NO332685B1 - Method and apparatus for locating single-pole earth faults - Google Patents
Method and apparatus for locating single-pole earth faults Download PDFInfo
- Publication number
- NO332685B1 NO332685B1 NO20030650A NO20030650A NO332685B1 NO 332685 B1 NO332685 B1 NO 332685B1 NO 20030650 A NO20030650 A NO 20030650A NO 20030650 A NO20030650 A NO 20030650A NO 332685 B1 NO332685 B1 NO 332685B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- branch
- values
- point support
- network
- star
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 24
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 13
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/38—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
- H02H3/382—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current involving phase comparison between current and voltage or between values derived from current and voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/44—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil
Landscapes
- Locating Faults (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
En fremgangsmåte for pålitelig lokalisering med enkle midler av enpolede jordfeil i en avgrening eller et ledningsavsnitt i et stjernepunktkompensert eller stjernepunktisolert, elektrisk forsyningsnett, ved hvilken det måles en stjernepunkt-støttespenning mellom forsyningstransformatorens stjernepunkt og jord og en nullstrøm for hver avgrening eller hvert ledningsavsnitt i nettet som skal overvåkes. Denne oppgave løses hovedsakelig ved at måleverdiene av stjernepunkt-støttespenningen og nullstrømmene digitaliseres ved forutbestemte tidspunkter, og måleverdiene i digital form lagres i minst ett elektronisk lager, og ved at de lagrede måleverdier for minst en måling før og minst en måling etter en feilinntredelse med en egnet matematisk metode vurderes for lokalisering av enpolede jordfeil.A method for reliably locating simple means of single-pole ground faults in a branch or conduit section of a star-point compensated or star-point insulated electrical supply network, by which a star-point support voltage is measured between the supply transformer's star point and ground and a zero current for each branch or branch to be monitored. This task is mainly solved by digitizing the measurement values of the star point support voltage and the zero currents at predetermined times, and the measurement values in digital form are stored in at least one electronic store, and by storing the measured values for at least one measurement before and at least one measurement after a failure. suitable mathematical method is considered for the location of single-pole earth faults.
Description
Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning for utførelse av fremgangsmåten for lokalisering av enpolede jordfeil i en avgrening eller et ledningsavsnitt i et stjernepunktkompensert eller stjernepunktisolert, elektrisk forsyningsnett, ved hvilken en stjernepunkt-støttespenning (tysk: Sternpunkt-Verlagerungsspannung) mellom stjerne-punktet for forsyningstransformatoren og jord, henholdsvis en med stjernepunkt-støttespenningen proporsjonal målestørrelse, og en nullstrøm henholdsvis en med null-strømmen proporsjonal målestørrelse, måles på en passende måte for hver avgrening eller hvert ledningsavsnitt i nettet som skal overvåkes. The invention relates to a method and a device for carrying out the method for locating single-pole earth faults in a branch or a line section in a star point compensated or star point isolated electrical supply network, in which a star point support voltage (German: Sternpunkt-Verlagerungsspannung) between the star point of the supply transformer and earth, respectively one with the star-point support voltage proportional measuring quantity, and a zero current respectively one with the zero current proportional measuring quantity, are measured in a suitable way for each branch or each wire section in the network to be monitored.
Det er kjent noen fremgangsmåter for lokalisering av enpolede jordfeil i mellom-og høyspenningsnett. De fleste av disse fremgangsmåter benytter de ohmske komponenter av nullstrømmen, dvs. komponentene av nullstrømvektoren i retning av stjernepunkt-støttespenningen, for lokalisering av jordfeil, da de kapasitive nullstrømkomponenter som forårsakes av avgreningens enkelte fase-jordkapasiteter, i den stasjonære, dvs. inn-svingede systemtilstand ikke lenger kan skjelnes fra de kapasitive hhv. induktive komponenter av den eventuelt i nullstrømmen inneholdte feilstrøm. Riktig nok er disse ohmske komponenter meget små i forhold til de kapasitive og induktive andeler, med hvilke det blir vanskelig å detektere høyohmige jordfeil på en sikker måte, på grunn av de meget små ohmske nullstrømandeler. Andre fremgangsmåter benytter faseforholdet mellom nullstrøm og stjernepunkt-støttespenning for lokalisering av jordfeil, slik som eksempelvis EP 963 025. Her måles nullstrømmene for hver avgrening som skal overvåkes, og stjernepunkt-støttespenningen, og på grunnlag av fasestillingen av de målte størrelser fastslås det om en avgrening er feilaktig eller feilfri. Some methods are known for locating single-pole earth faults in medium and high voltage networks. Most of these methods use the ohmic components of the zero current, i.e. the components of the zero current vector in the direction of the star point support voltage, for locating earth faults, since the capacitive zero current components caused by the individual phase-ground capacities of the branch, in the stationary, i.e. in- curved system state can no longer be distinguished from the capacitive or inductive components of the fault current possibly contained in the neutral current. Admittedly, these ohmic components are very small in relation to the capacitive and inductive parts, with which it becomes difficult to detect high-resistance earth faults in a safe way, due to the very small zero-current ohmic parts. Other methods use the phase relationship between neutral current and star point support voltage for locating earth faults, such as for example EP 963 025. Here, the neutral currents for each branch to be monitored and the star point support voltage are measured, and on the basis of the phase position of the measured quantities it is determined whether a branching is erroneous or error-free.
Oppfinnelsen har som formål å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innled-ningsvis angitte type, som med enkle midler på pålitelig måte kan lokalisere jordfeil i mellom- og høyspenningsnett. The purpose of the invention is to provide a method of the type indicated at the outset, which can reliably locate earth faults in medium and high voltage networks with simple means.
For fremgangsmåten oppnås dette formål slik det er angitt i krav 1. Måleverdiene av stjernepunkt-støttespenningen Uneog nullstrømmene i0(<k>) digitaliseres ved forutbestemte tidspunkter, og måleverdiene i digital form lagres i minst ett elektronisk lager, og at de lagrede måleverdier av minst én måling før og minst én måling etter en feilinntredelse vurderes med en egnet matematisk metode for lokalisering av enpolede jordfeil. For the method, this purpose is achieved as stated in claim 1. The measured values of the star point support voltage Une and the neutral currents i0(<k>) are digitized at predetermined times, and the measured values in digital form are stored in at least one electronic storage, and that the stored measured values of at least one measurement before and at least one measurement after the occurrence of a fault is assessed with a suitable mathematical method for locating single-pole earth faults.
For innretningen oppnås det angitte formål slik et er angitt i krav 19, ved at det er anordnet minst én analog/digital-omformer som omformer måleverdiene ved bestemte tidspunkter til en digital form, at det er anordnet minst ett elektronisk lager for lagring av de digitaliserte måleverdier, og at det er anordnet en beregningsenhet som er egnet for utførelse av en egnet, matematisk fremgangsmåte for lokalisering av enpolede jordfeil på grunnlag av måleverdier av minst én måling før og minst én måling etter en feilinntredelse. For the device, the specified purpose is achieved as stated in claim 19, in that at least one analog/digital converter is arranged which converts the measurement values at specific times into a digital form, that at least one electronic storage is arranged for storing the digitized measurement values, and that a calculation unit has been arranged which is suitable for carrying out a suitable, mathematical method for locating single-pole earth faults on the basis of measurement values of at least one measurement before and at least one measurement after the occurrence of a fault.
