "l" (steg 105 i fig 5) och spänningen VC' matas till ingângskretsen 22d i stället för spänningen V0', som normalt är huvudsakligen lika med noll. Följakt- ligen blir spänningen VD' ekvívalent med spänningen VC'.

Utsignalen från ingångskretsen 22d matas genom multiplexern 17, vidare genom A/D-omvandlaren 18 och till databehand- lingsenheten. Databehandlingsenheten avläser utsignalerna 10 15 20 25 30 35 7903384-1 6 från ingångskretsarna 22a, 22b, 22c och 22d (steg 101) och beräknar absolutvärdet av summan av utsignalerna från kretsarna 22a, 22b och 22d (steg 102). De återstående ste- gen motsvarar de steg, som utföres, när ingångskret- I sarna 22a, 22b och 22c testas.

När resultatet av testningen av utsignalerna från ingångskretsarna 22a, 22b och 22d visar att det finns ett fel och om resultatet av testningen av utsignalerna från ingångskretsarna 22a, 22b och 22c visar att det inte finns något fel, kan man göra den bedömningen, att det finns. ett fel i ingångskretsen 22d.

Fig 6 visar en andra utföringsform av uppfinningen, vilken är anordnad att övervaka en skyddsreläanordning med en ingångskrets 22e för nollfasströmmen I0. Ingångskret- sen 22e innefattar ett filter l5e, som motsvarar de förut nämnda filtren l5a-l5d, samt en hâllkrets löe, som mot- svarar hâllkretsarna l6a-l6d. Den detekterade nollfasström- men ID konverteras vid en ingângstransformator lle och matas till en väljarkrets 24, som motsvarar väljarkretsen l4. Väljarkretsen 24 ansluter selektivt signalerna I0' eller VC' till sin utgång. Multiplexern 17 sänder sekven- tiellt utsignalerna från hållkretsarna l6a-l6e i riktning mot databehandlingsenheten. Vid kontroll av ingångskret- sen 22e matas signalen VC' till ingångskretsen och data- behandlingsenheten 19 åstadkommer behandlingen av utsig- nalerna från ingångskretsarna 22a, 22b och 22e. Resten av denna utföringsforms konstruktion och dess funktion motsva- rar konstruktionen-resp funktionen hos utEnfingsfim:ma1i fig 2.

Fig 7 visar en tredje utföringsform av uppfinningen.

I denna utföringsform har väljarkretsen l4 i fig 2 uteläm- nats och i stället har en likadan väljarkrets 26 anordnats att mottaga utsignalerna från filtren l5c och l5d och ut- signalen från väljarkretsen 26 matas till hållkretsen löd.

I detta fallet innefattar “ingångskretsen“ inte filtren l5a-l5d. När väljarkretsen 26 ansluter utsignalen från filt- ret l5c till hållkretsens l6d ingång kontrolleras huruvida det finns ett fel i hållkretsen l6d. Resten av konstruktio- nen och funktionen hos utföringsformen i fig 7 motsvarar __ _-r|r< »-.=- v5- Ü) 'vara n: v' W -_ _. t . . FM? .får _-,---;,-- :1- m-flfln..- . _ ._ > ..-__ l0 15 20 25 30 35 7903384-1 7 konstruktionen resp funktionen hos utföringsformen i fig 2.

Vid de föregående utföringsformerna har spänningen VC' inmatats till den ingângskrets, som normalt är an- sluten till nollfasinsignalen. Det må emellertid påpe- _kas, att V ' eller V ' kan användas i stället för VC'.

A B När en ingângskrets, som normalt är anluten till noll- fasströmmen I0, testas, vilket är fallet vid utförings- formen enligt fig 6, kan en signal, som motsvarar en fasström, inmatas till en sådan ingångskrets.

Väljarkretsarna 14, 24 och 26 kan innefatta vilka som helst strömställarelement, t ex elektroniska ström- ställare, som innefattar fälteffekttransistorer. Väljar- kretsarna kan alternativt innefatta ett magnetrelä, t ex enligt fig 8. Magnetreläet verksamgöres medelst en styr- signal X3 för kontroll av ingångskretsen, som är anslu- ten till nollfasspänningen V0. Vid mottagning av styr- signalen X3 slutes en slutkontakt 28a i reläet 28 och öppnas en brytkontakt 28b. ' eller VC' matas till väljarkretsens utgång.

