Die Erfindung betrifft eine Distanzrelaiseinrichtung, die zum Ziel hat, ungewollten Betrieb aufgrund eines Übererreichens zu verhindern.

Im Allgemeinen wird für den gemessenen Wert der Fehlerimpedanz in einem Distanzrelais die Impedanz für den Fehlerpunkt für die fehlerhafte Phase korrekt gefunden, ausgenommen der Laststrom und der Fehlerpunktwiderstand, etc.

Wie jedoch allgemein bekannt ist, tritt eine Übererreichen oder eine Untererreichen der gesetzten Impedanz bezüglich der anderen Phasen auf (die Phasen, die zu der fehlerhaften Phase gehören).

„Übererreichen" bedeutet hier, dass der Betriebsbereich eines Distanzrelais aus der Distanz hinaus reicht, die eine Betriebsgrenze oder die Grenze einer Impedanz zeigt.

„Untererreichen" bedeutet, dass ein Distanzrelais einen internen Fehler in dem Betriebsbereich des Distanzrelais detektiert, ausgenommen die Betriebsausgabe.

Ein typisches Beispiel dieser Tendenz ist das Übererreichen der ersten Phase in einem Kurzschlussdistanzrelais (ZIS)-Element, das beschrieben ist auf den Seiten 252–254 von „Protective Relay Techniques, Kapitel 3" veröffentlicht am 15. April 1981 von Tokyo Denki University Publications Office.

Als eine Gegenmaßnahme für ein derartiges Übererreichen werden üblicherweise Systeme verwendet, wie beschrieben in „Backup Protective Relay Systems", Seite 41, Ausgabe 37, Nr. 1, veröffentlicht am 5. Juni 1981 von Denki Kyodo Kenkyu (Electrical Joint Research), welches die Merkmale des Oberbegriffs der Patentansprüche 1 und 7 offenbart, die eine ungewollte Betriebsausgabe eines ZIS Elements der ersten Phase während des Auftretens eines Fehlers verhindern unter Verwendung der Betriebsbedingung eines Überstromrelais (OCR), wie in 15 gezeigt, oder Systeme, bei denen die Übererreichennzone beschränkt ist durch eine Kombination von Blendelementen, wie in 16 gezeigt.

In 15(a), (b) wird das OCR mit einer ersten Stufe X1 eines Distanzrelais in einer ab-Phase kombiniert.

In 15(b) zeigt ein Kreis eine Charakteristik eines mho-Relaiselements, das eine Fehlerrichtung findet, und X1 und X2 parallel zu einer R Achse zeigen, ein Reaktanzrelaiselement, das die Distanz findet, wo der Fehler auftritt.

In 15(b) bedeutet X „Reaktanz", R bedeutet „Widerstand".

Folglich wird der Betrieb des Übererreichens eines Distanzrelais in der ab-Phase verriegelt durch eine In-Operation des OCR in einer Phase, wenn ein Fehler in der bc-Phase auftritt.

In 16 wird die Operation des Übererreichens eines Distanzrelais in der ab-Phase verriegelt, wenn Zab in einer Blindoperationszone ist. In 16 bedeutet X „Reaktanz", R bedeutet „Widerstand".

„Blindelemente" bedeuten diskriminierende Filter, um den ungewollten Betrieb des Distanzrelais zu schützen.

Wenn die OCR Operationsbedingung verwendet wird in Kombination mit einem ZIS Element, gibt es jedoch das Problem, dass die Fehlerdetektionsstromempfindlichkeit des ZIS Elements von der Größe des Laststroms abhängt.

In dem Fall eines Schwerlastsystems ist es speziell notwendig, die Operationsempfindlichkeit der OCR Einstellung auf einen Pegel derart anzuheben, dass dieses normalerweise nicht betrieben wird.

Als ein Ergebnis wird jedoch unweigerlich die Operationsdetektionsempfindlichkeit des ZIS Elements nachteilig beeinträchtigt, wenn ein Fehler auftritt. Das Unterscheiden des Fehlers wird nachteilig beeinträchtigt, wodurch es schwierig wird, den Fehlerstrom und die Last zu unterscheiden.

In dem Fall einer Gegenmaßnahme unter Verwendung des Blindelements kann die Kooperation des Einstellungswerts, also dass die Lastimpedanz ausgeschlossen ist, und das Einstellen mit dem Objekt zum Verhindern eines Übererreichens bei einem Fehlerauftreten schwierig zu betreiben sein, wodurch es schwierig wird, einen optimalen Einstellungswert für die Verwendung auszuwählen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Distanzrelais mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen durch Anwenden eines Prinzips, das nicht von der Größe des Laststroms abhängt, um einen ungewollten Betrieb eines Distanzrelaiselements aufgrund von Übererreichen zu verhindern.

Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Distanzrelais zu schaffen, bei dem eine spezielle Berücksichtigung der Einstellung, die verwendet wird, unnötig ist, und bei dem eine hohe Zuverlässigkeit bereitgestellt wird, von Systembedingungen unbeeinflusst.

Diese Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung, wie definiert in den Ansprüchen 1 und 7, gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Ein besseres Verständnis der Erfindung und viele der zugehörigen Vorteile werden gewonnen und besser verstanden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.

2 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.

3 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem eine MinimumPhasen Spannungsdetektionsverarbeitung hinzugefügt ist zu der Verarbeitung zum Auswählen einer MinimumPhasen Spannung.