Ved at måleverdiene foreligger og lagres i digital form, er det mulig å analysere den transiente innsvingningsoppførsel til nullstrømmen og stjernepunkt-støttespenningen etter inntredelse av en jordfeil. Denne fremgangsmåte er i stand til å atskille de kapasitive fra de induktive andeler av nullstrømmene i nettets avgreninger eller ledningsavsnitt, og er på grunn av denne egenskap i stand til å gjennomføre utsagn om feilaktigheten i forbindelse med enpolede jordfeil på avgreninger eller ledningsavsnitt. Da disse kapasitive og induktive nullstrømandeler er svært mye større enn de ohmske nullstrøm-andeler, tillater denne metode en særlig følsom og pålitelig lokalisering av jordfeil. As the measured values are available and stored in digital form, it is possible to analyze the transient swing-in behavior of the neutral current and star-point support voltage after the occurrence of an earth fault. This method is able to separate the capacitive from the inductive parts of the neutral currents in the network's branches or line sections, and because of this property is able to make statements about the faultiness in connection with single-pole earth faults on branches or line sections. As these capacitive and inductive zero-current shares are much larger than the ohmic zero-current shares, this method allows a particularly sensitive and reliable localization of earth faults.
Det har vist seg å være ganske særlig fordelaktig når den funksjonelle sammenheng mellom oppførselen til nullstrømmen i0(<i>) for hver avgrening ved hvert ledningsavsnitt k i nettet som skal overvåkes, og til stjernepunkt-støttespenningen Unebåde for tilfellet med feilfrihet og for feiltilfellet beskrives ved hjelp av en lineær differensiallikning eller differanselikning av andre eller høyere orden, henholdsvis ved hjelp av dens tilhørende ekvivalente likning i integralform, fortrinnsvis på dens numeriske skrivemåte Si(n) = aiSi(n) + a2S2(n) + a3S3(n) [+...+amSm(n)]. Ved at feiltilfellet er forskjellig fra tilfellet med feilfrihet bare ved differensiallikningens koeffisienter, kan en feilaktig avgrening lokaliseres meget enkelt ved bestemmelse av disse koeffisienter. It has been shown to be quite particularly advantageous when the functional relationship between the behavior of the zero current i0(<i>) for each branch at each line section k in the network to be monitored, and to the star point support voltage Une both for the fault-free case and for the fault case is described by using a linear differential equation or difference equation of second or higher order, respectively using its associated equivalent equation in integral form, preferably in its numerical form Si(n) = aiSi(n) + a2S2(n) + a3S3(n) [+ ...+amSm(n)]. As the error case differs from the error-free case only by the coefficients of the differential equation, an incorrect branch can be located very easily by determining these coefficients.
Fremgangsmåten kan forenkles idet stjernepunkt-støttespenningen Uneog null-strømmene i0(<i>) måles ved ekvidistante tidspunkter T, svarende til en forutbestemt avsøkingsfrekvens fA, med T = —, og avsøkingsfrekvensen fA velges slik at den svarer til et heltallig multiplum av nettfrekvensen fN. The procedure can be simplified in that the star point support voltage Une and the zero currents i0(<i>) are measured at equidistant times T, corresponding to a predetermined scanning frequency fA, with T = —, and the scanning frequency fA is chosen so that it corresponds to an integer multiple of the mains frequency fN .
Det er særlig fordelaktig for den videre fremgangsmåte at det ut fra de momentane måleverdier, ved tidspunktet nT, og ut fra de tilsvarende lagrede måleverdier av et heltallig antall j av forutgående nettperioder av stjernepunkt-støttespenningen Uneog nullstrømmene io(i) dannes en respektiv differanseverdi for nullstrømmen Ai(<k>)(n) for hver avgrening eller hvert ledningsavsnitt i nettet som skal overvåkes, og stjernepunkt-støtte-spenningen Au(n), og disse differanseverdier lagres i digital form i elektroniske lagre, da disse differanseverdier da kan stilles til disposisjon for en ytterligere anvendelse. Denne differansedannelse har som formål å trekke fra den stasjonære signalandel før feilinntredelse fra de i feiltilfellet oppstående, transiente signaler. It is particularly advantageous for the further procedure that based on the instantaneous measured values, at time nT, and based on the corresponding stored measured values of an integer number j of preceding grid periods of the star point support voltage Une and the zero currents io(i) a respective difference value is formed for the neutral current Ai(<k>)(n) for each branch or each wire section in the network to be monitored, and the star point support voltage Au(n), and these difference values are stored in digital form in electronic stores, as these difference values can then be set available for further use. The purpose of this differential formation is to subtract the stationary signal portion before the occurrence of a fault from the transient signals arising in the event of a fault.
En forenklet fremgangsmåte sørger for at differanseverdien for nullstrømmen Ai(<k>)(n) for hver avgrening eller hvert ledningsavsnitt i nettet som skal overvåkes, og/eller differanseverdien for stjernepunkt-støttespenningen Au(n), settes lik de momentane måleverdier av nullstrømmene i0(i) hhv. av stjernepunkt-støttespenningen Uneved tidspunktet nT. Derved synker riktignok nøyaktigheten av fremgangsmåten, slik at denne forenklede fremgangsmåte er mindre godt egnet for lokalisering av høyohmige jordfeil. I tilfelle av en jordfeil er likevel den stasjonære signalandel forholdsvis liten i forhold til den momentane måleverdi, slik at det fremfor alt for lokalisering av lavohmige eller middel-ohmige jordfeil kan bortses fra en subtraksjon av den stasjonære signalandel. Ved anvendelsen av denne forenklede fremgangsmåte er det heller ikke lenger tvingende nødvendig å velge avsøkingsfrekvensen fA som et heltallig multiplum av nettfrekvensen fN. Ved behandlingen av differanseverdier i det følgende er derfor både den lenger foran beskrevne fremgangsmåte og den forenklede fremgangsmåte omfattet av den aktuelle definisjon av differanseverdiene. A simplified procedure ensures that the differential value for the zero current Ai(<k>)(n) for each branch or each line section in the network to be monitored, and/or the differential value for the star point support voltage Au(n), is set equal to the instantaneous measurement values of the zero currents i0(i) or of the star point support voltage Unknowing the time nT. Thereby, the accuracy of the method does indeed decrease, so that this simplified method is less suitable for locating high-resistance earth faults. In the case of an earth fault, the stationary signal proportion is still relatively small in relation to the instantaneous measured value, so that, above all, for the localization of low-resistance or medium-resistivity earth faults, a subtraction of the stationary signal proportion can be disregarded. When using this simplified method, it is also no longer absolutely necessary to choose the scanning frequency fA as an integer multiple of the mains frequency fN. In the treatment of difference values in the following, therefore, both the method described earlier and the simplified method are covered by the relevant definition of the difference values.
Dersom absoluttbeløpene av momentanverdiene av differanseverdiene Ai^V) for hver avgrening eller hvert ledningsavsnitt som skal overvåkes, og Au(n) sammenliknes med forhåndsdefinerte utløserterskler, kan en feiltilstand i nettet meget enkelt gjenkjennes når den tilhørende terskelverdi på grunn av ett eller flere av absoluttbeløpene av differanseverdiene suksessivt overskrides for et forhåndsdefinert antall, og/eller absoluttbeløpene av momentanverdiene av stjernepunkt-støttespenningen Une(n) overskrider en forhåndsdefinert utløserterskel suksessivt for et forhåndsdefinert antall. Det er særlig fordelaktig å fremvise denne feilinntredelse på en utmatingsenhet, eksempelvis en utmatingskontakt eller et elektronisk display. If the absolute amounts of the instantaneous values of the difference values Ai^V) for each branch or each line section to be monitored, and Au(n) are compared with predefined tripping thresholds, a fault condition in the network can be very easily recognized when the corresponding threshold value due to one or more of the absolute amounts of the difference values are successively exceeded for a predefined number, and/or the absolute amounts of the instantaneous values of the star point support voltage Une(n) exceed a predefined tripping threshold successively for a predefined number. It is particularly advantageous to display this error occurrence on an output device, for example an output contact or an electronic display.
