DE1151061B

DE1151061B - Distance protection for directly earthed three-phase networks

Info

Publication number: DE1151061B
Application number: DEA40576A
Authority: DE
Inventors: Ivan Oeberg
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1961-07-11
Filing date: 1962-06-30
Publication date: 1963-07-04
Also published as: CH395268A; GB1006438A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Distanzschutz für direkt geerdete Dreiphasennetze von solcher Ausbildung, daß er das Netz sowohl gegen einphasige als auch gegen zwei- und dreiphasige Kurzschlüsse schützt. Der Distanzschutz enthält vier Richtungsglieder, die wirksam werden, wenn der Phasenwinkel zwischen den Wechselstromgrößen, die die Richtungsglieder betätigen, in dem Intervall von 0 bis 180° liegt. Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung ist, daß eines der Richtungsglieder für alle zweiphasigen Kurzschlüsse bestimmt ist und ihm über drei Modellimpedanzen zwei aus zwei verketteten Spannungen und entsprechenden Linienströmen hergeleitete Spannungen zugeführt werden. Die drei übrigen Richtungsglieder sind für ein- und dreiphasige Fehler bestimmt und werden daher einzeln teils mittels einer der genannten Modellimpedanzen mit einer aus Phasenspannung, entsprechendem Linienstrom und Nullfolgestrom hergeleiteten Spannung, teils mit einer aus der der Plusfolge-Spannung der genannten Phasenspannung entgegenstehenden verketteten Spannung hergeleiteten Spannung gespeist.The present invention relates to a distance protection for directly earthed three-phase networks of Such training that he can use the network against single-phase as well as against two- and three-phase Protects short circuits. The distance protection contains four directional elements that take effect when the Phase angle between the alternating currents that actuate the directional elements in the interval of 0 to 180 °. The essential feature of the invention is that one of the directional links for all two-phase short-circuits is determined and two out of two chained to him via three model impedances Voltages and corresponding line currents derived voltages are supplied. The other three directional elements are intended for single-phase and three-phase faults and are therefore used individually partly by means of one of the named model impedances with a corresponding phase voltage Line current and zero sequence current derived voltage, partly with a voltage derived from the positive sequence voltage the phase voltage which is opposite to the phase voltage fed.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Selektivstufe undFig. 1 shows an embodiment of a selective stage and

Fig. 2, wie mehrere derartige Stufen zu einem kompletten Distanzschutz zusammengesetzt werden können.2 shows how several such stages are combined to form a complete distance protection can.

Das in Fig. 1 gezeigte Richtungsglied für zweiphasige Fehler ist an den Phasen R, S und T über drei kompensierende Reaktanzen oder sogenannte Modellimpedanzen 1, 2 und 3 angeschlossen. Die Modellimpedanz 1 ist an einem ersten Rechteckspannungsgerät 4 angeschlossen, während die Modellimpedanz 3 an einem zweiten Rechteckspannungsgerät 5 und die Modellimpedanz 2 mittels eines Leiters 6 an beiden Rechteckspannungsgeräten angeschlossen sind. Der Ausgang des Geräts 4 ist an einem differenzierenden Kreis 7 angeschlossen, der kurze Spannungsimpulse liefert, die dann einem Torkreis 8 zugeführt werden. Diesem Torkreis wird auch die Rechteckspannung des zweiten Geräts 5 zugeführt. Der Torkreis wird geöffnet, wenn die Spannungsimpulse des Kreises 7 dieselbe Polarität wie die Rechteckspannungswellen des zweiten Geräts 5 haben, und schließt dann den Auslösekreis eines Auslöserelais 5, wobei das Relais anspricht. Die Modellimpedanzen bestehen aus einem Stromtransformator mit zwei Primärwicklungen 10 und 11 und einer mit einem Widerstand 15 parallel geschalteten Sekundärwicklung 13. Von den beiden Primär-Distanzschutz für direkt geerdete
DreiphasennetzeThe directional element for two-phase faults shown in FIG. 1 is connected to phases R, S and T via three compensating reactances or so-called model impedances 1, 2 and 3. The model impedance 1 is connected to a first square-wave voltage device 4, while the model impedance 3 is connected to a second square-wave voltage device 5 and the model impedance 2 is connected to both square-wave voltage devices by means of a conductor 6. The output of the device 4 is connected to a differentiating circuit 7 which supplies short voltage pulses which are then fed to a gate circuit 8. The square-wave voltage of the second device 5 is also fed to this gate circuit. The gate circuit is opened when the voltage pulses of the circuit 7 have the same polarity as the square-wave voltage waves of the second device 5, and then closes the trip circuit of a trip relay 5, the relay responding. The model impedances consist of a current transformer with two primary windings 10 and 11 and a secondary winding 13 connected in parallel with a resistor 15. Of the two primary distance protection for directly earthed
Three-phase networks

