WO1997028594A1 - Distanzschutzverfahren - Google Patents

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WO1997028594A1
WO1997028594A1 PCT/DE1997/000162 DE9700162W WO9728594A1 WO 1997028594 A1 WO1997028594 A1 WO 1997028594A1 DE 9700162 W DE9700162 W DE 9700162W WO 9728594 A1 WO9728594 A1 WO 9728594A1
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WO
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tripping characteristic
conductor
impedance values
values
tripping
Prior art date
Application number
PCT/DE1997/000162
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Jurisch
Tevfik Sezi
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to EP97907029A priority patent/EP0878045B1/de
Priority to US09/117,595 priority patent/US6046895A/en
Publication of WO1997028594A1 publication Critical patent/WO1997028594A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/40—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to ratio of voltage and current

Definitions

  • the invention relates to a distance protection method for detecting short circuits on a section of an electrical power supply line to be monitored, in which, in the event of a short circuit, impedance values formed from current and voltage are checked to obtain a tripping signal to determine whether they are within a predetermined tripping characteristic lie.
  • Power supply line is adapted; with an unfavorable choice of the circle radius, e.g. B. a value of all possible short-circuit faults on the line section to be monitored, such impedance values can also lie in the circular tripping characteristic that are not due to a short-circuit fault, but rather occur in certain load cases. If, on the other hand, the circle radius is chosen to be so small that the circle cannot be triggered incorrectly, then it must be taken into account that some of the short-circuit faults are not recorded. With the well-known The method therefore achieves a relatively high tripping speed, but only a part of the possible short-circuit faults that can occur can be detected.
  • the circle radius e.g. B. a value of all possible short-circuit faults on the line section to be monitored, such impedance values can also lie in the circular tripping characteristic that are not due to a short-circuit fault, but rather occur in certain load cases.
  • the circle radius is chosen to be so small that the circle cannot be
  • Another distance protection method is known from the operating instructions for the distance protection device PD 551 from AEG, pages 111/29 ff.
  • a polygonal tripping characteristic is used in this method.
  • the impedance values are checked for their resistance and reactance components to determine whether they are within this polygon.
  • the method takes a relatively long time to possibly form a trigger signal, since the data window required to calculate the resistance and reactance components must be relatively large.
  • the polygon method uses a larger part of the possible ones
  • the invention is based on the object of detecting in a distance protection method all possible short-circuit faults occurring on a line section to be monitored and possibly forming a trigger signal, and thereby reducing the time required for forming the trigger signal in comparison to the known methods .
  • a first tripping characteristic dimensioned relatively small with regard to the section of the power supply line to be monitored is used, and impedance values initially determined are checked with regard to these first tripping characteristics to determine whether they lie within or outside of this tripping characteristic, the trigger signal is generated if the first determined impedance values lie within the first tripping characteristic
  • Impedance values following the initially determined impedance values are checked to see whether they lie within the maximum tripping characteristic, and the tripping signal is generated if necessary.
  • the use of the relatively small tripping characteristic as the first tripping characteristic initially leads to a relatively limited protection for the section to be monitored, since not all errors occurring on this section are recorded.
  • about 80% of the short-circuit cases that occur can be detected in an advantageously short time because, because of the permissible inaccuracy for the formation of the impedance values, only a relatively small number of current and voltage measured values need be used.
  • a switch is made to a maximum tripping characteristic, with which all the errors occurring on the section to be monitored are recorded. The method according to the invention thus ensures that all errors that occur lead to the formation of a trigger signal in an optimally short time, without undesired false triggering occurring.
  • the invention provides that
  • the trigger signal is generated in the case of further impedance values lying within the second trigger characteristic
  • a switch is made to at least one further tripping characteristic which is larger than the second tripping characteristic but smaller than the maximum tripping characteristic
  • Switching from the first to the second tripping characteristic in the method according to the invention means that when using the second tripping characteristic, not all the errors that occur, as in the case of using the maximum tripping characteristic, are still detected, but at least many of those that are not could be recorded with the first tripping characteristic.
  • the eventual formation of a trigger signal advantageously occurs faster than if the fault were only detected by using the maximum trigger characteristic without using the second trigger characteristic because its evaluation is a relatively large or comparatively largest time required.
  • more than three tripping characteristics can be used, each tripping characteristic being always somewhat larger than the tripping characteristic used immediately before, but smaller than the maximum tripping characteristic.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that a circle with a center point, which is defined by the start of the section of the power supply line to be monitored, is used as the first tripping characteristic.
  • the advantage of using the circle is that clear errors can be detected with the circle as quickly as possible, because it is sufficient to determine a single component of the impedance, namely its amount, in order to determine this impedance in relation to the circle check.
  • the invention provides that
  • a circle trimmed symmetrically and parallel to the reactance axis with a center point defined by the beginning of the section of the power supply line to be monitored is used as the first tripping characteristic
  • the initially determined impedance values are checked to determine whether their magnitude and their resistance component lie within the first tripping characteristic.
  • This first tripping characteristic can also be used to detect less clear short-circuit faults than with the circular characteristic.
  • a second tripping characteristic is a circle trimmed symmetrically and parallel to the reactance axis with a center point, which is defined by the beginning of the section of the power supply line to be monitored, and
  • This larger characteristic curve advantageously enables the detection of a larger number of errors in a somewhat longer time.
  • the resistance component of the impedance in an embodiment of the method according to the invention with at least one tripping characteristic with a cropped circle is advantageously carried out in such a way that instantaneous values of the current and the voltage are measured during at least half a period of the network oscillation of the electrical power supply line ,
  • instantaneous values of the power are calculated from the instantaneous values of the current and the voltage and a value proportional to the active power is determined by integration
  • the amount of impedance can also be determined from the relatively few instantaneous values.
  • a digital filter unit consists of at least one linear-phase non-recursive digital filter (FIR filter) of a first type and at least one linear-phase non-recursive digital filter (FIR filter) of a second type,
  • the evaluation of the instantaneous values by the digital filter of the first or second type causes a phase shift in such a way that the instantaneous values assessed by the digital filter of the first type on the one hand and the second type on the other are orthogonal to each other and
  • the impedance values are generated by forming the quotient.
  • the advantage of this procedure according to the invention is the relatively short time required to form the impedance amount.
  • a polygonal tripping characteristic is used for at least one of the characteristics following the second tripping characteristic.
  • Tripping characteristic has the advantage here that its shape can be selected so that it can be used to detect the errors occurring on the section to be monitored with a comparatively high selectivity.
  • the reactance component can be approximately replaced by the inductance component. Accordingly, it is advantageous that - in order to check the impedance values with regard to the polygonal tripping characteristic, instantaneous values of the current and the voltage are digitized and evaluated in a digital filter arrangement, which consists of two linear-phase, non-recursive digital filters (FIR filters) of a first one Type (with the weight factors hj and a digital filter of a second type (with the weight factors gj is
  • the advantage of this embodiment of the distance protection method is that the resistance and inductance values can be determined relatively accurately and quickly.
  • the accuracy of the determined values can be improved if more instantaneous values of the current and the voltage are available in the course of time by increasing the number of weight factors. This is achieved according to the invention in that
  • the linear-phase, non-recursive digital filters each have n + 1 weight factors, where n is an integer, and - when checking the impedance values with regard to the further polygonal tripping characteristic for n, a smaller value than when checking the impedance values with regard to the maximum tripping characteristic is used.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a section to be monitored of an electrical power supply line consisting of three conductors and an arrangement for carrying out the method according to the invention at one point of the section;
  • FIG. 2 shows the time sequence of the distance protection method shown;
  • FIG. 3 shows tripping characteristics shown in an impedance plane
  • FIG. 4 shows, using a simplified block diagram, a procedure for determining a square of a loop current amplitude
  • FIG. 5 shows a simplified block diagram for maintaining a square of a loop voltage amplitude.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a section A of an electrical power supply line, which consists of three conductors 1, 2 and 3.
  • the alternating currents I L1 (t), J L2 (t) and I L3 (t) flow in these conductors, which in current transformers la, 2a and 3a in secondary currents J 51 (t), I s2 (t) and 2 53 ( fc) are converted.
  • AC voltages u Ll- ⁇ ( t :) ' u L2- ⁇ (t ' ) and u L3- ⁇ ( t ⁇ between the respective conductors 1, 2, 3 and earth are tapped by means of voltage transformers lb, 2b and 3b and in Secondary voltages U sl (t), U s2 (t) and U s -) (t) converted.
  • the secondary currents I sl (fc), I s2 (t) and J s3 (t) and the secondary voltages U sl (t), U s2 (t) and U s3 (t) are in an arrangement for carrying out the distance protection method 4 (distance protection device) sampled and stored in sampling intervals of, for example, 1 ms.
  • a secondary earth current I SE (t) is sampled and stored or calculated depending on the procurement of the power supply line. The instantaneous values of the secondary currents and voltages sampled and stored in this way are used to determine the impedance values.
  • the time elapsed after the occurrence of an irregularity on the section to be monitored is entered in ms on a time axis 5.
  • the stored values become the impedance value
  • is within the tripping characteristic 5b, a tripping signal for tripping a circuit breaker B is generated.
  • This determination and checking of impedance values is generally carried out not only for secondary currents and voltages of a conductor loop, but also in accordance with the respective excitation of the distance protection device 4 for secondary currents and voltages of further conductor loops formed by short circuits and consequently excited.
  • a second tripping characteristic curve 6b in the form of a circle cut symmetrically and parallel to the reactance axis X (cf. FIG. 3) is used.
