SE459706B - Laengsdifferentialskydd - Google Patents

Description

459 706 För att kunna utföra den vektoriella summeringen mellan strömmar i olika terminaler som tillhör ett lcraftledrxirxgsskyddssystem krävs någon form av kommunikationsmöjlighet mellan terminalerna. Befintlig teknik för kommu- nikationen omfattar användning av så kallade metalliska pilottrådar för- lagda i stort parallellt med överföringsledningen som skall skyddas.

Tyvärr begränsar denna teknik ofta användningen av strömjämförande skydd till relativt korta överföringsledningar. Enligt Kirchhoffs lag gäller rent generellt att tillförd ström är lika med bortförd ström. För trans- missionsledningar stämmer detta bra för kortare ledningssträckor. På längre ledningar uppträder dock kapacitiva uppladdningsströmmar som kan komma att påverka mätresultaten. För att begränsa inverkan av dessa maxi- merar man enligt teknikens ståndpunkt ledningslängderna för en skyddszon t ex så att uppladdningsströmmen skall vara mindre än ett visst värde av mätströmtraxzsformatorernas primära ström. Med dagens teknik innebär detta krav att en skyddszon sällan överstiger 20 km.

Förutom de tidigare nämnda primära lu-aven på. ett längsdifferentialskydd skall dessa också vara stabila. dvs de skall ej indikera fel vid stora, genom ledningen gående strömstötar. för effektpendlingar eller för extrema belastningsförhållanden. f Som det har framgått finns det ett antal tekniska problemområden i samband med utformningen av ett längsdifferentialskydd. Det finns därför också. önskemål om och behov av att få fram sådana skydd med bättre prestanda och egenskaper än vad som erbjuds med klassisk analog teknik.

Inom reläskyddsområdet har på. senare år numerisk teknik med datorstyrda system kommit till användning. Så har också skett inom området längsdiffe- rentialskydd. Ny telmik har också kommit till användning för den mellan terminalerna nödvändiga kommunikationen, exempelvis i form av kommunika- tionskoncept som fungerar över talfrekventa eller vidbandiga kommunika- tionslönlcar, optiska ledare m m.

Ett längsdifferentialskydd enligt uppfinningen baseras på de landvinningar som har skett genom användande av numerisk teknik och datorstyrda system. fded dessa tekniker som grund finns ett stort antal koncept för att lösa de specifika problem som är förknippade med längsdifferentialskydd. 3 459 706 Den generella basen för dessa datorstyrda och nuleriskt arbetande skydd består i att uppmätta värden på aktuella storheter, i regel fasströmmar och fasspäxmingar. användes för att ta fram okända systemparametrar av matematiska modeller av mötsignalerna. Genom att betrakta mätsignalerna som stokastiska variabler kan teori från aignalbehandling och statistik användas för att estimera de okända systemparametrarna i signalmodellerna.

Parametrarna kan vara Fourierkoefficienter, medelvärden eller lednings- parametrar. Ett parameterskattande reläskydd medger nya möjligheter att realisera kända reläskyddsprinciper, vilket innebär att de medger en gene- rell lösning på mätfunktionen till reläslxydd.

Fördelen med ett parameterskattande reläskydd består närmast i att skyddet blir ett adaptivt filter, där noggrannheten hos de skattade parametrarna kan styras till önskad nivå. Vid transienter kan information om både modellfel och parametrar utrwttjas. vilket leder till såväl transient- matande som stationär-mötande funktioner.

Det finns många sätt att realisera parameterskattare och löngsdifferen- tialskydd baserade på denna teknik. I det följande skall redovisas ett antal publicerade rapporter som belyser teknikens ståndpunkt.

W S Kwong med flera har vid IEE Power System Protection Conference, April 1985, London. presenterat ett mikrodatorbaserat strömdifferentialskydd för överföringsledningar med två eller flera ändpunlcter. Detta skydd kärme- tecknas av en funktionsbild på cirka 30 ms, har àtskild jämförelse av fas och amplitud för strömmarna, har kontinuerlig övervakning och uppmätning av kommunikationskanalens tidsfördröjning samt kompensation för variabel fördröjningstid på kanalen.