Anmelder:Applicant:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Sweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43Representative: Dipl.-Ing. H. Missling, patent attorney,
Giessen, Bismarckstrasse. 43

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 11. Juli 1961 (Nr. 7185)Claimed priority:
Sweden of July 11, 1961 (No. 7185)

Ivan Öberg, Västeräs (Schweden),
ist als Erfinder genannt wordenIvan Öberg, Västeräs (Sweden),
has been named as the inventor

Wicklungen wird die erste mit einem dem Strom der entsprechenden Phase proportionalen Strom gespeist, während die letztgenannte Primärwicklung mit einem dem Nullfolgestrom proportionalen Strom gespeist wird.Windings, the first is fed with a current proportional to the current of the corresponding phase, while the latter primary winding is fed with a current proportional to the zero sequence current will.

In der nachfolgend beschriebenen Arbeitsweise des Distanzschutzes bezeichnen U_R, U₅, U_T die Phasenspannungen der Phasen R, S und T, U_RS, U_ST und U_TR die verketteten Spannungen des Netzes, I_R, I₃ und I_T die Phasenströme, I_RS, I_ST und I_TR die Hauptströme, I₀ den Nullfolgestrom, Z_K den Impedanzwert der Modellimpedanzen 1, 2 und 3 und H eine Proportionalitätskonstante.In the operating principle of the distance protection described below, U _R , U ₅ , U _T denote the phase voltages of phases R, S and T, U _RS , U _ST and U _{TR denote} the line-to-line voltages of the network, I _R , I ₃ and I _T denote the phase currents , I _RS , I _ST and I _{TR are} the main currents, I _{0 is} the zero sequence current, Z _{K is} the impedance value of the model impedances 1, 2 and 3 and H is a constant of proportionality.

Das Rechteckspannungsgerät 4 wird über die Modellimpedanz 1 mit einer Spannung U_R—Z_K(I_R +HI₀) und über die Modellimpedanz 2 und den Leiter 6 mit einer Spannung U_S—Z_K(I_S+HI_O) gespeist. Die Spannung über dem Rechteckspannungsgerät 4 wird dann:The square-wave voltage device 4 is fed via the model impedance 1 with a voltage U _R -Z _K (I _R + HI ₀ ) and via the model impedance 2 and the conductor 6 with a voltage U _S -Z _K (I _S + HI _O ) . The voltage across the square-wave voltage device 4 is then:

U_R~Z_K(I_R+HI₀) - U_S+Z_K(I_S+HI_O). U _R ~ Z _K (I _R + HI ₀ ) - U _S + Z _K (I _S + HI _O ).

Dies ergibt:This gives:

U_R-U_S-Z_K(I_R-I_S).U _R -U _S -Z _K (I _R -I _S ).

Wenn U_R—U_S mit U_RS gleichgesetzt wird undWhen U _R -U _{S is} equated with U _{RS and}

I rsI rs

wird die Spannung über dem Gerät 4the voltage across the device 4

¹RS ¹ RS

ZvI₁ ZvI ₁

K¹RS-K ¹ RS-

309 619/216309 619/216

In derselben Weise ist die Spannung über dem Gerät 5In the same way the voltage across the device is 5

Sobald der Phasenwinkel zwischen den beiden über den Geräten 4 und 5 liegenden Spannungen in dem Intervall 0 bis 180° liegt, d. h. bei allen zweiphasigen Fehlern, wird der Torkreis 8 geöffnet, und das Auslöserelais spricht an.As soon as the phase angle between the two voltages across devices 4 and 5 is in lies in the interval 0 to 180 °, d. H. for all two-phase errors, the gate circuit 8 is opened, and the trip relay responds.

