HU225928B1 - Method and device for localising single-pole earth faults - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás egyfázisú földzárlatok lokalizálására kompenzált csillagpontú vagy szigetelt csillagpontú villamosenergia-ellátóhálózatnak egy leágazásában vagy vezetékszakaszában, amelynek során alkalmas módon csillagpont-eltolódási feszültséget vagy egy, a csillagpont-eltolódási feszültséggel arányos mérési mennyiséget és a hálózat mindegyik megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza vonatkozásában zérus sorrendű áramot, illetve egy, a zérus sorrendű árammal arányos mérési mennyiséget mérünk. A találmány tárgya továbbá berendezés egyfázisú földzárlatok lokalizálására kompenzált csillagpontú vagy szigetelt csillagpontú villamosenergia-ellátóhálózatnak egy leágazásában vagy vezetékszakaszában, amely berendezés csillagpont-eltolódási feszültség, illetve a csillagpont-eltolódási feszültséggel arányos mérési mennyiség folyamatos mérésére szolgáló feszültségmérő egységgel, valamint a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza számára mindenkori zérus sorrendű áram, illetve a zérus sorrendű árammal arányos mérési mennyiség folyamatos mérésére szolgáló árammérő egységgel van ellátva.

Ismert néhány eljárás egyfázisú földzárlatok középés nagyfeszültségű hálózatokban való lokalizálására (helymeghatározására). A legtöbb ilyen eljárás a földzárlatok lokalizálása érdekében a zérus sorrendű áram ohmos komponensét, azaz a zérus sorrendű áramnak a csillagpont-eltolódási feszültség irányú vektorkomponensét használja fel, mivel stacioner, azaz berezgett rendszerállapotban a leágazás egyes fázis-föld kapacitásai által előidézett kapacitív zérus sorrendű áramkomponensek az adott esetben a zérus sorrendű áramban tartalmazott földzárlati áram kapacitív, illetve induktív komponenseitől már nem különböztethetők meg. Az ohmos komponensek azonban a kapacitív és induktív összetevőkhöz képest nagyon kicsik, ezért nehézséget okoz a nagy ohmos egyfázisú földzárlatok pontos detektálása a zérus sorrendű áram nagyon kicsi ohmos összetevői miatt. Más eljárások a zérus sorrendű áram és a csillagpont-eltolódási feszültség (nullapont-eltolódási feszültség) közötti fázisviszonyt használják fel a földzárlatok lokalizálására, mint például az EP 963 025. Ennél a megoldásnál minden egyes leágazás zérus sorrendű áramát, valamint a csillagponteltolódási feszültséget mérik, és a mért mennyiségek fázishelyzete alapján megállapítják, hogy a leágazás hibás-e vagy hibamentes.

A találmány révén megoldandó feladat, hogy a bevezetőben megadott tárgykörbe eső, olyan eljárást 15 hozzunk létre, amely egyszerű eszközök segítségével közép- és nagyfeszültségű hálózatokban előforduló földzárlatok megbízható lokalizálására alkalmas.

A feladat megoldására az eljárás során úgy járunk el, hogy a csillagpont-eltolódási feszültség és a zérus 20 sorrendű áramok mért értékeit előre meghatározott időpontokban digitalizáljuk, és a mért értékeket digitális alakban legalább egy elektronikus tárolóban eltároljuk, továbbá a földzárlat (hiba) bekövetkezése előtt és után elvégzett, legalább egy-egy mérés tárolt mért értékeit 25 egyfázisú földzárlatok lokalizálására alkalmas matematikai eljárás segítségével kiértékeljük.

A feladat megoldására a berendezés a találmány szerint úgy van kiképezve, hogy legalább egy, a mért értékeket meghatározott időpontokban digitális alakúra átalakító analóg-digitális átalakítóval van ellátva, továbbá legalább egy, a digitalizált mért értékek tárolására szolgáló elektronikus tárolóval, valamint kiértékelőegységgel van ellátva, amely egyfázisú földzárlatoknak a földzárlat bekövetkezése előtt és után elvégzett, leg35 alább egy-egy mérés mért értékei alapján történő lokalizálására szolgáló matematikai eljárás végrehajtására alkalmas kiértékelőegység.

Azáltal, hogy a mért értékek digitális alakban állnak rendelkezésre, és így ezeket tároljuk, lehetővé válik, hogy a földzárlat keletkezését követően a zérus sorrendű áram és a csillagpont-eltolódási feszültség tranziens berezgési tulajdonságát elemezzük. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy a hálózathoz tartozó leágazások vagy vezetékszakaszok zérus sorrendű ára45 mainak kapacitív összetevőit az induktív összetevőitől szétválasszuk, és ezen szétválasztás alapján a leágazásokban vagy vezetékszakaszokban előforduló egyfázisú földzárlatokkal kapcsolatban megállapításokat tegyünk. Mivel a zérus sorrendű áram ezen kapacitív és induktív összetevői sokkal nagyobbak, mint az ohmos összetevői, ez a módszer a földzárlatok különösen érzékeny és megbízható lokalizálását teszi lehetővé.

Különösen előnyösnek bizonyult, hogy a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazására vagy veze55 tékszakaszára vonatkozó zérus sorrendű áram és csillagpont-eltolódási feszültség alakulása közötti funkcionális összefüggést mind a hibamentesség esetére, mind a földzárlat esetére egy másodrendű vagy magasabb rendű lineáris differenciálegyenlet vagy differen60 ciaegyenlet, illetve azok integrális alakban, előnyösen

HU 225 928 Β1 azok numerikus írásmódjában S frekvenciaváltozóval kifejezett hozzá tartozó ekvivalens egyenlete segítségével az alábbiak szerint fejezzük ki:

S,(n)=a₁S₁(n)+a2S₂(n)+a₃S3(n) [+...+a_mS_m(n)j, továbbá a földzárlat esetét a hibamentesség esetétől csupán a^ a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő, együtthatók által különböztetjük meg, amelyeket alkalmas együttható-becslési eljárás segítségével állapítunk meg. Ezáltal ezen együtthatók meghatározásával egyszerű módon egy földzáriatos leágazás lokalizálható.

Az eljárás azzal egyszerűsíthető le, hogy az U_ne csillagpont-eltolódási feszültséget és az i₀ zérus sorrendű áramokat egyenlő időközökben ekvidisztáns T időpontokban, egy előre megadott letapogatási frekvenciának megfelelően, mérjük, ahol T=—.

/a

Előnyös, ha a letapogatási frekvenciát úgy választjuk meg, hogy a hálózati frekvencia egész számú többszörösének feleljen meg.

A további eljárás szempontjából különösen előnyös, ha a csillagpont-eltolódási feszültség és a zérus sorrendű áramok nT időpontban mért pillanatnyi mért értékeiből és a csillagpont-eltolódási feszültségnek és a zérus sorrendű áramoknak egy egész számú megelőző hálózati periódus megfelelően tárolt mért értékeiből a

Ai(^(n)'-[i'^k>(nH<^k>(n-m)], ahol n e {0,1, 2...N} és m=j —

Au(n):=[U_ne(n)-U_ne(n-m)j f egyenletek szerint a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazásának vagy vezetékszakaszának zérus sorrendű áramkülönbségének és a csillagpont-eltolódási feszültségkülönbségnek megfelelő egy-egy differenciaértéket képezünk, és az így képzett differenciaértékeket digitális alakban elektronikus tárolókban tároljuk, ezáltal a differenciaértékek további alkalmazáshoz rendelkezésre állnak. A differenciaképzésnek az a célja, hogy a földzárlat esetén keletkező tranziens jelekből a földzárlat bekövetkezése előtt mért stacioner jelösszetevőt levonjuk.

