SE466366B - Foerfarande och anordning foer fellokalisering i flerterminalnaet - Google Patents

Description

466 366 riktningsegenskaper innebär att man kan definiera framförliggande och bakomliggande skyddsriktning relativt en mätpunkt, samt att skyddet kan avgöra om ett fel är framför- eller bakomliggande relativt mätpunkten. Ftäckviddsegenskaper innebär att man kan bestämma hur långt från mätpunkten skyddsverkan skall fungera.

Eftersom man vid nätkonfigurationer så som beskrivits ovan under 'Tekniskt område” normalt inte har mätmöjligheter vid avgreningspunkterna kommer inte impedansskydd direkt att kunna avgöra var ett fel har uppstått efter indikering av ett sådant.

Problemen har varit kända sedan lång tid och vissa erfarenheter av försök att bemästra dessa redovisas bl a i ”A Review Of lmpedance- based Fault Locating Experience” av dr E O Schweitzer, presenterad vid The 15th Annual Western Protective Relay Conference, Spokane, Washington, Oct 24-27, 1988. På sidorna 12 och 13 beskrivs bl a olika förfaranden i ett tre-terminalnät, dvs i ett s k T-nät. Om en enda fellokalisator används i ett T-nät indikeras felen korrekt endast fram till avgreningspunkten, hävdas det. För fel bortom avgreningspunkten medför inmatning från de andra stationerna att felavståndet överskattas. Det hävdas vidare i artikeln att det enklaste sättet att ur fellokaliseringssynpunkt bemästra ett T-nät med väsentlig inmatning i var och en av de tre terminalerna är att. placera en fellokalisator i varje terminal. Utvärderingen efter att ett fel har inträffat gär ut på att man jämför alla tre felavstàndsbestämningarna och anser att rätt felavstånd är det som ligger mellan en terminal och grenpunkten. l US 4 719 580 beskrivs ett förfarande och en anordning för lokalisering av ett felställe på en ledning baserat på från ën mätpunkt mot ett felställe utgående spânningsvågor och motsvarande från ett felställe reflekterade vågor. Metoden baseras pá en vågledarmodell av ledningen och innebär att man med uppmätta ström- och spänningsvärden i ledningens ändpunkt kan beräkna spänningen i ett antal kontrollpunkter utefter ledningen.

Med kännedom om en lednings data mellan en ändpunkt med en terminal och en avgreningspunkt kan, t ex med nämda metod, spänningen i avgreningspunkten beräknas. Andra beräkningsmetoder beskrivs bl a i "Elektricitetslära", av Erik Hallen, kapitel 24.3 REooGöRasE FÖR UPPFINNGEN En förutsättning för genomförande av uppfinningen är att det aktuella nätet kan representeras av en ledningsmodell baserad på 3 466 366 kännedom om ledningens karakteristiska data, avstånd mellan avgreningar m m.

De av reläskydden i samtliga terminaler uppmätta strömmarna och spänningarna transmitteras till en utvärderingsenhet och förs in i ledningsmodellen. Därvid kan enligt ovan spänningarna i avgreningspunkterna beräknas. Om nu de beräknade spänningarna i en avgreningspunkt är de samma dä de har beräknats med hjälp av mätvärden frán olika terminaler eller från terminal och någon annan avgreningspunkt kan man dra den slutsatsen att ledningssektionerna mot avgreningspunkten är felfria. Om nu däremot beräknad spänning i en avgreningspunkt beräknad med utgångspunkt från mätvärden i en terminal skiljer sig frän den beräknade spänningen i samma avgreningspunkt beräknad med mätvärden fràn en annan terminal eller en annan avgreningspunkt finnes ett fel i nätet.

Genom att successivt jämföra beräknade spänningar i avgreningspunkt efter avgreningspunkt kan huvudkraftledning med avgrenade ledningar kontrolleras med avseende på fel. Då det enligt ovan har konstaterats att det finnes ett fel på nätet kan man med hjälp av ett urvalssystem enligt uppfinningen bestämma vilken ledningssektion eller avgrening som är felbehäftad. Efter det att Iedningssektionen har identifierats kan man t ex med en impedansbaserad metod göra en noggrann felavståndsbedömning.

Med utgångspunkt från de beräknade spänningarna kan även feltypen bestämmas, dvs man kan konstatera om det är fråga om kortslutning mellan faserna, jordslutning samt en- eller flerfasfel.

