DE3344208C2

DE3344208C2 -

Info

Publication number: DE3344208C2
Application number: DE3344208A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Gesing; Hubert 5628 Heiligenhaus De Roellecke
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1983-09-17
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1988-08-25
Also published as: DE3344208A1; CH665487A5

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erfassung eines Erd- oder Kurzschlußstromes in einem geerdeten oder halbstarr geerdeten Wechselstromnetz und umfaßt eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.The invention is based on a method for detection of a ground or short-circuit current in a grounded or semi-rigid AC network and includes a circuit to carry out the procedure.

In geerdeten und halbstarr geerdeten Wechselstromnetzen, insbesondere Mittelspannungsnetzen, ist der bei verschie denen Erdanschlüssen fließende Strom von Interesse. Da der Erdschlußstrom häufig Oberschwingungen enthält, ist bei der Ermittlung des Stromes auf die richtige Bewertung der Oberschwingungen zu achten.In earthed and semi-rigid earthed AC networks, especially medium voltage networks, is the case with various current of interest flowing to ground connections. Since the Earth leakage current often contains harmonics the determination of the current on the correct evaluation of the Harmonics to watch out for.

Zudem schwanken bei Fehlerwechsel als auch bei Sättigungs erscheinungen der Stromwandler die Nulldurchgänge des Stromes zeitlich , so daß bei einer Auswertung innerhalb der Stromnulldurchgänge Fehlmessungen entstehen.In addition, fluctuations in error changes and saturation fluctuate appearances of the current transformers the zero crossings of the Current in time, so that when evaluating within the zero current crossings result in incorrect measurements.

Aus der DE-OS 30 30 987 ist ein Verfahren zum Suchen und zur Störkompensation von Extremwerten bei der Verarbeitung von abgetasteten Signalen bekannt. Die Meßwerte des abgetasteten Signales werden bis zum Zeitpunkt der nächsten Abtastung gespeichert. Hierbei wird in jedem Abtastzeitpunkt ein aktueller Meßwert mit einem früheren Meßwert verglichen und geprüft, ob der neue Meßwert größer ist als der alte Meßwert.DE-OS 30 30 987 describes a method for searching and for interference compensation known from extreme values when processing sampled signals. The Measured values of the sampled signal are up to the time of the next Sampling saved. In this case, a current one is made at each sampling time Measured value compared with an earlier measured value and checked whether the new measured value is greater than the old measured value.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltung zum Erfassen der maximalen Höhe eines Erd- oder Kurzschlußstromes an zugeben, welches es gestattet, die Einflüsse von Ein schwingvorgängen beim Fehlereintritt bzw. bei einer Feh lerschaltung (rush) während der Erfassung des Fehler stromes zu eliminieren und die dabei auftretenden Ober schwingungen richtig zu bewerten. The object of the invention is a method and a circuit for detection the maximum level of an earth or short-circuit current admit, which allows the influences of Ein vibrations when an error occurs or when a fault occurs circuit (rush) during the detection of the fault to eliminate the current and the appearing upper evaluate vibrations correctly.

Die Aufgabe ist mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bzw. des Anspruchs 5 angegebenen Merkmalen gelöst. Als Bewertungsgröße für den Erd- oder Kurzschlußstrom eignet sich der arithmetische Mittelwert, der Scheitelwert oder der Effektivwert. Durch die in Erd- oder Kurzschlußströmen häufig vorhandenen Oberschwingungen würde bei einer Scheitelwertmessung un ter Berücksichtigung des Scheitelfaktors sinusförmiger Ströme der Meßwert durch die Oberschwingungen verfälscht. Die Scheitelwertmessung ist somit bevorzugt für oberwel lenarme Ströme geeignet. Bei einer arithmetischen Mittel wertmessung erfolgt eine Bewertung der Oberschwingungs anteile, die jedoch bei stark oberwellenhaltigen Erd- oder Kurzschlußströmen mit einem größeren Fehler behaftet ist.The object is with the characterizing part of claim 1 and claim 5 specified features solved. As a rating for the Earth or short-circuit current is suitable for arithmetic Mean, peak or RMS. By those often present in earth or short-circuit currents Harmonics would be un when measuring the peak value ter consideration of the crest factor sinusoidal Currents falsified by the harmonics. The peak value measurement is therefore preferred for overworld low currents. With an arithmetic mean the harmonic is assessed proportions, which, however, or short-circuit currents with a larger error is.

Bei der Messung des Effektivwertes werden alle Ober schwingungsanteile richtig bewertet. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand des in der Fig. 1 dargestellten Zeitdiagrammes erläutert, bei dem die Ef fektivwertmessung als Bewertungsgröße zugrunde gelegt ist.When measuring the effective value, all harmonic components are correctly assessed. The method according to the invention is explained below with reference to the time diagram shown in FIG. 1, in which the effective value measurement is used as the evaluation variable.

In der Fig. 1 ist der Amplitudenverlauf von verschieden artigen Erdschlußströmen über der Zeit t dargestellt. Es handelt sich um periodische Wechselströme mit einer Peri odendauer von 20 Millisekunden. Der Effektivwert eines Erdschlußstromes wird während jeweils einer Periode des Wechselstromes ermittelt. Der Meßzyklus n, n + 1, . . . zur Ermittlung des Effektivwertes wiederholt sich periodisch und dauert 20 Millisekunden. Beachtlich dabei ist, daß jeder Meßzyklus nicht synchron mit dem Nulldurchgang der zu messenden Stromamplitude beginnen muß und innerhalb einer Periode beliebig liegen kann.In Fig. 1 of the amplitude characteristic of different types of ground fault is depicted over the time t. These are periodic alternating currents with a period of 20 milliseconds. The effective value of an earth leakage current is determined during one period of the alternating current. The measuring cycle n, n + 1,. . . to determine the effective value is repeated periodically and takes 20 milliseconds. It is remarkable that each measuring cycle does not have to start synchronously with the zero crossing of the current amplitude to be measured and can lie anywhere within a period.

