SE469615B - Foerfarande och anordning foer att detektera ett oeverslag mellan ledare i kraftoeverfoeringslinjer med olika spaenningsnivaaer - Google Patents

Description

469 615 2 H.Ditrich med titeln "Distance protection of double-circuit lines with different rated voltages during intersystem faults". Förfarandet är baserat på distansskyddsprincipen.

För att selektivt kunna detektera en kortslutning enligt denna princip är det nödvändigt att då en kortslutning uppstår ha tillgång till korrekta värden på strömmar och spänningar vid mätstationen. Med hjälp av de uppmätta värdena vid feltillfället kan kretsimpedansen, som motsvarar plusföljdsirnpedansen från mätstationen till felstället, beräknas. Metoden använder två strörnkompensationer som omfattar nollföljdsströmmarna i de båda linjema och motsvarande spänningar, vilka måste vara tillgängliga samtidigt. För att detektera ett intemt fel enligt detta förfarande förutsättes det sålunda att de båda linjema kan kommunicera med varandra för att kunna överföra felmätvärden mellan linjema. Detta är i sig en källa till problem och det vore därför en stor fördel om man har tillgång till ett förfarande som kan detektera interna fel utan att behöva kommunicera mellan de olika linjema. Föreliggande uppfinning medger en sådan lösning.

RITNINGSFÖRTECKNIN G Figur 1 visar ett flerlinjesystem som består av två linjer mellan vilka ett intemt fel har uppstått.

Figur 2 visar ett flerlinjesystem bestående av ett flertal linjer mellan vilka ett intemt fel har uppstått och hur ett överslagsiridikeringsdon CALC kan anslutas till en av linjema.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen innefattar ett förfarande för att detektera ett överslag mellan ledare i kraftöverföringslinjer med olika spänningsnivåer upphängda i samma stolpar och där kraftlinjema ingår i ett kraftnät där en av kraftlinjema anges som en högspärmingskraftlinje (1) och där de övriga kraftlinjema är kopplade till högspänningslinjen via transformatorer med känd omsättning (am) och inre impedans (ZXm) sarnt att linjemas ledningsimpedanser (ZL) är kända.

Principen för detekteringen av ett intemt fel i ett flerlinjesystem skall beskrivas med utgångspunkt från ett system som består av två linjer enligt figur 1. Av figuren framgår linjemas spärmingskällor med respektive källimpedanser. Linjernas ledningsimpedans anges med ZL. Fas- spärmingarna i linje 1 anges med UlR, UlS och UlT och respektive fasströmmar med IlR, IlS och IlT. Det förutsättes vidare att linje 2 får 3 469 615 sin spänning via en till linje 1 kopplad transformator TR med omsättningen a2 och en inre impedans ZX2. Linje 2:s fasspänningar anges på motsvarande sätt med U2R, U2S och U2T och respektive fasströmmar med I2R, I2S och I2T.

Om man utgår från att linje 1 är den högst spärmingssatta av de båda linjema, kommer då ett intemt fel inträffar, exempelvis mellan fasema Tl och R2 så som visats i figur 1, strömmen IlT före felet att få ett väsentligt felströmstillskott AIlT. Detta felströmstillskott kommer då också att överlagras den före felet i fas R2 gående strömmen I2R. Denna strömkrets slutes sedan via transformatom. För att slippa kommunikation mellan de båda linjema för att ta I2R med i beräkningarna gör man enligt uppfinningen ansatsen att I2R till beloppet är lika med AIlT. Eftersom strömtillskottet AIlT normalt även är väsentligt större än fasströmmen I2R före felet medför denna ansats inget större fel i detekteringsförfarandet enligt uppfmningen.

Vid ett internt fel mellan fasema Tl och R2 kan följande ekvationer ansättas: Anr + I2R = o (1) U2R = U1R/a2 - rzR-zxz (2) U1T - n-zL- I1T +12R-n-zL - U2R = 0 (3) där n-ZL är ledningsimpedansen från mätstationen fram till felstället vi F på det relativa felavståndet n, dvs O Ansatsen enligt ekvation (1) utgör huvuddelen av uppfinningsideen, nämligen att man kan skatta strömmen i linje 2 utan att mäta denna.