  • Resistivity component 2 S ⁇ (t 12 ) is characterized. This further impedance value is checked to see whether it is within is half or outside the second tripping characteristic 6b. In the first case, a trigger signal is generated. Otherwise, no trigger signal is formed, but is passed to a further trigger characteristic 7b.
  • the further tripping characteristic 7b is a polygon.
  • Interval 5a corresponds, sampled and stored; the stored values are used to determine an additional impedance value z s (t i s), which by its resistance component • z ⁇ K ⁇ i ⁇ ) and its inductance component Z SL ⁇ t ⁇ s) is charac- rised.
  • This additional impedance value is checked to see whether it lies within or outside the further tripping characteristic 7b.
  • a total of eight tripping characteristics are used in the method described as an example.
  • a maximum tripping characteristic 8b which corresponds to the section to be monitored, the
  • FIG. 3 shows the tripping characteristics 5b, 6b, 7b and 8b shown in an impedance plane with a resistance axis R and a reactance axis X, which are used in the distance protection method described as an example.
  • the intersection of the two coordinate axes denotes the beginning of section A of the energy supply line to be monitored.
  • the maximum tripping characteristic 8b is a rectangular polygon with maximum values of the resistance (- R B , + R B ) and the reactance (-X B , + XB) •
  • the tripping characteristic line 7b lies between the characteristic curves 6b and 8b.
  • additional polygons that are not shown are used in the example. These additional polygons are each larger than the polygon 7b but smaller than the maximum tripping characteristic 8b.
  • the impedance value is the
  • the squares of the current amplitudes are formed according to a block diagram shown in FIG. 4. As an example, the formation of the square of the amplitude I S I- S E of a current in a conductor-earth loop is shown, which consists of the conductor 1 and earth.
  • the FIR filters Ila, Ilb, 12a and 12b each have 11 coefficients (g 0 , g 1 ..., g 10 for Ila and Ilb and f 0 , f 1 ..., f ⁇ o for 12a and 12b, respectively).
  • the evaluations are the results of the discrete convolution of the coefficients of the FIR filters Ila, Ilb, 12a and 12b with the values of the amplified and standardized signals.
  • the following ratings are obtained for - ⁇ " s ⁇ rG (t i ) and Ic; 1 # F (t i ) at the output of the G filter Ila:
  • I si, re ⁇ t n) and Isi, im ( t n) are the real or imaginary components of the current amplitude in line 1, which are determined at time t n .
  • the coefficients of the FIR filters Ila, Ilb, 12a and 12b are namely selected so that the weighted signals become orthogonal to one another with respect to their phase.
  • the evaluated signals are then used in differential formation modules 13a and 13b in accordance with the following regulation to form the real or imaginary component of the loop current amplitude:
  • I Sl-SE, im ⁇ t n) I Sl, im ⁇ t n) ⁇ z e 'I SE, im ⁇ t n)
  • the factor Z e takes into account the ratio of zero impedance to mitimpedance according to the theory of asymmetrical components (Roeper, Richard; "short-circuit currents in three-phase networks, temporal course and calculation of the quantities", 6th edition Berlin, Kunststoff, Siemens-Aktienippo, 1984, Pages 48 ff. It is calculated using the following formula:
  • the parameter t n stands for the time t n of the determination of the current amplitude square.
  • FIG. 1 a block diagram for calculating the square of the secondary voltage amplitude between conductor 1 and earth is shown in FIG.
  • sampled instantaneous values u si ( t i) c - ler secondary voltages rJ sl are amplified and standardized in frequency-selective signal amplifiers 16 and 17.
  • FIR filters non-recursive digital filters
  • H first type
  • K second type
  • the amplitudes contained in the table are always calculated at a time t n at which the impedance values are to be determined.
  • the table in the first column contains the loop for the current and voltage amplitudes to be calculated.
  • Ll-E denotes a loop which is formed from the conductor 1 and earth.
  • the third column of the table contains the regulations for the formation of the real and imaginary parts of the voltage amplitude.
  • the square of the impedance amount can now be formed for each loop from the squares of the current and voltage amplitudes of the respective loop and compared with the square of the tipping impedance Z ⁇ , which corresponds to the radius of the circle.
  • the impedance amount is formed, for example, for the L1-E loop as follows: ⁇ s 2 l ⁇ t n )
  • the square of the voltage amplitude in the loop is called the holding component
  • the square of the current amplitude in the loop multiplied by the squared magnitude of the breakdown impedance Z ⁇ is called the triggering component.
  • the impedance amount and the resistance component of the impedance are checked to determine whether they lie within the tripping characteristic.
  • the impedance amount can be obtained from the current and voltage amplitudes for each conductor-conductor and conductor-earth loop, as in the case of using the circuit.
  • the determination of the current and voltage amplitudes from the sampled instantaneous values of the secondary currents and voltages proceeds in a similar manner as described above.
  • the resistance component of the impedance can be obtained from a value proportional to the active power and from squares of the sampled instantaneous values of the current.
  • I and U are the current and voltage amplitudes, ⁇ the
  • I (t) ⁇ U (t) UI cos ⁇ - UI cos (2 ⁇ t + ⁇ ) are obtained.
  • the active power P can also be calculated in a known manner using the following equation:
  • Z R is the resistance component of the impedance.
  • the square of the instantaneous values of the current is required for the calculation.
  • the integration is squared values Augenblick ⁇ - de ⁇ current over the period T 2 ⁇ i n the following glei deviation calculated:
  • resistance component Z R can be determined from the values of equations (1) and (2):
  • the value proportional to the active power for the loop Ll-E at the time t ⁇ is on the left.
  • On the right side is the product of the instantaneous value of the secondary voltage between conductor 1 and earth with the instantaneous value of the secondary current in conductor 1, both at the time sampled, summed over values of k.
  • the total contains for loop L1-E all current values which are recorded between t "_ 9 and t n and corresponds to the integration over half a period of the network oscillation if ten samples are taken per half period.
  • the resistance component of the loop impedance is calculated using the following quotient:
  • the following table contains the training regulations for the values proportional to the active power and the sums of the secondary Ren current squares for each individual conductor-conductor or conductor-earth loop:
  • the entries in the first column indicate the conductor-conductor or conductor-earth loop.
  • the second column contains the instruction for the sums of the secondary current squares and the third column the instruction for the value proportional to the active power.
  • the impedance values i.e. H. the impedance amount and the resistance component of the impedance can advantageously also be checked without being explicitly calculated, in each case with a comparison which looks as follows, to determine whether they lie within the cropped circle:
  • the value proportional to the active power loop for the respective loop is shown as a holding component on the left side.
  • the product on the right-hand side is formed from a tilting resistance and the sum of the current amplitude squares and is referred to as the tripping component.
  • the tilt resistance corresponds to the positive resistance value of the intersection in the impedance plane between the trimmed circle and the resistance axis ( ⁇ , 8 • R B ).
  • this breakdown resistance must be corrected with a parameterized correction factor as follows:
  • a given positive sequence system impedance is converted into a loop impedance.
  • the parameters X E , X L , R E , R L are the system-specific reactance or resistance for the null system (E) and the Mit ⁇ y ⁇ tem (L), and ⁇ L is the phase angle between the mitimpedance and the resistance axis.
  • a pickup block in which the conductor-conductor and the conductor-earth loops are de- If the impedance values lie within a circle or a circumcised circle, they are selected if
  • the impedance values of the excited but not selected loops are only checked later in the process when a trigger signal has not yet been obtained when a polygon is used.
  • the components of the impedance value to be checked are the resistance and the inductance. These are obtained on a loop basis from the sampled instantaneous values of the secondary currents and voltages. It is assumed that the secondary currents and voltages in the loops can be described with a first order differential equation as follows:
  • the instantaneous values of the secondary current and the secondary voltage which were sampled and stored at a time t n , can be used in the differential equation.
  • the instantaneous values are associated with a large measurement error, which propagates when the components of the impedance value are determined.
  • the secondary current and voltage values to be used are formed from several successive instantaneous values of the secondary current and the secondary voltage. How this is done is disclosed in the patent EP 0 284 546 AI.
  • ⁇ si-S2 (t ⁇ ) L Sl-S2 'd ⁇ t + R S1-S2 " I Sl-S2 ⁇ t n) -
  • linear-phase non-recursive digital filters are used. set.
  • the digital filters each have a certain number of coefficients. This number is the same for each filter used and determines the number of instantaneous values that are used to form a current or voltage value.
  • An increase in the number of coefficients has the result that the current and voltage values formed are subject to a lower measurement error.
  • the determined impedance values are also associated with a smaller error. Therefore, the number of coefficients when using the maximum tripping characteristic, ie the largest polygon, can be larger than when using a smaller polygon.

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Distanzschutzverfahren zur Kurzschlußerfassung auf einem zu überwachenden Abschnitt einer elektrischen Energieversorgungsleitung, bei dem im Kurzschlußfalle aus Strom und Spannung gebildete Impedanzwerte zum Gewinnen eines Auslösesignals dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb einer vorgegebenen Auslösekennlinie liegen. Erfindungsgemäß wird eine im Hinblick auf den zu überwachenden Abschnitt relativ klein bemessene erste Auslösekennlinie verwendet, und zunächst ermittelte Impedanzwerte werden hinsichtlich dieser ersten Auslösekennlinie dahingehend überprüft, ob sie innerhalb oder außerhalb dieser Auslösekennlinie liegen; bei innerhalb liegenden Impedanzwerten wird das Auslösesignal erzeugt, anderenfalls wird auf eine dem zu überwachenden Abschnitt entsprechende Maximal-Auslösekennlinie umgeschaltet. Auf die zunächst ermittelten Impedanzwerte folgende Impedanzwerte werden dahingehend überprüft, ob sie innerhalb der Maximal-Auslösekennlinie liegen, und ggf. wird das Auslösesignal erzeugt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können mehr als zwei Auslösekennlinien verwendet werden, wobei jede Auslösekennlinie für sich größer als die unmittelbar vorher verwendete Auslösekennlinie jedoch kleiner als die Maximal-Auslösekennlinie ist.