Det har ovan beskrivits att huvudspänningarna VA, VB och VC detekteras och att databehandlingsenheten är Således kan antingen V0 anordnad att åstadkomma en operation, som avgör om ekva- tion (l) är satisfierad eller inte. I stället för huvud- spänningarna kan fasspänningarna VR, VS och VT detekteras och matas till databehandlingsenheten. I ett sådant fall kan databehandlingsenheten vara anordnad att åstadkomma en operation, som avgör om följande ekvation (2) är satis- fierad, när ingångskretsarna, som är anslutna till fas- spänningarna, testas. |vR+v +vT-Kv0| <2' (2) S där K och s' är förutbestämda konstanter. För kontroll av den ingångskrets, som är ansluten till nollfasspänningen används en ekvation, som motsvarar ekvation (l).

Fig 9 visar en fjärde utföringsform av uppfinningen, vilken utföringsform motsvarar utföringsformen i fig 2 förutom det att hållkretsarna l6a, l6b, l6c och l6d i fig 2 har ersatts med AC-DC-omvandlare 3la, 3lb, 3lc och 3ld. í9o33s4-1 10 15 20 25 30 35 8 AC-DC-omvandlarna konverterar de inmatade växelspänningar- na VA', VB', VC' och VD' till likspänningar, vilkas stor- lek är proportionell mot insignalerna. Likspänningsutsig- nalerna och ÅC-DC-omvandlarna kanaliseras medelst multi- plexern 17 och matas till A/D-omvandlaren 18.

Fig 10 åskådliggör schematiskt en utföringsform av mul- tiplexern 17, vilken kan ingå i utföringsformen enligt fig 2 och vilken innefattar strömställarkretsar l7a, l7b,]Jc och l7d, som är anslutna till de detekterade ingångssignaler- na VA', B', VC' l7c och l7d slutes i följd. Styrningen av den sekventiel- resp V0'. Strömställarkretsarna l7a, l7b, la slutningen åstadkommes medelst taktregleringskretsen 20.

Genom den sekventiella slutningen av strömställarkretsar- na matas utsignalerna från hållkretsarna l6a, l6b, l6c och l6d sekventiellt till A/D-omvandlaren 18. Om det finns fem detekterade insignaler, vilket var fallet i fig 6, kan multiplexern innefatta fem strömställarkretsar.

Om multiplexern l7 innefattar strömställarkretsar, som är anslutna till resp detekterade insignal, kan varje strömställarkrets ingå som en del av varje ingângskrets, som testas enligt uppfinningen.

Fig ll visar en femte utföringsform av uppfinningen, som motsvarar utföringsformen i fig 2 förutom det att multiplexern 17 och den enda A/D-omvandlaren 18 ute- lämnats och i stället ersatts av ett flertal A/D-omvand- lare 32a, 32b, 32c och 32d, som är anslutna till var sin ingångssignal. A/D-omvandlarna är anordnade att mot- taga och digitalisera htsignalerna från hâllkretsarna l6a, l6b, l6c och l6d och utsignalen från A/D-omvandlarna matas sekventiellt till databehandlingsenheten 19 via en databuss 33. Matningen av utsignalerna från A/D-omvandlar- na till databehandlingsenheten 19 styrs medelst taktreg- Ieringskretsen 20. K När ett flertal A/D-omvandlare används och var och en av dessa omvandlare är anslutna till var sin detekterings- ingång, kan varje A/D-omvandlare ingå som en del av in- gångskretsen, som“testas enligt uppfinningen.

Uppfinningen är applicerbar inte bara på testning av Élçøií *f wwf* f 7903384~1 9 en ingångskrets, som är ansluten till nollfasspänningen eller nollfasströmmen, utan även på testning av en in- gångskrets, som är förknippad med ett värde, som normalt inte överskrider ett förutbestämt värde.