Ekvation (2) visar hur linje 2zs fasspänning kan beräknas och ekvation (3) anger ett samband mellan spärmingsfallen mellan mätpunkten för spämiing på linje 1 och den fiktiva mätpunkten för spänning för linje 2.

Sedan ström och spänning i linje 2 erhållits ur ekvationema (1) och (2) kan dessa värden sättas in i ekvation (3), dvs att den enda kvarstående storheten "n" kan lösas ut. Om nu det på detta sätt framtagna värdet på "n" ligger inom funktionsområdet, dvs 0 överslaget är ett intemt fel som skall leda till utlösning av aktuella faser.

Generellt sett kan ett överslagsfel inträffa mellan vilken som helst av fasema hos linje 1 och vilken som helt av fasema hos linje 2. För att få ett heltäckande skydd för de båda linjema måste därför "n" kontinuerligt bestämmas för alla tänkbara pennutationer av överslagsfel. 469 615 4 Vid nollpunktskopplade transformatorer låter man AllT ersätta både I2R och en eventuell nollpunktsström IN.

Det beskrivna förfarandet för detektering av interna fel kan direkt även appliceras på ett flerlinjesystern som omfattar ett valfritt antal parallella linjer. I figur 2 illustreras detta genom att linjema 1 och 2 enligt figur 1 kompletterats med upp till m parallella linjer kopplade till linje l via var sin transformator. Det anges här att den mzte transfonnatom har en omsättning lika med am och en inre impedans lika med ZXm. På motsvarande sätt som redovisats ovan anges fasspärmingama som UmR, UmS och UmT och fasströmmama med ImR,ImS och ImT. Som ett exempel på intemt fel mellan flera linjer visas i figur 2 att en hopkoppling har skett mellan fas T hos linje 1 med fas R hos linje 2 och med fas S hos linje m.

Ekvationssystemet som gäller för ett valfritt antal parallella linjer blir då som följer: Alla + I2ß + I3^y+ +Im UZB = U1ß/a2 - I2ß-ZX2 (5) U3y = U1y/a3 - I3y-ZX3 (Sa) Umcp = Ultp/am - lmtp-ZXm (6) Uloc - n-ZL-Ila + n-ZL-I2ß - U2ß = O (7) Ula - n-ZL-Ila + n-ZL-By- U3y = 0 (7a) Uloz - n~ZL-I1oz + n-ZL-Irmp - Umtp = 0 (8) där oz, ß, y och (p kan vara R-, S-eller T-fas f:

Claims (3)

5 __ 469 615 Det är praktiskt i dessa sammanhang att ansätta linje 1 som den med den högsta spänningen, hädanefter kallad högspärmingslinjen. Då ett överslag inträffar är praktiskt taget alltid hö gspänningslinjen involverad. Sammanfattningsvis kan ekvationema (4) till (8) tolkas på följande sätt: Ekvation (4) ger sambandet mellan strömmar på högspänningslinjen och övriga linjer med lägre spänning. Ekvationerna (5), (Sa) (6) anger fasspänningen på de lägre spärmingssatta linjema. Ekvationema (7), (7a) (8) anger sambandet mellan spänningsfallen mellan mätpunkten för spänningen på högspänningslinjen och den fiktiva mätpunkten för spänning på de andra linjema. Om nu antalet parallellt upphängda linjer är "m" kommer ekvationssystemet att omfatta (2m + 1) komplexa ekvationer som omfattar 2m komplexa obekanta variabler och den sökta variabeln "n" som därvid kan bestämmas. Rent praktiskt finns det en begränsning i hur många parallella linjer som kan vara upphängda i samma stolpar. Detta begränsar också i praktiken antal aktuella ekvationer och de permutationer som kontinuerligt behöver genomlöpas för att kunna detektera ett överslag. Eftersom som omtalat praktiskt taget alltid högspänningslinjen är involverad då ett överslag inträffar, räcker det med att till mätpunkten för högspärmingslinjen ansluta ett överslagsindikeringsdon CALC, enligt figur 2, som är förberett med aktuella ekvationer enligt ovan. Överslagsindikeringsdonet matas med den egna linjens spänningar och strömmar och innefattar möjlighet att bestämma ett Alla-värde. Överslagsindikeringsdonet skall dessutom vara försett med kännedom om samtliga aktuella linjers linjeimpedans samt transformatoromsättning och impedans. För att reducera tid och plats för den kontinuerliga bestärrmingen av om ett "n"- värde ligger inom skyddsområdet kan bestämningen startas då Alla-värdet överskrider ett gränsvärde Along som normalt härrör från ett överslag. PATENTKRAV

