CH401224A - Anordnung zur selektiven Erfassung von Störungen in Starkstromnetzen - Google Patents

Description

  Anordnung zur selektiven Erfassung von Störungen in Starkstromnetzen    Es sind Anordnungen zur selektiven Erfassung  von Störungen in Starkstromnetzen unter Verwen  dung der Spannungsabfälle an der von der Störung  betroffenen Leitungsschleife und an einer Nachbil  dung mindestens eines Teiles der Leitungsschleife be  kanntgeworden.

   Bei ihnen werden während der ersten  Halbwelle des Überstromes die     Momentanwerte    der  Spannungsabfälle<I>u</I> an der Leitungsschleife und<I>Au</I>  an der Nachbildung einem Vergleichssystem zuge  führt, welches aus diesen     Momentanwerten    ein     Ent-          fernungs-    und ein     Richtungskriterium    für die Lage  der Störstelle bildet und das aus diesen beiden Kri  terien die Entscheidung über die Auslösung des zu  gehörigen Schalters trifft.  



  Bei gleichem Verhältnis von Widerstand zu In  duktivität der     gestörten    Leitungsschleife     (R/L)    und  der Nachbildung     (r/p    ist das     Verhältnis    des     Span-          nungsabfalles    u längs der Leitungsschleife und des  Spannungsabfalls<I>Au</I> an der Nachbildung, unabhän  gig vom zeitlichen Verlauf des Stromes, in jedem  Moment ein exaktes Entfernungskriterium. Die     Mo-          mentanwerimessung    gibt somit auch bei stark verla  gertem Kurzschlusstrom den richtigen Wert der Ent  fernung bis zur Kurzschlusstelle wieder.

   Leider ist es  aber zunächst nicht möglich, die     übereinstimmung     des Verhältnisses von. Widerstand zur     Induktivität    zwi  schen Leitungsschleife und Nachbildung für alle Stö  rungsfälle zu gewährleisten. Bei einer Abweichung  der Nachbildung von der Leitungsschleife treten Pol  stellen auf, an denen der Quotient     u/Au    sehr grosse  Werte annimmt, aber auch durch Null geht. Wird die  Messung in einem ausreichenden zeitlichen Abstand  von den Polstellen durchgeführt, so kann der Fehler  auch dann in zulässigen Grenzen gehalten werden.  Bei     Doppelerdschluss    muss z.

   B. berücksichtigt wer-    den, dass der Widerstand des Erdreiches je nach Bo  denbeschaffenheit verschieden sein kann, was wieder  um einen     Einfluss    auf den     ohmschen    Anteil der Lei  tungsschleife hat.  



  Die Erfindung bezieht sich auf eine     Anordnung     der beschriebenen     Art    zur selektiven Erfassung von  Störungen in Starkstromnetzen und bezweckt, den  für     eine    genaue     Entfernungsmessung    erforderlichen       zeitlichen    Abstand von den Polstellen (Au = 0) mög  lichst     klein    zu machen.

   Sie ist dadurch gekennzeich  net, dass Schaltmittel vorgesehen sind, die das Ver  hältnis von Widerstand zu     Induktivität    der Nachbil  dung     (r/p    nach     Einsetzen    des     überstromes    entspre  chend dem Verhältnis von Widerstand zu     Induktivität          (R/L)    der gestörten Leitungsschleife einstellen.  



  Dabei werden     die    Spannungsabfälle u an der Lei  tungsschleife und Au' an der     angepassten    Nachbil  dung einem Vergleichssystem zugeführt, das aus die  sen     Momentanwerten    ein     Entfernungs-    und ein     Rich-          tungskriterium    für die Lage der Störstelle bildet.  



  Die Anpassung der Nachbildung an die gestörte  Leitungsschleife lässt sich in einem Ausführungsbei  spiel der     Erfindung    wie folgt verwirklichen: Dem  Stromkreis von     Fig.    1 entspricht     für    ganz beliebigen       zeitlichen    Verlauf des Stromes i die Differentialglei  chung.