Egy egyszerűsített eljárás során úgy járunk el, hogy a hálózat mindegyik megfigyelendő leágazásának és vezetékszakaszának zérus sorrendű áramkülönbségére vonatkozó differenciaértéket és/vagy a csillagponteltolódási feszültségkülönbségre vonatkozó differenciaértéket a zérus sorrendű áramok, illetve a csillagpont-eltolódási feszültség nT időpontra vonatkozó pillanatnyi mért értékeivel egyenlővé tesszük: ΔίΜ(η):=ρ»], ahol n e {0,1,2.. ,N}

Au(n):=[U_ne(n)].

Ezáltal ugyan az eljárás pontossága csökken, úgyhogy ez a leegyszerűsített eljárás nagy ohmos földzárlatok lokalizálására való alkalmazására kevésbé előnyös. Földzáriat esetén azonban a stacioner jelösszetevő a pillanatnyi mért értékhez képest viszonylag kicsi, úgyhogy kis ohmos vagy közepes ohm-értékű földzárlatok lokalizálására a stacioner jelösszetevő kivonásától el lehet tekinteni. Ezen leegyszerűsített eljárás alkalmazása során nincs feltétlenül szükség arra, hogy az /_A letapogatási frekvenciát az /_N hálózati frekvencia egész számú többszörösével egyenlővé válasszuk meg. Az alábbiakban a differenciaértékek kezelése vonatkozásában mind a fentiekben leírt eljárást, mind a leegyszerűsített eljárást alkalmazhatjuk a differenciaértékek mindenkori meghatározását figyelembe véve.

Amennyiben minden egyes megfigyelendő leágazás vagy vezetékszakasz vonatkozásában a Aií^k)(n) és Δυ(η) differenciaértékek pillanatnyi értékeinek abszolút értékelt előre meghatározott kioldási küszöbértékekkel hasonlítjuk össze, nagyon egyszerű módon a hálózatban előforduló földzárlat felismerhető, ha a differenciaértékek abszolút értékeinek egyike vagy többje a hozzátartozó kioldási küszöbértéket egymást követően egy előre meghatározott számban túllépi, és/vagy az U_ne(n) csillagpont-eltolódási feszültség pillanatnyi értékeinek abszolút értékei egy előre meghatározott kioldási küszöbértéket egymást követően egy előre meghatározott számban túllépik. Különösen előnyös, ha a földzárlat előfordulását egy kiadóegységen, például egy kiadóérintkezőn (kimeneti kapcson) vagy egy elektronikus képernyőn, kijelezzük.

A differenciálegyenlet kiértékelése egyszerű módon, numerikusán hajtható végre, ha a tárolt differenciaértékekből tetszőleges numerikus integrálási eljárás, például trapézszabály, Simpson-szabály vagy magasabb rendű numerikus integrálási eljárás segítségével az Sj(t), S-i(t), S₂(t) és S₃(t) időfüggvények Sj(n), Si(n), S₂(n) és S₃(n), adott esetben S_m(n)-ig terjedő, értéksorozatát az alábbi összefüggések segítségével határozzuk meg és tároljuk:

Si(t)={Ai(x)dx

S^tHDufOdx

S₂(t)=óu(t)

S₃(t)=J^jAu(r)dxjdo, ahol az n index a mindenkori értéksorozat nT időpontra vonatkozó értékét, az o index a földzárlat bekövetkezésének időpontját jelöli.

A hálózat hibaállapotának elemzése különösen egyszerű módon ezen lineáris differenciálegyenlet, illetve másodrendű differenciaegyenlet segítségével konstans a·), a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő, együtthatóinak meghatározásával hajtható végre, ha ennek érdekében az a₄, a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő, együtthatókat tetszőleges módszer, előnyösen tetszőleges transzformáció segítségével, például Z-transzformáció időtartományában vagy képtartományában oly módon határozzuk meg, hogy a megfigyelt leágazás vagy vezetékszakasz zérus sorrendű árama és a csillagpont-eltolódási feszültség közötti funkcionális összefüggésre vonatkozó differenciálegyenlet vagy differenciaegyenlet, illetve az azzal ekvivalens, integrális alakban kifejezett egyenlet a letapogatásoknak egy előre meghatározott számára vonatkozóan a legjobban

HU 225 928 Β1 teljesül, továbbá a meghatározott a^ a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő, együtthatók értékeit a vonatkozó, megfigyelt leágazás vagy vezetékszakasz földzárlatának felismerési kritériumaiként figyelembe vesszük.

Különösen egyszerűen és gyorsan végrehajtható eljárást nyerünk, ha a hálózat legalább egy megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza számára az a^ a₂ és a₃ együtthatókat harmadrendű lineáris egyenletrendszerből számítjuk ki, azaz Ca=b.

Különösen egyszerű és gyorsan végrehajtható földzárlat-felismerési kritériumok az együtthatók elemzése révén oly módon adódnak, hogy egy megfigyelt vezetékszakaszt vagy leágazást hibásnak ismerünk fel, ha a hozzátartozó a! és/vagy a₂ együtthatók negatívak, vagy egy előre meghatározott küszöbértéknél kisebbek, és hibamentesnek ismerünk fel, ha a hozzátartozó a₁ és/vagy a₂ együtthatók pozitívak vagy előre meghatározott küszöbértéknél nagyobbak, továbbá a₃ szigetelt csillagpontú hálózatban nullával egyenlővé válik. Ezenkívül nagyon egyszerű módon egy tévesen földzárlatként detektált kapcsolási műveletet a hálózat egy leágazásának vagy vezetékszakaszának hozzákapcsolásaként vagy lekapcsolásaként felismerhető, ha ezen leágazás vagy vezetékszakasz összes mért értéke (U_ne csillagpont-eltolódási feszültség, iJ¹’ zérus sorrendű áram) a kapcsolási művelet időpontja előtt, illetve után lényegében nullával egyenlő.

A hálózatban a hibaállapot vége nagyon egyszerű módon ismerhető fel, ha az U_ne csillagpont-eltolódási feszültség effektív értéke vagy abszolút értéke előre meghatározott időre egy előre meghatározott, hibamentességet jelentő küszöbérték alá csökken, és előnyös, ha a hibaállapot végének felismerését követően az eljárást folytatjuk.

Az eljárásnak egy lényeges leegyszerűsítése azzal biztosítható, hogy a csillagpont-eltolódási feszültség és a zérus sorrendű áramok digitalizált mért értékeit szekvenciálisán egy-egy, előnyösen gyűrű alakban szervezett, elektronikus tárolóban helyezünk el, amely M hosszal rendelkezik, mivel ebben az esetben meghatározott mért értékek különösen egyszerű módon ismét visszakereshetők. Ezenkívül a gyűrű alakú tároló révén csak egy korlátozott számú mért értéket tárolunk, aminek köszönhetően tárolóhelyet takaríthatunk meg. Amennyiben járulékosan a gyűrű alakú tároló M hosszát úgy választjuk meg, hogy ez az /_A letapogatási frekvenciából és hálózati frekvenciából képzett hányados egész számú többszörösének feleljen meg, úgy a tárolóban az előzetes periódusok mért értékei különösen könnyen megtalálhatók.

