DE1588105A1 - Anordnung zur Feststellung und Entfernungsmessung von Erdschluessen in einem Dreiphasennetz mit geerdetem Nullpunkt - Google Patents
Anordnung zur Feststellung und Entfernungsmessung von Erdschluessen in einem Dreiphasennetz mit geerdetem NullpunktInfo
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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Description
Anordnung zur !feststellung und Entfernungsmessung
von Erdschlüssen in einem JJreiphasennetz
mit geerdetem Nullpunkt
jjie Erfindung betrifft eine Anordnung, welche die Feststellung
üowie die Messung der Entfernung der Erdschlüsse in einem
x»reiph.asennetz mit geerdetem Nullpunkt ermöglicht.
.Die erfindungsgeni-isse AnorduungfLst ausschliesslich mit Hilfe
yob statischen Organen gebildet, und sie ermöglicht insbesondere eine richtungaabhängige Entfernungsmessung bei
allen ourdschlüssen (Erdschluss einerfeinzigen Phase oder
erdschluss von zwei Phasen), die in einem !»reiphasennetz
auftreten, ohne Verwendung von üchaltorganen. Sie enthalt
ferner nur ein einziges Detektorelement für die drei bei
ihrem Botrieb auftretenden Ifessgrossen, und sie erfordert
kein i'ilter für die symmetrischen Komponenten und kein
Mittelwertfilter, was zu einem einfachen und billigen
Aufbau führt. BADOfilÖINAL
Johliesslich arbeitet sie besonders sohnell,
00 9 8 60/0626
weil
weil , wie im Verlauf der KvI iubemng auch aujeief.u rt
-ird, ihre Ansprechzeit im Höchstfall ein urivbel uinor
Periode betrgt, also 6,66 ms im Sill eines 5<j ilz-i>i<
JJie erfindungsgemässe inOrdnung ist im weseiitlicneu dadurch
gekennzeichnet, dass sie drei Stromkreise entaalt, die jeweils zu den ^ingangsklemmen von drei nalog-ügital-Umsetzerveisb
Irkern führen, wobei jeder dieser drei Stromkreise drei in Serie geschaltete Elemente enthält:
a) die Sekundärwicklung eines zwischen einer iPhase und iirde
angeschlossenen Transformators;
b) eine Nachbildungs-Gegeninduktivität, die für alle drei
Stromkreise gleich ist, und deren Wert Z die Impedanz des zu schützenden oder zu überwachenden Lcitungsabschnitto darstellt,
während ibeArgument gleich der direkten Impedanz der Leitung
ist, wobei diese Nachbildungs-GegeninduktivitUt mit einem
Strom gespeist wird, der dem durch die betreffende Phase fliessenden Ftrom proportional ist; ■
c) eine G-egeninduktivität des Wertes KZ (wobei K der Koeffizient
der Jirdimpedanzen ist), die von dem Kullstrom gespeist
wird, der im Augenblick eines Erdschlusses entsteht.
Die BAD QRiQiNAL
009850/0525
jji3 iusgnn-;;e der Analog-i;igital-Umsetzerverst:irk:er sind einerseits
mil, einer logischen Und-Lchaltung und andrerseits mit
einer logiscuen Weder-Noch-Scualtung verbunden, und die
nusgüüv-e dieser logischen Schaltungen sind mit einer logischen
Gder-üchaltung verbunden.
An den -usgang dieser üfe-Schaltung ist eine Kurzzeitspeicher-
-uiordnung angeschlossen, an die wiederum ein Urgan zur Aus-Iusun:,·
des netzes angeschlossen ist.
X)] e Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsbeschrieben.
