NL8001554A

NL8001554A - Werkwijze en inrichting voor de foutrichtingsdetectie in een elektrisch meerfase-net.

Info

Publication number: NL8001554A
Application number: NL8001554A
Authority: NL
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1980-03-16
Publication date: 1980-09-23
Also published as: GB2046039A; SE446143B; DE2914900C2; GB2046039B; CH655621B; FR2452114A1; SE8002037L; DE2914900A1

Description

' N/29.458-dV/f. 1 *

Werkwijze en inrichting voor de foutrichtingsdetectie in een elektrisch meerfase-net.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de foutrichtingsdetectie in een elektrisch meerfase-net, waarbij uit ten minste ëén fasespanning een aan de, de fout vertonende, faseconfiguratie toegevoegde fout-meetspan-5 ning wordt gevormd en tezamen met een aan de, de fout vertonende, faseconfiguratie toegevoegde fout-meetstroom wordt benut voor het opwekken van een de foutrichting ten opzichte van de meetplaats kenmerkend richtings-schakelsignaal alsmede op een inrichting voor het uitvoeren van een dergelij-10 ke werkwijze.

Een werkwijze voor de foutrichtingsdetectie van deze soort is bijvoorbeeld bekend uit AEG-Telefunken-Zeitschrift, vol. 78, 1978, nr. 5, blz. 177-182. De foutrichtingsdetectie berust derhalve in wezen op een grens-15 waardebewaking van de fasehoek tussen fout-meetspanning en foutr-meetstroom, waarbij op voorwaarde van een directe toepassing van de fout-meetstroom als referentiewijzer voor de fasehoekmeting van de spanning niet symmetrische grenswaarden voor een voor-ijlende en een na-ijlende 20 meetspanning nodig zijn. Daarom wordt eventueel een aanvullende fasedraaiing van de meetstroom voor de toepassing als referentiewijzer uitgevoerd.

In het geval van een foutrichtingsdetectie voor tweepolige kortsluitingen is de bijbehorende spanning 25 als fout-meetspanning te gebruiken. Deze meetspanning heeft in het bijzonder bij in de nabijheid optredende fouten een zeer geringe amplitude en maakt onder omstandigheden een correcte verwerking niet mogelijk. Bovendien krijgen bij tweepolige kortsluitingen de betreffende fasespanningen 30 bij het in de nabijheid optreden van een fout ongeveer dezelfde fase, zodat de verschilwijzer niet alleen voor wat betreft zijn grootte, maar ook voor wat betreft zijn richting met een grote onzekerheid is behept, in het bijzonder ten aanzien van de onvermijdelijke fasehoekfouten van de 35 beide fasespanningen (strooiing van de meettransformator e.d.). Bijgevolg wordt ook de richtingsbeslissing zelf bij in de nabijheid optredende fouten onzeker en onbruikbaar.

800 1 5 54 -2- C 1

De uitvinding beoogt een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarmee ook bij in de nabijheid optredende fouten voor meerpolige kortsluitingen bruikbare resultaten worden verkregen.

5 Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uit vinding het kenmerk, dat tenminste één voor de vorming van de fout-meetspanning gebruikte, de fout vertonende fasespanning in fase wordt gedraaid naar een gemodificeerde fasepositie, welke over een extra fasehoek is verplaatst in de rich-10 ting van de foutvrije fasepositie van deze door de fout getroffen fasespanning.

Volgens de uitvinding kunnen bij een tweepolige kortsluiting voor het vormen van een fout-meetspanning als verschil van de de fout vertonende fasespanningen 15 beide fasespanningen over een extra fasehoek in de richting van de de fout vertonende naar de foutvrije fasepositie worden gedraaid.

Bij het vormen van de fout-meetspanning uit twee door een fout getroffen fasespanningen kan volgens 20 de uitvinding de in de fasevolgorde later komende fasespanning draaiing voor een extra fasehoek vertonen.

Bij voorkeur is de extra fasehoek ten minste gelijk aan de totale fouthoek van de spanningsmeetin-richting voor het verkrijgen van de fasespanningen.

25 De uitvinding heeft voorts betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de genoemde werkwijze voor de foutrichtingsdetectie bij één- of ten minste tweepolige kortsluitingen; welke inrichting volgens de uitvinding daardoor wordt gekenmerkt, dat een, door een bekrachtigings-30 schakeling bij het optreden van een fout ingeschakelde, fase-kiesschakeling over een raeetwaarden-toevoereenheid is verbonden met een foutrichtings-detectieschakeling, waarbij de meetwaarden-toevoereenheid behalve van fase-keuze-besturings-ingangen is voorzien van aansluitingen voor de te bewaken 35 fasen en van meetstroom-aansluitingen van het te bewaken meer-fase-systeem, welke in overeenstemming met de betreffende geactiveerde fasekeuze-besturingssignalen zijn doorgeschakeld naar besturingsuitgangen voor telkens twee door een fout getroffen fase-aansluitingen en voor de bijbehorende fout-meet-40 stroom, waarbij de foutrichtings-detectieschakeling twee 8 0 0 1 5 54 I «! -3- besturingskanalen bezit, die elk zijn toegevoegd aan een door een fout getroffen fase-aansluiting en zijn verbonden met de ingangen van een verschilorgaan, terwijl in ten minste ëén van deze besturingskanalen een fasedraaiingsorgaan is 5 opgenomen,· dat een extra fasedraaiing veroorzaakt.

De volgens de uitvinding ingevoerde extra fasehoekverschuiving van ten minste één van de voor de vorming van de fout-meetspanning benutte fasespanningen heeft tot gevolg, dat altijd een voldoende amplitude van deze 10 meetspanning ook bij fasespanningen met practisch gelijke fasen beschikbaar is en bijgevolg een correcte fasehoekbepa-ling tussen deze meetspanning en de meetstroom mogelijk is.

Met betrekking tot de omslag van de meetspanning van een fasepositie naar een fasepositie met tegengestelde fase be-15 staat een omkering van de fasepositie; dit is echter bij dichtbij optredende fouten voor en achter het meetstation niet merkbaar, omdat de fasehoekbewaking van de meetspanning met betrekking tot de meetstroom wordt uitgevoerd, welke op zijn beurt bij het veranderen van de foutpositie van de 20 voorwaartse naar de achterwaartse richting van teken verwisselt, terwijl het teken van de meetspanning ongewijzigd blijft.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld 25 is weergegeven.

Fig. 1 is een wijzerdiagram van een meetstroom en meetspanningen in het complexe vlak voor een gebruikelijke foutrichtingsdetectie; fig. 2 is een wijzerdiagram van een driefa-30 se-systeem met de bijbehorende fase- en meetspanningen voor een tweepolig© kortsluiting met een extra fasehoekverschuiving van één meetspanning in overeenstemming met de werkwijze volgens de uitvinding; fig. 3a en 3b geven elk een gedeelte weer 35 van een wijzerdiagram van het in fig. 2 afgeheelde type ter verduidelijking van de verschillende mogelijkheden voor de extra fasehoekverschuiving van de fasespanningen; en fig. 4 is een principeschema van een inrichting voor het uitvoeren van de foutrichtingsdetectie vol-40 gens de uitvinding.

8 0 0 1 5 54 k' 1 -4-

In fig. 1 is de draaiing van de fout-meet-stroom naar een gemodificeerde fasepositie volgens de wijzer I'K voor toepassing bij de foutrichtingsdetectie weergegeven. Voor de fout-meetspanning worden dan twee al-5 thans nagenoeg symmetrisch aan weerszijden van I'K gelegen grensfasehoeken φ verkregen, waarvan de overschrijding overeenkomt met een wisseling van een voorwaartse naar een achterwaartse foutrichting ten opzichte van de meetplaats.

In fig. 1 zijn fout-meetspanningen UK^ resp. ϋκ^2 10 aan weerszijden van I'K gelegen grenswaarde-posities aangeduid. De aangeduide verschuiving van IR naar I'R heeft het voordeel, dat een symmetrische'grenshoek-bewaking wordt ver-kregen, doch in principe kan ook met ongewijzigde IR worden gewerkt. Een inversie van het uitschakelgebied,welke 15 op grond van een schakeltechnische vereenvoudiging dikwijls gewenst is, kan door een inversie van spanningen en stromen volgens de met een streeplijn aangeduide grenslijnen g^^ en g2 worden bereikt.

In fig. 2 is de vorming weergegeven van een 20 fout-meetspanning üK voor tweepolige fouten tussen Ug en ü^, als verschil tussen de in amplitude verkleinde en ten aanzien van hun fasepositie bijna aan elkaar gelijk geworden fasespanningen U'g en U'^. De weergegeven verhoudingen komen nog niet overeen met een in de nabijheid optredende fout, 25 waarbij de wijzers U'g en U'T nog in veel sterkere mate aan elkaar gelijk worden, hetgeen tot een zeer kleine amplitude--UK leidt. Volgens de uitvinding wordt nu bij voorbeeld de fasespanning U'T door fasedraaiing over een extra hoek naar een gemodificeerde positie U''T geplaatst.

30 In fig. 3 zijn de verhoudingen met een betere benadering van de werkelijkheid voor een tweepolige in de nabijheid optredende fout aangeduid. De extra fasedraaiing over een hoek 06 van ü'T naar U*^ brengt deze, bij voldoende grootte van de hoek, met zekerheid uit het gearceerd 35 aangegeven onzekerheidsgebied ST in de meting van deze fasespanning. Uiteraard is ook de tweede fasespanning U'g met een dergelijk onzekerheidsgebied behept/ hetgeen bij de weergegeven positie ran de beide wijzers kan leiden tot de genoemde vervalsingen van de richtingsbeslissing. Door de 40 extra fasehoekverschuiving wordt in elk geval een voor de 800 1 5 54 I "ί -5- fasehoekbewaking ten opzichte van de meetstroom voldoende amplitude en een éénduidige richting van de fout-meetspanning U'K verkregen.

Zoals uit fig. 3a blijkt, gaat de extra 5 draaiing van de fasespanning gepaard met een bepaalde draaiing van de meetspanning U' , waarbij het echter gaat om een hogere ordefout, die praktisch niet van betekenis is. Het verdient echter de voorkeur, in het bijzonder bij een fasehoek-bewaking van de meetspanning ten opzichte van de niet ge-10 draaide meetstroom, de extra draaiing toe te passen op de in de fasevolgorde na-ijlende fasespanning, aangezien daarmede een draaiing van de meetspanning in de zin van een symmetrisch maken, althans een niet versterken van de asymmetrie, van de grensfasehoek aan weerszijden van IR gepaard gaat (zie fig.l).

15 Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 3b zijn aan beide fout-meetspanningen U'g en U'T van een tweepo-lige kortsluiting extra fasedraaiingen naar gemodificeerde posities U’^ en Uf,T toegevoegd. Weliswaar wordt de bewerking hierdoor gecompliceerder, doch wordt hiermede een draaiing 20 van de meetspanning U1' althans nagenoeg vermeden.

De richting van de extra draaiing dient in elk geval zo te worden gekozen, dat de de fout vertonende fasespanning uit de door de fout bepaalde fasepositie wordt verschoven in de richting van de foutvrije, normale faseposi-25 tie binnen het meerfase-systeem. Dit blijkt ook uit de in de fig. 2 en 3a, 3b weergegeven voorbeelden.

Bij de schakeling volgens fig. 4 wordt een fase-kiesschakeling PA door een bekrachtigingsorgaan AR ingeschakeld, waarbij de door de kiesschakeling PA geleverde fase-30 keuzesignalen sR, sg, sT, s^ op niet nader aangeduide wijze worden gebruikt voor de toevoer van meetwaarden aan een af-standsbeveiliging of dergelijke (zie de naar boven gerichte leidingen) en in het onderhavige geval bovendien voor de besturing van een meetsignaal-toevoereenheid MZ. Deze eenheid 35 MZ is een op zichzelf gebruikelijke stuurschakeling, die binaire ingangssignalen ontvangt van de fase-keuzeschakeling PA en analoge ingangen bezit voor de fase-aansluitingen R, S, T, 0 alsmede voor de in overeenstemming met de verschillende foutmogelijkheden door te schakelen meetstromen IR, Ig, IT, 800 1 5 54 I* 1 -6-

IrS, IgT, ITR/ en met bijbehorende analoge uitgangen Α^ Α^, Α^. Deze stuurschakeling heeft een logische functie, die eenvoudigheidshalve is gekarakteriseerd door een in de eenheid getekende waarheidstabel met de reeds genoemde ingangs-5 en uitgangsgrootheden. Voor het doorschakelen van de fase-aansluitingen en meetstromen is deze stuurschakeling op gebruikelijke en niet nader toegelichte wijz-e voorzien van de benodigde analoge schakelaars, die volgens de uit de waarheidstabel volgende logische functies worden bestuurd.

10 Op de uitgangen A^ en A2 volgen twee kana len 1 resp. 2 voor meetspanningen, die zijn gekoppeld met een verschilversterker VD. In één van de kanalen, eventueel ook in beide kanalen, zoals met een streeplijn is aangeduid, is een fasedraaiorgaan PD opgenomen voor het invoeren van de 15 extra fasehoek De uitgang van de verschilversterker VD en de aan de betreffende meetstroom toegevoegde uitgangen Ag zijn elk aangesloten op een rechthoek-signaalvormer RS en maken met behulp van een tijdgever ZG en een eenvoudige sper-EN-poort GU de detectie mogelijk van een overschrijding van 20 de door het tijdinterval van ZG bepaalde grens f as,ehoek φ .

y

Bij een dergelijke overschrijding wordt een flip-flop FF ingesteld en een foutrichtingssignaal aR opgewekt, dat aan een voorafbepaalde foutrichting is toegevoegd. Voor het terugstellen van de op deze wijze gevormde foutrichtings-25 detectieschakeling SRD is een terugstelingang R van de flipflop FF aangebracht.

Zoals uit de eerste drie regels van de waarheidstabel van MZ volgt, is de schakeling ook geschikt voor een foutrichtings-detectie bij ëënfasige fouten. Hierbij 30 wordt op de spanningskanalen telkens ëén fase-aansluiting ten opzichte van nul doorgeschakeld, terwijl in het stroom-meetkanaal telkens een fasestroom wordt doorgeschakeld. Ter vermijding van een fasedraaiing in het geval van een êénpo-lige fout is het doelmatig, als in het kanaal 1 geen fase-35 draaiorgaan wordt opgenomen, hetgeen overeenkomt met een werking volgens fig. 3a. Een sterkere beïnvloeding van de êén-polige foutrichtingsbeslissing wordt hierdoor vermeden.

800 1 5 54 -7-

i J

Conclusies.

1. Werkwijze voor de foutrichtingsdetectie in een elektrisch meerfase-net, waarbij uit ten minste ëën fasespanning een aan de,de fout vertonende, faseconfiguratie toegevoegde fout-meetspanning wordt gevormd en tezamen met 5 een aan de, de fout-.vertonende, faseconfiguratie toegevoegde fout-meetstroom wordt benut voor het opwekken van een de foutrichting ten opzichte van de meetplaats kenmerkend rich-tings-schakelsignaal, met het kenmerk, dat tenminste één voor de vorming van de fout-meetspanning (U^) 10 gebruikte, de fout vertonende fasespanning (U'T) in fase wordt gedraaid naar een gemodificeerde fasepositie (U*^), welke over een extra fasehoek (ad ) is verplaatst in de richting van de foutvrije fasepositie (U T) van deze door de fout getroffen fasespanning (U'T).

15 2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat bij een tweepolige kortsluiting voor het vormen van een fout-meetspanning (U *1K) als verschil van de de fout vertonende fasespanningen U''T) beide fasespanningen over een extra fasehoek (qC) in de 20 richting van de de fout vertonende naar de foutvrije fasepositie worden gedraaid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat bij het vormen van de fout-meetspanning (U' ) uit twee door een fout getroffen fasespanningen 25 de in de fasevolgorde later komende fasespanning (U''^,) een draaiing over een extra fasehoek (¢(.) vertoont.

4. Werkwijze volgens ëën der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de extra fasehoek (oC) tenminste gelijk is aan de totale fouthoek van de spanningsmeet- 30 inrichting voor het verkrijgen van de fasespanningen.

5. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1 voor de foutrichtingsdetectie bij êên-of ten minste tweepolige kortsluitingen, met het kenmerk, dat een, door een bekrachtigingsschakeling 35 (AR) bij het optreden van een fout ingeschakelde, fase-kies-schakeling (PA) over een meetwaarden-toevoereenheid (MZ) is verbonden met een foutridhtings-detectieschakeling (FRD), waarbij de meetwaarden-toevoereenheid (MZ) behalve van fase-keuze-besturingsingangen is voorzien van aansluitingen voor de 800 1 5 54 -6- k i IRg, Igip, ITR, en met bijbehorende analoge uitgangen A2,

Ag. Deze stuurschakeling heeft een logische functie, die eenvoudigheidshalve is gekarakteriseerd door een in de eenheid getekende waarheidstabel met de reeds genoemde ingangs-5 en uitgangsgrootheden. Voor het doorschakelen van de fase-aansluitingen en meetstromen is deze stuurschakeling op gebruikelijke en niet nader toegelichte wijze voorzien van de benodigde analoge schakelaars, die volgens de uit de waarheidstabel volgende logische functies worden bestuurd.

10 Op de uitgangen A^ en Ag volgen twee kana len 1 resp. 2 voor meetspanningen, die zijn gekoppeld met een verschilversterker VD. In één van de kanalen, eventueel ook in beide kanalen, zoals met een streeplijn is aangeduid, is een fasedraaiorgaan PD opgenomen voor het invoeren van de 15 extra fasehoek θ(. De uitgang van de verschilversterker VD en de aan de betreffende meetstroom toegevoegde uitgangen Ag zijn elk aangesloten op een rechthoek-signaalvormer RS en maken met behulp van een tijdgever ZG en een eenvoudige sper-EN-poort Gü de detectie mogelijk van een overschrijding van 20 de door het tijdinterval van ZG bepaalde grensfas,ehoek Bij een dergelijke overschrijding wordt een flip-flop FF ingesteld en een foutrichtingssignaal aR opgewekt, dat aan een voorafbepaalde foutrichting is toegevoegd. Voor het terugstellen van de op deze wijze gevormde foutrichtings-25 detectieschakeling SRD is een terugstelingang R van de flipflop FF aangebracht.

Zoals uit de eerste drie regels van de waarheidstabel van MZ volgt, is de schakeling ook geschikt voor een foutrichtings-detectie bij ëénfasige fouten. Hierbij 30 wordt op de spanningskanalen telkens ëën fase-aansluiting ten opzichte van nul doorgeschakeld, terwijl in het stroom-meetkanaal telkens een fasestroom wordt doorgeschakeld. Ter vermijding van een fasedraaiing in het geval van een éênpo-lige fout is het doelmatig, als in het kanaal 1 geen fase-35 draaiorgaan wordt opgenomen, hetgeen overeenkomt met een werking volgens fig. 3a. Een sterkere beïnvloeding van de ëën-polige foutrichtingsbeslissing wordt hierdoor vermeden.

800 1 5 54

Claims

1. Werkwijze voor de foutrichtingsdetectie in een elektrisch meerfase-net, waarbij uit ten minste één fasespanning een aan de,de fout vertonende, faseconfiguratie toegevoegde fout-meetspanning wordt gevormd en tezamen met 5 een aan de,de fout .vertonende, faseconfiguratie toegevoegde fout-meetstroom wordt benut voor het opwekken van een de foutrichting ten opzichte van de meetplaats kenmerkend rich-tings-schakelsignaal, met het kenmerk, dat tenminste één voor de vorming van de fout-meetspanning (U^) 10 gebruikte, de fout vertonende fasespanning (U'T) in fase wordt gedraaid naar een gemodificeerde fasepositie (U''T), welke over een extra fasehoek («d ) is verplaatst in de richting van de foutvrije fasepositie (U T) van deze door de fout getroffen fasespanning (U'm). j.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat bij een tweepolige kortsluiting voor het vormen van een fout-meetspanning (U''K) als verschil van de de fout vertonende fasespanningen (ü''s, U''T) beide fasespanningen over een extra fasehoek (@C) in de 20 richting van de de fout vertonende naar de foutvrije fasepositie worden gedraaid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat bij het vormen van de fout-meetspanning (ü'K) uit twee door een fout getroffen fasespanningen 25 de in de fasevolgorde later komende fasespanning (U *1T) een draaiing over een extra fasehoek (cL) vertoont.

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de extra fasehoek (p£) tenminste gelijk is aan de totale fouthoek van de spanningsmeet- 30 inrichting voor het verkrijgen van de fasespanningen.

5. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1 voor de foutrichtingsdetectie bij éën-of ten minste tweepolige kortsluitingen, met het kenmerk, dat een, door een bekrachtigingsschakeling 35 (AR) bij het optreden van een fout ingeschakelde, fase-kies-schakeling (PA) over een meetwaarden-toevoereenheid (MZ) is verbonden met een foutridhtings-detectieschakeling (FRD), waarbij de meetwaarden-toevoereenheid (MZ) behalve van fase-keuze-besturingsingangen is voorzien van aansluitingen voor de 800 1 5 54 -8- t - 4 te bewaken fasen (R,S,T,$) en van meetstroom-aansluitingen van het te bewaken meerfase-systeem, welke in overeenstemming met de betreffende geactiveerde fasekeuze-besturingssignalen (Sj^/Sg/S.p,Sg) zijn doorgeschakeld naar besturingsuitgangen 5 (AlfA2/A3) voor telkens twee door een fout getroffen fase- aansluitingen (A^, A2) en voor de bijbehorende fout-meetstroom.· waarbij de foutrichtings-detectieschakeling (SRD) twee be-sturingskanalen (1, 2) bezit, die elk zijn toegevoegd aan een door een fout getroffen faseaansluiting en zijn verbon-10 den met de ingangen van een verschilorgaan (VD),terwijl in ten minste één van deze besturingskanalen een fasedraaiings-orgaan (PD) is opgenomen, dat een extra fasedraaiing ( θ6 veroorzaakt. i 800 1 5 54