DE19811384A1

DE19811384A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Generator-Schutzprüfung im Generator-Leistungsdiagramm

Info

Publication number: DE19811384A1
Application number: DE1998111384
Authority: DE
Inventors: Uwe Braun; Boris Bastigkeit
Original assignee: Omicron Electronics GmbH
Current assignee: Omicron Electronics GmbH
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: DE19811384B4

Abstract

Ein Verfahren zur Prüfung einer Generatorschutzeinrichtung für einen Synchrongenerator im dreiphasigen Stromnetz verwendet einen Signal- und Prüfgenerator, der für ausgewählte Prüfpunkte elektrische Werte (z. B. Strom-, Spannungs- und Phasenwerte) erstellt, die dann der zu prüfenden Generatorschutzeinrichtung eingespeist werden und deren Signalantwort ausgewertet wird. Zur schnelleren und übersichtlicheren Prüfung der Generatorschutzeinrichtung ist vorgesehen, daß das Generator-Leistungsdiagramm (Arbeitskennlinie) des Synchrongenerators als graphisch darstellbare Prüfoberfläche eines Prüfprogrammes für die Generatorschutzrelais der Generatorschutzeinrichtung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Generator-Schutzprüfung im Generator-Leistungsdiagramm nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht hierbei davon aus, daß eine Generator-Schutz prüfung im dreiphasigen Netz oder System stattfindet.

Ein Synchrongenerator und ein angeschlossenes elektrisches Energiesystem stellen ein komplexes System dar, das nur innerhalb gewisser Grenzen stabil arbeitet. Die Systemstabilität hängt von einer Menge unterschiedlicher Faktoren ab und ebenso viele Fehlerzustände können sich einstellen. Generatorschutzrelais haben die Aufgabe, fehlerhafte Generator Betriebszustände aller Art vollautomatisch, rechtzeitig und selektiv zu erkennen. Selektivität ist notwendig, da unterschiedliche Fehlerzustände unterschiedliche Maßnahmen erfordern. Meistens wird er jedoch sofort vom Netz getrennt und zum Stillstand gebracht. Im Fehlerfall besteht nicht nur die Gefahr der Zerstörung des Generators an sich. Ein außer Kontrolle geratener Generator kann auch im Umfeld enormen Sach- und Personenschaden anrichten. Denkt man an Störfälle in Atomkraftwerken, wird die Notwendigkeit einer Kontrolle abnormaler Generator Betriebszustände noch deutlicher.

Ein großes Problem von Schutzrelais im Allgemeinen ist, daß sie aktiv Anlagen schützen sollen, selbst jedoch die meiste Zeit inaktiv bleiben. Eine zuverlässige Funktion der Schutzrelais kann also nur durch Anwendung redundanter und überlappender Schutzsysteme gewährleistet werden, deren zuverlässige Funktion in regelmäßigen Abständen geprüft wird. Kraftwerksbetreiber beschäftigen eigene Schutzabteilungen, die sich ausschließlich mit der Konzeption von neuen und der Wartung und Prüfung von bestehenden Schutzeinrichtungen befassen.

Generatorschutzprüfungen werden im allgemeinen jährlich durchgeführt. Die Prüfung besteht immer aus einer Sekundärprüfung und manchmal aus einer zusätzlichen Primärprüfung.

Unter dem Begriff Sekundärprüfung wird verstanden, daß die auf der Primärseite anstehenden elektrischen Werte auf die Sekundärseite abgebildet werden und dort die Prüfung stattfindet.

Unter bestimmten Bedingungen kann auch noch eine zusätzliche Primärprüfung stattfinden, d. h. es findet eine Prüfung auf der Primärseite statt, wo erhebliche Strom- und Spannungswerte anstehen, die nur dann geprüft werden können, wenn die gesamte Anlage in Betrieb gehalten wird.

Generatorschutzrelais werden im Sekundärkreis eines Generators eingesetzt. Das heißt, daß sie nicht mit den primären Strom- und Spannungswerten arbeiten, sondern mit jenen, die durch Strom- und Spannungswandler heruntertransformiert wurden und proportional zu den Primärgrößen sind. Diese heruntertransformierten Größen heißen Sekundärgrößen. Eine Sekundärprüfung eines Generatorschutzrelais besteht nun darin, Prüfspannungen direkt an den Relaisklemmen anzulegen und Prüfströme direkt in die Relais einzuspeisen. Die Prüfspannungen und Ströme werden dabei von ein- oder dreiphasigen Prüfgeneratoren erzeugt.

