WO2008034400A1 - Verfahren zum erzeugen eines fehlersignals, das einen in einem sekundären stromwandlerstromkreis vorliegenden fehler anzeigt, sowie differentialschutzgerät - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines fehlersignals, das einen in einem sekundären stromwandlerstromkreis vorliegenden fehler anzeigt, sowie differentialschutzgerät Download PDF

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WO2008034400A1
WO2008034400A1 PCT/DE2006/001707 DE2006001707W WO2008034400A1 WO 2008034400 A1 WO2008034400 A1 WO 2008034400A1 DE 2006001707 W DE2006001707 W DE 2006001707W WO 2008034400 A1 WO2008034400 A1 WO 2008034400A1
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current
differential protection
protection device
signal
reset signal
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PCT/DE2006/001707
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Andreas Regenbrecht
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26Emergency 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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28Emergency 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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
    • H02H3/30Emergency 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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus using pilot wires or other signalling channel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0061Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals
    • H02H1/0084Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals by means of pilot wires or a telephone network; watching of these wires

Definitions

  • the invention relates to a method for generating an error signal indicative of a fault in the secondary circuit of a current transformer cooperating with a local differential protection device monitoring a section end of an electric power network, wherein current measurements detected by the current transformer include a current flowing through the section end be monitored by the local differential protection device and a suspect signal is generated when the amounts of successive current readings fall abruptly; the error signal is generated when the suspicion signal is present.
  • the invention relates to a differential protection device for monitoring a portion end of an electric power supply network, which cooperates with at least one current transformer, by means of which the differential protection device current readings that characterize a current flowing in the section end of the power supply network, are detected.
  • the differential protection device has a computation device which carries out monitoring of the end of the section based on the measured current values and at least one remote differential protection device to the local differential protection device, wherein the computation device has a monitoring unit which monitors a secondary circuit of the current transformer for errors.
  • Electrical differential protection devices are used in electrical power supply networks to monitor selected cuts to mistakes, such. As short circuits or ground faults used.
  • Typical sections of an electrical power supply network monitored by differential protection devices are, for example, electrical power supply lines or transformers.
  • a number of differential protection devices are required according to the number of ends of each section.
  • a power supply line having three section ends that is to say, for example, a main line with a branch line leaving therefrom-three differential protection devices are required, one of the differential protection devices being provided at each section end.
  • the differential protection devices operate according to the following protection principle: Each differential protection device detects, for each phase conductor of the section end monitored by it, current measured values that indicate a current flowing through this phase conductor in each case. The current readings detected at all ends of the monitored section will then be lost
  • the summation can be done either in a selected differential protection device or in all differential protection devices.
  • current measured values simultaneously detected by the remote differential protective devices are transmitted to the local differential protection device via data transmission lines running between the differential protection devices, so that this local differential protection device can form the sum of its own detected current measured values and the transmitted current measured values of the removed differential protection devices.
  • the calculated current total should approximately equal zero, that is, the one in the section of the Electric power supply network flowed into it also flows out of this section again.
  • the calculated current sum must be compared with a predetermined threshold value. When the threshold value is exceeded, a triggering signal is generated by the respective local differential protection device, with the electric circuit breaker provided at the section ends of the faulty section for opening its
  • Switching contacts are caused, whereby the faulty portion is separated from the rest of the electrical power grid.
  • Differential protection principle needed current readings initially installed directly at each section end of the electrical energy supply network current transformer - usually inductive current transformer - tapped and transmitted via electrical lines to the respective electric differential protection device. Since the current intensity of the currents detected by these first current transformers for internal processing in the differential protection device is usually too high, the electrical differential protection device again has device-internal current transformers on the input side, with which the transmitted currents are again transformed to a lower current level. Subsequently, the currents thus detected are usually supplied to an analog-to-digital converter, which assigns corresponding digital current measured values to the analog currents. These current measured values are used in a computing device of the respective differential protection device for implementing the differential protection principle.
  • the current measurements form the basis for implementing the differential protection for the monitored section of the power supply network, its path from detection to processing in the differential protection device must be continuously monitored.
  • a current transformer provided for detecting the current measured values of a phase is affected on its secondary side by a fault, for example an interruption in one of the coil windings or one of the lines (a so-called wire breakage), so that the electric differential protection device measures zero apparent current readings even though currents flow through the corresponding phase conductor of the section end.
  • Such erroneously detected current measured values would significantly change the current sum, so that in this case the differential protection devices would respond inadvertently and their respective circuit breakers would open. Since such an overfunction, ie a shutdown of an actually flawless section of the power grid, is associated with the network operator at a high cost, it should be avoided if possible.
  • the object of the invention is to provide a method and a differential protection device of the type mentioned, with the even more reliable detection of errors in secondary current transformer circuits can be achieved.
  • a first reset signal is generated by the local differential protection device, with respect to their amounts, at the time of generating the suspicion signal in at least one distant differential end of the electrical power supply network monitoring distant differential squirrel also fall abruptly, and the error signal is blocked when the first reset signal is present.
  • the decision as to whether to make a fault in the secondary circuit of a current transformer can be made even more reliable since the likelihood of the simultaneous occurrence of errors In secondary current transformer circuits distant differential protection devices is very low.
  • the current measured values detected by current transformers of all phases are monitored for sudden decay with respect to their amounts, the suspect signal is generated, if for at least one phase the amounts are consecutive Current readings of a current transformer of the local differential protection device a sudden drop is detected, and the first reset signal is generated when for each same phase in the amounts of successive comparison current measurements of a current transformer of the at least one remote differential protection device also a sudden drop is detected.
  • the method according to the invention reliably detects a fault in a secondary current transformer circuit even in the case of a polyphase power supply network.
  • simultaneously occurring faults in secondary current transformer circuits are detected in several phases; even in the secondary current transformer circuits of all phases simultaneously occurring errors are reliably detected.
  • a further advantageous embodiment is seen in that in the local differential protection device, the secondary circuits of the current transformer of all phases are monitored for current flow, a second reset signal is generated, if in at least one current transformer with existing current flow, the amounts of successive current measurement values abruptly len, and the error signal is also blocked when at least the second reset signal is present.
  • a third reset signal is generated if at the time of generating the suspect signal, the course of successive sums - or Erdstrommesshong has a sudden change, and the error signal is also blocked when at least the third reset signal is present.
  • an overfunction of the differential protection device can be prevented even more reliably, since a jump in the sum or ground current indicates an actual fault in the section of the electrical power supply network.
  • the amounts of the current measured values of all phases are monitored for exceeding a predetermined threshold value and a fourth reset signal is generated the magnitude of the current readings of at least one phase exceeds the threshold value. increases, and the error signal is also blocked if at least the fourth reset signal is present.
  • a further advantageous embodiment of the inventive method also provides that a circuit breaker controllable by the local differential protection device is checked for the position of its switching contacts and a fifth reset signal is generated when the switching contacts of the circuit breaker are open, and also blocks the error signal when at least the fifth reset signal is present.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention also provides that, as comparison current measured values of the at least one remote differential protection device, such current measured values are used, which are also transmitted from the at least one remote differential protection device to the local differential protection device for carrying out the differential protection function.
  • the differential protection functions of the local differential protection device and the at least one remote differential protection device are blocked with respect to the phase affected by the fault in the secondary circuit of the corresponding current transformer.
  • the presence of the fault signal from the local differential protection device and / or or the at least one remote differential protection device and / or a control room computer is displayed optically.
  • differential protection device the above object is achieved by a differential protection device of the type specified, in which the monitoring unit for implementing a method according to one of claims 1 to 11 is set up.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a differential protection system for protecting a section of a power supply network having two section ends
  • FIG. 2 shows a schematic view of a differential protection system for protecting a three-section end section of a power supply network
  • FIG. 3 shows a block diagram with a differential protection device arranged at a section end
  • Figure 4 is a logic flow diagram for explaining a first embodiment of a method for
  • FIG. 5 shows a further logical flow diagram for explaining a second exemplary embodiment of a method for generating an error signal
  • FIG. 6 shows a further logical flow diagram for explaining a third exemplary embodiment of a method for generating an error signal.
  • FIG. 1 shows a section 10 of an otherwise not further illustrated electrical energy supply network.
  • Section 10 is shown in FIG. 1 as part of a power transmission line.
  • the section 10 of the energy supply network can also be a transformer or another component of an electrical energy supply network to be protected.
  • a differential protection device is provided at each end of section 10.
  • a first differential protection device 12a is disposed at a first section end IIa and a second differential protection device 12b at a second section end IIb.
  • the differential protection Devices 12a and 12b receive, via current transformers 13a, 13b arranged at the respective section ends IIa, IIb, current measured values which indicate the current flowing through the respective section end IIa, IIb. If the electrical energy supply network is a polyphase, for example a three-phase, electrical energy supply network, appropriate current measured values are recorded at the section ends IIa, IIb for each phase of the section 10 and supplied to the respective differential protection device 12a, 12b.
  • the differential protection devices 12a, 12b calculate from the own current measured values and simultaneously measured current measured values of the respective remote differential protection device, taking into account the respective signs, a current sum.
  • the current measured values between the individual differential protection devices 12a, 12b can be exchanged via a communication line 14.
  • the calculated current sum should assume a value of approximately zero.
  • an error such as a ground fault on the section 10
  • the calculation of the current sum can take place in two differential protection devices 12a, 12b or only one of the two.
  • FIG. 2 shows a further differential protection system.
  • the illustration according to FIG. 2 corresponds essentially to that of FIG. Only with the differential protection system according to Figure 2, a portion 20 of an electrical power supply network is monitored, which now has three section ends 21a to 21c.
  • the number of section ends is not limited to three, but a section with any number of section ends can be monitored.
  • the number of differential protection devices used for this corresponds to the number of section ends.
  • an electrical differential protection device 22a to 22c is provided at each section end 21a to 21c, with which current measured values are detected via correspondingly connected current transformers 23a to 23c.
  • the current measured values are exchanged between the differential protection devices 22a to 22c and can thus be used to form a current sum taking into account all three section ends 21a to 21c.
  • the calculation of the current sum can also take place in each case in all differential protection devices 22a to 22c or in a selected differential protection device.
  • the differential protection devices 22a to 22c generate a respective trigger signal
  • the trip signals A are generated when the calculated current sum exceeds a preset threshold.
  • the trip signals A cause circuit breakers 25a to 25c at the respective section ends 21a to 21c to open their switching circuits. contacts, whereby the faulty portion 20 is separated from the rest of the power grid.
  • FIG. 3 shows a section end 30 of a section of a three-phase energy supply network which is otherwise not shown.