Yamaura med flera har vid IEE Power System Protection Conference, March 1980, London, presenterat en skrift "FM Current-Differential Carrier Relaying". Enligt den beskrivna modellen moduleras de momentana ström- marna vid varje terminal till frekvenssignaler inom frekvensbandet för tonsignaler, dvs 300-31400 Hz. Dessa signaler sändes till andra terminaler via kommunikationsläxxkar såsom mikrovágor och optiska fibrer. I övrigt karakteriseras detta' skydd av att det är baserat på halvledare, har sepa- rat detektering av fas för både fas-till-fas-fel och fas-till-jord-fel. har en funktionstid relaterad till 60 Hz på 12-16 ms och att fasjäm- förelsesystemet är beroende av passande kommunikationsläxmar för att överföra den frekvensmodulerade bärvàgen; ' 4 šgåaïwajmotêl. har vid IEE Power Protection lieeting. April 1985. London, presenterat en skrift "High Speed Differential Protection of Teed Circuits Using Hideband Communication Techniques”. Här beskrivs grunderna för ett snabbt differentialströmbaserat koncept för T-formade matningsled- ningar som bygger på master/slave-tekniken och som använder en fiberoptisk länk som kommunikationsmedel. Det grundläggande funktionssättet baserar sig på att härleda en differentiell storhet och en biasstorhet genom att använda de momentana värdena av modalt omvandlade strömmar vid de tre ändarna av den T-formade kretsen. Användandet av modalt transformerade strömmar i stället för fasströmmar ökar stabiliteten hos reläerna i fel- fria kretsar vid tillämpning på dubbelmatade ledningar. Denna relä- konstruktion har uppstått från en serie av CAD-studier.

Sammanfattningsvis kan sålunda sägas att principen för reläer med diffe- rentiella strömmar är välkänd och enkel. Kirchhoffs första lag användes för en överföringskrets och summan av terminalströmmarna maste vara lika med uppladdningsströmmen i kretsen. En enkel vektorsummering av terminal- strömmarna är emellertid ej tillräcklig för ett skyddsrelä eftersom smärre fel vid värderingen av terminalströmmarna då man har en kraftig belastning skulle kunna resultera i konstaterandet av ett internt fel.

Förutom den generella beskrivningen som har redovisats beträffande princi- perns för dator- och matematiska modellbaserade reläskydd samt beskriv- ningen av ett antal publicerade koncept skall också kort refereras den parameterskattningsmetodik som kommer till användning i ett längsdiffe- rentialslcydd enligt uppfinningen. Denna metodik är utförligt beskriven i svensk patentansökan 8702683-7 "Prekvensrelä" och innebär att en från nätet erhåller: mätsignal efter filtrering och digitalisering omformas till en analytisk modell i form av en trunkerad Fourierserie. Fourierkoeffi- cienterna bestäms i en parameterskattare som arbetar med en skattnings- metodik enligt minstakvadratmetoden. Hed utgångspunkt från modellvërden kan enligt konceptet beräkning av frekvensen utföras i en frekvensskattare vars utsignal dels återförs som aktuellt frekvensvärde till parameter- skattaren och dels utgör ett matt på aktuell frekvens. Denna del av frek- vensreläet enligt SE 8702683-7 ingår i långsdifferentialskyddet enligt uppfinningen. Den aktuella parameterskattningen framgår av följande. i' Aktuella mät-signaler kan modelleras med N 459 706 y(t) = aoexp(-bot) + ZcJsin(uJfi+dj) (1) 1 som kan omvandlas till yüß) = BTQN) (2) där GT = (a -c b c cosd c sind c cosd c sind ) (3) 0' 0 0' 1 1' 1 1' "' N N' N N är en parameterskattningsvektor och (t) = (1. t. sinw t, cosw t, ... sinNw t, cosNw t) (Å) 9 0 0 0 0 är en regressionsvektor.