Die einzelnen Schutzfunktionen weisen nun verschiedene Auslösekennlinien auf, die auf den verschiedensten Prinzipien beruhen können. Um diese Schutzfunktionen einer Sekundärprüfung unterziehen zu können, muß sich der Prüfingenieur zunächst die Auslösekennlinie des Relais vor Augen halten. Dann wird er in dieser Kennlinie einen Prüfpunkt wählen, der innerhalb des Auslösebereichs liegt, um die Relaisauslösung zu prüfen. Will er prüfen, ob das Relais außerhalb des Auslösebereichs keine Fehlauslösung aufweist, wählt er ebenfalls einen entsprechenden Prüfpunkt. Wenn die Auslösekennlinie bereits als Strom- oder Spannungskennlinie gegeben ist, kann der Prüfingenieur diese Werte direkt bei den Prüfgeneratoren einstellen und zur Prüfung in das Relais einspeisen. Andernfalls muß er die entsprechenden Strom- und Spannungswerte zunächst berechnen. Dies ist für jede einzelne Schutzfunktion separat erforderlich. Geprüft werden zwei Kriterien:
Erstens, ob das Relais entsprechend der vorgegebenen Kennlinie und deren Toleranzen anspricht.
Zweitens, ob die spezifizierten Ansprechzeiten, Verzögerungszeiten und Rückfallzeiten innerhalb der Toleranzen liegen. Der entscheidende Nachteil bei dieser Prüfmethode ist, daß die einzelnen Auslösefunktionen der Schutzeinrichtungen getrennt voneinander definiert und getestet werden. Das Zusammenwirken der verschiedenen Kennlinien und Schutzfunktionen ist daher nur schwer durchschaubar. Bisher war eine einfach zu bedienende Testmethode für die Schutzeinrichtungen nicht verfügbar.

Bisher rechnet der Prüfingenieur bei der Sekundärprüfung Prüfpunkte in den Kennlinien der verschiedensten Generatorschutzfunktionen in Strom und Spannungswerte um und stellt diese dann bei den Prüfgeneratoren ein. Dies geschieht für jede Schutzfunktion einzeln.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generatorschutzprüfung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit wesentlich kürzerem Arbeitsaufwand eine kostengünstige und schnelle Überprüfung der Generatorschutzeinrichtung erfolgt.

Unter dem Begriff Generatorschutzeinrichtung wird verstanden, eine Anzahl von räumlich voneinander getrennten Relais oder ein Multifunktions-Relais, welche eine Anzahl verschiedener Funktionen im gleichen Bauteil in sich vereinigen kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Wesentlich ist, daß das Generator-Leistungsdiagramm als Prüfoberfläche eines Prüfprogrammes für Generatorschutzrelais verwendet wird.

Die Erfindung ist hierbei nicht auf mechanische Relais in der Generatorschutzeinrichtung beschränkt. Unter diesem Begriff werden darüber hinaus sämtliche aktiven Schaltelemente (also auch Triacs, Diacs und Halbleiterschalter usw.) der Generatorschutzeinrichtung verstanden.

Unter dem Begriff Generator-Leistungsdiagramm wird hierbei ein Diagrammfeld definiert, welches im P/Q-Feld definiert wird. Es ist dies eine graphische Darstellung der Spannungs- und Stromwerte des Generators im Leistungsdiagramm für die aufgenommenen und abgegebenen Leistungen für verschiedene Betriebszustände des Generators.

Es handelt sich also um das Leistungskennlinienfeld des Generators.

Es werden nicht mehr die einzelnen Auslösekennlinien als Ausgangspunkt zur Auswahl der Prüfpunkte verwendet, sondern die Auslösekennlinien der Schutzfunktionen werden gemeinsam im Generatorleistungsdiagramm dargestellt und die Prüfpunkte dort ausgewählt.

Die Darstellung der Schutzfunktionen und die Auswahl der Prüfpunkte erfolgt rechnergestützt im Generatorleistungsdiagramm. Der Prüfingenieur stellt damit die Prüfpunkte nicht mehr als Strom- und Spannungswerte bei den verwendeten Prüfgeneratoren ein, sondern wählt die Prüfpunkte nun rechnergestützt im Generatorleistungsdiagramm aus, wo die diversen Auslösekennlinien und Auslösebereiche dargestellt sind.

Das Prüfprogramm übernimmt die Umrechnung der Prüfpunkte im Leistungsdiagramm in Signalwerte (z. B. zeitbezogene Strom-, Spannungs- und Phasenwerte) und gibt diese Werte an die Signalgeneratoren der Prüfeinrichtung weiter.

