DE2800843C3 - Anordnung zur Überwachung eines Stromnetzes - Google Patents
Anordnung zur Überwachung eines StromnetzesInfo
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
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Description
4Ί
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Überwachung eines Stromnetzes, an welchem eine
selbsterregte oder fremderregte Drehstromsynchronmaschine angeschlossen ist, die mit einer Sofortbereit
Schaftsanlage mit Energiespeicher in Wirkverbindung >"
steht, wobei zwischen dem Sternpunkt der Drehstromsynchronmaschine und dem Netznulleiter ein den
Netzschalter steuerndes Überwachungsgerät angeordnet ist.
Für die Erfassung des Netzausfalles werden üblicher- M
weise Spannungswächter, Frequenzwächter oder Leistungsänderungsrelais eingesetzt. Mit diesen Kontrollinstrumenten
läßt sich ein Netzausfall jedoch dann nicht registrieren, wenn keine Verbraucher zwischen der
Netztrennstelle und der Netzeinspeisung bzw. keine Notstromverbraucherlast an das Stromnetz angeschlossen
sind. Direkt nach dem Ausfall des Stromnetzes speist die Synchronmaschine nämlich generatorisch In
das Stromnetz zurück, so daß die Störung während einer länger andauernden Betriebsphase nicht erfaßt
Werden kann.
Der in der Netzeinspeisürtg der Synchronmaschine
vorgesehene Netzschaiter kann somit Während dieser Betriebsphase nicht in die Aus-Position geschaltet
werden, so daß Rückspannungen im Verteilernetz auftreten. Diese Rückspannung kann zu einer Gefährdung
von Menschenleben führen, da dabei Spannung auf die Sekundärseite von geöffneten Einspeiseschaltern
gelangt. Bei Einschaltvorgängen dieser Einspeiseschalter können außerdem Kurzschlüsse auftreten, da die
Vektorlsge der Synchronmaschine gegenüber der des Netzes um einen gewissen Polradwinkel gescLIüpft sein
kann.
Darijberhinaus ist die eingangs genannte Anordnung zur Überwachung eines Netzes bekannt (DE-AS
12 57 264), bei der zwischen dem Sternpunkt der Drehstromsynchronmaschine und dem Netznulleiter ein
Netzüberwachungsgerät angeordnet ist Dabei wird bei Normalbetrieb die an einer Nullpunktdrossel abfallende
Oberwellenspannung dem Betrage nach ermittelt und zur Steuerung eines den Netzschalter beeinflussenden
Spannungsrelais benutzt Zur Ermittlung des Netzausfalls wird demnach der im Netznulleiter fließende
Ausgleichsstrom, vorwiegend ein Strom der dritten Harmonischen herangezogen, der an der Nullpunktdrossel
eine bestimmte Oberwellenspannung erzeugt. Die Auswertung des Oberwellenanteils der Phasenspannung
ist aber deshalb äußerst schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, weil der Oberwellenanteil der
Phasenspannung von Synchronmaschinen vom BeIastungscos φ abhängig ist Da der Belastungscos φ bei
Motorbetrieb den gesamten induktiven und kapazitiven Bereich durchlaufen kann, können Werte von kleiner als
1% bis etwa 20% der Phasenspannung für die Oberwellenspannung auftreten. Die in den Nulleiter
eingeschaltete Nullpunktdrossel reduziert aufgrund ihres induktiven Widerstandes den Strom der höheren
Harmonischen anteilig mehr als den der Grundwelle, wodurch die an der Drossel abfallende Oberwellenspannung
außerdem noch geringere Beträge annimmt. Eine richtige Auswertung wird durch diesen Effekt bei
ungünstigem Belastungscos φ zusätzlich erschwert. Die Installation einer Nullpunktdrossei stellt außerdem
einen erheblichen kostenmäßigen Aufwand dar, da diese stets für die größte auftretende Schieflast, im Grenzfall
für den Nennstrom der Synchronmaschine, bemessen sein muß.