4 zeigt eine erste Zustandszone und die Impedanz gesehen von dem Kurzschlussdistanzrelais in dem Ereignis eines Fehlers in einer benachbarten Zone.

5 zeigt eine erste Zustandszone und die Impedanz gesehen von dem Kurzschlussdistanzrelais in dem Ereignis eines Fehlers in der Heimzone.

6(a) zeigt den Spannungsvektor und den Stromvektor vor und nach einem Mehrdistanz-bc Phasen 2&PHgr;S-Fehler.

6(b) zeigt die Richtungselementoperationstendenz in dem Fall eines derartigen Fehlers.

7 zeigt eine Eingangswellenform in dem Fall eines simulierten Mehrdistanz-2&PHgr;S-Fehlers von der Laststrombedingung in der Form einer Oszilloskopwellenform der Operationsausgabe.

8 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais in Verbindung mit der Erfindung.

9 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais in Verbindung mit der Erfindung.

10 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais in Verbindung mit der Erfindung.

11 zeigt ein paralleles Zweischaltungssystemdiagramm einer Bedingung, bei der ein Einzelleitungsmassefehler aufgetreten ist in unterschiedlichen Phasen der zwei Schaltungen in einer Busleitungsspannung.

12 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Distanzrelais in Verbindung mit dieser Erfindung zeigt.

13 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais gemäß der Erfindung.

14 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais in Verbindung mit der Erfindung.

15 und 16 zeigen Beispiele gemäß dem Stand der Technik.

Ausführungsbeispiele dieser Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abstandsrelais gemäß der Erfindung zeigt.

In 1 beurteilt die Operationsbeurteilungseinheit 11 eine Operation eines Kurzschlussdistanzrelais (ZIS) in einer „ab"-Phase eines Dreiphasen-AC-Energiesystems mit Phasen a, b, c.

Diese ZIS-ab-Elementoperationsentscheidungseinheit 11 findet die Fehlerimpedanz Zab von einer Phasen-zu-Phasen Spannung Vab und einem Phasen-zu-Phasen Strom Iab, und führt eine Vergleichsentscheidung bezüglich einer gesetzten Impedanz Xs durch.

Wenn Zab kleiner ist, wird ein Beurteilungssignal ausgegeben von der ZIS-ab Elementoperationsbeurteilungseinheit 11.

„Einstellungsimpedanz" bedeutet hier die Grenze des Distanzrelais für den Betrieb, „Fehlerimpedanz" bedeutet elektrische Distanz zu der Fehlerstelle durch Berechnen in dem Distanzrelais.

Ähnlich beurteilen die Operationsentscheidungseinheiten 12 und 13 Operationen eines ZIS-bc Elements, und eine ZIS-ca Element in einer „bc"-Phase bzw. einer „ca"-Phase.

Die ZIS Elementoperationsbeurteilungseinheiten 12 und 13 finden die Fehlerimpedanz Zbc und Zca von Phasen-zu-Phasen Spannungen Vbc und Vca und Phasen-zu-Phasen Strömen Ibc und Ica, und führen entsprechende Vergleichsbeurteilungen bezüglich einer gesetzten Impedanz Xs durch.

Wenn Zbc, Zca kleiner sind, werden die Operationsbeurteilungssignale ausgegeben von den ZISbc, ZIS-ca Elementoperationsbeurteilungseinheiten 12, 13.

In der ZIS Elementoperationsbeurteilungseinheit 11 bedeutet „&thgr;" die Phase von Vab, Iab. (Diese Definition gilt für „&thgr;" in 10). In der ZIS Elementoperationsbeurteilungseinheit 12 bedeutet „&thgr;" die Phase von Vbc, Ibc. (Diese Definition gilt für „&thgr;" in 10). In der ZIS Elementoperationsbeurteilungseinheit 13 bedeutet „&thgr;" die Phase von Vca, Ica. (Diese Definition gilt für „&thgr;" in 10).

Die Berechnungseinheiten 14 bis 16 sind bereitgestellt für die Phasen-zu-Phasen Spannungsamplituden in der ab-Phase, bc-Phase und ca-Phase des Dreiphasen-AC-Energiesystems gemäß einer allgemeinen Art und Weise. Diese Berechnungseinheiten 14 bis 16 berechnen die Amplituden von Vab, Vbc bzw. Vca.

Eine MinimumPhasen Spannungsauswahleinheit 17 behält eine Minimumspannungsphase (V_&Dgr;min) von Phasen-zu-Phasen Spannungsamplituden, die durch die Berechnungseinheiten 14 bis 16 gefunden werden.

Eine Fehlerphasenelementausgabesteuerungseinheit 18 nimmt das UND von der Minimumspannungsphase V_&Dgr;min), die durch diese MinimumPhasen Spannungsauswahleinheit 17 ausgewählt wird, und die Operationsphasenbeurteilungssignale von ZIS-ab, ZIS-bc und ZIS-ca Elementen 11 bis 13, und liefert ein Ausgangssignal, wenn diese UND-Bedingung erfüllt ist.

Ebenso beurteilt eine Operationsausgabesteuerungseinheit 19, ob zwei oder mehrere betriebene Phasen der ZIS Elemente vorliegen.

Eine finale Operationsausgabesteuerungseinheit 20 gibt ein ODER-Signal der Ausgangsphasen der ZIS Elemente aus, die durch die Ausgabesteuerungseinheit 18 und die Operationsausgabesteuerungseinheit 19 gewonnen werden.