Auf diese Art und Weise können jedoch nur jene Schutzfunktionen geprüft werden, die sich auch von Haus aus oder durch Umrechnung im Generatorleistungsdiagramm darstellen lassen.

Das Prüfprogramm zur Generatorschutzprüfung im Generatorleistungsdiagramm läuft auf einem Rechner, der über eine Schnittstelle mit den Strom- und Spannungsgeneratoren (Signalgeneratoren des Prüfprogramms) verbunden ist.

Folgende symmetrische 3-phasige Generatorschutzfunktionen, die im Generatorleistungsdiagramm darstellbar sind, können mit dieser Methode geprüft werden:

- Überstrom
- Unterstrom
- Unterlast
- Rückleistung
- Unterregelung
- Distanzschutz
- Außertrittfall
- Lastsprung.

Im Generatorleistungsdiagramm können nicht nur Kennlinien von Schutzfunktionen dargestellt werden, sondern auch Kennlinien von Generatorregeleinrichtungen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels der graphischen Oberfläche des Generatorleistungsdiagramms nicht nur Generatorschutzeinrichtungen geprüft werden können, sondern auch Generatorspannungsregeleinrichtungen.

Das Verfahren zur automatischen Prüfung der oben genannten Schutzeinrichtungen eines Generators ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der oben genannten Funktionen gleichzeitig geprüft werden, ohne dazu einzelne der oben genannten Schutzfunktionen ausschalten zu müssen.

Ferner ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein Generatorleistungsdiagramm als Eingabe und Darstellungsmethode zur Prüfung von oben genannten Funktionen des Generatorschutzes und von Generatorspannungsregelfunktionen.

Ein wesentlicher Vorteil ist, daß eine gleichzeitige Prüfung der Auslöse- und Meldematrix der oben genannten Schutzeinrichtung stattfindet.

Eine automatische Durchführung und Protokollierung der Tests besteht aus folgenden Testarten:

- ShotTime Test:
Graphische oder numerische Eingabe der Prüfpunkte in der Generatorleistungsdiagrammebene (p, q)
Software rechnet die entsprechenden Strom- und Spannungs werte aus und gebt den "Schuß" über das angeschlossene Testgerät aus.
Die Rückmeldungen der entsprechenden Schutzfunktionen werden über die Binäreingänge erfaßt und die zeitlichen Zusammenhänge in einem Protokoll automatisch aufgezeich net.
- SweepTime Test:
Graphische oder numerische Eingabe von Anfangs- und End punkt einer Geraden und der Änderung pro Zeiteinheit (dS/dt).
Software rechnet die entsprechenden Strom- und Spannungs werte aus und gibt eine "Leistungsrampe" über das ange schlossene Testgerät aus. Dabei wird die Leistung ent sprechend der eingegebenen Werte verändert. Die Rück meldungen der entsprechenden Schutzfunktionen werden über die Binäreingänge erfaßt und die zeitlichen Zusammen hänge in einem Protokoll automatisch aufgezeichnet.
- PickUp Test:
Graphische oder numerische Eingabe von Anfangs- und Endpunkt einer Geraden und der Änderung pro Zeiteinheit (ds/dt).
Software rechnet die entsprechenden Strom- und Spannungs werte aus und gibt eine "Leistungsrampe" über das angeschlossene Testgerät aus. Dabei wird die Leistung entsprechend der eingegebenen Werte verändert. Die Rückmeldungen der entsprechenden Schutzfunktionen werden über Binäreingänge erfaßt und die Zusammenhänge werden in Abhängigkeit von der Leistung des Signals in einem Protokoll automatisch aufgezeichnet.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß alle Tests zusammen - wie oben dargestellt - durchgeführt werden, sondern es kann nur ein einziger Test, oder zwei derartige Testes oder auch alle Tests durchgeführt werden.

Der Benutzer kann beliebig viele Prüfpunkte eingeben und diese in einem automatischen Ablaufdiagramm so einprogrammieren, daß die Tests entsprechend den eingegebenen Prüfpunkten automatisch ablaufen und diese Prüfpunkte hierbei als Eingangswerte berücksichtigt werden.

Ebenso erfolgt dann die automatische Ausgabe des Protokolls entsprechend den eingegebenen Prüfpunkten.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert einen Synchron-Generator mit ange schlossener Generator-Schutzeinrichtung,

Fig. 2 die Arbeitskennlinie eines herkömmlichen Synchron-Generators,

Fig. 3 die Nachbildung der Arbeitskennlinie des Synchron-Generators auf einer graphischen Prüfoberfläche,

Fig. 4 den Anschluß eines Signal-Generators an eine Generatorschutzeinrichtung.