;«jarin zeigen:
JTig.1 das ciieo . einer Anordnung zur Feststellung und Entfernungsmessung
der Brdschlisse in einem Dreiphasennetz nacii der Erfindung, in welchem die Impedanz als
eleetrisciie Grr'Jsse zur Messung der entfernung verwendet
wird,
k'ig.2 DiagJM :i:ie zur Darstellung der Lage der bei der Anordnung
verwendet en wpannungsvetctoreij: im normalen Betrieb und
in alle.i j-'ällen von Sctilüssen awisciien Phasen und Lrd'e,
die Χϊι Jc;,! zu überwachenden oder: zu schützenden Leitungs
abscnnii/l luJtreteti una
i'-i.;.5 ein h ia.-jrarnm zur .brläuterun-1; der Wirkungsweise der
erfindun;ja;'!;era 'ssen Anordnung bei einem L-chluss zv^ischen
einer J'li u?e und J^rde, der in 'ici i5u überwachenden oder
zu dc· Ι'·-- ι·Λΐ<[ρ.ιΐ ΐιοί buri;j;Dab;i('.' π i'. I; 'iiij"tritt.
009R50/052S
1' JK. 2
i!'ig.1 äeigt die drei Phaseu \, 13, G eines L-reiphasennetcoD
und den geerdeten !Nulleiter ü. in die Phasenleiter Ά., 13, G
.ind jeweils die Primärwicklung eines von drei otromwanalern 11,
i Ά, 13 eingefügt.
JJas eine iinde der tkundärwicklung jedes dieser ί tromwandler
ist mit dem einen Jiinde der Primärwicklung einer Nachbildungs-G'-.genInduktivität
14, 15 bzw. 16 verbunden. Diese G-egeninduktivitäten
sind einander gleich., und ihr »vert Z stellt die lrapodana
des zu schützenden und zu überwachenden Lcitungsabschnitts dar.
-j-' e3e ltijpedanz Z hat das gleiche Argument wie die direkte
Phaeenimpedanz z^ der Leitung, xde Liekundarwicklungen der
,'.tromwandler 11 ,12, 15 sind an ihrem anderen Ende miteinander
verbunden, und das gleiche gilt für das andere Ende der xrimarwicklungen der l^iachbildungs- Gegeninduktivitäten 14, ^ιJ,
16. Diese beiden gemeinsamen Punkte sind über Leiter 10 bzw. U1
tiiit der Primärwicklung einer Wachbildungs-Gegeninduktivitdt 17
ces Wertes KZ verbunden, wobei K der koeffizient der lirdimpedanzen
ist, der durch die folgende bekannte Gleichuug definiert ist:
- zo
K =
wobei ζ die Hullitnpedanz der Leitung ist.
Zwischeti
BAD ORIGINAL
009850/0 526 .
Zwischen jeweils einer d/er Phasen und dem Nulleiter ist die
-Primäroicklung eines von drei üpannungswandlern 21 , 22 bzw.
',ngeschlossen. D s eine i%de der Sekundärwicklungen dieser
Spannungswandler ist mit einem gemeinsamen Punkt P verbunden, au den wiederum eine der Klemmen der Sekundärwicklung der
Gegellinduktivität 17 angeschlossen ist. ϋχβ .Sekundärwicklungen
der ■ -r,aanungswandler 21, 22, 2'-j sind andrerseits mit den
Sekundärwicklungen der G-egeninduktivitäten 14» 15
> 16 so verbunden, dass drei Stromkreise gebildet werden, die an
aen ^ingangsklemmen von Verstärkern 1, 2, 3 enden, wobei
,jeder dieser .Stromkreise die Sekundärwicklung eines der
„spannungswandler, die Sekundärwicklung einer der G-egeninduktivitäten
14, 15, 16 und die Sekundärwicklung der (rügeninduktivität 17 enbhält.
Jjie Verstärker 1, 2, 3 sind in an sich bekannter Weise
so ausgeführt, dass sie sich wie Analog-Digital- Umsetzer rerhalten, welche ihre jeweiligen Jjiingarigsspannungen in
logische Signale mit zwei Zuständen (ü und 1) umsetzen, wobei die Phasen dieser ί ignale in Bezug auf diejenigen
der Eingangssignale aufrechterhalten bleiben.