Das Verfahren zum Berechnen der Fehlerimpedanz Zab, Zbc und Zca mittels der Operationsbeurteilungseinheiten 11 bis 13 eines Kurzschlussdistanzrelais ist nicht der Hauptpunkt dieser Erfindung, so dass eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.

Das Verfahren beispielsweise gemäß der japanischen Patentveröffentlichung Nr. H.3-20969 und Seiten 51–64, Zeilen 119–127 von „Protective Relay Engineering", veröffentlicht am 21. Juli 1981 von Denki Gattkai, offenbart das Differentialgleichungsprinzip.

Als nächstes wird die Operation der Operationsausgabebeurteilungslogik des Kurzschlussdistanzrelais unter Verwendung eines Minimumwerts der Spannungsamplitude beschrieben.

Da die UND-Verarbeitung des Amplitudenwerts |V_&Dgr;| (gleich zu |Vab|, |Vbc| und |Vca|) der Phasen-zu-Phasen Spannungen von den Berechnungseinheiten 14 bis 16 mit der Betriebsphase des Kurzschlussdistanzrelais durchgeführt wird nach der Auswahl der MinimumPhasen Spannung (V_&Dgr;min), wie oben beschrieben, für Zeitgebungsberücksichtigung, muss die Amplitudenwertberechnung durch die Berechnungseinheiten 14 bis 16 durchgeführt werden mit einer schnelleren Berechnung als die Operationsbeurteilung der Operationsbeurteilungseinheiten 11 bis 13.

„Zeitkoordination" wird hier durchgeführt, um die Betriebszeit zwischen zwei oder mehreren Relais abzugleichen, und die Zeit zurückzusetzen, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten.

Von den drei Phasenamplituden |V_&Dgr;|, die von diesen Berechnungseinheiten 14 bis 16 gefunden werden, wird die minimale Phasen Spannung ausgewählt von der MinimumPhasen Spannungsauswahleinheit 17.

2 zeigt ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung für das Auswählen der minimalen Phasen Spannung zeigt, die durchgeführt wird von der MinimumPhasen Spannungsauswahleinheit 17.

In den Schritten 201 bis 207 in 2 wird eine Vergleichsbeurteilung der relativen Werte und absoluten Werte der Größen der Änderung und der Empfindlichkeitskonstanten VK (dieser Wert wird durch ein angewendetes System bestimmt) der Dreiphasenamplituden |Vab|, |Vbc| und |Vca| durchgeführt, die jeweils von den Berechnungseinheiten 14 bis 16 gefunden werden.

Die Schritte 201 bis 203, die die bc-Phasenbeurteilung darstellen, werden erklärt. Als ein Vergleichsbeispiel wird also die bc-Phase als die Phase der Verzögerung gesetzt.

In Schritt 201 wird zuerst eine Pegelbeurteilung durchgeführt in der Ader der Führung/Phase der Verzögerung bezüglich der bc-Phase.

Die Beurteilung des absoluten Werts der Differenz ||Vab| – |Vca|| < Vk der entsprechenden Spannungen der Schallphasen (die in der Praxis in gleicher Beziehung sind) gibt das Ergebnis, dass dieser Größenvergleich wahr ist, so dass die Verarbeitung zu dem nächsten Schritt 202 geht.

Die Empfindlichkeitskonstante Vk auf der rechten Seite kann angesehen werden als (hauptsächlich) der PT-Fehler: ungefähr 3%; der analoge Eingabeeinheitenfehler: ungefähr 1%; und der Berechnungsfehler der Amplitude: 1%, was insgesamt ungefähr 5% Empfindlichkeit ergibt, wenn die maximalen Werte davon genommen werden. Ungefähr 0,05 pu (110 V × 5 % = 5,5 V) ist folglich verfügbar.

Bezüglich der bc-Phase wird als nächstes der Pegel von Vbc in jeweiligen Schritten 202, 203 bestimmt. Hier wird Vab der Phase der Verzögerung als der Vergleichsgegenstand genommen, und Vca der Phase der Ader wird als Vergleichssubjekt genommen.

In Schritt 202 wird die Absolutwertdifferenzbeurteilung ||Vab|| – |Vbc|| < Vk durchgeführt. Aufgrund der Beziehung der SchallPhasen Spannung (Vab, Vca) >> fehlerhafte Phasen Spannung (Vbc), wird diese Größenbeziehung als nicht-wahr angesehen, so dass die Verarbeitung zu Schritt 203 geht, wo die Pegelbreite der Empfindlichkeitskonstanten Vk detektiert wird.

In Schritt 203 folgt die Absolutwertdifferenzbeurteilung |Vab| – |Vbc| > Vk, so dass in Schritt 209 die bc-Phase identifiziert wird.

Wenn in Schritt 202 der Ausdruck als wahr gefunden wird, oder wenn in Schritt 203 der Ausdruck als falsch gefunden wird, wird diese Beurteilungsverarbeitung umgangen.

Die gleiche Verarbeitung wird der Reihe nach durchgeführt für die anderen Phasen.

Als nächstes verifiziert die Ausgabesteuerungseinheit 18 eine Koinzidenz der Betriebsphase des ZIS Elements und des Spannungsminimumwerts.