In Fig. 1 ist allgemein ein Synchron-Generator 1 dargestellt, der über einen nicht näher dargestellten, mechanischen Antrieb angetrieben wird. Er gibt hierbei seine Leistung über ein 3-phasiges Netz, nämlich über die Phasen 4, 5, 6 auf eine beispielhaft dargestellte Dreiecksschaltung 3 ab. Selbstverständlich ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt; es bleibt hierbei völlig offen, daß auch andere Schaltungen, wie z. B. Sternschaltungen oder dergleichen, verwendet werden können, um den Synchron-Generator über einen zugeordneten Blocktransformator auf ein Netz zu schalten, welches im Beispiel aus den Leitungen 7, 8, 9 besteht.

Selbstverständlich kann auch der Blocktransformator 2 entfallen und der Synchron-Generator 1 kann unmittelbar auf das Netz mit den Leitungen 7, 8, 9 arbeiten.

Der Synchron-Generator ist über die Leitung 10 an einem Fußpunkt geerdet. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hier dargestellte Schaltung beschränkt; es soll nur dargestellt werden, daß eben der Synchron-Generator mit einer Generator-Schutzeinrichtung 21 zusammenwirkt und diese Generator-Schutzeinrichtung 21 soll erfindungsgemäß geprüft und analysiert werden. Es gehört hierzu zur Erfindung, daß zu der Generator-Schutzeinrichtung 21 auch ein Generator-Spannungs regler vorhanden ist, der ebenfalls im Sinne der vorliegenden Erfindung überprüft und analysiert wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist lediglich schematisiert dargestellt, daß eine Anzahl von Stromwandlern 14, 15, 16 einen 3-phasigen Eingang 23 in der Generator-Schutzeinrichtung 21 haben, wo die entsprechenden Ströme des Netzes abgeleitet werden.

In analoger Weise sind von der Netzleitung auch Spannungswandler 11, 12, 13 abgezweigt, denen entsprechende, zugeordnete Eingänge 24, 25, 26 zugeordnet sind.

In gleicher Weise ist in der Leitung 10 ein Spannungswandler 12 angeordnet, der mit seiner Sekundärseite über Eingänge 22 an die Generator-Schutzeinrichtung 21 angeschlossen ist.

Im folgenden wird nun erläutert, wie nun auf eine einzelne und singuläre Prüfung der einzelnen Einrichtungen der Generator-Schutz einrichtung verzichtet werden kann und daß statt dessen die gesamte Einrichtung auf einer Software-Oberfläche nachgebildet wird, um so eine komplexe, gleichzeitige und teilweise auch synchrone Prüfung zu ermöglichen.

In Fig. 2 ist ein herkömmliches Generator-Leistungsdiagramm dargestellt, in dem auch die Grenzen des stabilen Arbeitsbereichs eines Generators bei einer konstanten Spannung dargestellt sind.

Auf der Abszisse ist hierbei die Wirkleistung P aufgetragen, während auf der Ordinate die Blindleistung Q aufgetragen ist. Der Pfeil 28 gibt den Bereich der Untererregung wieder, während der Pfeil 29 den Bereich der Übererregung wiedergibt.

In herkömmlicher Weise wurden nun Prüfpunkte (nach dem Stand der Technik) singulär im Bereich dieses Leistungsdiagramms definiert und es wurden dann singuläre, zeitaufwendige und zeitlich nacheinander folgende Prüfungen durchgeführt.

Hierauf verzichtet die Erfindung, denn die Erfindung bildet das gesamte Generatorleistungsdiagramm auf einer Softwareoberfläche ab, wie es in Form der Prüfoberfläche 31 in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Prüfoberfläche besteht aus mehreren Bereichen, wobei beispielsweise ein Bereich 32 als Überstromkreisbereich dargestellt ist. Es ist ferner ein Bereich 55 vorhanden, der als Überstrombereich AMZ definiert wird, und es ist ferner ein Bereich 45 vorhanden, der den Bereich der Rückwärts-Leistungs überwachung darstellt. In diesem Bereich arbeitet der Generator als Motor, weil das Netz einen Strom in den Generator zurückspeist.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die hier beispielhaft dargestellten Bereiche beschränkt; es können eine Vielzahl weiterer Bereiche definiert werden, wie anhand der Prüfoberfläche nachstehend noch dargelegt wird.