l»ie Ausgänge der Versbärker I, 2, 3 sind einerseits mit
einer logischen Und-üchaltung 4 und andrerseits mib einer
logischen tfeder-Noch-Sohalbung 5 verbunden. Me Ausgänge
dieser logischen VerknUpfungsschaltungen sind mit einer
logischen
00Ö850/0525
logischen üder~ .chaltung 6 verbunden, uchliesslich isb an
den A11SgHiIg dieser logischen Verknupfungsscail bung eine
Kurzzeibijpeiche rschal bung 7 von irgendeiner be kann tan ^r b
angeschlossen. Der Ausgang dieser K.urazeitspeichei'nclrin,l.tung
Ist mit einem nicht dargestellten Ausloseorgan verbunden, das für die Erfindung ohne Bedeutung isb.
v/enn mit I , I, , i , I die durch die drei Phasenleiter A,
B ,0 und den Nulleiter N im Falle eines Schlusses zwischen
ainer oder zwei }hasen und Erde fliessenden Ctr me, mit
V , V, , V die spannungen zwischen jeder der Phasen und
iirde und mit V1 1, VJ, Y1 die an den . ingauga klemme η der
ei k) U
Verstärker I, Z, 3 erscheinenden i. pinuungeu bei.oichnet
werden, ist au erkennen, dass diese drei i- annungen V,1 ,
Yi, Y1 den folgenden G-leichungen entsprechen:
Y' = Y - Z(X + ül ) (1)
ti -X
Λ
L
= Vb - 2
= Vc - 2
Zum besseren Verständnis der beschriebenen Anordnungen
sei hIs Buia^iel der lall eines uchlussesi avjiiujnun dor ul-iso A.
und Erde betrachtet.
üokaittilL ich
BAD ORIGINAL
009850/0525
cl] wir-1 in diesem i:' Il die .' jatiuutig V durcii
die .folgende Gleichung ausgedrückt;
nlenu man in der Gleichung (1) .las Glied V durcii den
el
"lurch die Gleichung (4) ausgedrückten riert ersetzt, erhalt
..in. ti na c 11 Λ e ve i η fa c) 1 u ng:
Va =
Jn ist; also au erkennen, dass in dem Pail, dass der Wert ζ,
(direkte impedanz der eilen jordscnluss aufweisenden Phase)
kleiner als der viert der .Bezugs imped au ζ Z (impedanz des
^u sciiützenden Jr-itungsabschnitts) ist, wobei die Polarität
ier , panuuiiij * ' gegenüber derjenigen der spannung Y ständig
u .!gekehrt isi;. Dieser !'all tritt ein, wenn der Erdschluss in
ii-ifcujj auf den Ort der Lchutuanordnung in einer Entfernung
Liegt, die kleiner als die Lunge des zu Benutzenden Leitungsabsoi
uitts irjt.
Die ."iagramt.ie der ^paunuugeu V1, V1, V"1 von Fig.2 erläutern
•ias soeben Angegebene.
,Das j-iiagratnm von Ji1Ig.2a zeigt die Rektoren der drei Spannungen
'/.' , ■/,' i' J\ im normalen Betrieb. Diese drei Vektoren sind
■ X U O
,;e-g(3ijei iiannor um 1?u° ναι· α et'/,I. Da nämlich in diesem .KaIl der
iitrom BAD Ö8K5INAL 009850/05 25
— ο —
Strom I den Wert 0 hat, erkennt man aus den Gleichungen (1),
(2),.(3) , dass die Spannungen V', YJ, V' gleich den Werten
Or D G
von Yn, V, bzw. Vo , verringert um den uoannungsafcfall ZI ,
SDC Ei
ZI-, bzw. ZI sind. Diese Spannungsabfälle haben das gleiche
D C
Argument und im wesentlichen den gleichen v/ert.
Die Diagramme von Pig.2b, 2c , 2d zeigen die Vektoren
dieser Spannungen im lall eines Erdschlusses der Phase A, der Phase B bzw. der Phase 0 im Innern des zu schützenden
Jjeitungsabschnitts.
Die Diagramme von Pig.2e, 2f, 2g zeigen die Vektoren der
Spannungen V* , Υ-ί, V im i'alle eines Erdschlusses von zwei
Phasen im Inneren des zu schützenden in.itungsabschnitts.
