WO2011036007A1 - Measuring transducer having an electrical transducer and a sensor - Google Patents

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WO2011036007A1 PCT/EP2010/062250 EP2010062250W WO2011036007A1 WO 2011036007 A1 WO2011036007 A1 WO 2011036007A1 EP 2010062250 W EP2010062250 W EP 2010062250W WO 2011036007 A1 WO2011036007 A1 WO 2011036007A1
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Udo Prucker
Martin Schumacher
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a measuring transducer with an electrical converter, wherein the electrical converter is connected to an electrical ground by means of a grounding line.
  • Instrument transformers have been implemented for decades in electrical energy supply networks, in particular high-voltage networks, for measuring current and voltage.
  • Function of the transducer is to transform the conversion of high currents and / or voltages within the high-voltage network in such a power relationship be ⁇ as voltage values which are suitable for measurement or monitoring of the high voltage network.
  • a further disadvantage is that a change in the network configuration, for example the replacement or the installation of further branches, and an associated change in the high-voltage network parameters can result in a change in the resonance conditions and, as a result, in turn, if necessary, ferroresonance oscillating circuits.
  • this problem was solved by evaluating the mostly used voltage transformers with regard to the secondary voltages or currents applied to the secondary winding, for example by means of a Fourier analysis of the secondary voltages or currents. In the presence of certain frequencies, the measuring voltage of the voltage converter can be closed to a voltage transformer hazard.
  • Wagging modes are also described in DE 15 16 136 and DE 1154570, but these involve possible relaxation oscillations within the device and not to a Wech ⁇ sel Titan to the high voltage network.
  • the strength and testing of these internal overturning oscillations is regulated in the standard for capacitive voltage transformers.
  • a disadvantage of all solutions in the prior art is that rapid detection and reporting of a ferroresonant oscillation during operation of the switchgear is not provided in order to give the operator an opportunity to leave the critical operating state or to avoid it in the future.
  • a sensor is arranged on the grounding line. This makes it possible that the corresponding current level in the transducer of the transducer, which may be connected to the grounding line, is evaluated directly. In the case of a resulting ferroresonant oscillation, the corresponding change in the current can thus be detected directly within the electrical transducer of the measuring wall ⁇ lers and thus evaluated.
  • a complex sto ⁇ reitung and evaluation of various indicators, such examples For example, the evaluation in the secondary winding of the transducer induced electrical currents can thus entfal ⁇ len.
  • this has the advantage that the sensor can be used to measure the current Mes through the converter without the grounding conditions of the converter are changed.
  • the grounding line is electrically insulated from the housing.
  • the housing is gas and / or oil and / or solids insulated.
  • the housing can either only surround the transducer, whereby the sensor can be arranged inside and / or outside the housing.
  • the housing may be a gas-insulated switchgear ⁇ or implementation in which the transducer is integrated.
  • the sensor as a current sensor is advantageously arranged annularly around the grounding line, wherein advantageously in particular the primary winding of a voltage converter is connected to the grounding line.
  • the converter is a voltage converter with a primary winding, a secondary winding and a winding core. This voltage converter is designed in particular one or three-phase.
  • the converter is a
  • Fig. 1 is a schematic circuit diagram with a transducer
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram with a measuring transducer and one connected to the housing
  • Grounding line of the primary winding of the voltage converter as a connection via the wall of the housing to the electrical ground with an internal current sensor;
  • 3 shows a schematic circuit diagram with a measuring transducer and a sensor arranged outside a gas-insulated housing;
  • Fig. 4 is a schematic circuit diagram with a transducer and a connected to the housing
  • Fig. 1 shows a transducer 1 with a converter 2, which consists of a primary winding 3, a winding core 4 and a secondary winding 5.
  • the transducer 2 is arranged within a housing 13.
  • the embodiments of the housing 13 are executed isolated by bushings 9.
  • To a three-phase high-voltage network 10 by way of example kapaziti ⁇ ve couplings 14 are shown within the network 10 and to the electrical ground 8, which may lead to a ferro-resonant vibration at certain operating conditions and network configurations.
  • the grounding line 11 of the primary winding 3 of the voltage converter 2 is guided and connected directly to the electrical ground 8.
  • the current sensor 6 is connected directly to an evaluation device 7.
  • the evaluation device 7 can then enter appropriate action within the high voltage network 10 and in the wiring of Se ⁇ kundärwicklung 5 of the voltage converter 2 freely.
  • the evaluation device 7 makes a corresponding change in the disconnector configuration of the high-voltage network 10 or connects a Dämpfungseinrich ⁇ device.