Beregningen av differensiallikningen kan meget enkelt utføres på numerisk måte, når verdifølgene Si(n), Si(n), S2(n) og S3(n), hvor indeksen n betegner verdien av den aktuelle verdifølge ved tidspunktet nT og indeksen 0 betegner tidspunktet for feilinntredelsen, til de fire funksjoner Sj(t), Si(t), S2(t) og S3(t) fastlegges eller bestemmes ut fra de lagrede differanseverdier Ai(<k>)(n) og Au(n) ved hjelp av en vilkårlig numerisk integrasjonsmetode, eksempelvis trapesregelen, Simpsonregelen eller en numerisk integrasjonsmetode av høyere orden. Disse beregnede verdifølger lagres på fornuftig måte for den videre anvendelse. The calculation of the differential equation can very simply be carried out numerically, when the value sequences Si(n), Si(n), S2(n) and S3(n), where the index n denotes the value of the respective value sequence at time nT and the index 0 denotes the time for the failure occurrence, until the four functions Sj(t), Si(t), S2(t) and S3(t) are determined or determined from the stored difference values Ai(<k>)(n) and Au(n) using of an arbitrary numerical integration method, for example the trapezoidal rule, Simpson's rule or a numerical integration method of higher order. These calculated values are stored in a sensible way for further use.
Analysen av nettets feiltilstand lar seg særlig enkelt gjennomføre ved hjelp av denne lineære differensiallikning hhv. differanselikning av andre orden ved bestemmelse av dennes konstante koeffisienter ai, a2og a3, opp til eventuelt am, når man ved hjelp av en vilkårlig metode, fortrinnsvis ved hjelp av en metode i tidsområdet, eller i bildeområdet til en vilkårlig transformasjon, eksempelvis Z-transformasjonen, bestemmer koeffisientene ai, a2og a3på en slik måte at differensiallikningen eller differanselikningen hhv. en ekvivalent likning i integralform oppfylles på best mulig måte for den funksjonelle sammenheng mellom nullstrøm i0(<k>) for en overvåket avgrening eller et ledningsavsnitt k og stjernepunkt-støttespenningen Une. En særlig enkel og raskt gjennomførbar fremgangsmåte oppnås når koeffisientene at, a2og a3for minst én avgrening eller minst ett ledningsavsnitt av nettet som skal overvåkes, beregnes ut fra et lineært likningssystem av tredje orden, C • a = b. The analysis of the grid's fault condition can be carried out particularly easily with the help of this linear differential equation or differential equation of the second order by determining its constant coefficients ai, a2 and a3, up to possibly am, when using an arbitrary method, preferably using a method in the time domain, or in the image domain of an arbitrary transformation, for example the Z transformation , determine the coefficients ai, a2 and a3 in such a way that the differential equation or the difference equation respectively an equivalent equation in integral form is fulfilled in the best possible way for the functional relationship between zero current i0(<k>) for a monitored branch or line section k and the star-point support voltage Une. A particularly simple and quickly implementable method is achieved when the coefficients at, a2 and a3 for at least one branch or at least one wire section of the network to be monitored, are calculated from a linear equation system of the third order, C • a = b.
Særlig enkle og raskt gjennomførbare feilgjenkjennelseskriterier fremkommer ved analyse av koeffisientene på en slik måte at et overvåket ledningsavsnitt eller en overvåket avgrening gjenkjennes som feilaktig når de tilhørende koeffisienter ai og/eller a2er negative eller mindre enn en forhåndsdefinert terskel, og gjenkjennes som feilfrie når de tilhørende koeffisienter ai og/eller a2er positive eller større enn en forhåndsdefinert terskel, og at a3blir null i et stjernepunktisolert nett. Dessuten kan meget enkelt en koplingshandling som på uriktig måte er detektert som feil, gjenkjennes som en tilkopling eller bortkopling av en avgrening eller et ledningsavsnitt av nettet, når alle måleverdier Uneog io(<i>) for denne avgrening eller dette ledningsavsnitt før eller etter tidspunktet for koplingshandlingen i det vesentlige er lik null. Particularly simple and quickly implementable fault recognition criteria emerge from analysis of the coefficients in such a way that a monitored line section or a monitored branch is recognized as faulty when the associated coefficients ai and/or a2 are negative or less than a predefined threshold, and recognized as fault-free when the associated coefficients ai and/or a2 are positive or greater than a predefined threshold, and that a3 becomes zero in a star-point isolated network. Moreover, a connection operation that is incorrectly detected as a fault can be recognized as a connection or disconnection of a branch or a line section of the network very easily, when all measurement values Une and io(<i>) for this branch or this line section before or after the time for the coupling action is essentially equal to zero.
Slutten av feiltilstanden i nettet kan meget enkelt gjenkjennes når effektivverdien eller absoluttbidraget av stjernepunkt-støttespenningen Une underskrider en forhåndsdefinert feilfri-terskel i en forutbestemt tid, og det er fordelaktig å fortsette fremgangsmåten etter gjenkjennelsen av slutten av feiltilstanden. The end of the fault condition in the network can be recognized very easily when the effective value or the absolute contribution of the star point support voltage Une falls below a predefined fault-free threshold for a predetermined time, and it is advantageous to continue the procedure after the recognition of the end of the fault condition.
En vesentlig forenkling av fremgangsmåten fremkommer når de digitaliserte måleverdier av stjernepunkt-støttespenningen Uneog nullstrømmene i0(<i>) lagres sekvensielt i et respektivt, fortrinnsvis ringformet organisert, elektronisk lager med lengde M, da bestemte måleverdier da særlig enkelt kan oppkalles på nytt. Ved hjelp av det ringformede lager lagres dessuten bare et begrenset antall av måleverdier, slik at lager-plass innspares. Dersom dessuten også lengden M av det ringformede lager velges slik at den svarer til et heltallig multiplum av kvotienten mellom avsøkingsfrekvensen fA og nettfrekvensen fN, kan måleverdiene for forangående perioder gjenfinnes meget lett i lageret. A significant simplification of the method occurs when the digitized measurement values of the star-point support voltage Une and the zero currents i0(<i>) are stored sequentially in a respective, preferably ring-shaped, electronic storage of length M, as specific measurement values can then be recalled particularly easily. With the help of the ring-shaped bearing, only a limited number of measurement values are stored, so that storage space is saved. If, moreover, the length M of the annular bearing is chosen so that it corresponds to an integer multiple of the quotient between the scanning frequency fA and the mains frequency fN, the measurement values for previous periods can be found very easily in the bearing.
Den videre anvendelse av de beregnede differanseverdier forenkles når de beregnede differanseverdier Ai(<k>)(n) og Au(n) lagres sekvensielt i fortrinnsvis ringformet organiserte, elektroniske lagre med lengde N, og lengden N velges mindre enn eller lik lengden M, da bestemte differanseverdier da på nytt kan gjenfinnes meget lett. The further use of the calculated difference values is simplified when the calculated difference values Ai(<k>)(n) and Au(n) are stored sequentially in preferably ring-shaped, electronic storage of length N, and the length N is chosen less than or equal to the length M, then certain difference values can then be found again very easily.
Beregningen av måleverdiene og differanseverdiene forenkles når det etter gjen-kjenningen av en feiltilstand heretter bare dannes og lagres nøyaktig N differanseverdier Ai(<k>)(n) og Au(n) av stjernepunkt-støttespenningen Une og nullstrømmene io(<i>), og deretter måleverdiregistreringen og differanseverdidannelsen avbrytes frem til gjenkjennelsen av slutten av feiltilstanden. Derved sikrer man at de transiente endringer av de målte størrelser etter en feilinntredelse ikke overskrides, altså forblir lagret og således muliggjør en analyse av feiltilstanden. The calculation of the measured values and the difference values is simplified when, after the recognition of a fault condition, only exactly N difference values Ai(<k>)(n) and Au(n) of the star point support voltage Une and the zero currents io(<i>) are created and stored. , and then the measured value recording and differential value generation are interrupted until the end of the fault condition is recognized. This ensures that the transient changes in the measured quantities after the occurrence of a fault are not exceeded, i.e. remain stored and thus enable an analysis of the fault condition.
