EP2274758A1 - Method for determining a switching time of an electrical switching device - Google Patents

Method for determining a switching time of an electrical switching device

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EP2274758A1
EP2274758A1 EP09745727A EP09745727A EP2274758A1 EP 2274758 A1 EP2274758 A1 EP 2274758A1 EP 09745727 A EP09745727 A EP 09745727A EP 09745727 A EP09745727 A EP 09745727A EP 2274758 A1 EP2274758 A1 EP 2274758A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
time
voltage
determined
switching
determining
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09745727A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Georg Richter
Christian Wallner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2274758A1 publication Critical patent/EP2274758A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H2009/566—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle with self learning, e.g. measured delay is used in later actuations

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a switching time of an electrical switching device with a breaker path, which is arranged between a voltage applied to a driving voltage first line section and after a turn-off of the switching device forming a resonant circuit second line section.
  • Such a method is known for example from DE 10 2005 005 228 Al.
  • a method for determining a switching time of an electrical switching device in the form of a gas-insulated switchgear which connects a first line section with a generator which acts on the first line section with a driving voltage with a second line section in the form of an overhead line or separate from it ,
  • Such an overhead line forms in a known manner after switching off the electrical switching device and disconnecting from the first line section with the generator and the driving voltage from a resonant circuit, the overhead line has both capacitive and inductive resistors in a known manner and compensated by means of chokes as variable inductances can be.
  • DE 10 2005 005 228 A1 When connecting the first line section with the driving voltage transient overvoltages that can lead to flashovers or other disturbances.
  • DE 10 2005 005 228 A1 therefore discloses a method with which a switching time for connecting an electrical switching device can be determined, wherein by means of mathematical data a switching time is determined, which is selected as close as possible to zero crossings of the driving voltage and in the resonant circuit of the overhead line adjusting oscillation voltage by weighting with different criteria.
  • the method disclosed in DE 10 2005 005 228 A1 for determining the time profiles of the voltages is based on the Prony method described therein.
  • Another known method of the type mentioned is based on the so-called pattern recognition, in which a
  • Switching time of an electrical switching device from a zero crossing of an envelope of the voltage setting over the breaker distance can be determined.
  • the method described in DE 10 2005 005 228 A1 is complicated because a multiplicity of successive zero crossings of the driving and the resulting voltage must be considered in relation to one another and weighted with different criteria.
  • the other method of pattern recognition does not always lead to the desired result, because the envelope of the over the breaker gap adjusting voltage has a degree of compensation of the overhead line and thus of the resonant frequency of the resonant circuit dependent frequency, so that optionally at a fixed time window such a zero crossing of Envelope is not in the time window with a changed degree of compensation and thus no best possible switching time can be determined.
  • Object of the present invention is to provide a method of the type mentioned, with the best possible switching time for an electrical switching device to minimize transient overvoltages can be determined. This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned above in that
  • a temporal course of a voltage occurring over the interrupter distance is determined during a sampling period
  • the resonance frequency of the resonant circuit and therefrom a time window are determined from the time course, - and a switching time is determined by determining a zero crossing of an envelope corresponding to the resonance frequency of a calculated based on the time course future course after a defined period after the turn-off in the time window ,
  • the inventive method has the advantage that the determined time window is determined by the resonant frequency of the resonant circuit formed by the overhead line with its capacitive line resistance and the compensation chokes in dependence on the degree of compensation, so that it is ensured that in this time window, a zero crossing of the envelope of the time course of the over the interrupter gap adjusting voltage is included, and thus an optimal switching time in the time window can be determined and a connection of the switching device and the first line section can take place at the second line section under the lowest possible transient overvoltages.
  • the defined period of time after the switch-off process is determined by general requirements for the switching time, for example, this may be a period of 300 ms for a high-voltage transmission line, after which the switching device may be switched on again, for example, in the event of a short interruption.
  • the stated object is achieved in that
  • a temporal course of a voltage occurring over the interrupter distance is determined during a sampling period
  • the resonant frequency of the resonant circuit and, in turn, a time window are determined from the determined time profile
  • a switching time is determined by determining a weighted with criteria of the driving voltage and resonant circuit voltage zero crossing of the voltage across the interrupter distance after a defined period of time after the turn-off in the determined time window.
  • the zero crossing of the voltage over the interrupter gap which is weighted according to criteria of the driving voltage and resonant circuit voltage, takes place as described in DE 10 2005 005 228 A1, which with this reference forms part of the present disclosure.