Skattning av parametrarna enligt minstakvadratmetoden innebär att värdet på en "förlustfunktion" VN minimeras. VN kan skrivas som t 2 vunna = pfiflåu) = x-vnunw) + = (U (s) J=1 vari A är en glömskefaktor och där ;(t) är en skattningsfelfunktion.

Minimeringen ger följande ekvation för 6(t) t t em = [xtfflm + 21“'%<¿>J<;>)"([A”'Jvy<¿>] (6) 3:1 1:1 Själva skattningen sker rekursivt med hjälp av följande algoritm nmä- :mm-n + fltfißïc) m mo) - 0-1 (8) sauna) = m) I (9) :fm = ëTu-nvu) <1°> e(t)= y(t)-§(t) (11) ê(t) = ë(t-1) + L(fi)e(t) (12) s 459 706 Hår är R(t) regressionsvektonzs kovariansmatris och P(t) enligt nedan utgör dennas invers. I övrigt kommer följande rekursionsformler till användning v02) = Pü-Uflt) (13) __ m) = i + »Tamm (m) Mt) = rm/dhz) (15) m) = -r/i us) PKO) = (1/a)-I (17) e(0) = eo (13) Ett problem i samband med längsdifferentialskydd med flera terminaler är att i ett distribuerat slqrddsomráde kunna få mätsignalerna relaterade till samma tidpunkter. En metod som har använts är att detektera mätsignalernas nollgenomgångar. men för multiterminalnät är detta av olika skäl en ej speciellt tillförlitlig metod. I stället används i dessa situationer en annan metod som bygger på optisk kommunikation och förmedling av speciella synkroniseringspulser.

I en artikel publicerad vid Proceedings of the American Power Conference.

Chicago 24-26 April 1984. ”The application of synchronous clocks for power system fault location, control and protection". sid Ä37-4ll7, av J Esztergalyos. D C Erickson och J N Andres. omtalas en metod att synkro- nisera mätning på flera ställen med hjälp av synkroniseringspulser från satellitklockor. Det är denna teknik som kommer till användning för synkroniserad mätning/sampling i ett längsdifferentialskyddssystem enligt uppfinningen. Metoden kommer att närmare beskrivas i samband med den vidare redovisningen av uppfinningen.

Som det har framgått är det i längsdifferentialskyddssammarxlxang mycket viktigt att ha tillgång till en bra kommunikationskanal mellan de terminaler som ingår i skyddssystemet. Då. ett skydd baseras på dator- och numerisk teknik är det självfallet naturligt att även kommunikationen sker med samma teknik. Utvecklingen inom fiberoptiken och även konventionella 7 . *459 706 bärvágssystem medger numera högkvalitativ kommunikation och möjlighet till relativt högt informationsflöde. Begränsande för informationsmängden är dock kommunikationskanalens bandbredd. Med dagens teknik innebär detta att signalöverföringskapaciteten är maximerad till 64 kbit/s.

Vid överföring av trefasiga strömresidualer kan man visa att det erfordras en minsta kommunikationshastighet på 36 kbit/s. Förutom dessa mätvärden :inkomm- averfaringsbehsv far ensamma. evenx-.uen abaoiucvarašs- information, protokolloverhead och dylikt. Genom att använda någon kod- kompressionstelcnik kan brus och stora signalvärden minskas. Tillsammans omfattar dock den behövliga informationsmängden ett överföringsbehov som ligger inom ramen för det tillgängliga, dvs 614 kbit/s.

Grunden för fellokaliseringen, både vad ledningszon och fas beträffar, finns beskrivet i svensk patentansökan 870358044 ”Skydd för högresistiva jordfel". Kännedom om riktningen till ett fel kan erhållas genom studium av polariteten hos strömresidualerna efter att ett fel har inträffat.

Förutsättningen är att det finns terminaler på båda sidor om aktuella led- ningszoner och att det finns kommunikationsmöjligheter mellan stationerna.