  • the section end 30 also has three phase conductors L1, L2 and L3.
  • first current transformer 31a, 31b, 31c are arranged, which may be, for example, conventional inductive current transformers.
  • the first current transformers 31 a to 31 c emit at their secondary side the currents of lower current intensity which are proportional to the currents flowing in the individual phase conductors L 1, L 2 and L 3, which are transmitted to measuring inputs of a differential protection device 33 via measuring lines of a respective secondary current transformer circuit 32 a, 32 b, 32 c.
  • the differential protection device 33 has device-internal (second) current transformers 34a, 34b, 34c at its measuring inputs, which again transform the currents transmitted via the secondary current transformer circuits of the first current transformers 31a, 31b, 31c to a lower level so that they can be connected to the sensitive electronic circuits of the Differential protection device 33 can be processed.
  • the current transformers 34a to 34c are also, for example, inductive current transformers. On their secondary side, they in turn deliver the currents proportional to the differential protection device 33 via the secondary current transformer circuits 32a to 32c of the first current transformers 31a to 31c.
  • the device-internal current transformers 34a to 34c also have secondary current transformer circuits 35a, 35b, 35c.
  • the currents flowing in these secondary current transformer circuits 35a to 35c of the device-internal current transformers 34a to 34c are supplied within the differential protection device 33 to analog-to-digital converters 36a, 36b, 36c, which convert the analog currents into digital current measurements.
  • the current measured values generated in each case are supplied to a computing device 37 of the differential protection device 33.
  • the arithmetic unit 37 of the differential protection device 33 leads at the same time for the individual phase conductors L1, L2, L3 on the basis of the individual current measured values acquired with respect to the individual phase conductors L1, L2, L3 on the one hand and of at least one remote differential protection device
  • the computing device 37 has a communication unit COM, which is connected to a data transmission line 38. Comparative current measured values from at least one other remote differential protection device can be transmitted to the local differential protection device 33 via the data transmission line 38 and the communication unit COM.
  • the local differential protection device 33 can also be connected to the at least one remote differential protection device via the communication unit COM and the data transmission line 38 transmit its own current readings.
  • the differential protection device 33 checks with its computing device 37 whether the calculated current sum exceeds a preset current threshold value, and generates a trigger signal A at a command output if a threshold violation exists.
  • the trigger signal A is used to cause an electrical circuit breaker 39 to open its switch contacts. If the fault on the section of the electrical energy supply network is a single-phase fault, for example a ground fault of the phase conductor L1, then it is sufficient for the power switch 39 to open only those switching contacts which are assigned to the phase conductor L1.
  • the respective switching contacts of the affected phase conductors L1, L2, L3 of the circuit breaker 39 are opened accordingly. This takes place both at the section end 30 and at the at least one further section end of the section of the electrical power supply network.
  • an earth current or a total current is detected for the individual phase conductors Ll, L2, L3 of the section 30 of the electrical energy supply network.
  • An earth current can be tapped at a grounded three-phase section of an electrical energy supply network, for example, at the connection between neutral point and earth.
  • a total current can, for example, as indicated in FIG. 3, be detected via a summation current transformer, which is designed as conversion converter 31c and encompasses all phase conductors L1 to L3 of section 30 of the electrical energy supply network become.
  • the detected summation current is in turn fed via a secondary current transformer circuit 32d of the conversion converter 31c, a device-internal current transformer 34d and a device-internal secondary current transformer circuit 35d to another analog / digital converter 36d, which converts the analog sum current into digital summation current measurements and to the computing device 37 of the Differential protection device 33 outputs.
  • the arithmetic means 37 of the differential - Protective device 33 transmitted faulty current measured values.
  • faults in secondary CT circuits are so-called wire breaks, i. E. H. an interruption, for example, of the secondary winding of the respective current transformer or the measuring lines of the secondary current transformer circuit.
  • interruptions of the power converter circuits 32a to 32c of the first power converters 31a to 31c which may be unintentionally caused by construction machinery due to building activities near the end of the section.
  • the arithmetic unit 37 of the differential protection device 33 will not be supplied with correct current transformer measured values, which will result in erroneous calculation of the total current and thus in unwanted tripping of the electrical circuit breaker 39.
  • the computing device 37 of the differential protection device 33 has a monitoring unit 40 which monitors the secondary current transformer circuits 32a, 32b, 32c of the first current transformers 31a, 31b, 31c and / or the device-internal secondary current transformer circuits 35a to 35c for interruptions and in the event of a detected interruption emits an error signal.
  • the arithmetic unit 37 is caused to block the differential protection functions for the phase conductors L1, L2, L3 correspondingly affected by the fault in the secondary current transformer circuit. In this way, the delivery of a trigger signal A based on a current sum calculated with erroneous current measurements is avoided and the circuit breaker contacts remain closed.
  • the method performed by the monitoring unit 40 will be explained in more detail below with reference to FIGS. 4 to 6.
  • the monitoring unit 40a of this exemplary embodiment is supplied at a first input 41a to the current measured value IL recorded by a phase conductor.
  • the monitoring unit 40a monitors - as per
  • Block 42a indicated - these current readings to determine whether the time course of their amounts has a sudden drop.
  • Such an abrupt drop in the amounts of the current measured values can be due to an interruption of a secondary current-carrying circuit, but also to an actual current
  • the control unit 40a uses compare current measurements IaL, IbL which have been acquired for the phase conductor with differential protection devices removed at other section ends of the monitored section. As mentioned, these comparison current measurements are communicated to the local differential protection device by the remote differential protection devices via data transmission lines. The comparative current measurements are applied to the monitor at second inputs 41b, 41c, which are highlighted in Figure 4 by a dashed frame 41b.
  • the monitoring unit 40a In correspondence with the monitoring of the own current measured values, the monitoring unit 40a also examines the amounts of the comparison current measured value for sudden dropping, as indicated by blocks 42b and 42c. If the amounts of the comparative current measurements fall abruptly at the same time as their own current measurement values, this indicates an actual error in the monitored section of the electrical energy supply network, since the probability of a simultaneous occurring error in the secondary current transformer circuits at different section ends is highly unlikely , If, however, no abrupt drop in the amounts can be detected in the comparison current measured values, this indicates an error in the secondary current transformer circuit of a current transformer cooperating with the local differential protection device.
  • a first reset signal R1 is generated when coincident with the sudden drop in the amounts of the own current measured values also with respect to the amounts of the comparative current measured values an occurring abrupt drop is recognized.
  • This first reset signal R1 is applied to a blocking input of the block 44 for generating the error signal F and blocks the output of the error signal F.
  • an error signal F is consequently generated by the block 44 if a sudden drop in the amounts of the own current measured values has been recognized, but in the comparison current measured values of the remote differential protection devices no abrupt drop has been recognized. If, on the other hand, an abrupt drop also occurs at the same time in the comparison current measurement values, this indicates an actual fault on the section of the electrical power supply network and correspondingly no error signal F is output by the monitoring unit 40a, which blocks the differential protection functions of the differential protection device.
  • FIG. 5 shows a monitoring unit 40b, to which the measured current values IL1, IL2, IL3 of the three phase conductors detected at the local differential protection device are supplied at a first input 51a. These are then checked to determine whether the course of their amounts shows a sudden drop. If such an abrupt drop is detected in at least one phase of the current measured values, the first suspect signal V is generated at block 53a. If the suspicion signal is present in block 53a, this becomes active passed a block 54 to generate an error signal.
  • the monitoring unit 40b is also supplied with the comparison current measured values IaL1 to IaL3 and IbL1 to IbL3 of all three phases of the remote differential protection devices at inputs 51b and 51c.
  • blocks 52b and 52c it is checked in accordance with the procedure in the single-phase system according to FIG. 4 whether the amounts of the comparison current measured values of the removed differential protection devices have a sudden, sudden drop.
  • a first reset signal R1 is generated correspondingly precisely when a sudden drop in at least one course of the other comparison current measured values is detected based on the same phase conductor in which the jump has occurred at its own current measured values.
  • Block 53b requires the information about which phase conductor the sudden drop in its own current measured values has occurred. The transmission of this information is indicated by a dashed line 56 in FIG.
  • the first reset signal R 1 is also present with respect to the same phase in which the suspicion signal V was generated, this is transmitted to the blocking input of the block 54 for generating the error signal F and blocks the output of the error signal F, because in this case the signal F 1 is blocked actual error is detected in the section of the power grid.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a monitoring unit.
  • the monitoring unit 40c according to FIG. 6 carries out some additional checks, by means of which a decision can more reliably be made as to whether a fault has occurred in a secondary current transformer circuit or whether there is an actual fault on the section of the electrical power supply network.
  • the individual current measured values are detected at the input 61a with respect to all phase conductors and tested for sudden decay at blocks 62a.
  • a suspect signal V is generated at block 62a when such a jump has been detected in the current readings of at least one phase.
  • the suspected signal V is forwarded to block 64 for generating the error signal F.
  • the comparison current measured values which are present at inputs 61b and 61c in blocks 62b and 62c are recorded simultaneously at the same time. supervised by a sudden drop in their amounts. If, in the comparison current measured values of at least one remote differential protection device with respect to the same phase, a sudden drop can be detected, the first reset signal R1 is generated in block 63b.
  • the first reset signal Rl is supplied to an input of an OR module 65, whose output side is connected to the blocking input of the block 64 for error signal generation.
  • the secondary current transformer circuits are also monitored for current flow.
  • a current flow can be detected, for example, by current sensors used in accordance with the secondary current transformer circuits, for example Hall sensors.
  • This information is fed to input 61d of the monitoring unit 40c.
  • blocks 62d it is checked whether there is a corresponding current flow and a second reset signal R2 is generated if there is a current flow in a secondary current transformer circuit with respect to the phase to which the suspect signal V has been generated, since a current flow indicates that the secondary current transformer circuit is not interrupted.
  • the second reset signal is also supplied to the OR block 65 on the input side.
  • the monitoring unit 40c additionally detects at a further input 6Ie the sum current or ground current which has been detected at the respective section end with a corresponding converter (see FIG. According to FIG. 6, the sum current Isum is to be detected by way of example.
  • a block 62e it is checked whether at the same time as the sudden drop in the amounts of the own current measured values, a jump occurs in the course of the cumulative or ground current. is If so, a third reset signal is generated because a jump in the course of the sum or earth current measurements indicates an actual fault on the portion of the electrical power grid.
  • the third reset signal R3 is also supplied to the OR block 65.