Description

Beschreibung
Distanzschutzverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Distanzschutzverfahren zum Erfassen von Kurzschlüssen auf einem zu überwachenden Ab¬ schnitt einer elektrischen Energieversorgungsleitung, bei dem im Kurzschlußfalle aus Strom und Spannung gebildete Impe¬ danzwerte zum Gewinnen eines Auslösesignals dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb einer vorgegebenen Auslö¬ sekennlinie liegen.
Ein derartiges Verfahren ist aus dem Buch »Relaisschutztechnik in Elektroenergiesystemen-', Dr.-Ing. Heinz Clemenz, Dr.-Ing. Klaus Rothe, VEB Verlag Technik, Ber¬ lin, 1980, Seiten 64 bis 66 bekannt. In dem bekannten Verfah¬ ren wird der im Kurzschlußfalle aus Strom und Spannung gebil¬ dete Impedanzbetrag dahingehend überprüft, ob er innerhalb eines Kreises mit einem Mittelpunkt liegt, der durch den An- fang des zu überwachenden Abschnittes der Energieversorgungs¬ leitung definiert ist. Der Kreisradius wird entsprechend der Größe des zu überwachenden Abschnittes bestimmt. Dieses Ver¬ fahren führt ggf. in relativ kurzen Zeiten zum Auslösesignal, hat jedoch den Nachteil, daß die kreisförmige Auslöse- kennlinie schlecht an die Verhältnisse einer elektrischen
Energieversorgungsleitung angepaßt ist; bei ungünstiger Wahl des Kreisradius, z. B. eines alle möglichen Kurzschlußfehler auf dem zu überwachenden Leitungsabschnitt erfassenden Wertes, können auch solche Impedanzwerte in der kreisförmigen Auslösekennlinie liegen, die nicht auf einen Kurzschlußfehler zurückzuführen sind, sondern bei bestimmten Lastfällen auftreten. Wenn dagegen der Kreisradius so klein gewählt wird, daß es mit dem Kreis nicht zur Fehlauslösung kommen kann, dann muß im Kauf genommen werden, daß ein Teil der Kurzschlußfehler nicht erfaßt wird. Bei dem bekannten Verfahren wird also eine relativ hohe Auslösegeschwindigkeit erzielt, jedoch kann nur ein Teil der möglichen, auftretenden Kurzschlußfehler erfaßt werden.
Ein weiteres Distanzschutzverfahren ist aus der Betriebsan¬ leitung für die Distanzschutzeinrichtung PD 551 der AEG, Sei¬ ten 111/29 ff, bekannt. In diesem Verfahren wird eine polygo¬ nale Auslösekennlinie verwendet. Die Impedanzwerte werden ihrer Resistanz- und Reaktanzkomponente nach dahingehend überprüft, ob sie innerhalb dieses Polygons liegen. Das Ver¬ fahren benötigt relativ viel Zeit zur eventuellen Bildung ei¬ nes Auslösesignals, da das zur Berechnung der Resistanz- und der Reaktanzkomponenten benötigte Datenfenster groß sein muß relativ. Auf der anderen Seite wird bei dem Verfahren mit dem Polygon ein größerer Teil der möglichen, auftretenden
Kurzschlußfehler erfaßt als bei dem Verfahren mit dem Kreis, da die polygonale Kennlinie besser an die Verhältnisse der Energieversorgungsleitung angepaßt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Distanz- schutzverfahren alle möglichen auf einem zu überwachenden Leitungsabschnitt auftretenden Kurzschlußfehler zu erfassen und ggf. ein Auslösesignal zu bilden, und dabei die zur Bil¬ dung des Auslösesignals benötigte Zeit im Vergleich zu den bekannten Verfahren zu verringern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Distanzschutzverfah¬ ren der eingangs erwähnten Art
- eine im Hinblick auf den zu überwachenden Abschnitt der Energieversorgungsleitung relativ klein bemessene erste Auslösekennlinie verwendet und zunächst ermittelte Impe¬ danzwerte werden hinsichtlich dieser ersten Auslösekennli¬ nie dahingehend überprüft, ob sie innerhalb oder außerhalb dieser Auslösekennlinie liegen, - bei innerhalb der ersten Auslösekennlinie liegenden zu¬ nächst ermittelten Impedanzwerten wird das Auslösesignal erzeugt,
- bei außerhalb dieser Auslösekennlinie liegenden zunächst ermittelten Impedanzwerten wird auf eine dem zu überwa¬ chenden Abschnitt entsprechende Maximal-Auslösekennlinie umgeschaltet, und
- auf die zunächst ermittelten Impedanzwerte folgende Impe¬ danzwerte werden dahingehend überprüft, ob sie innerhalb der Maximal-Auslösekennlinie liegen, und gegebenenfalls wird das Auslösesignal erzeugt.
Die Verwendung der relativ klein bemessenen Auslösekennlinie als erste Auslösekennlinie führt zunächst zu einem relativ eingeschränkten Schutz für den zu überwachenden Abschnitt, da nicht alle auf diesem Abschnitt auftretenden Fehler erfaßt werden. Allerdings können etwa 80 % der auftretenden Kurz¬ schlußfälle in einer vorteilhaft kurzen Zeit erfaßt werden, weil wegen der zulässigen Ungenauigkeit zur Bildung der Impe- danzwerte nur auf relativ wenige Strom- und Spannungsmeßwerte zurückgegriffen zu werden braucht. Für den Fall, daß der auf¬ getretene Fehler nicht mit der relativ klein bemessenen Aus¬ lösekennlinie erfaßt werden konnte, wird auf eine Maximal- Auslösekennlinie umgeschaltet, mit der alle auf dem zu ύber- wachenden Abschnitt auftretenden Fehler erfaßt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet also, daß alle auf¬ tretenden Fehler in einer optimal kurzen Zeit zur Bildung ei¬ nes Auslösesignals führen, ohne daß es zu ungewollten Fehlauslösungen kommt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß
- bei außerhalb der ersten Auslösekennlinie liegenden zu¬ nächst ermittelten Impedanzwerten auf eine etwas größer alε die erste Auslösekennlinie aber kleiner als die Maximal- Auslösekennlinie bemessene zweite Auslösekennlinie umge¬ schaltet wird,
- auf die zunächst ermittelten Impedanzwerte folgende weitere Impedanzwerte dahingehend überprüft werden, ob sie inner¬ halb oder außerhalb dieser zweiten Auslösekennlinie liegen,
- bei innerhalb der zweiten Auslösekennlinie liegenden weite¬ ren Impedanzwerten das Auslösesignal erzeugt wird,
- bei außerhalb der zweiten Auslösekennlinie liegenden weite- ren Impedanzwerten auf mindestens eine weitere Auslösekenn¬ linie umgeschaltet wird, die größer als die zweite Auslö¬ sekennlinie aber kleiner als die Maximal-Auslösekennlinie ist,
- auf die weiteren Impedanzwerte folgende zusätzliche Impe- danzwerte dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb dieser weiteren Auslösekennlinie liegen,
- bei innerhalb dieser weiteren Auslösekennlinie liegenden zusätzlichen Impedanzwerten das Auslösesignal erzeugt wird, und - bei außerhalb dieser weiteren Auslösekennlinie liegenden zusätzlichen Impedanzwerten zur Maximal-Auslösekennlinie umgeschaltet wird.
Das Umschalten von der ersten auf die zweite Auslösekennlinie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bewirkt, daß bei der Ver¬ wendung der zweiten Auslösekennlinie immer noch nicht alle auftretenden Fehler, wie im Falle der Verwendung der Maximal- Auslösekennlinie erfaßt werden, aber immerhin viele der, die nicht mit der ersten Auslösekennlinie erfaßt werden konnten. Die eventuelle Bildung eines Auslösesignals kommt aus dem oben erwähnten Grunde vorteilhafterweise schneller zustande, als wenn der Fehler ohne Verwendung der zweiten Auslösekenn¬ linie erst durch die Verwendung der Maximal-Auslösekennlinie erfaßt würde, weil deren Auswertung einen relativ großen bzw. vergleichsweise größten Zeitbedarf erfordert. Entsprechendes gilt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Umschaltung von der zweiten Auslösekennlinie auf die weitere Auslösekennlinie. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können mehr als drei Auslόsekennlinien verwendet werden, wobei jede Auslösekennlinie für sich immer etwas größer als die unmittelbar vorher verwendete Auslösekennlinie jedoch kleiner als die Maximal-Auslösekennlinie ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß als erste Auslösekennlinie ein Kreis mit einem Mittelpunkt verwendet wird, der durch den Anfang des zu überwachenden Abschnittes der Energieversor¬ gungsleitung definiert ist. Der Vorteil bei der Benutzung des Kreises liegt darin, daß mit dem Kreise auf schnellstem Wege eindeutige Fehler erfaßt werden, weil es ausreicht eine ein¬ zige Komponente der Impedanz, nämlich ihren Betrag zu ermit¬ teln, um diese Impedanz in bezug auf den Kreis zu überprüfen.
In einer anderen vorteilhaften Gestaltung des Verfahrens ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß
- als erste Auslösekennlinie ein symmetrisch und parallel zur Reaktanzachse beschnittener Kreis mit einem Mittelpunkt verwendet wird, der durch den Anfang des zu überwachenden Abschnittes der Energieversorgungsleitung definiert ist, und
- die zunächst ermittelten Impedanzwerte dahingehend über¬ prüft werden, ob sie ihrem Betrage und ihrer Resistanzkom¬ ponente nach innerhalb der ersten Auslösekennlinie liegen.