A kiszámított differenciaértékek további alkalmazását leegyszerűsítjük, ha a kiszámított differenciaértékeket szekvenciálisán előnyösen gyűrű alakban szervezett, N hosszal rendelkező elektronikus tárolókban helyezzük el, és az N hosszat az M hosszal egyenlővé vagy nála kisebbé választjuk meg, mivel ebben az esetben meghatározott differenciaértékek újból könnyen visszakereshetők.

A mért értékek és differenciaértékek kiértékelése leegyszerűsödik, ha egy hibaállapot felismerését követően a csillagpont-eltolódási feszültségre és a zérus sorrendű áramra vonatkozóan még pontosan N számú differenciaértéket képezünk és tárolunk, majd a hibaállapot megszűnésének felismeréséig a mértérték-rögzítést és differenciaérték-képzést megszakítjuk, majd az eljárást a hibaállapot megszűnésének felismerését követően ismét folytatjuk. Ezáltal biztosítjuk, hogy a mért mennyiségek tranziens változásai a földzárlat bekövetkezése után nem íródnak felül, tehát a tárolóban megmaradnak, és így a hibaállapot elemzését lehetővé teszik.

Amennyiben kiértékelőegységként mikroprocesszort alkalmazunk, úgy különösen flexibilis kialakítási változatot nyerünk. Ezáltal egyszerű módon a földzáriatok lokalizálására szolgáló módszer megfelelően igazítható vagy akár változtatható.

A találmányt az alábbiakban a mellékelt, példaképpen!, a találmányt nem korlátozó rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az

1. ábrán zérus sorrendű rendszer és egy kompenzált csillagpontú hálózat leágazásának villamos helyettesítőkapcsolási rajzát, és a

2. ábrán a mért érték rögzítését és kiértékelését mutatjuk be vázlatosan.

Az 1. ábrán egy kompenzált csillagpontú villamosenergia-ellátóhálózatnak egy vezetékszakaszára vonatkozó, ismert villamos helyettesítőkapcsolási rajza látható. A transzformátor csillagpontja és a földelési pont között 1 oltótekercs van elrendezve, amelyet ohmos g_L vezetési érték és L induktivitás határoz meg. Kompenzált csillagpontú hálózat esetén a g_L vezetési érték és az L induktivitás reciprok értéke nullával egyenlő. A táplálótranszformátor szekunder tekercsének ohmos ellenállásai és szórt induktivitásai a három fázis vonatkozásában egyenlőnek feltételezett, Z_LT transzformátorimpedanciák által vannak képviselve. Az ebben az esetben egyetlenegy vezetékszakaszból álló hálózatba υ_ή, U₂ és U₃ fázisfeszültségeket táplálunk, és i^ i₂ és i₃ fázisáramok folynak. A három fázis és a föld között U_1E, U_2E és U_3E fázis-föld feszültségek mérhetők. Egy vezetékszakaszt, ahogy a vonatkozó, 100 Hz-nél kisebb frekvenciatartományban megengedett, a vezetékre vonatkozó, ohmos és induktív összetevőből álló Z_LL vezetékimpedanciák, valamint ohmos és kapacitív összetevőből álló, vezetéklevezető Y_A1, Y_A2 és Y_A3 admittanciák határozzák meg. A vezetéklevezető Y_A1, Y^ és Y_A3 admittanciákon keresztül i_A1, i^ és i_A3 levezetőáramok folynak. Egy földzárlat által okozott 8 hibahelyet ohmos R_e ellenállás képvisel, és azon i_F földzárlati áram folyik. Az i_A1, i_tó és i_A3 levezetőáramok és az i_F földzárlati áram ennek a vezetékszakasznak az i₀ zérus sorrendű áramaként kompenzált csillagpontú hálózat esetén az 1 oltótekercsen keresztül a transzformátor csillagpontjához visszafolyik, míg szigetelt csillagpontú hálózat esetén az i_A1, i^ és i_A3 levezetőáramoknak a 8 hibahelyen keresztül kell visszafolyniuk. Az 1 oltótekercs földelési pontján az összes meglévő vezetékszakasz i₀ zérus sorrendű árama i_os zérus sorrendű összárammá egyesül. A fogyasztói oldalon fogyasztói Z_v impedanciák által képviselve i_v1, i_V2 és i_V3 fogyasztói áramok folynak.

HU 225 928 Β1

A bemutatott helyettesítőkapcsolási rajzot a találmány szerinti eljárás szempontjából fontos összefüggések levezetésére alkalmazzuk.

Az alábbi magyarázatokkal kapcsolatban előzetesen megjegyezzük, hogy az alábbi egyenletek, amennyiben másképpen nem említjük, a mindenkori villamos mennyiségek Laplace-transzformáltjaira vonatkoznak, az előforduló villamos mennyiségek írásmódjának leegyszerűsítése érdekében ezeket azonban nem kifejezetten a komplex s frekvenciaváltozó függvényeként tüntetjük fel, tehát például az U_ne(s) helyett leegyszerűsítve U_ne-t írunk.

Ahogy az 1. ábrán bemutatott villamos helyettesítőkapcsolási rajzból kitűnik, egy tetszőleges k leágazás io zérus sorrendű árama nagyon jó megközelítéssel az alábbi összefüggéssel fejezhető ki:

^l0⁼úne'^Y+iF^+lV' ahol Y=(Yai^+ya2^+ya3) földadmittancia, iv=(U₁AY_Ai+U2^,AYA2⁺U3 ÁY_A3) eltolódási áram (= aszimmetriaáram), AY_Ai a földadmittancia aszimmetriája, i_F pedig földzárlati áram (földzárlat előfordulása esetén).

Egy-egy leágazás vagy k vezetékszakasz Y földadmittanciája vonatkozásában a szóban forgó frekvenciatartományban (<100 Hz) kielégítő pontossággal az Y földadmittanciát az egyes C fázis-föld kapacitások összege és a három fázis föld irányában vett ohmos g vezetési értékei határozzák meg:

Y(k)=_g(k)₊c(k)._s.

Az összes leágazás i₀₁, i₀₂ és i_Ok zérus sorrendű árama összegével egyenlő i_os zérus sorrendű összáram vonatkozásában az alábbi összefüggés érvényesül:

Í0S^=Une'^YS⁺ⁱF⁺ⁱvS>

azzal a feltétellel, hogy a leágazások csupán egyikében folyik Í_F földzárlati áram, ahol Y_s az összes leágazás Y földadmittanciájának összegzésével nyert összföldadmittancia, és i_vS az összes leágazás i_v eltolódási áramainak összegzésével képzett eltolódási összáram. Az egy-egy leágazásra vonatkozó Y földadmittanciára vonatkozó összefüggésnek megfelelően az összes leágazásra az összegezett g_s vezetési összértéket és összegezett C_s összkapacitást tartalmazó összefüggés érvényes:

Ys⁼9s⁺Cs'^sAz összes leágazást figyelembe vevő i_Os zérus sorrendű összáram ebben az esetben kompenzált csillagpontú hálózati üzemben az 1 oltótekercsen keresztül a transzformátor csillagpontjához folyik vissza, így az alábbi összefüggés állítható fel:

ios ύ_ηθΎ|_.