Die Aufgabr der Erfindung besteht darin, die vorstehend bes^nriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden
und somit eine Netzüberwachungsanordnung zu schaffen, mit der in exakter Weise der Netzausfall trot7.
fehlender Verbraucher und Notstromverbraucherlast bestimmt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß das Überwachungsgerät einen Mp-Stromwandler. eine
nachgeschaltete Bürde und ein Frequenzrelais aufweist,
wobei das Frequenzrelais die Nulldurchgänge der an der Bürde abfallenden Spannung ermitteit, und daß der
Abfall der Nulldurchgangsfrequenz unter einen vorge gebenen Wert als Signal für den Net/ausfall bzw für die
Betätigung des Netzschalters und/oder für sonstige Schaltvorgänge dient. Dabei ei faßt das Frequenzrelais
den beim Normalbetrieb im Nulleiter auftretenden Strom der dritten und neunten Harmonischen, der durch
die nichtsinusförmige Phaserispannung der Synchronmaschine entsteh^ die bei Betrieb der Synchronmaschine
am Netz zu einem oberweilenhaltigen Ausgleichs* strom führt. Die Nulldurchgänge der an der Bürde
abfallenden Spannung werden durch das Frequenzrelais ausgezählt Und im Frequenzrelais mit der Vergleichsfre*
quenz verglichen, im Moment des Netzausfalles wird
9« C)Ci
die Drehstromsynchronmaschine zum Generator und der unsymmetrische Anteil der Verbraucherlast ruft an
der Bürde einen Spannungsabfall hervor, der wegen der jetzt fehlenden Gegenspannung des Netzes vorwiegend
nur noch aus Anteilen der ersten Harmonischen besteht. Dadurch erfährt die Anzahl der Nulldurchgänge im
Moment des Netzausfalles eine Sprungfunktion, wobei beispielsweise bei einem 50-Hz-System die aus den
NuIIdurchgänpen herausgemessene Frequenz von
150 Hz beim Netzausfall sprungartig auf 50 Hz zurückgeht. Die Sprungfunktion dient als Signal für den
Netr.ausfall und hat ein Öffnen des Netzschalters zur
Folge, so daß die Drehstromsynchronmaschine vom Verteilernetz getrennt ist und nur in die Notstromverbraucherlast
gespeist wird. Gleichzeitig erfolgt durch η weitere Schaltvorgänge eine Trennung der Notstromverbraucherlast
vom übrigen Netz und ein Hochlaufen der Antriebsmaschine des Generators.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Frequenzrelais ein Quarzelement aufweist, mit dessen
auf die Frequenz der zweiten Harmonischen der Netzfrequenz reduzierten Eigenfrequenz d:e Frequenz
der Nulldurchgänge vergleichbar ist. Die Nulldurchgänge der an der Bürde abfallenden Spannung werden
somit durch das Frequenzrelais ausgezählt und im Frequenzrelais ir.it der heruntergeteilten Quarzfrequenz
der zweiten Harmonischen verglichen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß in der Einspeisung der Drehstromsynchronmaschine eine einphasige, induktive
Zusatzlast angeordnet ist. Diese Zusatzlast kann jo als Luftspaltdrossel ausgeführt sein und stellt bei
Netzausfall eine unsymmetrische Grundlast sicher, st
daß dem Frequenzrelais auch dann, wenn keine Verbraucher zwischen Netztrennstelle und Synchronmaschine
angeschlossen sind, ein eindeutiges Grundwel- » lensignal zugeführt wird.
Für eine Bürde, die aus zwei parallel geschalteten,
entgegengesetzt gepolten Zenerdioden. einem Parallelwiderstand und einem zwischen den Zenerdioden und
dem Para"elwiderstand in Reihe angeordneten Widerstand
besteht, ist außerdem vorgesehen, den Parallelwiderstand als Induktivität oder als Filter auszubilden.
Bei Unsymmetrien im Grundweilen-System kann sich bei motorischem Betrieb der Synchronmaschine im
Nulleiter ein Grundwellen-Stromanteil ausbilden, der sich dem Strom der dritten und neunten Harmonischen
überlagert. Um auch in diesem Fall zu einem einwandfrei auswertbaren Signal zu kommen, wird der
Parallelwidersland als Induktivität oder Filter ausgebildet, so daß die an ihm abfallende Spannung der dritten
und neunten Harmonischen den 3- bzw. 9fachen Spannungsabfall gegenüber dem Anteil der Grundwelle
erreicht.
Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht ,">
dargestellt ist Es zeigt
Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Über
wachungseinrichtung und
F i g 2 ein Oszillogramm des Pnmärstromes des
Mp-Stromwandlers während des Netzausfalles. w>
In Fig. 1 ist mit 1 ein Hoehspannungsnetztrafo
bezeichnet, an den sich in den Phasen ein Netztrennschalter 2 anschließt. Hinter dem Netztrennschalter 2 ist
über einen Notstromnetzschalter 3 eine Notstromverbraucherlast 4 an die Phasen gelegt. Weiterhin steht das
Netz über einer Einspeisung 5, in der ein Netzschalter 0 angeordnet ist, mit einer Drehstromsynchronmaschine 7
in Verbindung, Von der Einspeisung 5 zweigt ein durch einen Nolstromgeneratorschalter 8 beherrschter zur
Notstromverbraucherlast 4 führender Notstromleitar 9
ab. Die Orehstromsynchronmaschine 7 ist als Umkehrmaschine
ausgeführt, d. h. daß sie bei ungestörtem Netzbetrieb als Motor z. B. auf einen Energiespeicher,
beispielsweise ein Schwungrad mit Verbrennungskraftmachine arbeitet und daß sie bei Netzausfall als
Generator über die Einspeisung 5 und den Notstromleiter 9 in die Notstromverbraucherlast 4 einspeist.
Zwischen dem Netztrennschalter 2 und der Einspeisung 5 ist außerdem eine Verbraucherlast tO angeordnet Die
Drehstromsynchronmaschine 7 weist in ihrem Nulleiter (Mp) ein Überwachungsgerät 11 auf, das aus einem
Stromwandler 12 mit einer nachgeschalteten Bürde 13 und einem Frequenzrelais 14 besteht In der Bürde 13
wird mit Hilfe eines als Widerstand, Induktivität oder als Filter ausgeführten Parallelwiderstandes 18 ein Spannungsabfall
hervorgerufen. Die Bürde 13 weist außerdem einen in Reihe geschalteten Widerstand 19 und
zwei parallel zu dem Parallelwider^tand 18 geschaltete
Zenerdioden 20 und 21 auf, die für tine Begrenzung bzw.
Dämpfung der dem Frequenzrelais 14 zugeführten Spannung auf das Maß ±AU sorgen. In dem
Frequenzrelais 14 wird die Vergleichsfrequcnz z. B. durch Vergleich mit einem durch ein Quarzelement
angesteuerten Referenzoszillator ermittelt. Die gewonnenen Informationen werden in C-Mos-Technik digital
verarbeitet. Mit Dekodierschaltern können die Ansprechwerte angewählt werden. Außerdem ist in der
Einspeisung 5 der Drehstromsynchronmaschine 7 eine einphasige, induktive Zusatzlast 15 angeordnet.
Die Wirkungsweise des Überwachungsgerätes ist folgendermaßen:
Bei ungestörtem Netzbetrieb fließt ein Ausgleichsstrom, vorwiegend der dritten und neunten Harmonischen,
über den Stromwandler 12. Die Nulldurchgänge der an der Bürde 13 abfallenden Spannung werden
durch das Frequenzrelais 14 ausgezählt und mit einer heruntergeteilten Quarzfrequenz entsprechend der
zweiten Harmonischen (bei 50 Hz System 100 Hz) verglichen. 1st die Nulldurchgangsfrequenz höher als die
Vergleichsfrequenz, so herrscht ungestörter Netzbetrieb. Im Moment des Netzausfalles, z. B. hervorgerufen
durch ein Öffnen des Netztrennschalters 2, wird die Drehstromsynchronmaschine 7 zum Oenerato·· und der
unsymmetrische Anteil aus den Verbrauchern, also der Notstromverbraucherlast 4, der Verbraucherlast 10 und
der induktiven Zusatzlast 15 fließt über den Stromwandler 12. Hierdurch wird an der Bürde 13 ein
Spannungsabfall hervorgerufen, der wegen der jetzt fehlenden Gegenspannung des Netzes vorwiegend nur
noch aus Anteilen der ersten Harmonischen besteht. Die Folge ist eine Sprungfunktion in der Anzahl der
Nu.ldurchgänge. beispielsweise bei einem 50-Hz-System ein sprungartiger Rückgang der herausgernessenen
Frequenz von 150Hz auf 50 Hz. Daiaufhin wird
durch das Ansprechen des Überwachungsgerätes 11 der Netzschalter 6 und der Notstromnetzschalter 3 geöffnet
sowie der Schalter 8 geschlossen, so daß die
Drehstromsynchronmaschine 7 über den Notsiromleiter 9 in die Notstromverbraucherlast 4 speist.
Ist im Moment des Netzausfalles die Suitime der
Verbraucherlasten aus der Notstromverbraucherlast 4 und der Verbraucherlast 10 gleich Null, so wird der
Strom im Nullei'er durch die einphasige, induktive Zusatzlast 15 bestimmt und ein Ansprechen des
Überwachungsgerätes 11 ist auf diese Weise gewährleistet.