Die Diagramme von i'ig.2b bis 3?ig.2g zeigen, dass in allen
lallen eines einphasigen oder zweiphasigen Erdschlusses,
natürlich unter der Voraussetzung, dass die direkte Impedanz der fehlerhaften Leitung kleiner als die Bezugsimpedanz Z
ist, die maximale Phasenverschiebung zwischen den paarweise genommenen Spannungen V·, V-I , V· kleiner als 180° ist.
3 D C
Es ist zu erkennen, dass in diesen Diagrammen die drei Vektoren V', YJ ,.V' in der gleichen üalbebene liegen.
el D O
Bs gifct also notwendigerweise ein Zeitintervall, in dessen
Innerem die drei Γ-pannungen gleichzeitig die gleiche (positive
oder negative ) Polarität haben.
BAD ORIGINAL -^
009850/0525 .
i>ie logischen .ehaltungen 4 und 5, welche dauernd die von
denVerstfrkern 1, 2, 3 abgegebenen logisctien Signale empfangen, stellen die Koinzidenz der Augentlickspolaritäten der drei
Spannungen V, V-J, ?' fest. Die'Und-Schaltung 4 gibt während
des Zeitintervalle, in dem die drei Spannungen gleichzeitig positiv sind, das Signal 1 ab. Die Weder-Noch-Schaltung 5
gibt während des Zeitintervalle, in dem diese Spannungen gleichzeitig negativ sind, ein Signal 1 ab.Die Oder-Schaltung
6 gibt ein Signal 1 ab, wenn sich wenigstens einer ihrer ingänge im Zustand 1 befindet. Die Kurzzeitspeicherschaltung
wandelt die Folge dieser Signale kurzer Dauer in ein dauerndes Signal um, das die Erregung des an den Ausgang der Kurzzeitspeicherschaltung
angeschlossenen Auslöseorgans ermöglicht.
j?ig.3 zeigt die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung für
den l!all eines Erdschlusses zwischen der Phase A in dem zu
überwachenden oder zu schützenden Leitungsabschnitt.
Die Kurven von Fig.3a zeigen die drei Spannungen V·, V.J. V*
im normalen Betrteb.
Die Kurven von flg.3b zeigen diese drei fpannungen btim Auftreten
eines Erdschlusses der Phase A im Inneren des zu überwachenden
oder zu schützenden Leitungsabschnitts. Wie zuvor erläutert vmrd·, kehrt eich die (in gestrichelter Linie dargestellt·)
Spannung V' dann um, und es ist zu erkennen, dass in den Zonen *-y di# drei Spannungen dann gleichzeitig positiv sind, während
_Λ SlS.
oAD ORiGJNyU
OOMSO/0626
- ίο -
sie in den Zonen x'-y1 gleichzeitig negativ sind. Laraus fol^t,
dass am Ausgang der Und-Schaltung 4 ein Signal 1 abgegeben
wird (31 in I?ig.3c), das den Zonen x-y enfcsprietit, während
am Ausgang der Weder-Nocti-Schaltung 5 ein Signal 1 (Bezugsseichen
S1I von #ig.3d) abgegeben wird, das den Zonen x'-y1
entspricht. Diese oignale werden nacheinander von der Oder-Schaltung
6 empfangen, welche entsprechende ignale 1 abgibt (J?ig.3e) . Diese Signale werden der&urzzeit__speicherschaltutig
zugeführt, in der sie in ein dauerndes Signal umgewandelt /erden, wie in Jj'ig.3f dargestellt ist.
Man könnte auch nur die Und-Fchaltung 4 oder die Weder-Noch-Schaltung
5 allein verwenden, wobei dann die Oder-Üchaltung
entfiele, doch ist es sehr viel vorteilhafter, die drei logischen Schaltungen 4, 5 und 6 zu verwenden, weil man
dann dne grössere Ansprechgeschwindigkeit der Anordnung im
fall eines Erdschlusses erhält. Wie aus Fig.3 zu erkennen ist,
findet dieses Ansprechen stete in einem Zeitintervall statt, das kleiner als 1/3 einer --»eriode ist, wllhrend .ös allein
mit einer Und-Bchaltung oder allein mit einer Weder-Hocli-Schaltung
beinahe eine Periode erreichen konnte.