Um Auslösung bei einphasigen und dreiphasigen Fehlern zu erhalten, gibt es ferner drei Richtungsglieder. Zu jedem von diesen gehört ein Rechteckspannungsgerät 14, 15 und 16, die der Reihe nach an den obengenannten ModeUimpedanzen 1, 2 und 3 angeschlossen sind. Die Rechteckspannungsgeräte sind außerdem am Nulleiter des Netzes angeschlossen. There are also three directional elements for tripping in the event of single-phase and three-phase faults. Each of these has a square-wave voltage device associated with it 14, 15 and 16, which in turn at the above-mentioned mode impedances 1, 2 and 3 are connected. The square-wave voltage devices are also connected to the neutral conductor of the network.

An drei Phasen des Netzes ist eine Siebkette der Plusfolgespannung des Netzes angeschlossen. Drei Rechteckspannungsgeräte 18, 19 und 20 sind am Ausgang der Siebkette angeschlossen.A filter chain of the positive sequence voltage of the network is connected to three phases of the network. Three Square-wave voltage devices 18, 19 and 20 are connected to the output of the sieve chain.

Das Richtungsglied für die Auslösung bei Fehlern in der Ä-Phase enthält außer dem Rechteckspannungsgerät 14 auch einen differenzierenden Kreis 21, der am Rechteckspannungsgerät 19 angeschlossen ist. Der differenzierende Kreis wird dann Spannungsimpulse in Abhängigkeit von der Phasenlage der Plusfolgekomponenten der verketteten Spannung U_ST abgeben. Die Rechteckspannung des Geräts 14 und die Spannungsimpulse des differenzierenden Kreises 21 werden einem Torkreis 24 zugeführt. Das Richtungsglied mißt den Phasenwinkel zwischen den Spannungen U_R—Z_K(I_R+HI_Q) und U_ST, und wenn der genannte Phasenwinkel in dem Intervall 0 bis 180° liegt, verursacht der Torkreis 24, daß das Relais 9 Auslöseimpulse erhält.In addition to the square-wave voltage device 14, the directional element for triggering in the event of errors in the λ-phase also contains a differentiating circle 21 which is connected to the square-wave voltage device 19. The differentiating circuit will then emit voltage pulses as a function of the phase position of the positive sequence components of the chained voltage U _ST. The square wave voltage of the device 14 and the voltage pulses of the differentiating circuit 21 are fed to a gate circuit 24. The directional element measures the phase angle between the voltages U _R -Z _K (I _R + HI _Q ) and U _ST , and if the said phase angle lies in the interval 0 to 180 °, the gate circuit 24 causes the relay to receive 9 triggering pulses.

In entsprechender Weise verursachen die Richtungsglieder der 5-Phase bzw. der T-Phase, daß das Relais 9 Auslöseimpulse erhält, wenn der Phasenwinkel zwischen den Spannungen U_S—Z_K(I_S+HI_O) und U_RT bzw. zwischen den Spannungen U_T—Z_K(I_T+HI₀) und U_RS in dem Intervall 0 bis 180° liegt.Correspondingly, the directional elements of the 5-phase or the T-phase cause the relay 9 to receive trigger pulses when the phase angle between the voltages U _S -Z _K (I _S + HI _O ) and U _RT or between the voltages U _T -Z _K (I _T + HI ₀ ) and U _RS lies in the interval 0 to 180 °.

