DE10146294C1 - Network compensation determination method for tuning Petersen coil uses equations obtained from measured phase voltages and line currents for calculation of capacitive zero current - Google Patents
Network compensation determination method for tuning Petersen coil uses equations obtained from measured phase voltages and line currents for calculation of capacitive zero currentInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Abstimmung der Erdschlusslöschspule, die nach sei nem Erfinder auch als Petersen-Spule bzw. P-Spule bezeichnet wird, auch während des einpoligen Erdschlusses in Drehstromnetzen durch Messung der Leiterströme und der Lei ter-Erde-Spannung am Anschlusspunkt der Erdschlusslöschspule an das Drehstromnetz.The present invention relates to the tuning of the earth fault canceller, according to nem inventor is also referred to as a Petersen coil or P coil, also during the single-pole earth fault in three-phase networks by measuring the conductor currents and the Lei ter-earth voltage at the connection point of the earth fault quenching coil to the three-phase network.
Verfahren zur Abstimmung einer Erdschlusslöschspule auf Resonanz oder auf einen ge wünschten Kompensationswert sind derzeit nur für gesunde Netze bekannt. Einige Verfah ren, die nach dem Resonanzverfahren arbeiten benötigen hierzu eine ausreichende Verla gerungsspannung U 0 z. B. EZR2 der Firma Spezielektra.Methods for tuning an earth leakage coil for resonance or a desired compensation value are currently only known for healthy networks. Some procedural ren, which work according to the resonance method, require a sufficient displacement voltage U 0 z. B. EZR2 from the company Spezielektra.
Die anderen Verfahren, wie z. B. nach WO 86/03350 bzw. US 5 559 439 arbeiten nach ei nem reduzierten Schaltbild, sodass die Abstimmung der Erdschlusslöschspule im gesunden Netz für kleine Verlagerungsspannungen erfolgreich ist. Beim Verfahren nach dem Patent US 5 559 439 wird die Nullimpedanz des Netzes inklusive der Erdschlusslöschspule im ge sunden Zustand gemessen. Durch die differenzielle Messung ist die Unsymmetrie des Net zes parallel zum Resonanzkreis geschaltet. Solange die Unsymmetrie sehr hochohmig ist, ist der Fehler durch die Unsymmetrie vernachlässigbar. Eine Ermittlung der Abstimmung ist dadurch allerdings nur im gesunden Netz und nur bis zu einer Verlagerungsspannung von ca. 10% durchführbar.The other methods, such as. B. according to WO 86/03350 or US 5 559 439 work according to egg nem reduced circuit diagram, so that the coordination of the earth fault canceller in the healthy Network for small displacement voltages is successful. In the process according to the patent US 5 559 439 the zero impedance of the network including the earth fault quenching coil in ge healthy condition measured. The asymmetry of the net is due to the differential measurement zes connected in parallel to the resonance circuit. As long as the asymmetry is very high, the error due to the asymmetry is negligible. A determination of the vote is however, this only applies to a healthy network and only up to a displacement voltage of approx. 10% feasible.
Ähnliches gilt für das Verfahren nach Patent WO 86/03350, bei welchem davon ausgegan gen wird, dass die größte Verlagerungsspannung im Resonanzpunkt ist. Dabei wird sowohl eine übliche unsymmetrische Belastung als auch die Innenimpedanz des Transformators vernachlässigt. Durch diese Vernachlässigung ist eine Abstimmung nur im gesunden Netz, solange die Impedanz der Unsymmetrie wesentlich höher ist als die Trafoimpedanz, mög lich. Im Falle eines niederohmigen Erdschlusses sind diese Vereinfachungen aber nicht mehr zulässig.The same applies to the method according to patent WO 86/03350, in which it started is that the greatest displacement voltage is at the resonance point. Both a common unbalanced load as well as the internal impedance of the transformer neglected. Because of this neglect, voting is only possible in a healthy network, as long as the impedance of the asymmetry is significantly higher than the transformer impedance Lich. In the case of a low-resistance earth fault, these simplifications are not more permissible.