  • the number of history points of driving and oscillatory circuit voltage to be set relative to one another at zero crossings of the determined voltage across the interruption path and their weighting to one another is limited to the time period determined by the time window, so that the one to be operated Expenditure is significantly reduced because the determined time window is determined by the resonant frequency of the resonant circuit formed by the overhead line with their capacitive line resistance and the compensation chokes in dependence on the degree of compensation, so as to ensure that in this time window be an optimal switching time in the time window be - is tunable and a connection of the switching device and the first line section can take place at the second line section under the lowest possible transient overvoltages.
  • the defined period of time after the switch-off process is determined by general requirements of the
  • Switching time for example, this may be a period of 300 ms in a high-voltage transmission line, after which, for example, in a short interruption, the switching device may be switched on again.
  • 1 shows a schematic structure of an electric power transmission network
  • Figure 2 shows the course of a resulting voltage
  • Figure 3 shows a course of different voltages.
  • Figure 1 shows a basic structure of a Bensab- section within an electric power transmission network.
  • An electrical switching device has a circuit breaker 1, which is formed for example of two relatively movable contact pieces.
  • a first line section 2 and a second line section 3 can be interconnected or disconnected with one another via the interruption path 1.
  • the first line section 2 has a generator 4, which supplies a driving voltage, for example, a 50 Hz alternating voltage of a multi-phase voltage Systems is.
  • the second line section 3 has an overhead line 5, which is connected at its first end with a first throttle 6 against ground potential 7 and at its second end via a second throttle 8 against ground potential 7. Furthermore, it can also be additionally provided to connect a further throttle 9 to the second throttle 8.
  • the chokes 6, 8, 9 are connected in different variants against the ground potential 7.
  • a degree of compensation K can be determined via the ratio of the capacitive resistance XC of the overhead line and the inductive resistance XL of all chokes.
  • the throttles 6, 8, 9 different from each other switchable.
  • the throttles have an adjustable inductive resistor XL.
  • immersion core chokes are used.
  • an oscillating circuit can be formed after opening the interruption path 1 via the ground potential 7.
  • a resonant circuit in the second line section 3 corresponding current paths must be formed via the switching devices 10 against ground potential 7.
  • a resonant circuit is formed via the inductive and capacitive resistors and an oscillating current, which is driven by a vibrating voltage, can flow in the resonant circuit.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a resulting voltage curve forming over the interruption path 1 a certain degree of compensation by the chokes 6, 8 and 9.
  • the voltage curve has a plurality of voltage zero crossings and shows a beating, which is essentially determined by the degree of compensation of the overhead line and thus by the resonant frequency of the resonant circuit of the overhead line.
  • Switching device 1 allows again, from the time t2 the time frame of the window width .DELTA.t for the switching of the switching device 1 is available in which time frame .DELTA.t at least one zero crossing of the envelope of the voltage signal is, at which time then switching on the switching device under the lowest possible transient overvoltages is possible.
  • FIG. 3 shows another possibility for determining an optimum time switching point for the switching device 1.
  • Al shows the time profile of the driving voltage of the generator 4 of FIG. 1
  • Bl shows the time course of the resulting oscillating voltage of the overhead line 5 of the second line. 3 section of the figure 1 and Cl, the resulting voltage across the interrupter unit 1 as the difference between the driving voltage Al and the oscillating voltage Bl.
  • the zero crossings of the resulting voltage Cl represent potential switching times, wherein optimum switching times for connecting a switching device can also be found out by weighting through the courses of the driving voltage Al and the oscillating voltage Bl, as already described in DE 10 2005 005 228 A1, which is hereby part of the present disclosure.
  • the voltage profile is determined during a period tl after switching off the switching device and, as already described with reference to Figure 2, a time window based on the resonant frequency of the resonant circuit and thus the degree of compensation of the overhead line, so that according to one by the requirements of Electric power transmission network determined at the earliest possible time period t2 resulting from the resonant frequency of the resonant circuit time window .DELTA.t is available for a switching time in which time window .DELTA.t zero crossings of the resulting voltage Cl at the times Tl and T2 as possible switching times under weighting with the curves of the driving voltage Al and the vibration voltage Bl are determined by mathematical methods as described in DE 10 2005 005 228 A1.