  • Fig. 2 shows, in contrast to FIG. 1 a connected to the GeHou ⁇ se 13 ground line 11 of the primary winding 3 of the transformer 2 as the voltage converter, to which a corresponding current sensor 6 is disposed within the housing 13.
  • the current sensor 6 is connected to the evaluation device 7 via a feedthrough.
  • the grounding path 11 of the measuring circuit extends in the example shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a transducer 1 with a voltage converter ⁇ ler than converter 2, which consists of the primary winding 3, the winding core 4 and the secondary winding 5.
  • the transducer 2 is disposed within a housing 13 for a gas-insulated switch ⁇ system.
  • the embodiments of the housing 13 of the gas-insulated switchgear are limited by gas-tight connections 9.
  • the primary winding 3 of the converter 2 is by means of the grounding line 11 directly to the electrical ground. 8 connected and in the grounding line 11, a current sensor 6 is arranged, which is connected to an evaluation device 7.
  • example ⁇ conceivable that the evaluation device 7 is a corresponding change in the operating conditions and / or the network configuration of the high-voltage network 10, such as the triggering of a defined electrical switching operation and / or the switching of a damping device and / or changing a disconnector configuration performs.
  • FIG. 4 shows, in contrast to FIG. 1 a connected to the GePFu ⁇ se 13 ground line 11 of a gas insulated
  • the grounding path 11 extends in the example shown in FIG. 4 undergraduate the direct connection of a secondary circuit resistor (shunt) as a converter 2 with the Genzousewan ⁇ dung and a corresponding connecting line as part of the grounding line 11 8 to electrical ground, the evaluation device 7 has setting functions on, which allow an unmit ⁇ direct influence on the high voltage network 10.
  • the evaluation device 7 controls a network component 12 in the form of a circuit breaker 12 within the gas-insulated housing 13. In the case of the detection of a ferroresonant oscillation, the evaluation device 7 can directly control the network component 12; here open or close the circuit breaker 12.

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Abstract

The invention relates to a measuring transducer having an electrical transducer, wherein the electrical transducer is connected to an electrical earth by means of an earthing line. Ferroresonant oscillations inside the measuring transducer can be detected quickly and reliably by connecting a primary winding of a voltage transducer to the electrical earth via an earthing line and by using a sensor on the earthing line.

Description

Beschreibung description
MESSWANDLER MIT EINEM ELEKTRISCHEN WANDLER UND EINEM SENSOR TRANSDUCER WITH AN ELECTRIC CONVERTER AND SENSOR
Die Erfindung betrifft einen Messwandler mit einem elektrischen Wandler, wobei der elektrische Wandler mit einer elektrischen Erde mittels einer Erdungsleitung verbunden ist. The invention relates to a measuring transducer with an electrical converter, wherein the electrical converter is connected to an electrical ground by means of a grounding line.
Messwandler sind seit Jahrzehnten in elektrischen Energiever- sorgungsnetzen, insbesondere Hochspannungsnetzen, zur Strom- und Spannungsmessung implementiert. Funktion der Messwandler ist dabei, die Umwandlung von hohen Strömen und/oder Spannungen innerhalb des Hochspannungsnetzes auf solche Strom- be¬ ziehungsweise Spannungswerte zu transformieren, die für eine Messung beziehungsweise Überwachung des Hochspannungsnetzes geeignet sind. Instrument transformers have been implemented for decades in electrical energy supply networks, in particular high-voltage networks, for measuring current and voltage. Function of the transducer is to transform the conversion of high currents and / or voltages within the high-voltage network in such a power relationship be ¬ as voltage values which are suitable for measurement or monitoring of the high voltage network.
Durch die Nutzung von entsprechenden Induktivitäten und/oder Kapazitäten für die Konzeption eines Messwandlers können un- erwünschte Netzrückkopplungen entstehen. Beispielsweise kann die nichtlineare Induktivität der Primärwicklung eines Span¬ nungswandlers mit den Kapazitäten eines entsprechenden Hochspannungsnetzes unter bestimmten Betriebszuständen oder Netzkonfigurationen einen nichtlinearen Schwingkreis bilden. The use of corresponding inductors and / or capacitors for the design of a transducer may result in unwanted network feedbacks. For example, the non-linear inductance of the primary winding of a clamping ¬ voltage converter with the capacity of a corresponding high-voltage network may form a nonlinear oscillating circuit under certain operating conditions or network configurations.