In der Patentschrift DE 195 25 417 C2 ist eine Kombination aus einer stufig geschaltenen Erdschlusslöschspule in Verbindung mit einem Hilfstrafo aufgeführt. Diese Kombination er laubt durch die Erzeugung eines "Kompensationsstromes" sowohl eine Kompensation des Blindanteiles als auch des üblicherweise verbleibenden ohmschen Wirkstromes über die Fehlerstelle. Die Einstellung des "Kompensationsstromes" erfolgt unter Anwendung bekann ter Verfahren zur Berechnung der notwendigen Parameter im "gesunden Netz". Es wird nur die Möglichkeit der vollkommen Kompensation an der Fehlerstelle beschrieben, nicht jedoch wie der "Kompensationsstrom" aus den verfügbaren Messungen im Umspannwerk im Falle eines Erdschlusses eingestellt wird. Eine notwendige Nachregelung des "Kompensations stromes" infolge von Abschaltung von Netzteilen während eines Erdschlusses ist nicht be schrieben.In the patent DE 195 25 417 C2 is a combination of a stepped Earth fault quenching coil listed in connection with an auxiliary transformer. This combination he by generating a "compensation current" allows both compensation of the Reactive component as well as the usually remaining ohmic active current over the Fault location. The setting of the "compensation current" is done using known ter procedure for calculating the necessary parameters in the "healthy network". It will only described the possibility of complete compensation at the fault location, but not like the "compensation current" from the available measurements in the substation in the case an earth fault is set. A necessary readjustment of the "compensation stromes "due to the shutdown of power supplies during an earth fault is not be wrote.
In der Patentschrift US 5 699 219 A ist eine mit Thyristoren bzw. GTO's stufig schnell schaltbare Erdschlusslöschspule beschrieben. Bei dem beschriebenen Verfahren wird an genommen, dass bei einem niederohmigen Erdschluss die Verlagerungsspannung U 0 und der Nullstrom I 0 im Umspannwerk in Phase sind. Dabei wird die Längsimpedanz der Leitung bis zur Fehlerstelle und der Laststrom vernachlässigt. Es kann leicht nachgewiesen werden, dass dieses Verfahren nur für niederohmige Erdschlüsse auf kurzen Leitungen ohne Last strom funktioniert. Bei längeren Leitungen und großen Lastströmen über diese Leitung er folgt eine Kopplung vom Laststrom auf die Nullspannung. Wird auf ein Phasenminimum ge regelt, so wird ein Zusatzstrom über die Fehlerstelle in der Größe des Laststromes erzeugt, der diese Kopplung kompensiert. Dies bedeutet, dass der Strom über die Fehlerstelle bei üblichen Leitungslängen und Lastströmen durch diese Regelung vergrößert wird. Auch für die Annahme, dass die Verlagerungsspannung bei niederohmigen Fehlern bei idealer Kom pensation am größten ist, wird der Einfluss der Leitungslängsimpedanz und den aus dem Laststrom in das Nullsystem eingekoppelten Spannungsanteil vernachlässigt. Auch dieses Verfahren führt bei den üblichen Leitungslängen und Lastströmen zu einer Vergrößerung des Stromes an der Fehlerstelle.US Pat. No. 5,699,219 A describes an earth-fault cancellation coil that can be switched in stages with thyristors or GTOs. In the described method, it is assumed that in the case of a low-resistance earth fault, the zero sequence voltage U 0 and the zero current I 0 in the substation are in phase. The longitudinal impedance of the line up to the fault point and the load current are neglected. It can be easily demonstrated that this method only works for low-resistance earth faults on short lines with no load current. With longer lines and large load currents via this line, the load current is coupled to the zero voltage. Is regulated to a phase minimum, an additional current is generated across the fault location in the size of the load current, which compensates for this coupling. This means that the current through the fault point is increased with this line for normal cable lengths and load currents. Also for the assumption that the zero sequence voltage is the greatest for low-resistance errors with ideal compensation, the influence of the longitudinal line impedance and the voltage component coupled into the zero-sequence system from the load current are neglected. This procedure also leads to an increase in the current at the fault location with the usual cable lengths and load currents.
In der Patentschrift DE 195 14 698 C1 wurde die Aufstellung eines Schaltbildes für symmet rische Komponenten für den Fehlerort zwecks Abschätzung der Fehlerentfernung für ein starr geerdetes Netz mit Speisung von zwei Punkten aufgezeigt. Allerdings wurde für die Berechnung angenommen, dass sich der Strom über die Fehlerstelle gleichphasig auf zwei Ströme aufteilt, die über die jeweilige Nullimpedanz der Speisepunkte fließt. Auf die fehler hafte Leitung bezogen, ist dies aber nur für einen Punkt zwischen den beiden Speisestellen zutreffend. Die Situation wird für gelöschte Netze mit einphasiger Speisung, wie in Bild 2 gezeigt noch verschlechtert.In the patent specification DE 195 14 698 C1, the establishment of a circuit diagram for symmetrical components for the fault location for the purpose of estimating the fault distance for a rigidly grounded network with power from two points was shown. However, it was assumed for the calculation that the current across the fault location is divided in phase into two currents that flow over the respective zero impedance of the feed points. Regarding the faulty line, this is only true for one point between the two feeding points. The situation is exacerbated for deleted networks with single-phase supply, as shown in Figure 2.
