DE69610350T2

DE69610350T2 - Schutzausrüstung in einer bipolaren HGÜ-Station

Info

Publication number: DE69610350T2
Application number: DE69610350T
Authority: DE
Inventors: Ingvar Hagman
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2016-03-28
Also published as: SE505746C2; JPH08317548A; SE9501296D0; US5737166A; SE9501296L; EP0736949A1; DE69610350D1; EP0736949B1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung in einer bipoharen Stromrichterstation einer Anlage zur Leistnngsübertragung durch Hochspannungs-Gleichstrom (HGÜ) gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

Eine typische Anlage zur Leistungübertragung mittels Hochspannungs-Gleichstrom - eine HGÜ-Anlage - umfaßt zwei Stromrichterstationen die durch eine Gleichstromleitung, die zwei Leiter hat, miteinander verbunden sind. Jede Stromrichterstation enthält zwei zwölfpulsige Stromrichter, die auf der Gleichstromseite in Reihe geschaltet sind. Jeder Verbindungspunkt der Stromrichter ist im normalen Betrieb an eine Elektrodenleitung angeschlossen, die mit ihrem anderen Ende geerdet ist und die im Prinzip auf Erdpotential liegt. Die Anschlüsse der Stromrichter die auf der dem Verbindungspunkt abgewandeten Seite liegen, sind an die beiden Leiter der Gleichstromleitung angeschlossen und liegen in Bezug auf Erdpotential auf einem positiven beziehungsweise negativen Potential. Eine Anlage dieser Art wird als bipolare Anlage bezeichnet. In Verbindung mit bestimmten Fehlern oder während Wartungsarbeiten werden die Stromrichter, die an eine der Gleichstromleitungen der Übertragungsanlage angeschlossen sind, außer Betrieb genommen, und die Anlage wird in monopolarer Betriebsweise gefahren, in welchem Falle der rückfließende Strom durch die Erde oder durch den zuletzt genannten Leiter fließt.
Eine Stromrichterstation in einer Anlage der oben genannten Art hat zwei Polteile die wechselseitig identisch sind und von denen jeder aus einem der Stromrichter besteht sowie gewissen Filterkreisen, Meßeinrichtungen und Schalteinrichtungen, die an diesen Stromrichter angeschlossen sind. Zusätzlich hat die Anlage einen bipolaren Teil, welcher Einrichtungen enthält, die für beide Stromrichter gemeinsam sind, wie zum Beispiel die Elektrodenleitung, eine Stationserde und bestimmte Sammelschienen und Schalteinrichtungen zum Anschluß derjenigen Anschlüsse der Stromrichter, die auf der Erdseite liegen und die anzuschließen sind an die Elektrodenleitung, die Stationserde oder an einen der Leiter der Gleichstromleitung, um diesen Leiter als Rückleiter zu verwenden.
Es ist bekannt, eine Station der oben genannten Art mit einer Schutzanordnungs-Einheit für jeden Pol zu versehen. Eine solche Anordnung mißt eine Vielzahl von Größen, in erster Linie Ströme und Spannungen, die sich auf den Betriebszustand des Polteils beziehen. Auf der Grundlage vorgegebener Algorithmen und Kriterien erkennt die Schutzanordnung unnormale Betriebszustände des Polteils und aktiviert eine Anzahl von geeigneten Schutzmaßnahmen, um fortdauernde Fehler in der Anlage zu vermeiden. Beispiele solcher unnormalen Betriebszustände sind ein Überstrom, ein innerer Kurzschluß, ein Erdfehler, eine Unterbrechung, eine zu niederige Spannung, eine Überspannung. Beispiele von Schutzmaßnahmen sind das Auslösen von Leistungsschaltern auf der Wechselstromseite des Stromrichters, Sperrung (Blockierung) des Stromrichters, Isolierung (Spannungsfreischaltung) des Stromrichters durch Öffnen der Schalteinrichtungen, welche den Stromrichter mit der Leitung und der neutralen Schiene der Station verbinden, Steuerung des Stromrichters in den vollen Wechselrichterbetrieb. Normalerweise findet die Sperrung des Stromrichters im Falle eines entdeckten Fehlers statt, und in allen Fällen bedeutet ein Fehler generell, daß der Betrieb des betreffenden Pols für eine kürzere oder längere Zeit unterbrochen wird. Dies hat jedoch keinen ernsthaften Nachteil zur Folge, da der Betrieb mit dem verbleibenden Pol fortgesetzt werden kann. Da eine Anlage dieser Art für eine begrenzte Zeit überlastet werden kann, ist der Verlust an Übertragungsleistung der Anlage begrenzt.
Hinsichtlich des bipolaren Teils sind die Bedingungen jedoch anders. Normalerweise sind die Ströme und Spannungen in dem bipolaren Teil klein, wodurch die Gefahr von Fehlern in diesem reduziert wird. In bestimmten Anlagen hat man diesen Teil daher ungeschützt gelassen, was jedoch zu negativen Folgen führt. Da der bipolare Teil für beide Pole gemeinsam ist und da der Betrieb der Station nicht aufrechterhalten werden kann im Falle eines Fehlers im bipolaren Teil, liefern existierende Schutzeinrichtungen für den bipolaren Teil im Falle eines entdeckten Fehlers im bipolaren Teil ein Auslösesignal an beide Pole, durch welches die beiden Stromrichter der Station gesperrt werden und eine vollständige Beendigung der Leitungsübertragung der Anlage stattfindet. Da die übertragene Leistung einer Anlage der hier behandelten Art generell einen wichtigen Teil der Leistungen in den beiden Wechselstromnetzen, welche die Übertragungsanlage verbindet, darstellt, führt ein vollständiger Verlust der übertragenen Leistung häufig zu ernsten Störungen im Betrieb dieser Wechselspannungsnetze. Um die Zuverlässigkeit zu verbessern, hat man die bipolare Schutzeinrichtung in bekannter Weise mit zwei Teilen versehen, die voneinander unabhängig sind. Diese Teile werden mit Meßsignalen aus verschiedenen Meßkanälen der Meßeinrichtungen der Anordnung versorgt. Die Auslösesignale von den beiden Teilen der bipolaren Schutzeinrichtung werden der Steuereinrichtung der Pole parallel zugeführt. Es hat sich gezeigt, daß trotz dieser auf diesem Wege in die Schutzanordnung für den bipolaren Teil eingeführten Redundanz unnötige vollständige Stillsetzungen mit ihren ernsten Folgen durch die bipolare Schutzanordnung verursacht werden, beispielweise durch fehlerhafte Meßsignale, vergessenen Erdungen bei Wartungsarbeiten an einem Pol oder durch Testsignale bei Wartungsarbeiten an einem Pol während des monopolaren Betriebes. Ferner kann kein Teil der redundanten bipolaren Schutzanordnung jemals außer Betrieb genommen werden, zum Beispiel für Wartungsarbeiten, da dann die für eine zufriedenstellende Verläßlichkeit notwendige Redundanz verschwindet.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzanordnung in einer bipolaren HGÜ-Station der oben genannten Art zu entwickeln,