Az 1 oltótekercs földelési pontjától a transzformátor csillagpontjáig terjedő szakaszban Y_L oltótekercs-admittancia érvényesül, amely az 1 oltótekercs ohmos g_L vezetési értékéből és L induktivitásából tevődik össze. Szigetelt csillagpontú hálózat esetén Y_L nullával egyenlő:

Az Íq_S zérus sorrendű összáramra vonatkozó egyenletek egyenlővé tételével az U_ne csillagpont-eltolódási feszültségre vonatkozóan az alábbi összefüggést nyerjük:

A teljes hálózatot (1) indexszel jelölt időpontban hibamentesnek feltételezzük, míg a földzárlat esetét (2) indexszel jelöljük. Feltételezzük továbbá, hogy az ohmos g_L vezetési érték és g_s vezetési összérték a C_s összkapacitás és az 1 oltótekercs L induktivitása ezen két mérési ciklus alatt nem változott, és ezenkívül az összes leágazás természetes i_vS eltolódási összárama is változatlan maradt a fenti levezetések figyelembevételével a hálózat egy-egy leágazása vagy vezetékszakasza vonatkozásában azU^¹, U^ csillagpont-eltolódási feszültségre és az i⁽0, ίθ^2> zérus sorrendű áramokra az alábbi összefüggések adódnak:

Ezen egyenletek elementáris átalakításával egyegy tetszőleges k leágazásban előforduló földzárlat bekövetkezése előtt és után mérhető Uj,¹,’, U'²e’ csillagponteltolódási feszültségek és ft', i„^2> zérus sorrendű áramok különbségei között közvetlen összefüggés állapítható meg:

(ΜΉ^δ)·(υ2-υ<ϊ) vagy áí(s)=F(s)-áu(s).

Az F(s) átviteli funkció ebben az esetben egy hibás leágazás vonatkozásában az alábbi egyenlettel határozható meg:

F(s)=(Y-Y_s-Y_L)=a₁+a₂-s+—, ahol: ^s a^gM-gs-gi. a₂ =C<^k)-C_s

83---» ^J L míg hibamentes leágazás esetén az alábbi összefüggéssel határozható meg:

F(s)=Y=a-i+a₂ -s, ahol: a^gM a₂=C(^k).

Amennyiben a fenti összefüggés levezetése során más feltételeket alkalmazunk és a modellt kibővítjük, úgy természetesen lehetővé válik, hogy magasabb rendű differenciál-, illetve differenciaegyenleteket, illetve ekvivalens integrális alakban a következő egyenletet nyerjük:

S_i(n)=a₁S₁(n)+a₂S₂(n)+a₃S₃(n)+...+a_mS_m(n) és a további kiértékeléseket ezen egyenletek alapján hajtjuk végre.

Ahogy felismerhető, az F(s) átviteli funkció a hibamentes eset és a földzárlat előfordulása esetén csupán

HU 225 928 Β1 az a·,, a₂ és a₃ együtthatókban különbözik. Ezáltal az ai, a₂ és a₃ együtthatók értékeinek alapján lehetővé válik, hogy a hálózat k vezetékszakaszának földzárlatos jellegéről vagy hibamentességéről kijelentéseket tegyünk, mivel nyilvánvalóan az alábbinak érvényesülnie kell:

a-|, a₂<0-> a hálózat megfigyelt k szakasza földzárlatos, mivel a leágazásspecifikus g<^k) vezetési értékből és a leágazásspecifikus C<^k> kapacitásból legalább az összhálózatra vonatkozókat le kell vonni. a-ι, a2>0 -> a hálózat megfigyelt k szakasza hibamentes, mivel csupán a leágazásspecifikus g^(k) vezetési érték és a leágazásspecifikus C^(k> kapacitás fordul elő. a3=0 -> a hálózat szigetelt csillagpontú hálózatként van üzemeltetve.

Az egyfázisú földzárlatok lokalizálására szolgáló, találmány szerinti eljárás tehát az a-j, a₂ és a₃ együtthatók meghatározására korlátozódik az alábbi egyenletrendszer alapján:

Ái(s)=^a, + a₂ s + —^-Au(s).

A Au csillagpont-eltolódási feszültségkülönbségnek és a Δί zérus sorrendű áramkülönbségnek időfüggvényei alakjában való ismertsége esetén egy alkalmas együttható-becslési eljárás segítségével a három a·,, a₂ és a₃ együttható oly módon határozható meg, hogy a fenti, az időtartamba visszatranszformált egyenlet egyenlethibája az egyenlethibák összegének egy meghatározott számú példán keresztül történő legjobb approximációja értelmében négyzetes középértékben minimalizálódik. Ezt a feladatot képtartományra vonatkozó módszerek, mint például Z-transzformáció vagy bilineáris transzformáció alapján történő alkalmas paraméterbecslési eljárások alkalmazásával is megoldhatjuk. Az összes ilyen eljárás természetesen a fenti egyenletek integrális alakjában is alkalmazható. Itt példaképpen egy különösen alkalmas, az a-|, a₂ és a₃ együtthatók meghatározására szolgáló eljárást mutatunk be.

A Δί zérus sorrendű áramkülönbségek és a Au csillagpont-eltolódási feszültségkülönbségek, illetve a földzárlat bekövetkezése előtt és után érvényes ij,¹⁾, ij,²’ zérus sorrendű áramok és az υ*θ, U® csillagpont-eltolódási feszültség közötti összefüggést a fenti egyenlet szerint első lépésben a komplex s frekvenciaváltozó reciprok értékével szorozzuk, és ezt követően az időtartamba visszatranszformáljuk, aminek révén az időtartományban az alábbi összefüggés adódik:

S_i(t)=a-|S₁(t)+a₂S₂(t)+a₃S₃(t), ahol

Si(t)=}Ai(T)dT

Si(t)=jAu(t)dx

S₂(t)=Au(t)

S3(t)=í^í Au(x)dt^do.

Magasabb rendű egyenletek alkalmazása esetén további S₄(t)... S_m(t) funkciók és hozzá tartozó a₄...a_m együtthatók adódnak, amelyeket a hibaállapot elemzése érdekében megfelelően ki kell értékelni.

A találmány szerinti eljárást az alábbiakban példaképpen a 2. ábra alapján ismertetjük. Az eljárás numerikus működésmódja miatt szükség van arra, hogy a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza vonatkozásában U_ne(t) csillagpont-eltolódási feszültség időfüggvényét, valamint i₀(t) zérus sorrendű áram időfüggvényét ekvidisztáns időpontokban,