Dersom man benytter en mikroprosessor som beregningsenhet, oppnår man en særlig fleksibel utførelsesvariant. Derved kan metoden for lokalisering av jordfeil meget enkelt tilpasses eller til og med endres. If a microprocessor is used as the calculation unit, a particularly flexible design variant is achieved. Thereby, the method for locating earth faults can be very easily adapted or even changed.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere på grunnlag av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de ledsagende, eksemplifiserende og ikke begrensende tegninger, der The invention shall be described in more detail on the basis of the following description with reference to the accompanying, exemplifying and non-limiting drawings, where
fig. 1 viser det elektriske, ekvivalente koplingsskjema av nullsystemet og en avgrening i et stjernepunktkompensert nett, og fig. 1 shows the electrical equivalent circuit diagram of the neutral system and a branch in a star point compensated network, and
fig. 2 viser en skjematisk fremstilling av en måleverdiregistrering og måleverdiberegning. fig. 2 shows a schematic representation of a measurement value registration and measurement value calculation.
På fig. 1 er vist det kjente elektriske, ekvivalente koplingsskjema for et ledningsavsnitt i et stjernepunktkompensert, elektrisk forsyningsnett. Mellom transformatorstjernepunktet og jordingspunktet befinner det seg en slokkespole 1 som beskrives ved en ohmsk konduktans eller ledeverdi gL og en induktivitet L. I tilfelle av et stjernepunktisolert nett er gL og den resiproke verdi av L lik null. Spredningsinduktivitetene så vel som de ohmske motstander i matetransformatorens sekundærvikling er representert ved langsimpedansene ZLT som er antatt like store for alle tre faser. I nettet, som her består av bare ett ledningsavsnitt, innmates fase spenningene Ui, U2og U3, og fase-strømmene ii, i2og i3flyter i nettet. Mellom de tre faser og jord ligger fase-jord-spenningene Um, U2Eog U3E. In fig. 1 shows the known electrical, equivalent connection diagram for a line section in a star point-compensated, electrical supply network. Between the transformer star point and the earthing point there is a quench coil 1 which is described by an ohmic conductance or conductance value gL and an inductance L. In the case of a star point isolated network, gL and the reciprocal value of L are equal to zero. The spreading inductances as well as the ohmic resistances in the secondary winding of the feeder transformer are represented by the longitudinal impedances ZLT, which are assumed to be equal for all three phases. In the network, which here consists of only one wire section, the phase voltages Ui, U2 and U3 are fed in, and the phase currents ii, i2 and i3 flow in the network. Between the three phases and ground are the phase-ground voltages Um, U2E and U3E.
Slik det er tillatelig for det betraktede frekvensområde på mindre enn 100 Hz, beskrives et ledningsavsnitt ved hjelp av ledningslangsimpedanser ZLL, bestående av et ohmsk og et induktivt ledd, og ledningsavledningsadmittanser YA1, YA2og Y^, bestående av et ohmsk og et kapasitivt ledd. Avledningsstrømmene iAi, i^ og i^ flyter over ledningsavledningsadmittansene YAi, Y^ og Y^. Et feilsted 8 er representert ved en ohmsk motstand RF, og det flyter en feilstrøm iF. Avledningsstrømmene iAi, iA2og iA3og feilstrømmen iF flyter som nullstrøm i0for dette ledningsavsnitt i det stjernepunkt-kompenserte tilfelle via slokkespolen tilbake til transformatorstjernepunktet, mens avledningsstrømmene i tilfellet med den stjernepunktisolerte nettdrift må flyte tilbake via feilstedet. I jordingspunktet for slokkespolen forenes nullstrømmene for alle tilstede-værende ledningsavsnitt til summen av nullstrømmene ios- På forbrukersiden, representert ved forbrukerimpedansene Zv, flyter forbruker strømmene iVi, iv2og iv3- As is permissible for the considered frequency range of less than 100 Hz, a line section is described by means of line length impedances ZLL, consisting of an ohmic and an inductive term, and line derivation admittances YA1, YA2 and Y^, consisting of an ohmic and a capacitive term. The leakage currents iAi, i^ and i^ flow across the line leakage admittances YAi, Y^ and Y^. A fault location 8 is represented by an ohmic resistance RF, and a fault current iF flows. The leakage currents iAi, iA2 and iA3 and the fault current iF flow as zero current i0 for this line section in the star point-compensated case via the extinguishing coil back to the transformer star point, while in the case of the star-point isolated network operation the leakage currents must flow back via the fault location. At the earthing point of the extinguishing coil, the zero currents for all present wire sections are combined to the sum of the zero currents ios- On the consumer side, represented by the consumer impedances Zv, consumer currents iVi, iv2and iv3-
Dette ekvivalente koplingsskjema benyttes for utledning av forbindelser som er viktige for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. This equivalent connection diagram is used for the derivation of connections that are important for the method according to the invention.
Til den følgende beskrivelse skal det på forhånd bemerkes at de etterfølgende formler, når ikke noe annet er bemerket, refererer seg til de Laplacetransformerte av de aktuelle elektriske størrelser, men at de forekommende elektriske størrelser med henblikk på forenkling av beskrivelsen imidlertid ikke skrives eksplisitt som funksjoner av den komplekse frekvensvariable s. Altså betegnes eksempelvis Une(s) med Une. For the following description, it should be noted in advance that the following formulas, when nothing else is noted, refer to the Laplace transforms of the electrical quantities in question, but that the occurring electrical quantities, for the purpose of simplifying the description, are however not written explicitly as functions of the complex frequency variable s. So, for example, Une(s) is denoted by Une.