Selbst wenn es ausnahmsweise passieren sollte, dass ein Fehler in zwei Phasen (bc-Phase) in den ZIS Elementbeurteilungseinheiten 11 bis 13 auftritt, kann aufgrund der UND-Bedingung der Ausgabesteuerungseinheit 18 ein ungewollter Betrieb verhindert werden.

Da, wie oben beschrieben, in einem Dreiphasenfehler die SchallPhasen Spannung verschwindet und die MinimumPhasen Spannung verschwindet, mit dem Ergebnis, dass die Beurteilung durch die MinimumPhasen Spannungsauswahleinheit 17 ungültig wird, wenn die Betriebsphase des ZIS Elements gebildet ist für zwei oder mehr Phasen durch die Ausgangssteuerungseinheit 19 der Operationsphase, wird dem Operationsausgangssignal durch das ODER-Gatter eine Priorität gegeben.

Als ein Ergebnis wird die Ausgangsschaltung durch zwei geteilt in dem Fall eines Zweiphasen(bc-Phasen)Fehlers (eine Operation des ZIS Elements einer Phase) und in dem Fall eines Dreiphasenfehlers (einer Operation der ZIS Elemente von zwei oder mehreren Phasen).

Das ODER dieser zwei wird von der Ausgabesteuerungseinheit 20 als die finale Operation genommen. Folglich kann ein stabiler Betrieb in dem Fall eines Dreiphasenfehlers erreicht werden durch Kombinieren mit den Schallphasen-Übererreichen-Gegenmaßnahmen für den Fall eines Zweiphasenfehlers.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde die Verarbeitungsfunktion der Minimumphasen Spannungsauswahleinheit 17 bezüglich des in 2 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.

Wenn die Verarbeitungsfunktion der Minimumspannungsauswahleinheit 17, wie in 3 gezeigt, kann jedoch einer Minimumphasen Spannungsdetektionsverarbeitung 901 hinzugefügt werden, zusätzlich zu den Spannungsdifferenzbeurteilungsverarbeitungen 201 bis 207. Dies führt eine minimale Phasendetektion durch {min(|Vab|, |Vbc|, |Vca|)} als ein Backup, um eine minimale Phasen Spannung, die zu gewinnen ist, zu ermöglichen, wenn keiner der Schritte 201, 204 und 206 eine Beurteilung ermöglicht. Die gleiche Operation und die gleichen Vorteile, wie oben beschrieben, können erhalten werden mit der MinimumPhasen Spannungsauswahleinheit 17.

Als nächstes wird der Schutzbetrieb unter Verwendung des Kurzschlussdistanzrelais, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, im Falle eines Systemfehlers beschrieben.

Das Mittel zur Detektion, das für die Fehlerphasenunterscheidung verwendet wird für das Ergebnis der Operationsbeurteilung des ZIS Elements, das die erste Stufe des Kurzschlussdistanzrelais bildet, liegt in dem Finden der Minimumspannungsphase von den Amplitudenwerten der Phasen-zu-Phasen Spannungsgrößen. Jede Gleichung wird hier mit einer festen Amplitudenbreite beurteilt.

|V_&Dgr;|:

der Differenzwert der Amplituden

Vk:

der Empfindlichkeitskonstantwert

1) |V_&Dgr;| < Vk

2) V_&Dgr; > Vk

Die Wirkung dieser Amplituden wird jetzt beschrieben.

Wenn beim Finden der Minimumphasen Spannung der Vergleich lediglich durchgeführt wird für Ausdrücke eines absoluten Werts der Amplitude, wird die Minimumphasen Spannung beeinflusst durch die Phasen-zu-Phasen Variabilität des Haupttransformators auf der Systemseite oder durch Fehler, die erzeugt werden durch Differenzen der individuellen Teile der Hardware, die die analoge Eingabeeinheit auf der Relaisseite bilden.

Um diese Fehlerursachen zu reduzieren, wird ein Vergleich der Amplituden verwendet mit einer Bandbreite basierend auf einem bestimmten festen Wert Vk. Beispielsweise wird im Falle der Auswahl der bc-Phase Vbc mit den Bedingungen ausgewählt: Vab-Vbc > Vk wahr und |Vab – Vbc| < Vk falsch.

In diesem Fall, selbst wenn eine Zeitgebung (Timing) betrachtet wird, bei der keine minimale Phase ausgewählt wird von den Differenzberechnungsergebnissen einer Spannungsänderung während einer transienten Antwortzeitperiode, wenn eine Funktion bereitgestellt wird für das Auswählen einer minimalen Phasen Spannung durch Bezugnahme auf die absolute Wertbasis der DreiPhasen Spannungsamplituden, wird eine Phase ausgewählt.

Als nächstes wird die Operationsausgabe des ZIS Elements als gültig betrachtet, nur wenn die eine Phase, die als Spannungsminimumwert ausgewählt wurde, und die Operationsphase des ZIS Elements gleich sind.

Dies hat die Wirkung zum Verhindern ungewollter Operationen in dem Fall eines Fehlers zwischen einer Nachbarzone, wie in 4 gezeigt, wo das ZIS Element der Schallphase (ab-Phase) ein Einzel-Phasen Übererreichen ist, während die ZIS Elemente des Phasenfehlers (bc-Phase) und die Schallphase (ca-Phase) nicht betrieben werden, was einen unmittelbaren Betrieb der ersten Stufe des ZIS Elements zur Folge hat.