- die einen verbesserten Schutz des bipolaren Teils der Station ergibt,
- die nachhaltig die Gefahr eines Ausfalls beider Pole verringert und damit maximale Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Anlage sicherstellt,
- welche die Gefahr beseitigt, daß falsche Meßsignale den Verlust beider Pole verursachen können und
- welche die Möglichkeit bietet, Wartungsarbeiten an einem der Pole während eines monopolaren Betriebes oder am bipolaren Teil durchzuführen mit einer minalen Gefahr des Auftretens nicht gerechtfertigter Stillsetzungsauslösungen des Poles, der in Betrieb ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schutzanordnung in einer bipolaren HGÜ-Station gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zusätzlichen Ansprüchen genannt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 die Hauptschaltkreise auf der Gleichstromseite einer typischen Stromrichterstation,
Fig. 2 das Prinzip des Aufbaus der Schutzschaltungen gemäß der Erfindung in einer Stromrichterstation der in Fig. 1 gezeigten Art,
Fig. 3 wie die Signale der Meßeinrichtungen der Station den verschiedenen Teilen der Schutzanordnung zugeführt werden,
Fig. 4 wie Meßsignale angeordnet werden können, damit sie vom Status der relevanten Trennschalter beeinflußt werden, um ein zuverlässiges Testen der Meßeinrichtung des bipolaren Teils zu ermöglichen,
Fig. 5 wie zur Erreichung der Redundanz ein Meßsignal eines Stromes gebildet werden kann auf der Grundlage gemessener Werte anderer Ströme,
Fig. 6 wie die bipolare Schutzeinrichtung der Station aufgebaut sein kann, um eine Auslösung während des monopolaren Betriebes zu vermeiden,
Fig. 7 wie die bipolare Schutzeinrichtung der Station aufgebaut sein kann, um eine Auslösung während des bipolaren Betriebes zu vermeiden,
Fig. 8 wie die bipolare Schutzeinrichtung der Station aufgebaut sein kann zur Aufrechterhaltung des monopolaren Betriebes im Falle einer unrichtigen Anzeige einer Überspannung auf der neutralen Schiene.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt die Hauptschaltkreise auf der Gleichstromseite einer typischen bipolaren Stromrichterstation in einer HGÜ-Anlage. Zu der Station gehören zwei Hochleistungs- Stromrichter, SR1 und SR2, die imstande sind, Leistung zwischen einem Wechselspannungsnetz (nicht gezeigt) und der Gleichstromseite der Station zu übertragen. Die Station ist über Gleichstromleitungen L1 und L2 mit einer anderen (nicht gezeigten) Stromrichterstation verbunden.
Wie durch strich-punktierte Linien beziehungsweise gestrichelte Linien in der Figur gezeigt ist, bestehen die Hauptschaltkreise der Station auf der Gleichstromseite aus zwei identischen Teilen P1 und P2 (im folgenden als Polteile bezeichnet), die voneinander getrennt sind und von denen jeder einem Pol der Station zugeordnet ist, und einem Teil BIP, der für beide Pole gemeinsam ist (im folgenden als bipolarer Teil bezeichnet).
Die beiden Polteile sind im Prinzip unabhängig voneinander, und der Betrieb der Station kann - obgleich mit reduzierter Leistung - aufrechterhalten werden, wenn ein Polteil außer Betrieb genommen und abgetrennt wird. Der gemeinsame bipolare Teil andererseits ist für den Betrieb der Station notwendig, und ein Fehler in dem bipolaren Teil oder dessen Abschaltung hat den Verlust der Funktionsfähigkeit der gesamten Station zur Folge.
Der Polteil P1 enthält den Stromrichter SR1, dessen obere Gleichstrom-Anschlußstelle in der Figur mittels eines Trennschalters Q131 an die Leitung L1 angeschlossen werden kann. Die untere Anschlußstelle des Stromrichters ist über die neutrale Schiene NB1 des Pols, in welcher ein Leistungsschalter NBS1 angeordnet ist, an die Trennschalter Q101 und Q121 angeschlossen, mittels derer der Stromrichter an den bipolaren Teil angeschlossen werden kann. Ein Oberwellenfilter F1 ist parallel zu dem Stromrichter angeordnet zum Ausfiltern der Oberwellen mit den Ordnungszahlen 12 und 24.
Der Polteil P1 ist mit Meßtransduktoren P1-T1 und P1-T2 zur Messung der Ströme IDL1 und IDN1 auf beiden Seiten des Stromrichters versehen. Jeder Meßtransduktor ist mit zwei separaten Meßkanälen versehen und liefert zwei redundante Meßsignale, die mit IDLIA, IDLIB beziehungsweise IDNIA, IDNIB bezeichnet sind. Ferner hat der Polteil P1 zwei Meß- Spännungsteiler P1-V1 und P1-V2. Diese haben einfache Hauptschaltkreise aber redundante Meßverstärker, welche die Meßsignale UDNIA, UDNIB beziehungsweise UDLIA, UDLIB liefern, die den Gleichspannungen an den beiden Seiten des Stromrichters entsprechen. Ferner sind Meßverstärker P1MIA, P1MIB beziehungsweise P1M2A, P1M2B vorhanden, deren Ausgangssignale IF121A, IF121B beziehungsweise IF241A, IF241B zur Messung der Oberwellenströme mit den Ordnungszahlen 12 und 24 in dem Filter F1 verwendet werden.
Der Polteil P2 ist in der gleichen Weise aufgebaut wie der Polteil P1 und die Bezeichnungen dieser Komponenten und Signale entsprechen den entsprechenden Bezeichnungen beim Polteil P1 mit dem Unterschied, daß die Ziffer "1" in den Bezeichnungen durch "2" ersetzt ist.
Der bipolare Teil BIP enthält Sammelschienen und Schalteinrichtungen zum alternativen Anschluß einer jeden der neutralen Schienen NB1 und NB2 der Pole an die Elektrodenleitung EL mit zwei parallelen Zweigen ELa und ELb zu einer Stationserde SG oder zu der Gleichstromleitung des anderen Pols. Die neutralen Schienen der Pole können mittels der Trennschalter Q111 beziehungsweise Q112 an einen Verbindungspunkt CA angeschlossen werden und von dort entweder über einen Trennschalter Q14 und einen Leistungsschalter NBGS an die Stationserde SG oder über einen Trennschalter Q18, einen Leistungsschalter GRTB und die Trennschalter Q15 und Q16 an eine der Leitungen L1 und L2. Ferner können die neutralen Schienen mittels der Trennschalter Q121 beziehungsweise Q122 an einen Verbindungspunkt CB angeschlossen werden und von dort über einen Leistungsschalter MRTB an die Elektrodenleitung. Um eine Wartung des Leistungsschalters MRTB zu ermöglichen, ohne die Elektrodenleitung außer Betrieb zu nehmen, kann der Leistungsschalter durch einen Trennschalter Q17 überbrückt werden und mittels der Trennschalter Q19 und Q31 freigeschaltet werden.