Slik det kan innses av det elektriske ekvivalentskjema på fig.l, fremkommer null-strømmen i0i en vilkårlig avgrening som en meget god tilnærmelse ut fra relasjonen As can be seen from the electrical equivalent diagram in fig.l, the zero current i0 in an arbitrary branch appears as a very good approximation based on the relation
med jordadmittansen Y = (YAi+ YA2+ YA3), forskyvnings- eller støttestrømmen (tysk: Verlagerungsstrom), hhv. usymmetristrømmen, iv = (Ui • AYA1+ U2• AYA2+ U3• AY^), hvor leddene AYAibeskriver jordadmittansens usymmetri, og den i feiltilfellet tilstede-værende feilstrøm if. For jordadmittansen Y til en avgrening eller et ledningsavsnitt k er det i det betraktede frekvensområde (< 100 Hz) tilstrekkelig for tilstrekkelig nøyaktighet å with the earth admittance Y = (YAi+ YA2+ YA3), the displacement or support current (German: Verlagerungsstrom), respectively. the unsymmetry current, iv = (Ui • AYA1+ U2• AYA2+ U3• AY^), where the terms AYA describe the unsymmetry of the ground admittance, and the fault current present in the fault case if. For the earth admittance Y of a branch or a line section k, in the considered frequency range (< 100 Hz) it is sufficient for sufficient accuracy to
representere Y ved en parallellkopling av summen av de enkelte fase-jordkapasiteter C og summen av de ohmske ledeverdier g for de tre faser mot jord: represent Y by a parallel connection of the sum of the individual phase-earth capacities C and the sum of the ohmic conductance values g for the three phases to earth:
For summen av nullstrømmene i alle avgreninger i0sgjelder da, under forutsetning av at en feilstrøm er til stede bare i en av avgreningene, at hvor Ysbetegner summen av jordadmittansene i alle avgreninger, og ivS betegner summen av forskyvnings- eller støttestrømmene i alle avgreninger. Ifølge forbindelsen for jordadmittansen Y for en avgrening får man ved sumdannelse med sumledeverdien gs for alle avgreninger og sumkapasiteten CLfor alle avgreninger: For the sum of the zero currents in all branches i0s then applies, under the assumption that a fault current is present only in one of the branches, that where Ys denotes the sum of the earth admittances in all branches, and ivS denotes the sum of the displacement or support currents in all branches. According to the connection for the earth admittance Y for a branch, summing with the total conductance value gs for all branches and the total capacity CL for all branches gives:
Nullstrømmene for alle avgreninger ios flyter derved i den stjernekompenserte nettdrift via slokkespolen tilbake til transformatorstjernepunktet, slik at følgende forbindelse kan oppstilles: The neutral currents for all branches ios thereby flow in the star-compensated network operation via the extinguishing coil back to the transformer star point, so that the following connection can be established:
YLer admittansen fra slokkespolens jordingspunkt frem til transformatorstjernepunktet og er sammensatt av en ohmsk ledeverdi gL og slokkespolens induktivitet L. I tilfellet med den stjernepunktisolerte nettilstand er YLlik null: YL is the admittance from the earthing point of the extinguishing coil up to the star point of the transformer and is composed of an ohmic conductance value gL and the inductance of the extinguishing coil L. In the case of the star point isolated network condition, YL is equal to zero:
Ved å sette ovenstående likninger for sumnullstrømmen i0slike hverandre, får man en relasjon for stjernepunkt-støttespenningen Une: By putting the above equations for the total zero current into each other, you get a relation for the star point support voltage Une:
Dersom nå totalnettet pr. definisjon er feilfritt ved det med indeksen (1) kjennetegnede tidspunkt, og jordfeiltilfellet er kjennetegnet ved indeksen (2), da gjelder, under forutsetning av at de ohmske avledninger, kapasitetene og slokkspolens 1 induktivitet under disse to målesykluser ikke har endret seg og dessuten de naturlige støttestrømmer for alle avgreninger er forblitt de samme, og under hensyntagen til ovenstående utledninger, følgende relasjoner for stjernepunkt-støttespenningen og null-strømmene for en avgrening eller et ledningsavsnitt i nettet: If now the total network per definition is error-free at the point in time characterized by the index (1), and the earth fault case is characterized by the index (2), then applies, on the condition that the ohmic derivations, the capacities and the inductance of the extinguishing coil 1 during these two measurement cycles have not changed and furthermore the natural support currents for all branches remain the same, and taking into account the above discharges, the following relations for the star point support voltage and neutral currents for a branch or line section in the network:
Ved elementær omforming av disse likninger får man umiddelbart en sammenheng mellom differansene mellom stjernepunkt-støttespenninene og nullstrømmene før og etter et feiltilfelle i en vilkårlig avgrening k: By elementary reformulation of these equations, one immediately obtains a relationship between the differences between the star point support voltages and the zero currents before and after a fault case in an arbitrary branch k:
Overføringsfunksjonen F(s) er derved for en feilaktig avgrening gitt ved og er for en feilfri avgrening gitt ved The transfer function F(s) is thus for a faulty branch given by and for a fault-free branch is given by
Ved hjelp av tilsvarende andre antakelser og utvidelser av modellen ved utled-ningen av ovenstående sammenheng er det selvsagt også mulig å oppnå differensial- hhv differanselikninger av høyere orden, henholdsvis i ekvivalent integralform Sj(n) = aiSi(n) + a2S2(n) + a3S3(n) +...+ amSm(n), og å utføre de videre beregninger på grunnlag av disse likninger. By means of corresponding other assumptions and extensions of the model when deriving the above relationship, it is of course also possible to achieve differential or difference equations of a higher order, respectively in equivalent integral form Sj(n) = aiSi(n) + a2S2(n) + a3S3(n) +...+ amSm(n), and to carry out the further calculations on the basis of these equations.
Slik man ser, er overføringsfunksjonen F(s) for det feilfrie tilfelle forskjellig fra feiltilfellet bare ved koeffisientene ai, a2og a3. Derved er det mulig på grunnlag av verdiene av koeffisientene ai, a2 og a3 å treffe utsagn om hvorvidt et avsnitt k av nettet er feilfritt eller feilbeheftet, da direkte innsiktsmessig følgende må gjelde: ai, a2< 0 => det betraktede avsnitt k av nettet er feilaktig, da det fra den avgreningsspesifikke ledeverdi g^ og den avgreningsspesifikke kapasitet C^ fratrekkes i det minste verdiene for totalnettet. As can be seen, the transfer function F(s) for the error-free case differs from the error case only by the coefficients ai, a2 and a3. Thereby, it is possible, on the basis of the values of the coefficients ai, a2 and a3, to make statements about whether a section k of the network is error-free or flawed, as the following must apply from a direct insight point of view: ai, a2< 0 => the considered section k of the network is incorrect, as at least the values for the overall network are subtracted from the branch-specific lead value g^ and the branch-specific capacity C^.
ai, a2> 0 => det betraktede avsnitt k av nettet er feilfritt, da bare den avgreningsspesifikke ledeverdi g(<k>) og den avgreningsspesifikke kapasitet Cw forekommer. ai, a2> 0 => the considered section k of the network is error-free, as only the branch-specific lead value g(<k>) and the branch-specific capacity Cw occur.
a3 = 0 => nettet drives stjernepunktisolert. a3 = 0 => the grid is operated star-point isolated.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for lokalisering av en enpolet jordfeil reduserer seg altså til bestemmelsen av koeffisientene ai, a2 og a3 ut fra likningssystemet The method according to the invention for locating a single-pole earth fault thus reduces to the determination of the coefficients ai, a2 and a3 based on the system of equations
Ved kjennskap til stjernepunkt-støttespenningsdifferansen Au og nullstrøm-differansen Ai som funksjon av tiden kan man nå med en passende koeffisient-vurderingsmetode bestemme de tre koeffisienter ai, a2og a3på en slik måte at likningsfeilen for ovenstående, til tidsområdet tilbaketransformerte likning med henblikk på den beste tilnærmelse av summen av likningsfeilene over et antall sampler minimeres i kvadratisk middelverdi. Denne oppgave kan også løses ved anvendelse av metoder i bilde- eller frekvensområdet, så som f.eks. passende parametervurderingsmetoder på grunnlag av Z-transformasjonen eller bilineærtransformasjonen. Alle disse metoder kan selvsagt også bringes til anvendelse på integralformer av ovenstående likninger. Spesielt fremsettes her stedfortredende en metode for bestemmelse av koeffisientene ai, a2 og a3. By knowing the star-point support voltage difference Au and the neutral current difference Ai as a function of time, one can now use a suitable coefficient assessment method to determine the three coefficients ai, a2 and a3 in such a way that the equation error for the above, to the time domain back-transformed equation with a view to the best approximation of the sum of the equation errors over a number of samples is minimized in mean square value. This task can also be solved using methods in the image or frequency range, such as e.g. appropriate parameter estimation methods on the basis of the Z-transformation or the bilinear transformation. All these methods can of course also be applied to integral forms of the above equations. In particular, a method for determining the coefficients ai, a2 and a3 is presented here instead.