Generellt gäller då, att om strömmar-na i bägge mätpunkterna är riktade ut från den skyddade zonen, så. skall tecknen på de momentana residualerna i de felbehäftade faserna vid respektive mätpuxflct vara desamma om felet har inträffat inom zonen. Samma kriterium på tecknen gäller också om bägge strömmarna är riktade in mot den skyddade zonen. Felet förefixmes också inom den slwddade zonen då tecknen är olika och då strömmen i den ena mätpunkten är riktad in mot den skyddade zonen och strömmen i den andra mätpukten är riktad från mätpunkten. Tecknet avgörs genom att integrera residualerna under en viss tid från feltillfället.

Genom att studera förlustfunktionen eller amplituden hos de harmoniska över-tonerna kan information erhållas om vilken eller vilka faser som är felbehäftsde.

REDOGÖREISE FÖR UPPFINNINGEN För att skydda ledningszoner i ett kraftledningssystem som kan matas från flera olika 'kraftstationer och som kan vara sammankopplade på olika sätt för-utsattes att det finns terminaler vid varje skyddad ledningszons alla ändar. I terminalerna måste finnas längsdifferentialskydd enligt uppfin- 8 . 459 706 ningen. Dessa skydd skall omfatta ett flertal funktioner som tillsammans medger en möjlighet att bestämma om ett fel har inträffat och också kunna ange vilken ledningszon som har blivit felbehäftad.

Skyddet skall omfatta möjlighet att - mäta fasström och fasspäxming i varje terminal - göra en Fourierutvecklirlg av uppmätta fasstorheter med hjälp av en para- meterskattare och en frekvensskattare motsvarande den teknik som bl a redovisats i sa 8702683-7 "Fvekvensrela" ta fram faströmmarnas och fasspäxmirlgarnas residualer med tecken (enligt ekvation (11)) ta fram värdet på motsvarande förlustfunktioner (enligt ekvation (5)) anpassa tiden mellan samplingarna så att antalet samplingspurxlcter är konstant oberoende av eventuella frekvensvariationer.

Längsdifferentialskyddet enligt uppfinningen är baserat på att kunna överföra fasströmmernas och fasspänningarnas residualer från samtliga terminaler till en central enhet. Ingen begränsning i antal terminaler finns i konceptet enligt uppfinningen. För syrxkroniserad sampling av mätsignalerna i de olika terminalpunkterna förutsättes att tillgång finns till lokala klockor i terminalerna som kan kalibreras via satellitpulser.

Denna synkronisering är nödvändig bland annat för att kunna bestämma fas- skillnaden mellan signalerna i de olika terminalpurzkterna.

Som det har framgått av redovisningen av teknikens ståndpunkt finns det relativt enkla medel att konstatera om det finns ett fel då man har en enkelledning med terminaler i båda ledningszonens ändar. Uppfinningen medger dock möjlighet att i ett större kraftledningsnät med ett icke begränsat antal ledningszoner, varandra, kopplade på. ett fritt valt sätt till kunna konstatera om en ledningszon är behäftad med ett fel. För att kunna konstatera om ett fel förefinnes inom någon av ledningszonerna är det tillräckligt att studera tvâ situationer. nämligen att alla strömmar är riktade ut från aktuell zon eller in mot aktuell zon. I dessa båda fall är ett fel beläget inom aktuell zon om tecknen på residualerna är desamma.

I 9 06 v' 4 59 7 - Det teoretiska underlaget för felbestämning i ett generellt kraftledninga- nät framgår av följande redovisning. Terlinalerna i det nätverk som skall skyddas numreras från 1 till n, dvs l, 2, ..., k. ..., n. Residualerna från skattningen av strömmen i R-fasen vid terminal k betecknas :åk och motsvarande residual för spänningen är aik. I ett längsdifferential- skyddssystem enligt uppfinningen förutsättes att samtliga residualer från alla terminalerns samlas i en enhet, vilken i den följande redovisningen kommer att kallas central logikenhet. I denna enhet summeras residualerna för strömmat-na från alla terminaler-ns i de olika faserna enligt följande gin) (19) där C anger att summeringen avser strömresidualerna och att x 6 (R, S. T).