  • the locally detected current measured values are also checked as to whether they exceed a predefined threshold. If this is the case, then a fourth reset signal R4 is generated, which is supplied to the OR block 65. This is to prevent blocking of the differential protection functions in the case of very high currents on the section of the power supply network. In such a case, it may in fact be, for example, short-circuit currents flowing in the section of the electrical energy supply network, so that the differential protection functions must not be blocked for safety reasons in any case.
  • the monitoring unit 40c receives information about the state (open / closed) of the switching contacts of the circuit breaker associated with the local differential protection device.
  • block 62g it is checked whether the switching contacts are in the open position, ie whether the monitored section is already disconnected from the power supply network.
  • a fifth reset signal R5 is generated when the switch contacts of the circuit breaker are in the open state.
  • This fifth reset signal R5 is also supplied to the OR block 65. This is to ensure that the differential protection functions are not interrupted when the section of the power supply network is switched off. This could in fact lead to an unwanted blocking of the differential protection when restarting the section of the power supply network.
  • the monitoring unit 40c receives voltage measured values with respect to all phases of the section of the energy supply network. For the sake of simplicity, however, only one voltage value input is shown in FIG. this is representative of voltage value fairings of all three phases.
  • the course of the voltage measurement values is checked in block 62h as to whether it has a sudden change and a sixth reset signal R6 is generated in block 63h if a sudden change in the course of the voltage measurement values occurs simultaneously with the generation of the suspicion signal V. Indeed, such an erratic course of the voltage readings would also indicate an error on the section of the electrical power grid, rather than a fault in the secondary CT circuit.
  • a seventh reset signal R7 is generated in block 63i if the monotony condition is not met, ie if the current measurement values following the generation of the suspect signal V do not approach zero.
  • the seventh reset signal R7 is supplied to the OR block 65.
  • the OR module outputs at its output a signal to the blocking input of the block 64 for generating the error signal F, if at least one of the reset signals Rl to R7 is present. In such a case, the generation of the error signal F should be blocked, so that the differential protection functions of the differential protection device are not impaired.
  • the differential contactor functions for the affected phase of the electrical power grid in the local differential protection device and the remote differential protection devices are blocked.
  • the blocking is canceled as soon as the error signal F is no longer generated, i. H. if the fault in the secondary CT circuit is eliminated.
  • the local and / or the remote differential protection devices can visually be used to indicate that a fault has occurred in a secondary current transformer. Circuit has been detected. This error can be specified by specifying the appropriate phase and location of the CT. Such a display may alternatively or additionally also be displayed to the operating personnel of the electrical energy supply network in a control room via a host computer. In this way, operators can promptly initiate actions to correct the fault in the secondary CT circuit.
  • the comparison current measured values measured at the respective remote differential protection devices were checked for abrupt changes.
  • the course of the current sum or a current subtotal or the course of so-called stabilization current values that can be used to stabilize the differential protection system can be used.
  • the type of information used about the current measured values recorded at the remote differential protection devices should advantageously be selected such that values exchanged between the differential protection devices in any case are used in the course of the differential protection procedure for the function of the monitoring unit. As a result, no additional transmission bandwidth on the data transmission line between the differential protection is required for the transmission of additional information.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Fehlersignals (F), das einen Fehler im sekundären Stromkreis (z.B. 32a, 35a) eines Stromwandlers (z. B. 31a, 34a) anzeigt, der mit einem ein Abschnitt sende (30) eines elektrischen Energieversorgungsnetzes überwachenden lokalen Differentialschutzgerät (33) zusammenwirkt, wobei bei dem Verfahren mit dem Stromwandler (z. B. 41a, 34a) erfasste Strommesswerte, die einen durch das Abschnittsende (30) fließenden Strom angeben, von dem lokalen Differentialschutzgerät (33) überwacht werden und ein Verdacht ssignal (V) erzeugt wird, wenn die Beträge aufeinander folgender Strommesswerte sprunghaft abfallen, und das Fehlersignal (F) erzeugt wird, wenn das Verdachtssignal (V) vorliegt. Um mit einem solchen Verfahren einen Fehler in einem sekundären Stromwandler Stromkreis noch zuverlässiger erkennen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass von dem lokalen Differentialschutzgerät (33) ein erstes Rücksetzsignal (Rl) erzeugt wird, wenn zum Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachtssignals (V) in zumindest einem ein weiteres Abschnittsende des elektrischen Energieversorgungsnetzes überwachenden entfernten Differentialschutzgerät erfasste Vergleichs-Strommesswerte hinsichtlich ihrer Beträge ebenfalls sprunghaft abfallen, und das Fehlersignal (F) blockiert wird, wenn das erste Rücksetzsignal (Ri) vorliegt. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechend eingerichtetes Differentialschutzgerät.

Description

Verfahren zum Erzeugen eines Fehlersignals, das einen in einem sekundären Stromwandlerstromkreis vorliegenden Fehler anzeigt, sowie Differentialschutzgerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Fehlersignals, das einen Fehler im sekundären Stromkreis eines Stromwandlers anzeigt, der mit einem ein Abschnittsende eines elektrischen Energieversorgungsnetzes überwachenden lokalen Differentialschutzgerät zusammenwirkt, wobei bei dem Verfahren mit dem Stromwandler erfasste Strommesswerte, die einen durch das Abschnittsende fließenden Strom angeben, von dem lokalen Differentialschutzgerät überwacht werden und ein Verdachtssignal erzeugt wird, wenn die Beträge aufeinander folgender Strommesswerte sprunghaft abfallen; das Fehlersignal wird erzeugt, wenn das Verdachtssignal vorliegt.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Differentialschutzgerät zum Überwachen eines Abschnittsendes eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, das mit zumindest einem Stromwandler zusammenwirkt, mittels dem von dem Differentialschutzgerät Strommesswerte, die einen in dem Abschnittsende des Energieversorgungsnetzes fließenden Strom charakterisieren, erfasst werden. Das Differentialschutzgerät weist eine Recheneinrichtung auf, die anhand der Strommesswerte und von zumindest einem entfernten Differentialschutzgerät an das lokale Differentialschutzgerät übermittelter Vergleichs-Strommesswerte die Überwachung des Abschnittsendes durchführt, wobei die Recheneinrichtung eine Überwachungseinheit aufweist, die einen sekundären Stromkreis des Stromwandlers auf Fehler überwacht.
Elektrische Differentialschutzgeräte werden in elektrischen Energieversorgungsnetzen zur Überwachung ausgewählter Ab- schnitte auf Fehler, wie z. B. Kurz- oder Erdschlüsse, eingesetzt. Typische mit Differentialschutzgeräten überwachte Abschnitte eines elektrischen Energieversorgungsnetzes sind beispielsweise elektrische Energieversorgungsleitungen oder Transformatoren. Zum Überwachen des jeweiligen Abschnittes werden entsprechend der Anzahl der Enden des jeweiligen Abschnittes eine Anzahl von Differentialschutzgeräten benötigt. So wird beispielsweise bei einer drei Abschnittsenden aufweisenden Energieversorgungsleitung - also beispielsweise einer Hauptleitung mit einer davon abgehenden Abzweigleitung - entsprechend drei Differentialschutzgeräte benötigt, wobei an jedem Abschnittsende eines der Differentialschutzgeräte vorgesehen ist.
Die Differentialschutzgeräte arbeiten hierbei nach folgendem Schutzprinzip: Jedes Differentialschutzgerät erfasst für jeden Phasenleiter des von ihm überwachten Abschnittsendes Strommesswerte, die einen jeweils durch diesen Phasenleiter fließenden Strom angeben. Die an allen Enden des überwachten Abschnittes erfassten Strommesswerte werden daraufhin unter
Beachtung ihrer jeweiligen Vorzeichen addiert. Die Summenbildung kann hierbei entweder in einem ausgewählten Differentialschutzgerät oder auch in allen Differentialschutzgeräten erfolgen. Hierzu werden jeweils von den entfernten Differen- tialschutzgeräten zeitgleich erfasste Strommesswerte über zwischen den Differentialschutzgeräten verlaufende Datenübertragungsleitungen an das lokale Differentialschutzgerät übermittelt, so dass dieses lokale Differentialschutzgerät die Summe aus den eigenen erfassten Strommesswerten und den über- mittelten Strommesswerten der entfernten Differentialschutzgeräte bilden kann.
Im fehlerfreien Fall sollte die berechnete Stromsumme annähernd den Wert Null ergeben, d. h. der in den Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes hinein geflossene Strom fließt auch aus diesem Abschnitt wieder heraus. Im fehlerbehafteten Fall ergibt sich dahingegen eine Stromsumme, die von Null deutlich verschieden ist. Zur Durchführung des Differen- tialschutzprinzips muss also die berechnete Stromsumme mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden. Bei Überschreitung des Schwellenwertes wird von dem jeweiligen lokalen Differentialschutzgerät ein Auslösesignal erzeugt, mit dem an den Abschnittsenden des fehlerbehafteten Abschnitts vorgesehene elektrische Leistungsschalter zum Öffnen ihrer
Schaltkontakte veranlasst werden, wodurch der fehlerbehaftete Abschnitt von dem übrigen elektrischen Energieversorgungsnetz abgetrennt wird.
Üblicherweise werden die zur Durchführung des erläuterten
Differentialschutzprinzips benötigten Strommesswerte zunächst über direkt an jedem Abschnittsende des elektrischen Energieversorgungsnetzes installierte Stromwandler - üblicherweise induktive Stromwandler - abgegriffen und über elektrische Leitungen zu dem jeweiligen elektrischen Differentialschutzgerät übermittelt. Da die Stromstärke der von diesen ersten Stromwandlern erfassten Ströme zur internen Verarbeitung in dem Differentialschutzgerät üblicherweise zu hoch ist, weist das elektrische Differentialschutzgerät ein- gangsseitig nochmals geräteinterne Stromwandler auf, mit denen die übermittelten Ströme nochmals auf ein niedrigeres Stromstärkenniveau transformiert werden. Anschließend werden die so erfassten Ströme üblicherweise einem Analog-Digital- Umsetzer zugeführt, der den analogen Strömen entsprechende digitale Strommesswerte zuordnet. Diese Strommesswerte werden in einer Recheneinrichtung des jeweiligen Differentialschutzgerätes zur Durchführung des Differentialschutzprinzips verwendet . Da die Strommesswerte die Grundlage zur Durchführung des Differentialschutzes für den überwachten Abschnitt des Energieversorgungsnetzes bilden, ist ihr Weg von der Erfassung bis zur Verarbeitung im Differentialschutzgerät durchgängig zu überwachen. Es besteht nämlich die Möglichkeit, dass einer zur Erfassung der Strommesswerte einer Phase vorgesehenen Stromwandler auf seiner sekundären Seite von einem Fehler, beispielsweise einer Unterbrechung in einer der Spulenwicklungen oder einer der Leitungen (einem so genannten Draht- bruch) , betroffen ist, so dass das elektrische Differentialschutzgerät scheinbare Strommesswerte mit dem Wert Null misst, obwohl durch den entsprechenden Phasenleiter des Abschnittsendes durchaus Ströme fließen. Durch solche fehlerhaft erfassten Strommesswerte würde die Stromsumme maßgeblich verändern werden, so dass in diesem Fall die Differential- Schutzgeräte ungewollt ansprechen und ihre entsprechenden Leistungsschalter öffnen würden. Da eine solche Überfunktion, also ein Abschalten eines eigentlich fehlerlosen Abschnittes des Energieversorgungsnetzes, für den Netzbetreiber mit großen Kosten verbunden ist, sollte sie wenn möglich vermieden werden.