Forbindelsen mellom nullstrømdifferansene og stjernepunkt-støttespennings-differansene henholdsvis mellom nullstrømmene og støttespenningen før og etter inn-treden av en jordfeil ifølge ovenstående likning, multipliseres først med den resiproke verdi av den komplekse frekvensvariable s, og tilbaketransformeres deretter til tidsområdet, hvorved følgende sammenheng fremkommer i tidsområdet: The connection between the zero current differences and the star point support voltage differences, respectively between the zero currents and the support voltage before and after the occurrence of an earth fault according to the above equation, is first multiplied by the reciprocal value of the complex frequency variable s, and then transformed back to the time domain, whereby the following relationship appears in time range:
Ved anvendelse av likninger av høyere orden fremkommer tilsvarende ytterligere funksjoner S4(t),....,Sm(t) og tilhørende koeffisienter a4,...,am, som må vurderes tilsvarende for analyse av feiltilstanden. When using equations of a higher order, additional functions S4(t),...,Sm(t) and associated coefficients a4,...,am appear correspondingly, which must be evaluated accordingly for analysis of the fault condition.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal i det følgende beskrives på grunnlag av den som eksempel gitte fig. 2. På grunn av fremgangsmåtens numeriske funksjonsmåte er det nødvendig å digitalisere tidsfunksjonene for stjernepunkt-støttespenningen Une(t) så vel som for nullstrømmen i0(t) for hver avgreningen eller hvert ledningsavsnitt av nettet som skal overvåkes, ved ekvidistante tidspunkter, svarende til en avsøkingstid T = l/fAmed avsøkningsfrekvensen fA, og å lagre tidsfunksjonene i form av måleverdifølger Une(nT), eller på enklere skrivemåte Une(n), og io(nT), eller på enklere skrivemåte io(n), i et lager 7. For dette formål måles stjernepunkt-støttespenningen Une(n), hhv. en med stjerenpunkt-støttespenningen proporsjonal målestørrelse, og nullstrømmen i0(n) for hver avgrening eller ledningsavsnitt som skal overvåkes, med en spenningsmåleenhet 2 henholdsvis med strømmåleenheter 3, og digitaliseres ved hjelp av analog/digital-omformere 4. Avsøkingsrfekvensen fA velges derved fortrinnsvis som et heltallig multiplum av nettfrekvensen fN. Ut fra disse måleverdifølger kan det nå på enkel måte dannes måleverdidifferanser, hvorved den lagrede måleverdi for et heltallig multiplum av forutgående nettfrekvensperioder alltid fratrekkes fra den momentane måleverdi, altså i feiltilfellet måleverdien før inntredelsen av feilen fratrekkes fra måleverdien i feiltilfellet, i overensstemmelse med de foran anførte relasjoner, og de således oppstående måleverdi-differansefølger Au(n) og Ai(n) likeledes lagres. Det er her gunstig at lagrene 7 organiseres som ringformede lagre, og at lengden av måleverdilageret M svarer nøyaktig til et heltallig multiplum av kvotienten mellom avsøkingsfrekvens fA og nettfrekvens fN, da det da er meget enkelt å finne måleverdien for et heltallig multiplum for en forutgående periode. Denne måleverdiregistrering gjennomføres kontinuerlig inntil en jordfeil 8 gjenkjennes. Denne feilinntredelse kan gjenkjennes ved en plutselig endring av Au(t) og/eller Ai(t), da begge størrelser må være tilnærmet lik null i den feilfrie, stasjonære tilstand av nettet. For gjenkjennelse av lavohmige eller mellomohmige jordfeil kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i stedet for med differanseverdiene Au(t) og Ai(t) også gjennomføres med selve måleverdiene for stjernepunkt-støttespenning Une(n) og nullstrøm i0(n). Avsøkingsfrekvensen fA må da ikke lenger nødvendigvis tilsvare et heltallig multiplum av nettfrekvensen fN. The method according to the invention will be described in the following on the basis of the example given in fig. 2. Due to the numerical mode of operation of the method, it is necessary to digitize the time functions of the star-point support voltage Une(t) as well as of the neutral current i0(t) for each branch or line section of the network to be monitored, at equidistant times, corresponding to a scanning time T = l/fWith the scanning frequency fA, and to store the time functions in the form of measured value sequences Une(nT), or in simpler writing Une(n), and io(nT), or in simpler writing io(n), in a storage 7 For this purpose, the star point support voltage Une(n) is measured, resp. a measurement quantity proportional to the star point support voltage, and the zero current i0(n) for each branch or line section to be monitored, with a voltage measuring unit 2 or with current measuring units 3, respectively, and digitized using analog/digital converters 4. The scanning frequency fA is thereby preferably chosen as an integer multiple of the mains frequency fN. Based on these measured value sequences, measured value differences can now be formed in a simple way, whereby the stored measured value for an integer multiple of previous mains frequency periods is always subtracted from the instantaneous measured value, i.e. in the event of a fault, the measured value before the occurrence of the fault is subtracted from the measured value in the event of a fault, in accordance with the above stated relations, and the resulting measured value difference sequences Au(n) and Ai(n) are also stored. It is advantageous here that the bearings 7 are organized as annular bearings, and that the length of the measurement value storage M corresponds exactly to an integer multiple of the quotient between scanning frequency fA and mains frequency fN, as it is then very easy to find the measurement value for an integer multiple for a previous period . This measured value recording is carried out continuously until an earth fault 8 is recognised. This fault occurrence can be recognized by a sudden change of Au(t) and/or Ai(t), as both quantities must be approximately equal to zero in the fault-free, stationary state of the network. For recognition of low-resistance or medium-resistance earth faults, the method according to the invention, instead of with the difference values Au(t) and Ai(t), can also be carried out with the actual measurement values for star point support voltage Une(n) and zero current i0(n). The scanning frequency fA must then no longer necessarily correspond to an integer multiple of the mains frequency fN.
Når en feil inntreffer, sammenliknes måleverdidifferansene med forhåndsdefinerte utløserterskler og fremvises på en indikatoranordning 6, når et forutbestemt antall av absoluttbeløpene av differansene fortløpende overskrider de tilhørende utløserterskler, og/eller absoluttbeløpene av momentanverdiene av stjernepunkt-støttespenningen Une(n) overskrider en forhåndsdefinert utløserterskel fortløpende for et forhåndsdefinert antall. Etter gjenkjennelsen av en jordfeil 8 blir deretter nøyaktig N differanser av måleverdier dannet og lagret, hvorved N < M gjelder. When an error occurs, the measured value differences are compared with predefined tripping thresholds and displayed on an indicator device 6, when a predetermined number of the absolute amounts of the differences continuously exceed the corresponding tripping thresholds, and/or the absolute amounts of the instantaneous values of the star point support voltage Une(n) continuously exceed a predefined tripping threshold for a predefined number. After the recognition of an earth fault 8, exactly N differences of measurement values are then formed and stored, whereby N < M applies.