För ett symmetriskt felfritt trefassystem gäller då att ax till beloppet skall vara litet. En förutsättning för detta är dock att antalet Fourier- koefficienter för signalmodellerna är desamma för de olika faserna. Det kan därför vara lämpligt och också tillräckligt att låta skattningen omfatta enbart grundfrekvensen, dvs ström- och spänningssigzzalernss modell Û skattas som f! = alsinwot + azcoswot (20) De tre a-storheterna enligt (19) kan nu användas för att avgöra om det har inträffat ett fel i nätet. För detta ändamål är det lämpligt att bilda följande förlustfuxmktioner vad) = å x°'~"«,fm - ivGxu-n + øfm (en Subindexet G avser här att visa att Vax är en variabel som används för beslutsfattande om hela nätverkssystemet och inte enbart om en enskild parameterskattares tillstånd. I vanlig ordning är A en glömskefaktor (se ekvationerna (5). (6) och (7)) som väljes i intervallet O,5-1.0. Det är också. lämpligt att bestämma ett tröskelvärde för att testa Vax-funktio- nerna mot huruvida det har inträffat ett fel i nätverket. För x HR, S. T) sätts vGxu) > 0G (22) 10 459 70,6 med 0G lika med en inställningsparameter som beror på det nätverk som skall slwddas. den använda signalmodellen och hardvaruuppbyggnaden. Den centrala logikenheten som tar emot samtliga signaler och bearbetar dessa enligt ovan placeras lämpligen vid en av terminalerna. Härifrån utgår sedan TRIP-signal, uppgift om felaktig zon och fas som utgångsdata om ett fel har inträffat samt tillstândsstatus.

Vid varje terminal Skall som det har framgått finnas en lokal version av längsdifferentialskyddet, vars logik baseras på de lokala residualerna och som dessutom är försedd med möjlighet att ta fram värdet på följande förlustfunktioner, här exemplifierat för terminal nr k.

Ck C vfxkm = lå x“'~"<=:ku>>2 = www-n + oflunz ma) vf: - 321 :fduíkzazf - tvåa-n + uïkunz (Bb) Index E anger att funktionerna är baserade på. spänningsvärden och att subindex L står för lokala variabler. Genom att lokalt testa dessa funktioner mot satta värden avgörs det om det har inträffat n ågon abrupt händelse.

Vid varje indikation om en abrupt förändring i systemet skall parameterskattaren áterstartas för att snabbare kunna atalla in sig mot den nya dynamiken. Om en konstaterad. abrupt händelse skall resultera i TRIP-signal ar dock avhängigt av om händelsen beror på ett konventionellt fel eller på en in- eller bortkoppling av en ledningszon.

Test av om en abrupt händelse' har inträffat sker som transient analys genom att jämföra VL-förlustfuxflctionerna (23a) och (23b) mot ett tröskelvärde, t ex genom att som tidigare för x G (R. S, T) undersöka om vfikxü) > om (Zlla) respektive Ek vbJt) > ”LE (2115) Orsaken till att detta måste ske som transient analys är att med utgångspunkt från residualerna kommer både VL- och VG-fuxiktionerna efter ett fel att anta ett stort värde endast under en kort tid. När de nya modellparametrarna efter omstart av parameterskattaren har stabiliserat sig återgår funktionerna till samma låga värde som före felet. 11 4 5 9 7 Û 6 Om testen enligt (Zita) och (Zllb) visar att tröskelvärden har överskridits utförs en stationär analys för att konstatera om det rör sig om ett konventionellt fel eller om det är fråga om en in- eller bortkoppling av en ledning eller fas. Detta är som omtalat nödvändigt för att avgöra när TRIP-signal skall ges.