Die heutige Praxis zur Eingrenzung eines einpoligen Erdschlusses ist abhängig von der Netzstruktur. Können Leitungsabgänge zu Ringen zusammengeschaltet werden bzw. wenn sie bereits zu Ringen geschaltet sind, so erfolgt die Fehlereingrenzung meist durch Trennen des Ringes auf unterschiedlichen Stellen am Ring und Beobachtung auf welchen Abgang die Anzeige des Erdschlussfehlers wandert. Durch dieses einfache aber zeitaufwendige Suchverfahren kann das erdschlussbehaftete Leitungssegment eingegrenzt werden.Today's practice for limiting a single-pole earth fault depends on the Network structure. Can cable outlets be interconnected to form rings or if if they are already connected to rings, the fault is usually narrowed down by separating them of the ring at different points on the ring and observation on which exit the display of the earth fault drifts. Through this simple but time consuming Search method, the line segment affected by ground faults can be narrowed down.
Sind die Leitungsabgänge jedoch als "Stichleitungen" geschaltet, bzw. wenn diese Lei tungsabgänge nicht mehr zu einem Ring geschaltet werden können, so funktioniert das oben beschriebene Eingrenzungsverfahren nicht mehr. In diesem Fall müssen die Leitungen ent lang des Stiches abgeschaltet werden. Durch das Abschalten von Leitungssegmenten wird jedoch die zu löschende Leitungskapazität verändert. Dadurch wird der Strom über die Feh lerstelle verändert und kann vorgegebene Grenzwerte überschreiten. Meist wird unter ande rem die Löschgrenze nach VDE 228 überschritten. Zusätzlich können die erhöhten Ströme ein überschreiten der zulässigen Schritt- und Berührspannungen in der Umgebung der Feh lerstelle bewirken.However, are the line outlets switched as "stub lines", or if this Lei can no longer be switched to a ring, this is how it works above described narrowing process no longer. In this case, the lines must be removed be switched off during the stitch. By switching off line segments however, the line capacity to be deleted changed. This will flow over the Feh changed and can exceed specified limit values. Usually, among other things rem exceeded the deletion limit according to VDE 228. In addition, the increased currents exceeding the permissible step and touch voltages in the vicinity of the Feh effect.
Aus diesen Gründen sollte eine Änderung der Leitungslänge, vor allem während eines an stehenden Erdschlusses, so schnell wie möglich erkannt und die Erdschlusslöschspule so schnell wie möglich nachgestimmt werden.For these reasons, the length of the line should be changed, especially during one standing earth fault, recognized as quickly as possible and the earth fault quenching coil so be re-tuned as quickly as possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by a method according to claim 1 solved.
Die bekannten Verfahren können eine Abstimmung der Erdschlusslöschspule nur während des gesunden Netzbetriebes durchführen. Eine Bestimmung des notwendigen Abstimm punktes während eines Erdschlusses werden ausgeschlossen. Die Verstellung der Erd schlusslöschspule wird während des Erdschlusses blockiert.The known methods can only tune the earth fault cancellation coil during of healthy network operation. A determination of the necessary coordination points during an earth fault are excluded. The adjustment of the earth The closing coil is blocked during the earth fault.