Hierzu sind Verfahren bekannt, die die sekundären Stromkreise von Stromwandlern auf Fehler, wie beispielsweise Drahtbrüche, überwachen und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugen, wenn sie einen Fehler im sekundären Stromkreis eines Stromwandlers festgestellt haben. Dieses Fehlersignal wird dazu verwendet, die Differentialschutzfunktion für die entsprechende Phase des Abschnitts des elektrischen Energieversorgungsnetzes zu blockieren, so dass keine ungewollte Abschaltung des Abschnitts erfolgt. Beispielsweise ist ein solches Verfahren aus dem Gerätehandbuch der Anmelderin „SIPROTEC, Leitungsdifferentialschutz mit Distanzschutz 7SD5, V4.3" (Bestellnr. 053000-01100-0169-1) bekannt, das im Abschnitt „Überwachungs- funktionell" ein Verfahren zur Drahtbruchüberwachung offenbart, bei dem die Strommesswerte jeder Phase überwacht werden. Falls der Verlauf der Strommesswerte sprunghaft auf Null absinkt, wird auf einen Fehler im sekundären Stromwandler- Stromkreis geschlossen. Ein den Fehler im sekundären Stromkreis des Stromwandlers anzeigendes Fehlersignal wird blockiert, wenn gleichzeitig auch ein Sprung im Verlauf er- fasster Erdstrommesswerte auftritt, da ein solcher Sprung im Erdstromverlauf auf einen tatsächlichen Fehler in dem Ab- schnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes hinweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Differentialschutzgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine noch zuverlässigere Erkennung von Fehlern in sekundären Stromwandlerstromkreisen erreicht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass von dem lokalen Differentialschutzgerät ein erstes Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn zum Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachtssignals in zumindest einem ein weiteres Abschnittsende des elektrischen Energieversorgungsnetzes überwachenden entfernten Differential- sσhutzgerät erfasste Vergleichs-Strommesswerte hinsichtlich ihrer Beträge ebenfalls sprunghaft abfallen, und das Fehler- signal blockiert wird, wenn das erste Rücksetzsignal vorliegt .
Durch die Verwendung der von dem zumindest einen entfernten Differentialschutzgerät an einem anderen Abschnittsende er- fassten Vergleichs-Strommesswerte kann die Entscheidung, ob es sich um einen Fehler im sekundären Stromkreis eines Stromwandlers handelt, noch zuverlässiger getroffen werden, da die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens von Fehlern in sekundären Stromwandlerstromkreisen voneinander entfernter Differentialschutzgeräte sehr gering ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass bei einem mehrphasigen Energieversorgungsnetz jeweils die von Stromwandlern aller Phasen erfassten Strommesswerte hinsichtlich ihrer Beträge auf ein sprunghaftes Abfallen überwacht werden, das VerdachtsSignal erzeugt wird, wenn für mindestens eine Phase bei den Beträgen aufeinander folgender Strommesswerte eines Stromwandlers des lokalen Differentialschutzgerätes ein sprunghaftes Abfallen erkannt wird, und das erste Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn für jeweils dieselbe Phase bei den Beträgen aufeinander folgender Vergleichs-Strommesswerte eines Stromwandlers des zumindest einen entfernten Differentialschutzgerätes ebenfalls ein sprunghaftes Abfallen erkannt wird.
Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei einem mehrphasigen Energieversorgungsnetz zuverlässig ein Fehler in einem sekundären Stromwandlerstromkreis erkannt werden. Zudem werden auch in mehreren Phasen gleichzeitig auftretende Fehler in sekundären Stromwandlerstromkreisen erkannt; sogar in den sekundären Stromwandlerstromkreisen aller Phasen gleichzeitig auftretende Fehler werden zuverlässig erkannt .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass in dem lokalen Differentialschutzgerät die Sekundär- kreise der Stromwandler aller Phasen auf Stromfluss überwacht werden, ein zweites Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn bei zumindest einem Stromwandler bei vorhandenem Stromfluss die Beträge aufeinander folgender Strommesswerte sprunghaft abfal- len, und das Pehlersignal auch blockiert wird, wenn zumindest das zweite Rücksetzsignal vorliegt.
Auf diese Weise kann noch sicherer eine Überfunktion des Dif- ferentialschutzgerätes verhindert werden, da das Fehlersignal auch dann blockiert wird, wenn ein Stromfluss in dem entsprechenden sekundären Stromwandlerstromkreis vorliegt, was auf einen intakten sekundären Stromwandlerstromkreis hindeutet .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass in dem lokalen Differentialschutzgerät einen Summen- oder Erdstrom in dem Abschnittsende angebende Summen- oder Erdstrommesswerte erfasst werden, ein drittes Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn zum Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachtssignals der Verlauf aufeinander folgender Summen- oder Erdstrommesswerte eine sprunghafte Änderung aufweist, und das Fehlersignal auch blockiert wird, wenn zumindest das dritte Rücksetzsignal vorliegt.
Durch die Auswertung des Summen- oder Erdstroms kann eine Überfunktion des Differentialschutzgerätes noch zuverlässiger verhindert werden, da ein Sprung in dem Summen- oder Erdstrom auf einen tatsächlichen Fehler in dem Abschnitt des elektri- sehen Energieversorgungsnetzes hindeutet.
Um außerdem eine Blockierung des Differentialschutzes bei sehr hohen Strömen in den Phasen des elektrischen Energieversorgungsnetzes zu verhindern, wird erfindungsgemäß außerdem vorgeschlagen, dass in dem lokalen Differentialschutzgerät die Beträge der Strommesswerte aller Phasen auf Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes überwacht werden und ein viertes Rucksetzsignal erzeugt wird, wenn der Betrag der Strommesswerte zumindest einer Phase den Schwellenwert über- steigt, und das Fehlersignal auch blockiert wird, wenn zumindest das vierte Rücksetzsignal vorliegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens sieht außerdem vor, dass ein von dem lokalen Differentialschutzgerät ansteuerbarer Leistungsschalter hinsichtlich der Stellung seiner Schaltkontakte überprüft wird und ein fünftes Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn die Schaltkontakte des Leistungsschalters geöffnet sind, und das Feh- lersignal auch blockiert wird, wenn zumindest das fünfte Rücksetzsignal vorliegt .
Hierdurch wird die Blockierung des Differentialschutzes für den Fall verhindert, dass sich der Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes in einem abgeschalteten Zustand befindet .
Um noch zuverlässiger eine Aussage darüber treffen zu können, ob ein Fehler in einem sekundären Stromwandlerstromkreis vor- liegt, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, dass von dem lokalen Differentialschutzgerät für alle Phasen Spannungsmesswerte, die an dem Abschnittsende anliegende Spannungen angeben, erfasst werden und ein sechstes Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn zum Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachts- Signals der Verlauf aufeinander folgender Spannungsmesswerte zumindest einer Phase eine sprunghafte Änderung aufweist, und das Fehlersignal auch blockiert wird, wenn zumindest das sechste Rücksetzsignal vorliegt. Ein Sprung im Verlauf der erfassten Spannungen deutet nämlich ebenfalls auf einen tat- sächlich auf dem Abschnitt des Energieversorgungsnetzes aufgetretenen Fehler hin.
Außerdem kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass hinsichtlich einer Phase, zu der das Verdachtssignal erzeugt worden ist, auf den Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachtssignals folgende weitere Strommesswerte überwacht werden und ein siebtes Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn die Beträge dieser weiteren Strommesswerte größer sind als der Betrag desjenigen Strommesswertes, der zum Erzeugen des VerdachtsSignals geführt hat, und das Fehlersignal auch blockiert wird, wenn zumindest das siebte Rücksetzsignal vorliegt. Auch hierdurch lässt sich die Zuverlässigkeit der Erkennung eines Fehlers im sekundären Stromwandler-Stromkreis weiter erhöhen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht zudem vor, dass als Vergleichs-Strommesswerte des zumindest einen entfernten Differentialschutz- gerätes solche Strommesswerte verwendet werden, die auch zur Durchführung der Differentialschutzfunktion von dem zumindest einen entfernten Differentialschutzgerät an das lokale Differentialschutzgerät übertragen werden.
Dies hat den Vorteil, dass über die zwischen den Differentialschutzgeräten bestehenden Kommunikationsleitungen keine zusätzlichen Daten übertragen werden müssen, um eine zuverlässige Entscheidung über einen Fehler im sekundären Stromwandlerstromkreis treffen zu können. Vielmehr kann mit den zur Durchführung des Differentialschutzes benötigten und daher ohnehin zwischen den Differentialschutzgeräten ausgetauschten Daten, wie beispielsweise den Strommesswerten der einzelnen Abschnittsenden, Stromzwischensummen oder Stabilisierungsstromwerten, das erfindungsgemäße Verfahren durchge- führt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird außerdem vorgesehen, dass bei vorliegendem Fehlersignal die Differentialschutzfunktionen des lokalen Differentialschutzgerätes und des zumindest einen entfernten Differentialschutzgerätes bezüglich der von dem Fehler im sekundären Stromkreis des entsprechenden Stromwandlers betroffenen Phase blockiert werden.
Hierdurch kann eine Überfunktion aller den entsprechenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes überwachenden Differen- tialschutzgeräte zugleich verhindert werden.
Um dem Betriebspersonal des elektrischen Energieversorgungs- netzes außerdem eine Information über einen ggf. aufgetretenen Fehler in einem sekundären Stromwandlerstromkreis mitzuteilen, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens zudem vorgesehen, dass das Vorliegen des Fehlersignals von dem lokalen Differential- schutzgerät und/oder dem zumindest einen entfernten Differentialschutzgerät und/oder einem Leitwartenrechner optisch angezeigt wird.