Speziell, obwohl das ZIS Element der Schallphase (ab-Phase) dazu tendiert betrieben zu werden in dem Fall eines Zweiphasenfehlers, da Zab der Betriebsbereich ist, wenn die Spannung dieser betriebenen Phase (ab-Phase) nicht als die Minimumphase ausgewählt wird (also sie ist nicht die Fehlerphase), wird die Ausgabe des ZIS Elements der Schallphase (ab-Phase) durch die UND-Funktion verhindert.

Die Operationsausgabe des ZIS Elements der Schallphase (ab-Phase) wird nur als gültig betrachtet, wenn das ZIS Element der betriebenen Phase und die Spannungsminimumphase gleich sind. Im Gegensatz dazu, im Falle eines Dreiphasenfehlers, existiert keine Minimumphase der Phasen-zu-Phasen Spannungen, so dass eine zuverlässige Fehlerphasendetektion nicht möglich ist.

In dem Fall eines Dreiphasenfehlers (also bei dem die ZIS Elemente von zwei oder mehreren Phasen betrieben werden), wird folglich die Operationsausgabe der ZIS Elemente als gültig angenommen, unabhängig von dem Ergebnis der Minimumphasenbeurteilung. Dort, wo in dem Fall eines Dreiphasenfehlers die ZIS Elemente von zwei oder mehreren Phasen betrieben werden, wird die Operationsausgabe der ZIS Elemente als gültig angesehen, unabhängig von der Spannungsminimumphasenauswahlbedingung.

Wie in 5 gezeigt, wird in dem Fall, bei dem ein ZIS Element einer fehlerhaften Phase (bc-Phase) durch einen Zweiphasenfehler in einer Heimzone betrieben wird, und das ZIS Element der Schallphase (ab-Phase) ebenfalls betrieben wird, weil Zab in dem Betriebsbereich ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Schallphase (ab-Phase) einen Operationsausgang liefern kann aufgrund der Zweiphasenoperation der oben genannten ZIS Elemente.

Da in Teilen des Vorrichtungssystems, ein Fehlerbeseitigen (Dreiphasentrip) durchgeführt wird durch eine korrekte Operation durch die ODER-Funktion der ZIS Elemente der fehlerhaften Phase (bc-Phase) und der betriebenen Phase (ab-Phase), gibt es keine Möglichkeit, dass die Schutzfunktion verhindert wird.

Die Gültigkeit der Schallphasen-Übererreichen-Gegenmaßnahmen in dem Fall eines Fehlers in der Nachbarzone, und die Gegenmaßnahmen für die korrekte Operation in dem Fall des Heimphasen-Dreiphasenfehlers werden beschrieben. Diese verbessern ferner auch die Richtungsunterscheidungsperformance in dem Fall eines umgekehrten Fehlers bei einer noch größeren Distanz, durch Verwendung der Minimumphasen Spannungsbeurteilung.

Der Ausgabeverhinderungseffekt und die Phase der Verzögerungsoperationstendenz in dem Fall eines schweren Energieflusses werden im Folgenden beschrieben.

In den 4 und 5 bedeutet X „Reaktanz", R bedeutet „Widerstand".

6(a) zeigt die Beziehung eines typischen Spannungsvektors und Stromvektors in dem Fall eines Kurzschlussfehlers der bc-Phase in Umkehr, selbst in dem Fall von „Vbc = 0".

Das Distanzrelais mit dem Impedanzrelaiselement hat die Eigenschaft nach vorne zu sehen und Vorwärtsfehler zu finden. Das Distanzrelais mit dem Impedanzrelaiselement kann folglich keinen Rückwärtsfehler finden (gleich zu „umgekehrt"). Um dieses Problem zu lösen, wird die Richtungsbeurteilung des Stroms durchgeführt mittels der Phasendifferenz der Polaritätsspannung Vp und IF (= IL – IF'), das gewonnen wird durch Überlagerung des Fehlerstroms IF auf den Laststrom IL vor dem Fehler.

Die „Polaritätsspannung Vp" betrifft eine Elektrizitätsgröße als Kriterium der Richtungsbeurteilung für den Fehlerort.

Der allgemeine Ausdruck für die Richtungsbeurteilung in einem mho Relaiselement wird durch eine Gleichung (1) gefunden; ein Betrieb erfolgt, wenn die Phasendifferenz „&thgr;" von Vp und IF kleiner als 30° ist. Mz × IF·VPcos(&thgr; – 60°) – VF·Vp > 0(1) wobei Mz der Einstellungswert ist, der Empfindlichkeitswinkel gleich 60° ist, und * ein inneres Produkt (Skalarprodukt) angibt.

6(b) zeigt die Größe und die Phase der Spannung und des Stroms der Phase (ca-Phase) der Verzögerung in dem Fall eines Fehlers der bc-Phase in Umkehrung, und die Operationsregion des Richtungsunterscheidungselements.

Man kann sehen, dass der Grad der Begrenzung bezüglich In-Betrieb klein ist. Wenn der Grad der Begrenzung klein ist, gibt es eine Möglichkeit, dass das Distanzrelais eine Fehlfunktion hat durch Berechnen eines Fehlers und eines externen Rauschens, etc.

In diesem Zusammenhang, wenn die Minimumphasendetektionsbedingung, wie oben beschrieben, hinzugefügt wird, wird Vca nicht als die Minimumphase detektiert, so dass die Tendenz des ZIS-ca Elements betrieben zu werden verhindert werden kann.