  • the voltage curves Al, Bl and Cl are to be considered only in the time window ⁇ t and to relate to each other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

In order to provide a method for determining a switching time of an electric switching device comprising an interrupter path (1) disposed between a first line section (2) subjected to a driving voltage (4) and a second line section (3) that forms an oscillating circuit after the switching device undergoes a shut-off step, said method being used for determining the best possible switching time for an electrical switching device to minimize transient voltage surges, it is proposed that either - a temporal progression of a voltage that develops along the interrupter path (1) is determined during a scanning period (tl), - the resonance frequency of the oscillation circuit is determined from the temporal progression, and a time window (?t) is in turn determined from the resonance frequency, - and a switching time is established by determining a zero crossover of an envelope of a future progression after a defined time period (t2) following the shut-off process within the time window (?t), said future progression being calculated using the temporal progression, said envelope corresponding to the resonance frequency; or that - a temporal progression of a voltage that develops along the interrupter path (1) is determined during a scanning time (tl), - a future progression of the voltage along the interrupter path and the resonance frequency of the oscillating circuit are determined from the temporal progression along with a time window (?t) which in turn is determined from the resonance frequency, - and a switching time is established by determining a zero crossover of the voltage along the interrupter path after a defined time period (t2) after shutoff within the determined time window (?t), said crossover being weighted with criteria of the driving voltage and oscillation circuit voltage.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen SchaltgerätesMethod for determining a switching time of an electrical switching device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes mit einer Unterbrecherstrecke, die zwischen einem mit einer treibenden Spannung beaufschlagten ersten Leitungsabschnitt und einem nach einem Ausschaltvorgang des Schaltgerätes einen Schwingkreis ausbildenden zweiten Leitungsabschnitt angeordnet ist.The invention relates to a method for determining a switching time of an electrical switching device with a breaker path, which is arranged between a voltage applied to a driving voltage first line section and after a turn-off of the switching device forming a resonant circuit second line section.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2005 005 228 Al bekannt. Dort offenbart ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes in Form einer gasisolierten Schaltanlage, die einen ersten Leitungsabschnitt mit einem Generator, welcher den ersten Leitungsabschnitt mit einer treibenden Spannung beaufschlagt mit einem zweiten Leitungsabschnitt in Form einer Freileitung verbindet bzw. von diesem trennen kann. Eine solche Freileitung bildet in bekannter Weise nach Abschalten des elektrischen Schaltgerätes und Trennen von dem ersten Leitungsabschnitt mit dem Generator und der treibenden Spannung einen Schwingkreis aus, wobei die Freileitung in bekannter Weise sowohl über kapazitive als auch induktive Widerstände verfügt und mittels Drosseln als variablen Induktivitäten kompensiert werden kann. Beim Zuschalten des ersten Leitungsabschnittes mit der treibenden Spannung entstehen transiente Überspannungen, die zu Überschlägen oder anderen Störungen führen können. Zur Reduzierung dieser transienten Überspannungen offenbart die DE 10 2005 005 228 Al daher ein Verfahren, mit dem ein Schaltzeitpunkt zum Zuschalten eines elektrischen Schaltgerätes bestimmbar ist, wobei mittels mathema- tischer Methoden ein Schaltzeitpunkt bestimmt wird, der möglichst nahe an Nulldurchgängen der treibenden Spannung und einer sich in dem Schwingkreis der Freileitung einstellenden Schwingspannung durch Gewichtung mit verschiedenen Kriterien ausgewählt wird. Das in der DE 10 2005 005 228 Al offenbarte Verfahren zur Ermittlung der zeitliche Verläufe der Spannungen beruht dabei auf der dort beschriebenen Prony-Methode .Such a method is known for example from DE 10 2005 005 228 Al. There is disclosed a method for determining a switching time of an electrical switching device in the form of a gas-insulated switchgear, which connects a first line section with a generator which acts on the first line section with a driving voltage with a second line section in the form of an overhead line or separate from it , Such an overhead line forms in a known manner after switching off the electrical switching device and disconnecting from the first line section with the generator and the driving voltage from a resonant circuit, the overhead line has both capacitive and inductive resistors in a known manner and compensated by means of chokes as variable inductances can be. When connecting the first line section with the driving voltage transient overvoltages that can lead to flashovers or other disturbances. To reduce these transient overvoltages, DE 10 2005 005 228 A1 therefore discloses a method with which a switching time for connecting an electrical switching device can be determined, wherein by means of mathematical data a switching time is determined, which is selected as close as possible to zero crossings of the driving voltage and in the resonant circuit of the overhead line adjusting oscillation voltage by weighting with different criteria. The method disclosed in DE 10 2005 005 228 A1 for determining the time profiles of the voltages is based on the Prony method described therein.
Ein anderes bekanntes Verfahren der eingangs erwähnten Art beruht auf der so genannten Mustererkennung, bei der einAnother known method of the type mentioned is based on the so-called pattern recognition, in which a
Schaltzeitpunkt eines elektrischen Schaltgerätes aus einem Nulldurchgang einer Einhüllenden der sich über der Unterbrecherstrecke einstellenden Spannung bestimmbar ist.Switching time of an electrical switching device from a zero crossing of an envelope of the voltage setting over the breaker distance can be determined.