    
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    die sich auch wie folgt schreiben lässt  
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    Da bei Kurzschluss der Strom<I>i</I> der Spannung<I>u</I>  immer nacheilt, sind die Grössen     dildt    und<B>1</B> im Zeit-           punkt,    da<I>u (t)</I> = 0 wird, wohl     definiert.    Es     gilt    dann  die Beziehung  
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    Die Aussage von     G1.    (2) wird nachstehend an  Hand von     Fig.    2 erläutert.

   Darin bedeutet<I>u (t)</I> die  treibende Spannung an dem R     -L-Kreis,    die     im    Zeit  punkt     t*    durch Null geht.     i*,    und     i*.    sind zwei Ströme,  wie sie sich in dem Kreis der     Fig.    1 für verschiedene       Absolutwerte    von R und L, jedoch bei gleichem       Verhältnis        R/L    ergeben mögen.

   Die     Stromsteilheiten     im Zeitpunkt     t#    sind durch die Tangenten     T*1    und       T*angedeutet.    Man erkennt leicht, dass das Ver  hältnis von Stromsteilheit zum     Momentanwert    des  Stromes im Zeitpunkt     t*    unabhängig von der Grösse  des Stromes und gemäss     G1.    (2) ein Mass für das  Verhältnis     R/L    des Stromkreises ist.    Ein     Quotientenmesser,    der die Grösse misst,  gibt somit im Zeitpunkt, da u = 0 ist, das
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   Verhält  nis     R/L    der Leitungsschleife exakt wieder.

   Auf  Grund dieser Erkenntnis lässt sich eine Schaltung  zur Anpassung der Nachbildung an die     gestörte    Lei  tungsschleife entwickeln, wie sie beispielsweise in       Fig.    3 dargestellt ist.  



  Darin bedeuten 1 und 2 zwei Stationen, die durch  die     zweiphasige    Leitung 3 miteinander verbunden  sind, 4     ist    ein an die Sammelschiene der Station 1  angeschlossener     Spannungswandler,    5 ein Strom  wandler, der in der Lage ist, auch grosse Überströme  formgetreu zu übertragen. 6 und 7 die beiden räum  lich um     90()    versetzten Spulen eines     Dreheisenquo-          tientenmessers,    dessen     bewegliches    System 8 als leich  ter Eisenflügel ausgebildet ist.

   Damit fest verbunden  ist ein Kontaktdraht 9, der     ein    kleines Eisenplättchen  10 trägt. 11 sind kreisbogenförmige Pole eines Ma  gnetsystems, über dem sich das Eisenplättchen 10 in  ganz     geringem    Abstand bewegt. Mit 12 ist die als  konstant angenommene     Induktivität    der Nachbildung  bezeichnet, während 13 den     potentiometerähnlichen     Widerstand der Nachbildung mit dem Abgriff durch  den Kontaktdraht 9 bedeutet.

   Die Spule 6 des Dreh  eisenquotientenmessers wird direkt vom Sekundär  strom des Stromwandlers 5     durchflossen,    die Spule 7  liegt unter     Vorschaltung    des     hochohmigen    Wider  standes 14 an der vom Sekundärstrom     durchflossenen          Induktivität    15 ;

   der Strom in der Spule 7 ist des  halb der zeitlichen Ableitung des Sekundärstromes       proportional.    Der     Dreheisenquotientenmesser    6, 7,  8 misst somit das Verhältnis seine Stellung  ist also im     Nulldurchgang    der
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       Schleifenspannung    je  weils ein     Mass    für das Verhältnis     R/L    der Leitungs  schleife.  



  Zur Festhaltung dieses Messzeitpunktes dient der  kleine Ringkern 16, der von dem über den     ohmschen       Widerstand 17 fliessenden Sekundärstrom des     Span-          nungswandlers    4 erregt wird. Im Augenblick, da die       Spannung    u und damit auch der über den Widerstand  17     fliessende    Strom durch Null gehen, wird der Ring  kern 16     ummagnetisiert    und erzeugt in seiner Sekun  därwicklung 18 einen Stromimpuls, durch den das       Magnetsystem    11 erregt wird.