7 zeigt die Eingangswellenformen und die Relaisoperationsausgabe von einem Oszilloskop unter diesen Bedingungen. F1 und F3 sind die Impedanz. F1 ist also ein Ort der Impedanz, bevor der Fehler auftritt, t1 ist der Zeitpunkt, wenn F1 berechnet wird, F3 ist der Ort der Impedanz nachdem der Fehler umgekehrt aufgetreten ist, und t3 ist der Zeitpunkt, wenn F3 berechnet wird.

Wenn ein bc-Phasenfehler umgekehrt auftritt, ändern sich Wellenformen von Ib, Ic, Vb und Vc abnormal von t1 nach t3. Wenn also der Fehlerstrom zu Ib und Ic hinzuaddiert wird, wird als Ergebnis eine Amplitude der Wellenformen von Ib und Ic groß zwischen t1 und t3. In ähnlicher Weise wird eine Amplitude der Wellenformen von Vb und Vc klein zwischen t1 und t3, da die Phase von Vb und Vc umgekehrt bezüglich der Phase von Va ist.

7 zeigt, dass die ZIS'-ca-Phase betrieben werden kann, obwohl die ca-Phase die Schallphase ist. Eine nicht korrekte Operation an der Endstufe der ZIS'-ca-Phase kann detektiert werden aufgrund der UND-Funktion, obwohl die ZIS'-ca-Phase betrieben wird durch einen Berechnungsfehler oder ein externes Rauschen, etc. Die „inkorrekte Operation" bedeutet hier, dass das Relais nicht arbeitet, wenn es arbeiten sollte.

In dem obigen Ausführungsbeispiel wird ein Berechnungssystem beschrieben, bei dem eine Operationsbeurteilung durch das Distanzrelais durchgeführt wird, direkt durch Berechnen der Impedanzkomponente.

Alternativ wäre es jedoch möglich, die Impedanz in eine Spannung von dem Strom und dem Einstellungswert umzuwandeln, so dass die Impedanz äquivalent ersetzt werden kann durch die Spannung. Als Prinzip dieser Operationsbeurteilung können beispielsweise das Phasendifferenzbeurteilungssystem oder das Absolutwertvergleichssystem, wie beschrieben, in „Protective Relay Engineering" veröffentlicht am 20. Juli 1981 von Electrical Association, Japan, Seite 122, verwendet werden.

Die 8 und 9 sind Funktionsblockdiagramme des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels eines Distanzrelais gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welchen ein derartiges Beurteilungssystem angepasst ist. Der Unterschied von 1 ist der, dass, als eine ZIS Elementoperationsbeurteilungseinheit 101 bis 103 eine Umwandlung bewirkt wird in eine Spannungsgröße durch Multiplizieren des Stroms mit einer gesetzten Impedanz, die Phasendifferenz oder die Absolutwertdifferenz bezüglich der eingeführten Spannung als Operationsgröße und Verspannungsgröße berechnet wird, wobei die Beurteilung der Operation in dem internen Fehler innerhalb der Übertragungsleitungsschutzzone durchgeführt wird gemäß dem Ergebnis eines Größenvergleichs von diesen. „Operationsgröße" bedeutet hier eine Größe einer Elektrizität, die in eine Richtung agiert, in der das Relais getrieben wird. Die „Verspannungsgröße" bedeutet hier eine Elektrizitätsgröße, die in einer entgegengesetzten Richtung zu der Richtung agiert, in der das Relais arbeitet.

In 8 wird folglich die Minimumphase in der Minimumphasen Spannungsauswahleinheit 17 durch die Verarbeitung gemäß 2 ausgewählt.

In 9 wird die minimale Phase in der Minimumphasen Spannungsauswahleinheit 17 ausgewählt durch die Verarbeitung gemäß 3. Die gleichen Operationen und Vorteile, wie in dem Fall gemäß 1, werden natürlich mit diesen Konstruktionen erreicht.

10 zeigt ein Funktionsblockdiagramm gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel eines Distanzrelais gemäß dieser vorliegenden Erfindung. In 10 beurteilt eine Operationsbeurteilungseinheit 121 ein a-Phasen Massefehlerdistanzrelais (ZIG-a) Element eines Dreiphasen-AC-Energiesystems mit Phasen a, b, c.

Die Operationsbeurteilungseinheit 121 findet die Fehlerimpedanz Za von der a-Phasen Spannung Va und dem a-Phasen Strom Ia und vergleicht sie mit der eingestellten Impedanz Xs.

Wenn Za kleiner ist, wird ein Operationsbeurteilungssignal ausgegeben von der ZIG-a Elementoperationsbeurteilungseinheit 121.

Ähnlich betreffen die Operationsbeurteilungseinheiten 121 und 123 jeweils die ZIG Elemente der b-Phase und c-Phase.

Die Operationsbeurteilungseinheiten 122, 123 finden die Fehlerimpedanz Zb, Zc von der b-Phasen Spannung Vb und b-Phasen Strom Ib und der c-Phasen Spannung Vc und c-Phasen Strom Ic, und vergleichen diese mit der eingestellten Impedanz Xs, und wenn Zb, Zc jeweils kleiner sind, werden Operationsbeurteilungssignale von der ZIG-b Elementoperationsbeurteilungseinheit 122 und ZIG-c Elementoperationsbeurteilungseinheit 123 ausgegeben.