Mit der Form dieser ersten Auslösekennlinie können auch weni¬ ger eindeutige Kurzschlußfehler als mit der kreisförmigen Kennlinie erfaßt werden. Dagegen erfordert die Ermittlung der Impedanzwerte für die Auslösekennlinie in Form des beschnit- tenen Kreises mehr Zeit, weil ja hier zwei Komponenten der Impedanz zu bestimmen sind.
Eine andere vorteilhafte Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht erfindungsgemäß vor, daß
- als zweite Auslösekennlinie ein symmetrisch und parallel zur Reaktanzachse beschnittener Kreis mit einem Mittelpunkt verwendet wird, der durch den Anfang des zu überwachenden Abschnittes der Energieversorgungsleitung definiert ist, und
- die weiteren Impedanzwerte dahingehend überprüft werden, ob sie ihrem Betrage und ihrer Resistanzkomponente nach in¬ nerhalb dieser Auslösekennlinie liegen.
Nach der Verwendung der ersten Kennlinie, die die schnellste Fehlererfassung ermöglicht, wird eine etwas größere Kennlinie verwendet. Diese größere Kennlinie ermöglicht vorteilhafter¬ weise die Erfassung einer größeren Zahl von Fehlern in aller¬ dings etwas längerer Zeit.
Die Gewinnung der Resistanzkomponente der Impedanz bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit mindestens einer Auslösekennlinie mit beschnittenem Kreis wird vorteil¬ hafterweise derart durchgeführt, daß - Augenblickswerte des Stromes und der Spannung während min¬ destens einer halben Periode der NetzSchwingung der elek¬ trischen Energieversorgungsleitung gemessen werden,
- aus den Augenblickswerten des Stromes und der Spannung Augenblickswerte der Leistung berechnet werden und durch Integration ein der Wirkleistung proportionaler Wert er¬ mittelt wird,
- die Augenblickswerte des Stromes quadriert und das Integral der quadrierten Augenblickswerte des Stromes ermittelt wird, und - die Resistanzkomponente der Impedanz aus dem der Wirklei¬ stung proportionalen Wert und dem Wert des Integrals des quadrierten Stromes durch Quotientenbildung erzeugt wird.
Der Vorteil dieser Gewinnungsmethode liegt in ihrer Geschwin¬ digkeit. Diese Geschwindigkeit resultiert aus der relativ ge¬ ringen Zahl der zur Gewinnung der Resistanzkomponente benö¬ tigten Augenblickswerte des Stromes und der Spannung.
Aus den relativ wenigen Augenblickswerten kann auch der Be¬ trag der Impedanz ermittelt werden.
Dies geschieht in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß da¬ durch, daß - Augenblickswerte der einzelnen Leiterströme und des Erd¬ stroms sowie die Augenblickswerte der Spannungen zwischen jeweils zwei Leiter und zwischen jeweils einem Leiter und Erde digitalisiert und in jeweils einer digitalen Fil¬ tereinheit bewertet werden, die aus mindestens einem line- arphasigen nichtrekursiven Digitalfilter (FIR-Filter) eines ersten Typs und aus mindestens einem linearphasigen nichtrekursiven Digitalfilter (FIR-Filter) eines zweiten Typs besteht,
- die Bewertung der Augenblickswerte durch die Digitalfilter jeweils ersten oder zweiten Typs eine Phasendrehung derart bewirkt, daß die von den Digitalfiltern ersten Typs einer¬ seits und zweiten Typs andererseits bewerteten Augenblicks¬ werte orthogonal zueinander sind und
- mittels Ermittlung von Real- und Imaginärkomponenten der Amplituden des Stromes und der Spannung für Leiter-Leiter¬ und Leiter-Erde-Schleifen aus den bewerteten Augenblicks¬ werten die Impedanzwerte durch Quotientenbildung erzeugt werden. Der Vorteil bei dieser erfindungsgemäßen Verfahrensweise be¬ steht in der relativ kurzen Zeit, die zur Bildung des Impe¬ danzbetrages benötigt wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Distanzschutzver¬ fahrens ist es vorteilhaft, wenn aus fehlerstrategischen Be¬ trachtungen vor der eigentlichen Distanzmessung nur eindeutig fehlerbehaftete Leiter-Leiter- oder Leiter-Erde-Schleifen ausgewählt werden und danach deren Impedanzwerte in bezug auf die erste oder ggf. zweite Auslösekennlinie überprüft werden. Eine Schleife ist beispielsweise nicht eindeutig feh¬ lerbehaftet, wenn sich in ihr als Folge eineε Lichtbogens der Strom ändert. Solche nicht eindeutig fehlerbehafteten Schleifen werden erst nach der Verwendung der ersten oder ggf. zweiten Auslösekennlinie bezüglich ihrer Impedanzwerte untersucht. In manchen Fällen verschwindet die Ursache für den nicht eindeutigen Fehler, z. B. der Lichtbogen in relativ kurzer Zeit und führt somit auch bei späteren Messungen nicht zur Bildung des Auslösesignals.
Diese Auswahl der eindeutig fehlerbehafteten Schleifen wird in einer vorteilhaften Gestaltung des Distanzschutzverfahrens erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß
- vor einer Überprüfung der Impedanzwerte in bezug auf die erste oder ggf. zweite Auslösekennlinie bei einer Anregung festgestellt wird, ob bei einer dreiphasigen Energieversor¬ gungsleitung
- eine Leiter-Erde oder eine Leiter-Leiter-Schleife an¬ geregt ist, oder - eine Leiter-Leiter-Schleife und gleichzeitig eine
Schleife zwischen einem der Leiter der Leiter-Leiter- Schleife und der Erde angeregt sind, oder
- alle Leiter-Leiter-Schleifen angeregt sind, oder - alle Leiter-Leiter- und Leiter-Erde-Schleifen angeregt sind, und
- die Augenblickswerte von Strom und Spannung der festge¬ stellten Schleifen zur Bildung der Impedanzwerte herange- zogen werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Distanzschutz¬ verfahrens ist es vorteilhaft, wenn für mindestens eine der auf die zweite Auslösekennlinie folgenden Kennlinie eine po- lygonale Auslösekennlinie verwendet wird. Die polygonale
Auslösekennlinie hat hier den Vorteil, daß sie in ihrer Form so gewählt werden kann, daß mit ihr die auf dem zu überwa¬ chenden Abschnitt auftretenden Fehler mit vergleichsweise hoher Selektivität erfaßt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß als Maximal-Auslösekennli¬ nie eine polygonale Auslösekennlinie verwendet wird.
Bei der Verwendung einer polygonalen Auslösekennlinie ist es erforderlich, die Resistanz- und die Reaktanzkomponente der
Impedanz zur Überprüfung der Impedanzwerte heranzuziehen. Die Reaktanzkomponente kann näherungsweise durch die Induktivi¬ tätskomponente ersetzt werden. Demgemäß ist es vorteilhaft, daß - zur Überprüfung der Impedanzwerte im Hinblick auf die poly¬ gonale Auslösekennlinie Augenblickswerte des Stromes und der Spannung digitalisiert und in einer digitalen Filteran¬ ordnung bewertet werden, die aus zwei linearphasigen, nichtrekursiven Digitalfiltern (FIR-Filter) eines ersten Typs (mit den Gewichtsfaktoren hj und aus einem Digital- filter eines zweiten Typs (mit den Gewichtsfaktoren gj be¬ steht,
- die einzelnen Gewichtsfaktoren (h1( gj der FIR-Filter frei vorgegeben werden, - ein bei der Bewertung entstandener Fehler mittels eines Korrekturfaktors (kc) korrigiert wird, der als Quotient aus den Amplitudengängen bei Nennfrequenz (ff(Ω0),G(Ω0)) der FIR-Filter ersten und zweiten Typs gebildet wird, und - Resistanz- und Induktivitätskomponente der Impedanz aus den korrigierten bewerteten Augenblickswerten ermittelt werden.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung des Distanzschutzverfahrens liegt darin, daß die Resistanz- und Induktivitätswerte rela- tiv genau und schnell ermittelt werden können.
Die Genauigkeit der ermittelten Werte kann, wenn im Laufe der Zeit mehr Augenblickswerte des Stromes und der Spannung zur Verfügung stehen, verbessert werden, indem die Zahl der Ge- wichtsfaktoren erhöht wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
- die linearphasigen, nichtrekursiven Digitalfilter (FIR-Fil¬ ter) jeweils n+1 Gewichtsfaktoren haben, wobei n eine ganze Zahl ist, und - bei der Überprüfung der Impedanzwerte hinsichtlich der wei¬ teren polygonalen Auslösekennlinie für n ein kleinerer Wert als bei der Überprüfung der Impedanzwerte hinsichtlich der Maximal-Auslösekennlinie herangezogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll im weiteren anhand eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit Figuren 1 bis 5 erläutert werden.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines zu überwa- chenden Abschnittes einer aus drei Leitern bestehenden elek¬ trischen Energieversorgungsleitung und eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer Stelle des Abschnittes; Figur 2 zeigt den zeitlichen Ablauf des dargestellten Di- stanzschutzverfahrens;
Figur 3 zeigt in einer Impedanzebene dargestellte Auslöse¬ kennlinien;
Figur 4 zeigt anhand eines vereinfachten Blockschaltbildes eine Vorgehensweise zum Ermitteln eines Quadrates einer Schleif enstromamplitude;
Figur 5 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Erhaltung eines Quadrates einer Schleifenspannungsamplitude.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ab¬ schnittes A einer elektrischen Energieversorgungsleitung, die aus drei Leitern 1, 2 und 3 besteht. In diesen Leitern fließen die Wechselströme IL1(t), JL2 (t) und IL3 (t) , die in Stromwandlern la, 2a und 3a in Sekundärst röme J51(t), Is2 (t) und 253(fc) umgewandelt werden. Wechselspannungen uLl-ε(t:)' uL2-ε(t ' ) und uL3-ε(t^ zwischen jeweils den Leitern 1, 2, 3 und Erde werden mittels Spannungs wand lern lb, 2b und 3b abgegriffen und in Sekundärspannungen Usl(t), Us2(t) und Us-)(t) umgewandelt. Die Sekundärst röme Isl (fc), Is2 (t) und Js3(t) und die Sekundärspannungen Usl(t), Us2 (t) und Us3(t) werden in einer Anordnung zur Durchführung des Distanzschutz - Verfahrens 4 (Distanzschutzgerät) in Abtastintervallen von beispielsweise 1 ms abgetastet und gespeichert. Ein sekundä- rer Erdstrom ISE(t) wird je nach Beschaffung der Energiever¬ sorgungsleitung abgetastet und gespeichert oder berechnet . Die so abgetasteten und gespeicherten Augenblickswerte der Sekundärst röme und -Spannungen werden zur Impedanzwerter¬ mittlung herangezogen.