Gm en händelse enligt ovan har inträffat kan man på följande sätt konstatera om det är ett fel pä ledningen eller om kdnstaterandet av en händelse beror på en urkoppling av en ledning eller fas. Om en funktion f(a1, az) av Fourierkomponenterna al och az hos grundtonen enligt (20) hos någon av fasspännirngarna understiger ett satt gränsvärde. exempelvis no. tyder detta på att fasen i motsvarande ledning är bortkopplad. Detta kan t ex konstateras genom att studera olikheten 2 2 al + az < 110 (25a) För att skyddet vid en terminal ej skall ge felaktig indikering vid inkoppling av en ledning fordras på samma sätt även en stationär analys. också lämpligen baserad på Fourierkomponmentema, uttryckt exempelvis genom olikheten 8.1 + 52 ) :II (2513) Det är dock nödvändigt att en viss tid förflyter från indikeringen av en abrupt händelse till dess att testning-en enligt ovan utföres.

De operationer som exekveras i enlighet med (25a) och (25b) kallas ofta på det aktuella teknikspràket för filterfmmktioner. Filtret kan självfallet utgöras av en egen enhet inom den lokala logiken.

Informationen om resultaten av de lokala stationära analyserna måste vidarebefordras till den centrala logikenheten. Fourier-komponenterna kan också. överföras med begränsad hastighet till den centrala logiken där utvärderingen kan ske. Detta kan exempelvis vara studium av långsamma förändringar av strömmens amplitud och annat.

Som omtalat användes ett lokalt teckenstudium av de momentana residualerna för att bestämma riktningen till ett eventuellt fel. Det finns flera olika metoder för att erhålla polariteten på de momentana strömresidualerna. För 12 4 5 9 7 Û 6 att få representativa utslag bör polariteten studeras under en viss tid.

Principiellt kan detta ske genom summering av ett antal (s) på varandra beräknade residualer och bedöma summsns tecken. exempelvis uttryckt som gxë O (26) -afififl För de lokala delarna av ett längsdifferentialskyddssystem enligt uppfin- . ningen ingår som omtalat under beskrivningen av känd teknik konventionell signalmatxxing och -omvandling, synkroniserin frekvensskattare samt kodkompression. l g av sampling, parameter- och I stort kan man karakterisera ett längsdifferentialskyddssystem enligt uppfinningen som ett typiskt master/slave-system där det lokala längs- differentialskyddet som omfattar den centrala logikenheten fungerar som master och de övriga längsdifferentialskydden arbetar som slavar.

FIGURBEKRIVNING Uppfinningen beskrivs nedan under hänvisning till bifogade figur, som visar uppbyggnaden av ett längsdifferentialskvddssystem enligt uppfin- ningen.

BESKRIVNING AV UTYÖRANDEFORMER Ett längsdifferentialalcyddssystem enligt uppfinningen består av ett val- fritt antal lokala längsdifferentialskydd T . ..., Tk, _... Tn enligt figuren i motsvarande antal terminaler.

Dessa är så placerade att varje ledningszon i det valfritt kopplade kraftnätet som skall skyddas har ett lokalt längsdifferentialskydd i varje ledningszons alla ändar. Én av terminalerna har en komplettering i form av en central logikenhet varvid skyddet i denna terminal fungerar som master för de övriga slave-skydden.

Inkommande signaler till varje terminal eller lokalt skydd utgöres av vid terminalen aktuella fasströmmar. Ix och fasspäzmingar Ex medx HR. S, T) Mätningen sker i princip i ett mätdon l för mätning av bade ström och spänning. Efter högfrekvensfiltrering i filter 2 sker en analog/digital- omvandling av signalen i A/D-omvandlaren 3. 13 4 5 9 7 0 6 I varje lokalt längsdifferentialslcydd ingår som omtalat en Fourier- parameterskattare ll och en frekvensakattare 5 enligt känd teknik. Dessutom ingår en samplingsregulator 6, vara Uppgift är att se till att samplinga- tiden anpassas till förändringar i frekvensen hos den behandlade signalen.

Eftersom parameterskattarens förstärkningsvektor L(t) enligt (15) beräknas vid initieringen är det nödvändigt att anpassa tiden mellan samplingar-na så att antalet sampelpunlcter per period är konstant. Detta innebär att samplingar-senatorn maste tillföras eksem; fnekvensvarae 630. den akattade Fouriersignalen § och parameterskattningsvektorn å. I övrigt synkroniseras samplingen som beskrivet via lokala klockor (ej visade) i terminalerna som kalibreras via satellitpulser, i figuren symboliserade med blocket 7 "SYNKRONISERING" som kan vara placerat i något av de lokala skydden eller i masterskyddet.

