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DE10261848A1 - Auto-transformer protection circuit testing method in which a test earth short circuit is formed in the multi-phase auto-transformer to enable checking of the operation of a current differential protection arrangement - Google Patents

Auto-transformer protection circuit testing method in which a test earth short circuit is formed in the multi-phase auto-transformer to enable checking of the operation of a current differential protection arrangement Download PDF

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DE10261848A1
DE10261848A1 DE10261848A DE10261848A DE10261848A1 DE 10261848 A1 DE10261848 A1 DE 10261848A1 DE 10261848 A DE10261848 A DE 10261848A DE 10261848 A DE10261848 A DE 10261848A DE 10261848 A1 DE10261848 A1 DE 10261848A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
currents
phase conductors
autotransformer
conductor currents
voltage side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10261848A
Other languages
German (de)
Inventor
Walter Offermanns
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
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Abstract

Method for forming an earth short circuit in a multi-phase auto-transformer (20) with an earthed star point (22) so that an error signal (F) is generated by a current differential protection arrangement (24). An Independent claim is made for a current differential protection arrangement for a multi-phase auto-transformer in which a star point transformer (26) is arranged between the star point and earth on the primary side and the current differential protection arrangement on the secondary side.

Description

Zur Überwachung eines Spartransformators auf Erdkurzschlüsse wird üblicherweise ein Stromdifferenzialschutzverfahren eingesetzt.For monitoring an autotransformer for earth shorts is usually a current differential protection method is used.

Als Spartransformator wird in diesem Zusammenhang ein Transformator angesehen, bei dem die Oberspannungs- und die Unterspannungsseite keine galvanische Trennung aufweisen. Schematisch ist ein solcher Spartransformator in dreiphasiger Ausführung beispielhaft in 1 dargestellt. Hierbei sind die einander entsprechenden Phasenleiter (z.B. L1o und L1u) der Ober- und der Unterspannungsseite jeweils mit einer gemeinsamen Wicklung verbunden und bilden zu dieser Wicklung gehörende Leiterpaare. Zusätzlich sind die drei Wicklungen des Spartransformators in einem gemeinsamen Sternpunkt geerdet.In this context, an autotransformer is a transformer in which the high-voltage and low-voltage sides have no electrical isolation. Such an autotransformer in three-phase design is shown schematically, for example, in 1 shown. The corresponding phase conductors (eg L 1o and L 1u ) on the upper and lower voltage side are each connected to a common winding and form pairs of conductors belonging to this winding. In addition, the three windings of the autotransformer are grounded at a common star point.

Zur Überwachung des Spartransformators auf Erdkurzschlüsse ist beispielsweise aus dem Siemens Handbuch "SIPROTEC, Differenzialschutz 7UT612, V4.0", Bestellnummer C53000-G1100-C148-1 ein Stromdifferenzialschutzverfahren bekannt, das wie folgt arbeitet:
Mit Stromwandlern werden die einzelnen Leiterströme der Phasenleiter auf der Ober- und der Unterspannungsseite des Spartransformators erfasst. Durch Differenzbildung der Leiterströme jeweils zusammengehörender Leiterpaare entstehen Differenzströme, die auf Überschreiten eines Schwellenwertes hin untersucht werden; bei einer Überschreitung wird ein Fehlersignal erzeugt.To monitor the autotransformer for earth faults, a current differential protection method is known from the Siemens manual "SIPROTEC, differential protection 7UT612, V4.0", order number C53000-G1100-C148-1, which works as follows:
The individual phase currents of the phase conductors on the upper and lower voltage side of the autotransformer are measured with current transformers. By forming the difference between the conductor currents of pairs of conductors that belong together, differential currents arise which are examined for a threshold value being exceeded; if exceeded, an error signal is generated.

Ein direkter Vergleich der Leiterströme der jeweiligen Leiterpaare kann im Allgemeinen jedoch nicht stattfinden, da die Leiterströme von der Übersetzung und der Schaltgruppe des zu schützenden Transformators abhängig sind. Zum Vergleich der Leiterströme der jeweiligen Leiterpaare müssen die Leiterströme daher zunächst angepasst werden. Gemäß dem bekannten Verfahren findet eine solche Anpassung rechnerisch unter Verwendung spezieller Anpassungsgleichungen statt.A direct comparison of the conductor currents of the respective However, conductor pairs generally cannot take place because the phase currents from translation and the vector group of the to be protected Transformer dependent are. For comparison of the conductor currents of the respective conductor pairs have to the conductor currents hence first be adjusted. According to the known Such an adjustment is used mathematically in the process special adjustment equations instead.

Ließe man bei der Bildung der Differenzströme eine Betrachtung des durch den Sternpunkt fließenden Stromes außer acht, so würde sowohl bei einem internen Fehler (ein Erdkurzschluss liegt innerhalb des Spartransformators) als auch bei einem externen Fehler (ein Erdkurzschluss liegt außerhalb des Spartransformators) ein einen Erdkurzschluss angebendes Fehlersignal erzeugt werden. Dieses Verhalten ist jedoch nicht gewünscht; ein Fehlersignal soll nur bei einem internen Fehler erzeugt werden.If you let the formation of differential currents disregard a consideration of the current flowing through the star point, so would both in the event of an internal fault (an earth fault is within autotransformer) as well as an external fault (a Earth short circuit is outside of the autotransformer) an error signal indicating an earth short circuit be generated. However, this behavior is not desirable; on Error signal should only be generated in the event of an internal error.

Dazu wird aus den erfassten Leiterströmen der einzelnen Phasenleiter sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterspannungsseite des Spartransformators rechnerisch jeweils ein Nullstrom für die Ober- und die Unterspannungsseite des Spartransformators ermittelt und anteilig von den einzelnen Leiterströmen der jeweiligen Seite abgezogen. Diese Vorgehensweise wird als Nullstromelimination bezeichnet. Ein in der Sternpunktzuführung auftretender Strom wurde nicht berücksichtigt, weil er weder einer bestimmten Phase noch einer Wicklung zugeordnet werden kann.For this purpose, the detected conductor currents become the individual phase conductors on both the upper and lower voltage side the autotransformer calculates a zero current for the upper and the undervoltage side of the autotransformer is determined and deducted proportionally from the individual conductor currents on the respective side. This procedure is known as zero current elimination. On in the neutral point feeder occurring current was not taken into account because it is neither one certain phase can still be assigned to a winding.

Durch die Nullstromelimination wird die Fehlerselektivität des bekannten Differenzialschutzverfahrens dahingehend erhöht, dass ein externer Fehler nicht mehr zur Bildung eines Fehlersignals führt; ein interner Fehler hat weiterhin ein Fehlersignal zur Folge.Due to the zero current elimination the error selectivity of the known differential protection method to the extent that an external error no longer leads to the generation of an error signal; on internal error continues to result in an error signal.

Allerdings wird bei internen Fehlern, also Erdkurzschlüssen innerhalb des Spartransformators, das Stromdifferenzialschutzverfahren durch die Durchführung der Nullstromelimination unempfindlicher.However, with internal errors, earth shorts inside the autotransformer, the current differential protection method by performing zero current elimination less sensitive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bildung eines einen Erdkurzschluss in einem mehrphasigen Spartransformator mit geerdetem Sternpunkt kennzeichnenden Fehlersignals und eine Stromdifferenzialschutzanordnung mit besonders hoher Empfindlichkeit bezüglich interner Fehler anzugeben.The invention is based on the object a method of forming an earth fault in a multi-phase Autotransformer with earthed star signal characteristic error signal and a current differential protection arrangement with particularly high sensitivity in terms of internal error.

Eine Lösung dieser Aufgabe sieht ein Verfahren zur Bildung eines einen Erdkurzschluss in einem mehrphasigen Spartransformator mit geerdetem Sternpunkt kennzeichnenden Fehlersignals vor, bei dem

  • – Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators und
  • – Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Unterspannungsseite des Spartransformators erfasst werden,
  • – zusätzlich ein durch den Sternpunkt fließender Sternpunktstrom erfasst wird,
  • – unter Bildung von korrigierten Leiterströmen entweder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite oder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite des Spartransformators unter Verwendung des Sternpunktstroms korrigiert werden,
  • – unter Bildung von angepassten Leiterströmen entweder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite oder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators mittels schaltgruppenspezifischer Anpassungsvorschriften angepasst werden und
  • – unter Bildung jeweiliger Differenzströme entweder die korrigierten Leiterströme der jeweiligen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite von den angepassten Leiterströmen der jeweiligen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite oder die angepassten Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite von den korrigierten Leiterströmen der jeweiligen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite abgezogen werden und
  • – das Fehlersignal erzeugt wird, wenn zumindest einer der Differenzströme einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.
One solution to this problem is provided by a method for forming an error signal which characterizes an earth short circuit in a multi-phase autotransformer with an earthed star point, in which
  • - Conductor currents of individual phase conductors on the high voltage side of the autotransformer and
  • Conductor currents of individual phase conductors are detected on the low-voltage side of the autotransformer,
  • An additional star point current flowing through the star point is recorded,
  • - With the formation of corrected conductor currents, either the conductor currents of the individual phase conductors on the high-voltage side or the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side of the autotransformer are corrected using the neutral point current,
  • - With the formation of adapted conductor currents, either the conductor currents of the individual phase conductors on the low-voltage side or the conductor currents of the individual phase conductors on the high-voltage side of the autotransformer are adapted by means of switching group-specific adaptation regulations and
  • - With formation of respective differential currents, either the corrected conductor currents of the respective phase conductors on the high-voltage side of the adapted conductor currents of the respective phase conductors on the Undervoltage side or the adapted conductor currents of the individual phase conductors on the high voltage side are subtracted from the corrected conductor currents of the respective phase conductors on the undervoltage side and
  • - The error signal is generated when at least one of the differential currents exceeds a predetermined threshold.

Unter schaltgruppenspezifischen Anpassungsvorschriften sollen solche Vorschriften verstanden werden, mit denen die jeweiligen Leiterströme derart umgewandelt werden können, dass die jeweiligen Leiterpaare zueinander keine Phasenverschiebung aufweisen. Solche Anpassungsvorschriften sind in der Form von Gleichungen mit Koeffizientenmatrizen an sich aus dem eingangs genannten Handbuch (insbesondere S. 42 ff) bekannt.Under switching group-specific adaptation regulations should such regulations be understood with which the respective phase currents can be converted that the respective conductor pairs have no phase shift with respect to one another exhibit. Such adjustment rules are in the form of equations with coefficient matrices per se from the manual mentioned at the beginning (especially p. 42 ff).

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass der Sternpunktstrom als eigenständige Messgröße erfasst und in die Korrektur der Leiterströme entweder der Ober- oder der Unterspannungsseite zur Durchführung des Stromdifferenzialschutzverfahrens einbezogen wird und das Stromdifferenzialschutzverfahren damit empfindlicher bezüglich internen Fehlern wird. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für die Berechnung der Differenzströme unwesentlich ist, ob der gesamte, also zu Ober- und Unterspannungsseite gehörende Sternpunktstrom, bei der Berechnung der Ober- oder der Unterspannungsseite zugeschlagen wird.The advantage of the method according to the invention lies in the fact that the star point current is recorded as an independent measured variable and in the correction of the conductor currents either the upper or the undervoltage side to carry out the current differential protection method is included and the current differential protection method is therefore more sensitive in terms of internal errors. This is based on the knowledge that it for the calculation of the differential currents It is immaterial whether the entire star point current, i.e. belonging to the upper and lower voltage side, added when calculating the upper or lower voltage side becomes.

Die Korrektur bzw. die Anpassung der Leiterströme kann beispielsweise mit Bauteilen wie speziellen Anpasswandlern erreicht werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht jedoch vor, dass die Korrektur und die Anpassung der jeweiligen Leiterströme auf der Oberspannungsseite und der Unterspannungsseite des Spartransformators rechnerisch erfolgen.The correction or adjustment of the conductor currents can, for example, with components such as special adaptive converters can be achieved. A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention however, provides for the correction and adjustment of each phase currents on the high voltage side and the low voltage side of the autotransformer done arithmetically.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass bei einer Schaltgruppenkennzahl 0 die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite korrigiert werden, wobei die Gleichung

Figure 00050001
verwendet wird, und die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite angepasst werden, wobei die Gleichung
Figure 00050002
verwendet wird. Dabei stehen die Indizes „1" und „n" an den Strömen I für die entsprechenden Phasenleiter L1 bis Ln, wobei n mindestens 2 ist, „o" für die Oberspannungsseite, „u" für die Unterspannungsseite und „SP" für den Sternpunkt. Die Leiterströme sind jeweils als bezüglich ihres Betrags an die entsprechende Übersetzung des Transformators angepasst anzusehen, was durch „*" gekennzeichnet wird. „korr" kennzeichnet die mit dem Sternpunktstrom korrigierten, „angep" die schaltgruppenspezifisch angepassten Leiterströme. Als Anpassungsmatrix ist eine n × n-Matrix zu verwenden, ihre Dimension ist also abhängig von der Anzahl der Phasenleiter.A further embodiment of the method according to the invention provides that the conductor currents of the individual phase conductors on the high-voltage side are corrected with a switching group code number 0, the equation
Figure 00050001
is used, and the phase currents of the individual phase conductors are adjusted on the undervoltage side, using the equation
Figure 00050002
is used. The indices “1” and “n” at the currents I stand for the corresponding phase conductors L1 to L n , where n is at least 2, “o” for the high voltage side, “u” for the low voltage side and “SP” for the star point The conductor currents are in each case to be regarded as adjusted in terms of their amount to the corresponding transformation of the transformer, which is identified by “*”. "Corr" denotes the conductor currents corrected with the neutral point current, "adapt" the switching group-specific adapted conductor currents. An n × n matrix is to be used as the adaptation matrix; its dimension therefore depends on the number of phase conductors.

Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass bei einer Schaltgruppenkennzahl 0 die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter der Unterspannungsseite korrigiert werden, wobei die Gleichung

Figure 00060001
verwendet wird, und die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite angepasst werden, wobei die Gleichung
Figure 00060002
verwendet wird.As an alternative to this, provision can also be made for the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side to be corrected in the case of a switching group code number 0, the equation
Figure 00060001
is used, and the phase currents of the individual phase conductors on the high-voltage side are adjusted using the equation
Figure 00060002
is used.

Als mehrphasiger Spartransformator kann ein mindestens zweiphasiger Spartransformator verwendet werden. Vorteilhafter weise kann das erfindungsgemäße Verfahren oder eine vorteilhafte Ausführungsform davon aber bei einem dreiphasigen Spartransformator eingesetzt werden.As a multi-phase autotransformer an autotransformer with at least two phases can be used. The method according to the invention or an advantageous one can be advantageous embodiment of which, however, can be used with a three-phase autotransformer.

Eine weitere Lösung der Aufgabe sieht ein Verfahren zur Bildung eines einen Erdkurzschluss in einem mehrphasigen Spartransformator mit geerdetem Sternpunkt kennzeichnenden Fehlersignals vor, bei dem Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators und Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Unterspannungsseite des Spartransformators erfasst werden, zusätzlich ein durch den Sternpunkt fließender Sternpunktstrom erfasst wird, unter Bildung von angepassten Leiterströmen die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite und die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators mittels schaltgruppenspezifischer Anpassungsvorschriften angepasst werden und unter Bildung jeweiliger Differenzströme die Differenz aus den angepassten Leiterströmen der jeweiligen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite, den angepassten Leiterströmen der jeweiligen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite und einen den Sternpunktstrom repräsentierenden Korrekturwert gebildet wird, und das Fehlersignal erzeugt wird, wenn zumindest einer der Differenzströme einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.Another solution to the problem is seen Method of forming an earth short in a multiphase Autotransformer with earthed star signal characteristic error signal before, at the conductor currents single phase conductor on the high voltage side of the autotransformer and conductor currents single phase conductor on the low voltage side of the autotransformer be recorded, in addition a flowing through the star point Star point current is recorded, with the formation of adapted conductor currents phase currents of the individual phase conductors on the undervoltage side and the conductor currents of the individual Phase conductor on the high voltage side of the autotransformer switching group-specific adaptation regulations and forming the respective differential currents, the difference from the adjusted conductor currents the respective phase conductor on the high voltage side, the adjusted Conductor currents of respective phase conductors on the undervoltage side and one Correction value representing the star point current is formed, and the error signal is generated, if at least one of the differential currents exceeds a predetermined threshold.

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Sternpunktstrom auch – anstelle zur Korrektur der Leiterströme entweder der Ober- oder der Unterspannungsseite verwendet zu werden – in Form eines separaten Korrekturwertes direkt in die Differenzbildung eingebracht werden kann. Auch in diesem Fall liegt der Vorteil einer erhöhten Empfindlichkeit des Stromdifferenzialschutzverfahrens bezüglich interner Fehler vor.This is based on the knowledge that the neutral point current also - instead to correct the conductor currents to be used either on the high or low voltage side - in shape a separate correction value is introduced directly into the difference can be. In this case, too, there is the advantage of increased sensitivity the current differential protection procedure regarding internal faults.

Eine vorteilhafte Ausführungsform diese Verfahrens sieht vor, dass zur Anpassung der Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite die Gleichung

Figure 00080001
zur Anpassung der Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite die Gleichung
Figure 00080002
und zur Bildung des den Sternpunktstrom repräsentierenden Korrekturwertes die Gleichung
Figure 00080003
verwendet wird.An advantageous embodiment of this method provides that the equation is used to adapt the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side
Figure 00080001
the equation for adapting the conductor currents of the individual phase conductors on the high voltage side
Figure 00080002
and the equation to form the correction value representing the neutral point current
Figure 00080003
is used.

Eine weitere Lösung der Aufgabe sieht eine Stromdifferenzialschutzanordnung für einen mehrphasigen Spartransformator mit geerdetem Sternpunkt mit primärseitig mit einzelnen Phasenleitern auf der Oberspannungsseite und auf der Unterspannungsseite des Spartransformators und sekundärseitig mit der Stromdifferenzialschutzanordnung verbundenen Stromwandlern vor, wobei ein Sternpunktwandler primärseitig zwischen den Sternpunkt und Erde geschaltet und sekundärseitig mit der Stromdifferenzialschutzanordnung verbunden ist.Another solution to the problem sees one Current differential protection arrangement for a multi-phase autotransformer with grounded star point with primary with individual phase conductors on the high voltage side and on the low voltage side of the autotransformer and secondary current transformers connected to the current differential protection arrangement before, with a neutral point transformer on the primary side between the neutral point and earth switched and secondary side is connected to the current differential protection arrangement.

Der Vorteil einer solchen Anordnung ist, dass bei bestehender Fehlerselektivität die Empfindlichkeit für interne Fehler erhöht ist. Weiterhin müssen neben dem zusätzlich im Sternpunkt vorhandenen Wandler keine gesonderten Bauteile zur Korrektur der Leiterströme vorgesehen werden, wenn die Korrektur rechnerisch erfolgt, da üblicherweise in einer einzusetzenden Differenzialschutzanordnung Mittel zur rechnerischen Verarbeitung von Messgrößen vorhanden sind.The advantage of such an arrangement is that the sensitivity to internal errors is increased in the case of existing error selectivity. Furthermore, in addition to the converter additionally present in the star point, no separate components for correcting the conductor currents have to be provided if the correction is calculated follows, since means for arithmetic processing of measured variables are usually present in a differential protection arrangement to be used.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind inTo further explain the invention are in

2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Stromdifferenzialschutzanordnung für einen dreiphasigen Spartransformator und in 2 schematically an embodiment of a current differential protection arrangement for a three-phase autotransformer and in

3 schematisch ein Schaltbild eines dreiphasigen Spartransformators mit einem außerhalb und einem innerhalb des Schutzbereiches liegenden Erdkurzschluss dargestellt. 3 schematically shows a circuit diagram of a three-phase autotransformer with an earth fault outside and inside the protection zone.

Im folgenden wird auf ein dreiphasiges System Bezug genommen. Daher sind alle Berechnungsgleichungen in der dreiphasigen Form dargestellt. Eine Umsetzung in mehrphasige Systeme ist jedoch ohne Weiteres möglich, die Berechnungsgleichungen können dafür auf einfache Weise modifiziert werden. Bei den in der Figurenbeschreibung herangezogenen Berechnungsbeispielen werden ferner Koeffizientenmatrizen genannt, die sich auf eine Schaltgruppe mit der Schaltgruppenkennzahl 0, also auf eine Schaltgruppe mit einer Phasenverschiebung 0° innerhalb der einzelnen Leiterpaare, beziehen. Analog lassen sich im dreiphasigen System durch einfache Modifikationen der Koeffizientenmatrizen auch für die Schaltgruppen 4 und 8 (120° und 240° Phasenverschiebung innerhalb der Leiterpaare) passende Gleichungen erzeugen. Außerdem wird vorausgesetzt, dass eine entsprechende Anpassung der Beträge der Leiterströme an das Übersetzungsverhältnis des Spartransformators bereits stattge funden hat (beispielsweise Verdopplung der Beträge der Leiterströme der Unterspannungsseite bei einem Übersetzungsverhältnis von 0,5). Im Folgenden sollen mit einem „*" versehenen Leiterströme auf eine erfolgte betragsmäßige Anpassung hinweisen.A three-phase system is referred to below. Therefore, all calculation equations are shown in three-phase form. However, a conversion into multiphase systems is possible without any problems, the calculation equations can be easily modified for this. In the calculation examples used in the figure description, coefficient matrices are also mentioned which relate to a switching group with the switching group code number 0, that is to say to a switching group with a phase shift of 0 ° within the individual conductor pairs. Similarly, in the three-phase system, simple modifications of the coefficient matrices can also be used for the switching groups 4 and 8th (120 ° and 240 ° phase shift within the conductor pairs) generate suitable equations. In addition, it is assumed that a corresponding adjustment of the amounts of the conductor currents to the transformation ratio of the autotransformer has already taken place (e.g. doubling of the amounts of the conductor currents on the undervoltage side at a transformation ratio of 0.5). In the following, conductor currents marked with a "*" should indicate that the amount has been adjusted.

In 2 ist in einem Blockschaltbild schematisch ein dreiphasiger Spartransformator 20 gezeigt. Dieser umfasst die drei Wicklungen 21a, 21b und 21c. Die Wicklungen 21a, 21b und 21d stehen einerseits auf der Oberspannungsseite des Transformators (in der Abbildung auf der linken Seite) mit den Phasenleitern L1o, L2o und L3o in Verbindung und andererseits auf der Unterspannungsseite (in der 2 auf der rechten Seite) mit den Phasenleitern L1u, L2u und L3u. Außerdem sind die Wicklungen 21a, 21b und 21c in einem gemeinsamen Sternpunkt 22 geerdet. An den Phasenleitern der Oberspannungsseite (L1o, L2o, L3o) werden über Stromwandler 23a, 23b und 23c die Leiterströme erfasst und einer Stromdifferenzialschutzanordnung 24 zugeführt. Analog dazu werden über Spannungswandler 25a, 25b und 25c die Leiterströme der Phasenleiter L1u, L2u, L3u auf der Unterspannungsseite des Spartransformators 20 erfasst und ebenso der Stromdifferenzialschutzanordnung 24 zugeführt. Mit einem Sternpunktwandler 26 wird der durch den Sternpunkt 22 fließende Sternpunktstrom erfasst und der Stromdifferenzialschutzanordnung 24 zugeführt.In 2 is a block diagram of a three-phase autotransformer 20 shown. This includes the three windings 21a . 21b and 21c , The windings 21a . 21b and 21d are connected to the phase conductors L 1o , L 2o and L 3o on the one hand on the high voltage side of the transformer (in the figure on the left) and on the other hand on the undervoltage side (in the 2 on the right side) with the phase conductors L 1u , L 2u and L 3u . In addition, the windings 21a . 21b and 21c in a common star point 22 grounded. Current transformers are connected to the phase conductors on the high voltage side (L 1o , L 2o , L 3o ) 23a . 23b and 23c the conductor currents detected and a current differential protection arrangement 24 fed. The same applies to voltage transformers 25a . 25b and 25c the phase currents of the phase conductors L 1u , L 2u , L 3u on the low voltage side of the autotransformer 20 detected and also the current differential protection arrangement 24 fed. With a neutral point converter 26 is through the star point 22 flowing neutral point current detected and the current differential protection arrangement 24 fed.

Die Stromdifferenzialschutzanordnung 24 berechnet nach der im Folgenden zu erklärenden Vorgehensweise Differenzströme für aus den einzelnen Phasenleitern gebildete Leiterpaare (z. B. L1o und L1u), um gegebenenfalls ein einen Kurzschluss angebendes Fehlersignal zu erzeugen.The current differential protection arrangement 24 calculates differential currents for conductor pairs formed from the individual phase conductors (e.g. L 1o and L 1u ) in accordance with the procedure to be explained below , in order to possibly generate an error signal indicating a short circuit.

Da bei einem Transformator die Leiterströme eines Leiterpaares üblicherweise nicht übereinstimmen, muss die Stromdifferenzialschutzanordnung zunächst eine Korrektur bzw. eine Anpassung der Leiterströme vornehmen. Dies erfolgt unter Verwendung des Sternpunktstromes nach einer der folgenden für das dreiphasige System angeglichenen Gleichungen:

Figure 00110001
zur Korrektur der Leiterströme auf der Oberspannungsseite oder
Figure 00110002
zur Korrektur der Leiterströme auf der Unterspannungsseite des Spartransformators.Since the conductor currents of a pair of conductors usually do not match in a transformer, the current differential protection arrangement must first correct or adapt the conductor currents. This is done using the neutral point current according to one of the following equations for the three-phase system:
Figure 00110001
to correct the conductor currents on the high voltage side or
Figure 00110002
to correct the conductor currents on the low-voltage side of the autotransformer.

Dabei ist es wichtig, dass eine Korrektur nur entweder auf der Ober- oder der Unterspannungsseite vorzunehmen ist, die jeweils anderen Leiterströme werden zur schaltgruppenspezifischen Anpassung mit einer der folgenden Gleichungen umgerechnet:

Figure 00110003
zur Anpassung der Leiterströme auf der Unterspannungsseite oder
Figure 00120001
zur Anpassung der Leiterströme auf der Oberspannungsseite.It is important that a correction is only made on either the upper or lower voltage side, the other conductor currents are converted using one of the following equations for switching group-specific adaptation:
Figure 00110003
to adjust the conductor currents on the undervoltage side or
Figure 00120001
for adjusting the conductor currents on the high voltage side.

Im folgenden sollen die diesem Umrechnungsverfahren zugrundeliegenden Überlegungen erläutert werden.The following is the conversion process underlying considerations are explained.

Wären die zu der Ober- bzw. Unterspannungsseite gehörenden Anteile ISP,o und ISP,u des Sternpunktstromes ISP einzeln messbar, so würde eine Differenzstrombildung in der folgenden Form durchgeführt werden:

Figure 00120002
If the parts I SP, o and I SP, u of the neutral point current I SP belonging to the high and low voltage side could be measured individually, a residual current would be formed in the following form:
Figure 00120002

Die Addition ergibt sich daher, dass die Ströme in den Figuren zum Schutzobjekt (dem Spartransformator) hin eingezeichnet sind (vgl. 1) und vorzeichenrichtig betrachtet werden müssen.The addition results from the fact that the currents in the figures are drawn towards the protected object (the autotransformer) (cf. 1 ) and must be viewed with the correct sign.

Da bei einem Spartransformator jedoch nur ein gemeinsamer Sternpunkt für die Ober- und die Unterspannungsseite vorliegt, kann nur der Sternpunktstrom ISP für die Ober- und die Unterspannungsseite gemeinsam erfasst werden, für den gilt ISP – ISP,o + ISP,u (6) However, since there is only one common neutral point for the upper and lower voltage side in an autotransformer, only the neutral point current I SP for the upper and lower voltage side can be detected together, for which applies I SP - I SP, o + I SP, u (6)

Damit ergibt sich aus (5) und (6):

Figure 00130001
This results from (5) and (6):
Figure 00130001

Man erkennt, dass bei einer vorzeichenrichtigen Addition der mit Hilfe des Sternpunktstromes korrigierten Leiterströme der Oberspannungsseite nach (1) mit den angepassten Leiterströmen der Unterspannungsseite nach (2) sich die gleichwertige Form wie bei (7) ergibt, nämlich:

Figure 00130002
It can be seen that when the corrected sign addition of the conductor currents corrected with the aid of the star point current on the high voltage side according to (1) with the adapted conductor currents on the undervoltage side according to (2), the form is the same as in (7), namely
Figure 00130002

Ebenso ergibt sich diese Form auch aus einer vorzeichenrichtigen Addition der angepassten Leiterströme der Oberspannungsseite nach (3) mit den korrigierten Leiterströmen der Unterspannungsseite nach (4):

Figure 00130003
This form also results from the correct addition of the adjusted conductor currents on the high voltage side according to (3) with the corrected conductor currents on the undervoltage side according to (4):
Figure 00130003

Somit ergibt sich, dass der Sternpunktstrom in seiner Gänze entweder der Oberspannungsseite oder der Unterspannungsseite zugerechnet werden kann, ohne bei der Differenzstrombildung einen Fehler zu erzeugen.It follows that the neutral point current in its entirety either on the high voltage side or can be attributed to the undervoltage side without generating an error when generating the residual current.

Aus den Gleichungen (8) und (9) wird ebenso leicht ersichtlich, dass auch zunächst nur eine Anpassung der jeweiligen Leiterströme sowohl auf der Ober- als auch der Unterspannungsseite nach Gleichungen (2) und (4) erfolgen kann und erst bei der Differenzstrombildung gemäß Gleichung (7) der Sternpunktstrom in Form des Korrekturwertes

Figure 00140001
einbezogen wird, ohne am eigentlichen Berechnungsverfahren etwas zu ändern.Equations (8) and (9) also make it easy to see that initially only the respective conductor currents can be adjusted both on the upper and lower voltage side according to equations (2) and (4) and only when the differential current is formed Equation (7) the neutral point current in the form of the correction value
Figure 00140001
is included without changing anything in the actual calculation process.