Gemäß Figur 2 ist auf einer Zeitachse 5 die nach Eintritt einer Unregelmäßigkeit auf dem zu überwachenden Abschnitt abgelaufene Zeit in ms eingetragen. Der zur Ermittlung des jeweiligen Fehlers auszuwertende Sekundärstrom und die ent- sprechende Sekundärspannung werden zunächεt in einem Zeitin¬ tervall von beispielsweise t0 = Oms bis t10 = 10ms (anhand eines Balkens 5a dargestellt) abgetastet und gespeichert. Aus den gespeicherten Werten wird der Impedanzwert |zs(t10)| errechnet. Dieser Wert |zs(t10)| wird dahingehend überprüft, ob er innerhalb oder außerhalb einer ersten Auslösekennlinie 5b, die mit einem Kreis dargestellt ist, liegt. Für den Fall, daß der zunächst ermittelte Impedanzwert Us(tιo)| innerhalb der Auslösekennlinie 5b liegt, wird ein Auslösesignal zum Auslösen eines Leistungsschalters B erzeugt.
Liegt der zunächst ermittelte Impedanzwert Zs(fc10) außerhalb der Auslösekennlinie 5b, dann wird kein Auslösesignal an Lei¬ stungsschalter B abgegeben.
Diese Ermittlung und Überprüfung von Impedanzwerten wird in der Regel nicht nur für Sekundärströme und -Spannungen einer Leiterschleife durchgeführt, sondern entsprechend der jewei¬ ligen Anregung des Distanzschutzgerätes 4 für Sekundärströme und -Spannungen weiterer durch Kurzschlüsse gebildete und demzufolge angeregter Leiterschleifen vorgenommen.
Wenn die zunächst ermittelten Impedanzwerte sämtlich außer¬ halb der Auslösekennlinie 5b liegen, wird eine zweite Auslö- sekennlinie 6b in Form eines symmetrisch und parallel zur Re¬ aktanzachse X (vgl. Fig. 3) abgeschnittenen Kreises heran¬ gezogen. Während eines weiteren Zeitintervalls 6a von bei¬ spielsweise t2 = 2ms bis t12 = 12ms abgetastete und gespei¬ cherte Sekundärströme und -Spannungen einer fehlerbehafteten Schleife werden zur Ermittlung eines weiteren Impedanzwertes
Zs { t12 ) verwendet, der durch seinen Betrag Zs(t12) und seine
Resistanzkomponente 2SΛ(t12) charakterisiert ist. Dieser weitere Impedanzwert wird dahingehend überprüft, ob er inner- halb oder außerhalb der zweiten Auslösekennlinie 6b liegt. Im ersten Falle wird ein Auslösesignal erzeugt. Anderenfalls wird kein Auslösesignal gebildet, sondern auf eine weitere Auslösekennlinie 7b übergegangen.
Die weitere Auslösekennlinie 7b ist ein Polygon. Der zur Er¬ mittlung des jeweiligen Fehlers auszuwertende Sekundärstrom und die entsprechende Sekundärspannung werden im zusätzlichen Zeitintervall 7a (£5 = 5ms bis ^5 = 15ms) und im Zeitinter- vall 7c (t0 = 0ms bis tl0 = 10ms), das dem Intervall 5a ent¬ spricht, abgetastet und gespeichert; die gespeicherten Werte werden zur Ermittlung eines zusätzlichen Impedanzwertes zs ( tis ) verwendet, der durch seine Resistanzkomponente •Z≤K^iδ) und seine Induktivitätskomponente ZSL { tιs ) charakte- risiert ist. Dieser zusätzliche Impedanzwert wird dahingehend überprüft, ob er innerhalb oder außerhalb der weiteren Aus¬ lösekennlinie 7b liegt. In dem als Beispiel beschriebenen Verfahren werden insgesamt acht Auslösekennlinien verwendet. Bei der Verwendung einer Maximal-Auslösekennlinie 8b, die dem zu überwachenden Abschnitt entspricht, werden der zur
Ermittlung des jeweiligen Fehlers auszuwertende Sekundärstrom und die entsprechende Sekundärspannung in den Zeitintervallen 8a (t2o = 20ms bis t40 = 40ms) und 8c (t15 = 15ms bis t3ς = 35ms) abgetastet und gespeichert.
Figur 3 zeigt die in einer Impedanzebene mit einer Resi¬ stanzachse R und einer Reaktanzachse X dargestellten Auslöse¬ kennlinien 5b, 6b, 7b und 8b, die in dem als Beispiel be¬ schriebenen Distanzschutzverfahren verwendet werden. Der Schnittpunkt beider Koordinaten-Achsen bezeichnet einen An¬ fang des zu überwachenden Abschnitts A der Energieversor¬ gungsleitung. Die Maximal-Auslösekennlinie 8b ist ein rechteckiges Polygon mit Maximalwerten der Resistanz (- RB,+RB) und der Reaktanz (-XB, +XB) • Dagegen ist die erste Auslösekennlinie 5b relativ klein bemessen und hat einen Ra¬ dius von Zκ = 0,8 • MIN(RB, XB) < wobei MIN(RB, XB) den klein¬ sten der zwei Werte von RB und XB liefert. Als zweite Auslö- sekennlinie 6b wird der symmetrisch und parallel zur Reak¬ tanzachse X an den Stellen 0,8 -RB und 0,8-(-RB) beschnittene Kreis mit einem Radius ZBκ = 0,8-XB verwendet. Die Auslösekenn¬ linie 7b liegt zwischen den Kennlinien 6b und 8b. Darüber hinaus werden im Beispiel zusätzliche Polygone, die nicht ab- gebildet sind, verwendet. Diese zusätzlichen Polygone sind jeweils größer als das Polygon 7b aber kleiner als die Maxi¬ mal-Auslösekennlinie 8b.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrenε unter Benutzung der Auεlösekennlinie 5b ist als Impedanzwert der
Impedanzbetrag \ zs \ zu ermitteln. Dieser ergibt sich für eine jeweilε angeregte Schleife aus den Quadraten der zugehörigen Spannungsamplitude USchle±--e und der zugehörigen Stromampli¬ tude Ischlei fe -
Die Quadrate der Stromamplituden werden nach einem in Figur 4 dargestellten Blockschaltbild gebildet. Als Beispiel ist die Bildung des Quadrats der Amplitude ISI-SE eines Stromes in einer Leiter-Erde-Schleife dargestellt, die aus dem Leiter 1 und Erde besteht. Abgetastete Augenblickswerte Isι ( ti ) und Isε( ^i ) ^es Sekundärstromes J51 bzw. ISE werden jeweils in frequenzselektiven Signalverstärkern 9a und 9b zu Isi .c i i ) und IsE rd ^i ) υnd -^n frequenzselektiven Signalverstärkern 10a und 10b zu Isi^ i ^i ) unc^ ZsE r F i ti ) verstärkt und normiert. Die verstärkten und normierten Signale werden anschließend in linearphasigen nichtrekursiven Digitalfiltern (FIR-Filter) eines ersten Typs (G) Ila und Ilb bzw. eines zweiten Typs (F) 12a und 12b bewertet. Die FIR-Filter Ila, Ilb, 12a und 12b besitzen jeweils 11 Koeffizienten (g0, g1... , g10 für Ila bzw. Ilb und f0,f1...,fιo für 12a bzw. 12b).
Die Bewertungen sind die Ergebnisse der diskreten Faltungen der Koeffizienten der FIR-Filter Ila, Ilb, 12a und 12b mit den Werten der verstärkten und normierten Signale. Folgende Bewertungen werden erhalten für -∑"sιrG(ti) und Ic;1#F(ti) am Ausgang des G-Filters Ila:
-Tsi.reUJ = G*IslιG{tn) 10
= ∑ 9k- ISl,G\tn-k) k=Q und am Ausgang des F-Filters 12a:
•Tsi.Un(tπ) = F*Isi.F(tn)
Figure imgf000017_0001
k=0
Isi,re\tn) un-d Isi,im(tn) sind die Real- bzw. Imaginärkompo- nente der Stromamplitude in der Leitung 1, die zum Zeitpunkt tn ermittelt werden. Die Koeffizienten der FIR-Filter Ila, Ilb, 12a und 12b sind nämlich so gewählt, daß die bewerteten Signale bezüglich ihrer Phase orthogonal zueinander werden.
Entsprechendes wie für ISι,G(ti) und ISι,F(ti) gut auch für ISE,c(f-i) und IsE.piti) am Ausgang des G-Filters Ilb: hl,re(tn) = G*ISEιG{tπ)
10
= ∑ Qk ■ ISE,C\tn-k) k = 0
und am Ausgang des F-Filters 12b:
Figure imgf000018_0001
10
= ∑ä f k ' ISE,F\tn-k) k = 0
Die bewerteten Signale werden anschließend in Differenzbil¬ dungsbausteinen 13a und 13b nach folgender Vorschrift zur Bildung der Real- bzw. Imaginärkomponente der Schleifen- Stromamplitude herangezogen:
I31-SE,re\ tn) ~ ISl,re\tn) ~ ze ' ISE,re\tn)
ISl-SE,im\tn) = ISl,im\tn) ~ ze ' ISE,im\tn)
Der Faktor Ze berücksichtigt das Verhältniε von Nullimpedanz zu Mitimpedanz nach der Theorie der εymmetriεchen Komponenten (Roeper, Richard; „Kurschlußströme in Drehstromnetzen, zeit¬ licher Verlauf und Berechnung der Größen", 6. Auflage Berlin, München, Siemens-Aktiengesellschaft, 1984, Seiten 48 ff) . Er berechnet sich aus folgender Formel:
Figure imgf000018_0002
wobei die Parameter XE , XL , RE , J?L die Reaktanz bzw. die Resi¬ stanz des Nullsystems (E) bzw. des Mitεystems (L) sind und φL der Phasenwinkel zwischen Mitimpedanz und Resistanzachse ist .
Das Quadrat der Stromamplitude der Ll-E Leiter-Erde-Schleife wird anschließend in einem Summierbaustein 15 aus einer Summe von Ausgangssignalen der Quadrierbausteine 14a und 14b gebil¬ det. -rSl-SE(tn) = ISl-SElre\tn) + ISl-SE.iw( tn )
Der Parameter tn εteht für den Zeitpunkt tn der Ermittlung des Stromamplitudenquadrates.
Als Beispiel zur Berechnung einer Spannungsamplitude ist in Figur 5 ein Blockschaltbild zur Berechnung des Quadrats der sekundären Spannungsamplitude zwischen dem Leiter 1 und Erde dargestellt. Darin werden abgetastete Augenblickswerte usi(ti) c-ler Sekundärspannungen rJsl in frequenzselektiven Si- gnalverstärker 16 und 17 verstärkt und normiert. Daraus re¬ sultieren Signale y_-lfW(ti) und USιιK(t^). Nach einer Bewer¬ tung in linearphasigen nichtrekursiven Digitalfiltern (FIR- Filter) eines ersten Typs (H) 18 bzw. eines zweiten Typs (K) 19, die jeweils Koeffizienten hι,h2... und kltk2... besitzen, werden die Real- und die Imaginärkomponente USι re(tn) und usi,im(t:n) der sekundären Spannungεamplitude in der Schleife Leiter 1-Erde erhalten. Die Zahl der Koeffizienten der Filter
18 und 19 kann kleiner alε die Zahl der Koeffizienten bei den Filtern Ila, Ilb, 12a und 12b εein, um bezüglich der Span- nungsermittlung bei Störungen gezielt eine Unterfunktion des Verfahrens zu erreichen Die Bewertung durch die Filter 18 und
19 ergibt:
&Sl,rβ(tn) = H*Usltt{(tn) und usl.lm(tn) = κ*uslιK{tn).
Diese Real- und Imaginärkomponenten werden in Quadrierbau¬ steinen 20a und 20b jeweils quadriert und in einen Addier¬ baustein 21 unter Bildung des sekundären Spannungsamplitu¬ denquadrats addiert. Die folgende Tabelle enthält die Bildungsvorschriften für die schleifenbezogenen Strom- und Spannungsamplituden.
Figure imgf000020_0001
Es versteht sich, daß die in der Tabelle enthaltenen Amplitu¬ den immer zu einen Zeitpunkt tn berechnet werden, zu dem die Impedanzwerte ermittelt werden sollen.
Die Tabelle enthält in der ersten Spalte die Schleife für die, die Strom- und die Spannungsamplitude berechnet werden sollen. Dabei bezeichnet beispielsweise Ll-E eine Schleife, die aus dem Leiter 1 und Erde gebildet wird.
In der zweiten Spalte sind die Vorschriften zur Bildung der Real- und Imaginärkomponente der Stromamplitude.
Die dritte Tabellenspalte enthält die Vorschriften zur Bil¬ dung der Real- und Imaginärteile der Spannungsamplitude. Das Quadrat des Impedanzbetrageε kann nun für jede Schleife auε den Quadraten der Strom- und Spannungsamplituden der je¬ weiligen Schleife gebildet werden und mit dem Quadrat der Kippimpedanz Zκ, die dem Kreisradiuε entspricht, verglichen werden. Die Bildung des Impedanzbetrages erfolgt beispiels¬ weise für die Ll-E-Schleife folgendermaßen: ύs 2 l{tn)
\ ZL 1- E \ tn )\ ~ "p T~~\
-i-S l- SE \ cn !
Die Oberprüfung des Impedanzbetrages dahingehend, ob er in¬ nerhalb des Kreises liegt, kann vorteilhafterweise auch ohne direkte Bildung dieseε Impedanzbetrageε durch folgenden Ver¬ gleich erfolgen:
*■ 2 2 ~ 2 u Schleife ≤ ZK ' Σ Schleife
Dabei wird das Quadrat der Spannungsamplitude in der Schleife als Haltekomponente, das Quadrat der Stromamplitude in der Schleife multipliziert mit dem quadrierten Betrag der Kippimpedanz Zκ als Auslösekomponente bezeichnet.
Bei der Verwendung des symmetrisch und parallel zur Reak¬ tanzachse beschnittenen Kreises werden der Impedanzbetrag und die Resiεtanzkomponente der Impedanz dahingehend überprüft, ob sie innerhalb der Auslösekennlinie liegen.
Der Impedanzbetrag läßt sich für jede Leiter-Leiter- und Lei¬ ter-Erde-Schleife, wie im Falle der Verwendung des Kreises, aus den Strom- und Spannungsamplituden gewinnen. Die Ermitt¬ lung der Strom- und Spannungsamplituden aus den abgetasteten Augenblickswerten der Sekundärströme und -Spannungen verläuft in ähnlicher Weise wie oben beschrieben. Die Resistanzkomponente der Impedanz kann aus einem zur Wirkleistung proportionalen Wert und aus Quadraten der abge¬ tasteten Augenblickswerte des Stromes gewonnen werden.
Bei dieser Gewinnungsmethode wird davon ausgegangen, daß all¬ gemein die Spannung U(t) und der Strom I(t) zur Zeit t mit folgenden Sinusfunktionen beschrieben werden:
Figure imgf000022_0001
U( t ) = -J2 ■ U sin(ωt).
Dabei sind I und U die Strom- und Spannungsamplitude, ω die
Frequenz der Netzschwingung und φ die Phasendifferenz zwi¬ schen Kt) und U(t) .
Das Produkt des Stromes mit der Spannung ergibt folgende Gleichung: l( t ) ■ U( t ) = -sj! • ϊ sin(ωt + t) • V2 • u sin(ωt).
Nach Umformung erhält man I(t) ■ U ( t ) = UI cos φ - UI cos(2ωt + φ).
Das rechte Glied dieser Gleichung enthält einen Kosinuε mit der doppelten Netzschwingungsfrequenz 2ω. Dies bedeutet, daß bei einer Integration des Produkts I(t) • U(t) über eine Zeit- periode T2ω» ^e e:--ner halben Netzschwingungεperiode ent¬ spricht, die Werte des Kosinus mit der doppelten Netzschwin¬ gungsfrequenz sich zu Null addieren. Die Integration ergibt: f U(t) • I(t)dt = -θl cos φ (1)
J ω i2ω
Dieses Integral liefert einen -Wert , der proportional zur Wirkleistung P = UI cos φ ist .
Andererseits kann die Wirkleistung P in bekannter Weise auch mit folgender Gleichung berechnet werden:
P = I2ZR .
Dabei ist ZR die Resistanzkomponente der Impedanz. Zur Be¬ rechnung wird das Quadrat der Augenblickswerte des Stromes benötigt. Dazu wird die Integration quadrierter Augenblickε- werte deε Stromes über den Zeitraum T2ω in folgender Glei¬ chung berechnet:
Jl2(t)dt = 2Ϊ2 J sin2(ωt + φ)dt
Figure imgf000023_0001
= —ϊ2 ω
Es folgt, daß die Resiεtanzkomponente ZR aus den Werten der Gleichungen (1) und (2) ermittelt werden kann:
J rJ( t ) • ι(t)dt
Z = Ikω
R j ι2 ( t )dt τ2 <ύ
_ Ul cos φ
%2
Unter Berücksichtigung dieses grundsätzlichen Zusammenhangs wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst der zur Wirkleistung proportionale Wert ermittelt, wie im folgenden anhand eines Beispiels für die Leiter-Erde-Schleife Ll-E er¬ läutert wird:
Figure imgf000024_0001
k= 0
In dieser Gleichung steht auf der linken Seite der zur Wirkleistung proportionale Wert für die Schleife Ll-E zum Zeitpunkt tπ. Auf der rechten Seite wird das Produkt des Au¬ genblickswertes der sekundären Spannung zwischen Leiter 1 und Erde mit dem Augenblickswert des sekundären Stromes in dem Leiter 1, beide zur Zeit
Figure imgf000024_0002
abgetastet, über Werte von k summiert. Die Summe enthält für die Schleife Ll-E alle Au- genblickswerte die zwischen t„_9 und tn aufgezeichnet sind und entspricht der Integration über einer halben Periode der Netzschwingung, wenn zehn Abtastungen pro halbe Periode vor¬ genommen werden.
Für dieselbe Schleife Ll-E werden anschließend aus demselben Zeitraum tn_9 bis tn gespeicherte Augenblickswerte des sekun¬ dären Stromes quadriert und aufsummiert:
J∑.sita) = ΣJiιUn-/c)
>c=0
Die Zeit tn auf der linken Seite gibt wieder an, daß es sich bei der ermittelten Summe um einen Wert zur Gewinnung der Re¬ sistanzkomponente zum Zeitpunkt tn handelt. Die Resistanzkom¬ ponente der Schleifenimpedanz berechnet sich mit folgendem Quotienten:
r-. { ,. ^ _ PS1 -SE , Wirk en )
*R , S l - SE \ cn ) ~ ~2 T~~\
Die folgende Tabelle enthält die Bildungsvorschriften der zur Wirkleistung proportionalen Werte und der Summen der Sekunda- ren Stromquadrate für jede einzelne Leiter-Leiter- oder Lei¬ ter-Erde-Schleife:
Figure imgf000025_0001
Die Einträge in der ersten Spalte geben die Leiter-Leiter¬ oder Leiter-Erde-Schleife an. Die zweite Spalte enthält die Bildungsvorschrift für die Summen der sekundären Stromqua¬ drate und die dritte Spalte die Bildungsvorschrift für den zur Wirkleistung proportionalen Wert.
Die Impedanzwerte, d. h. der Impedanzbetrag und die Resi¬ stanzkomponente der Impedanz können vorteilhafterweise auch ohne explizit berechnet zu werden, jeweils mit einem Ver¬ gleich, der wie folgt aussieht, dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb des beschnittenen Kreiseε liegen:
- für den Impedanzbetrag
*■ 2 2 * 2
U Schleife ≤ ZBK ' I Schleife und
- für die Resistanzkomponente
2 pSchleife,Wirk ≤ RKipp, bKreiε ' I∑ , schleife - Die Ungleichung für den Impedanzbetrag wurde oben auch für die Überprüfung des Impedanzbetrages dahingehend, ob er in¬ nerhalb eines Kreises liegt, benutzt. Im vorliegenden Falle des beschnittenen Kreiseε entspricht ZBK dem Radius des be- schnittenen Kreises.
In der zweiten Ungleichung steht auf der linken Seite der für die jeweilige Schleife zur Wirkleistung proportionale Wert als Haltekomponente. Das Produkt auf der rechten Seite wird aus einer Kippresistanz und der Summe der Stromamplitudenqua¬ drate gebildet und als Auslösekomponente bezeichnet. Die Kippresistanz entspricht dem positiven Resistanzwert des Schnittpunktes in der Impedanzebene zwischen beschnittenem Kreis und Resistanz-Achse (θ,8 • RB ) . Im Falle einer Leiter- Erde-Schleife muß diese Kippresistanz mit einem parametrier- ten Korrekturfaktor folgendermaßen korrigiert werden:
R Kipp ,LE Kipp . bKreis
Figure imgf000026_0001
Mit dieser Korrektur wird eine vorgegebene Mitsystemimpedanz in eine Schleifenimpedanz umgerechnet. Die Parameter XE , XL , RE , RL sind die syεtemspezifische Reaktanz bzw. Resi¬ stanz für das Nullsyεtem (E) und daε Mitεyεtem (L), und φL ist der Phasenwinkel zwischen Mitimpedanz und Resiεtanzachse.
Es versteht sich, daß beide Ungleichungen erfüllt sein müs¬ sen, um festzustellen, daß die Impedanzwerte innerhalb des beschnittenen Kreises liegen.
In dem hier als Beispiel beschriebenen Distanzεchutzverfahren kann ein Anregeblock vorgesehen sein, in dem die Leiter-Lei¬ ter- und die Leiter-Erde-Schleifen vor einer Überprüfung de- ren Impedanzwerte dahingehend, ob sie innerhalb eineε Kreises oder eines beschnittenen Kreises liegen, ausgewählt werden, wenn
- nur eine Schleife angeregt ist, oder
- eine Leiter-Leiter-Schleife und gleichzeitig eine Schleife zwischen einem der Leiter der Leiter-Leiter-Schleife und der Erde angeregt sind, oder
- alle Leiter-Leiter-Schleifen angeregt sind, oder
- alle Schleifen angeregt sind.
Die Impedanzwerte der angeregten aber nicht ausgewählten Schleifen werden erst später im Verfahren, wenn es inzwischen nicht εchon zum Auεlösesignal gekommen ist, bei der Verwendung eines Polygons überprüft.
Bei der Verwendung eineε Polygonε als Auslösekennlinie sind die zu überprüfenden Komponenten des Impedanzwertes die Resi¬ stanz und die Induktivität. Diese werden schleifenbezogen aus den abgetasteten Augenblickswerten der sekundären Ströme und Spannungen gewonnen. Dabei wird davon ausgegangen, daß die sekundären Ströme und Spannungen in den Schleifen sich mit einer Differentialgleichung erster Ordnung folgendermaßen beschreiben lassen:
TT 1 1- \ - τ dl Schlei fe rn ) / \ υ Schleif e \ cn f ~ ^Schleife , "■* ^Schleife ' ISchleife \ cn ) Dabei sind Rgchieife und schl eife die zwei unbekannten Kompo¬ nenten des Impedanzwertes, die ermittelt werden sollen. Es wird also eine ähnliche Gleichung mit Rschieife und Lschl eife zu einem Zeitpunkt tm , zu dem die Strom- und Spannungswerte linear unabhängig von den Strom- und Spannungswerten zum Zeitpunkt tn sind, zur Ermittlung der Komponenten des Impe¬ danzwertes benötigt. Prinzipiell können die Augenblickswerte des sekundären Stro¬ mes und der sekundären Spannung, die zu einem Zeitpunkt tn abgetastet und gespeichert worden sind, in die Differenti¬ algleichung eingesetzt werden. Die Augenblickswerte sind in der Regel jedoch mit einem großen Meßfehler behaftet, der sich bei der Ermittlung der Komponenten des Impedanzwertes fortpflanzt. Deswegen werden die einzusetzenden sekundären Strom- und Spannungswerte auε mehreren aufeinanderfolgenden Augenblickswerten des sekundären Stromes und der sekundären Spannung gebildet. Wie dabei vorgegangen wird, ist in der Patentschrift EP 0 284 546 AI offenbart.
Zur Ergänzung des in der EP-Patentschrift offenbarten Ver¬ fahrens ist noch die grundsätzliche Vorgehensweise bei der Anwendung des offenbarten Verfahrens in einer Schleife zu erläutern. Die Differentialgleichung wird beispielsweise für die Schleife L1-L2 aufgestellt; dazu werden zunächst
VSι ( tn ) - Is l ( tn ) und dJs^tn) in dt dem Leiter 1 ermittelt und danach werden
Us2 ( tn ) , Is 2 { tn ) und dIs 2 [ tn ) in ut dem Leiter 2 ermittelt. Anschließend werden zwei entspre¬ chende Differentialgleichungen aufgestellt und die Zweite wird von der Ersten abgezogen. Folgende Differentialgleichung wird erhalten:
^si-S2 (tπ ) = LSl-S2 ' d ~t + RS1-S2 " ISl-S2 \tn ) -
Wie schon erwähnt muß diese Gleichung auch für einen Zeit¬ punkt tm aufgestellt werden, um Lsl_s2 und Rsι-s2 zu be- stimmen .
Bei dem in der EP-Patentschrift offenbarten Verfahren werden linearphasige nichtrekursive Digitalfilter (FIR-Filter) ein- gesetzt. Die Digitalfilter besitzen jeweils eine bestimmte Zahl von Koeffizienten. Diese Zahl ist für jeden eingesetzten Filter gleich und bestimmt die Zahl der Augenblickswerte, die zur Bildung eines Strom- oder Spannungswertes herangezogen werden. Eine Erhöhung der Koeffizientenzahl hat zur Folge, daß die gebildeten Strom- und Spannungswerte mit einem gerin¬ geren Meßfehler behaftet werden. Folglich sind die ermittel¬ ten Impedanzwerte auch mit einem kleineren Fehler behaftet. Deswegen kann die Zahl der Koeffizienten bei der Verwendung der Maximal-Auslösekennlinie, d. h. des größten Polygons grö¬ ßer als bei der Verwendung eines kleineren Polygonε εein.
In dem als Beispiel beschriebenen Distanzεchutzverfahren wer¬ den bei der Verwendung des Polygons 7b elf Koeffizienten für die FIR-Digitalfilter benutzt, wogegen bei Verwendung der Ma¬ ximal-Auslösekennlinie 8b FIR-Digitalfilter mit 21 Koeffizi¬ enten eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Distanzschutzverfahren zum Erfassen von Kurzschlüssen auf einem zu überwachenden Abschnitt (A) einer elektrischen Ener- gieversorgungsleitung, bei dem im Kurzschlußfalle aus Strom und Spannung gebildete Impedanzwerte zum Gewinnen eines Aus¬ lösesignals dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb einer vorgegebenen Auslösekennlinie liegen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - eine im Hinblick auf den zu überwachenden Abschnitt (A) der Energieversorgungεleitung relativ klein bemeεsene erste Auslösekennlinie (5b) verwendet wird und zunächst ermit¬ telte Impedanzwerte (|Z5(t10)|) hinsichtlich dieser ersten
Auslösekennlinie (5b) dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb oder außerhalb dieser Auslösekennlinie liegen,
- bei innerhalb der ersten Auslösekennlinie (5b) liegenden zunächst ermittelten Impedanzwerten ( Z5(t10) ) das Auslö¬ sesignal erzeugt wird,
- bei außerhalb dieser Auslöεekennlinie (5b) liegenden zu- nächst ermittelten Impedanzwerten ( Zs(t10) ) auf eine dem zu überwachenden Abεchnitt (A) entsprechende Maximal-Aus¬ lösekennlinie (8b) umgeschaltet wird, und
- auf die zunächst ermittelten Impedanzwerte folgende Impe¬ danzwerte dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb der Maximal-Auslösekennlinie (8b) liegen, und gegebenen¬ falls das Auslöεesignal erzeugt wird.
2. Distanzschutzverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - bei außerhalb der ersten Auslösekennlinie (5b) liegenden zunächst ermittelten Impedanzwerten ( Zs(t10)|) auf eine etwas größer als die erste Auslösekennlinie (5b) aber kleiner als die Maximal-Auslösekennlinie (8b) bemessene zweite Auslösekennlinie (6b) umgeschaltet wird,
- auf die zunächst ermittelten Impedanzwerte ( Z5(fcι0) ) fol¬ gende weitere Impedanzwerte (Z5(t12)) dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb oder außerhalb dieser zweiten Auslösekennlinie (6b) liegen,
- bei innerhalb der zweiten Auslösekennlinie (6b) liegenden weiteren Impedanzwerten ( Zs { t12 ) ) das Auslöseεignal erzeugt wird, - bei außerhalb der zweiten Auεlösekennlinie (6b) liegenden weiteren Impedanzwerten (Zs(t12)) auf mindestens eine wei¬ tere Auslöεekennlinie (7b) umgeεchaltet wird, die größer als die zweite Auslösekennlinie (6b) aber kleiner als die Maximal-Auεlösekennlinie (8b) ist, - auf die weiteren Impedanzwerte (Z5(tι2)) folgende zusätz¬ liche Impedanzwerte (Z5(t15)) dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb dieεer weiteren Auεlösekennlinie (7b) lie¬ gen,
- bei innerhalb dieser weiteren Auslöεekennlinie (7b) lie- genden zuεätzlichen Impedanzwerten (Z5(t15)) das Auslöseεi¬ gnal erzeugt wird, und
- bei außerhalb dieser weiteren Auεlösekennlinie (7b) lie¬ genden zusätzlichen Impedanzwerten (£5(^5)) zur Maximal- Auslösekennlinie (8b) umgeschaltet wird.
3. Distanzschutzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als erste Auslösekennlinie (5b) ein Kreis mit einem Mittel¬ punkt verwendet wird, der durch den Anfang des zu überwachen- den Abschnittes (A) der Energieversorgungsleitung definiert ist.
4. Diεtanzεchutzverfahren nach Anεpruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- alε erste Auslösekennlinie ein symmetriεch und parallel zur Reaktanzachse (X) beschnittener Kreis mit einem Mittelpunkt verwendet wird, der durch den Anfang des zu überwachenden Abschnittes (A) der Energieversorgungsleitung definiert ist, und
- die zunächst ermittelten Impedanzwerte dahingehend über¬ prüft werden, ob sie ihrem Betrage und ihrer Resistanzkom- ponente nach innerhalb der ersten Auslösekennlinie liegen.
5. Distanzschutzverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- als zweite Auslöεekennlinie (6b) ein εymmetriεch und par- allel zur Reaktanzachse (X) beschnittener Kreis mit einem
Mittelpunkt verwendet wird, der durch den Anfang des zu überwachenden Abschnittes (A) der Energieversorgungεleitung definiert iεt, und
- die weiteren Impedanzwerte (Z5(t12)) dahingehend überprüft werden, ob sie ihrem Betrage ( Z5(t12) ) und ihrer Resi- stanzkomponente (Z5Λ(t12)) nach innerhalb dieser Auslöεe¬ kennlinie (6b) liegen.
6. Distanzschutzverfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- zum Gewinnen der Reεistanzkomponente (ZR)
- Augenblickswerte (Isι(tn-k),> > (usi(tn-k)-' des Stromes und der Spannung während mindestens einer halben Pe¬ riode (T2ω) der Netzschwingung der elektrischen Ener- gieversorgungεleitung gemeεεen werden,
- aus den Augenblickswerten (Isι(t-n-k) > usιit: n-k)'> des Stromes und der Spannung Augenblickswerte der Leistung berechnet werden und durch Integration ein der
Wirkleistung proportionaler Wert (
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er~ mittelt wird,
— die Augenblickswerte (Isι(tn-k)) des Stromes quadriert und das Integral der quadrierten Augenblickswerte des
Stromes (Jy 51(tn)) ermittelt wird, und
— die Resiεtanzkomponente (ZR) der Impedanz aus dem der Wirkleistung proportionalen Wert (Psi-SE,Wirk(tn)>' und dem Wert des Integrals (J^ 51(tn)) des quadrierten Stromes durch Quotientenbildung erzeugt wird.
7. Distanzschutzverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- zum Bilden der Impedanzwerte (|zL1_E(tn)|) - die Augenblickswerte (Isι(tχ)> -^(t^)) der einzelnen Leiterströme und deε Erdstroms sowie die Augenblicks¬ werte (I7sι(tj[)) der Spannungen zwischen jeweils zwei
Leiter und zwischen jeweils einem Leiter und Erde di¬ gitalisiert und in jeweils einer digitalen Filterein- heit bewertet werden, die aus mindestens einem linear- phasigen nichtrekursiven Digitalfilter (FIR-Filter) eines ersten Typs (Ila, Ilb, 18) und aus mindestens einem linearphasigen nichtrekursiven Digitalfilter (FIR-Filter) eines zweiten Typs (12a, 12b, 19) be- steht,
— die Bewertung der Augenblickswerte durch die Digital- filter jeweils ersten oder zweiten Typs (Ila, Ilb, 12a, 12b, 18, 19) eine Phasendrehung derart bewirkt, daß die von den Digitalfiltern ersten Typs (Ila, Ilb, 18) einerseits und zweiten Typs (12a, 12b, 19) an¬ dererseits bewerteten Augenblickswerte (Isι,re> -^SE re> usi,re und Isi. im- ISE,im' usi,im>' orthogonal zueinander sind und
- mittels Ermittlung von Real- und Imaginärkomponenten der Amplituden des Stromes (Isι-sε,re> Isi-sε im) und der Spannung (USιιre,Uslιim) für Leiter-Leiter- und
Leiter-Erde-Schleifen aus den bewerteten Augenblicks¬ werten die Impedanzwerte (|zL1_E(tn)|) durch Quotien¬ tenbildung erzeugt werden.
8. Distanzschutzverfahren nach einem der vorangehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- vor einer Überprüfung der Impedanzwerte in bezug auf die erste (5b) oder ggf. zweite Auslösekennlinie (6b) bei einer Anregung festgestellt wird, ob bei einer dreiphasigen Ener¬ gieversorgungsleitung
- eine Leiter-Erde oder eine Leiter-Leiter-Schleife an¬ geregt ist, oder
- eine Leiter-Leiter-Schleife und gleichzeitig eine Schleife zwischen einem der Leiter der Leiter-Leiter- Schleife und der Erde angeregt εind, oder
- alle Leiter-Leiter-Schleifen angeregt sind, oder
- alle Leiter-Leiter- und Leiter-Erde-Schleifen angeregt sind, und - die Augenblickεwerte von Strom und Spannung der festge¬ stellten Schleifen zur Bildung der Impedanzwerte herange¬ zogen werden.
9. Distanzschutzverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für mindestens eine der auf die zweite Auslösekennlinie (6b) folgenden Kennlinien eine polygonale Auslösekennlinie ver¬ wendet wird.
10. Distanzschutzverfahren nach einem der vorangehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Maximal-Auslösekennlinie (8b) eine polygonale Auslöse¬ kennlinie verwendet wird.
11. Distanzεchutzverfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- zur Überprüfung der Impedanzwerte im Hinblick auf die poly- gonale Auslösekennlinie Augenblickswerte des Stromes und der Spannung digitalisiert und in einer digitalen Filteran¬ ordnung bewertet werden, die aus zwei linearphasigen, nichtrekursiven Digitalfiltern (FIR-Filter) eines ersten Typs (mit den Gewichtsfaktoren hi) und aus einem Digital- filter eines zweiten Typs (mit den Gewichtsfaktoren gj be¬ steht,
- die einzelnen Gewichtsfaktoren (hi, gj der FIR-Filter frei vorgegeben werden,
- ein bei der Bewertung entstandener Fehler mittels eines Korrekturfaktors (kc) korrigiert wird, der alε Quotient auε den Amplitudengängen bei Nennfrequenz (j-/(Ω0),G(Ω0)) der FIR-Filter ersten und zweiten Typs gebildet wird, und
- Resistanz- und Induktivitätskomponente (Rschieife und Z-Schieife) der Impedanz aus den korrigierten bewerteten Au- genblickswerten ermittelt werden.
12. Distanzschutzverf ahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - alε linearphasige, nichtrekursive Digitalfilter (FIR-Fil¬ ter) Filter mit jeweilε n+1 Gewichtεfaktoren verwendet wer¬ den, wobei n eine ganze Zahl ist, und
- bei der Überprüfung der Impedanzwerte hinsichtlich der wei¬ teren polygonalen Auslösekennlinie für n ein kleinerer Wert als bei der Überprüfung der Impedanzwerte hinsichtlich der Maximal-Auslösekennlinie herangezogen wird.
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