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Verfahren zur Bestimmung eines Messstellenselektiven Winkelkriteriums

IP.com Disclosure Number: IPCOM000131630D
Published in the IP.com Journal: Volume 5 Issue 11B (2005-12-10)
Included in the Prior Art Database: 2005-Dec-10
Document File: 4 page(s) / 68K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Ein Erdfehlerdifferentialschutz erfasst selektiv und mit hoher Empfindlichkeit Erdkurzschluesse in Transformatoren, Querdrosseln, Sternpunktbildnern oder rotierenden Maschinen, bei denen der Sternpunkt geerdet ist. Auch bei Transformatoren mit Sternpunktbildner im Schutzbereich ist er unter der Voraussetzung einsetzbar, dass ein Stromwandler zwischen Sternpunkt und Erde eingesetzt ist. Der Sternpunktwandler und die Leiterstromwandler grenzen den Schutzbereich ab. Bisher kann der Erdfehlerdifferentialschutz nicht bei Spartransformatoren und bei Transformatorenseiten mit Ein- bis Anderthalb-Leistungsschalter-Anordnung, also bei mehreren Messstellen an einer Transformatorseite, eingesetzt werden. Der Erdfehlerdifferentialschutz summiert das Nullsystem der Leiterstroeme der Messstelle und das Nullsystem des gemessenen Sternpunktstromes zu einem Erdfehlerdifferentialstrom IEDS:

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S

Verfahren zur Bestimmung eines Messstellenselektiven Winkelkriteriums

Idee: Frank Mieske, DE-Berlin

Ein Erdfehlerdifferentialschutz erfasst selektiv und mit hoher Empfindlichkeit Erdkurzschluesse in Transformatoren, Querdrosseln, Sternpunktbildnern oder rotierenden Maschinen, bei denen der Sternpunkt geerdet ist. Auch bei Transformatoren mit Sternpunktbildner im Schutzbereich ist er unter der Voraussetzung einsetzbar, dass ein Stromwandler zwischen Sternpunkt und Erde eingesetzt ist. Der Sternpunktwandler und die Leiterstromwandler grenzen den Schutzbereich ab. Bisher kann der Erdfehlerdifferentialschutz nicht bei Spartransformatoren und bei Transformatorenseiten mit Ein- bis Anderthalb-Leistungsschalter-Anordnung, also bei mehreren Messstellen an einer Transformatorseite, eingesetzt werden.

Der Erdfehlerdifferentialschutz summiert das Nullsystem der Leiterstroeme der Messstelle und das Nullsystem des gemessenen Sternpunktstromes zu einem Erdfehlerdifferentialstrom IEDS:

3I0** - 3I0* und IEDS = 3I0** + 3I0* = 0 ( 3I0** = IL1 + IL2 + IL3 ; 3I0* = ISTERN ).

Bisher wird im Falle eines aeusseren Fehlers davon ausgegangen, dass sich die Messstellen fuer die Stroeme IL und I0 immer innerhalb einer Schleife befinden, ebenso wie der berechnete Nullstrom und der gemessene Sternpunktstrom in einem Dreiphasensystem. Unter dieser Voraussetzung sind die Stroeme betrags- und phasengleich. Entsprechend der Stromrichtungsdefinition fuer den digitalen Schutz ergibt sich eine Phasenwinkeldifferenz von 180°. Diese Phasenwinkeldifferenz von 3I0* und 3I0** wird als Stabilisierungskriterium fuer die Ausloesung zur Unterscheidung innerer und aeusserer Fehler verwendet. Wie im Zeigerdiagramm in Abb. 1 ersichtlich, betraegt bei den aussen liegenden einpoligen Fehlern die Phasenwinkeldifferenz 180°. Die Phasenwinkeldifferenz wird naeherungsweise ueber ein Winkelmass SEDS berechnet mit:

SEDS = | 3I0* - 3I0** | - |3I0* + 3I0**|

Falls die Phasenwinkeldifferenz kleiner als ein bestimmter Grenzwinkel ist, liegt ein innerer Erdkurzschluss vor.

Das bisherige Kriterium der Winkelmassbestimmung zwischen berechnetem Nullsystem und gemessenem Sternpunktstrom ist jedoch nicht anwendbar bei der Berechnung des Nullsystems aus mehreren Messschleifen.

Daher wird eine neuartige Loesung vorgeschlagen, so dass die Winkelmassbestimmung nicht mehr auf dem berechnetem Nullsystem beruht, sondern selektiv auf dem berechneten Nullsystem jeder Messstelle des Schutzobjektes. Zudem wird eine Logik zur Bestimmung des resultierenden Winkelmasses eingefuehrt.

Mit der Berechnung des Nullsystems der Leiter

3I0** = 3I0M1 + 3I0M2 ergibt sich

IEDS = 3I0** + 3I0* = 0 .

Das Winkelkriterium ist in der bisherigen Form fuer die Unterscheidung von inneren und aeusseren Fehlern nicht mehr geeignet.

Abb. 2 zeigt das Zeigerbild aeusserer einpoliger Fehler mit Erdberuehrung an einer Transformatorseite mit mehreren Messstellen und Speisung von Messstelle zwei. Hier ergibt sich mit 3I0* = -3I0**

SEDS...