Varje lokalt längsdifferentialskydd omfattar vidare en lokal logikenhet 8 som från parameterskattaren tillföras samtliga fasers momentana ström- och spänningsresidualer ex(t) samt parameterskattningsvektorëxkê. I den lokala logikenheten beräknas först förlustfmxktionema VL* för fasström- mama och Vïx för fasspänningarna enligt (23). Därefter testas de beräk- nade värdena mot respektive tröskelvärde vw och qLv. Om denna tran- sienta analys visar att tröskelvärdena överskridits innebär detta att en händelse har inträffat på nätet som näste undersökas. Detta sker som omta- lat på basis av en undersökning av nätets stationära tillstånd, vilken kan utföras genom analyslav filterfunktionerna. Man studerar således grund- tonens Fourierkomponenter al och az och kan genom jämförelse med tröskel- värdet no se om händelsen har' förorsakats av bortkoppling av ledning eller fas, respektive att se om Fourierkomponenterna efter att ha varit noll uppvisar ett visst värde indikerande inkoppling av ledning eller fas.

Om den observerade händelsen beror på in- eller urkoppling av ledning eller fas behöver inga yttre åtgärder vidtagas. Parameterskattaren omstartas dock som omtalat alltid vid varje abrupt förändring i systemet.

Om filtreringen ger vid handen att händelsen måste ha förorsakats av ett konventionellt ledningsfel skall den lokala logiken ta reda pä om strömmen vid respektive terminal är riktad in mot eller ut från terminalen (IxI ?_) och också ta reda på polariteten hos de momentana strömresidualerna, exempelvis genom (27) för att bestämma riktningen till felet. u 114' 4 5 9 7 0 6 Den information som har framkommit vid den lokala logikbehandlingen i samtliga terminaler skall nu vidarebefordras till den centrala logikenhe- ten för vidare behandling och utvärdering. dagens kommunikationsmöjligheter ett som skall överföras.

Som det har framgått är det med måste att komprimera den datamängd Det finns ett flertal olika strategier för sådan kompression. exempelvis genom att överföra parameterdata fördelat på ett antal samplingar. varför ingen närmare detaljering kommer att ges annat än att signalkomprimeringen sker i enheten 9 ”SIGNALKOMPRESSIONSENIEIW Den nödvändiga informationen består av C sx(t), dvs strömresidualerna E ex(t) , dvs spänningsresidualerna d? utgöres av en l-bits variabel som anger om den inträffade händelsen härrör från ett konventionellt fel eller bortkoppling av fas(er) i ledningen ' du utgöres av en 1 -bits digital variabel som anger riktningen till felet från en terminal âLz Fourierkomponenterna behövs i den centrala logikenheten för stationär analys av långsamma förändringar.

Dataöverföringen från de övriga terminalerna till den centrala logikenhe- ten 10. som i det visade exemplet finns i terminal k. omfattar samma signaler och är symboliskt visad att ske via enheterna "DATAÖVERFÖRING TI", 11 Och "DATÅÖVERFÖRING Tu", 12.

Som framgått av redogörelsen för uppfinningen beräknas nu först i den centrala logikenheten fasvis summan ax(t) av strömresidualerna enligt (19) från samtliga terminaler.

Därefter bestäms fasvis förlustfuxzktionerna Vax enligt (21).