Hinsichtlich des Differentialschutzgerätes wird die oben genannte Aufgabe durch ein Differentialschutzgerät der eingangs angegebenen Art gelöst, bei dem die Überwachungseinheit zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigen
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Differentialschutz- Systems zum Schutz eines zwei Abschnittsenden aufweisenden Abschnitts eines Energieversorgungsnetzes, Figur 2 eine schematische Ansicht eines Differentialschutzsystems zum Schutz eines drei Abschnittsenden aufweisenden Abschnitts eines Energieversorgungsnetzes,
Figur 3 ein Blockschaltbild mit einem an einem Abschnittsende angeordneten Differentialschutzgerät,
Figur 4 ein logisches AblaufSchema zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum
Erzeugen eines Fehlersignals,
Figur 5 ein weiteres logisches Ablaufschema zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen eines Fehlersignals und
Figur 6 ein weiteres logisches Ablaufschema zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen eines Fehlersignals.
Figur 1 zeigt einen Abschnitt 10 eines im Übrigen nicht weiter dargestellten elektrischen Energieversorgungsnetzes. Der Abschnitt 10 ist in Figur 1 als Teil einer Energieübertragungsleitung dargestellt . Genauso kann es sich bei dem Ab- schnitt 10 des Energieversorgungsnetzes aber auch um einen Transformator oder um eine andere zu schützende Komponente eines elektrischen Energieversorgungsnetzes handeln.
Um den Abschnitt 10 auf Fehler, wie beispielsweise Kurz- oder Erdschlüsse, zu überwachen, ist an jedem Ende des Abschnittes 10 ein Differentialschutzgerät vorgesehen. So ist an einem ersten Abschnittsende IIa ein erstes Differentialschutzgerät 12a und an einem zweiten Abschnittsende IIb ein zweites Differentialschutzgerät 12b angeordnet. Die Differentialschutz- gerate 12a und 12b nehmen über an den jeweiligen Abschnittsenden IIa, IIb angeordnete Stromwandler 13a, 13b Strommesswerte auf, die den durch das jeweilige Abschnittsende IIa, IIb fließenden Strom angeben. Handelt es sich bei dem elektrischen Energieversorgungsnetz um ein mehrphasiges, beispielsweise ein dreiphasiges, elektrisches Energieversorgungsnetz, so werden an den Abschnittsenden IIa, IIb entsprechend für jede Phase des Abschnittes 10 entsprechende Strommesswerte aufgenommen und dem jeweiligen Differentialschütz- gerät 12a, 12b zugeführt.
Die Differentialschutzgeräte 12a, 12b berechnen aus den eigenen Strommesswerten und zeitgleich erfassten Strommesswerten des jeweils entfernten Differentialschutzgerätes unter Be- rücksichtigung der jeweiligen Vorzeichen eine Stromsumme.
Hierzu können die Strommesswerte zwischen den einzelnen Differentialschutzgeräten 12a, 12b über eine Kommunikationsleitung 14 ausgetauscht werden. Im fehlerfreien Fall des Abschnittes 10 sollte die berechnete Stromsumme einen Wert von ungefähr Null annehmen. Liegt jedoch ein Fehler, wie beispielsweise ein Erdschluss auf dem Abschnitt 10 vor, so stimmen zu einem Zeitpunkt an den Abschnittsenden IIa, IIb in den Abschnitt 10 hinein geflossener Strom und aus ihm ausgetretener Strom nicht mehr überein und die berechnete Stromsumme nimmt einen Wert ungleich Null an. Die Berechnung der Stromsumme kann in beiden Differentialschutzgeräten 12a, 12b oder nur einem der beiden stattfinden. Übersteigt die berechnete Stromsumme daher einen voreingestellten Schwellenwert, so wird auf einen Fehler auf dem Abschnitt 10 geschlossen und die Differentialschutzgeräte 12a, 12b erzeugen ein Auslösesignal A, das Leistungsschaltern 15a und 15b zugeführt wird, die an den jeweiligen Abschnittsenden IIa, IIb angeordnet sind, wodurch diese zum Öffnen ihrer Schaltkontakte veran- lasst werden. Auf diese Weise wird der fehlerbehaftete Abschnitt 10 von dem übrigen Energieversorgungsnetz abgetrennt.
In Figur 2 ist ein weiteres Differentialschutzsystem gezeigt. Die Darstellung gemäß Figur 2 stimmt im Wesentlichen mit derjenigen von Figur 1 überein. Lediglich wird mit dem Differentialschutzsystem gemäß Figur 2 ein Abschnitt 20 eines elektrischen Energieversorgungsnetzes überwacht, der nunmehr drei Abschnittsenden 21a bis 21c aufweist. Die Anzahl der Ab- schnittsenden ist nicht auf drei beschränkt, vielmehr kann ein Abschnitt mit einer beliebigen Anzahl von Abschnittsenden überwacht werden. Die Anzahl der hierfür verwendeten Diffe- rentialschutzgeräte entspricht der Zahl der Abschnittsenden.
Entsprechend ist bei dem Beispiel gemäß Figur 2 an jedem Abschnittsende 21a bis 21c ein elektrisches Differentialschutzgerät 22a bis 22c vorgesehen, mit dem über entsprechend angeschlossene Stromwandler 23a bis 23c Strommesswerte er- fasst werden. Über alle drei Differentialschutzgeräte 22a bis 22c verbindende Kommunikationsleitungen 24 werden die Strommesswerte zwischen den Differentialschutzgeräten 22a bis 22c ausgetauscht und können so zur Bildung einer alle drei Abschnittsenden 21a bis 21c berücksichtigenden Stromsumme verwendet werden. Die Berechnung der Stromsumme kann auch hier- bei jeweils in allen Differentialschutzgeräten 22a bis 22c oder in einem ausgewählten Differentialschutzgerät stattfinden.
Entsprechend der Erläuterung zu Figur 1 wird von den Diffe- rentialschutzgeräten 22a bis 22c ein jeweiliges Auslösesignal
A erzeugt, wenn die berechnete Stromsumme einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet. Die Auslösesignale A veranlassen wiederum Leistungsschalter 25a bis 25c an den jeweiligen Abschnittsenden 21a bis 21c zum Öffnen ihrer Schalt- kontakte, wodurch der fehlerbehaftete Abschnitt 20 von dem restlichen Energieversorgungsnetz abgetrennt wird.
Da die an den einzelnen Abschnittsenden aufgenommen Strom- messwerte die Basis zur Berechnung der Stromsumme darstellen und somit absolut grundlegend für die Entscheidung sind, ob ein Fehler auf dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes vorliegt, ist es notwendig, den Weg der Strommesswerte von ihrer Erfassung bis zur Verwendung im jeweili- gen Differentialschutzgerät auf möglicherweise auftretende
Fehler zu überprüfen. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 beispielhaft näher erläutert.
Figur 3 zeigt hierzu ein Abschnittsende 30 eines im Übrigen nicht weiter dargestellten Abschnittes eines dreiphasigen Energieversorgungsnetzes. Entsprechend weist auch das Abschnittsende 30 drei Phasenleiter Ll, L2 und L3 auf. An den einzelnen Phasenleitern Ll, L2 und L3 sind erste Stromwandler 31a, 31b, 31c angeordnet, bei denen es sich beispielsweise um konventionelle induktive Stromwandler handeln kann. Die ersten Stromwandler 31a bis 31c geben an ihrer Sekundärseite den in den einzelnen Phasenleitern Ll, L2 und L3 fließenden Strömen proportionale Ströme geringerer Stromstärke ab, die über Messleitungen jeweils eines sekundären Stromwandlerstromkrei- ses 32a, 32b, 32c an Messeingänge eines Differentialschutzgerätes 33 übertragen werden.
Das Differentialschutzgerät 33 weist an seinen Messeingängen geräteinterne (zweite) Stromwandler 34a, 34b, 34c auf, die die über die sekundären Stromwandlerstromkreise der ersten Stromwandler 31a, 31b, 31c übertragenen Ströme nochmals auf ein niedrigeres Niveau transformieren, damit diese mit den empfindlichen elektronischen Schaltungen des Differential- schutzgerätes 33 verarbeitet werden können. Bei den gerätein- ternen Stromwandlern 34a bis 34c handelt es sich beispielsweise ebenfalls um induktive Stromwandler. Auf ihrer Sekundärseite geben sie wiederum den an das Differentialschutzgerät 33 über die sekundären Stromwandlerstromkreise 32a bis 32c der ersten Stromwandler 31a bis 31c übertragenen Strömen proportionale Ströme ab.
Somit weisen auch die geräteinternen Stromwandler 34a bis 34c sekundäre Stromwandlerstromkreise 35a, 35b, 35c auf. Die in diesen sekundären Stromwandler-Stromkreisen 35a bis 35c der geräteinternen Stromwandler 34a bis 34c fließenden Ströme werden innerhalb des Differentialschutzgerätes 33 Analog/Digital-Umsetzern 36a, 36b, 36c zugeführt, die die analogen Ströme in digitale Strommesswerte überführen. Die jeweils erzeugten Strommesswerte werden einer Recheneinrichtung 37 des Differentialschutzgerätes 33 zugeführt.
Wie bereits zu den Figuren 1 und 2 erläutert, führt die Recheneinrichtung 37 des Differentialschutzgerätes 33 anhand der bezüglich der einzelnen Phasenleiter Ll, L2 , L3 erfassten eigenen Strommesswerte einerseits und von zumindest einem entfernten Differentialschutzgerät zeitgleich für die einzelnen Phasenleiter Ll, L2 , L3 an einem anderen Abschnittsende erfasster Vergleichs-Strommesswerte andererseits die Bildung einer Stromsumme durch. Hierzu weist die Recheneinrichtung 37 eine Kommunikationseinheit COM, die mit einer Datenübertragungsleitung 38 verbunden ist. Über die Datenübertragungsleitung 38 und die Kommunikationseinheit COM können Vergleichs- Strommesswerte von zumindest einem anderen entfernten Diffe- rentialschutzgerät an das lokale Differentialschutzgerät 33 übermittelt werden. Entsprechend kann das lokale Differentialschutzgerät 33 auch an das zumindest eine entfernte Differentialschutzgerät über die Kommunikationseinheit COM und die Datenübertragungsleitung 38 die eigenen Strommesswerte übertragen .