T=— letapogatási időnek megfelelően - ahol /_A a /a letapogatási frekvencia - digitalizáljuk, és nT időpontban mért U_ne(nT) csillagpont-eltolódási feszültségre vonatkozó mért értékek sorozata - vagy egyszerűbb Írásmódban U_ne(n) - alakjában és nT időpontban mért i₀(nT) zérus sorrendű áramra vonatkozó értékek sorozata - vagy egyszerűbb írásmódban i₀(n) - alakjában 7 tárolóban tároljuk. Ennek érdekében minden egyes megfigyelendő leágazás vagy vezetékszakasz vonatkozásában az U_ne(n) csillagpont-eltolódási feszültséget, illetve egy, az U_ne(n) csillagpont-eltolódási feszültséggel arányos mérési mennyiséget és az i₀(n) zérus sorrendű áramot 2 feszültségmérő egységgel, illetve 3 árammérő egységgel mérjük, és 4 analóg-digitális átalakítók segítségével digitalizáljuk. Az _f_A letapogatási frekvenciát ebben az esetben előnyösen az /_N hálózati frekvencia egész számú többszörösével egyenlővé választjuk meg. A mért értékek sorozataiból egyszerű módon mért értékkülönbségeket képezhetünk, ahol mindenkor előzetes hálózatifrekvencia-periódusok egész számú többszöröséhez tartozó tárolt mért értékét a pillanatnyi mért értékből levonjuk, tehát földzárlat esetén a földzárlat bekövetkezése előtt mért értéket a földzárlat esetére vonatkozó mért értékből levonjuk a fentiekben megadott összefüggések alapján és az így képzett Au(n) csillagpont-eltolódási feszültségkülönbségre és Δί(η) zérus sorrendű áramkülönbségre vonatkozó differenciaérték-sorozatokat szintén tároljuk. Ennek érdekében előnyös, hogy a 7 tárolók gyűrű alakú tárolókként vannak szervezve, és a mértérték-tárolók M hossza pontosan az /_A letapogatási frekvenciából és a /_N hálózati frekvenciából képzett hányados egész számú többszörösének felel meg, mivel ebben az esetben egy előzetes periódus egész számú többszöröséhez tartozó mért érték könnyen megtalálható. A mért értékeknek az ilyen rögzítését addig folytatjuk folyamatosan, míg földzárlat által okozott 8 hibahelyet nem ismerünk fel. A földzárlat bekövetkezése a Au(t) csillagpont-eltolódási feszültségkülönbség és/vagy a Δί(ί) zérus sorrendű áramkülönbség időfüggvényeiben tapasztalható hirtelen változás alapján ismerhető fel, mivel a hálózat hibamentes stacioner állapotában mindkét mennyiségnek megközelítően nullával egyenlőnek kell lennie. Kis vagy középohmos földzárlatok felismerése érdekében a találmány szerinti eljárást a Au(t) csillagpont-eltolódási feszültségkülönbség és a Δϊ(ΐ) zérus sorrendű áramkülönbség helyett az U_ne(n) csillagpont6

HU 225 928 Β1 eltolódási feszültség és i₀(n) zérus sorrendű áram nT időpontban mért értékeit alkalmazhatjuk. Ebben az esetben nem feltétlenül szükséges, hogy az /_A letapogatási frekvencia az f_N hálózati frekvencia egész számú többszörösének feleljen meg.

Földzárlat bekövetkezése esetén a mért értékek különbségét egy előre meghatározott kioldási küszöbértékekkel hasonlítjuk össze, és 6 kijelző egységen földzárlatot jelzünk ki, ha a különbségek abszolút értékei egy előre meghatározott számban egymást követően a hozzá tartozó kioldást küszöbértéket túllépik, és/vagy az U_ne(n) csillagpont-eltolódási feszültség pillanatnyi értékei egy előre meghatározott kioldási küszöbértéket egymást követően előre meghatározott számban túllépik. A földzárlat okozta 8 hibahely felismerését követően a mért értékek különbségéből még pontosan N számút képezünk, és tárolunk, ahol N<M.

Ezen N számú mértérték-különbségből az 5 kiértékelőegységben a trapéz- vagy Simpson-szabály segítségével numerikus integrálással például S_n(t), S^t), S₃(t) időfüggvényekként a hozzá tartozó integrálokat egyszerű módon kiszámítjuk. Első lépésben t=0 időpontban végzünk numerikus integrálást, tehát földzárlat bekövetkezésekor. így a matematikai feladat arra korlátozódik, hogy a már ismert S-,(t), S₂(t), S₃(t) és Si(t) időfüggvények, illetve azok numerikusán meghatározott S^n), S₂(n), S₃(n) és Sj(n) értékeinek sorozatai segítségével másodrendű differenciaegyenlet, illetve differenciálegyenlet alkalmazásával azok integrális alakjában a hálózat minden egyes megfigyelt leágazása vagy vezetékszakasza számára a még ismeretlen a·,, a₂ és a₃ együtthatókat úgy határozzuk meg, hogy a fenti egyenlet jobb és bal oldalának egyenlősége egy meghatározott számú mintavételre vonatkozóan a legjobban érvényesüljön. Kimutatható, hogy az a_1f a₂ és a₃ együtthatók egy harmadrendű lineáris egyenletrendszerből meghatározhatók, és az így meghatározott a·), a₂ és a₃ együtthatók az egyenlethibák négyzetei összegének minimalizálása szempontjából a legjobban approximálóak. A három a·,, a₂ és a₃ együttható az alábbi lineáris egyenletrendszer megoldásával határozható meg:

C-a=b, ahol a a három a·,, a₂ és a₃ együtthatóból álló megoldási vektor, C 3*3-as mátrix és b háromdimenziós vektor, amelyeknek elemeit az alábbi összefüggésekkel állapítjuk meg: _N c_kj=LS_k(n) Sj(n) vk,je{1,2,3} ^J n=1 ^J, és b_k=ZSi(n)-S_k(n) Vke{1,2,3).

n=1

Ezen harmadrendű lineáris egyenletrendszer megoldása a hálózat minden egyes megfigyelt leágazása vagy vezetékszakasza vonatkozásában bármely tetszőleges ismert eljárás segítségével valósítható meg, aminek során a három a₃, a₂ és a₃ együtthatót határozzuk meg, amelyeket az általános fenti magyarázatoknak megfelelően kiértékelhetünk. Ezenkívül a hálózatban elvégzett kapcsolási műveleteket, tehát egy-egy leágazás vagy vezetékszakasz hozzákapcsolását vagy lekapcsolását egyszerű módon ismerhetjük fel, mivel közvetlenül felismerhetően egy-egy kapcsolási művelet előtt, illetve után az összes mért értéknek előtte, illetve utána lényegében nullával egyenlőnek kell lennie. Ebben az esetben természetesen hibaállapot kijelzése nem történik.

A 8 hibahelynek, illetve egy kapcsolási műveletnek a hozzá tartozó a-,, a₂ és a₃ együtthatóknak megfelelően történő lokalizálása után, tehát a hálózatnak egyegy meghatározott leágazásához vagy vezetékszakaszához való hozzárendelése után a hibaállapot végét megvárjuk, és ismét a mértérték-rögzítést megkezdjük. A hibaállapot végét a csillagpont-eltolódási feszültség mérésével és megfigyelésével ismerjük fel, a hibajelzést visszavonjuk, ha a csillagpont-eltolódási feszültség egy előre meghatározott hibamentességet meghatározó küszöbérték alá csökken.

A találmány szerinti eljárás ismertetése csupán példaképpen és semmiképpen nem korlátozó. Különösen az összes, szakember számára ismert, az a·), a₂ és a₃ együtthatók meghatározására szolgáló eljárás ekvivalens módon alkalmazható.