Durch Schalthandlungen kann dieser Schwingkreis zu nichtlinearen, auch als Ferroresonanz- beziehungsweise Kippschwingungen bezeichneten, Schwingungen angeregt werden. Es sind zum einen, in starr geerdeten Spannungsnetzen, einphasige Ferro- resonanzschwingungen möglich wie auch, in hochohmig geerdeten Netzen, dreiphasige Ferroresonanzschwingungen . Beide Vorgänge führen bei entsprechender Dauer zu einem Ausfall des Messwandlers aufgrund einer thermischen Zerstörung der Isolation der Spannungswandlerprimärwicklung zu einem Ausfall des Messwandlers . Standardmäßige Netzschutzeinrichtungen sind auf Fehlererkennung im Last- und Kurzschlussstrombereich ausgelegt. Die kleinen Ströme der Schwingungsvorgänge zwischen Netz und Spannungswandler liegen weit unterhalb der Messschwelle die- ser Geräte. Erst der leistungsstarke Folgefehler, wie bei¬ spielsweise ein Durchschlag der Wandlerisolation, wird er¬ kannt und der betroffene Teil des Spannungsnetzes abgeschal¬ tet . Bei erfahrungsgemäß gefährdeten Spannungswandlerinstallatio¬ nen innerhalb eines Hochspannungsnetzes wurden in der Vergan¬ genheit zur Vermeidung der Ferroresonanzschwingungen die möglichen Netzzustände durch Simulationsrechnungen modelliert und aufgrund der Simulationsergebnisse der Spannungswandler speziell konstruiert und gebaut, um den möglichen Schwing¬ kreis zu entschärfen. Durch untypische Schaltzustände, kom¬ plexe Netzkonfigurationen und unsachgemäßem Betrieb, wie beispielsweise ein Betrieb extrem unterhalb der Nennbürde, des Spannungswandlers treten immer wieder dennoch nicht vorher absehbare Ferroresonanzschwingungen auf, die zum Teil zu Beschädigungen der Spannungswandler und damit zur Abschaltung von Teilen des Hochspannungsnetzes führen. Nachteilig ist weiterhin, dass durch eine Änderung der Netzkonfiguration, beispielsweise den Austausch oder dem Einbau weiterer Abzwei- ge, und einer damit verbundenen Veränderung der Hochspannungsnetzparameter eine Änderung der Resonanzbedingungen und daraus resultierend gegebenenfalls wiederum Ferroresonanz- schwingkreise entstehen können. In der Vergangenheit wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass die zumeist im Einsatz befindlichen Spannungswandler hinsichtlich der an der Sekundärwicklung anliegenden Sekundärspannungen beziehungsweise -strömen ausgewertet wurden, indem zum Beispiel mittels einer Fourieranalyse der sekundä- ren Messspannung des Spannungswandlers beim Vorhandensein von bestimmten Frequenzen auf eine Spannungswandlergefährdung geschlossen werden kann. Kippschwingungen werden auch in DE 15 16 136 und DE 1 154 570 beschrieben, diese beziehen sich jedoch auf mögliche Kippschwingungen innerhalb des Gerätes und nicht auf eine Wech¬ selwirkung mit dem Hochspannungsnetz. Die Festigkeit und Prüfung zu diesen internen Kippschwingungen ist in der Norm für kapazitive Spannungswandler geregelt. By switching operations, this resonant circuit can be excited to non-linear, also referred to as Ferroresonanz- or tilt oscillations, oscillations. On the one hand, in rigidly grounded voltage networks, one-phase ferro- resonance oscillations are possible as well as, in high-impedance earthed networks, three-phase ferroresonant vibrations. Both processes lead to a failure of the transducer due to a thermal destruction of the insulation of the voltage transformer primary winding to a failure of the transducer with an appropriate duration. Standard mains protection devices are designed for fault detection in the load and short-circuit current ranges. The small currents of the oscillations between mains and voltage transformers are far below the measuring threshold of these devices. Only the powerful following error, as in ¬ example, a breakdown of the transformer insulation, he ¬ known and the affected part of the voltage network abgeschal ¬ tet. For experience shows that endangered Spannungswandlerinstallatio ¬ nen within a high voltage network the possible network states were modeled by simulation calculations and specially constructed due to the simulation results of the voltage converter and built to mitigate the possible swing ¬ circle in the Vergan ¬ tunity to avoid ferro resonance. By atypical switching states, com ¬ plex network configurations and improper operation, such as an operation extremely below the rated load, the voltage converter occur again and again yet not foreseeable Ferroresonanzschwingungen, which sometimes lead to damage to the voltage converter and thus to shutdown parts of the high voltage network. A further disadvantage is that a change in the network configuration, for example the replacement or the installation of further branches, and an associated change in the high-voltage network parameters can result in a change in the resonance conditions and, as a result, in turn, if necessary, ferroresonance oscillating circuits. In the past, this problem was solved by evaluating the mostly used voltage transformers with regard to the secondary voltages or currents applied to the secondary winding, for example by means of a Fourier analysis of the secondary voltages or currents. In the presence of certain frequencies, the measuring voltage of the voltage converter can be closed to a voltage transformer hazard. Wagging modes are also described in DE 15 16 136 and DE 1154570, but these involve possible relaxation oscillations within the device and not to a Wech ¬ selwirkung to the high voltage network. The strength and testing of these internal overturning oscillations is regulated in the standard for capacitive voltage transformers.