Ut fra disse N måleverdidifferanser kan de tilhørende integraler som funksjon av tiden ved hjelp av numerisk integrasjon, f.eks. ved hjelp av trapes- eller Simpsonregelen, på enkel måte beregnes i beregningsenheten 5. Man begynner med de numeriske inte-grasjoner ved tidspunktet t = 0, altså ved feilinntredelse. Således reduseres det matematiske problem til, ved hjelp av de nå kjente funksjoner Si(t), S2(t), S3(t) og Si(t), hhv. disses numerisk bestemte verdifølger Si(n), S2(n), S3(n) og Si(n), under anvendelse av differensiallikningen hhv. differanselikningen av andre orden i dennes integralform for hver overvåket avgrening eller ledningsavsnitt av nettet, å bestemme de fremdeles ukjente koeffisienter ai, a2og a3på en slik måte at likheten av den venstre og høyre side av ovenstående likning oppfylles på best mulig måte over et forutbestemt antall sampler. Det kan vises at koeffisientene at, a2 og a3 lar seg bestemme ut fra et lineært likningssystem av tredje orden, og de således bestemte koeffisienter er den beste tilnærmelse med hensyn til minimering av summen av likningsfeilenes feilkvadrater. Ved hjelp av løsning av det lineære likningssystem Based on these N measured value differences, the associated integrals as a function of time can be calculated using numerical integration, e.g. using the trapezoidal or Simpson rule, is simply calculated in the calculation unit 5. You start with the numerical integrations at the time t = 0, i.e. when the error occurs. Thus, the mathematical problem is reduced to, using the now known functions Si(t), S2(t), S3(t) and Si(t), respectively. their numerically determined value sequences Si(n), S2(n), S3(n) and Si(n), using the differential equation or the second-order differential equation in its integral form for each monitored branch or line section of the network, to determine the still unknown coefficients ai, a2 and a3 in such a way that the equality of the left and right sides of the above equation is fulfilled in the best possible way over a predetermined number of samples . It can be shown that the coefficients at, a2 and a3 can be determined from a linear equation system of the third order, and the coefficients thus determined are the best approximation with regard to minimizing the sum of the error squares of the equation errors. By solving the linear system of equations
med en av de tre koeffisienter ai, a2og a3bestående løsningsvektor a, en 3x3-matrise Cog en tredimensjonal vektor b, hvis elementer bestemmes ved hjelp av følgende relasjoner, with one of the three coefficients ai, a2and a3consisting solution vector a, a 3x3 matrix Cog a three-dimensional vector b, whose elements are determined using the following relations,
kan nå de tre koeffisienter ai, a2 og a3 bestemmes. can now the three coefficients ai, a2 and a3 be determined.
Løsning av dette lineære likningssystem av 3. orden, for hver overvåket avgrening eller ledningsavsnitt av nettet, kan igjen finnes med hver vilkårlig, kjent fremgangsmåte, og leverer de tre koeffisienter ai, a2og a3som deretter kan utnyttes i overensstemmelse med de generelle, ovenfor angitte forklaringer. Dessuten kan koplings-handlinger i nettet, altså tilkopling eller bortkopling av en avgrening eller et ledningsavsnitt, fastslås meget enkelt, da alle måleverdier direkte innlysende før eller etter en koplingshandling i det vesentlige må være null før eller etter. I dette tilfelle skal selvsagt ingen feiltilstand indikeres. Solution of this linear equation system of the 3rd order, for each monitored branch or line section of the network, can again be found with any arbitrary, known method, and delivers the three coefficients ai, a2 and a3 which can then be utilized in accordance with the general explanations given above . Furthermore, connection actions in the network, i.e. connection or disconnection of a branch or a line section, can be determined very easily, as all measurement values directly obvious before or after a connection action must essentially be zero before or after. In this case, of course, no fault condition should be indicated.
Etter lokaliseringen av jordfeilen 8 hhv. en koplingshandling, altså tilordningen til en bestemt avgrening eller et bestemt ledningsavsnitt av nettet, i overensstemmelse med de tilhørende koeffisienter at, a2og a3, avventes slutten på feiltilstanden og måleverdiregistreringen startes på nytt. Slutten på feiltilstanden gjenkjennes ved måling og overvåking av stjernepunkt-støttespenningen, hvorved feilmeldingen tas tilbake når stjernepunkt-støttespenningen underskrider en forhåndsdefinert feilfri-terskel. After locating the earth fault 8 or a switching action, i.e. the assignment to a specific branch or a specific line section of the network, in accordance with the associated coefficients a2 and a3, the end of the fault condition is awaited and the measured value recording is restarted. The end of the fault condition is recognized by measuring and monitoring the star-point support voltage, whereby the fault message is withdrawn when the star-point support voltage falls below a predefined fault-free threshold.
Beskrivelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utgjør bare et eksempel og er på ingen måte begrensende. Spesielt kan alle for en fagmenn kjente metoder for bestemmelse av koeffisientene ai, a2 og a3 anvendes på ekvivalent måte. The description of the method according to the invention constitutes only an example and is in no way limiting. In particular, all methods known to a person skilled in the art for determining the coefficients ai, a2 and a3 can be used in an equivalent manner.
På grunn av den tekniske dimensjonering av slokkespolen er det mulig at det under den transiente innsvinging av totalnettet etter opptreden av en jordfeil i slokkespolen opptrer magnetiske metningseffekter som det imidlertid ikke tas hensyn til i ovenstående matematiske modell. Slik det lett kan vises, kan slokkespolens magnetiske metningstilstand rekonstrueres ved hjelp av funksjonen Si(t) hhv. Si(n), da det på grunn av induksjonsloven består en proporsjonalitet mellom den første avledning av den magnetiske fluks som funksjon av tiden og spolespenningen, altså forskyvnings- eller støtte-spenningen. Selvsagt blir denne proporsjonalitet med unntak av en additiv konstant også opprettholdt for tidsintegralene av de to størrelser. Man kan altså gå ut fra at endringen av den magnetiske fluks fra tidspunktet for feilinntredelsen er proporsjonal med endringen av støttespenningsintegralet, altså tilnærmet proporsjonal med funksjonen Si(t) hhv. Si(n). Dersom nå approksimasjonsprosessen, med begynnelse ved tidspunktet null, altså ved feilinntredelse, utføres bare frem til det tidspunkt ved hvilket absoluttbidraget til funk sjonen Si(t) hhv. Si(n) blir større enn en forhåndsdefinert metningsterskel, kan man gå ut fra at bare måleverdiene for de prosesstilstander kommer til anvendelse ved hvilke det er sikret at slokkespolen ikke er magnetisk mettet og den understilte matematiske modell derfor er korrekt. Due to the technical dimensioning of the extinguishing coil, it is possible that during the transient swing-in of the total grid after the occurrence of an earth fault in the extinguishing coil, magnetic saturation effects occur, which, however, are not taken into account in the above mathematical model. As can be easily seen, the quench coil's magnetic saturation state can be reconstructed using the function Si(t) or Si(n), since due to the law of induction there is a proportionality between the first derivative of the magnetic flux as a function of time and the coil voltage, i.e. the displacement or support voltage. Of course, this proportionality, with the exception of an additive constant, is also maintained for the time integrals of the two quantities. It can therefore be assumed that the change in the magnetic flux from the time of fault onset is proportional to the change in the support voltage integral, i.e. approximately proportional to the function Si(t) or Say(n). If now the approximation process, starting at time zero, i.e. when an error occurs, is only carried out up to the time at which the absolute contribution to the function Si(t) or If (n) becomes greater than a predefined saturation threshold, it can be assumed that only the measured values for the process conditions are used in which it is ensured that the extinguishing coil is not magnetically saturated and the underlying mathematical model is therefore correct.
Det ligger dessuten innenfor oppfinnelsens område i stedet for en lokal måle-verdiregistering og måleverdiberegning for hvert ledningsavsnitt, som vist på fig. 2, å anordne disse sentralt på et vilkårlig sted i nettet, dvs. det er bare anordnet én beregningsenhet, ett lager og ett display. Derved måles stjernepunkt-støttespenningen Une(t) for eksempel i matetransformatorens stjernepunkt mot jord eller ved sumdannelse av de tre fase-jordspenninger, og tilføres til beregningsenheten i digitalisert form. Nullstrømmene måles som før for hvert ledningsavsnitt og overføres eksempelvis digitalt til beregningsenheten. Beregningen av tilstanden til hvert enkelt, registrert ledningsavsnitt skjer da ifølge den foran beskrevne fremgangsmåte i beregningsenheten. Likeledes er selvsagt også vilkårlige kombinasjoner mellom lokal og sentral måleverdiregistrering og måleverdiberegning omfattet av oppfinnelsen. It is also within the scope of the invention instead of a local measurement value registration and measurement value calculation for each line section, as shown in fig. 2, to arrange these centrally at any location in the network, i.e. there is only one calculation unit, one warehouse and one display. Thereby, the star point support voltage Une(t) is measured, for example, in the star point of the feeder transformer to earth or by summing the three phase-to-earth voltages, and is supplied to the calculation unit in digitized form. The neutral currents are measured as before for each line section and transferred, for example, digitally to the calculation unit. The calculation of the condition of each individual, registered line section then takes place according to the procedure described above in the calculation unit. Likewise, arbitrary combinations between local and central measurement value registration and measurement value calculation are also covered by the invention.