Das Prinzip der Anordnung ist unter Besugcahoe auf den Fall
eines wideasfcandsfreien Erdschlusses erläutert worde·. falls
der Erdeohlußs einen Widerstand aufweisen würde, könnte die
Messung der Entfernung dieses Erdschlusses mit einea positiven fehler behaftet sein. Zur Verbesserung der (Jute der Messung
setzt man vorteilhaft zwischen die Oder-rchaltung 6 und die
Kurneit- ■
001850/0525
Kurzaeitspeieiieranordnung 7 eine zeitabhängige Schaltang ein,
welche nur solche Ausgangsimpulse der Oder-Schaltung 6 durchlässt, deren Dauer einen bestimmten Wert überschreitet. Die
'..ahl dieses Wertes ermöglicht die Veränderung der Steilheit
der Kennlinie der beschriebenen '* η Ordnung in der R-X-Koordinatenebene
(Wirkwiderst-nds-Blindwiderstands-lbene) , wodurch es
öglich wird, die Lntfernung durch Messung des BlindWiderstands
der fehlerhaften Lchleife zu messen.
Pat e nt ansjprüche
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Claims (3)
1.] Anordnung zur feststellung und zur Messung der Entfernung
von Erdschlüssen in einem Dreiphasennetz mit geerdetem Nullpunkt, gekennzeichnet durch drei jeweils an den Eingangsklemmen eines von drei Analog-Digital-Urasetzerverstärkern
endenden Stromkreises, von denen jeder drei in Serie geschaltete Elemente enthalt:
a) die SekuntSrwicklung eines zwischen äner Phase und Erde
angeschlossenen Transformators,
b) eine für alle drei Stromkreise gleiche Nachbildungsimpedanz,
deren Wert Z die Impedanz des zu schützenden oder zu überwachenden Leitungsabschnitts darstellt, und deren
argument gleicn. demjenigen der direkten Impedanz der Leitung
ist, wobei diese ITachbildungsimpedanz von einem Strom
abspeist wird, der proportional zu dem durch die betreffende
Phase fliessenden Strom ist,
c) eine Impedanz de3 wertes KZ (wobei K der Koeffizient der
Erdimpedanzen ist), welche von dem bei Bestehen eines Erdschlusses fliessenden Nullstrom gespeist wird.
BAD ORIGINAL 009850/0525
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgänge der inalog-ivigital-Uinsetzervers bUdcer einerseits
mit einer logischen Und-schaltung und andrerseits mit einer logischen 'Weder-Noch-bchaltung verbunden sind,
dass die Ausgänge dies3? logischen Schaltungen mit den
eingängen einer logischen Oder-Schaltung verbunden sind, und dass der Ausgang der Oder-Schaltung mit einer Kurzzeit-.'peicheranOrdnung verbunden ist, an die ein Organ zur
uslosung des Netzes angeschlossen ist.
eingängen einer logischen Oder-Schaltung verbunden sind, und dass der Ausgang der Oder-Schaltung mit einer Kurzzeit-.'peicheranOrdnung verbunden ist, an die ein Organ zur
uslosung des Netzes angeschlossen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen die logische Oder-schaltung und die Kurzzeitspeichernnordaung
eine zeitabhängige schaltung eingefügt ist.
BAD ORIGINAL
000850/0525
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR75972A FR1501814A (fr) | 1966-09-12 | 1966-09-12 | Dispositif permettant la détection ainsi que la mesure de distance des défauts à la terre dans un réseau triphasé avec neutre mise à la terre |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1588105B2 DE1588105B2 (de) | 1974-08-29 |
DE1588105C3 DE1588105C3 (de) | 1975-04-30 |
Family
ID=8616902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE1588105C3 (de) |
FR (1) | FR1501814A (de) |
GB (1) | GB1199200A (de) |
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1967
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- 1967-08-28 US US663726A patent/US3488559A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1967-09-06 GB GB40661/67A patent/GB1199200A/en not_active Expired
Also Published As
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |