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Anordnung zur Erhoehung der Empfindlichkeit des Oberleitungsdistanzschutzes

IP.com Disclosure Number: IPCOM000013157D
Original Publication Date: 2003-Jul-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 2 page(s) / 104K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zum Schutz fuer ein- und mehrseitig gespeiste Bahnoberleitungen in beliebig vermaschten Netzen werden digitale Oberleitungsschutzgeraete verwendet. Eine Basisfunktion ist der Distanzschutz, bei dem die Kurzschlussentfernung durch Impedanzmessung bestimmt wird. Beim zweistufigen Distanzschutz, z.B. gibt es zwei Zonen Z1K und Z2K unterschiedlicher Reichweite, deren Leitungsimpedanz errechnet und mit den eingestellten Kennlinien verglichen wird. Wird dabei festgestellt, dass diese Impedanzwerte die Vergleichsimpedanzen, die aufgrund der bekannten spezifischen Streckenimpedanz multipliziert mit der Laenge der zu schuetzenden Strecke eingestellt sind, unterschreiten, so wird „Kurzschluss“ erkannt und der Aus-Befehl an den Leistungsschalter gegeben. Bei hoch belasteten und langen Fahrleitungen, beim Anfahren mit hohen Lasten oder Laststroemen am Ende langer Speisebereiche kommen die Lastimpedanzen in die Groessenordnung der Kurzschlussimpedanzen. Um Betriebszustaende von Kurzschluessen zu unterscheiden, benutzt man die sogenannten Anfahrtsstufe Z2L (L = Betriebszustand). Von der Kennlinie her ist diese identisch zu der Zone Z2K (K = Kurzschluss), sie besitzt aber eine groessere Stufenzeit. Deswegen sind fuer die Distanzstufe Z2K spezielle Anregverfahren noetig, um nur bei Kurzschluessen und nicht bei Anfahrzustaenden zu starten. Ein Impedanzvergleich allein reicht als Unterscheidungsmerkmal nicht mehr aus. In den Schutzgeraeten (z.B. 7SA517 und 7SA518/9 von Siemens oder PD591 von Alstom) dienen die Gradienten von Strom und von Spannung als Unterscheidungskriterium zwischen Last- und Kurzschlussfall. Dabei wird der Sachverhalt ausgenutzt, dass die Gradienten im Ueberlastfall wesentlich kleiner als im Kurzschlussfall sind. Ausserdem ist es erforderlich, die schwankenden Lastverhaeltnisse als Funktion der Entfernung zwischen Speisestelle und Lokomotive zu beruecksichtigen. Im Folgenden wird eine neue Moeglichkeit zur Erhoehung der Messempfindlichkeit und zur Vermeidung von Fehlausloesungen bei unguenstigen Fahrzeugkonstellationen aufgezeigt. Das Messprinzip kann dabei fuer Strom- und Spannungsmessungen angewandt werden. Im Folgenden sind die Ueberlegungen fuer eine Strommessung angestellt (fuer Spannung gelten die Berechnungsvorschriften analog). Die Grundlage des Vergleichs des aktuell gemessenen Stromes mit dem zu einem frueheren Zeitpunkt fliessenden Stromes ist dadurch gekennzeichnet, dass fuer jeden der beiden Zeitpunkte der komplexe Stromvektor gebildet wird:

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Anordnung zur Erhoehung der Empfindlichkeit des Oberleitungsdistanzschutzes

Idea: Prof. Dr. Eduard Schneerson, DE-Nuernberg / Fuerth

Zum Schutz fuer ein- und mehrseitig gespeiste Bahnoberleitungen in beliebig vermaschten Netzen werden digitale Oberleitungsschutzgeraete verwendet. Eine Basisfunktion ist der Distanzschutz, bei dem die Kurzschlussentfernung durch Impedanzmessung bestimmt wird. Beim zweistufigen Distanzschutz, z.B. gibt es zwei Zonen Z1K und Z2K unterschiedlicher Reichweite, deren Leitungsimpedanz errechnet und mit den eingestellten Kennlinien verglichen wird. Wird dabei festgestellt, dass diese Impedanzwerte die Vergleichsimpedanzen, die aufgrund der bekannten spezifischen Streckenimpedanz multipliziert mit der Laenge der zu schuetzenden Strecke eingestellt sind, unterschreiten, so wird "Kurzschluss" erkannt und der Aus-Befehl an den Leistungsschalter gegeben. Bei hoch belasteten und langen Fahrleitungen, beim Anfahren mit hohen Lasten oder Laststroemen am Ende langer Speisebereiche kommen die Lastimpedanzen in die Groessenordnung der Kurzschlussimpedanzen. Um Betriebszustaende von Kurzschluessen zu unterscheiden, benutzt man die sogenannten Anfahrtsstufe Z2L (L = Betriebszustand). Von der Kennlinie her ist diese identisch zu der Zone Z2K (K = Kurzschluss), sie besitzt aber eine groessere Stufenzeit. Deswegen sind fuer die Distanzstufe Z2K spezielle Anregverfahren noetig, um nur bei Kurzschluessen und nicht bei Anfahrzustaenden zu starten. Ein Impedanzvergleich allein reicht als Unterscheidungsmerkmal nicht mehr aus. In den Schutzgeraeten (z.B. 7SA517 und 7SA518/9 von Siemens oder PD591 von Alstom) dienen die Gradienten von Strom t [g68]I [g68] und von Spannung t [g68]U [g68] als Unterscheidungskriterium zwischen Last- und Kurzschlussfall. Dabei wird der Sachverhalt ausgenutzt, dass die Gradienten im Ueberlastfall wesentlich kleiner als im Kurzschlussfall sind. Ausserdem ist es erforderlich, die schwankenden Lastverhaeltnisse als Funktion der Entfernung zwischen Speisestelle und Lokomotive zu beruecksichtigen.

Im Folgenden wird eine neue Moeglichkeit zur Erhoehung der Messempfindlichkeit und zur Vermeidung von Fehlausloesungen bei unguenstigen Fahrzeugkonstellationen aufgezeigt. Das Messprinzip kann dabei fuer Strom- und Spannungsmessungen angewandt werden. Im Folgenden sind die Ueberlegungen fuer eine Strommessung angestellt (fuer Spannung gelten die Berechnungsvorschriften analog). Die Grundlage des Vergleichs des aktuell gemessenen Stromes 2 I

mit dem zu einem frueheren Zeitpunkt t - t [g68] fliessenden Stromes 1 I ist dadurch gekennzeichnet, dass fuer jeden der beiden Zeitpunkte der komplexe Stromvektor gebildet wird:

            y [g114][g61][g43][g215]I I jx I (1).

Das Ansprechen der Distanzstufen erfolgt dann, wenn eine Aenderung des Stromes den eingestellten Wert ueberschreitet. Dabei wird ausgenutzt, dass die Auswertung der Stromzeigeraenderung | I [g68]| [g114...