Das in der DE 10 2005 005 228 Al beschriebene Verfahren ist aufwendig, weil dabei eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der treibenden und der resultierenden Spannung in Relation zueinander betrachtet und mit verschiedenen Kriterien gewichtet werden müssen. Das andere Verfahren der Mustererkennung führt nicht immer zu dem gewünschten Ergebnis, weil die Einhüllende der sich über der Unterbrecherstrecke einstellenden Spannung eine vom Kompensationsgrad der Freileitung und damit von der Resonanzfrequenz des Schwingkreises abhängende Frequenz aufweist, so dass gegebenenfalls bei einem festgelegten Zeitfenster ein solcher Nulldurchgang der Einhüllenden bei einem veränderten Kompensationsgrad nicht im Zeitfenster liegt und somit kein bestmöglicher Schaltzeitpunkt bestimmbar ist.The method described in DE 10 2005 005 228 A1 is complicated because a multiplicity of successive zero crossings of the driving and the resulting voltage must be considered in relation to one another and weighted with different criteria. The other method of pattern recognition does not always lead to the desired result, because the envelope of the over the breaker gap adjusting voltage has a degree of compensation of the overhead line and thus of the resonant frequency of the resonant circuit dependent frequency, so that optionally at a fixed time window such a zero crossing of Envelope is not in the time window with a changed degree of compensation and thus no best possible switching time can be determined.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art auszubilden, mit dem ein bestmöglicher Schaltzeitpunkt für ein elektrisches Schaltgerät zur Minimierung von transienten Überspannungen bestimmbar ist. Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch, dassObject of the present invention is to provide a method of the type mentioned, with the best possible switching time for an electrical switching device to minimize transient overvoltages can be determined. This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned above in that
- ein zeitlicher Verlauf einer sich über der Unterbrecher- strecke einstellenden Spannung während eines Abtastzeitraumes ermittelt wird,a temporal course of a voltage occurring over the interrupter distance is determined during a sampling period,
- aus dem zeitlichen Verlauf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises und daraus wiederum ein Zeitfenster bestimmt werden, - und ein Schaltzeitpunkt durch Bestimmung eines Nulldurchganges einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Einhüllenden eines anhand des zeitlichen Verlaufs berechneten zukünftigen Verlaufes nach einem definierten Zeitraum nach dem Ausschaltvorgang in dem Zeitfenster festgelegt wird.- The resonance frequency of the resonant circuit and therefrom a time window are determined from the time course, - and a switching time is determined by determining a zero crossing of an envelope corresponding to the resonance frequency of a calculated based on the time course future course after a defined period after the turn-off in the time window ,
Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei den Vorteil auf, dass das ermittelte Zeitfenster durch die Resonanzfrequenz des von der Freileitung mit ihrem kapazitiven Leitungswiderstand und den Kompensationsdrosseln gebildeten Schwingkreises in Abhängigkeit vom Kompensationsgrad bestimmt ist, so dass gewährleistet ist, dass in diesem Zeitfenster ein Nulldurchgang der Einhüllenden des zeitlichen Verlaufes der sich über der Unterbrecherstrecke einstellenden Spannung enthalten ist, und damit ein optimaler Schaltzeitpunkt in dem Zeitfenster bestimmbar ist und ein Zuschalten des Schaltgerätes und des ersten Leitungsabschnittes an dem zweiten Leitungsabschnitt unter geringstmöglichen transienten Überspannungen stattfinden kann. Der definierte Zeitraum nach dem Ausschaltvorgang bestimmt sich dabei aus allgemeinen Anforderungen an den Schaltzeitpunkt, beispielsweise kann dies bei einer Hochspan- nungsübertragungsleitung ein Zeitraum von 300 ms sein, nach dem beispielsweise bei einer Kurzunterbrechung das Schaltgerät frühestens wieder zugeschaltet werden darf. In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, dassThe inventive method has the advantage that the determined time window is determined by the resonant frequency of the resonant circuit formed by the overhead line with its capacitive line resistance and the compensation chokes in dependence on the degree of compensation, so that it is ensured that in this time window, a zero crossing of the envelope of the time course of the over the interrupter gap adjusting voltage is included, and thus an optimal switching time in the time window can be determined and a connection of the switching device and the first line section can take place at the second line section under the lowest possible transient overvoltages. The defined period of time after the switch-off process is determined by general requirements for the switching time, for example, this may be a period of 300 ms for a high-voltage transmission line, after which the switching device may be switched on again, for example, in the event of a short interruption. In another embodiment of the method according to the invention, the stated object is achieved in that
- ein zeitlicher Verlauf einer sich über der Unterbrecher- strecke einstellenden Spannung während eines Abtastzeitraumes ermittelt wird,a temporal course of a voltage occurring over the interrupter distance is determined during a sampling period,
- ein zukünftiger Verlauf der Spannung über der Unterbrecherstrecke, die Resonanzfrequenz des Schwingkreises und daraus wiederum ein Zeitfenster aus dem ermittelten zeitlichen Ver- lauf bestimmt werden,a future course of the voltage over the interruption distance, the resonant frequency of the resonant circuit and, in turn, a time window are determined from the determined time profile,
- und ein Schaltzeitpunkt durch Bestimmung eines mit Kriterien der treibenden Spannung und Schwingkreisspannung gewich- teten Nulldurchganges der Spannung über der Unterbrecherstrecke nach einem definierten Zeitraum nach dem Ausschaltvorgang im ermittelten Zeitfenster festgelegt wird.- And a switching time is determined by determining a weighted with criteria of the driving voltage and resonant circuit voltage zero crossing of the voltage across the interrupter distance after a defined period of time after the turn-off in the determined time window.