Wie bereits schon eingangs dargestellt, ist die oben in Fig. 2 dargestellte Arbeitskennlinie 30 auf der Prüfoberfläche 31 eines Computer-Bildschirmes 48 gemäß Fig. 4 abgebildet.

Eine etwa bogenförmige Kurve 33 definiert den oberen Bereich 32. Diese bogenförmige Kurve 33 ist die Überstrom-Kennlinie UMZ. Hierbei ist die Auslösezeit nicht von der Stromgröße abhängig, d. h. sie ist zeitunabhängig.

Im Unterschied hierzu ist eine weitere Kurve 44 definiert, die als Überstrom-Kennlinie AMZ definiert ist. Diese Über strom-Kennlinie ist zeitabhängig und schaltet entsprechend zeitabhängig auch ab, während die obere Überstrom-Kennlinie der Kurve 33 zeitunabhängig abschaltet.

Es ist ferner eine Kurve (Gerade der Untererregung KI1) definiert, welche parallel zu dem schrägen, etwa vertikalen Kurvenast der Arbeitskennlinie 30 angelegt ist.

Es ist eine weitere Kurve 42 vorhanden, die als Untererregung KI2 definiert ist, welche durch den unteren Nullpunkt im Prüfpunkt 40 hindurchgeht und eine Vertikale darstellt.

Es ist weiter eine weitere vertikale Kurve 43 definiert, die als Untererregung KI3 dargestellt ist. Diese Gerade wird wiederum durch einen Prüfpunkt 39 definiert, der auf der Ordinate aufgetragen ist.

Die Figur zeigt nun, daß eine Reihe von Prüfpunkten 34-40 in verschiedenen Bereichen dieses Diagramms angegeben sind, und es ist nun auf einfache Weise möglich, diesen Prüfpunkt anzusprechen und die erforderliche Prüfung auszuführen. Jedem Prüfpunkt auf der Software-Oberfläche sind nämlich programmäßig die zur Prüfung erforderlichen echten Strom-, Spannungs-, Zeit- und Phasenwerte hinterlegt, die nun vom Signalgenerator-System erzeugt und der zu prüfenden Schaltung eingespeist werden. Ebenso werden die von der Prüfschaltung als Antwort auf die Signaleingabe erzeugten Antwortwerte erfaßt, mit den Werten einer vorhandenen Datenbank verglichen und als Gut/Schlecht-Werte wiederum auf der Prüfoberfläche dargestellt.

Wird demgemäß eine derartige Prüfung ausgeführt, dann wird der Synchron-Generatorbetrieb so simuliert, daß er mit seinen Nominalwerten arbeitet und so daß hiermit die Arbeitskennlinie 30 entsprechend der Fig. 3 dargestellt wird.

Der Benutzer kann nun mittels eines Fadenkreuzes, gesteuert durch eine Maus, den Prüfpunkt 35 in diesem Diagramm an der eingezeichneten Stelle definieren und anklicken.

Ebenso können dem Prüfpunkt 35 entsprechende Zahlenwerte eingegeben werden, die z. B. auf einer Tastatur eingegeben sind.

Es wird nun ein Startknopf betätigt.

Die Software berechnet nun aufgrund des Prüfpunktes 35, welcher Strom und welche Spannung, d. h. also, welche Leistung und welcher Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung erzeugt werden muß, um diesen Prüfpunkt 35 zu definieren oder zu erreichen.

Über den in Fig. 4 dargestellten Signal-Generator 46 wird dieser Stromspannungswert, mit dem entsprechenden Phasenwinkel behaftet, in die Generator-Schutzeinrichtung 21 eingespeist und die entsprechende Prüfung ausgeführt.

Dem Prüfpunkt 35 ist nun als Definition unterlegt, daß eine Auslösung der Generator-Schutzeinrichtung bei den gegebenen Werten z. B. in 2 Sekunden erfolgen muß. Diese Auslösung führt die Generator-Schutzeinrichtung 21 über die Kontakte 51, 52 aus, wobei die Kontakte 51 als Auslösekontakte definiert werden, während die Kontakte 52 als Meldekontakte definiert sind.

Das bedeutet, daß im je nach dem gewählten Prüfpunkt und dem gewählten Prüfprogramm beispielsweise keine Auslösung an den Kontakten 51 stattfindet, sondern lediglich eine Meldung an den Kontakten 52 stattfindet, die dann entsprechend erfaßt wird.

Es gibt hierzu eine Auslöse- und eine Meldematrix, die in der Generatorschutzeinrichtung 21 gespeichert ist und teilweise auch im Signal-Generator 46. Hierin ist die Ergebnismatrix zu sehen, d. h. es wird hier festgestellt, ob die Funktionsprüfung erfolgreich ist oder nicht.