Der bipolare Teil BIP hat einen Meßtransduktor BIP-T1 zur Messung des Stromes IDSG zu der Stationserde SG. Ein zweiter Meßtransduktor BIP-T2 mißt den Strom IDLM in dem Zweig, in welchem der Leistungsschalter GRTB liegt. Zwei Meßtransduktoren BIP-T3a utd BIP-T3b messen die Ströme IDEa und IDEb in den beiden Zweigen der Elektrodenleitung ELa und ELb. In der gleichen Weise wie die Meßtransduktoren der Polteile ist jeder der Meßtransduktoren mit zwei parallelen Meßkanälen versehen zur Lieferung von zwei redundanten Meßsignalen. Die Meßsignale sind bezeichnet mit IDSGA und IDSGB, IDLMA und IDLMB, IDEaA und IDEaß sowie IDEbA und IDEbB.
Während des normalen bipolaren Betriebes sind die Trennschalter Q111, Q112, Q121, Q122 geschlossen und die neutralen Schienen der Pole folglich an die Verbindungspunkte CA und CB angeschlossen. Die Trennschalter Q15 und Q16 und die Leistungsschalter NBGS und GRTB sind offen, das heißt, der Verbindungspunkt CA ist weder mit der Stationserde noch mit einer der Leitung L1, L2 verbunden. Die Trennschalter Q19 und Q31 und der Leistungsschalter MRTB sind geschlossen (und der Trennschalter Q17 ist offen), das heißt, die neutralen Schienen der Pole sind an die Elektrodenleitung angeschlossen. Die Leitungen L1 und L2 führen im wesentlichen gleich große Ströme und haben im wesentlichen gleich große Spannungen gegenüber Erde, jedoch mit entgegengesetzten Polaritäten. Der Strom in der Elektrodenleitung ist klein, und der bipolare Teil und die neutralen Schienen der Pole liegen auf einen niedrigen Potential gegenüber Erde.
Die Stationserde SG kann nicht kontinuierlich Strom führen. Sie kann jedoch für einen ausgeglichenen bipolaren Betrieb verwendet werden - in welchen Falle die Stromrichter derart gesteuert werden, daß ihre Ströme gleich groß sind - beispielsweise während Wartungsarbeiten an der Elektrodenleitung. Ferner wird die Stationserde vorübergehend für bestimmte Fehlerfälle verwendet.
Bei bestimmten Fehlern sind einer oder beide Stromrichter gesperrt. Sperrung eines Stromrichters, zum Beispiel SR2, bedeutet im Prinzip, daß die Gleichspannung des Stromrichters durch Blockierung der normalen Steuerimpulse zu den Stromrichterventilen auf Null reduziert wird. Möglicherweise werden auch Umgehungsventilpaare in den Stromrichtern gezündet. Vor der Sperrung wird der Stromrichter zur Reduzierung seines Stromes möglicherweise in den Wechselrichterbetrieb gesteuert. Ferner kann der Stromrichter durch Öffnung der zugehörigen Trennschalter Q112, Q122, Q132 und des Leistungsschalter NBS2 isoliert (galvanisch frei geschaltet) werden.
Wenn ein Stromrichter gesperrt wird - im angenommenen Fall der Stromrichter SR2 - setzt der andere Stromrichter (SR1) den Betrieb fort, und sein Laststrom fließt durch die Elektrodenleitung. Die Anlage arbeitet jetzt im monopolaren Betrieb. Bei einem monopolaren Betrieb für eine längere Zeitspanne wird die Anlage gewöhnlich in den Betrieb mit metallischer Rückleitung umgeschaltet, um hohe, andauernde Erdströme zu vermeiden. Der Trennschalter Q16 und der Leistungsschalter GRTB werden somit geschlossen, worauf der Leistungsschalter MRTB geöffnet wird und der Laststrom von der Elektrodenleitung auf die Leitung L2 kommutiert. Die Rückkehr zum bipolaren Betrieb kann (neben Betätigung geeigneter Trennschalter) erfolgen durch Schließen des Leistungsschalters MRTB und Öffnen des Leistungsschalters GRTB sowie Anschließen und Entsperren (Deblockieren) des zuvor gesperrten Stromrichters.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Schutzanordnung gemäß der Erfindung für die in Fig. 1 gezeigte Stromrichterstation. Die Figur zeigt schematisch die drei Teile P1, P2 und BIP der Hauptschaltkreise. In dem bipolaren Teil sind symbolisch eine Schiene, welche den Strom IDC führt, ein Leistungsschalter DCB und ein Meßglied PI-TI gezeigt, und diese sollen die elektrischen Schalter (die Leistungsschalter und die Trennschalter) und die Strommeßeinrichtungen des bipolaren Teils repräsentieren, die alle in Fig. 1 gezeigt sind. Von einem der Meßkanäle des Meßgliedes erhält man die Meßsignale IDCA, und von dem anderen Kanal erhält man die Meßsignale IDCB. Mit der Schutzanordnung der Station werden die Befehle und Zustandssignale BBS ausgetauscht, die für jeden relevanten Leistungsschalter oder Trennschalter aus den Befehlssignalen CLC und OPC für das Schließen beziehungsweise Öffnen der elektrischen Schalter bestehen, sowie die Zustandssignale CLI und OPI, welche die geschlossene beziehungsweise geöffnete Stellung der elektrischen Schalter anzeigen.
Die Schutzanordnung gemäß der Erfindung besteht aus zwei identischen Teilen PS1 und PS2, je ein Teil für jeden Pol.
Das Teil PS1 der Schutzanordnung hat zum Schutze des Polteils P1 zwei redundanten Polschutz-Einrichtungen P1S1 und P1S2 einer an sich bekannten Art. Jede Polschutz-Einrichtungen emgfängt Meßsignale MS1A beziehungsweise MSIB von dem Polteil, vorzugsweise von redundanten Meßeinrichtungen. Ferner, über ein Geräte-Interface P1AI tauschen die Polschutz-Einrichtungen Befehls- und Zustandsanzeigesignale BPS11, BPS12 mit Leistungsschaltern und Trennschaltern aus, die in dem Polteil angeordnet sind.
Jede der beiden Polschutz-Einrichtungen enthält eine Vielzahl von an sich bekannten Schutzfunktionen für Polteil P1, zum Beispiel
- Überstromschutz,
- Schutz während eines Kurzschlusses und bei Kommutierungsfehlern,
- Erdfehlerschutz für die Leitung L1 des Pols,
- Schutz der im Polteil vorhandenen Leistungsschalter.
Die beiden Polschutz-Einrichtungen sind so ausgeführt, daß ein gewünschter Grad an Redundanz in Bezug auf wesentliche Funktionen erreicht wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Schutzeinrichtungen untereinander identisch sind. Alternativ können zumindest einige der Schutzfunktionen in den beiden Schutzeinrichtungen unterschiedlich sein, aber so beschaffen sein, daß sie überlappenden Schutz bieten.
In Abhängigkeit empfangener Meß- und Zustandssignale bestimmen die Polschutz-Einrichtungen gemäß vorgegebener Algorithmen jede Maßnahme, die möglicherweise getroffen werden muß, um die Anlage zu schützen, und sie liefern die notwendigen Befehlssignale. Diese können die Gestalt von Auslösesignalen TR1P1 oder TR2P1 an das Steuersystem PICS des Polteils T1 zur Sperrung des Stromrichters annehmen und/oder von Befehlssignalen über das Interface P1AI (welches in demselben Gerätegehäuse CP1 wie die bipolare Schutzeinrichtung P1BIP angeordnet ist, siehe unten) zum Schließen oder Öffnen eines oder einiger Schalteinrichtungen des Polteils.