Die eines mit Kriterien der treibenden Spannung und Schwingkreisspannung gewichteten Nulldurchganges der Spannung über der Unterbrecherstrecke geschieht dabei wie in der DE 10 2005 005 228 Al beschrieben, die mit dieser Bezugnahme Teil der vorliegenden Offenbarung ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei in vorteilhafter Weise die Anzahl der zueinander in Relation zu setzenden Verlaufspunkte von treibender und Schwingkreisspannung bei Nulldurchgängen der ermit- telten Spannung über der Unterbrecherstrecke und deren Gewichtung zueinander auf den durch das Zeitfenster bestimmten Zeitraum begrenzt, so dass der zu betreibende Aufwand deutlich reduziert ist, weil das ermittelte Zeitfenster durch die Resonanzfrequenz des von der Freileitung mit ihrem kapaziti- ven Leitungswiderstand und den Kompensationsdrosseln gebildeten Schwingkreises in Abhängigkeit vom Kompensationsgrad bestimmt ist, so dass gewährleistet ist, dass in diesem Zeitfenster ein optimaler Schaltzeitpunkt in dem Zeitfenster be- stimmbar ist und ein Zuschalten des Schaltgerätes und des ersten Leitungsabschnittes an dem zweiten Leitungsabschnitt unter geringstmöglichen transienten Überspannungen stattfinden kann. Der definierte Zeitraum nach dem Ausschaltvorgang bestimmt sich dabei aus allgemeinen Anforderungen an denThe zero crossing of the voltage over the interrupter gap, which is weighted according to criteria of the driving voltage and resonant circuit voltage, takes place as described in DE 10 2005 005 228 A1, which with this reference forms part of the present disclosure. In the method according to the invention, the number of history points of driving and oscillatory circuit voltage to be set relative to one another at zero crossings of the determined voltage across the interruption path and their weighting to one another is limited to the time period determined by the time window, so that the one to be operated Expenditure is significantly reduced because the determined time window is determined by the resonant frequency of the resonant circuit formed by the overhead line with their capacitive line resistance and the compensation chokes in dependence on the degree of compensation, so as to ensure that in this time window be an optimal switching time in the time window be - is tunable and a connection of the switching device and the first line section can take place at the second line section under the lowest possible transient overvoltages. The defined period of time after the switch-off process is determined by general requirements of the
Schaltzeitpunkt, beispielsweise kann dies bei einer Hochspan- nungsübertragungsleitung ein Zeitraum von 300 ms sein, nach dem beispielsweise bei einer Kurzunterbrechung das Schaltgerät wieder zugeschaltet werden darf.Switching time, for example, this may be a period of 300 ms in a high-voltage transmission line, after which, for example, in a short interruption, the switching device may be switched on again.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur und von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.The invention is explained below with reference to the figure and embodiments with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 einen schematischen Aufbau eines Elektroenergieübertragungsnetzes,1 shows a schematic structure of an electric power transmission network,
Figur 2 den Verlauf einer resultierenden Spannung, undFigure 2 shows the course of a resulting voltage, and
Figur 3 einen Verlauf von verschiedenen Spannungen.Figure 3 shows a course of different voltages.
Figur 1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Leitungsab- Schnittes innerhalb eines Elektroenergieübertragungsnetzes.Figure 1 shows a basic structure of a Leitungsab- section within an electric power transmission network.