Mit dem neuen Verfahren ist aber auch während des Erdschlusses eine Berechnung der aktuellen Verstimmung möglich, wodurch auch eine Verstellung der Erdschlusslöschspule auf den gewünschten Abstimmpunkt während des Erdschlusses ermöglicht wird. Als Neben effekt erhält man eine Abschätzung des Fehlerwiderstandes an der Fehlerstelle, des Stro mes über die Fehlerstelle und eine grobe Schätzung der Fehlerentfernung.With the new method, a calculation of the current detuning possible, which also causes an adjustment of the earth fault quenching coil to the desired tuning point during the earth fault. As a side Effectively you get an estimate of the fault resistance at the fault location, the Stro with the fault location and a rough estimate of the fault distance.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Bestimmung der aktuellen "Kompensation" eines ge
löschten Netzes und Nachstellen der Erdschlusslöschspule auch während eines einpoligen
niederohmigen Erdschlusses gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
According to the invention, a method for determining the current "compensation" of a deleted network and readjusting the earth-fault cancellation coil, even during a single-pole, low-resistance earth fault, is characterized by the following steps:
- - Messen der drei Leiter-Erde-Spannungen U 1E, U 2E, U 3E und der drei Leiterströme I L1, I L2 und I L3 an einer Messstelle A1 zu einem ersten Zeitpunkt t1.- Measuring the three phase-to-earth voltages U 1E , U 2E , U 3E and the three phase currents I L1 , I L2 and I L3 at a measuring point A 1 at a first point in time t 1 .
- - Berechnung der symmetrischen Komponenten U 1, U 2, U 0, I 1, I 2, I 0 für den ersten Zeitpunkt t1 nach bekannten Verfahren aus den Leiter-Erde-Spannungen U 1E, U 2E, U 3E und den Lei terströmen I L1, I L2, I L3 - Calculation of the symmetrical components U 1 , U 2 , U 0 , I 1 , I 2 , I 0 for the first time t 1 according to known methods from the phase-to-earth voltages U 1E , U 2E , U 3E and the conductors I L1 , I L2 , I L3
- - Änderung der Nullimpedanz Z P/3 um dZP/3.- Change the zero impedance Z P / 3 by d Z P / 3.
- - Erneutes Messen der drei Phasenspannungen und der drei Leiterströme an der Mess stelle A1 zu einem zweiten Zeitpunkt t2.- Measuring the three phase voltages and the three phase currents again at the measuring point A 1 at a second point in time t 2 .
- - Berechnung der symmetrischen Komponenten U 1, U 2, U 0, I 1, I 2, I 0 für den zweiten Zeit punkt t2 nach bekannten Verfahren.- Calculation of the symmetrical components U 1 , U 2 , U 0 , I 1 , I 2 , I 0 for the second point in time t 2 according to known methods.
- - Aufstellen der Gleichungen für den Zeitpunkt t1, wobei die Unbekannten nach Real- und Imaginärteil aufgetrennt werden.- Establishing the equations for the time t 1 , the unknowns being broken down into real and imaginary parts.
- - Aufstellen der Gleichungen für den Zeitpunkt t2 - Establishing the equations for the time t 2
- - Lösen der Gleichungen (1) bis (6) getrennt nach Real- und Imaginärteil mit dem Ergebnis des Stromes über die Fehlerstelle I F und den Übergangswiderstand RF - Solving equations (1) to (6) separated by real and imaginary part with the result of the current through the fault location I F and the contact resistance R F
- - Berechnung des kapazitiven Nullstromes des Netzes I CE aus I 0 und dem Strom über die Fehlerstelle I F.- Calculation of the capacitive zero current of the network I CE from I 0 and the current via the fault location I F.
- - Ermittlung der notwendigen Einstellung der Erdschlusslöschspule um diesen kapazitiven Strom zu kompensieren- Determination of the necessary setting of the earth fault quenching coil around this capacitive To compensate for electricity
- - Verstellen der Erdschlusslöschspule auf die gewünschte Position- Adjust the earth fault cancellation coil to the desired position
Im folgenden wird die Erfindung anhand der folgenden Schaltbilder beispielhaft näher be schrieben:In the following, the invention will be exemplified using the following circuit diagrams wrote:
Bild 1 ein gelöschtes Drehstromnetz mit zwei Abgängen und einem Regler mit der Mess stelle A1 zur Abstimmung der Erdschlusslöschspule; Figure 1 shows a quenched three-phase network with two outlets and a controller with measuring point A1 for tuning the earth fault quenching coil;
Bild 2 Darstellung des obigen Netzes mit Hilfe der Symmetrischen Komponenten. Figure 2 Representation of the above network using the symmetrical components.
Bild 3 Reduktion des Bildes 2 auf die für die Regelung wesentlichen Komponenten Figure 3 reduction of the image 2 to the essential control components for the
Bild 4 Reduktion des Bildes 3 durch Berücksichtigen des Restnetzes. Figure 4 reduction of the frame 3 by considering the remaining network.
Bild 5 Ersatzschaltung für die Bestimmung des aktuellen Stromes über die Fehlerstelle I F und dem Wert des Fehlerwiderstandes RF. Figure 5 Equivalent circuit for determining the current current via the fault location I F and the value of the fault resistance R F.
Im Bild 1 ist ein Drehstromnetz mit zwei Abgänge dargestellt. Die Einspeisung erfolgt über einen Transformator. Die Änderung der Nullimpedanz dZ P/3 kann über den Sternpunkt des Einspeisetransformators oder mit Hilfe eines Sternpunktbildners erfolgen. Ebenso kann eine Änderung der Nullimpedanz durch eine andere bekannte dreiphasige oder einphasige An schaltung erfolgen. Die Änderung der Nullimpedanz kann auch einphasig z. B. durch Zu schalten eines Widerstandes oder einer Kapazität direkt am Sternpunkt oder mit Hilfe eines Transformators erfolgen. Eine Änderung der Nullimpedanz ist auch durch eine kleine Ver stimmung der Erdschlusslöschspule möglich oder mit Hilfe einer "Stromeinspeisung" erfol gen. Figure 1 shows a three-phase network with two outlets. The feed takes place via a transformer. The zero impedance d Z P / 3 can be changed via the star point of the supply transformer or with the help of a star point generator. Likewise, a change in the zero impedance can be made by another known three-phase or single-phase circuit. The change in zero impedance can also be single-phase z. B. by switching a resistor or a capacitor directly at the star point or with the help of a transformer. A change in the zero impedance is also possible by a small detuning of the earth fault quenching coil or with the help of a "current feed".
Die Darstellung erfolgte für ein gelöschtes Netz, das Verfahren ist aber auch für andere Sternpunktsbehandlungen gültig, wie z. B. hochohmig geerdete Netze, niederohmig geerde te Netze, KNOSPE. The representation was made for a deleted network, but the procedure is also for others Star point treatments are valid, such as B. high-resistance grounded networks, low-resistance grounded nets, BUD.
Das Verfahren dient zur Bestimmung des aktuellen Stromes über die Fehlerstelle und somit zur Ermittlung der notwendigen Verstellung der Erdschlusslöschspule während des Erd schlusses. Das Verfahren ist auch für sehr hochohmige Fehler geeignet. Die Messung kann jederzeit wiederholt werden.The method is used to determine the current over the fault location and thus to determine the necessary adjustment of the earth fault quenching coil during the earth statements. The method is also suitable for very high-resistance errors. The measurement can can be repeated at any time.
Im Bild 2 ist das Ergebnis der Umformung des oben beschriebene Netzes mit Hilfe der "Symmetrischen Komponenten" dargestellt. Die Umformung erfolgt nach den bekannten Re geln und wird hier nicht beschrieben. Im Bild ist die Kopplung der Systeme durch den Erd schluss und den Übergangswiderstand RF bereits eingezeichnet. Figure 2 shows the result of reshaping the network described above using the "symmetrical components". The forming takes place according to the known rules and is not described here. The coupling of the systems through the earth fault and the contact resistance R F is already shown in the picture.
Für die weitern Betrachtungen im Bild 3 wird das Restnetz auf die wesentlichen Komponen ten reduziert. Um den relevanten Stromverlauf anschaulicher darzustellen werden die Kom ponentensysteme zusätzlich ineinander geschachtelt dargestellt.For further considerations in Figure 3, the residual network is reduced to the essential components. In order to illustrate the relevant current curve more clearly, the component systems are additionally nested.
Für die weiteren Betrachtungen werden für das Bild 4 die folgenden Vereinfachungen getrof
fen
For further considerations, the following simplifications are made for Figure 4
- - Die Kapazitäten im Abgang gegen Erde im Mit- und Gegensystem werden der Last zuge ordnet. Das Restnetz wird zu C1RL und Z 1RL zusammengefasst.- The capacities in the outgoing earth connection in the secondary and negative system are assigned to the load. The rest of the network is combined into C 1RL and Z 1RL .
- - Beim Übergang vom Bild 3 auf Bild 4 wird das Restnetz im Mit- und Gegensystem der Last zugeordnet.- During the transition from Figure 3 to Figure 4, the residual network in the co- and counter system is assigned to the load.
- - Der Faktor x ist die Distanz vom Regler bis zur Erdschlussstelle. Die Längsimpedanzen werden mit Hilfe der Leitungsbeträge Z'L berücksichtigt. Da mehrere Abgänge an der Sammelschiene vorhanden sind, wird ein Mittelwert der verwendeten Leitungen für die Schätzung der Fehlerentfernung angenommen.- The factor x is the distance from the controller to the earth fault. The longitudinal impedances are taken into account using the line amounts Z ' L. Since there are several outlets on the busbar, an average value of the lines used for estimating the error distance is assumed.
- - Durch die übliche Symmetrie der Leitungen sind die Längsimpedanzen der Leitungsbe träge im Mit- und Gegensystem identisch angenommen.- Due to the usual symmetry of the cables, the longitudinal impedances of the cables are sluggishly assumed in the co-system and counter system.
- - Die verteilten Nullkapazitäten des erdschlussbehafteten Abganges und des Restnetzes werden beim Übergang von Bild 3 auf Bild 4 zu einer Kapazität C0 zusammengefasst.- The distributed zero capacities of the earth leakage and the rest of the network are combined in the transition from Figure 3 to Figure 4 to a capacity C 0 .
- - Die Impedanz der Last ist üblicherweise höherohmiger als die Kurzschlussimpedanz des Transformators. Üblicherweise wird von der Erzeugung E 1 bis zum Verbraucher nur ein Spannungsabfall in der Größenordnung von 10% zugelassen. Die Impedanz der Last ist dann mindestens um den Faktor 10 größer als die Kurzschlussimpedanz des Transfor mators.- The load impedance is usually higher than the short-circuit impedance of the transformer. Usually, only a voltage drop of the order of 10% is permitted from generation E 1 to the consumer. The impedance of the load is then at least 10 times greater than the short-circuit impedance of the transformer.
Im Regler werden die drei Spannungen U 1E, U 2E und U 3E gegen Erde und die drei Leiter ströme I L1, I L2 und I L3 gemessen. Aus diesen können nach den bekannten Verfahren die symmetrischen Komponenten U 1, U 2, U 0 sowie I 1 I 2 und I 0 berechnet werden. Die Nullspan nung U 0 und der Nullstrom I 0 können alternativ auch mit Hilfe der bekannten Verfahren auch direkt gemessen werden.The three voltages U 1E , U 2E and U 3E to earth and the three conductor currents I L1 , I L2 and I L3 are measured in the controller. From these, the symmetrical components U 1 , U 2 , U 0 and I 1 I 2 and I 0 can be calculated using the known methods. The zero voltage U 0 and the zero current I 0 can alternatively also be measured directly using the known methods.
Im Bild 5 ist die Ersatzschaltung zum Aufstellen der Gleichungen für die beiden Zeitpunkte t1 und t2 aufgeführt. Die Zeitpunkte t1 und t2 liegen nur einige Sekunden auseinander, da die Einschwingvorgänge im Bereich von einigen Perioden abgeklungen sind. Figure 5 shows the equivalent circuit for setting up the equations for the two times t 1 and t 2 . The times t 1 and t 2 are only a few seconds apart since the settling processes have subsided in the range of a few periods.
Der Vorteil des Verfahrens sind:
The advantages of the procedure are:
- - Die Messung kann jederzeit wiederholt und auf Plausibilität überprüft werden.- The measurement can be repeated at any time and checked for plausibility.
- - Die Messung kann auch nach Netzumschaltungen zur Überprüfung der Verstimmung durchgeführt werden.- The measurement can also be used to check the detuning after switching networks be performed.
- - Es können auch über mehrere Messungen statistische Mittelwerte durchgeführt werden, um kleine Störeinflüsse durch Laständerungen zu reduzieren.- Statistical averages can also be carried out over several measurements, to reduce small disturbances caused by load changes.
- - Der nicht zu vernachlässigende Einfluss der Impedanz des Trafos bei niederohmigen Erdschlüssen wird berücksichtigt. Erst dadurch wird ein Regelung während des Erd schlusses möglich.- The not negligible influence of the impedance of the transformer with low impedance Earth faults are taken into account. Only then will there be a regulation during the earth possible.
- - Der störende Einfluss der Gegenspannung E g bei unsymmetrischen Belastungen wird kompensiert.- The disturbing influence of the counter voltage E g with asymmetrical loads is compensated.
Die normalerweise unbekannten Größe der Quellimpedanz des Trafos Z 1Tr kann entweder aus der differentiellen Messung des Mitsystems oder aus der differentiellen Messung des Gegensystems nach der folgenden Formel ermittelt werden.The normally unknown size of the source impedance of the transformer Z 1Tr can be determined either from the differential measurement of the co-system or from the differential measurement of the counter system using the following formula.
Mit den differentiellen Werten für das Mitsystem:
With the differential values for the co-system:
bzw. für das Gegensystem:
or for the opposite system:
Entsprechend Bild 5 können für den Zeitpunkt t1 die folgenden drei Gleichungen aufgestellt
werden, wobei die zu berechnenden Komponenten nach Real- und Imaginärteil aufgeteilt
werden:
According to Figure 5, the following three equations can be set up for the time t 1, the components to be calculated being divided into real and imaginary parts:
bzw. für den Zeitpunkt t2:
or for time t 2 :
UU
11, U 2 , U 2
, U 0 , U 0
, I 1 , I 1
, I 2 , I 2
, I 0 , I 0
: Symmetrische Komponenten
E g : Symmetrical components
E g
: Gegenspannung durch unsymmetrische Belastung
I F : Counter voltage due to asymmetrical loading
I F
: Strom über die Fehlerstelle
_R : Current over the fault location
_R
: Real-Teil
_I : Real part
_I
: Imaginär-Teil
x: Fehlerentfernung gemessen ab Reglereinbauort
k: Verhältnis von Mitimpedanz zu Nullimpedanz der Leitung
RF : Imaginary part
x: error distance measured from the controller installation location
k: ratio of line impedance to zero impedance
R F
: Widerstand der Fehlerstelle
Z : Resistance of the fault location
Z
'1L ' 1L
: Gemittelter Impedanzbelag der Leitung im Mitsystem
Z 3 : Average impedance covering of the line in the co-system
Z 3
: Restnetz parallel zur Impedanz der Leitung von der Fehler
stelle bis zur Last + Impedanz der Last
Z 1Tr : Residual network parallel to the line impedance from the fault location to the load + load impedance
Z 1Tr
: Ersatzimpedanz des Transformators im Komponentensystem: Substitute impedance of the transformer in the component system
Wesentlich ist, dass der Übergangswiderstand RF an der Fehlerstelle als ohmscher Wider stand betrachtet werden kann.It is essential that the contact resistance R F at the fault location can be regarded as an ohmic resistance.
Werden die Gleichungen (9) bis (14) getrennt nach Realteil und Imaginärteil betrachtet, so erhält man zwölf Gleichungen für zwölf Unbekannte. Diese können nun mit den bekannten Verfahren der Algebra symbolisch oder numerisch gelöst werden.If equations (9) to (14) are considered separately according to real part and imaginary part, then you get twelve equations for twelve unknowns. These can now be used with the known Algebra methods can be solved symbolically or numerically.
Als Ergebnis der Berechnung erhält man:
x: Entfernung bis zur Fehlerstelle
RF: Widerstand der Fehlerstelle
Eg_R+i.Eg_I: Gegenspannung
Z3_R+i.Z3_I: Impedanz der Leitung von der Fehlerstelle bis zur Last +
Impedanz der Last
IF_R_(t1)+i.IF_I_(t1): Strom über die Fehlerstelle zum Zeitpunkt t1
IF_R_(t2)+i.IF_I_(t2): Strom über die Fehlerstelle zum Zeitpunkt t2
Z1Tr_R+i.Z1Tr_I: Ersatzimpedanz des TransformatorsThe result of the calculation is:
x: Distance to the point of failure
R F : resistance of the fault location
E g_R + iE g_I : counter voltage
Z 3_R + iZ 3_I : Impedance of the line from the fault location to the load + impedance of the load
I F_R_ (t1) + iI F_I_ (t1) : Current over the fault location at time t 1
I F_R_ (t2) + iI F_I_ (t2) : Current over the fault location at time t 2
Z 1Tr_R + iZ 1Tr_I : Substitute impedance of the transformer
Aus diesen Werten kann nun der kapazitiver Anteil des Nullstromes berechnet werden:
The capacitive component of the zero current can now be calculated from these values:
I CE = I 0 - I F (14)
I CE = I 0 - I F (14)
Die Erdschlusslöschspule kann nun entsprechend diesem zu kompensierenden Strom I CE und der gewünschten Kompensation eingestellt werden.The earth fault cancellation coil can now be set according to this current I CE to be compensated and the desired compensation.
Claims (4)
- - Messen der drei Leiter-Erde-Spannungen U 1E, U 2E, U 3E und der drei Leiterströme I L1, I L2 und I L3 an einer Messstelle A1 zu einem ersten Zeitpunkt t1.
- - Berechnung der symmetrischen Komponenten U 1, U 2, U 0, I 1, I 2, I 0 für den ersten Zeitpunkt t1 aus den Leiter-Erde-Spannungen U 1E, U 2E, U 3E und den Leiterströmen I L1, I L2, I L3
- - Änderung der Nullimpedanz Z P/3 um dZP/3.
- - Erneutes Messen der drei Phasenspannungen und der drei Leiterströme an der Mess stelle A1 zu einem zweiten Zeitpunkt t2.
- - Berechnung der symmetrischen Komponenten U 1, U 2, U 0, I 1, I 2, I 0 für den zweiten Zeit punkt t2 aus den Leiter-Erde-Spannungen U 1E, U 2E, U 3E und den Leiterströmen I L1, I L2, I L3.
- - Aufstellen der Gleichungen für den Zeitpunkt t1, wobei die Unbekannten nach Real- und Imaginärteil aufgetrennt werden.
- - Aufstellen der Gleichungen für den Zeitpunkt t2
wobei
E g die Gegenspannung durch unsymmetrische Belastung,
I F der Strom über die Fehlerstelle,
_R der Real-Teil,
_I der Imaginär-Teil
x die Fehlerentfernung gemessen ab Reglereinbauort,
k das Verhältnis von Mitimpedanz zu Nullimpedanz der Leitung,
RF der Widerstand der Fehlerstelle,
Z'1L der Gemittelte Impedanzbelag der Leitung im Mitsystem,
Z 3 das Restnetz parallel zur Impedanz der Leitung von der Fehlerstelle bis zur Last + Impedanz der Last,
Z 1Tr die Ersatzimpedanz des Transformators im Komponentensystem,
- - Lösen dieser Gleichungen (1) bis (6) getrennt nach Real- und Imaginärteil mit dem Er
gebnis des Stromes über die Fehlerstelle I F und den Übergangswiderstand RF
Berechnung des kapazitiven Nullstromes des Netzes I CE aus I 0 und dem Strom über die
Fehlerstelle I F nach der Formel:
I CE = I 0 - I F (7) - - Ermittlung der notwendigen Einstellung der Erdschlusslöschspule um diesen kapazitiven Strom zu kompensieren
- - Verstellen der Erdschlusslöschspule auf die gewünschte Position
- - Measuring the three phase-to-earth voltages U 1E , U 2E , U 3E and the three phase currents I L1 , I L2 and I L3 at a measuring point A 1 at a first point in time t 1 .
- - Calculation of the symmetrical components U 1 , U 2 , U 0 , I 1 , I 2 , I 0 for the first time t 1 from the phase-to-earth voltages U 1E , U 2E , U 3E and the phase currents I L1 , I L2 , I L3
- - Change the zero impedance Z P / 3 by d Z P / 3.
- - Measuring the three phase voltages and the three phase currents again at the measuring point A 1 at a second point in time t 2 .
- - Calculation of the symmetrical components U 1 , U 2 , U 0 , I 1 , I 2 , I 0 for the second point in time t 2 from the phase-to-earth voltages U 1E , U 2E , U 3E and the phase currents I L1 , I L2 , I L3 .
- - Establishing the equations for the time t 1 , the unknowns being broken down into real and imaginary parts.
- - Establishing the equations for the time t 2
in which
E g the counter voltage due to asymmetrical loading,
I F the current over the fault location,
_R the real part,
_I the imaginary part
x the error distance measured from the controller installation location,
k the ratio of the line's co-impedance to zero impedance,
R F the resistance of the fault location,
Z ' 1L the average impedance covering of the line in the co-system,
Z 3 the residual network parallel to the line impedance from the fault location to the load + load impedance,
Z 1Tr the equivalent impedance of the transformer in the component system,
- - Solve these equations (1) to (6) separately according to the real and imaginary part with the result of the current through the fault location I F and the contact resistance R F calculation of the capacitive zero-sequence current of the network I CE from I 0 and the current through the fault location I F according to the formula:
I CE = I 0 - I F (7) - - Determination of the necessary setting of the earth fault quenching coil to compensate for this capacitive current
- - Adjust the earth fault cancellation coil to the desired position
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