Der Teil PS1 der Schutzeinrichtung enthält ferner eine bipolare Schutzeinrichtung, die in dem Gerätegehäuse CP1 angeordnet ist und aus zwei Sätzen P1BIPS1 und P1BIPS2 besteht. Die beiden Sätze empfangen Meßsignale IDCA von einem der Meßkanäle des Meßtransduktors PI-TI (und von den entsprechenden Meßkanälen der anderen (nicht gezeigten) Meßeinrichtungen des bipolaren Teils). Über ein Geräte-Interface P1BIPAI tauscht die bipolare Schutzeinrichtung die oben genannten Befehls- und Zustandssignale BBS1 mit den Schalteinrichtungen des bipolaren Teils aus. Die Statussignale - SS-BIP1 - werden ebenfalls von dem Geräte-Interface an das Steuersystem P1CS des Pols P1 weitergegeben. Die Befehls- und Zustandssignale BBS1 passieren zwischen dem Geräte-Interface P1BIPAI und den Schalteinrichtungen über einen Testschalter P1TEST. Der Testschalter ist normalerweise geschlossen. In der offenen Stellung verhindert er, daß Befehlssignale (CLC, OPC) von dem relevanten Teil der bipolaren Schutzeinrichtung zu den Schaltgliedern (zum Beispiel MRTB, GRTB, NBGS), die im bipolaren Teil (BIP) vorhanden sind, eine Betätigung dieser elektrischen Schaltglieder bewirken. Dies wird bespielsweise dadurch erreicht, daß ein Testschalter in seiner offenen Stellung die Speisespannungen zu jedem Gerät abtrennt.
Um die größtmögliche Unabhängigkeit der anderen Einheiten der Schutzanordnung zu erreichen, werden die bipolare Schutzanordnung und ihr Geräte-Interface in einem getrennten Gehäuse CP1 untergebracht.
Zusätzlich zu den oben genannten Meßsignalen IDCA von der Meßeinrichtung in dem bipolaren Teil der Station erhältdie bipolare Schutzeinrichtung auch Meßsignale von bestimmten Meßeinrichtungen, die im Polteil P1 angeordnet sind, welche-Meßsignale erforderlich sind zum Schutz des bipolaren Teils der Station. Ein Beispiel einer solchen Meßeinrichtung ist der Meßtransduktor P1-T1, dessen Meßsignale unter anderem erforderlich sind zum Schutz des bipolaren Teils der neutralen Schiene. Die Meßsignale von diesem Meßglied werden der bipolaren Schutzeinrichtung für den Pol T1 zugeführt, und zwar so, daß ein Meßsignal (zum Beispiel Kanal A) dem Satz P1BIPS1 der bipolaren Schutzeinrichtung zugeführt wird, und das andere Meßsignal (Kanal B) dem Satz P1BIPS2 der bipolaren Schutzeinrichtung zugeführt wird. Dies ist in Fig. 2 schematisch durch die gestrichelten Linien für die Signale MS1A und MS1B gezeigt. In entsprechender Weise werden dieselben Signale auch der bipolaren Schutzeinrichtung in dem Teil PS2 der Schutzeinrichtung zugeführt, wo die Signale jedoch nur zur Alarmgebung und zum Polausgleich verwendet werden. Auch dieser Signalpfad ist in der Figur in gestrichelter Linie gezeigt. Wie sich aus Fig. 2 ergiebt, findet der entsprechende Signalaustausch auch vom Polteil P2 zu dem oberen Teil P1 der Schutzanordnung statt.
Die beiden Sätze P1BIPS1 und P1BIPS2 der bipolaren Schutzeinrichtung arbeiten parallel miteinander. Jeder Satz enthält eine Vielzahl von Schutzfunktionen für den bipolaren Teil der Station, und zwar zum Beispiel
- Differentialschutz für den bipolaren Teil der neutralen Schiene,
- Erdfehlerschutz für den metallischen Rückleiter,
- Schutz für die Leistungsschalter im bipolaren Teil und
- Überstromschutz für die Stationserde.
Die beiden Sätze sind so ausgeführt, daß sie gemeinsam mindestens für die wichtigsten Schutzfunktionen der bipolaren Schutzeinrichtung für Redundanz sorgen. Dies wird dadurch erreicht, daß die beiden Sätze mindestens teilweise verschiedene Meßsignale und/oder verschiedene Algorithmen benutzen, und dadurch, daß jeder Satz getrennt das geforderte Maß an Schutz für den bipolaren Teil vorsieht. Beispielsweise kann die Überstrom-Schutzeinrichtung für die Stationserde in einem der Sätze das direkte Meßsignale IDSGA von dem Meßtransduktor BIP-T1 verwenden, während dieselbe Überstrom-Schutzeinrichtung in dem anderen Satz einen Meßwert aus dem Strom IDSG durch Summierung der Meßwerte von den Meßeinrichtungen P1-T1, P2-T1, BIP-T2, BIP- T3a und BIP-T3b bildet. Auf diese Weise erhält man ein hohes Maß an Redundanz sowohl in Bezug auf die beiden Sätze der bipolaren Schutzeinrichtung als auch in Bezug auf die verwendeten Meßeinrichtungen. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, die ein Summierungsglied SD1 zeigt. Diesem werden die Meßsignale von den oben genannten Meßeinrichtungen zugeführt, und das Summierungsglied bildet den Meßwert IDSGA' des Stromes IDSG gemäß der folgenden sich aus dem Kirchhoffschen Gesetz ergebenden Beziehung
IDSGA' = IDN2A - IDN1A - IDEaA - IDEbA + IDLM,
worin sich die Vorzeichen aus der Polarität der Ströme, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, ergeben. Dem Satz P1BIPS1 der bipolaren Schutzeinrichtung wird dann einer der beiden Meßwerte des Stromes IDSG, zum Beispiel IDSGA von der Meßeinrichtung BIP-T1, zugeführt, und dem anderen Satz P1BIPS2 wird der andere Meßwert, das heißt IDSGA' vom Summierungsglied SD1, zugeführt.
In Abhängigkeit der empfangenen Meß- und Zustandssignale bestimmt der bipolare Schutz gemäß vorgegebenen Algorithmen Maßnahmen die getroffen werden müssen, um die Anlagen zu schützen, und liefert die notwendigen Befehlssignale. Diese können aus einem Auslösesignal TRBIPP1 an das Steuersystem PICS des Polteils P1 zur Sperrung des Stromrichters des Pols bestehen und/oder aus Befehlssignale (über das Interface P1BIPAI) zum Schließen einer oder einiger der Schalteinrichtungen des bipolaren Teils.
Der Teil PS2 der Schutzanordnung ist in der gleichen Weise wie der Teil PS1 aufgebaut, und seine Einheiten haben die gleichen Bezeichnungen, wobei die Polkennung "1" ersetzt - ist durch "2". Eine Ausnahme hiervon besteht darin, daß die bipolare Schutzeinrichtung im Teil PS2 mit den Meßsignalen IDCB von der Meßeinrichtung im bipolaren Teil versorgt wird. Die zweite Ausnahme besteht darin, daß sowohl die bipolare Schutzeinrichtung als auch die Pol-Schutzeinrichtung in diesem Teil der Schutzeinrichtung der Station mit Meßsignalen von dem Polteil P2 (statt von dem Polteil P1) versorgt wird. Dies führt dazu, daß die beiden Teile PS1 und PS2 der Schutzanordnung der Station mit Meßsignalen versorgt werden, die voneinander unabhängig sind.