Im Prinzip handelt es sich um eine Datenbank, welche die Eingangswerte mit bestimmten gespeicherten Sollwerten vergleicht und aufgrund einer Gut/Schlechtprüfung feststellt, ob die Generatorschutzeinrichtung bestimmungsgemäß ausgelöst hat oder nicht.

In analoger Weise werden entsprechende Prüfpunkte 34, 36-40 in der Prüfoberfläche angefahren und in entsprechend gleicher Weise werden dann die Spannungs-, Strom- und Fasenwerte zur Verfügung gestellt und der Generatorschutzeinrichtung 21 eingespeist.

Der Ausgang der Generatorschutzeinrichtung ist also durch die Melde- und Auslösekontakte 51, 52 definiert. Im Bereich dieser Ausgänge erscheinen die Ergebnisse der entsprechend durchgeführten Prüfungen.

Die Fig. 4 zeigt hierbei, daß die Kontakte 51, 52 über Leitungen 57 mit den Eingängen des Signal-Generators 46 verbunden sind, in dem nun die als Binäreingänge zu definieren sind, wo eine bestimmte Signalauswertung stattfindet.

Der Signal-Generator 46 ist also nicht nur ein Gerät, welches entsprechende Signale zur Verfügung stellt, sondern über dessen Eingänge auch die entsprechenden Ausgänge der Generator-Schutz einrichtung 21 ausgewertet werden und in dem die eigentliche Prüfung und Auswertung stattfindet.

Die Erfindung liegt nun darin, daß die erfindungsgemäß definierte Prüfoberfläche 31 an dieser Schnittstelle zu dem Prüfgenerator 46 ist.

Die Erfindung liegt nun darin, daß komplexe Prüfprogramme in einfacher Weise auf einer Prüfoberfläche 31 graphisch dargestellt werden und diese Prüfoberfläche gleichzeitig die Bedienerschnittstelle für den Signal-Generator 46 darstellt.

Die Fig. 4 zeigt weitere Einzelheiten dieser Einrichtung.

Es ist erkennbar, daß der Bildschirm 48, auf dem die Prüfoberfläche 31 abgebildet wird, mit einem Computer 47 gekoppelt ist, der über ein erstes serielles Steuerkabel 49 mit dem Signal- und Prüfgenerator 46 verbunden ist.

Ferner ist der Computer 47 über ein weiteres serielles Steuerkabel 50 mit der Generatorschutzeinrichtung 21 verbunden.

Der Signal- und Prüfgenerator 46 simuliert nun den in Fig. 1 dargestellten Synchrongenerator 1 mit seinen Strom- und Spannungswerten entsprechend dem ausgewählten Prüfpunkt, in dem über die Eingänge 23-26 die erforderlichen Strom- und Spannungswerte in die Generator-Schutzeinrichtung 21 eingespeist werden.

Es wird nun das zeitabhängige Prüfprogramm durchgeführt und das Ergebnis der Prüfung wird über die Melde- und Arbeitskontakte 51, 52, über die Leitungen 57 dem Eingang des Signal- und Prüfgenerators 46 zugeführt. Dieser wertet die Meldungen und Kontaktöffnungs- und Schließzustände aus und vergleicht die Ergebnisse mit seinen in einer Datenbank gespeicherten Werten, um somit eine Gut/Schlechtauswertung des durchgeführten Testes treffen zu können.

Die Ergebnisse können graphisch in Form einer Tabelle dargestellt werden und entsprechend auch ausgedruckt werden. Sämtliche Werte werden selbstverständlich auch protokolliert und gespeichert. Darüber hinaus können diese Werte auch noch auf einer weiteren graphischen Oberfläche graphisch dargestellt werden, um so bestimmte Toleranzbereiche der Gut/Schlechtaussage darzustellen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß als Auswerte-Diagramm die gleiche Prüfoberfläche dargestellt wird, wie sie in Fig. 3 gegeben ist und daß für jeden gewählten Prüfpunkt im Ort des Prüfpunktes selbst die Gut/Schlechtanzeige in Form z. B. eines Plus, Minus oder Null dargestellt wird. Es können also am Ort des Prüfpunktes verschiedene Symbole als Ergebnis des durchgeführten Prüfprogrammes dargestellt werden.

Es versteht sich von selbst, daß die dargestellten Steuerkabel 49, 50, mit denen die Signale dem Computer 47 zugeführt werden, auch andersartig ausgebildet werden können; es kann auch eine parallele Signalzuführung oder eine kombinierte parallel serielle Datenzuführung sein.