Az 1 oltótekercs megfelelő kialakítása révén lehetővé válik, hogy a teljes hálózat tranziens berezgése során egy földzárlat keletkezését követően az 1 oltótekercsben mágneses telítési hatások keletkeznek, amelyeket azonban a fenti matematikai modellben nem veszünk figyelembe. Ahogy könnyen kimutatható, az S^t), illetve S^n) függvény révén az 1 oltótekercs mágneses telítési állapota rekonstruálható, mivel az indukciós törvény alapján a mágneses fluxus idő szerinti első deriváltja és a tekercsfeszültség, tehát a csillagpont-eltolódási feszültség között arányosság áll fenn. Ez az arányosság természetesen egy additív konstanstól eltekintve a két mennyiség időbeli integráljára is érvényes. Tehát abból indulhatunk ki, hogy a mágneses fluxus változása a földzárlat keletkezésének időpontjától kezdődően a csillagpont-eltolódási feszültség integráljának változásával arányos, tehát megközelítően az S-|(t), illetve Si(n) függvénnyel arányos. Amennyiben az approximálási folyamatot a nulla időponttól kezdődően, tehát a földzárlat keletkezésétől kezdődően csupán azon időpontig hajtjuk végre, amelynél az Sf (t), illetve S^n) függvény abszolút értéke egy előre meghatározott telítési küszöbérték fölé emelkedik, úgy abból indulhatunk ki, hogy csak azon folyamatállapotok mért értékei kerülnek kiértékelésre, amelyeknél biztosított, hogy az 1 oltótekercs nincsen telített mágneses állapotban, és ezért a javasolt matematikai modell korrekt.

Ezenkívül a találmány keretén belül olyan megoldás is található, amelynél az egyes vezetékszakaszok vonatkozásában mért értékek lokális rögzítése és kiértékelése helyett, ahogy a 2. ábrán látható, ezeket központosán a hálózatnak egy tetszőleges helyén rendezzük el, azaz csupán egyetlenegy 5 kiértékelőegység, egyetlenegy 7 tároló és egyetlen 6 kijelzőegység (képernyő) van elrendezve. Ebben az esetben az U_ne(t) csillagpont-eltolódási feszültséget például a táplálótranszformátor csillagpontján földhöz képest vagy a há7

HU 225 928 Β1 rom U_1E, U_2E, U_3E fázis-föld feszültség összegének képzésével mérjük, és digitalizáltan az 5 kiértékelőegységbe juttatjuk. Az i₀₁, i₀₂, i_Ok zérus sorrendű áramokat ebben az esetben is minden egyes vezetékszakasz, illetve leágazás vonatkozásában mérjük, és például di- 5 gitálisan 5 kiértékelőegységbe visszük át. Az i₀₁ zérus sorrendű áram az első leágazásra, az i₀₂ zérus sorrendű áram a második leágazásra, az i_Ok a k-adik leágazásra vonatkozik. Minden egyes érzékelendő vezetékszakasz állapotának kiértékelése ebben az esetben a 10 fentiekben ismertetett eljárás szerint az 5 kiértékelőegységben történik. Természetesen a találmány lokális (helyi) és központi mértérték-rögzítés és mértérték-kiértékelés közötti tetszőleges kombinációkat is magában foglal. Ezenkívül az alkalmazott 4 analóg-digitális 15 átalakítók elrendezésének és számának kiválasztása szakember tudásához tartozik. Különösen elképzelhető olyan megoldás is, amely szerint már integrált 4 analóg-digitális átalakítókkal ellátott mikroszámítógépet alkalmazunk.

Claims (33)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás egyfázisú földzárlatok lokalizálására kompenzált csillagpontú vagy szigetelt csillagpontú villamosenergia-ellátóhálózatnak egy leágazásában vagy vezetékszakaszában (k), amelynek során alkalmas módon csillagpont-eltolódási feszültséget (U_ne) vagy egy, a csillagpont-eltolódási feszültséggel (U_ne) ará- 30 nyos mérési mennyiséget, és a hálózat mindegyik megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza (k) vonatkozásában zérus sorrendű áramot (ió^k>), illetve egy, a zérus sorrendű árammal (ϊθ¹) arányos mérési mennyiséget mérünk, azzal jellemezve, hogy a csillag- 35 pont-eltolódási feszültség (U_ne) és a zérus sorrendű áramok fijj¹’) mért értékeit előre meghatározott időpontokban digitalizáljuk, és a mért értékeket digitális alakban legalább egy elektronikus tárolóban (7) eltároljuk, továbbá a földzárlat bekövetkezése előtt és után elvég- 40 zett, legalább egy-egy mérés tárolt mért értékeit egyfázisú földzárlatok lokalizálására alkalmas matematikai eljárás segítségével kiértékeljük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazá- 45 sára vagy vezetékszakaszára (k) vonatkozó zérus sorrendű áram (ίθ’) alakulása és a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) alakulása közötti funkcionális összefüggést mind a hibamentesség esetére, mind a földzárlat-előfordulás esetére egy másodrendű vagy magasabb rendű lineáris differenciálegyenlet vagy differenciaegyenlet, illetve azok integrális alakban, előnyösen azok numerikus írásmódjában kifejezett hozzá tartozó ekvivalens egyenlete segítségével az alábbiak szerint fejezzük ki: 55

   S_i(n)=a₁S₁(n)+a₂S₂(n)+a₃S₃(n) [+...+a_mS_m(n)j, továbbá a földzárlat esetét a hibamentesség esetétől csupán a_1t a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő együtthatók által különböztetjük meg, amelyeket alkalmas együttható-becslési eljárás segítségével állapítunk meg. 60

   Λ /n
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csillagpont-eltolódási feszültséget (U_ne) és a zérus sorrendű áramokat (ió^k>) ekvidisztáns időpontokban (T), egy előre megadott letapogatási frekvenciának (/_A) megfelelően, mérjük, ahol T=—.

   /a
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a letapogatási frekvenciát (/_A) úgy választjuk meg, hogy a hálózati frekvencia (/_N) egész számú többszörösének feleljen meg.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) és a zérus sorrendű áramok (ij,^k)) nT időpontban mért pillanatnyi mért értékeiből és a csillagpont-eltolódási feszültségnek (U_ne) és a zérus sorrendű áramoknak Öo’) egy egész számú (j) megelőző hálózati periódus megfelelően tárolt mért értékeiből a

   AiMínj^p^nHfín-m)],

   20 ahol n e{0, 1, 2...N) és m=j

   Au(n):=[U_ne(n)-U_ne(n-m)] egyenletek szerint a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazásának vagy vezetékszakaszának (k) zérus sorrendű áramkülönbségének [Ai<^k)(n)j és a csillag25 pont-eltolódási feszültségkülönbségnek [Au(n)j megfelelő egy-egy differenciaértéket képezünk, és az így képzett differenciaértékeket digitális alakban elektronikus tárolókban (7) tároljuk.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy minden egyes megfigyelendő leágazásra vagy vezetékszakaszra (k) vonatkozóan képzett differenciaértékek [AiW(n), Au(n)j pillanatnyi értékeinek abszolút értékeit előre meghatározott kioldási küszöbértékekkel hasonlítjuk össze, ahol a hálózatban előforduló földzárlatot akkor ismerjük fel, ha a differenciaértékek egy vagy több abszolút értéke a hozzá tartozó kioldási küszöbértéket egymást követően, előre meghatározott számban túllépi, és/vagy a csillagpont-eltolódási feszültség [U_ne(n)j pillanatnyi értékeinek abszolút értékei egymást követően, meghatározott számban egy előre meghatározott kioldási küszöbértéket túllépnek, továbbá a földzárlat előfordulását egy kiadóegységen, például kiadóérintkezőn vagy elektronikus képernyőn kijelezzük.
7. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tárolt differenciaértékekből [Ai<^k)(n), Au(n)j tetszőleges numerikus integrálási eljárás, például trapézszabály, Simpson-szabály vagy magasabb rendű numerikus integrálási eljárás segítségével az Sj(t), Si(t), S₂(t) és S₃(t) időfüggvények Sj(n), Si(n),