Fig. 3 zeigt, wie die Meßsignale von den verschiedenen Teilen der Station zu verschiedenen Teilen der Schutzeinrichtung der Station geführt werden. Im linken Teil der Figur sind symbolisch die Meßeinrichtungen P1-TI im Polteil P1 (das heißt in der Station gemäß Fig. 1 beispielsweise die Meßtransduktoren P1-T1 und P1-T2), die Meßeinrichtungen BIP-T1 im bipolaren Teil (das heißt in Fig. 1 die Meßtransduktoren BIP-T1 bis BIP-3b) und die Meßeinrichtungen P2-TI im Polteil P2 (zum Beispiel die Meßtransduktoren P2-T1 und P2-T2) gezeigt. Die beiden separaten Meßkanäle der Meßeinrichtungen sind mit A und B bezeichnet. Auf der rechten Seite der Fig. 3 sind die beiden Sätze jeder der beiden Pol-Schutzeinrichtungen und die bipolare Schutzeinrichtungen gezeigt, und die Einheiten haben die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 2. Die Meßsignale von den Meßkanälen A im Polteil P1 werden dem Satz 1 zugeführt, und die Meßsignale des Meßkanals B werden dem Satz 2 der Pol-Schutzeinrichtung und der bipolaren Schutzeinrichtung zugeführt, die dem Pol 1 zugeordnet sind. In der gleichen Weise werden die Meßsignale des Meßkanals A im Polteil P2 dem Satz 1 zugeführt und die Meßsignale des Meßkanals B werden dem Satz 2 der Pol-Schutzeinrichtung und der bipolaren Schutzeinrichtung zugeführt, welche dem Pöl P2 zugeordnet sind. Die Meßsignale des Meßkanals A der Meßeinrichtung des bipolaren Teils werden beiden Sätzen der bipolaren Schutzeinrichtung, die dem Pol P1 zugeordnet sind, zugeführt, und die Meßsignale des Meßkanals B der Meßeinrichtung des bipolaren Teils werden beiden Sätzen der bipolaren Schutzeinrichtung zugeführt, die dem Pol P2 zugeordnet sind. Wie aus den Zeichnungen klar wird, sind diejenigen Teile der Anordnung, die oberhalb und unterhalb der gestrichelten Linie C-C in Fig. 3 liegen, voneinander unabhängig. Ein Fehler in irgendeinem Teil der Anordnung im oberen Teil der Fig. 3, zum Beispiel ein Fehler im Meßkanal einer Meßeinrichtung, beeinflußt in keiner Weise die Schutzeinrichtung des unteren Teils und umgekehrt.
Die einzige Ausnahme von dem oben beschriebenen Prinzip der Unabhängigkeit sind solche Meßsignale von einem Polteil, zum Beispiel P1 (die Meßsignale von dem Meßtransduktoren P1-T1), die der bipolaren Schutzeinrichtung (P2BIPS1/S2) des Teils der Schutzanordnung (PS2) zugeführt werden, der dem anderen Pol zugeordnet ist. Wie jedoch oben erwähnt wurde, können diese Signale nur einen Alarm und/oder einen Polausgleich in dem letztgenannten Teil der Schutzanordnung verursachen, und ein falsches Meßsignal kann daher keine betriebliche Störung verursachen.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, werden die Schalteinrichtungen des bipolaren Teils durch die beiden bipolaren Schutzeinrichtungen parallel beeinflußt. Jedoch sind die bipolaren Schutzeinrichtungen über individuelle Testschalter P1TEST und P2TEST an die Schalteinrichtungen angeschlossen.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, kann ein einfacher Meßfehler, das heißt ein Meßfehler in einem einzigen Meßkanal zur gleichen Zeit, niemals den Ausfall von mehr als einem der beidem Pole der Station verursachen, und der Betrieb kann mit dem anderen Pol ohne ernsthafte Konsequenzen fortgesetzt werden.
Während des monopolaren Betriebs, zum Beispiel bei Wartungsarbeiten, ist ein Pol, zum Beispiel P1, in Betrieb. Bei dem anderen Pol sind sowohl die Hauptschaltkreise - P2 in Fig. 1 - und die Schutzschaltkreiss - PS2 in Fig. 2 - abgeschaltet. Die Schutzkreise für diesen Pol können dann durch Öffnen des Testschalters P2TEST abgetrennt werden. Die abgetrennten Schutzschaltkreise sind dann noch an ihre Meßkanäle angeschlossen, wie sich aus Fig. 2 ergibt, und sie können zusammen mit diesen Kanälen ohne irgendeine Gefahr getestet werden. Da der Testschalter offen ist, können Fehler bei der Wartungsarbeit und beim Testen niemals zu ungerechtfertigten Auslösesignalen für den bipolaren Teil führen.
Wie sich aus der obigen Beschreibung und unter Bezug auf Fig. 2 ergibt, sind die beiden Sätze P1BIPS1 und P1BIPS2 der bipolaren Schutzeinrichtung für den oberen Pol in der Weise ausgeführt, daß volle Redundanz auch während des monopolaren Betriebes und während Wartungsarbeiten aufrecht erhalten bleibt. Auf diese Weise wird es ermöglicht, den Betrieb der Station mit voller Zuverlässigkeit aufrecht zu erhalten, und zwar sowohl, wenn ein Pol im Falle eines Fehlers abgeschaltet ist, als auch während Wartungsarbeiten irgendwo innerhalb der Station.
Um die Gefahr einer ungerechtfertigten Auslösung während des Testens einer Meßeinrichtung, deren Meßsignale von der bipolaren Schutzeinrichtung verwendet werden, zu beseitigen, erhalten die Algorithmen der Schutzeinrichtung diese Signale in Abhängigkeit von Statussignalen von den Trennschaltern des bipolaren Teils. Wenn die Statussignale der Trennschalter anzeigen, daß die Meßeinrichtung abgetrennt ist, werden die Meßsignale von der Meßeinrichtung in der Schutzeinrichtung auf Null gesetzt. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, die als ein Beispiel das Meßsignal IDSGA der Meßeinrichtung BIP-T1 in Fig. 1 zeigt. Das Signal wird dem Algorithmus ALG der bipolaren Schutzeinrichtung über das Schaltglied ESA1 zugeführt. Letzteres wird gesteuert in Abhängigkeit der Statussignale Q14CLI und Q14OPI von dem Trennschalter Q14 über ein bistabiles Flip-Flop BV, dessen SET-Eingang mit einer UND-Bedingung versehen ist. Wie aus der Figur klar wird, wird die Steuerung in der Weise durchgeführt, daß ESA1 aktiviert wird, wenn das Statussignal Q14CLI anzeigt, daß der Trennschalter Q14 geschlossen ist, wodurch das Meßsignal IDSGA an den Algorithmus der Schutzeinrichtung weitergeleitet wird. Wenn andererseits das Statussignal anzeigt, daß der Trennschalter Q14 offen ist, wird ESA1 nicht aktiviert, wodurch ein Signal, welches dem Stromwert Null entspricht, dem Algorithmus zugeführt wird. Auf diese Weise kann die Meßeinrichtung ohne die Gefahr einer ungerechtfertigten Auslösung getestet werden. Die Verwendung des bistabilen Flip- Flops BV erfordert ein aktives Statussignal, um eine Änderung der Stellung der Schalteinrichtung ESA1 zu erreichen. Auf diese Weise wird verhindert, daß ein Verlust der beiden Statussignale, was beispielsweise im Falle eines Ausfalls der Hilfsleistung geschehen kann, zu einer Änderung der Stellung der Schalteinrichtung führt.
Die entsprechende Funktion ist für das andere Meßsignal IDSGB der Meßeinrichtung vorgesehen sowie für die anderen Meßeinrichtungen des bipolaren Teils in Abhängigkeit von den Statussignalen von den Trennschaltern, die für diese Meßeinrichtungen relevant sind.