RITNINGSFÖRTECKNING Figur 1 visar en huvudkraftlinje med ett antal avgreningspunkter.

Av figuren framgår _o_ckså det beteckningssystem med indexering som kommer till användning vid redogörelsen för förfarandet vid feldetekteringen.

Figur 2 visar ett flödesschema för fellokaliseringsförfarandet enligt uppfinningen. -~ - ~ Figur 3 visar en avgreningspunkt med flera avgrenade ledningssektioner. 466 see 4 REDOGÖRELSE__ FÖR FÖRFARANDET VID FELLOKALISERING l FLERTERMINALNAT Förfarandet vid fellokalisering i flerteminalnät skall beskrivas med hjälp av bifogade figurer. Figur 1 visar en huvudkraftlinje mellan två matningsstationer med terminaler T1 och Tn.

Avgreningsledningar tillgolika förbrukare med terminaler Tg till T(n-1) utgår från avgreningspunkterna A1 till A(n-2). Dei terminalerna uppmätta spänningar u1, ug, -- un och strömmar i1, ig, -- in leds till en beräknings- och utvärderingsenhet 1.

Utvärderingsenheten är så som tidigare omtalat och på känt sätt försedd med karakteristiska data för det aktuella kraftnätet och kan nu med inmatade data från terminalerna beräkna spänningarna i samtliga avgreningspunkter. Med en avgrenad ledning'i varja avgreningspunkt så som visad i figur 1 kan tre spänningsvärden erhållas, nämligen ett värde med utgångspunkt fràn föregående ledningssektion, ett värde med utgångspunkt från den avgrenade ledningssektionen och ett värde från den efterföljande ledningssektionen. För att i samband med den efterföljande utvärderingen enkelt kunna referera till dessa spänningsvärden kommer följande beteckningssystem och indexering, exemplifierat för avgreningspunkten Ak, alltid att användas: Spänning i Ak beräknad med utgångspunkt från beräknad ström och spänning i föregående avgreningspunkt A(k-1): uAk1.

Spänning i Ak beräknad med utgångspunkt från uppmätta ström- oc_h spänningsvärden í terminal T(k+1): uAkg.

Spänning i Ak beräknad med utgångspunkt från beräknad ström och spänning i efterföljande avgreningspunkt A(k+1): uAkg.

För den första avgreningspunkten är dock att märka att spänningen uA11 kommer att beräknas med utgångspunkt från uppmätta värden i terminal T1. På motsvarande sätt kommer spänningen uA(n-2)3 iden sista avgreningspunkten A(n-2) att beräknas med utgångspunkt fràn uppmätta värden i terminal Tn.

Fellokaliseringsförfarandet skall nu beskrivas med hjälp av flödesschemat enligt figur 2. Eftersom förfarandet, som är baserat på studium av beräknade spänningar i avgreningspunkterna, är det samma för samtliga avgreningspunkter kan principen lämpligen beskrivas med utgångspunkt från den Akzte avgreningen enligt figur 1 även om fellokaliseringsförfandet normalt börjar med att först behandla den första avgreningspunkten. 5 466 366 Efter att via en startenhet 2 enligt figur 2 ha initierat förfarandet för fellokalisering sker i beräkningsenheten 3 en beräkning av strömmar och spänningar enligt ovan i avgreningspunkterna med hjälp av mätvärden frán samtliga terminaler.

Om man nu som ovan angett skall studera om ledningssektionerna anslutna till avgreningspunkten Ak är felbehäftade làter man i en första väljare 4 undersöka om beräknad spänning i Ak baserad på spänningen i föregående avgreningspunkt, dvs UAH, är lika med beräknad spänning baserad pá uppmätta värden i terminal T(k+1), dvs UAkg. På grund av att mätning och beräkning sker med en viss begränsad noggrannhet och att även nätets karakteristiska data anges med en viss tolerans sker jämförelsen mellan spänningarna på så sätt att man undersöker om talvârdet av differensen mellan spänningarna är mindre än ett visst toleransvärde ö, dvs man låter väljaren ta reda på om lUAk1-uAk2l<ö Om nu det beräknade talvärdet är mindre än ö kan man dra den slutsatsen att ledningssektionen mellan avgreningspunkterna A(k-1) och Ak samt den avgrenade ledningssektionen mot terminal Tjkfi) är felfria. Detta konstaterande är symboliskt visat vid 5 i figur 2.

Fellokaliseringsförfarandet kan då fortsätta med att behandla spänningarna i nästa och därefter följande avgreningspunkter.