Vid ett felfritt kraftledningsnät skall dessa förlustfuxflctioner uppvisa mycket små värden. Då ett fel har inträffat på någon ledningszon kommer Vax som omtalat endast att under en kort tid anta ett stort värde. jämförelse med ett tröskelvärde qG Genom kan nu konstateras om någon lednings- zon har blivit felbehäftad och TRIP-signal kan utgå. Tillsammans med övrig

Claims (3)

1. 5 4 5 9 7 06 frän terminalerna överför-d information kan nu anges vilken ledningarna och vilken fas som är felaktig. Hed tillgängliga uppgifter är det också enkelt att kunna avg-e ett tillständsdiagram som anger aktuell status för kraft- nätet. Härvid kan tillstånden symbolisera felfri situation, konventinnellt fel och abrupt förändring. Hed hjälp av den beskrivna logikhantering är det också möjligt att avgöra när övergång mellan de olika tillständem har skett. PATENTIGAV l. Längsdifferexxtialslqdd för skydd av ledningszoner ingående i kraft- distributionssystem, vilka skydd, anordnade i terminaler vid varje led- ningszons alla ändar. är anordnade med ett mätdon (1) för att kunna mäta fasstorheterna ström (Ix) och späzming (Ex), är vidare anordnade med ett filter (2) för högfrekvensfiltrering av de uppmätta signalerna och en A/D-omvandlare (3) för analog-digitalomvandlirng av de uppmätta och filt- rerade signalerna, vilka digitala signaler är anordnade att tillföras en Fourierparameterskattare (14) som är anordnad att samarbeta med en frek- vensskattare (5) och en samplingsregulator (6), vilken Fourierparameter- skattare är anordnad att generera Fourierkomponenterna (ä) för en trunkerad modell (Ü = alsirunot + azcoswot) av uppmätta fasstorheter och respektive residualer (sx(t)), k ä n n e t e c k n a t av att de av parameterskattaren genererade Fourierparametrarna och residualerna är anordnade att tillföras en lokal logikenhet (8) anordnad att konstatera om en abrupt händelse har inträffat i kraftdistributiozxssystemet genom att jämföra förlustfunktioner Víkxü) och Vikxü) med respektive tröskelvärds nu; och ”LE enligt vän» = å Wjuftkunz män-n + nikon* > ”LC m» 2)) fån) = då x'°'*'<='f,k(:>>2 »tvåa-n + nikon? > »LE <8, 21%) där L indikerar lokal logikbehaxzdling, x 6 (R, S, T), C indikerar att både V-funlctioner och motsvarande residualfurxktion e är baserade på strömvär- den, E indikerar att samma funktioner är baserade pä spänningsvärden, k indikerar att ekvationerna gäller för varje terminal, L är en glömska- faktor inom området 0,5-1,0, och att om tröskelvärdena har överskridits initiera en omstart av parameterskattaren och konstatera om den abrupta ' 16 459 706 1 händelsen härrör från ett konventionellt fel i kraftdistributionssystemet genom att jämföra en funktion f' = ala 4- 1122 med två tröskelvärden no och ”I enligt 1,0 ) 8.12 + a; > ”I och om funktionen ligger innanför tröskelområdet är den lokala logiken vidare anordnad att bestämma atrömriktningen (IX: 7) och strömresidualernas tecken (šeíüàå O). varvid Fourierkomponenterna, residualerna och information om att den abrupta händelsen härrör från ett konventionellt fel (GP) och information om strömriktning (du) kodkomprimeras i en signalkompressionsenhet (9) för överföring till en vid en av terminaler-na placerad central logikenhet (10) anordnad att jämföra förlustfuxzlctioner VGx( t) med ett tröakelvärde 4G enligt vGxm = å lwsxzu) = lvGxu-n + dxät) > ”G (19, 21, 22) dar G indikerar att förlustfuxflctionen tillhör den centrala logiken och där qx(t) är summan av samtliga terminalers strömresidualer och att om tröskelvärdet överskrides längsdifferentialskyddssystemet är anordnat att avge TRIP-signal samt att ange felaktig ledningszon och felaktig fas.

2. Längsdifferentialskydd eraligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att om den lokala logikenheten konstaterar att funktionen 2 2 2 2 f = al + az ligger utanför tröskelvärdet 1,0 ) al + az ) ”I skall TRIP-signalen' blockeras .

3. Längsdifferentialslcydd enligt patentkrav l. k ä n n e t e c k n a t av att samplingsregleringen i__samtliga lokala skydd är styrd av satellitpulser via en synkroniseringsenhet (7).