Claims (10)

7903384-1 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Sätt för övervakning av en digital skyddsrelä~ anordning, varvid en första typ av elektriska storheter (VÄ, VB, VC) i ett elkraftsystem, vilka normalt över- skrider.respektive förutbestämda värden, detekteras, digitaliseras och behandlas aritmetiskt i en databe- handlingsenhet (19) för att kontrollera huruvida det finns ett fel i en av första ingângskretsar (22a, 22b, 22c), vilka är anordnade att mottaga respektive första typ av elektriska storheter, k ä n n e t e c k n a t därav, att en av den första typen av elektriska storheter inmatas i en andra ingångskrets (22d; 22d, 22e), som normalt mottager en andra typ av elektrisk storhet V ; V0, i stället för den andra typen av elektrisk storhet; I0), som normalt är mindre än ett förutbestämt värde, och att en aritmetisk operation, som hänför sig till utsignalen från den andra ingängskretsen och utsignalerna från de första ingångskretsarna förutom den första ingångs- krets, vilken normalt mottager den av den första typen av elektrisk storhet, Som inmatas i den andra ingångs- kretsen, åstadkommas i datahbehandlingsenheten (19) för att kontrollera huruvida det finns ett fel i den andra ingângskretsen.

2. Apparat för övervakning av en digital skydds- reläanordning, varvid en första typ av elektriska stor- heter (VA, B, VC) i ett elkraftsystem, vilka normalt överskrider respektive förutbestämda värden, detekteras, digitaliseras och behandlas aritmetiskt i en databehand- lingsenhet (19) för att kontrollera huruvida det finns ett fel i en av första ingångskretsar (22a, 22b, 22c), vilka är anordnade att mottaga respektive första typ av elektriska storheter, k ä n n e t e c k n a d därav, att det är anordnat ett väljarorgan (14; 14, 24; 26) för selektiv anslutning av en andra typ av elektrisk storhet (Vo; V0, IO), som normalt är mindre än ett förutbestämt värde, eller en (VC) av den första typen -.-- 10 15 20 25 30 35 V kretsen och utsignalerna från de första ingångskretsarna ---... 7903354-1 ll av elektriska storheter till en andra ingångskrets (22d; 22d, 22e); och att databehandlingsenhetcn (19) är anordnad att åstadkomma en aritmetisk operation, som hänför sig till utsignalen fràn den andra ingångs- förutom den av de första ingångskretsarna, vilken nor- malt mottager den av den första typen av elektriska . storheter, som inmatas i den andra ingángskretsen, för att kontrollera huruvida det finns ett fel i den andra ingångskretsen. ,

3. Apparat enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att elkraftsystemet innefattar ett trefas- nät och att den första typen av elektriska storheter innefattar normalt symmetriska trefasstorheter (VA, VB, VC).

4. Apparat enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k!- n a d därav, att databehandlingsenheten (19) är anordnad att beräkna absolutvärdet av summan av de normalt symmetris- ka trefasstorheterna och bedöma huruvida det beräknade - absolutvärdet är mindre än ett förutbestämt värde.

5. Apparat enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k - n a d därav, att de normalt symmetriska trefasstor- heterna innefattar huvudspänningar (VA, VB, VC) i elkraft- systemet.

6. Apparat enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att de första och andra ingàngskretsarna 1 innefattar en hâllkrets (16a-d; l6a-e) för sampling _ av insignalen vid förvalda intervaller och hållande av samplade data. V _

7. Apparat enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att varje första och andra ingångskrets innefattar en AC-DC-omvandlare (3la-d; 32a-d) för kon- vertering av växelspänningsinsignalen till en likspän- ningssignal med en storlek, som är proportíonell mot växelspänningsinsignalens storlek.

8. Apparat enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att de första och andra ingàngskretsarna 7903384-1 10 12 innefattar en strömställarkrets (l7a~d), som bildar del av en multiplexer (17) för sekventiell överföring av utsignalerna från den första och andra ingångskretsar- na till databehandlingsenheten (19).

9. Apparat enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att varje första och andra ingångskrets innefattar en analog/digital-omvandlare för digitalisering av insignalen.

10. Apparat enligt patentkravet 6, 7, 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d därav, att varje första och andra ingángskrets dessutom innefattar ett filter (l5a-d; l5a-e) för undertryckning av övertoner i insignalen. få fär* kr) Jv ¿fl” n!