Bei dem Verfahren zur Erfassung des maximalen Effektiv wertes eines Erdschlußstromes wird fortlaufend ein neuer Meßwert I ₁ mit dem größten bisher gemessenen und ange zeigten Meßwert I verglichenm. Ist der neue Meßwert I ₁ größer als der angezeigte Wert I, und auch der Meßwert I ₂ des nächsten Meßzyklus größer als der Wert I, so wird der angezeigte Wert I gelöscht und der Wert I ₂ abgespeichert und zur Anzeige gebracht. Anderenfalls bleibt der Spei cher- und Anzeigestand I erhalten.In the method for detecting the maximum effective value of an earth leakage current, a new measured value I ₁ is continuously compared with the largest measured value I measured and shown so far. If the new measured value I _{1 is} greater than the displayed value I , and also the measured value I _{2 of} the next measurement cycle is greater than the value I , the displayed value I is deleted and the value I _{2 is} stored and displayed. Otherwise, the storage and display status I is retained.

Um die Auswertung von Einschwingvorgängen auszuschalten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfah rens vorgesehen, jeden Meßzyklus um eine oder mehrere Perioden des zu messenden Fehlerstromes zu verzögern. Durch Einführung einer Verzögerungszeit t _v wird eine War tezeit festgelegt, innerhalb der das zu überwachende Wechselstromnetz nach einem Einschwingvorgang sich wieder in einen stationären Zustand einstellen kann.In order to switch off the evaluation of transient processes, it is provided according to an advantageous development of the method to delay each measuring cycle by one or more periods of the fault current to be measured. By introducing a delay time t _v , a waiting time is defined within which the AC network to be monitored can return to a steady state after a transient process.

Die Fig. 1 veranschaulicht die Wirkung eines Meßverfah rens, bei dem eine Verzögerungszeit t _v von drei Perioden eingeführt ist. Unter der Anahme, daß eine Stromperiode wieder 20 Millisekunden beträgt, ergibt sich eine Verzö gerungszeit t _v von 60 Millisekunden. Fig. 1 illustrates the effect of a Meßverfah Rens, in which a delay time t _v of three periods is introduced. Assuming that a current period is again 20 milliseconds, the delay time t _{v is} 60 milliseconds.

Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung des geschilderten Meßverfahrens ist als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt.A preferred circuit arrangement for carrying out the measurement method described is shown as a block diagram in FIG. 2.

Der zu untersuchende Fehlerstrom wird je nach Stromstärke in die Primärwicklung eines von vier Stromwandlern 5 ein gespeist. Sekundärseitig sind die Stromwandler 5 über einen Anschluß mit einem gemeinsamen Bezugspunkt (Meßmas se) verbunden, während der andere Anschluß jeweils über einen Schließkontakt an eine Meßschaltung 6 anschließbar ist. Diese Meßschaltung 6 enthält einen Auswerter 1, einen Speicher 2, eine Anzeige 3 und wird von einer Hilfsspannungsquelle U _H gespeist. Der Auswerter 1 ermit telt über jeweils eine Periode des zugeführten Fehler stromes in einem Meßzyklus, der nicht synchron mit dem Stromnulldurchgang beginnen muß, den Effektivwert des Stromes und vergleicht diesen neuen Wert mit dem größten zuletzt gemessenen Meßwert. Ergibt der neue Meßwert einen höheren Wert als den bisher gespeicherten Wert, so ge langt der nächste Meßwert in den Speicher 2, wenn dieser größer ist als der bisher gespeicherte. Der im Speicher 2 zuletzt abgelegte Meßwert wird von der Anzeige 3 übernom men. Mit Hilfe eines Tasters 4 kann die Meßschaltung auf Null rückgesetzt werden.The fault current to be examined is fed into the primary winding in one of four current transformers 5 , depending on the current strength. On the secondary side, the current transformers 5 are connected via a connection to a common reference point (Meßmas se), while the other connection can be connected to a measurement circuit 6 via a make contact. This measuring circuit 6 contains an evaluator 1 , a memory 2 , a display 3 and is fed by an auxiliary voltage source U _H. The evaluator 1 determines the effective value of the current over a period of the supplied fault current in a measuring cycle, which does not have to start synchronously with the current zero crossing, and compares this new value with the largest measured value last measured. If the new measured value results in a higher value than the previously stored value, then the next measured value reaches the memory 2 if it is larger than the previously stored one. The last measured value stored in memory 2 is taken over by display 3 . With the help of a button 4 , the measuring circuit can be reset to zero.

Claims

1. A method for detecting an earth or short-circuit current (fault current) in an earthed or semi-rigid earthed AC network, characterized by the following features:

a) the fault current is measured over the period of one period (= one measuring cycle);
b) the value measured during a first measuring cycle is compared with the largest value last recorded and displayed;
c) if the comparison shows that the measured value is greater than the displayed value, then a second measuring cycle follows with a new comparison;
d) if the value measured during the second measuring cycle is again greater than the displayed value, the new value is stored and displayed.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the effective value of the earth or short-circuit current ge will measure.

3. The method according to claim 1, characterized in that the second measurement cycle by at least one period duration is delayed.

4. The method according to claim 1, characterized in that a measuring cycle is out of sync with the zero crossing of the fault current must begin.

5. Circuit for performing the method according to claim 1, characterized by an evaluator ( 1 ) for measuring the fault current, a memory ( 2 ) for storing the maximum value, a display ( 3 ) for signaling the current maximum value and a button ( 4 ) for manual resetting of the measuring circuit ( 6 ).