Ordergivning om detta är symboliskt visad vid 6. Denna slinga sluts genom att väljaren 4 nu får ta reda på om I UA(|<+1)1 - uAumjz I < ö osv förutsatt att skillnaden mellan spänningarna är mindre än ö.

För att kunna avsluta söksekvensen vid sista avgreningspunkten finnes en andra väljare 7 som frågar om det finnes fler avgreningar än den senast undersökta. Om svaret är "JA' fortsätter undersökningen för nästa avgreningspunkt. Om svaret är "NEJ" måste det undersökas om den sista ledningssektionen mellan den sista avgreningspunkten och matningspunkten vid den sista terminalen undersökas. Order om behandling av den sista sektionen visas symboliskt vid 8.

Det förutsättes nu att 466 see 6 I UAm-zn - uA(n-2)2 I < 3 I en tredje väljare 9 undersöks sedan om I uAin-zja -uAin-zjz I < 3 Om svaret är "JA" innebär detta att även denna ledningssektion är felfri. Dennainformation, dvs detta "JA" omvandlas symboliskt i enheten 10 som utåt visar att inget fel, "lF", finnes i ledningssystemet.

Om nu våljaren 9 däremot svarar "NEJ", dvs om I UAui-zjs -UA(n-2)2 I > 3 innebär detta att det är fel på den sista ledningssektionen. Denna information omvandlas sedan symboliskt i enheten 11 som utåt visar att det är fel "FSS" på sista ledningssektionen.

Om nu den första väljaren 3 däremot visar ett "NEJ", dvs att I UA|<1 -uAkz I > 3 betyder detta att det är fel antingen på ledningssektionen mellan avgreningspunkterna A(-1) och Ak eller på den avgrenade ledningssektionen mellan avgreningspunkten Ak och terminal Tum). För att undersöka vilken av dessa det är fel på jämförs sedan som ovan beräknad spänning i avgreningspunkten Ak med utgångspunkt fràn den beräknade spänningen i avgreningspunkten Agm) med den med uppmätta värden i terminal Tum) beräknade spänningen i avgreningspunkten Ak i en fjärde väljare 12, dvs man undersöker om I UAks -uAkz I < 3 Om nu svaret är "JA" omvandlas denna information symboliskt i enheten 13 som utåt visar att det är fel "FFS" på ledningssektionen mellan avgreningspunkterna A(k-1) och Ak.

Om svaret är "NEJ" omvandlas denna information symboliskt i enheten 14 som utåt visar att det är fel ”FAS” på ledningssektionen mellan avgreningspunkten Ak och terminal Tjkn).

Fellokaliseringsförfarandet som det hittills har beskrivits har avsett ett ledningssystem där endast en avgrenad ledning har anslutits till avgreningspunkten. I några fall kan dock från en eller 7 466 366 flera av avgreningspunkterna utgå flera avgrenade Iedningssektioner så som exemplifierats i figur 3. Under förutsättning av att samtliga avgrenade ledningar förses med en terminal med mätmöjligheter innebär detta inget problem vid en fellokalisering. Förfarandet blir då att man jämför den i avgreningspunkten beräknade spänningen med utgångspunkt fràn föregående sektion med de beräknade spänningarna i avgreningspunkten med utgångspunkt från de i terminalerna T(k+1)1, T(k+1)2----T(k+1)m upmätta spänningarna i tur och ordning, dvs man jämför enligt ovan uAk1 med uAk21, uAk22---uAk2m.

Det ovan använda toleransvärdet ö kan självfallet variera beroende pä hur väl man känner de karakteristiska data för de olika ledningssektionerna m m.

Claims (3)