Fig. 2 zeigt einen Distanzschutz, der aus vier Auslöseeinheiten I, Π, III und IV von der in Fig. 1 gezeigten Art besteht. Die in Fig. 1 gezeigte Siebkette der Plusfolgespannung 17 ist für sämtliche Einheiten gemeinsam. Die Einheiten betätigen je ein Auslöserelais Ul, U 2, U 3 und U 4, die mittels ihrer Arbeitskontakte die Auslösung des Distanzschutzes be- tätigen. Die Auslösekontakte U 2 a, U3a und U 4a sind in Reihenschaltung mit Zeitkontakten Tl, T2 und Γ 3 des Zeitorgans T des Distanzschutzes, wodurch eine Zeitselektivität zwischen den verschiedenen Auslösestufen erhalten wird. Die Auslöseeinheit IV, die die längste Reichweite hat, ist auch Starteinheit, da ihr Auslöserelais !74 mit einem Kontakt U4b versehen ist, der das Zeitorgan T betätigt. Die Starteinheit hat noch einen Kontakt U 4 c, der einen Stromkreis schließt, wodurch die Einheiten I, II und III Selbsthaltung erhalten, die bei Rückgang der Starteinheit unterbrochen wird. Der Distanzschutz kann derart vervollständigt werden, daß ein Rechteckspannungsgerät, das Phasenrelais der Meßeinheit der ersten Stufe, das von der Plusfolgespannung gespeist ist, mit Speicherwirkung versehen werden kann. Ferner kann die Starteinheit im Bedarfsfalle so geschaltet werden, daß sie auch zur Phasenwahl verwendet werden kann.FIG. 2 shows a distance protection consisting of four trip units I, Π, III and IV of the type shown in FIG. The sieve chain of the positive sequence voltage 17 shown in FIG. 1 is common for all units. The units each actuate a trip relay Ul, U 2, U 3 and U 4, which actuate the tripping of the distance protection by means of their working contacts. The trip contacts U 2 a, U3a and U 4a are connected in series with time contacts T1, T2 and Γ 3 of the time element T of the distance protection, whereby a time selectivity between the different trip levels is obtained. The trip unit IV, which has the longest range, is also the start unit, since its trip relay 74 is provided with a contact U4b which actuates the timer T. The starter unit also has a contact U 4c, which closes a circuit, which means that units I, II and III are self-holding, which is interrupted when the starter unit drops. The distance protection can be completed in such a way that a square-wave voltage device, the phase relay of the measuring unit of the first stage, which is fed by the positive sequence voltage, can be provided with a memory effect. In addition, the starter unit can be switched if necessary so that it can also be used for phase selection.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Distance protection for directly earthed three-phase networks with four direction elements, which become effective when the phase angle between the alternating currents that actuate the direction elements is in the interval from 0 to 180 °, characterized in that one of the direction elements is intended for all two-phase short circuits and therefore two voltages derived from two concatenated voltages and corresponding line currents are fed to it via three mode impedances, while the other three directional elements are intended for single and three-phase faults and therefore individually partly by means of one of the model impedances mentioned with a phase voltage, corresponding line current and zero sequence current derived voltage, can be fed partly with a voltage derived from the chained voltage which is opposite to the positive sequence voltage of the phase voltage mentioned.

2. Distance protection according to claim 1, characterized in that the directional element for two-phase faults belong to two square-wave voltage devices, each of which is connected to one of the Phases of the network are connected via a model impedance (1, 3) switched on in each connection is, with both square-wave voltage devices via a third model impedance (2) also on the third phase of the network are connected.

3. Distance protection according to claim 2, characterized in that one of the square-wave voltage devices a differentiating circuit feeds the short voltage pulses to a gate circuit (8), while the other square-wave device (5) is connected directly to the gate circuit (8).

4. Distance protection according to claim 1, characterized in that for each directional element for single-phase and three-phase errors a square-wave voltage device (14, 15, 16) is part of the Phase voltage is fed via one of the named model impedances and on its output side is connected to a gate circuit (24,25,26), with a differentiating one at the gate circuit Circle (21, 22, 23) is connected, which is connected to a sieve chain of the positive sequence voltage of the network connected square-wave voltage device (19, 20, 18) is fed.

1 sheet of drawings