Ein elektrisches Schaltgerät weist eine Unterbrecherstrecke 1 auf, die beispielsweise aus zwei relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken gebildet ist. Über die Unterbrecherstrecke 1 sind ein erster Leitungsabschnitt 2 sowie ein zweiter Lei- tungsabschnitt 3 miteinander zusammenschaltbar bzw. auftrennbar. Der erste Leitungsabschnitt 2 weist einen Generator 4 auf, welcher eine treibende Spannung liefert, die beispielsweise eine 50 Hz Wechselspannung eines Mehrphasenspannungs- Systems ist. Der zweite Leitungsabschnitt 3 weist eine Freileitung 5 auf, welche an ihrem ersten Ende mit einer ersten Drossel 6 gegen Erdpotential 7 und an ihrem zweiten Ende über eine zweite Drossel 8 gegen Erdpotential 7 verschaltbar ist. Weiterhin kann auch zusätzlich vorgesehen sein, eine weitere Drossel 9 zu der zweiten Drossel 8 zu verschalten. Durch verschiedene Schalteinrichtungen 10 sind die Drosseln 6, 8, 9 in verschiedenen Varianten gegen das Erdpotential 7 verschaltbar. Dadurch ist es möglich, in Abhängigkeit der Lastsituati- on die Freileitung 5 mit verschiedenen Graden zu kompensieren, so dass der kapazitive Widerstand XC der Freileitung durch den induktiven Widerstand XL der Drosseln überkompensiert oder unterkompensiert werden kann. Über das Verhältnis des kapazitiven Widerstandes XC der Freileitung und des in- duktiven Widerstandes XL aller Drosseln ist ein Kompensationsgrad K ermittelbar. Zur Einstellung des Kompensationsgrades K sind die Drosseln 6, 8, 9 verschieden zueinander schaltbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Drosseln einen verstellbaren induktiven Widerstand XL aufwei- sen. Dazu sind beispielsweise Tauchkerndrosseln einsetzbar.An electrical switching device has a circuit breaker 1, which is formed for example of two relatively movable contact pieces. A first line section 2 and a second line section 3 can be interconnected or disconnected with one another via the interruption path 1. The first line section 2 has a generator 4, which supplies a driving voltage, for example, a 50 Hz alternating voltage of a multi-phase voltage Systems is. The second line section 3 has an overhead line 5, which is connected at its first end with a first throttle 6 against ground potential 7 and at its second end via a second throttle 8 against ground potential 7. Furthermore, it can also be additionally provided to connect a further throttle 9 to the second throttle 8. Through various switching devices 10, the chokes 6, 8, 9 are connected in different variants against the ground potential 7. This makes it possible, depending on the load situation on the overhead line 5 to compensate for different degrees, so that the capacitive resistance XC of the overhead line can be overcompensated or undercompensated by the inductive resistance XL of the chokes. A degree of compensation K can be determined via the ratio of the capacitive resistance XC of the overhead line and the inductive resistance XL of all chokes. To set the degree of compensation K, the throttles 6, 8, 9 different from each other switchable. However, it can also be provided that the throttles have an adjustable inductive resistor XL. For this purpose, for example immersion core chokes are used.
In dem zweiten Leitungsabschnitt 3 ist nach einem Öffnen der Unterbrecherstrecke 1 über das Erdpotential 7 ein Schwingkreis ausbildbar. Zur Ausbildung eines Schwingkreises in dem zweiten Leitungsabschnitt 3 müssen entsprechende Strompfade über die Schalteinrichtungen 10 gegen Erdpotential 7 ausgebildet werden. Über die induktiven und kapazitiven Widerstände bildet sich ein Schwingkreis aus und in dem Schwingkreis kann ein Schwingstrom fließen, der von einer Schwingspannung getrieben ist.In the second line section 3, an oscillating circuit can be formed after opening the interruption path 1 via the ground potential 7. To form a resonant circuit in the second line section 3, corresponding current paths must be formed via the switching devices 10 against ground potential 7. A resonant circuit is formed via the inductive and capacitive resistors and an oscillating current, which is driven by a vibrating voltage, can flow in the resonant circuit.