Die Beurteilungseinheiten 124 bis 126 beurteilen die Operation eines unzureichenden Spannungsrelais (UV-a, UV-b, UV-c) Elements, in denen jeweilige Eingangssignale der entsprechenden Phasen Spannungen eingegeben werden, und dass die Beurteilungseinheiten 124 bis 126 Ausgangssignale liefern durch einen Betrieb, wenn die Phasen Spannungsgrößen kleiner sind als eine gesetzte Spannung.

Eine Ausgabesteuerungseinheit 127 ermittelt, ob oder ob nicht zwei oder mehrere Phasen der Beurteilungseinheiten 124 bis 126 der UV-a, UV-b, UV-c Elemente betrieben werden.

Wenn zwei oder mehrere Phasen betrieben werden, liefert die Ausgabesteuerungseinheit 127 ein Ausgangssignal.

Als ein Beispiel eines Verfahrens zum Berechnen, das von den Beurteilungseinheiten 124 bis 126 der UV-a, UV-b, UV-c Elemente durchgeführt wird, kann das Verfahren verwendet werden, das offenbart ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. H.3-20969 (als Differentialgleichungsprinzip), und Seiten 22–26, Seiten 125–127, von „Protective Relay Engineering", veröffentlicht von Denki Gattkai.

Darüber hinaus verriegelt die Ausgabesteuerungseinheit 128 das Operationsbeurteilungssignal, das von den Operationsbeurteilungseinheiten 121 bis 123 der ZIG Elemente jeder Phase ausgegeben wird, wenn ein Ausgangssignal ausgegeben wird von der Ausgabesteuerungseinheit 127. Ausgenommen, ob die Berechnungsgrößen Phasen-zu-Phasen Größen oder Größen entsprechender Phasen sind, ist das System zum Berechnen der Fehlerimpedanz Za bis Zc durch die Operationsbeurteilungseinheiten 121 bis 123 der ZIG Elemente jeder Phase gleich, wie im Fall gemäß 1.

Eine detaillierte Beschreibung davon wird folglich weggelassen.

Als nächstes wird die Operation der Ausgabebeurteilungslogik des Massefehlerdistanzrelais unter Verwendung der Operationsbedingung des UV Elements beschrieben.

Die Beurteilungseinheiten 124 bis 126 des UV Elements jeder Phase berechnen die Amplituden von den Spannungen jeder Phase, und vergleichen diese mit dem Einstellungswert Vset. „Vset" wird durch das System entschieden. Wenn sie kleiner sind als Vset, geben sie ein Operationssignal aus.

Die Beurteilungseinheiten 124 bis 126 der UV Elemente jeder Phase werden in Antwort auf die Fehlerphase betrieben.

In dem Fall eines Einzelphasenfehlers wird nur die Einzelphase, die dem Fehler entspricht, betrieben, und in dem Fall eines Fehlers auf zwei oder mehreren Phasen wird eine Mehrzahl von Phasen betrieben. Bezüglich der Ausgabe der Beurteilungseinheiten 124 bis 126 des UV Elements jeder dieser Phasen wird eine Identifikation der Betriebsphase durchgeführt durch die Ausgabesteuerungseinheit 127.

In dem Fall eines Fehlers auf zwei oder mehreren Phasen wird das Beurteilungssignal der Operationsbeurteilungseinheiten 121 bis 123 des ZIG Elements verriegelt durch das Ausgangssignal, das ausgegeben wird von der finalen Ausgabesteuerungseinheit 128 von der Ausgabesteuerungseinheit 127. Die Ausgabe wird also nur bereitgestellt für das Massefehlerdistanzrelais ZIG der massefehlerbehafteten Einzelphase.

Als nächstes wird die Schutzoperation des Massefehlerdistanzrelais, das wie oben aufgebaut ist, im Falle eines Systemfehlers beschrieben.

Die Operationsbetriebsart des Massefehlerdistanzrelais betrifft allein den Einzelphasenmassefehler (Fehler umfassend zwei oder mehrere Phasen sind innerhalb des Schutzbereichs der ZIS Operation). Es arbeitet, um ungewollten Betrieb des ZIG zu verhindern bei Fehlern, die zwei oder mehrere Phasen umfassen, wobei ein Risiko für ein Übererreichen vorliegt.

Diese Unterscheidung zwischen Einzelphasenmassefehlern und Fehlern, die zwei oder mehrere Phasen umfassen, erfolgt auf der Basis der UV Element betriebenen Phase. Wenn das UV Element von nur einer Phase betrieben wird, wird die Operation des ZIG Elements als gültig angesehen; wenn die UV Elemente von zwei oder mehreren Phasen betrieben werden, wird die Operation des ZIG Elements als ungültig angesehen.

In dem Fall eines Fehlers, der zwei oder mehrere Phasen umfasst, wird die ZIG Operation priorisiert. Als ein Ergebnis kann eine ungewollte ZIG Operation in dem Fall eines Fehlers auf zwei oder mehreren Phasen verhindert werden, so dass eine stabile Antwort, die betrieben wird nur durch Einzelphasenfehler, zuverlässig antizipiert werden kann.

Darüber hinaus bei Betrachtung des Falls, bei dem das Anwendungssystem eines ist, bei dem die Spannung von dem Bus durch eine parallele Zweischaltungsleitung genommen wird, wie in 11 gezeigt, in dem Fall, bei dem mehrere Fehler von unterschiedlichen Phasen auf beiden Schaltungen erscheinen, beispielsweise 1L: a-Phase-1&PHgr;G, 2L: b-Phase-1&PHgr;G Fehler, aufgrund der Wirkung des Busspannungsabfalls, wird das UV Element betrieben auf beiden 1L und 2L und auf beiden fehlerhaften a-Phase und b-Phase.