Im Falle eines Fehlers auf dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes wird - wie bereits erläutert - die Stromsumme einen Wert ungleich Null annehmen. Das Differentialschutzgerät 33 überprüft hierfür mit seiner Recheneinrichtung 37, ob die berechnete Stromsumme einen voreingestellten Stromschwellenwert überschreitet, und erzeugt an einem Kommandoausgang ein Auslösesignal A, wenn eine Schwellenwertverletzung vorliegt. Das Auslösesignal A wird dazu verwendet, einen elektrischen Leistungsschalter 39 zum Öffnen seiner Schaltkontakte zu veranlassen. Handelt es sich bei dem Fehler auf dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungs- netzes um einen einphasigen Fehler, beispielsweise einen Erd- schluss des Phasenleiters Ll, so genügt es, wenn der Leistungsschalter 39 nur diejenigen Schaltkontakte, die dem Phasenleiter Ll zugeordnet sind, öffnet. Bei einem mehrphasigen Fehler werden entsprechend die jeweiligen Schaltkontakte der betroffenen Phasenleiter Ll, L2 , L3 des Leistungsschalters 39 geöffnet. Dies geschieht sowohl an dem Abschnittsende 30 als auch an dem zumindest einen weiteren Abschnittsende des Abschnitts des elektrischen Energieversorgungsnetzes.
Häufig wird für die einzelnen Phasenleiter Ll, L2 , L3 des Abschnitts 30 des elektrischen Energieversorgungsnetzes auch ein Erdstrom oder ein Summenstrom erfasst. Ein Erdstrom kann bei einem geerdeten dreiphasigen Abschnitt eines elektrischen Energieversorgungsnetzes beispielsweise an der Verbindung zwischen Sternpunkt und Erde abgegriffen werden. Ein Summenstrom dagegen kann beispielsweise wie in Figur 3 angedeutet über einen Summenstromwandler, der als Umbauwandler 31c ausgeführt ist und alle Phasenleiter Ll bis L3 des Abschnitts 30 des elektrischen Energieversorgungsnetzes umgreift, erfasst werden. Der erfasste Summenstrom werd wiederum über einen sekundären Stromwandlerstromkreis 32d des Umbauwandlers 31c, einen geräteinternen Stromwandler 34d und einen geräteinternen sekundären Stromwandlerstromkreis 35d einem weiteren Ana- log/Digital-Umsetzer 36d zugeführt, der den analogen Summenstrom in digitale Summenstrommesswerte überführt und an die Recheneinrichtung 37 des Differentialschutzgerätes 33 abgibt.
Sollte nun auf einem der sekundären Stromwandlerstromkreise (also entweder einem der sekundären Stromwandlerstromkreise 32a bis 32c der ersten Stromwandler 31a bis 31c oder einem der geräteinternen Stromwandlerstromkreise 35a bis 35c der geräteinternen Stromwandler 34a bis 34c) ein Fehler auftreten, so werden an die Recheneinrichtung 37 des Differential- schutzgerätes 33 fehlerbehaftete Strommesswerte übertragen. Im häufigsten Fall handelt es sich bei Fehlern in sekundären Stromwandlerstromkreisen um so genannte Drahtbrüche, d. h. um eine Unterbrechung beispielsweise der sekundären Wicklung des jeweiligen Stromwandlers oder der Messleitungen des Sekunda- ren Stromwandlerstromkreises. Hierbei handelt es sich z.B. um Unterbrechungen der Stromwandlerstromkreise 32a bis 32c der ersten Stromwandler 31a bis 31c, die aufgrund von Bautätigkeiten in der Nähe des Abschnittsendes ungewollt durch Baumaschinen hervorgerufen sein können. Im Falle einer solchen Un- terbrechung eines (oder mehrerer) sekundären Stromwandlerstromkreises werden der Recheneinrichtung 37 des Differentialschutzgerätes 33 keine korrekten Stromwandlermesswerte zugeführt, was zu einer fehlerhaften Berechnung der Stromsumme und somit zu einer ungewollten Auslösung des elektri- sehen Leistungsschalters 39 führen wird.
Um eine solche Überfunktion des Differentialschutzgerätes 33, die für den Betreiber des elektrischen Energieversorgungsnetzes üblicherweise mit hohen Kosten verbunden ist, zu verhin- dern, weist die Recheneinrichtung 37 des Differentialschutzgerätes 33 eine Überwachungseinheit 40 auf, die die sekundären Stromwandlerstromkreise 32a, 32b, 32c der ersten Stromwandler 31a, 31b, 31c und/oder die geräteinternen sekundären Stromwandlerstromkreise 35a bis 35c auf Unterbrechungen überwacht und im Falle einer festgestellten Unterbrechung ein Fehlersignal abgibt. Bei vorliegendem Fehlersignal wird die Recheneinrichtung 37 zur Blockierung der Differentialschutzfunktionen für die entsprechend von dem Fehler im sekundären Stromwandlerstromkreis betroffenen Phasenleiter Ll, L2 , L3 veranlasst. Auf diese Weise wird die Abgabe eines Auslösesignals A auf Basis einer mit fehlerhaften Strommesswerten berechneten Stromsumme vermieden und die Leistungsschalterkontakte bleiben geschlossen.
Das von der Überwachungseinheit 40 durchgeführte Verfahren soll im Folgenden anhand der Figuren 4 bis 6 näher erläutert werden .
Zunächst sei der Einfachheit halber in Figur 4 der Fall eines
Abschnittes eines einphasigen elektrischen Energieversorgungsnetzes angenommen. Der Überwachungseinheit 40a dieses Ausführungsbeispiels werden an einem ersten Eingang 41a an dem einen Phasenleiter aufgenommene Strommesswerte IL zuge- führt. Die Überwachungseinheit 40a überwacht - wie gemäß
Block 42a angedeutet - diese Strommesswerte daraufhin, ob der zeitliche Verlauf ihrer Beträge ein sprunghaftes Abfallen aufweist . Ein solches sprunghaftes Abfallen der Beträge der Strommesswerte kann auf eine Unterbrechung eines sekundären Stromwanderstromkreises, aber auch auf einen tatsächlichen
Fehler in dem überwachten Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes hindeuten. Darum wird zunächst von der Überwachungseinheit 40a noch kein einen Fehler in einem sekundären Stromwandlerstromkreis angebendes Fehlersignal abge- geben, sondern lediglich ein Verdachtssignal V erzeugt, wie es durch Block 43a angedeutet ist. Wenn das Verdachtssignal V vorliegt, steht es an einem Eingang eines Blockes 44 zur Erzeugung des Fehlersignals F an. Zur Verifizierung des Vorlie- gens eines Fehlers in einem sekundären Stromwandlerstromkreis werden von der Überwachungseinheit 40a Vergleichs-Strommess- werte IaL, IbL hinzugezogen, die für den Phasenleiter mit entfernten Differentialschutzgeräten an anderen Abschnittsenden des überwachten Abschnittes erfasst worden sind. Wie er- wähnt, werden diese Vergleichs-Strommesswerte dem lokalen Differentialschutzgerät von den entfernten Differential- Schutzgeräten über Datenübertragungsleitungen übermittelt. Die Vergleichs-Strommesswerte werden der Überwachungseinheit an zweiten Eingängen 41b, 41 c zugeführt, die in Figur 4 durch einen gestrichelten Rahmen 41b hervorgehoben sind.
In Entsprechung zu der Überwachung der eigenen Strommesswerte werden von der Überwachungseinheit 40a auch die Beträge der Vergleichs-Strommesswert auf sprunghaftes Abfallen untersucht wie dies mit Blöcken 42b und 42c angedeutet ist. Liegt bei den Beträgen der Vergleichs-Strommesswerten zeitgleich zu den eigenen Strommesswerten ein sprunghaftes Abfallen, so deutet dies auf einen tatsächlichen Fehler in dem überwachten Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes hin, da die Wahrscheinlichkeit eines gleichzeitigen auftretenden Fehlers in den sekundären Stromwandlerstromkreisen an verschiedenen Abschnittsenden höchst unwahrscheinlich ist. Kann bei den Vergleichs-Strommesswerten jedoch kein sprunghaftes Abfallen der Beträge erkannt werden, so deutet dies auf einen Fehler im sekundären Stromwandlerstromkreis eines mit dem lokalen Differentialschutzgerät zusammenwirkenden Stromwandlers hin.
Entsprechend wird in einem Block 43b ein erstes Rücksetzsignal Rl erzeugt, wenn zeitgleich mit dem sprunghaften Abfallen in den Beträgen der eigenen Strommesswerte auch bezüglich der Beträge der Vergleichs-Strommesswerte ein auftretendes sprunghaftes Abfallen erkannt wird. Dieses erste Rücksetzsignal Rl wird einem Blockiereingang des Blocks 44 zum Erzeugen des Fehlersignals F zugeführt und blockiert die Abgabe des Fehlersignals F.
Mit anderen Worten wird folglich genau dann ein Fehlersignal F von dem Block 44 erzeugt, wenn in den Beträgen der eigenen Strommesswerte ein sprunghaftes Abfallen erkannt worden ist, aber in den Vergleichs-Strommesswerten der entfernten Diffe- rentialschutzgeräte kein sprunghaftes Abfallen erkannt worden ist. Ist hingegen zeitgleich auch bei den Vergleichs-Strom- messwerten ein sprunghaftes Abfallen zu bemerken, so deutet dies auf einen tatsächlichen Fehler auf dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes hin und wird entsprechend kein Fehlersignal F von der Überwachungseinheit 40a abgegeben, das die Differentialschutzfunktionen des Differentialschutzgerätes blockiert.
Das gemäß Figur 4 bezüglich eines einphasigen Energieversorgungsnetzes erläuterte Verfahren zum Erzeugen eines einen Fehler in einem sekundären Stromwandlerstromkreis anzeigenden Fehlersignals F wird gemäß Figur 5' auf ein dreiphasiges Ener- gieversorgungsnetz erweitert. Figur 5 zeigt hierzu eine Überwachungseinheit 40b, der an einem ersten Eingang 51a die an dem lokalen Differentialschutzgerät erfassten Strommesswerte ILl, IL2, IL3 der drei Phasenleiter zugeführt werden. Diese werden daraufhin überprüft, ob der Verlauf ihrer Beträge ein sprunghaftes Abfallen aufweist. Wird in zumindest einer Phase der Strommesswerte ein solches sprunghaftes Abfallen erkannt, so wird bei Block 53a das erste Verdachtssignal V erzeugt. Liegt in Block 53a das Verdachtssignal vor, so wird dieses an einen Block 54 zum Erzeugen eines Fehlersignals weitergegeben.