Die Zuverlässigkeit der Arbeitsweise während eines monopolaren Betriebes kann ferner vergrößert werden durch Nutzung der Tatsache, daß der Gleichstrom durch einen Stromrichter nur eine bestimmte Richtung, die als positiv definiert wird, haben kann. Eine Differential-Schutzeinrichtung für die neutrale Schiene des bipolaren Teils macht von der Tatsache Gebrauch, daß im fehlerfreien Zustand die Summe der der neutralen Schiene zufließenden (oder von ihr wegfließenden) Ströme Null ist. Wenn die Summe der gemessenen Ströme von Null abweicht, ist dies ein Anzeichen für einen Fehler und veranlaßt ein Auslösesignal. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Schutzanordnung gemäß der Erfindung ist das Auslösesignal während des monopolaren Betriebes gesperrt, wenn die gemessene Summe der Ströme ein solches Vorzeichen hat, daß dies bedeutet, daß der Strom durch den in Betrieb befindlichen Stromrichter negativ ist. Der Grund dafür besteht darin, daß ein solches Vorzeichen der Summe der Ströme auf einem Fehler der Messung beruhen muß, und durch die nun beschriebene Funktion wird verhindert, daß ein Meßfehler eine ungerechtfertigte Auslösung verursacht.
Diese Funktion ist in Fig. 6 dargestellt, welche relevante Teile der Hauptschaltkreise der Station mit den gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 1 zeigt. In den Polteilen P1 und P2 werden diejenigen Teile der bipolaren Schutzeinrichtungen dieser Pole gezeigt, welche die Differential-Schutzeinrichtung für den bipolaren Teil BIP darstellen und die im monopolaren Betrieb aktiv sind. Für den Pol 1 besteht diese Schutzeinrichtung aus dem Summierungsglied SD21, welches die Ströme zu und von dem bipolaren Teil summiert (mit einem positiven Vorzeichen für Ströme weg vom bipolaren Teil) in denjenigen Fällen, in denen Pol 1 in Betrieb ist und Pol 2 abgeschaltet ist. Das Summensignal DI21 wird mit einem niedrigen Referenzwert in einem Vergleichsglied CP21 verglichen. Den Referenzwert erhält man von einem Referenzwert-Generator RSS21. Wenn das Summensignal den Referenzwert übersteigt, wird ein "1"-Signal an das UND-Glied AG21 geliefert. Dem zweiten Eingang des UND-Gliedes wird ein Signal "ENABLE P1" zugeführt, welches die jetzt beschriebene Schutzeinrichtung aktiviert, wenn sich der Pol P1 im normalen monopolaren Betrieb befindet, was beispielsweise dadurch angezeigt wird, daß die relevanten Trennschalter sich in korrekten Stellungen für diesen Betriebsfall befinden, sowie dadurch, daß die Überwachung der Strom-Meßeinheiten anzeigt, daß ihre Funktion nicht gestört ist. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes wird einem Verzögerungsglied DM21 zugeführt, welches eine bestimmte Zeitspanne t nach dem Eingang eines Eingangssignals ein Auslösesignal "TRIP P1" an das Steuersystem des Pols liefert.
Ein tatsächlicher Fehler, beispielsweise der symbolisch eingetragene Erdfehler EF, während des monopolaren Betriebes mit dem Pol P1 hat normalerweise eine Verkleinerung des Stromes durch die Elektrodenleitung zur Folge und folglich ein positives Ausgangssignal DI21 von dem Summierungsglied und ein Auslösesignal für den Pol. Im monopolaren Betrieb muß ein Auslösesignal gegeben werden, damit der Strom bei einem permanenten Fehler zum Erlöschen gebracht wird. Somit reagiert die Schutzeinrichtung korrekt auf tatsächliche Fehler.
Bestimmte Meßfehler, zum Beispiel ein Meßfehler, der zu einem zu hohen Strom in der Elektrodenleitung führt, hat zur Folge, daß das Ausgangssignal DI21 des Summierungsgliedes negativ wird. Dies würde einem negativen Strom durch den Stromrichter des Pols P1 entsprechen, was physikalisch unmöglich ist. In diesem Falle erhält man daher, da das Vergleichsglied CP21 auf das Vorzeichen seines Eingangssignals anspricht, kein Ausgangssignal vom Vergleichsglied und folglich keine Auslösung (Abschaltung) des Pols. In diesem Falle wird eine Ursache für ungerechtfertigte Auslösungen somit beseitigt.
Die bipolaren Schutzeinrichtung für den Pol P2 hat einen entsprechenden Aufbau und eine entsprechende Funktion und unterscheidet sich nur dadurch, daß in den Bezeichnungen "1" durch "2" ersetzt ist.
Es ist wichtig, daß der monopolare Betrieb nur dann als eine Betriebsart angesehen wird, wenn der zweite Pol vollständig abgetrennt ist. Die Signale "ENABLE P1/P2" stellen sicher, daß die bipolare Schutzeinrichtung eines Pols gemäß Fig. 6 nur aktiviert wird, wenn die beiden neutralen Trennschalter des anderen Poles offene Stellungen anzeigen. Ferner ist keine Strommessung von einem gesperrten Pol in den Algorithmus des anderen Pols eingebunden, was sich aus Fig. 6 ergibt. Dies ist eine Vorbedingung für die Sicherstellung, daß nicht beide Pole wegen eines einzelnen Fehlers abgeschaltet werden. Beispielsweise führt ein Fehler in der Messung des Stroms IDN1/2 in der neutralen Schiene des einen Pols zu einer Intervention durch die Pol-Schutzeinrichtung des betreffenden Pols, welche Intervention den Pol außer Betrieb nimmt. Wenn in diesem Falle auch die bipolare Schutzeinrichtung des verbleibenden Pols die falsche Strommessung des abgeschalteten Pols verwenden würde, würde auch dieser Pol abgeschaltet werden, und folglich würde ein Ausfall beider Pole der Station durch einen einzigen Meßfehler verursacht werden. Dies wird mit Hilfe des oben beschriebenen Systems verhindert.
Fig. 7 zeigt die entsprechende Funktion der bipolaren Schutzeinrichtung im bipolaren Betrieb. Die bipolare Schutzeinrichtung des Pols P1 hat ein Summierungsglied SD31, welchem die Strommeßsignale von allen Strommeßeinrichtungen zugeführt werden, die Ströme zu oder von dem bipolaren Teil BIP messen. Das Ausgangssignal DI31 stellt unter Berücksichtigung der Polaritäten die Summe aller Ströme dar, die Vom bipolaren Teil wegfließen. Im fehlerfreien Zustand ist diese Summe Null. Das Ausgangssignal wird einem Absolutwertgenerator AB31 zugeführt und wird in einem Vergleichsglied CP31 mit einem niedrigen Referenzwert verglichen, den man vom einem Referenzwert-Generator RSS31 erhält. Wenn der Absolutwert des Signals DI31 das Referenzsignal übersteigt, wird einem UND-Glied AG31 ein Signal "1" zugeführt. Einem zweiten Eingang des UND-Gliedes wird ein Signal "ENABLE P1" zugeführt, welches "1" ist, wenn die relevanten Trennschalter sich in den für diesen Betriebsfall richtigen Stellungen befinden und wenn die Überwachung der betreffenden Meßeinheiten anzeigt, daß ihre Funktion nicht gestört ist. Ein Ausgangssignal "1" von dem UND-Glied ist ein Hinweis auf einen Erdfehler im bipolaren Teil der Station, und es wird einem ersten Verzögerungsglied DM31 zugeführt, dessen Ausgangssignal "POLBAL" ein Befehl für einen Polausgleich gibt. Dies bedeutet, daß der Pol mit dem höchsten Strom den Befehl erhält, seinen Strom soweit zu reduzieren, bis beide Pole einen gleich großen Strom führen.