Das UV Element von zwei oder mehreren Phasen wird dadurch betrieben, und als ein Ergebnis wird die Operationsausgabe der fehlerhaften Phase 1L ZIG-a Element und des 2L ZIG-b Elements, die den Operationsbetrieb bilden, verhindert. Entsprechend wird eine fehlerhafte Phasenbeurteilung durchgeführt unter Verwendung des Operationsergebnisses des UV Elements, um eine Operationsantwort zu geben in dem Fall nur eines Einzelphasenmassefehlers, der das Grundobjekt des Massefehlerdistanzrelais ist.

In dem Fall eines UV Betriebs auf zwei oder mehreren Phasen wird die Operationsbeurteilung den oben genannten ZIG Elementen anvertraut. Als ein Ergebnis können die Operationselemente unterteilt werden zwischen Kurzschluss/Massefehlern. Dies ermöglicht es also eine Unabhängigkeit der Logikbeurteilung zu erreichen, und einen ungewollten Betrieb der ZIG Elemente zu verhindern, in dem Fall von Fehlern, die zwei oder mehrere Phasen umfassen.

Folglich kann eine stabile Operation in dem Fall eines Fehlers antizipiert werden.

12 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Distanzrelais gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Einige Teile, die die gleichen sind, wie in 10, haben die gleichen Bezugszeichen und eine weitere Beschreibung wird weggelassen, und nur die Unterschiede werden hier diskutiert.

In 12 sind die unterschiedlichen Punkte gegenüber der 10 die, dass anstelle der UV Elementbeurteilungseinheiten 124 bis 126 eine Operationsbeurteilung jeweils durchgeführt wird bezüglich der mho Relais (Z3G) Elemente (mho Charakteristik), und die Z3G Elementbeurteilungseinheiten 131 bis 133 sind bereitgestellt, so dass sie als Dreistufenzonenausgaben verwendet werden. In den Z3G Elementbeurteilungseinheiten 131 bis 133, „Ms" bedeutet einen Einstellungswert eines mho-Relaiselements. Dieser Einstellungswert ist gleich einem Durchmesser eines Kreises des mho-Relaiselements. Diese Definition gilt für 14, wie später erwähnt wird.

Wenn das Operationsbeurteilungssignal dieser Z3G Elementbeurteilungseinheiten 131 bis 133 in die Ausgabesteuerungseinheit 127 eingegeben wird, identifiziert diese Ausgabesteuerungseinheit 127, ob ein Einzelphasenfehler oder ein Fehler umfassend zwei oder mehrere Phasen in Frage kommt, und nimmt das Ausgangssignal des ZIG Elements als gültig an, nur in dem Fall eines Einzelphasenbetriebs des Z3G Elements.

Dies bedeutet, dass ein zusätzliches Relaiselement für die Ausgabesteuerung des ZIG Elements unnötig ist, und dieses kann implementiert werden durch eine einfache Verarbeitung, indem nur die ersten Stufenelemente bis zum dritten Stufenelement, die ein herkömmliches Massefehlerdistanzrelais bilden, verwendet werden. Die gleiche Aktion und die gleichen Vorteile, wie in dem Fall gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, können auch mit diesem Aufbau erhalten werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein Berechnungssystem beschrieben, bei dem die Impedanzkomponente direkt bei der Operationsbeurteilung des Distanzrelais berechnet wird.

Die Beurteilung kann erfolgen durch äquivalentes Ersetzen der Impedanz mit der Spannung durch Umwandeln von dem Strom und einem Einstellungswert in eine Spannung.

Die 13 und 14 zeigen jeweils funktionale Blockdiagramme eines sechsten und siebten Distanzrelais in Verbindung mit der Erfindung, wobei ein derartiges Beurteilungssystem verwendet wird. Der Unterschied zwischen 13 und 14 von 10 und 12 liegt darin, dass als ZIG Elementoperationsbeurteilungseinheiten 141 bis 143 eine Umwandlung erfolgt in eine Spannungsgröße durch Multiplizieren des Stroms mit einer eingestellten Impedanz und der Phasendifferenz oder der absoluten Wertdifferenz bezüglich der eingeführten Spannung wird als Operationsgröße verwendet, indem eine MinimumPhasen Spannungsauswahlbedingung als Einschränkungsgröße verwendet wird.

Die gleichen Vorteile, wie in dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel, werden natürlich dadurch gewonnen. Mit der obigen beschriebenen Erfindung wird eine MinimumPhasen Spannungsbedingung hinzugefügt zur der Operationsbeurteilung des Kurzschlussdistanzrelais oder eine Einzelphasenoperationsbeurteilung des Kurzschlussdistanzrelais oder eine Einzelphasenoperationsbedingung der UV Elemente oder Z3G Elemente wird hinzugefügt zu einem Massefehlerdistanzrelais, so dass ein ungewollter Betrieb aufgrund eines Übererreichens eines Schallphasenelements verhindert werden kann, wodurch es möglich wird, einen stabilen Betrieb korrekt in Antwort auf nur einen Phasenfehler zu ermöglichen.

Offensichtlich sind verschiedene Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung im Licht der obigen Lehren möglich. Es ist folglich zu verstehen, dass innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anderweitig praktiziert werden kann.