Figur 2 zeigt beispielhaft einen sich über der Unterbrecherstrecke 1 ausbildenden resultierenden Spannungsverlauf bei einem bestimmten Kompensationsgrad durch die Drosseln 6, 8 und 9. Der Spannungsverlauf weist eine Vielzahl von Spannungsnulldurchgängen auf und zeigt eine Schwebung, welche im Wesentlichen bestimmt ist durch den Kompensationsgrad der Freileitung und damit durch die Resonanzfrequenz des Schwingkreises der Freileitung. Nach einem Abschaltvorgang des Schaltgerätes 1 zum Zeitpunkt t = 0 wird nun während eines Abtastzeitraumes tl, der größer, kleiner oder auch gleich einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Zeit sein kann, das sich einstellende Spannungssignal abgetastet und daraus eine gestrichelt dargestellte Einhüllende und somit die Resonanzfrequenz des Schwingkreises und der Kompensationsgrad der Freileitung bestimmt, um daraus wiederum ein Zeitfenster Δt zu bestimmen, innerhalb dessen ein Nulldurchgang der Einhül- lenden des Spannungssignals liegen muss, weil seine Breite mindestens einer halben Periode des Verlaufs der Einhüllenden des Spannungssignals entspricht. Nach einem Abschaltvorgang des Schaltgerätes 1 wird je nach Anforderung des Elektroenergieübertragungsnetzes nach einem bestimmten Zeitraum t2 als frühestmöglichem Zuschaltzeitpunkt die Zuschaltung desFIG. 2 shows, by way of example, a resulting voltage curve forming over the interruption path 1 a certain degree of compensation by the chokes 6, 8 and 9. The voltage curve has a plurality of voltage zero crossings and shows a beating, which is essentially determined by the degree of compensation of the overhead line and thus by the resonant frequency of the resonant circuit of the overhead line. After a shutdown of the switching device 1 at time t = 0 is now during a sampling period tl, which may be larger, smaller or equal to one of the resonant frequency corresponding time sampled voltage signal and therefrom an envelope shown in dashed lines and thus the resonant frequency of the resonant circuit and determines the degree of compensation of the overhead line, in turn, to determine therefrom a time window .DELTA.t within which a zero crossing of the envelope ends of the voltage signal must lie, because its width corresponds to at least half a period of the curve of the envelope of the voltage signal. After a shutdown of the switching device 1, depending on the requirements of the electric power transmission network after a certain period t2 as the earliest possible Zuschaltzeitpunkt the connection of the
Schaltgerätes 1 wieder ermöglicht, wobei ab dem Zeitpunkt t2 der Zeitrahmen der Fensterbreite Δt für das Zuschalten des Schaltgerätes 1 zur Verfügung steht, in welchem Zeitrahmen Δt mindestens ein Nulldurchgang der Einhüllenden des Spannungs- Signals liegt, zu welchem Zeitpunkt dann ein Zuschalten des Schaltgerätes unter geringstmöglichen transienten Überspannungen ermöglicht ist.Switching device 1 allows again, from the time t2 the time frame of the window width .DELTA.t for the switching of the switching device 1 is available in which time frame .DELTA.t at least one zero crossing of the envelope of the voltage signal is, at which time then switching on the switching device under the lowest possible transient overvoltages is possible.
Figur 3 zeigt eine andere Möglichkeit zur Bestimmung eines optimalen Zeitschaltpunktes für das Schaltgerät 1. Al zeigt dabei den zeitlichen Verlauf der treibenden Spannung des Generators 4 der Figur 1, Bl den zeitlichen Verlauf der resultierenden Schwingspannung der Freileitung 5 des zweiten Lei- tungsabschnittes 3 aus der Figur 1 und Cl die resultierende Spannung über der Unterbrechereinheit 1 als Differenz zwischen der treibenden Spannung Al und der Schwingspannung Bl . Die Nulldurchgänge der resultierenden Spannung Cl stellen po- tentielle Schaltzeitpunkte dar, wobei optimale Schaltzeitpunkte zum Zuschalten eines Schaltgerätes auch unter Gewichtung durch die Verläufe der treibenden Spannung Al und der Schwingspannung Bl herausgefunden werden können, wie bereits in der DE 10 2005 005 228 Al beschrieben, die hiermit Teil der vorliegenden Offenbarung ist. Im Ausführungsbeispiel wird dabei während eines Zeitraumes tl nach einem Abschalten des Schaltgerätes der Spannungsverlauf ermittelt und daraus wie bereits mit Bezug auf die Figur 2 beschrieben ein Zeitfenster anhand der Resonanzfrequenz des Schwingkreises und damit des Kompensationsgrades der Freileitung bestimmt, so dass nach einem durch die Anforderungen des Elektroenergieübertragungsnetzes bestimmten frühestmöglichen Zeitraum t2 das sich aus der Resonanzfrequenz des Schwingkreises ergebende Zeitfenster Δt für einen Schaltzeitpunkt zur Verfügung steht, in welchem Zeitfenster Δt Nulldurchgänge der resultierenden Spannung Cl zu den Zeitpunkten Tl bzw. T2 als mögliche Schaltzeitpunkte unter Gewichtung mit den Verläufen der treibenden Spannung Al und der Schwingspannung Bl durch mathematische Methoden wie in der DE 10 2005 005 228 Al beschrieben ermittelt werden. Dazu sind die Spannungsverläufe Al, Bl und Cl lediglich in dem Zeitfenster Δt zu betrachten und miteinander in Beziehung zu setzen. FIG. 3 shows another possibility for determining an optimum time switching point for the switching device 1. Al shows the time profile of the driving voltage of the generator 4 of FIG. 1, Bl shows the time course of the resulting oscillating voltage of the overhead line 5 of the second line. 3 section of the figure 1 and Cl, the resulting voltage across the interrupter unit 1 as the difference between the driving voltage Al and the oscillating voltage Bl. The zero crossings of the resulting voltage Cl represent potential switching times, wherein optimum switching times for connecting a switching device can also be found out by weighting through the courses of the driving voltage Al and the oscillating voltage Bl, as already described in DE 10 2005 005 228 A1, which is hereby part of the present disclosure. In the exemplary embodiment, the voltage profile is determined during a period tl after switching off the switching device and, as already described with reference to Figure 2, a time window based on the resonant frequency of the resonant circuit and thus the degree of compensation of the overhead line, so that according to one by the requirements of Electric power transmission network determined at the earliest possible time period t2 resulting from the resonant frequency of the resonant circuit time window .DELTA.t is available for a switching time in which time window .DELTA.t zero crossings of the resulting voltage Cl at the times Tl and T2 as possible switching times under weighting with the curves of the driving voltage Al and the vibration voltage Bl are determined by mathematical methods as described in DE 10 2005 005 228 A1. For this purpose, the voltage curves Al, Bl and Cl are to be considered only in the time window Δt and to relate to each other.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes mit einer Unterbrecherstrecke (1), die zwischen einem mit einer treibenden Spannung (4) beaufschlagten ersten Leitungsabschnitt (2) und einem nach einem Ausschaltvorgang des Schaltgerätes einen Schwingkreis ausbildenden zweiten Leitungsabschnitt (3) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s - ein zeitlicher Verlauf einer sich über der Unterbrecherstrecke (1) einstellenden Spannung während eines Abtastzeitraumes (tl) ermittelt wird,1. A method for determining a switching time of an electrical switching device with a breaker section (1), which is arranged between a with a driving voltage (4) acted upon first line section (2) and after a turn-off of the switching device forming a resonant circuit second line section (3) , characterized in that - a time course of a over the interruptor distance (1) adjusting voltage during a sampling period (tl) is determined,
- aus dem zeitlichen Verlauf die Resonanzfrequenz des- From the time course, the resonance frequency of the
Schwingkreises und daraus wiederum ein Zeitfenster (Δt) be- stimmt werden,Resonant circuit and from this a time window (Δt) can be determined
- und ein Schaltzeitpunkt durch Bestimmung eines Nulldurchganges einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Einhüllenden eines anhand des zeitlichen Verlaufs berechneten zukünftigen Verlaufes nach einem definierten Zeitraum (t2) nach dem Aus- schaltvorgang in dem Zeitfenster (Δt) festgelegt wird.- And a switching time is determined by determining a zero crossing of the resonance frequency corresponding envelope of a calculated based on the time course future course after a defined period (t2) after the switch-off in the time window (.DELTA.t).
2. Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes (1) mit einer Unterbrecherstrecke, die zwischen einem mit einer treibenden Spannung (4) beaufschlagten ersten Leitungsabschnitt (2) und einem nach einem Ausschaltvorgang des Schaltgerätes (1) einen Schwingkreis ausbildenden zweiten Leitungsabschnitt (3) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s - ein zeitlicher Verlauf einer sich über der Unterbrecherstrecke (1) einstellenden Spannung während eines Abtastzeitraumes (tl) ermittelt wird, - ein zukünftiger Verlauf der Spannung über der Unterbrecherstrecke, die Resonanzfrequenz des Schwingkreises und daraus wiederum ein Zeitfenster (Δt) aus dem ermittelten zeitlichen Verlauf bestimmt werden, - und ein Schaltzeitpunkt durch Bestimmung eines mit Kriterien der treibenden Spannung und Schwingkreisspannung gewich- teten Nulldurchganges der Spannung über der Unterbrecherstrecke nach einem definierten Zeitraum (t2) nach dem Ausschaltvorgang im ermittelten Zeitfenster (Δt) festgelegt wird. 2. A method for determining a switching time of an electrical switching device (1) with a breaker section, which between a with a driving voltage (4) acted upon first line section (2) and after a switch-off operation of the switching device (1) forming a resonant circuit second line section (3 ), characterized in that - a temporal course of a over the breaker distance (1) adjusting voltage during a sampling period (tl) is determined, - A future course of the voltage across the interrupter gap, the resonant frequency of the resonant circuit and in turn a time window (.DELTA.t) are determined from the determined time course, - and a switching time by determining a weighted with criteria of the driving voltage and resonant circuit voltage zero crossing of the voltage is determined over the interruption distance after a defined period of time (t2) after the switch-off process in the determined time window (Δt).
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