Außerdem werden der Überwachungseinheit 40b auch die Ver- gleichs-Strommesswerte IaLl bis IaL3 und IbLl bis IbL3 jeweils aller drei Phasen der entfernten Differentialschutzgeräte an Eingängen 51b und 51c zugeführt. Bei Blöcken 52b und 52c wird entsprechend zur Vorgehensweise bei dem einphasigen System gemäß Figur 4 überprüft, ob die Beträge der Ver- gleichs-Strommesswerte der entfernten Differentialschutzgeräte ein zeitgleich auftretendes sprunghaftes Abfallen aufweisen.
Bei einem Block 53b wird entsprechend genau dann ein erstes Rücksetzsignal Rl erzeugt, wenn bezogen auf denselben Phasenleiter, in dem der Sprung bei den eigenen Strommesswerten aufgetreten ist, auch ein sprunghaftes Abfallen in zumindest einem Verlauf der anderen Vergleichs-Strommesswerte erkannt wird. Block 53b benötigt hierfür die Information darüber, be- züglich welchem Phasenleiter das sprunghafte Abfallen in den eigenen Strommesswerten aufgetreten ist. Die Übermittlung dieser Information ist durch eine gestrichelte Linie 56 in Figur 5 angedeutet .
Liegt bezüglich derselben Phase, zu der das Verdachtssignal V erzeugt worden ist, auch das erste Rücksetzsignal Rl vor, so wird dieses an den Blockiereingang des Blocks 54 zum Erzeugen des Fehlersignals F übermittelt und blockiert die Abgabe des Fehlersignals F, weil in diesem Fall auf einen tatsächlichen Fehler in dem Abschnitt des Energieversorgungsnetzes erkannt wird.
Der besondere Vorteil des erläuterten Verfahrens liegt darin, dass hiermit auch Unterbrechungen in allen drei sekundären Stromwandlerstromkreisen erkannt werden können, wie sie beispielsweise durch eine äußere Einwirkung, z. B. durch Baumaschinen, auf die Messleitungen zwischen den ersten Stromwandlern und dem Differentialschutzgerät (vgl. Figur 3) entstehen können. In diesem Fall liegt nämlich bezüglich aller drei
Phasen in den eigenen Strommesswerten ein sprunghaftes Abfallen vor, während die von den entfernten Differentialschutzgeräten übermittelten Vergleichs-Strommesswerte hiervon unbe- einflusst sind. Auf diese Weise kann in einfacher Weise eine zuverlässige Entscheidung zum Erzeugen des Fehlersignals F auch bei einer Unterbrechung der sekundären Stromwandlerstromkreise aller drei Phasen getroffen werden.
In Figur 6 ist schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Überwachungseinheit dargestellt. Die Überwachungseinheit 40c gemäß Figur 6 führt einige zusätzliche Prüfungen durch, durch die in noch zuverlässigerer Weise eine Entscheidung darüber getroffen werden kann, ob ein Fehler in einem sekundären Stromwandlerstromkreis aufgetreten ist oder ob ein tatsächlicher Fehler auf dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes vorliegt.
Zunächst werden entsprechend der Funktion der Überwachungseinheit 40b gemäß Figur 5 hinsichtlich aller Phasenleiter die eigenen Strommesswerte an Eingang 61a erfasst und bei Blöcken 62a auf sprunghaftes Abfallen geprüft. Es wird ein Verdachtssignal V bei Block 62a erzeugt, wenn eine solcher Sprung in den Strommesswerten zumindest einer Phase erkannt worden ist. Das Verdachtssignal V wird an Block 64 zur Erzeugung des Feh- lersignals F weitergegeben.
Ebenfalls entsprechend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 werden die Vergleichs-Strommesswerte, die an Eingängen 61b und 61c anstehen, in Blöcken 62b und 62c auf zeitgleich auf- tretendes sprunghaftes Abfallen ihrer Beträge überwacht. Sofern in den Vergleichs-Strommesswerten zumindest eines entfernten Differentialschutzgerätes bezogen auf dieselbe Phase ein sprunghaftes Abfallen erkannt werden kann, wird in Block 63b das erste Rücksetzsignal Rl erzeugt. Das erste Rücksetzsignal Rl wird einem Eingang eines ODER-Bausteins 65 zugeführt, der ausgangsseitig mit dem Blockiereingang des Blocks 64 zur Fehlersignalerzeugung in Verbindung steht .
Um die Zuverlässigkeit der Entscheidung über die Fehlersignalerzeugung noch weiter zu erhöhen, werden zusätzlich die sekundären Stromwandlerstromkreise auf Stromfluss überwacht. Ein Stromfluss kann beispielsweise durch entsprechend an den sekundären Stromwandlerstromkreisen eingesetzte Stromsenso- ren, beispielsweise Hall-Sensoren, erkannt werden. Diese Information wird an Eingang 61d der Überwachungseinheit 40c eingespeist. In Blöcken 62d wird überprüft, ob ein entsprechender Stromfluss vorhanden ist und es wird ein zweites Rücksetzsignal R2 erzeugt, wenn bezüglich derjenigen Phase, zu der das Verdachtssignal V erzeugt worden ist, ein Stromfluss in einem sekundären Stromwandlerstromkreis vorliegt, da ein Stromfluss darauf hindeutet, dass der sekundäre Stromwandlerstromkreis nicht unterbrochen ist. Das zweite Rücksetzsignal wird ebenfalls dem ODER-Baustein 65 eingangsseitig zugeführt.
Die Überwachungseinheit 40c erfasst an einem weiteren Eingang 6Ie zusätzlich den Summen- oder Erdstrom, der mit einem entsprechenden Wandler (vgl. Figur 3) an dem jeweiligen Abschnittsende erfasst worden ist. Gemäß Figur 6 soll beispielhaft der Summenstrom Isum erfasst werden. In einem Block 62e wird überprüft, ob zeitgleich mit dem sprunghaften Abfallen in den Beträgen der eigenen Strommesswerte auch ein Sprung im Verlauf des Summen- oder Erdstroms auftritt. Ist dies der Fall, so wird ein drittes Rücksetzsignal erzeugt, da ein Sprung im Verlauf der Summen- oder Erdstrommesswerte auf einen tatsächlichen Fehler auf dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes hinweist. Das dritte Rücksetzsignal R3 wird ebenfalls dem ODER-Baustein 65 zugeführt.
In einem weiteren Block 62f werden außerdem die lokal erfass- ten Strommesswerte daraufhin überprüft, ob sie eine vorgegebene Schwelle überschreiten. Ist dies der Fall, so wird ein viertes Rücksetzsignal R4 erzeugt, das dem ODER-Baustein 65 zugeführt wird. Hiermit soll ein Blockieren der Differential- schutzfunktionen für den Fall sehr hoher Ströme auf dem Abschnitt des Energieversorgungsnetzes vermieden werden. In einem solchen Fall kann es sich nämlich beispielsweise um in dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes fließende Kurzschlussströme handeln, so dass die Differentialschutzfunktionen aus Sicherheitsgründen auf keinen Fall blockiert werden dürfen.
An einem weiteren Eingang 61g erhält die Überwachungseinheit 40c eine Information über den Zustand (offen/geschlossen) der Schaltkontakte des dem lokalen Differentialschutzgerät zugeordneten Leistungsschalters. In Block 62g wird überprüft, ob die Schaltkontakte in der geöffneten Stellung sind,.d. h. ob der überwachte Abschnitt bereits vom Energieversorgungsnetz getrennt ist. Es wird ein fünftes Rücksetzsignal R5 erzeugt, wenn die Schaltkontakte des Leistungsschalters in geöffnetem Zustand sind. Dieses fünfte Rücksetzsignal R5 wird ebenfalls dem ODER-Baustein 65 zugeführt . Hierdurch soll erreicht wer- den, dass die Differentialschutzfunktionen nicht unterbrochen werden, wenn der Abschnitt des Energieversorgungsnetzes ausgeschaltet ist. Dies könnte nämlich bei Wiederinbetriebnahme des Abschnittes des Energieversorgungsnetzes zu einer ungewollten Blockierung des Differentialschutzes führen. An einem weiteren Eingang 61h erhält die Überwachungseinheit 40c bezüglich aller Phasen des Abschnitts des Energieversorgungsnetzes Spannungsmesswerte übermittelt. Der Einfachheit halber ist in Figur 6 jedoch lediglich ein Spannungsmesswert- eingang gezeigt; dieser steht stellvertretend für Spannungs- wertmesseinginge aller drei Phasen. Der Verlauf der Spannungsmesswerte wird in Block 62h daraufhin überprüft, ob er eine sprunghafte Veränderung aufweist und es wird in Block 63h ein sechstes Rücksetzsignal R6 erzeugt, sofern eine sprunghafte Veränderung des Verlaufs der Spannungsmesswerte zeitgleich mit der Erzeugung des Verdachtssignals V auftritt. Ein solcher sprunghafter Verlauf der Spannungsmesswerte würde nämlich ebenfalls auf einen Fehler auf dem Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes und nicht auf einen Fehler im sekundären Stromwandlerstromkreis hindeuten.
Schließlich werden in Block 62i die lokal erfassten Strommesswerte daraufhin überprüft, ob der Verlauf ihrer Beträge auch nach Erzeugung des VerdachtsSignals V weiter abnimmt.
Üblicherweise wird sich nämlich bei Vorliegen einer Unterbrechung in einem sekundären Stromwandler-Stromkreis der Betrag der Strommesswerte nach einem ersten sprunghaften Abfallen mit der Zeit dem Wert Null annähern, d. h. monoton abnehmen. Sollte diese monotone Abnahme der Beträge der Strommesswerte jedoch nicht vorliegen, so deutet dies darauf hin, dass kein Fehler in einem sekundären Stromwandlerstromkreis vorliegt. Folgerichtig wird ein siebtes Rücksetzsignal R7 in Block 63i erzeugt, sofern die Monotoniebedingung nicht erfüllt ist, d. h. , wenn die auf die Erzeugung des VerdachtsSignals V folgenden Strommesswerte sich nicht dem Wert Null annähern. Auch das siebte Rücksetzsignal R7 wird dem ODER-Baustein 65 zugeführt . Der ODER-Baustein gibt an seinem Ausgang genau dann ein Signal an den Blockiereingang des Bausteins 64 zum Erzeugen des Fehlersignals F ab, wenn zumindest eines der Rücksetzsignale Rl bis R7 vorliegt. In einem solchen Fall soll die Erzeugung des Fehlersignals F blockiert werden, so dass die Differentialschutzfunktionen des Differentialschutzgerätes nicht beeinträchtigt sind.