Im Falle eines tatsächlichen Fehlers, zum Beispiel des in der Figur gezeigten Erdfehlers EF, wird der Fehlerstrom durch den Polausgleich wirksam zum Verschwinden gebracht. Der Betrieb kann daher ohne irgendeinen Nachteil aufrechterhalten werden. Nach dem Ausgleich ist das Ausgangssignal des Vergleichsgliedes CP31 eine "0", jedoch bleibt die Polausgleichung wirksam, bis sie von der Bedienungsperson zurückgestellt wird.
Wenn andererseits ein festgestellter Fehlerstrom nicht verschwindet, so liegt dies wahrscheinlich an einer unrichtigen Messung im Steuersystem des Gleichrichters. Daher erhält man - wenn das Fehlersignal-nicht innerhalb einer bestimmten Zeitspanne verschwindet - ein Signal CHO(TOS if inv) von einem zweiten Verzögerungsglied DM41. Dieses Signal veranlaßt die Umschaltung zu einem redundanten Steuersystem des Gleichrichters mit redundaten Meßtransduktoren, wobei das Fehlersignal wahrscheinlich verschwindet. In denjenigen Fällen, in denen die Station als Wechselrichter arbeitet, ist die andere Station der Übertragungsanlage stromsteuernd, und der Befehl zur Polausgleichung wird dann an diese Station übertragen. Falls der Übergang zu einem redundanten Steuersystem (möglicherweise zu der zweiten Station) nicht zu einem Verschwinden des Fehlersignals führen sollte (was beispielsweise geschehen kann im Falle eines Fehlers in der Schalteinrichtung des Wechselrichters oder im Falle von Telekommunikationsfehlern), kann die Bedienungsperson von Hand die Strombefehle zwischen den Polen so einstellen, daß ein Ausgleich erreicht wird.
Die bipolare Schutzeinrichtung des Pols P2 ist in der gleichen Weise wie oben beschrieben aufgebaut.
Am wahrscheinlichsten handelt es sich um einen Fehler eines Meßtransduktor, der die bipolare Schutzeinrichtung im bipolaren Betrieb aktiviert, da bei dieser Betriebsart die Pole normalerweise immer ausgeglichen sind und daher kein Strom durch die bipolare Schalteinrichtung fließt. Aus diesem Grunde werden bei dieser Betriebsart nur solche Schutzmaßnahmen getroffen, welche die Auslösung eines Pols zur Folge haben. Die Schutzmaßnahmen bestehen aus einer Polausgleichung, dem Übergang zu einem redundaten Steuersystem (möglicherweise in der zweiten Station) und möglicherweise einem Alarmsignal für die Bedienungsperson.
In der oben unter Hinweis auf die Fig. 6 und 7 beschriebenen Weise werden fälschliche Auslösungen (Abschaltungen) beider Pole in der Station vermieden, und ferner wird eine vollständige Zuverlässigkeit sowohl für den monopolaren Betrieb als auch für den bipolaren Betrieb erreicht. Alle Fehler in dem Hauptschaltkreis werden entdeckt, und die geringstmöglichen Abschaltungen finden statt.
Die bipolaren Schutzeinrichtungen beider Pole sind mit Schutzeinrichtungen gegen eine hohe Spannung auf der neutralen Schiene versehen. Eine hohe Spannung auf der neutralen Schiene kann durch einen schlechten Kontakt zur Erde über die Elektrodenleitung verursacht sein; dies ist symbolisch in Fig. 8 durch die Zickzacklinie BC angedeutet. Eine solche hohe Spannung kann beseitigt werden durch Schließen des Leistungsschalters NBGS des bipolaren Teils. Dieser Leistungsschalter ist normalerweise nicht dafür vorgesehen, Strom zu führen, sondern er wird vorübergehend für spezielle Fehlerfälle mit hohen Strömen benutzt oder kontinuierlich für einen kleinen oder gar keinen Stromfluß benutzt (zum Beispiel im Falle von Wartungsarbeiten an der Elektrodenleitung).
Wie in Fig. 8 gezeigt, enthält die bipolare Schutzeinrichtung des Pols P1 ein Vergleichsglied CP41, welches die gemessene Spannung UDN1 der neutralen Schiene mit einem Referenzwert von einem Referenzwert-Generator RSS41 vergleicht. Wenn die gemessene Spannung das Referenzsignal überschreitet, erhält man ein "1"-Signal von dem Vergleichsglied an ein UND-Glied AG41. Dieses Glied wird von einem Signal"P1 DEBL" gesteuert, welches den Wert "1" hat, wenn der Stromrichter des Pols 1 entsperrt wird, und welches den Wert "0" annimmt, wenn der Stromrichter eine Auslösung erfährt und gesperrt wird. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes wird einem ersten Verzögerungsglied DM51 zugeführt, welches nach einem Zeitintervall ein Signal "CLO NBGS" zum Schließen des Leistungsschalters NBGS liefert. Wenn das Fehlersignal vom Vergleichsglied nach einer bestimmten Zeitspanne nach dem Schließen des Leistungsschalters weiter vorhanden bleibt, liefert ein zweiter Verzögerungsglied DM61 ein Signal "TRIP P1 STO NBGS", welches eine Auslösung des Pols P1 vorsieht, das heißt Sperrung und Abtrennung des Stromrichters des Pols, und auch, wenn die Abtrennung abgeschlossen ist, die Öffnung des Leistungsschalters befiehlt.
Die bipolare Schutzeinrichtung des Pols 2 ist in der gleichen Weise aufgebaut, wie die eben beschriebene für den Pol P1.
Wenn die Spannung auf der neutralen Schiene, beispielsweise wegen eines hohen Widerstandes in der Elektrodenleitung, den zulässigen Wert überschreitet, wird von der bipolaren Schutzeinrichtung beider Pole ein Befehl zur Schließung des Leistungsschalters NBGS gegeben. Mit der Schließung des Leistungsschalters verschwindet die hohe Spannung. Der Betrieb der beiden Pole kann ungestört fortgesetzt werden, während der Fehler auf der Elektrodenleitung beseitigt wird.
Wenn andererseits ein fehlerhaftes Meßgerät dazu führt, daß die Pol-Schutzeinrichtung eines Pols eine hohe Spannung auf der neutralen Schiene feststellt, so erhält man von dieser Schutzeinrichtung einen Befehl zum Schließen des Leistungsschalters NBGS. Hierdurch wird nicht das fehlerhafte Meßsignal beeinflußt, und nach einer bestimmten Zeitspanne wird daher von der Schutzeinrichtung das Signal "TRIP P1 STO NBGS" geliefert. Der Pol erfährt eine Auslösung (Abschaltung), wobei der Strom des verbleibenden Poles nun größtenteils in die Stationserde geleitet wird. Ein kontinuierlicher Strom durch die Stationserde wird dadurch vermieden, daß nach der Auslösung des erstgenannten Poles ein Befehl zum Öffnen des Leistungsschalters NBGS gegeben wird. Der Strom des verbleibenden Poles kommutiert dann von der Stationserde zu der Elektrodenleitung, und ein kontinuierlicher monopolarer Betrieb der Station wird aufrechterhalten.