   50 S₂(n) és S₃(n), adott esetben S_m(n)-ig terjedő, értéksorozatát az alábbi összefüggések segítségével határozzuk meg és tároljuk: ,

   Sj(t)=/Ai(T)dT

   S5(t)=ÍAu(T)dx

   S₂(t)=Au(t)

   S₃(t)=í|í Au(x)dx

   01 0

   HU 225 928 Β1 ahol az n index a mindenkori értéksorozat nT időpontra vonatkozó értékét az o index a földzárlat bekövetkezésének időpontját jelöli.
8. 8. A 2-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az a-|, a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő együtthatókat egy tetszőleges módszer, előnyösen tetszőleges transzformáció segítségével, például Z-transzformáció időtartományában vagy képtartományában oly módon határozzuk meg, hogy a megfigyelt leágazás vagy vezetékszakasz (k) zérus sorrendű árama (Íq’) és a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) közötti funkcionális összefüggésre vonatkozó differenciálegyenlet vagy differenciaegyenlet, illetve az azzal ekvivalens, integrális alakban kifejezett egyenlet a letapogatásoknak egy előre meghatározott számára vonatkozóan a legjobban teljesül, továbbá a meghatározott a^ a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő, együtthatók értékeit a vonatkozó, megfigyelt leágazás vagy vezetékszakasz (k) földzárlatának felismerési kritériumaiként figyelembe vesszük.
9. 9. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hálózat legalább egy megfigyelendő leágazás vagy vezetékszakasz (k) számára az együtthatókat (a.j, a₂ és a₃) a három együtthatóból (a-j, a₂ és a₃) álló megoldási vektort (a), egy 3*3-as mátrixot (C) és egy háromdimenziós vektort (b) - amelyeknek elemeit a kiszámított és tárolt értéksorozatokból [S,(n), S-i(n), S₂(n) és S₃(n)j a c_kj=ZS_k(n) Sj(n) Vk,je{1,2,3} , ¹ n=1 ^{J es} b_k=ISj(n)-S_k(n) Vke{1,2,3} n=1 összefüggések segítségével határozzuk meg - tartalmazó, alábbi harmadrendű lineáris egyenletrendszerből számítjuk ki:

   Ca=b, továbbá az így megállapított együtthatók (a^ a₂ és a₃) értékeit a vonatkozó megfigyelt leágazás vagy vezetékszakasz vonatkozásában földzárlat-felismerési kritériumokként vesszük figyelembe.
10. 10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy megfigyelt vezetékszakaszt vagy leágazást (k) hibásnak ismerünk fel, ha a hozzá tartozó együtthatók (a₄ és/vagy a₂) negatívak, vagy egy előre meghatározott küszöbértéknél kisebbek, és hibamentesnek ismerünk fel, ha a hozzá tartozó együtthatók (a-j és/vagy a₂) pozitívak vagy előre meghatározott küszöbértéknél nagyobbak, továbbá az együttható (a₃) a szigetelt csillagpont} hálózatban nullával egyenlővé válik.
11. 11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a detektált hibaállapotot a hálózat ezen leágazásának vagy vezetékszakaszának (k) hozzákapcsolásaként vagy lekapcsolásaként ismerjük fel, ha ezen leágazás vagy vezetékszakasz (k) összes mért értéke [csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne), zérus sorrendű áram (ί*,*¹)] a kapcsolási művelet időpontja előtt, illetve után lényegében nullával egyenlő, és ebben az esetben hibaállapotot nem jelzünk ki.
12. 12. Az 5-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hálózat mindegyik megfigyelendő leágazásának és vezetékszakaszának zérus sorrendű áramkülönbségére [Ai<^k>(n)j vonatkozó differenciaértéket és/vagy a csillagpont-eltolódási feszültségkülönbségre [Au(n)j vonatkozó differenciaértéket a zérus sorrendű áramok (i[^k)), illetve a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) nT időpontra vonatkozó pillanatnyi mért értékeivel egyenlővé tesszük:

    Ai^(k>(n):=pí,^k>(n)], ahol ne{0,1,2...N}

    Au(n):=[U_ne(n)j.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hálózatban hibaállapot megszűnését ismerjük fel, ha a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) effektív értéke vagy abszolút értéke egy előre meghatározott időre egy előre meghatározott, hibamentességet jelentő küszöbérték alá csökken.
14. 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) és a zérus sorrendű áramok (i{,^k)) digitalizált mért értékeit szekvenciálisán egy-egy, előnyösen gyűrű alakban szervezett, elektronikus tárolóban (7) helyezünk el, amely M hosszal rendelkezik.
15. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú tároló M hosszát úgy választjuk meg, hogy a letapogatási frekvenciából (/_A) és a hálózati frekvenciából (/_N) képzett hányados egész számú többszörösének feleljen meg.
16. 16. A 14. vagy 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiszámított differenciaértékeket {zérus sorrendű áramkülönbség [Δΐ<^κ\η)], csillagpont-eltolódási feszültségkülönbség [Au(n)]} szekvenciálisán előnyösen gyűrű alakban szervezett, N hosszal rendelkező elektronikus tárolókban (7) helyezzük el, és az N hosszat az M hosszal egyenlővé vagy nála kisebbé választjuk meg.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy hibaállapot felismerését követően a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) és a zérus sorrendű áramok (i[^k)) vonatkozásában még pontosan N számú differenciaértéket {zérus sorrendű áramkülönbség [ΔίΜ(η)] és csillagpont-eltolódási feszültségkülönbség [Au(n)]} képezünk és tárolunk.
18. 18. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy hibaállapot felismerését követően a csillagpont-eltolódási feszültségre (U_ne) és a zérus sorrendű áramra (i[,^k)) vonatkozóan még pontosan N számú differenciaértéket {zérus sorrendű áramkülönbség [ΔίΜ(η)] és csillagpont-eltolódási feszültségkülönbség [Au(n)]} képezünk és tárolunk, majd a hibaállapot megszűnésének felismeréséig a mértérték-rögzítést és differenciaérték-képzést megszakítjuk, majd az eljárást a hibaállapot megszűnésének felismerését követően ismét folytatjuk.
19. 19. Berendezés egyfázisú földzáriatok lokalizálására kompenzált csillagpontú vagy szigetelt csillagpontú villamosenergia-ellátóhálózatnak egy leágazásában vagy vezetékszakaszában, amely berendezés csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne), illetve a csillagpont-eltolódási feszültséggel (U_ne) arányos mérési mennyiség folyamatos

    HU 225 928 Β1 mérésére szolgáló feszültségmérő egységgel, valamint a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza (k) számára mindenkori zérus sorrendű áram (ijj¹’), illetve a zérus sorrendű árammal (0) arányos mérési mennyiség folyamatos mérésére szolgáló árammérő egységgel van ellátva, azzal jellemezve, hogy legalább egy, a mért értékeket meghatározott időpontokban digitális alakúra átalakító analóg-digitális átalakítóval (4) van ellátva, továbbá legalább egy, a digitalizált mért értékek tárolására szolgáló elektronikus tárolóval (7), valamint kiértékelőegységgel (5) van ellátva, amely egyfázisú földzáriatoknak a földzáriat bekövetkezése előtt és után elvégzett, legalább egy-egy mérés mért értékei alapján történő lokalizálására szolgáló matematikai eljárás végrehajtására alkalmas kiértékelőegység (5).
20. 20. A 19. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegységben (5) a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza (k) számára ezen leágazás vagy vezetékszakasz (k) zérus sorrendű árama (ij,^k>) és a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) közötti funkcionális összefüggésre vonatkozó, másodrendű vagy magasabb rendű, lineáris differenciálegyenlet vagy differenciaegyenlet a-|, a₂ és a₃, adott esetben a_m-ig terjedő, együtthatói, illetve azok integrális alakban, előnyösen numerikus írásmódban kifejezett ekvivalens egyenletéből

    Sjínjsa^^nj+ajS^nJ+aaS^n) [+...+ a_mS_m(n)] tetszőleges módszer, előnyösen numerikus módszer segítségével egy tetszőleges transzformáció, például Z-transzformáció időtartamában vagy képtartományában kiszámíthatók, továbbá ezen együtthatók segítségével a hálózat hibás leágazása vagy vezetékszakasza (k) meghatározható.
21. 21. A 19. vagy 20. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a feszültségmérő és árammérő egységek (2, 3) előre meghatározható letapogatási frekvenciával (/_A) és T=— egyenletnek megfelelő ekvi/a dísztáns időpontokban (T) való mérések végrehajtására alkalmas feszültségmérő és árammérő egységek (2, 3).
22. 22. A 21. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a feszültségmérő és árammérő egységekben (2, 3) letapogatási frekvenciaként (/_A) a hálózati frekvencia (/_N) egész számú többszöröse választható.
23. 23. A 21. vagy 22. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegységben (5) a pillanatnyi mért értékekből nT időpontban és a csillagpont-eltolódási feszültségnek (U_ne) és a zérus sorrendű áramoknak (ίθ') egész számú (j) megelőző hálózati periódus megfelelően tárolt mért értékeiből Ai<^k)(n):=p'^k)(nHo’(n-m)], ahol ne{0,1,2...N} és m=j-0 Au(n):=[U_ne(n)-U_ne(n-m)j f összefüggések alapján a hálózat minden egyes megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza (k) zérus sorrendű áramkülönbségeire [ΔίΜ(η)] és a csillagponteltolódási feszültségkülönbségre [Áu(n)j vonatkozó differenciaértékek kiszámíthatók, és ezen differenciaértékek digitális alakban legalább egy elektronikus tárolóban (7) tárolhatók.
24. 24. A 23. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegység (5) segítségével a hálózatnak egy hibaállapota felismerhető, és egy kijelzőegységen (6), például kiadóérintkezőn vagy egy elektronikus képernyőn, kijelezhető, ha a differenciaértékek pillanatnyi értékeinek abszolút értékei egy előre meghatározott kioldási küszöbértékeket egymást követően egy előre meghatározott számban túllépik, és/vagy járulékosan a csillagpont-eltolódási feszültség [U_ne(n)j pillanatnyi értékeinek abszolút értékei egy előre meghatározott kioldási küszöbértéket egymást követően egy előre meghatározott számban túllépik.
25. 25. A 23. vagy 24. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegységben (5) a tárolt differenciaértékekből [Δϊ<^κ>(η) zérus sorrendű áramkülönbség és Áu(n) csillagpont-eltolódási feszültség] tetszőleges numerikus integrálási módszer, például a trapézszabály vagy Simpson-szabály, vagy egy magasabb rendű numerikus integrálási eljárás segítségével S|(t), Si(t), S₂(t) és S₃(t) időfüggvények Sj(n), S-i(n), S₂(n) és S₃(n), adott esetben S_m-ig terjedő, értéksorozatai az alábbi összefüggéseknek megfelelően meghatározhatók és tárolhatók:

    Si(t)=jÁi(x)dT

    S^tHAuCJdx

    S₂(t)=Au(t) ahol az n index a mindenkori értéksorozat nT időpontra vonatkozó értékét és a 0 index a földzárlat-bekövetkezés időpontját jelöli.
26. 26. A 25. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegységben (5) a hálózat legalább egy megfigyelendő leágazása vagy vezetékszakasza (k) számára az együtthatók (a^ a₂ és a₃) a három együtthatóból (a·), a₂ és a₃) álló megoldási vektort (a), 3*3-as mátrixot (C) és háromdimenziós vektort (b) - amelyeknek elemei a tárolt értéksorozatból [Sj(n), S-i(n), S₂(n) és S₃(n)] az alábbi összefüggések segítségével meghatározhatók c_kj=fs_k{n)-Sj(n) Vk,je{1,2,3} , n=1 * es b_k=ZSj(n)-S_k(n) Vke {1,2,3} n=1

    - tartalmazó harmadrendű lineáris egyenletrendszerből Ca=b meghatározhatók, és ahol továbbá ezen együtthatók segítségével a hálózat hibás leágazása vagy vezetékszakasza meghatározható.
27. 27. A 20. vagy 26. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegységben (5) a hálózatnak egy leágazása vagy vezetékszakasza (k) hibásnak ismerhető fel, ha a hozzá tartozó együtthatók (a-| és/vagy a₂) negatívak, vagy egy előre meghatáro10

    HU 225 928 Β1 zott küszöbértéknél kisebbek, és hibamentesnek ismerhető fel, ha a hozzá tartozó együtthatók (a₁ és/vagy a₂) pozitívak, vagy egy előre meghatározott küszöbértéknél nagyobbak.
28. 28. A 27. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegységben (5) a hálózatnak egy leágazása vagy vezetékszakasza (k) lekapcsolása vagy hozzákapcsolása felismerhető, ha ezen leágazásnak vagy vezetékszakasz vonatkozásában a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) és zérus sorrendű áram (i⁽o^k)) összes mért értéke a kapcsolási művelet időpontja előtt, illetve után lényegében nullával egyenlő.
29. 29. A 23-28. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hálózat minden egyes leágazása vagy vezetékszakasza zérus sorrendű áramkülönbségére [Ai^(k)(n)j vonatkozó differenciaérték és/vagy a csillagpont-eltolódási feszültségkülönbségre [Δυ(η)] vonatkozó differenciaérték a zérus sorrendű áramok (0), illetve a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) nT időpontban mérhető pillanatnyi mért értékeivel egyenlő:

    Ai(^k>(n):=p<^k>(n)], aholn e{0,1,2...N}

    Au(n):=[U_ne(n)j.
30. 30. A 19-29. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegységben (5) a hibaállapot megszűnése felismerhető, ha a csillagpont-eltolódási feszültség (U_ne) effektív értéke vagy abszolút értéke egy előre meghatározott, hibamentességet jelentő küszöbérték alá csökken.
31. 31. A 19-30. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy legalább egy mérendő mennyiség számára egy előnyösen gyűrű alakban szervezett, M hosszal rendelkező, a digitalizált mért értékek szekvenciális tárolására alkalmas elektronikus tároló (7) van elrendezve, ahol a tárolók (7) M hossza a letapogatási frekvenciából (/_A) és a hálózati frekvenciából (/_N) képzett hányados egész számú többszöröseként választható.
32. 32. A 23-31. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a legalább egy mérendő mennyiség differenciaértékei számára egy előnyösen gyűrű alakban szervezett, N hosszal rendelkező, a differenciaértékek szekvenciális tárolására alkalmas, elektronikus tároló (7) van elrendezve.
33. 33. A 19-32. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelőegység (5) mikroprocesszor.