Zur Erzielung eines eindeutigen auswertbaren
Signals bei Unsyfnmetrien im Grundwellen-System
kann der Parallelwiderstand 18 der Bürde 13 als Induktivität oder Filter ausgebildet werden, so daß die
an ihm abfallende Spannung U der dritten und neunten Harmoflischen den 3' bzw. Öfachen Spannungsabfall
gegenüber dem Anteil der Grundwelle erreicht.
In dei' F i g. 2 ist der Verlauf eines Oszillogrammes des
Primär- bzw. Sekundärstromes des Mp-Slromwandlers
12 beim Übergang vom Nofmaibeffieb in den Betrieb
bei Netzausfall dargestellt. Durch parallel zur Abszisse
gezeichnete Geraden 16 und 17 ist der SpannungsveN lauf ±AU am Frequenzrelais 14 begrenzt. Der
Darstellung ist deutlich zu entnehmen, daß die Anzahl der Nulldurchgänge im Moment des Netzausfalles eine
Sprungfunktion erfährt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Anordnung zur Überwachung eines Stromnetzes, an welchem eine selbsterregte oder fremderregte
Drehstromsynchronmaschine angeschlossen ist, die mit einer Sofortbereitschaftsanlage mit Energiespeicher
in Wirkverbindung steht, wobei zwischen dem Sternpunkt der Drehstromsynchronmaschine
und dem Netznulleiter ein den Netzschalter steuerndes Überwachungsgerät angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsgerät (11) einen Mp-Stromwandler (12)^
eine nachgeschaltete Bürde (13) und ein Frequenzrelais (14) aufweist, wobei das Frequenzrelais (14) die
Nulldurchgänge der an der Bürde (13) abfallenden Spannung ermittelt, und daß der Abfall der
Nulldurchgangsfrequenz unter einen vorgegebenen Wert als Signal für den Netzausfall bzw. für die
Betätigung des Netzschalters (6) und/oder für sonstige Sohaltvorgänge dient.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzrelais (14) ein Quarzelement
aufweist, mit dessen auf die Frequenz der zweiten Harmonischen der Netzfrequenz reduzierten
Eigenfrequenz die Frequenz der Nulldurchgänge « vergleichbar ist
3. Anordnung nach einem tier Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Einspeisung (5) der Drehstiomsynchronmaschine (7) eine einphasige,
induktive Zusatzlast (15) angeordnet ist
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Zusatzlast
(15) als LuftspaltcVossel; /Sgeführt ist.
5. Anordnung, bei dep die Bürste aus zwei parallel
geschalteten, entgegengesetz' gepolten Zenerdio- « den, einem Parallelwiderstand und einem zwischen
den Zenerdioden und dem Parallelwiderstand in Reihe angeordneten Widerstand besteht, nach
einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelwiderstand (18) als Induktivität
oder als Filter ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782800843 DE2800843C3 (de) | 1978-01-10 | 1978-01-10 | Anordnung zur Überwachung eines Stromnetzes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782800843 DE2800843C3 (de) | 1978-01-10 | 1978-01-10 | Anordnung zur Überwachung eines Stromnetzes |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2800843A1 DE2800843A1 (de) | 1979-07-12 |
DE2800843B2 DE2800843B2 (de) | 1980-05-14 |
DE2800843C3 true DE2800843C3 (de) | 1981-01-08 |
Family
ID=6029224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19782800843 Expired DE2800843C3 (de) | 1978-01-10 | 1978-01-10 | Anordnung zur Überwachung eines Stromnetzes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2800843C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT399429B (de) * | 1989-06-06 | 1995-05-26 | Gec Alsthom T & D Gmbh | Elektronische einrichtung mit einer steckeinheit zur ausschaltüberwachung von schaltgeräten |
AT399430B (de) * | 1989-08-23 | 1995-05-26 | Gec Alsthom T & D Gmbh | Elektronische einrichtung zur erfassung und speicherung in einem leistungsschalter ausgeschalteter kurzschlussströme |
CN109307790B (zh) * | 2018-10-25 | 2022-07-01 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种对高压三相电能计量同步采样的方法及*** |
-
1978
- 1978-01-10 DE DE19782800843 patent/DE2800843C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2800843B2 (de) | 1980-05-14 |
DE2800843A1 (de) | 1979-07-12 |
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