Ebenso ist es selbstverständlich möglich, die Signale drahtlos zuzuführen oder auch über weite Entfernungsstrecken (Modem, Funk, Internet) dem Computer zuzuleiten.

In Fig. 4 wird noch dargestellt, daß noch Netzgeräte 58, 59 vorhanden sind, welche die erforderlichen Versorgungsspannungen der Generator-Schutzeinrichtung 21 zur Verfügung stellen. Es sind ferner Binärausgänge 53 im Signal- und Prüfgenerator 46 vorhanden, welche mit entsprechenden Binäreingängen 54 in der Generator-Schutzeinrichtung 21 zusammenwirken.

In Ergänzung zur oben stehenden Beschreibung gelten für das Prüfprogramm nach Fig. 3 weitere Anmerkungen: Um eine derartige Schußprüfung im Prüfpunkt 35 durchführen zu können, kann man sich vorstellen, daß man von einem Punkt 60 der Leistungskennlinie aus über einen Sektor 61 zu dem Prüfpunkt 35 springt.

Der Punkt 60 ist ein Startpunkt, der einen nominalen Zustand des Generators in diesem Punkt darstellt. Es wird sprunghaft (symbolisch dargestellt durch den Vektor 61) dann in den Prüfpunkt 35 gesprungen und dieser plötzliche Sprung ist Merkmal des hier durchzuführenden Prüfprogrammes und läßt einen Rückschluß auf das dynamische Verhalten der Generatorschutzeinrichtung 21 zu.

Ausgehend von diesem Punkt 60 können auch noch sprungartig andere Prüfpunkte angesprungen werden, wie z. B. der Prüfpunkt 34, der Prüfpunkt 39, der Prüfpunkt 37 und so weiter.

Es kann noch ferner definiert werden, wie lange die Prüfung in dem jeweiligen Prüfpunkt 35, 37, 34 usw. stattfindet. Dies ist ebenfalls ein Merkmal des durchzuführenden Prüfprogrammes.

Eine bestimmte Funktion der Generator-Schutzeinrichtung muß beispielsweise in 2 Sekunden ausgelöst werden. Es wird nun vorgegeben, daß das Prüfprogramm beispielsweise im Prüfpunkt 35 insgesamt 3 Sekunden lang durchgeführt wird. Erfolgt innerhalb von 2 Sekunden die bestimmungsgemäße Auslösung der Generatorschutzeinrichtung, dann ist der Prüfpunkt erfolgreich durchlaufen worden.

Sollten hingegen die 3 Sekunden ohne bestimmungsgemäßes Ergebnis abgelaufen sein, so wird dies als Schlecht-Wert definiert und entsprechend im Prüfpunkt 35 mit einem Symbol als Fehler gekennzeichnet.

In gleicher Weise werden auch die anderen Prüfprogramme durchgeführt, wie sie anhand der allgemeinen Beschreibung bereits schon erläutert wurden, nämlich den SweepTime Test und den PickUp Test.

Kern der Erfindung ist also, daß nun nicht mehr singuläre, einzelne, zeitlich hintereinander folgende Prüfungen stattfinden, sondern daß derartige Prüfungen graphisch auf einer Benutzeroberfläche definiert sind und der angeschlossene Prüf- und Signalgenerator die dem jeweiligen Prüfpunkt zugeordneten Stromspannungs- und Phasenwerte in die Generator-Schutz einrichtung einspeist und die entsprechenden Ausgangswerte wiederum verarbeitet und auf der graphischen Oberfläche darstellt.

Unter anderem werden z. B. die Kurven 33 und 44 durch Auswertung des vorher beschriebenen PickUp Testes graphisch dargestellt. Diese Kurven ergeben sich durch Interpolation der gefundenen Werte und deren graphische Darstellungen.

Bezugszeichenliste

1

Synchrongenerator

2

Blocktransformator

3

Dreieckschaltung

4

Phase

5

Phase

6

Phase

7

Leitung

8

Leitung

9

Leitung

10

Leitung

11

Überspannungsrelais

12

Spannungswandler

13

Überspannungsrelais

14

Stromwandler

15

Stromwandler

16

Stromwandler

17

Spannungswandler

18

Spannungswandler

19

Spannungswandler

20

Stromwandler

21

Generatorschutzeinrichtung

22

Eingang

23

Eingang

24

Eingang

25

Eingang

26

Eingang

27

Eingang

28

Pfeil (Untererregung)

29

Pfeil (Übererregung)