Videre ligger anordningen og antallet av de benyttede A/D-omformere innenfor kompetansen til en fagmann. Spesielt er det også tenkelig å benytte mikrocomputere med allerede integrerte A/D-omformere. Furthermore, the device and the number of A/D converters used are within the competence of a professional. In particular, it is also conceivable to use microcomputers with already integrated A/D converters.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT13962000 | 2000-08-11 | ||
| AT0149500A AT413447B (en) | 2000-08-11 | 2000-08-31 | METHOD AND DEVICE FOR LOCATING SINGLE POULTRY EARTH ERRORS |
| PCT/EP2001/009055 WO2002015358A1 (en) | 2000-08-11 | 2001-08-06 | Method and device for localising single-pole earth faults |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20030650D0 NO20030650D0 (en) | 2003-02-10 |
| NO20030650L NO20030650L (en) | 2003-02-10 |
| NO332685B1 true NO332685B1 (en) | 2012-12-10 |
Family
ID=25608518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20030650A NO332685B1 (en) | 2000-08-11 | 2003-02-10 | Method and apparatus for locating single-pole earth faults |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1307956B1 (en) |
| AT (1) | AT413447B (en) |
| AU (1) | AU2001285872A1 (en) |
| DE (1) | DE50106400D1 (en) |
| HU (1) | HU225928B1 (en) |
| NO (1) | NO332685B1 (en) |
| WO (1) | WO2002015358A1 (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT413769B (en) * | 2002-06-26 | 2006-05-15 | Adaptive Regelsysteme Gmbh | METHOD FOR DETERMINING A PARAMETER OF AN ELECTRICAL NETWORK |
| TW200404130A (en) | 2002-07-25 | 2004-03-16 | Ecchandes Inc | Rotation system with three degree of freedom and application of the same |
| DE102007017543B4 (en) * | 2006-04-10 | 2012-12-13 | Technische Universität Graz | Method for the distance detection of earth faults |
| AT503598B1 (en) * | 2006-04-10 | 2008-07-15 | Univ Graz Tech | Earth fault distance locating method for earth fault-compensated, operated three-phase-electrical power network, involves calculating distance to earth fault based on phase voltage under consideration of earth impedance |
| EP2390980B1 (en) * | 2010-05-31 | 2013-01-02 | Netcontrol Oy | Method and device for detecting an intermittent earth fault in a multiple feeder system |
| EP2870487B1 (en) * | 2012-07-03 | 2016-04-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Detection of a fault direction in medium voltage power supply networks |
| CN113848431B (en) * | 2021-10-22 | 2022-11-22 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | Power distribution network line fault positioning method and system |
| CN113970685B (en) * | 2021-10-27 | 2022-08-30 | 西南交通大学 | Power distribution network fault detection method and system based on differential analysis and positioning method |
| CN113970686B (en) * | 2021-10-27 | 2022-08-30 | 西南交通大学 | Power distribution network fault detection method and system based on single-ended quantity protection and positioning method |
| CN115144696B (en) * | 2022-06-29 | 2023-09-29 | 国网北京市电力公司 | Fault line selection method, device, equipment and medium for low-current grounding system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3777757D1 (en) * | 1986-11-10 | 1992-04-30 | Siemens Ag | METHOD AND DEVICE FOR LOCATING AN EARTH FAILURE OF A LADDER IN A THREE-PHASE NETWORK. |
| US5455776A (en) * | 1993-09-08 | 1995-10-03 | Abb Power T & D Company Inc. | Automatic fault location system |
| DE19545267C2 (en) * | 1995-11-27 | 1999-04-08 | Siemens Ag | Method for obtaining faulty loops in signals characterizing a multi-phase electrical power supply network |
| FI109246B (en) * | 1998-06-02 | 2002-06-14 | Abb Oy | Method and apparatus for identifying a faulty wiring output in a power distribution network in an earth fault situation |
-
2000
- 2000-08-31 AT AT0149500A patent/AT413447B/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-08-06 HU HU0300733A patent/HU225928B1/en not_active IP Right Cessation
- 2001-08-06 WO PCT/EP2001/009055 patent/WO2002015358A1/en active IP Right Grant
- 2001-08-06 AU AU2001285872A patent/AU2001285872A1/en not_active Abandoned
- 2001-08-06 DE DE50106400T patent/DE50106400D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-06 EP EP01965173A patent/EP1307956B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-02-10 NO NO20030650A patent/NO332685B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20030650D0 (en) | 2003-02-10 |
| EP1307956B1 (en) | 2005-06-01 |
| WO2002015358A1 (en) | 2002-02-21 |
| HUP0300733A2 (en) | 2003-08-28 |
| EP1307956A1 (en) | 2003-05-07 |
| AU2001285872A1 (en) | 2002-02-25 |
| ATA14952000A (en) | 2005-07-15 |
| DE50106400D1 (en) | 2005-07-07 |
| HU225928B1 (en) | 2008-01-28 |
| NO20030650L (en) | 2003-02-10 |
| AT413447B (en) | 2006-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO332685B1 (en) | Method and apparatus for locating single-pole earth faults | |
| Das | Fuzzy logic-based fault-type identification in unbalanced radial power distribution system | |
| FI106985B (en) | Method for Determining the Distance to Grounding Errors in Electric Distribution Networks by Ring Coupling-Based Calculation | |
| Morales-España et al. | Elimination of multiple estimation for fault location in radial power systems by using fundamental single-end measurements | |
| EP2000811A9 (en) | Method for determining location of phase-to-earth fault | |
| CN109490604B (en) | Current measurement | |
| CN103176051B (en) | Earth/ground clamp for measuring earth resistance of electrical installations | |
| US20030085715A1 (en) | System and method for locating a fault on ungrounded and high-impedance grounded power systems | |
| US20100131215A1 (en) | Insulation monitoring system & insulation detecting method for electric power supply system | |
| CN105388391A (en) | systems and methods for identifying fault location using distributed communication | |
| CN108683256A (en) | Intelligent power distribution cabinet with on-line measurement function | |
| KR101986221B1 (en) | 3-phase 4-wire electrical installation hot-line insulation resistance measurement method and device | |
| CA3168498A1 (en) | Measuring loop resistance | |
| WO1999010753A1 (en) | Method for the location of a high-resistance earth fault in a power distribution system on the basis of current measurements | |
| JP2004125697A (en) | Insulation level monitoring device for direct current | |
| JP2008055209A (en) | Body fat meter | |
| Zhang et al. | Fault locating in ungrounded and compensated systems | |
| KR100709053B1 (en) | Electronic trip device with phase reconstitution and a circuit breaker comprising such a trip device | |
| CN103454561B (en) | A kind of one-phase earthing failure in electric distribution network localization method | |
| Sahoo et al. | Monitoring power transformer performance, usage and system event impacts—A case study | |
| Achleitner et al. | Earth fault distance protection | |
| Valdes et al. | Ground fault location in low-voltage high-resistance grounded systems via the single-processor concept for circuit protection | |
| RU2700289C1 (en) | METHOD OF DETERMINING PLACES OF UNCONTROLLED ELECTRIC POWER CONSUMPTION IN ELECTRIC NETWORK 0,4 kV | |
| Wattel et al. | Continuous line impedance assessment of lv feeders using smart meters | |
| US9671440B2 (en) | Method and device for detecting zero phase component |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |