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WO1996032653A1 - Method of measuring distances along a high-tension power-transmission line - Google Patents

Method of measuring distances along a high-tension power-transmission line Download PDF

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WO1996032653A1
WO1996032653A1 PCT/DE1996/000629 DE9600629W WO9632653A1 WO 1996032653 A1 WO1996032653 A1 WO 1996032653A1 DE 9600629 W DE9600629 W DE 9600629W WO 9632653 A1 WO9632653 A1 WO 9632653A1
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WO
WIPO (PCT)
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type
filters
impedance
transmission line
fir
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
PCT/DE1996/000629
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Jurisch
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 AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO1996032653A1 publication Critical patent/WO1996032653A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088Aspects of digital computing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/40Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to ratio of voltage and current
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/06Non-recursive filters

Definitions

  • the invention relates to a method for performing distance measurements on an electrical high-voltage transmission line, in which measured variables derived from the current and voltage of the high-voltage transmission line are digitized and evaluated in a digital filter unit, which is made up of two linear-phase, non-recursive digital filters (FIR-Fil ⁇ ter) of a first type with an amplitude response H (j ⁇ ) and weight factors h ⁇ and consists of at least one FIR filter of a second type with an amplitude response G (j ⁇ ) and weight factors g ⁇ , the individual weight factors hj_, g ⁇ der FIR filters are freely specified, the error correction is carried out by means of a correction factor which is formed as a quotient from the amplitude responses H ( ⁇ ), G ( ⁇ ) of the FIR filters of the first and second type, which in the operating behavior of the High-voltage transmission lines describing differential equations occurring parameters from the evaluated outputs variables are determined in a computing unit and a measuring impedance indicating the respective distance to
  • the invention has for its object to provide a method for performing distance measurements on a high-voltage transmission line with FIR filters, with which accurate distance measurements can be carried out in an optimally short time.
  • T___ denote the sampling time and ( net the network frequency of the high-voltage transmission line; a comparison impedance is determined with the output signals of the further FIR filters and the distance measurement is considered to be sufficiently accurate if the difference between the measurement impedance and holds the comparison impedance within a predefined size.
  • the predefined size is to be understood as a fraction of the currently determined measurement impedance, so that - regardless of the measurement impedance measured in each case - the permitted relative difference between measurement and comparison impedance is always the same size.
  • a major advantage of the method according to the invention is that it may be possible to dispense with repeated measurements if the first measurement already detects a difference between the measurement and comparison impedance that lies within a predetermined size.
  • the numerator degree n can be chosen as an even or odd number; if it is chosen as an even number, the phase rotation caused by the filter, for which the degree n / 2 is the decisive factor, is multiplied by an integer.
  • FIG. 1A shows an equivalent circuit diagram of a high-voltage transmission line to be monitored as part of a distance measurement
  • 1B shows the representation of the normalized differential equation describing the behavior of the high-voltage transmission line in a block diagram
  • FIG. 2 shows the principle of the method according to the invention in a block diagram.
  • FIG. 1A The diagram of an electrical high-voltage transmission line shown in FIG. 1A has a network inductance L f j and an ohmic network resistance R ⁇ . It is traversed by a mains current ijj; A mains voltage u ⁇ can be tapped at the terminals of the high-voltage network.
  • the quantities ijj and uj represent the output quantities of the high-voltage transmission line.
  • the differential equation describing the high-voltage transmission line is:
  • Measurement of the quantities u, x and x can be determined at two different times t ⁇ and t2. The prerequisite for this is that the arrangement at times ti and t2 is in two mutually independent states.
  • the parameters a and b are determined without forming the first time derivative of the standardized current x by the standardized ones
  • Output variables u and x are evaluated in a filter unit.
  • Such an evaluation is carried out by convolution operations (symbolically represented by * in the block diagram according to FIG. 2).
  • the normalized output variable u is converted to a digital FIR filter 3 via an analog-digital converter 2 (cf. FIG. 2), which converts the output variable u into a number sequence u ⁇ after sampling with a correspondingly selected sampling time T_ ⁇ fed.
  • a sequence yj ⁇ is created, the imaging rule of which is:
  • Equation (4) is a linear equation free of derivatives of the output quantity x with two unknowns, namely the parameters a and b, which is obtained by determining, evaluating and inserting two linearly independent samples of u and x is solvable and from which a measuring impedance Z m can be determined.
  • the parameters a and b which is obtained by determining, evaluating and inserting two linearly independent samples of u and x is solvable and from which a measuring impedance Z m can be determined.
  • a computing module 10 determines a comparison impedance Z v in accordance with the procedure for determining the measurement impedance Z m according to EP 0 284 546 B1 , then the comparison impedance Z v results in parallel to the measurement impedance.
  • the variables corresponding to these two impedances Z m and Z v at the output of the arithmetic module 10 are fed to a difference former 11, which is followed by a limit value stage 12. Applies e.g.
  • the measuring impedance is then considered to be sufficiently precisely determined and a trigger signal is generated immediately without waiting for another measured value, that is to say without repeating the measurement.

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Abstract

The invention concerns a method for the measurement of distances along a high-tension power-transmission line, the method calling for measurements of the current and voltage in the power-transmission line to be digitalized and then processed in a digital filter unit consisting of two linear-phase, non-recursive FIR filters of a first type and at least one FIR filter of a second type. The individual weighting factors are predetermined independently, and an error correction carried out by applying a correction factor. From the processed output values from the filter unit, a computing unit determines parameters from which an impedance indicating the distance to the location of a fault can be deduced. In order to be able to obtain accurate distance measurements in the shortest possible time, the invention calls for the digitized measured values (u, x) in the filter unit (1) to be processed in two further FIR filters (8, 9) of a third type to determine, from the output signals from these FIR filters (8, 9), a reference impedance (Zv). The distance measurement is considered to be sufficiently accurate if the difference betweem the measured impedance (Zm) and the reference impedance (Zv) is less than a given value.

Description

Beschreibungdescription

Verfahren zum Durchführen von Distanz essungen an einer elektrischen HochspannungsübertragungsleitungMethod for performing distance measurements on an electrical high-voltage transmission line

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Durchfuhren von Distanzmessungen an einer elektrischen Hochspannungsύber- tragungsleitung, bei dem aus Strom und Spannung der Hochspan- nungsύbertragungsleitung abgeleitete Meßgrößen digitalisiert und in einer digitalen Filtereinheit bewertet werden, die aus zwei linearphasigen, nichtrekursiven Digitalfiltern (FIR-Fil¬ ter) eines ersten Typs mit einem Amplitudengang H(jω) und Gewichtsfaktoren h^ und aus mindestens einem FIR-Filter eines zweiten Typs mit einem Amplitudengang G(jω) und Gewichtsfak- toren g^ besteht, die einzelnen Gewichtsfaktoren hj_, g^ der FIR-Filter frei vorgegebenen werden, die Fehlerkorrektur mit¬ tels eines Korrekturfaktors durchgeführt wird, der als Quotient aus den Amplitudengängen H(Ω), G(Ω) der FIR-Filter ersten und zweiten Typs gebildet wird, die in das Betriebs- verhalten der Hochspannungsübertragungsleitungen beschrei¬ benden Differentialgleichungen vorkommenden Parameter aus den bewerteten Ausgangsgrößen in einer Recheneinheit ermittelt werden und daraus eine die jeweilige Distanz zu einer Fehlerstelle angebende Meßimpedanz bestimmt wird und bei der Bewertung entstandene Fehler durch eine Fehlerkorrektur be¬ rücksichtigt werden.The invention relates to a method for performing distance measurements on an electrical high-voltage transmission line, in which measured variables derived from the current and voltage of the high-voltage transmission line are digitized and evaluated in a digital filter unit, which is made up of two linear-phase, non-recursive digital filters (FIR-Fil ¬ ter) of a first type with an amplitude response H (jω) and weight factors h ^ and consists of at least one FIR filter of a second type with an amplitude response G (jω) and weight factors g ^, the individual weight factors hj_, g ^ der FIR filters are freely specified, the error correction is carried out by means of a correction factor which is formed as a quotient from the amplitude responses H (Ω), G (Ω) of the FIR filters of the first and second type, which in the operating behavior of the High-voltage transmission lines describing differential equations occurring parameters from the evaluated outputs variables are determined in a computing unit and a measuring impedance indicating the respective distance to a fault location is determined therefrom and errors which have arisen during the evaluation are taken into account by an error correction.

Ein derartiges Verfahren ist aus der europäischen Patent¬ schrift EP 0 284 546 Bl bekannt. Bei diesem Verfahren wird durch den Einsatz digitaler Filter eine vergleichsweise hohe Genauigkeit bei der Messung der Distanz bzw. der Impedanz bis zu einer Fehlerstelle auf der Hochspannungsübertragungslei- tung bei Verwirklichung in einem Distanzschutzgerät erreicht. Dabei sind durch Wahl entsprechend schneller Rechner relativ kurze Rechenzeiten erzielbar. Allerdings sind dabei FIR-Fil¬ ter mit einem nicht zu hohen Zählergrad zu wählen, weil sonst die Auswertezeit bzw. die Zeit bis zur Ausgabe eines Auslöse¬ signals an einen Schalter in der Hochspannungsleitung zu lang wird. Dies geht etwas zu Lasten der Meßgenauigkeit, so daß mit Meßwiederholung gearbeitet werden muß, um Fehlauslösungen zu vermeiden. Die Verwendung der FIR-Filter garantiert aller¬ dings, daß die erforderlichen Filtereigenschaften vorhanden sind. Die Verwendung solcher Filter ermöglicht zudem eine äußerst einfache Fehlerkorrektur, die darüber hinaus einfach in den Verfahrensablauf integrierbar ist.Such a method is known from European patent EP 0 284 546 B1. In this method, the use of digital filters achieves a comparatively high accuracy when measuring the distance or the impedance to a point of failure on the high-voltage transmission line when implemented in a distance protection device. By choosing correspondingly fast computers, relatively short computing times can be achieved. However, FIR filters with a counter degree that is not too high should be selected, because otherwise the evaluation time or the time until a trigger signal is output to a switch in the high-voltage line becomes too long. This is somewhat at the expense of measuring accuracy, so that repeated measurement must be used in order to avoid false triggers. However, the use of the FIR filter guarantees that the required filter properties are present. The use of such filters also enables extremely simple error correction, which is also easy to integrate into the process flow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchführen von Distanzmessungen an einer Hochspannungsüber- tragungsleitung mit FIR-Filtern anzugeben, mit dem sich in optimal kurzer Zeit genaue Distanzmessungen durchführen las- sen.The invention has for its object to provide a method for performing distance measurements on a high-voltage transmission line with FIR filters, with which accurate distance measurements can be carried out in an optimally short time.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der ein¬ gangs angegebenen Art erfindungsgemäß die digitalisierten Meßgrößen in der Filtereinheit in zwei weiteren FIR-Filtern eines dritten Typs mit einem Amplitudengang F(jω) und Ge¬ wichtsfaktoren fi bewertet, wobei die Filter der verschiede¬ nen Typen den Bedingungen G(jω) = j . sinΩ . H(jω) F(jω) = j . sinΩ . G(jω) mit Ω = T_^ . ©Netz genügen, in denen T___ die Abtastzeit und (üχetz die Netzfrequenz der Hochspannungsübertragungsleitung bezeichnen; mit den Ausgangssignalen der weiteren FIR-Filter wird eine Vergleichsimpedanz bestimmt und die Distanzmessung wird als hinreichend genau betrachtet, wenn sich die Diffe- renz zwischen der Meßimpedanz und der Vergleichsimpedanz in¬ nerhalb einer vorgegebenen Größe hält. Unter vorgegebener Größe ist dabei ein Bruchteil der jeweils aktuell ermittelten Meßimpedanz zu verstehen, so daß - unabhängig von der jeweils gemessenen Meßimpedanz - die zugelassene relative Differenz zwischen Meß- und Vergleichsimpedanz stets gleich groß ist. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be¬ steht darin, daß unter Umständen auf eine Meßwiederholung verzichtet werden kann, wenn mit der ersten Messung bereits eine Differenz zwischen Meß- und Vergleichsimpedanz festge- stellt wird, die innerhalb einer vorgegebenen Größe liegt. Normalerweise können bei einem Distanzschutzverfahren nicht bei einem ersten in einem vorgegebenen Auslösepolygon liegen¬ den Impedanzwert bereits Auslösebefehle erzeugt werden, weil dies als zu unsicher angesehen wird. Gemäß der Erfindung ist diese Unsicherheit durch das zeitlich parallele Bestimmen der Vergleichsimpedanz und durch die Differenzbildung von Meß- und Vergleichsimpedanz und Überwachung dieser Differenz beho¬ ben.To achieve this object, according to the invention, the digitized measured variables in the filter unit are evaluated in two further FIR filters of a third type with an amplitude response F (jω) and weighting factors fi in a method of the type specified at the outset, the filters of the various types NEN types the conditions G (jω) = j. sinΩ. H (jω) F (jω) = j. sinΩ. G (jω) with Ω = T_ ^. © Net are sufficient, in which T___ denote the sampling time and ( net the network frequency of the high-voltage transmission line; a comparison impedance is determined with the output signals of the further FIR filters and the distance measurement is considered to be sufficiently accurate if the difference between the measurement impedance and holds the comparison impedance within a predefined size. The predefined size is to be understood as a fraction of the currently determined measurement impedance, so that - regardless of the measurement impedance measured in each case - the permitted relative difference between measurement and comparison impedance is always the same size. A major advantage of the method according to the invention is that it may be possible to dispense with repeated measurements if the first measurement already detects a difference between the measurement and comparison impedance that lies within a predetermined size. In a distance protection method, it is normally not possible to generate trigger commands for a first impedance value lying in a predetermined tripping polygon, because this is considered to be too unsafe. According to the invention, this uncertainty is eliminated by determining the comparison impedance in parallel over time and by forming the difference between the measurement and comparison impedance and monitoring this difference.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn bei durch ein symmetrisches Zähler¬ polynom (Gewichtsfaktorenverteilung h^ = hn_i) mit geradem Zählergrad n beschreibbaren FIR-Filtern des ersten Typs und bei durch ein antisymmetrisches Zählerpolynom (Gewichtsfaktorenverteilung g^ = gn-i) mit geradem Zählergrad n beschreibbaren FIR-Filter des zweiten Typs als weitere FIR- Filter solche Filter verwendet werden, die sich durch ein symmetrisches Zählerpolynom (Gewichtsfaktorenverteilung h^ = hn_ι.) beschreiben lassen. Der Zählergrad n kann beliebig als gerade oder ungerade Zahl gewählt werden; wird er als gerade Zahl gewählt, wird die durch das Filter bewirkte Phasen¬ drehung, für die der Zählergrad n/2 der ausschlaggebende Fak¬ tor ist, mit einer ganzen Zahl multipliziert.According to one embodiment of the method according to the invention, it is advantageous if FIR filters of the first type which can be described by a symmetrical counter polynomial (weight factor distribution h ^ = h n _i) with an even counter degree n and when using an antisymmetric counter polynomial (weight factor distribution g ^ = g n -i) with a straight count degree n writable FIR filters of the second type, such filters are used as further FIR filters, such filters that can be described by a symmetrical counter polynomial (weight factor distribution h ^ = h n _ι.). The numerator degree n can be chosen as an even or odd number; if it is chosen as an even number, the phase rotation caused by the filter, for which the degree n / 2 is the decisive factor, is multiplied by an integer.

Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen die Figuren 1 und 2, von denenFigures 1 and 2, of which serve to further explain the method according to the invention

Figur IA ein Ersatzschaltbild einer im Rahmen einer Distanz¬ messung zu überwachenden Hochspannungsübertra- gungsleitung, Figur 1B die Darstellung der das Verhalten der Hochspan- nungsübertragungsleitung beschreibenden normierten Differentialgleichung in einem Blockschaltbild, und Figur 2 das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Blockschaltbild zeigt.FIG. 1A shows an equivalent circuit diagram of a high-voltage transmission line to be monitored as part of a distance measurement, 1B shows the representation of the normalized differential equation describing the behavior of the high-voltage transmission line in a block diagram, and FIG. 2 shows the principle of the method according to the invention in a block diagram.

Das in der Figur 1A dargestellte Schema einer elektrischen Hochspannungsübertragungsleitung weist eine Netzinduktivität Lfj und einen ohmschen Netzwiderstand R^ auf. Sie wird durch- flössen von einem Netzstrom ijj; an den Klemmen des Hochspan- nungsnetztes ist eine Netzspannung u^ abgreifbar. Die Größen ijj und uj stellen die Ausgangsgrößen der Hochspannungsüber- tragungsleitung dar. Die die Hochspannungsübertragungsleitung beschreibende Differentialgleichung lautet:The diagram of an electrical high-voltage transmission line shown in FIG. 1A has a network inductance L f j and an ohmic network resistance R ^. It is traversed by a mains current ijj; A mains voltage u ^ can be tapped at the terminals of the high-voltage network. The quantities ijj and uj represent the output quantities of the high-voltage transmission line. The differential equation describing the high-voltage transmission line is:

r di , _-. r di, _-.

UN = LN — + RN IN (i: dtUN = LN - + RN IN (i: German

Diese Gleichung (1) läßt sich - wie in der oben genannten EP 0 284 546 im einzelnen beschrieben ist - in eine von Abso- lutwerten unabhängige Darstellung überführen:This equation (1) can - as described in detail in the above-mentioned EP 0 284 546 - be converted into a representation independent of absolute values:

a x=-bx+u ( 2 )a x = -bx + u (2)

Das Blockschaltbild zu der normierten Differentialgleichung (2) ist der Figur 1B zu entnehmen. Aus der Gleichung (2) könnten die normierten Parameter a und b, die nun an die Stelle der absoluten Parameter Ljj und R^ getreten sind, durchThe block diagram for the standardized differential equation (2) can be found in FIG. 1B. The normalized parameters a and b, which have now taken the place of the absolute parameters Ljj and R ^, could be derived from equation (2)

Messung der Größen u, x und x zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten t^ und t2 bestimmt werden. Voraussetzung dafür ist, daß sich die Anordnung zu den Zeitpunkten ti und t2 in zwei voneinander unabhängigen Zuständen befindet.Measurement of the quantities u, x and x can be determined at two different times t ^ and t2. The prerequisite for this is that the arrangement at times ti and t2 is in two mutually independent states.

Wie der EP 0 284 546 Bl außerdem zu entnehmen ist, werden die Parameter a und b ohne Bildung der ersten zeitlichen Ablei- tung des normierten Stromes x ermittelt, indem die normierten Ausgangsgrößen u und x in einer Filtereinheit bewertet wer¬ den. Eine solche Bewertung erfolgt durch Faltungsoperationen (symbolisch mit * im Blockschaltbild gemäß Fig. 2 dargestellt) . Die normierte Ausgangsgröße u wird dazu über einen Analog-Digital-Umsetzer 2 (vgl. Fig. 2), der die Aus¬ gangsgröße u nach Abtastung mit einer entsprechend gewählten Abtastzeit T_^ in eine Zahlenfolge u^ umsetzt, einem digitalen FIR-Filter 3 zugeführt. Dieses digitale FIR-Filter 3 gehört zu einem ersten Filtertyp und weist eine symmetrische Ge- wichtsfaktorenverteilung h^ = hn_i auf. An dem Ausgang des digitalen FIR-Filters 3 entsteht eine Folge yjς, deren Abbil¬ dungsvorschrift lautet:As can also be gathered from EP 0 284 546 B1, the parameters a and b are determined without forming the first time derivative of the standardized current x by the standardized ones Output variables u and x are evaluated in a filter unit. Such an evaluation is carried out by convolution operations (symbolically represented by * in the block diagram according to FIG. 2). For this purpose, the normalized output variable u is converted to a digital FIR filter 3 via an analog-digital converter 2 (cf. FIG. 2), which converts the output variable u into a number sequence u ^ after sampling with a correspondingly selected sampling time T_ ^ fed. This digital FIR filter 3 belongs to a first filter type and has a symmetrical weight factor distribution h ^ = h n _i. At the output of the digital FIR filter 3, a sequence yjς is created, the imaging rule of which is:

k-i (3) ι=0k-i (3) ι = 0

Weiterhin wird nach entsprechender Abtastung in einem weite¬ ren Analog-Digital-Umsetzer 4 die normierte Ausgangsgröße x umgesetzt und die entstandenen Werte x einem digitalen FIR- Filter 5 zugeführt, das ebenfalls zum ersten Filtertyp gehört und dessen Gewichtsfaktorenverteilung identisch ist mit der des digitalen FIR-Filters 3; an dessen Ausgang wird eine Folge wjζ erzeugt, die beschrieben ist mit: nFurthermore, after corresponding scanning in a further analog-digital converter 4, the standardized output variable x is converted and the resulting values x jς are fed to a digital FIR filter 5, which likewise belongs to the first filter type and whose weight factor distribution is identical to that of the digital one FIR filter 3; at its output a sequence wj ζ is generated, which is described with: n

Wk = Σ hi ' Xk-i < 3 a > i=0Wk = Σ hi 'Xk-i < 3 a > i = 0

Außerdem werden die abgetasteten Werte xjς einem digitalen FIR-Filter 6 zugeführt , das einem zweiten Typ angehört , des¬ sen Gewichtsfaktorenverteilung gi = gn-i * lautet .In addition, the sampled values xjς are fed to a digital FIR filter 6, which belongs to a second type, whose weight factor distribution is gi = g n -i *.

Am Ausgang dieses digitalen FIR-Filters 6 entsteht eine Folge Vfc , deren Abbildungsvorschrift lautet :At the output of this digital FIR filter 6, a sequence Vfc is created, the mapping rule of which is:

n v* = ∑ gi ' k-i ( 3fe ) i=0 Die durch die FIR-Filter 3,5 und 6 erzeugten Ausgangsfolgen vvk und wk werden gemäß der Lehre nach der EP 0284 546 Bl so miteinander verknüpft, daß sie der aus der normierten Dif¬ ferentialgleichung (1) abgeleiteten Differentialgleichung (4) genügen:nv * = ∑ gi 'ki ( 3 fe) i = 0 The output sequences v k » v k and w k generated by the FIR filters 3, 5 and 6 are linked to one another in accordance with the teaching of EP 0284 546 B1 such that they correspond to the differential equation (1) derived from the standardized differential equation (1). 4) are enough:

Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001

Es handelt sich bei Gleichung (4) um eine von Ableitungen der Ausgangsgröße x freie lineare Gleichung mit zwei Unbekannten, nämlich den Parametern a und b, welche durch Ermitteln, Be¬ werten und Einsetzen von jeweils zwei linear voneinander un¬ abhängigen Abtastwerten von u und x lösbar ist und aus denen sich eine Meßimpedanz Zm bestimmen läßt. Im einzelnen wird dazu nochmals auf die EP 0 284 546 Bl verwiesen.Equation (4) is a linear equation free of derivatives of the output quantity x with two unknowns, namely the parameters a and b, which is obtained by determining, evaluating and inserting two linearly independent samples of u and x is solvable and from which a measuring impedance Z m can be determined. In particular, reference is again made to EP 0 284 546 B1.

Gemäß der Erfindung wird die Zahlenfolge ujς durch eine Fal¬ tungsoperation in einem weiteren FIR-Filter 8 eines dritten Typs mit Gewichtsfaktoren f^ bewertet, an dessen Ausgang Werte m^ entstehen, die sich durch folgende Gleichung be¬ schreiben lassen: n ntk = Σ /,•• Uk-i (5) ι=0According to the invention, the sequence of numbers ujς is evaluated by a folding operation in a further FIR filter 8 of a third type with weighting factors f ^, at whose output values m ^ arise which can be described by the following equation: n ntk = Σ /, •• Uk-i ( 5 ) ι = 0

Ferner wird mittels eines weiteren FIR-Filters 9 des dritten Typs die Zahlenfolge xjς bewertet; es ergibt sich folgende Ausgangsgröße n^:Furthermore, the number sequence xjς is evaluated by means of a further FIR filter 9 of the third type; the following output variable n ^ results:

Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002

Werden nunmehr entsprechend dem Vorgehen zur Ermittlung der Meßimpedanz Zm nach der EP 0 284 546 Bl in einem Rechenbaustein 10 zum Bestimmen einer Vergleichsimpedanz Zv die Werte , n und v^ weiterverarbeitet , dann ergibt sich zeitparallel zur Meßimpedanz die Vergleichsimpedanz Zv . Die diesen beiden Impedanzen Zm und Zv entsprechenden Größen am Ausgang des Rechenbausteins 10 werden einem Differenzbild¬ ner 11 zugeführt, dem eine Grenzwertstufe 12 nachgeordnet ist. Gilt z.B.If the values , n and v ^ are then processed further in a computing module 10 to determine a comparison impedance Z v in accordance with the procedure for determining the measurement impedance Z m according to EP 0 284 546 B1 , then the comparison impedance Z v results in parallel to the measurement impedance. The variables corresponding to these two impedances Z m and Z v at the output of the arithmetic module 10 are fed to a difference former 11, which is followed by a limit value stage 12. Applies e.g.

I Zm - Zv | < 0,1 . Zm, (7)I Zm - Z v | <0.1. Z m , (7)

dann wird die Meßimpedanz als hinreichend genau ermittelt be- trachtet und sofort - ohne Abwarten eines weiteren Meßwertes, also ohne Meßwiederholung - ein Auslösesignal erzeugt. the measuring impedance is then considered to be sufficiently precisely determined and a trigger signal is generated immediately without waiting for another measured value, that is to say without repeating the measurement.

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zum Durchführen von Distanzmessungen an einer elektrischen Hochspannungsübertragungsleitung, bei dem - aus Strom und Spannung der1. A method for performing distance measurements on an electrical high-voltage transmission line, in which - from current and voltage Hochspannungsübertragungsleitung abgeleitete Meßgrößen digitalisiert und in einer digitalen Filtereinheit (1) bewertet werden, die aus zwei linearphasigen, nichtrekursiven Digitalfiltern (FIR-Filter) eines ersten Typs (3,5) (mit einem Amplitudengang H(jω) undHigh-voltage transmission line derived measured quantities are digitized and evaluated in a digital filter unit (1), which consists of two linear-phase, non-recursive digital filters (FIR filters) of a first type (3.5) (with an amplitude response H (jω) and Gewichtsfaktoren h^) und aus mindestens einem FIR-Filter eines zweiten Typs (6) (mit einem Amplitudengang G(jω) und Gewichtsfaktoren g^) besteht,Weight factors h ^) and consists of at least one FIR filter of a second type (6) (with an amplitude response G (jω) and weight factors g ^), - die einzelnen Gewichtsfaktoren (h^, gi) der FIR-Filter (3,5,6) frei vorgegebenen werden,- The individual weight factors (h ^, gi) of the FIR filter (3,5,6) are freely specified, - die Fehlerkorrektur mittels eines Korrekturfaktors (kc) durchgeführt wird, der als Quotient aus den Amplitudengängen (H(Ω), G(Ω)) der FIR-Filter ersten und zweiten Typs (3,5,6) gebildet wird, - die in das Betriebsverhalten der- The error correction is carried out by means of a correction factor (k c ), which is formed as a quotient from the amplitude responses (H (Ω), G (Ω)) of the FIR filters of the first and second type (3,5,6), - the in the operational behavior of the Hochspannungsübertragungsleitungen beschreibenden Differentialgleichungen vorkommenden Parameter aus den bewerteten Ausgangsgrößen in einer Recheneinheit ermittelt werden und daraus eine die jeweilige Distanz zu einer Fehlerstelle angebende Meßimpedanz bestimmt wird undHigh-voltage transmission lines descriptive differential equations occurring parameters are determined from the evaluated output variables in a computing unit and a measuring impedance indicating the respective distance to a fault location is determined and - bei der Bewertung entstandene Fehler durch eine Fehlerkorrektur berücksichtigt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß- Errors that have arisen during the assessment are taken into account by an error correction, that is, that - die digitalisierten Meßgrößen (u,x) in der Filtereinheit (1) in zwei weiteren FIR-Filtern (8,9) eines dritten Typs- The digitized measured variables (u, x) in the filter unit (1) in two further FIR filters (8,9) of a third type (mit einem Amplitudengang F(jω) und Gewichts faktoren fi) bewertet werden, wobei die Filter der verschiedenen Typen den Bedingungen G(jω) = j . sinΩ . H(jω)(with an amplitude response F (jω) and weight factors fi) are evaluated, the filters of the different types meeting the conditions G (jω) = j. sinΩ. H (jω) F(jω) = j . sinΩ . G(jω) mit Ω =
Figure imgf000011_0001
die Abtastzeit und tönet-, die Netzfreguenz der Hochspannungsübertragungsleitung bezeichnen,
F (jω) = j. sinΩ. G (jω) with Ω =
Figure imgf000011_0001
the sampling time and tön et - denote the network frequency of the high-voltage transmission line,
mit den Ausgangssignalen
Figure imgf000011_0002
der weiteren FIR-Filter (8,9) eine Vergleichsimpedanz (Zv)bestimmt wird und die Distanzmessung als hinreichend genau betrachtet wird, wenn sich die Differenz zwischen der Meßimpedanz (Zm) und der Vergleichsimpedanz (Zv) innerhalb einer vorgegebenen Größe hält.
with the output signals
Figure imgf000011_0002
the further FIR filter (8, 9) determines a comparison impedance (Z v ) and the distance measurement is considered to be sufficiently accurate if the difference between the measurement impedance (Z m ) and the comparison impedance (Z v ) remains within a predetermined size .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that - bei durch ein symmetrisches Zählerpolynom- at by a symmetrical counter polynomial (Gewichtsfaktorenverteilung h^ = hn_i) mit geradem Zählergrad n beschreibbaren FIR-Filtern (3,5) des ersten Typs und bei durch ein antisymmetrisches Zählerpolynom (Gewichtsfaktorenverteilung g^ = gn-i) mit geradem Zählergrad n beschreibbaren FIR-Filter (6) des zweiten Typs als weitere FIR-Filter (8,9) solche Filter verwendet werden, die sich durch ein symmetrisches Zählerpolynom(Weight factor distribution h ^ = h n _i) with an even counter degree n writable FIR filters (3,5) of the first type and with an antisymmetric counter polynomial (weight factor distribution g ^ = g n -i) with even counter degree n writable ( 6) of the second type, such filters are used as further FIR filters (8, 9), which are distinguished by a symmetrical counter polynomial (Gewichtsfaktorenverteilung f^ = fn-i) beschreiben lassen, (Weight factor distribution f ^ = f n -i),
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