In 3 sind die unterschiedlichen Fälle eines internen und eines externen Erdkurzschlusses dargestellt. Dabei ist mit „IF" der interne Erdkurzschluss (interner Fehler) und mit „EF" der externe Erdkurzschluss (externer Fehler) bezeichnet.In 3 the different cases of an internal and an external earth fault are shown. "IF" denotes the internal earth fault (internal fault) and "EF" the external earth fault (external fault).

Liegt beispielsweise ein externer Fehler EF am Phasenleiter L3u auf der Unterspannungsseite vor, so ergibt sich eine unsymmetrische Belastung des Spartransformators, aus der ein Sternpunktstrom ISP durch den Sternpunkt resultiert. Dieser wird vom Wandler WSP erfasst. Zudem erfasst Wandler W3u einen aufgrund des Fehlers am Phasenleiter L3u anteilig durch den Sternpunktstrom erhöhten Leiterstrom I3u.If, for example, there is an external error EF on the phase conductor L 3u on the undervoltage side, there is an asymmetrical load on the autotransformer , which results in a star point current I SP through the star point. This is detected by the converter W SP . In addition, converter detects W 3u a proportionately increased through the neutral point current due to the fault on the phase conductor L 3u conductor current I 3u.

Durch die Differenzstrombildung gemäß (8) oder (9) fällt der Sternpunktstrom im Falle des externen Fehlers aus der Bilanzierung heraus und bleibt daher unberücksichtigt. Da der zugehörige Differenzstrom folglich 0 ist bzw. einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, wird kein Fehlersignal erzeugt.By forming the differential current according to (8) or (9) falls the neutral point current in the event of an external error from the balancing out and is therefore ignored. Because the associated Differential current is therefore 0 or a predetermined threshold falls below, no error signal is generated.

Bei einem internen Fehler IF wird mit dem Wandler WSP der um den Kurzschlussstrom IIF reduzierte Sternpunktstrom erfasst, während der eigentliche Kurzschlussstrom IIF nicht in die Bilanzierung eingeht. Bei einer Differenzstrombildung nach (8) oder (9) entsteht daher ein Differenzstrom, der ungleich 0 ist bzw. einen Schwellenwert überschreitet. Somit wird ein Fehlersignal erzeugt.In the event of an internal error IF, the neutral point current reduced by the short-circuit current I IF is detected with the converter W SP , while the actual short-circuit current I IF is not included in the balancing. If a residual current is formed in accordance with (8) or (9), a differential current arises that is not equal to 0 or exceeds a threshold value. An error signal is thus generated.

Auf diese Weise ergibt sich für einen internen Erdkurzschluss eine hohe Empfindlichkeit, während bei einem externen Fehler die Stromdifferenzialschutzanordnung wie gewünscht nicht anspricht.This way, for one internal earth fault a high sensitivity, while at a external failure the current differential protection arrangement as desired responds.

Claims (8)

Verfahren zur Bildung eines einen Erdkurzschluss in einem mehrphasigen Spartransformator (29) mit geerdetem Sternpunkt (22) kennzeichnenden Fehlersignals (F), bei dem – Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators (20) und – Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Unterspannungsseite des Spartransformators (20) erfasst werden, – zusätzlich ein durch den Sternpunkt (22) fließender Sternpunktstrom erfasst wird, – unter Bildung von korrigierten Leiterströmen entweder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite oder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite des Spartransformators (2) unter Verwendung des Sternpunktstroms korrigiert werden, – unter Bildung von angepassten Leiterströmen entweder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite oder die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators mittels schaltgruppenspezifischer Anpassungsvorschriften angepasst werden und – unter Bildung jeweiliger Differenzströme entweder die angepassten Leiterströme der jeweiligen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite von den korrigierten Leiterströmen der jeweiligen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite oder die angepassten Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite von den jeweiligen korrigierten Leiterströmen der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite abgezogen werden, und – das Fehlersignal (F) erzeugt wird, wenn zumindest einer der Differenzströme einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.Method of forming an earth short in a multi-phase autotransformer ( 29 ) with grounded star point ( 22 ) characteristic error signal (F), in which - phase currents of individual phase conductors on the high voltage side of the autotransformer ( 20 ) and - conductor currents of individual phase conductors on the undervoltage side of the autotransformer ( 20 ) are recorded, - additionally by the star point ( 22 ) flowing neutral point current is detected, - with formation of corrected conductor currents either the conductor currents of the individual phase conductors on the high voltage side or the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side of the autotransformer ( 2 ) are corrected using the neutral point current, - either the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side or the conductor currents of the individual phase conductors on the high-voltage side of the autotransformer are adapted by means of switching group-specific adaptation regulations, with the formation of adapted conductor currents and - either the adapted conductor currents of the the respective phase conductors on the high voltage side are subtracted from the corrected conductor currents of the respective phase conductors on the undervoltage side or the adapted conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side are subtracted from the respective corrected conductor currents of the individual phase conductors on the high voltage side, and - the error signal (F) is generated when at least one of the differential currents exceeds a predetermined threshold. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur und die Anpassung der jeweiligen Leiterströme auf der Oberspannungsseite und der Unterspannungsseite des Spartransformators (20) rechnerisch erfolgen.A method according to claim 1, characterized in that the correction and adaptation of the respective conductor currents on the high voltage side and the low voltage side of the autotransformer ( 20 ) arithmetically. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schaltgruppenkennzahl 0 die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite korrigiert werden, wobei die Gleichung
Figure 00170001
verwendet wird, und die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite angepasst werden, wobei die Gleichung
Figure 00170002
verwendet wird.A method according to claim 2, characterized in that at a switching group number 0, the conductor currents of the individual phase conductors are corrected on the high-voltage side, the equation
Figure 00170001
is used, and the phase currents of the individual phase conductors are adjusted on the undervoltage side, using the equation
Figure 00170002
is used. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schaltgruppenkennzahl 0 die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter der Unterspannungsseite korrigiert werden, wobei die Gleichung
Figure 00170003
verwendet wird, und die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite angepasst werden, wobei die Gleichung
Figure 00180001
verwendet wird.A method according to claim 2, characterized in that at a switching group number 0 the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side are corrected using the equation
Figure 00170003
is used, and the phase currents of the individual phase conductors on the high-voltage side are adjusted using the equation
Figure 00180001
is used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mehrphasiger Spartransformator (20) ein dreiphasiger Spartransformator (20) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a multi-phase autotransformer ( 20 ) a three-phase autotransformer ( 20 ) is used. Verfahren zur Bildung eines einen Erdkurzschluss in einem mehrphasigen Spartransformator (20) mit geerdetem Sternpunkt kennzeichnenden Fehlersignals (F), bei dem – Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators (20) und – Leiterströme einzelner Phasenleiter auf der Unterspannungsseite des Spartransformators (20) erfasst werden, – zusätzlich ein durch den Sternpunkt (22) fließender Sternpunktstrom erfasst wird, – unter Bildung von angepassten Leiterströmen die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite und die Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite des Spartransformators (20) mittels schaltgruppenspezifischer Anpassungsvorschriften angepasst werden und – unter Bildung jeweiliger Differenzströme die Differenz aus den angepassten Leiterströmen der jeweiligen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite, den angepassten Leiterströmen der jeweiligen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite und einem den Sternpunktstrom repräsentierenden Korrekturwert gebildet wird, und – das Fehlersignal (F) erzeugt wird, wenn zumindest einer der Differenzströme einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.Method for forming an earth fault in a multi-phase autotransformer ( 20 ) with an earthed star point characterizing error signal (F), in which - conductor currents of individual phase conductors on the high voltage side of the autotransformer ( 20 ) and - conductor currents of individual phase conductors on the undervoltage side of the autotransformer ( 20 ) are recorded, - additionally by the star point ( 22 ) flowing neutral point current is recorded, - with formation of adapted conductor currents, the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side and the conductor currents of the individual phase conductors on the high voltage side of the autotransformer ( 20 ) are adapted by means of switching group-specific adaptation regulations and - with the formation of respective differential currents, the difference is formed from the adapted conductor currents of the respective phase conductors on the high voltage side, the adapted conductor currents of the respective phase conductors on the undervoltage side and a correction value representing the neutral point current, and - the error signal (F) is generated when at least one of the differential currents exceeds a predetermined threshold. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Unterspannungsseite die Gleichung
Figure 00190001
zur Anpassung der Leiterströme der einzelnen Phasenleiter auf der Oberspannungsseite die Gleichung
Figure 00190002
und zur Bildung des den Sternpunktstrom repräsentierenden Korrekturwertes die Gleichung
Figure 00190003
verwendet wird.A method according to claim 6, characterized in that the equation for adapting the conductor currents of the individual phase conductors on the undervoltage side
Figure 00190001
the equation for adapting the conductor currents of the individual phase conductors on the high voltage side
Figure 00190002
and the equation to form the correction value representing the neutral point current
Figure 00190003
is used. Stromdifferenzialschutzanordnung (24) für einen mehrphasigen Spartransformator (20) mit geerdetem Sternpunkt (22) mit primärseitig mit einzelnen Phasenleitern (L1o, L2o, L3o; L1u, L2u, L3u) auf der Oberspannungsseite und auf der Unterspannungsseite des Spartransformators (20) und sekundärseitig mit der Stromdifferenzialschutzanordnung (24) verbundenen Stromwandlern (23a, 23b, 23c; 25a, 25b, 25c), dadurch gekennzeichnet, dass ein Sternpunktwandler (26) primärseitig zwischen den Sternpunkt (22) und Erde geschaltet und sekundärseitig mit der Stromdifferenzialschutzanordnung (24) verbunden ist.Current differential protection arrangement ( 24 ) for a multi-phase autotransformer ( 20 ) with grounded star point ( 22 ) on the primary side with individual phase conductors (L 1o , L 2o , L 3o ; L 1u , L 2u , L 3u ) on the high-voltage side and on the low- voltage side of the autotransformer ( 20 ) and on the secondary side with the current differential protection arrangement ( 24 ) connected current transformers ( 23a . 23b . 23c ; 25a . 25b . 25c ), characterized in that a neutral point converter ( 26 ) on the primary side between the star point ( 22 ) and earth and on the secondary side with the current differential protection arrangement ( 24 ) connected is.
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