30

Arbeitskennlinie

31

Prüfoberfläche

32

Bereich (Überstromkreis)

33

Kurve (Überstromkennlinie UMZ)

34

Prüfpunkt

35

Prüfpunkt

36

Prüfpunkt

37

Prüfpunkt

38

Prüfpunkt

39

Prüfpunkt

40

Prüfpunkt

41

Kurve

42

Kurve

43

Kurve

44

Kurve (Überstromkennlinie AMZ)

45

Bereich

46

Signal- und Prüfgenerator

47

Computer

48

Bildschirm

49

Steuerkabel (seriell)

50

Steuerkabel (seriell)

51

Auslösekontakt

52

Meldekontakt

53

Binär-Ausgang

54

Binär-Ausgang

55

Bereich (Überstrom AMZ)

56

Kurve

57

Leitungen

58

Netzgerät

59

Netzgerät

60

Punkt

61

Vektor

Claims

1. Verfahren zur Prüfung einer Generatorschutzeinrichtung (21) für einen Synchrongenerator im dreiphasigen Stromnetz mit einem Signal- und Prüfgenerator (46), der für ausgewählte Prüfpunkte elektrische Werte (z. B. Strom-, Spannungs- und Phasenwerte) erstellt, die dann der zu prüfenden Generatorschutzeinrichtung eingespeist werden und deren Signalantwort ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Generator-Leistungsdiagramm (Arbeitskennlinie 30) des Synchrongenerators (1) als graphisch dargestellte Prüfoberfläche (31) eines Prüfprogrammes für die Generatorschutzrelais der Generatorschutzeinrichtung (21) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösekennlinien der Schutzfunktionen der Relais der Generatorschutzeinrichtung (21) gemeinsam im Generatorleistungsdiagramm dargestellt werden und die Prüfpunkte dort ausgewählt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Generatorschutzfunktionen geprüft werden:

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder mehrere der im Anspruch 3 genannten Funktionen gleichzeitig geprüft werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Generatorleistungsdiagramm als Eingabe und Darstellungsmethode (Prüfoberfläche 31) zur Prüfung einer oder mehrerer der im Anspruch 3 genannten Funktionen des Generatorschutzes und von Generatorspannungsregelfunktionen verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichzeitige Prüfung der Auslöse- und Meldematrix der Generator-Schutzeinrichtung (21) stattfindet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Prüfung der Generatorschutzeinrichtung (21) der Synchron-Generator (1) mit seinen Nominalwerten simuliert wird, daß die Arbeitskennlinie (30) des Synchrongenerators (1) auf der Prüfoberfläche (31) dargestellt wird und daß für einen ausgewählten Prüfpunkt (35-40) die der Schutzeinrichtung (21) zuzuführenden elektrischen Werte berechnet und mit dem Signal- und Prüfgenerator (46) erzeugt werden und daß die Signalantwort der Schutzeinrichtung (21) von dem Signal- und Prüfgenerator (46) ausgewertet und auf der Prüfoberfläche optisch dargestellt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfprogramm die Umrechnung der Prüfpunkte im Leistungsdiagramm in Signalwerte (z. B. zeitbezogene Strom-, Spannungs- und Phasenwerte) ausführt und diese Werte an die Signalgeneratoren der Prüfeinrichtung (46) weitergibt, welche diese Werte der Generatorschutzeinrichtung (21) einspeist und die Signalantwort dieser Generatorschutzeinrichtung (21) auswertet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Generatorleistungsdiagramm (Arbeitskennlinie 30) des Synchrongenerators (1) als graphische Eingabe und Darstellungsmethode zur Prüfung von Funktionen der Generatorschutzeinrichtung (21) und von Generatorspannungsregelfunktionen verwendet wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichzeitige Prüfung der Auslöse- und Meldematrix der Generatorschutzeinrichtung (21) stattfindet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Prüfpunkt auf der Soft ware-Oberfläche (Prüfoberfläche 31) die zur Prüfung der Generatorschutzeinrichtung (21) erforderlichen tatsächlichen Strom-, Spannungs-, Zeit- und Phasenwerte hinterlegt sind, die vom Signal- und Prüfgenerator (46) erzeugt und der zu prüfenden Einrichtung (21) eingespeist werden und daß die von der zu prüfenden Generatorschutzeinrichtung (21) als Antwort auf die Signaleingabe erzeugten Antwortwerte erfaßt, mit den Werten einer vorhandenen Datenbank verglichen und als Gut/ Schlecht-Werte auf der Prüfoberfläche (31) dargestellt.