Es ist festzuhalten, dass nicht notwendigerweise in einer Überwachungseinheit im Sinne der Erfindung alle zu Figur 6 besprochenen Überprüfungen zur Erzeugung der Rücksetzsignale Rl bis R7 durchgeführt werden müssen. Es kann auch eine entsprechende Auswahl getroffen werden. Wesentlich ist lediglich, dass gemäß der Darstellung von Figur 5 zusätzlich zu den eigenen Strommesswerten auch die Vergleichs-Strommess- werte der anderen Differentialschutzgeräte in die Überprüfung einbezogen werden. Die weiteren Überprüfungen, die gemäß Figur 6 angesprochen worden sind, dienen zur Verifizierung der Entscheidung über einen Fehler im sekundären Stromwandler- Stromkreis und können optional einzeln oder gemeinsam hinzugenommen werden.
Nach Erzeugung eines einen Fehler im sekundären Stromwandlerstromkreis angebenden Fehlersignals F werden die Differen- tialschützfunktionen für die betroffene Phase des elektrischen Energieversorgungsnetzes in dem lokalen Differential- schutzgerät und den entfernten Differentialschutzgeräten blockiert. Die Blockierung wird wieder aufgehoben, sobald das Fehlersignal F nicht mehr erzeugt wird, d. h. wenn der Fehler im sekundären Stromwandlerstromkreis behoben ist.
Gleichzeitig kann mit dem lokalen und/oder den entfernten Differentialschutzgeräten optisch eine Anzeige darüber gegeben werden, dass ein Fehler in einem sekundären Stromwandler- Stromkreis erkannt worden ist . Dieser Fehler kann durch die Angabe der entsprechenden Phase und des Ortes des Stromwandlers näher spezifiziert werden. Eine solche Anzeige kann alternativ oder zusätzlich auch dem Betriebspersonal des elektrischen Energieversorgungsnetzes in einer Leitwarte über einen Leitrechner angezeigt werden. Auf diese Weise kann das Betriebspersonal umgehend Aktionen zur Behebung des Fehlers in dem sekundären Stromwandlerstromkreis in die Wege leiten.
Bei dem hier besprochenen Ausführungsbeispielen wurden jeweils die an den jeweils entfernten Differentialschutzgeräten gemessenen Vergleichs-Strommesswerte auf sprunghafte Änderungen überprüft. Ebenso können beispielsweise auch der Verlauf der Stromsumme oder einer Stromzwischensumme oder der Verlauf von so genannten Stabilisierungsstromwerten, die zur Stabilisierung des Differentialschutzsystems benutzt werden können, verwendet werden. Die Art der verwendeten Information über die an den entfernten Differentialschutzgeräten aufgenommenen Strommesswerte sollte vorteilhafterweise so gewählt werden, dass ohnehin im Zuge des Differentialschutzverfahrens zwischen dem Differentialschutzgeräten ausgetauschte Werte für die Funktion der Überwachungseinheit herangezogen werden. Hierdurch wird keine zusätzliche Übertragungsbandbreite auf der Datenübertragungsleitung zwischen den Differentialschutz- geraten zur Übertragung von zusätzlichen Informationen benötigt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines Fehlersignals (F), das einen Fehler im sekundären Stromkreis (z. B. 32a, 35a) eines Strom- wandlers (z. B. 31a, 34a) anzeigt, der mit einem ein
Abschnittsende (30) eines elektrischen Energieversorgungsnetzes überwachenden lokalen Differentialschutzgerät (33) zusammenwirkt, wobei bei dem Verfahren
- mit dem Stromwandler (z. B. 41a, 34a) erfasste Strommess- werte, die einen durch das Abschnittsende (30) fließenden
Strom angeben, von dem lokalen Differentialschutzgerät (33) überwacht werden und ein Verdachtssignal (V) erzeugt wird, wenn die Beträge aufeinander folgender Strommesswerte sprunghaft abfallen, und - das Fehlersignal (F) erzeugt wird, wenn das Verdachtssignal (V) vorliegt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- von dem lokalen Differentialschutzgerät (33) ein erstes Rücksetzsignal (Rl) erzeugt wird, wenn zum Zeitpunkt des Er- zeugens des Verdachtssignals (V) in zumindest einem ein weiteres Abschnittsende des elektrischen Energieversorgungsnetzes überwachenden entfernten Differentialschutzgerät erfasste Vergleichs-Strommesswerte hinsichtlich ihrer Beträge ebenfalls sprunghaft abfallen, und - das Fehlersignal (F) blockiert wird, wenn das erste Rücksetzsignal (Rl) vorliegt.
2. Verfahren 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 einem mehrphasigen Energieversorgungsnetz jeweils die von Stromwandlern (z. B. 31a, 31b, 31c) aller Phasen (Ll, L2 , L3) erfassten Strommesswerte hinsichtlich ihrer Beträge auf ein sprunghaftes Abfallen überwacht werden, - das Verdachtssignal (V) erzeugt wird, wenn für mindestens eine Phase (z. B. Ll) bei den Beträgen aufeinander folgender Strommesswerte eines Stromwandlers (z. B. 31a) des lokalen Differentialschutzgerätes (33) ein sprunghaftes Abfallen er-
5 kannt wird, und
- das erste Rücksetzsignal (Rl) erzeugt wird, wenn für jeweils dieselbe Phase (z. B. Ll) bei den Beträgen aufeinander folgender Vergleichs-Strommesswerte eines Stromwandlers des zumindest einen entfernten Differentialschutzgerätes eben-
10 falls ein sprunghaftes Abfallen erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- in dem lokalen Differentialschutzgerät (33) die Sekundär- vl5 kreise (z. B. 32a, 32b, 32c) der Stromwandler (z. B. 31a,
31b, 31c) aller Phasen (Ll, L2 , L3) auf Stromfluss überwacht werden,
- ein zweites Rücksetzsignal (R2) erzeugt wird, wenn bei zumindest einem Stromwandler (z. B. 31a) bei vorhandenem Strotn-
20 fluss die Beträge aufeinander folgender Strommesswerte sprunghaft abfallen, und
- das Fehlersignal (P) auch blockiert wird, wenn zumindest das zweite Rücksetzsignal (R2) vorliegt.
25 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- in dem lokalen Differentialschutzgerät (33) einen Summenoder Erdstrom in dem Abschnittsende (30) angebende Summenoder Erdstrommesswerte erfasst werden,
30 - ein drittes Rücksetzsignal (R3) erzeugt wird, wenn zum
Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachtssignals (V) der Verlauf aufeinander folgender Summen- oder Erdstrommesswerte eine sprunghafte Änderung aufweist, und - das Fehlersignal (F) auch blockiert wird, wenn zumindest das dritte Rücksetzsignal (R3) vorliegt.
5. Verfahren 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
- in dem lokalen Differentialschutzgerät (33) die Beträge der Strommesswerte aller Phasen (Ll, L2 , L3) auf Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes überwacht werden und ein viertes Rücksetzsignal (R4) erzeugt wird, wenn der Betrag der Strommesswerte zumindest einer Phase (z. B. Ll) den Schwellenwert übersteigt, und
- das Fehlersignal (F) auch blockiert wird, wenn zumindest das vierte Rücksetzsignal (R4) vorliegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- ein von dem lokalen Differentialschutzgerät (33) ansteuerbarer Leistungsschalter (39) hinsichtlich der Stellung seiner Schaltkontakte überprüft wird und ein fünftes Rücksetzsignal (R5) erzeugt wird, wenn die Schaltkontakte des Leistungsschalters (39) geöffnet sind, und
- das Fehlersignal (F) auch blockiert wird, wenn zumindest das fünfte Rücksetzsignal (R5) vorliegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- von dem lokalen Differentialschutzgerät (33) für alle Phasen (Ll, L2, L3) Spannungsmesswerte, die an dem Abschnittsende (30) anliegende Spannungen angeben, erfasst wer- den und ein sechstes Rücksetzsignal (R6) erzeugt wird, wenn zum Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachtssignals (V) der Verlauf aufeinander folgender Spannungsmesswerte zumindest einer Phase (z. B. Ll) eine sprunghafte Änderung aufweist, und - das Fehlersignal (F) auch blockiert wird, wenn zumindest das sechste Rücksetzsignal (R6) vorliegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- hinsichtlich einer Phase (z. B. Ll), zu der das Verdachtssignal (V) erzeugt worden ist, auf den Zeitpunkt des Erzeugens des Verdachtssignals (V) folgende weitere Strommesswerte überwacht werden und ein siebtes Rücksetzsignal (R7) erzeugt wird, wenn die Beträge dieser weiteren Strommesswerte größer sind als der Betrag desjenigen Strommesswertes, der zum Erzeugen des Verdachtssignals (V) geführt hat, und
- das Fehlersignal (F) auch blockiert wird, wenn zumindest das siebte Rücksetzsignal (R7) vorliegt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- als Vergleichs-Strommesswerte des zumindest einen entfernten Differentialschutzgerätes solche Strommesswerte verwendet werden, die auch zur Durchführung der Differentialschutzfunktion von dem zumindest einen entfernten Differentialschutzgerät an das lokale Differentialschutzgerät (33) übertragen werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- bei vorliegendem Fehlersignal (F) die Differentialschutzfunktionen des lokalen Differentialschutzgerätes (33) und des zumindest einen entfernten Differentialschutzgerätes bezüg- lieh der von dem Fehler im sekundären Stromkreis (z. B. 32a, 35a) des entsprechenden Stromwandlers (z. B. 31a, 34a) betroffenen Phase (z. B. Ll) blockiert werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - das Vorliegen des Fehlersignals (F) von dem lokalen Differentialschutzgerät (33) und/oder dem zumindest einen entfernten Differentialschutzgerät und/oder einem Leitwartenrechner optisch angezeigt wird.
12. Differentialschutzgerät (33) zum Überwachen eines Abschnittsendes (30) eines elektrischen Energieversorgungs- netzes, das - mit zumindest einem Stromwandler (z. B. 31a, 34a) zusammenwirkt, mittels dem von dem Differentialschutzgerät (33) Strommesswerte, die einen in dem Abschnittsende (30) des Energieversorgungsnetzes fließenden Strom charakterisieren, erfasst werden, und das - eine Recheneinrichtung (37) aufweist, die anhand der Strommesswerte und von zumindest einem entfernten Differential- schutzgerät an das lokale Differentialschutzgerät (33) übermittelter Vergleichs-Strommesswerte die Überwachung des Abschnittsendes (30) durchführt, wobei die Recheneinrichtung (37) eine Überwachungseinheit (40) aufweist, die einen sekundären Stromkreis (z. B. 32a, 35a) des Stromwandlers (z. B. 31a, 34a) auf Fehler überwacht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die Überwachungseinheit (40) zur Durchführung eines Verfah- rens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.
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