   Dies hat zur Folge,  dass das.     Eisenplättchen    10 angezogen und damit der       Kontaktdraht    9 auf das     Potentiometer    13 gepresst       wird.    Der     Quotientenmesser    wird hierdurch für eine  kurze Zeit     blockiert.    Das     Potentiometer    13 soll dem       Quotientenmesser    nun so zugeordnet sein,

   dass das  Verhältnis des durch den Kontaktdraht 9 abgegriffe  nen Widerstandswertes des     Potentiometers    zu der  festen     Induktivität    12 stets dem durch die Stellung  des     Quotientenmessers    angegebenen     Wert   
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   ent  spricht.     Damit    stimmt dieses Verhältnis im Null  durchgang der Spannung an der Leitungsschleife auch  exakt mit dem Verhältnis     R/L    der Leitungsschleife  überein.

   Die Spannung     tr    an der Leitungsschleife und  die von diesem Augenblick ab vorhandene angepasste  Spannung<I>Au'</I> an der Nachbildung sind in Phase,  und es kann daher beispielsweise mit Hilfe eines  Vergleichssystems die selektive Abschaltung eingelei  tet werden. Nach Abklingen des vom     Ringkern    16  erzeugten Stromimpulses wird der     Quotientenmesser     wieder freigegeben und steht damit für die nächste  Ausmessung zur     Verfügung.       Bei sehr kleiner     Schleifenspannung        cc    erfolgt die       Ummagnetisierung    des Ringkerns 16 unter Umstän  den verhältnismässig langsam.

   Es kann daher     zweck-          mässig    sein, zwischen dessen Sekundärwicklung 18  und der Erregerwicklung des Magnetsystems 11 einen  geeigneten Verstärker 19, insbesondere einen     Trans-          i@tor-Kippverstärker,    vorzusehen, der zugleich die  Aufgabe übernimmt, den Erregerstrom ausreichend  lange, z. B. während einer Halbwelle, aufrecht zu       erhalten.    Der     Quotientenmesser    selbst muss so aus  geführt sein, dass er in der Lage ist, den Momentan  werten von     dildt    und<I>i</I> verzögerungsfrei zu folgen.  Dies lässt sich erreichen durch kräftige Magnetfelder  und möglichst geringe Masse des beweglichen Sy  stems. B.

   Da im Störungsfalle der Strom in der ge  störten Leitungsschleife fast ausnahmslos grösser als  der Nennstrom ist, bestehen hinsichtlich einer kräfti  gen Erregung des     Quotientenmessers    keine nennens  werten Schwierigkeiten.  



  Zusammenfassend erkennt man, dass bei guter  Abstimmung zwischen     rll    der Nachbildung und     R/L     der Leitungsschleife, wobei     in    R ein     zusätzlicher     Lichtbogen- oder Erdwiderstand mit enthalten ist,  annähernd die gesamte Halbwelle zur Messung der       Momentanwerte    von u und Au zur Verfügung steht.  Nur die unmittelbare zeitliche Umgebung von Au  = 0 muss ausgeschlossen werden, da die     Auswertung     von     ulAu        .-;:    0/0 bzw.     af   <I>- c .

   Au</I>     --v   <I>0 - 0</I>     messtech-          nisch    kaum     erfassbar    ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Anordnung zur selektiven Erfassung von Störun gen in Starkstromnetzen unter Verwendung der Spannungsabfälle an der von der Störung betroffenen Leitungsschleife und an einer Nachbildung minde stens eines Teiles der Leitungsschleife, wobei wäh rend der ersten Halbwelle des überstromes die Mo mentanwerte der Spannungsabfälle u an der Leitungs schleife und Du an der Nachbildung einem Ver gleichssystem zugeführt werden, das aus diesen Mo mentunwerten ein Entfernungs- und ein Richtungs kriterium für die Lage der Störstelle bildet und das aus diesen beiden Kriterien die Enscheidung über die Auslösung des zugehörigen Schalters trifft,

   dadurch gekennzeichnet, dass Schaltmittel vorgesehen sind, die das Verhältnis von Widerstand zu Induktivität der Nachbildung (r/p nach Einsetzen des Überstromes entsprechend dem Verhältnis von Widerstand zu In duktivität (R/L) der gestörten Leitungsschleife ein stellen.

   UNTERANSPRUCH Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass im Augenblick, da der Spannungs abfall an der gestörten Leitungsschleife durch Null geht, die Abbildspannung an einer Induktivität und einem Widerstand abgegriffen wird, dessen Wert vom laufend gemessenen Quotienten EMI0003.0016 abhängig ist.