1. Förfarande för att detektera ett överslag mellan ledare i kraft- överföringslinjer med olika spänningsnivåer upphängda i samma stolpar och där kraftlinjema ingår i ett kraftnät där en av kraftlinjema anges som 469 615 6 en högspärmingskraftlinje (1) och där de övriga kraftlinjema är kopplade till högspärmingslinjen via transformatorer med känd omsättning (am) och inre impedans ZXm samt att linjemas ledningsimpedanser ZL är kända, vilket förfarande k ä n n e t e c k n a s av att den felström som överslaget ger upphov till ansättes vara lika med en detekterad strömändring AIlot hos någon av fasema i högspärmingslinjen varvid följande ekvationssystem för ett valfritt antal parallella linjer kan uppställas AIlot + I2ß + I3y+ +Im U2ß = Ulß/a2 - I2ß-ZX2 (5) U3y = UlY/a3 - I3y-ZX3 (Sa) Umcp = Ultp/arn - Irmp-ZXm (6) Uloc - n-ZL-Ilot + n-ZL-IZß - U2ß = O (7) Ulot - n-ZL-Ilot + n-ZL-Ißy- U3^y = 0 (7a) Ulot - n-ZL-Iloz + n-ZL-Imrp - Umcp = 0 (8) där ot, ß, cp och ykan vara R-, S -eller T-fas och där n-ZL är ledningsimpedansen från mätstationen fram till felstället F på det relativa felavståndet n varvid n kan bestämmas och om det på detta sätt framtagna värdet på n ligger inom 0

2. Förfarande för att detektera ett överslag mellan ledare i kraft- överföringslinjer med olika spänningsnivâer upphängda i samma stolpar enligt patentkrav 1 och som k ä n n e t e c k n a s av att bestämningen av n först startas då den detekterade strömändringen Allot överskrider ett på förhand inställt gränsvärde Along. 7 469 615

3. Anordning för att genomföra förfarandet enligt patentkrav 1 för att detektera ett överslag mellan ledare i kraftöverföringslinjer med olika spänningsnivåer upphängda i samma stolpar och där kraftlinjema ingår i ett kraftnät där en av kraftlinjema anges som en högspärmingskraftlinje (1) och där de övriga kraftlinjema är kopplade till högspänningslinjen via transfonnatorer med känd omsättning (am) och inre impedans ZXm samt att linjemas ledningsimpedanser ZL är kända, vilken anordning är utfonnad som ett överslagsindikeringsdon (CALC) k ä n n e t e c k n a d av att högspänningslinjens fasströmmar Ilot och faspänningar Uloz är anordnade som ingångar till överslagsindikeringsdonet tillsammans med uppgifter om transforrnatorernas omsättning (am) och inre impedans ZXm samt linjemas ledningsimpedanser ZL, att överslagsindikerings- donet är anordnat för att detektera en strömändring AIlot hos någon av fasema i högspänningslinjen och att överslagsindikeringsdonet är anordnat med ett ekvationssystem för ett valfritt antal parallella linjer enligt Alla + I2ß + I3y+ +ln1 U2ß = U1ß/a2 - I2ß-ZX2 (5) U3y = U1'y/a3 - I3y-ZX3 (Sa) Umtp = Ultp/am - lrncp-ZXm (6) Uloc - n-ZL-Ilor + n-ZL-IZB - UZB = 0 (7) Ulot - n-ZL-Ilot + n-ZL-By - U3'y = O (7a) Ula - n-ZL~I1ot + n-ZL-Imtp - Umcp = 0 (8) där ot, ß, cp och ykan vara R-, S -eller T-fas och där n-ZL anger ledningsimpedansen från rnätstationen fram till felstället (F) på det relativa felavståndet n som därvid kan bestämmas 469 615 3 och att överslagsindikeringsdonet är anordnat att avge en signal IF som anger att ett överslag har inträffat inom skyddsområdet om 0