Claims

1. Schutzanordnung in einer bipolaren Stromrichterstation einer Anlage zur Leistungsübertragung durch Hochspannungs- Gleichstrom, wobei

- die Hauptschaltkreise auf der Gleichstromseite der Station zwei separate Polteile (P1,P2), und zwar je einen Teil für jeden der beiden Pole der Station haben, sowie einen Teil, den bipolaren Teil (BIP), der für beide Pole gemeinsam ist,

- die Station Meßeinrichtungen (z. B. BIP-T1) hat, mit denen Meßsignale (IDSGA, IDSGB) gewonnen werden können, welche den Betriebsgrößen (IDSG) der Station entsprechen und die der Schutzanordnung zugeführt werden können,

- die Schutzanordnung in der Lage ist, in Abhängigkeit der Meßsignale und in Übereinstimmung mit vorgegebenen Algorithmen selektiv Maßnahmen zu ergreifen, um fortdauernde Fehler durch Beeinflussung des Betriebes der Station zu vermeiden,

- die Schutzanordnung eine Polschutz-Einrichtung (z. B. P1S1, P1S2) für jeden Polteil (z. b. P1) und eine bipolare Polschutz-Einrichtung (P1BIPS1, P1BIPS2,P2BIPS1, P2BIPS2) für den bipolaren Teil hat,

- die bipolare Schutzeinrichtung zwei voneinander unabhängige Teile (P1BIPS1, P1BIPS2, beziehungsweise P2BIPS1, P2BIPS2) hat und

- die Meßeinrichtung in der Lage ist, für jede Betriebsgröße einer Gruppe von Betriebsgrößen des bipolaren Teils zwei redudante Meßsignale zu erzeugen, von denen jedes einem der genannten unabhängigen Teile der bipolaren Schutzeinrichtung zugeführt werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Teile der bipolaren Schutzeinrichtung einem der beiden Polteile der Station zugeordnet ist und daß derjenige der Teile (z. B. P1BIPS1 und P1BIPS2) der bipolaren Schutzeinrichtung, der einem bestimmten Polteil (P1) zugeordnet ist, nur den Betrieb dieses Polteils beeinflußt und nicht den Betrieb des anderen Polteils (P2).

2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Teile der bipolaren Schutzeinrichtung mit einem Testschalter (P1TEST, P2TEST) versehen ist, der in der Lage ist zu vermeiden, daß Befehlssignale (CLC, OPC) von dem relevanten Teil der bipolaren Schutzeinrichtung eine Betätigung elektrischer Schaltvorrichtungen (z. B. MRTB, GRTB, NBGS) des bipolaren Teils (BIP) verursachen.

3. Schutzanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Teile der bipolaren Schutzeinrichtung zwei Sätze (z. B. P1BIPS1, P1BIPS2) von mindestens teilweise redundanten Schutzfunktionen hat, die miteinander parallel arbeiten.

4. Schutzanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satz (z. B. P1BIPS1) in der Lage ist, einen ersten Meßwertes (z. B. IDSGA) von einer Meßeinrichtung (BIP-T1) zu empfangen, die in der Lage ist, den Strom (IDSG) in einem ersten Leiter des bipolaren Teils (BIP) zu messen, während der andere Satz (P1BIPS2) in der Lage ist, Meßwerte von Meßeinrichtungen (P1-T1, P2- T1, BIP-T2, BIP-T3a, BIP-T3b) zu empfangen, welche Meßeinrichtungen in der Lage sind, die Ströme in anderen Leitern des bipolaren Teils zu messen, und auf der Basis dieser Meßwerte unter Anwendung des Kirchhoffschen Gesetzes einen zweiten Meßwert (IDSGA') zu bilden, welcher dem Strom (IDSG) in dem genannten ersten Leiter entspricht.

5. Schutzanordnung nach Anspruch 4 in einer Anlage, in der der bipolare Teil zwei parallele Elektrodenleitungen (ELa, Elb) hat, dadurch gekennzeichnet, daß zwei separate Meßeinrichtungen (BIP-T3a, BIP-T3b) vorhanden sind, von denen jede in der Lage ist, den Strom in einer der Elektrodenleitungen zu messen.

6. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Meßeinrichtung (BIP-T1) einer elektrischen Schaltvorrichtung (Q14) zur Abschaltung der Meßeinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßsignal (z. B. IDSGA) der Meßeinrichtung der bipolaren Schutzeinrichtung über Schalteinrichtungen (BV, ESA1) zugeführt werden kann, die in der Lage sind, in Abhängigkeit von Zustandssignalen (Q14CLI, Q14OPI) von den Schaltvorrichtungen (Q14), wenn die Meßeinrichtung abgeschaltet ist, der bipolaren Schutzeinrichtung ein Signal zuzuführen, welches dem Meßwert Null entspricht.

7. Schutzanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung Mittel (BV) enthält, die in der Lage sind, eine Änderung des Zustandes der Schaltvorrichtung (ESA1) zu verhindern, wenn die Zustandssignale (Q14CLI, Q14OPI) der Schaltvorrichtungen (Q14) verloren gegangen sind.

8. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Strommeßeinrichtungen (BIP-T1, BIP-T2, BIP-T3a, BIP- T3b, P1-T1), die in der Lage sind, Ströme an einer Vielzahl von Stellen in der Anlage zu messen, sowie mit Einrichtungen (SD21), die in der Lage sind, auf der Grundlage der gemessenen Ströme ein Anzeigesignal (DI21) zu bilden, welches bei einem fehlerfreien Zustand Null ist, und mit Einrichtungen (AG21, DM21), die in der Lage sind, eine Schutzmaßnahme (TRIP P1) auszulösen, wenn das Anzeigesignal von Null abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzanordnung Einrichtungen (CP21) enthält, die in der Lage sind, bei monopolarem Betrieb die genannte Schutzmaßnahme zu blockieren, wenn das Anzeigesignal einen negativen Strom durch den im Betrieb befindlichen Stromrichter anzeigt.

9. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bipolare Schutzeinrichtung in der Lage ist, während des bipolaren Betriebes nur solche Schutzmaßnahmen zu treffen, die nicht zu einem Abschalten eines der Stromrichter der beiden Pole führen.

10. Schutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der bipolare Teil (BIP) einen Leistungsschalter (NBGS) zum Anschluß der neutralen Sammelschiene des bipolaren Teils an die Stationserde enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Polschutz-Einrichtung Mittel (CP41, RSS41, AG41, DM51) enthält, die in der Lage sind, das Schließen des Leistungsschalters bei einer Überspannung an der neutralen Sammelschiene herbeizuführen und, wenn die Anzeige der Überspannung fortbesteht, eine Abschaltung desjenigen Pols herbeizuführen, zu dem die betreffende Polschutz-Einrichtung gehört, und danach das Öffnen des Leistungsschalters herbeizuführen.