466 366 PATENTKRAV

1. Förfarande för fellokalisering i ett flerterminalnät bestående av en huvudkraftlinje med från ett antal avgreningspunkter (A1,--An) avgrenade kraftledningar till olika förbrukarområden och där det i både huvudkraftlinjens och de avgrenade kraftledningarnas ändstationer finnes terminaler (T1,---Tn) för mätning av aktuell ström (ir-in) och spänning (u1,--un) vilka mätvärden sammanförs till-en gemensam beräknings- och utvärderingsenhet (1) där med kännedom om ledningssektionernas karakteristiska data och med kända metoder strömmar och spänningar i samtliga avgreningspunkter beräknas vilket innebär att för' varje avgreningspunkt (Ak) en spänning uAk1 erhålles med utgångspunkt från beräknade ström- och spänningsvärden hos föregående avgreningspunkt (A(k-1)) eller från ström- och spänningsvärden uppmätta i huvudkraftledningens ena ändterminal (T1) en spänning uAkg erhålles med utgångspunkt fràn uppmätta ström- och spänningsvärden i någon terminal hörande till en från avgreningspunkten avgrenad ledning en spänning uAkg erhålles med utgångspunkt frán beräknade ström- och spänningsvärden hos efterföljande avgreningspunkt (A(k+1)) eller från uppmätta ström- och spänningsvärden hös huvdkraftledningens andra ändterminal (Tn) vilket förfarande k ä n n e t e c k n a s av att för varje avgreningspunkt (Ak) i tur och ordning undersöks om I uAk1 - uAkg | < ö där 8 är ett givet toleransvärde och om så är fallet konstateras att både ledningssektionen från föregående avgreningspunkt och avgrenad ledningssektion är felfria (IF) och om så inte är fallet undersöks på motsvarande sätt i tur och ordning om I UAks -uAkz I < ö 9 466 566 och om så är fallet konstateras att det är fel på föregående sektion (FFS) och om så inte är fallet konstateras att det är fel på en avgrenad sektion (FAS).

2. Förfarande enligt patentkrav 1 för fellokalisering i flerterminalnât där en eller flera av avgreningspunkterna har flera avgrenade ledningssektioner (m) med var sin terminal med mätanordning för ström och spänning, k ä n n e t e c k n a t av att det undersöks om skillnaden mellan spänningen uAk1 i en avgreningspunkt (Ak) beräknad med utgångspunkt från beräknade värden för föregående avgreningspunkt och den med utgångspunkt från de avgrenade sektionernas beräknade spänningar uAk21, uAk22-- uAkm i avgreningspunkten är mindre än ett toleransvårde ä, dvs om |Uak1 ' UAk2m l < a varefter, beroende på utfallet, det vidare fellokaliserings- förfarandet sammanfaller med förfarandet enligt krav 1.

3. Anordning för genomförande av förfarandet för fellokalisering i flerterminalnât enligt patentkrav 1 vilket flerterminalnât består av en huvudkraftlinje med från ett antal avgreningspunkter (A1-- An) avgrenade kraftledningar och där både huvudkraftlinjens och de avgrenade kraftledningarnasändstationer är anordnade med terminaler (T1--Tn) för mätning av aktuella strömmar ( i1--in) och spänningar (ur-un) vilka mätvärden är anordnade att tillföras en gemensam beräknings- och utvärderingsenhet (1) där med kännedom om ledningssektionernas karakteristiska data strömmar och spänningar i samtliga avgreningspunkter kan beräknas vilket innebär att för varje avgreningspunkt (Ak) en spänning uAk1 erhålles med utgångspunkt från beräknade ström- och spänningsvârden hos föregående avgreningspunkt (A(k-1)) eller från ström- och spänningsvârden uppmätta i huvudkraftledningens ena åndterminal (T1) en spänning uAkg erhålles med utgångspunkt från uppmätta ström- och spänningsvârden i någon terminal hörande till en från avgreningspunkten avgrenad ledning en spänning uAkg erhålles med utgångspunkt från beräknade ström- och spänningsvârden hos efterföljande avgreningspunkt (A(k+1)) 466 see I° eller frán uppmätta ström- och spänningsvärden hos huvudkraftledningens andra ändterminal (Tn) vilken anordning är k ä n n e t e c k n a d av att den omfattar en första väljare (3) anordnad att undersöka om I UA|<1 - uAkz I < 9 och om så år fallet år en andra väljare (7) anordnad att undersöka om samtliga avgreningspunkter har kontrollerats av den första väljaren och då samtliga avgreningspunkter har undersökts' är en tredje väljare (9) anordnad att för den sista avgreningspunkten (A(n-2)) undersöka om I UA(n-2)s -UA(n-2)2 I < 9 varefter, beroende pà utfallet, anordningen avger en indikering om att inget fel (IF) förefinnes eller att det är fel (FSS) 'på sista ledningssektionen. om utfallet av den första väljaren visar att IUAi<1 -UAkz I >3 är en fjärde väljare (12) anordnad att undersöka om IUAka-Lmkzßö varefter, beroende pà utfallet, anordningen avger en indikering om att det är fel pá föregående ledningssektion eller att det är fel på en avgrenad sektion.