Nachteilig an allen Lösungen im Stand der Technik ist, dass eine schnelle Erfassung und Meldung einer Ferroresonanz- schwingung während des Betriebes der Schaltanlage nicht be- reitgestellt wird um dem Betreiber eine Möglichkeit zu geben den kritischen Betriebszustand zu verlassen beziehungsweise in Zukunft zu vermeiden. A disadvantage of all solutions in the prior art is that rapid detection and reporting of a ferroresonant oscillation during operation of the switchgear is not provided in order to give the operator an opportunity to leave the critical operating state or to avoid it in the future.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Mess- wandler bereitzustellen, der eine schnelle und einfache Erfassung einer beginnenden Ferroresonanzschwingung erlaubt. It is therefore an object of the present invention to provide a measuring transducer which permits fast and simple detection of an incipient ferroresonant oscillation.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des vorliegenden Patentanspruchs 1. The problem is solved by the features of the present patent claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Sensor an der Erdungsleitung angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass die entsprechende Stromhöhe im Wandler des Messwandlers, die mit der Erdungsleitung verbunden sein kann, unmittelbar aus- gewertet wird. Bei einer entstehenden Ferroresonanzschwingung kann somit innerhalb des elektrischen Wandlers des Messwand¬ lers die entsprechende Veränderung des Stromes unmittelbar detektiert und damit ausgewertet werden. Eine komplexe Aufbe¬ reitung und Auswertung von verschiedenen Messgrößen, wie bei- spielsweise die Auswertung in der Sekundärwicklung des Messwandlers induzierten elektrischen Ströme, kann somit entfal¬ len. Weiterhin hat dies den Vorteil, dass der Sensor zur Mes sung des Stromes durch den Wandler genutzt werden kann, ohne dass die Erdungsverhältnisse des Wandlers verändert werden. Hierdurch kann auch eine nachträgliche Anbringung eines Sensors in die Erdungsleitung des Messwandlers vorgenommen werden, ohne die bestehende nierderohmige, direkte und optisch prüfbare Erdung des Messkreises des Messwandlers zu beein¬ trächtigen. Die Messung des Stromes in der Erdungsleitung de Wandlers ist ebenfalls wesentlich aussagekräftiger im Vergleich zur Erkennung von Ferroresonanzschwingungen mittels der Auswertung der Sekundärspannung eines Spannungswandlers. Bei einem Spannungswandler als Wandlers ist hingegen der gemessene Wicklungsstrom direkt für die thermische Belastung des Spannungswandlers kennzeichnend und erlaubt somit eine Unterscheidung in unkritische oder kritische Schwingungsvorgänge. Hierdurch ist eine schnelle und effektive Detektion von Ferroresonanzschwingungen möglich, so dass der entsprechende Spannungswandler beziehungsweise die entsprechenden Teile des Spannungsnetzes durch gezielte Maßnahmen im Falle von detektierten Ferroresonanzschwingungen vor einem Ausfall bewahrt werden können. Durch die Auswertung des Sensors an der Erdungsleitung ist es ebenfalls möglich, unabhängig vom Betriebszustand des Spannungsnetzes beziehungsweise von der Netzkonfiguration mögliche Ferroresonanzschwingungen schnell und zuverlässig zu detektieren, so dass auf eine aufwändige Datenerhebung und Rechnersimulation von möglichen Betriebszu ständen und Netzkonfigurationen verzichtet werden kann. Auf die Beeinflussung der Betriebszustände des Hochspannungsnet¬ zes mittels Dämpfungsspulen kann aufgrund der schnelle und gezielte Erfassung von Ferroresonanzschwingungen mittels der schnellen Detektions- und Reaktionsmöglichkeiten gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest teilweise verzichtet werden In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Messwandlers ist vorgesehen, dass die Erdungsleitung gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert ist. Ebenfalls ist das Gehäuse gas- und/oder öl- und/oder feststoffisoliert . Das Gehäuse kann da- bei entweder nur ausschließlich den Wandler umgeben, wobei der Sensor dabei innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Des Weiteren kann das Gehäuse eine gas¬ isolierte Schaltanlage oder Durchführung sein, in der der Messwandler integriert ist. Hierdurch besteht die Möglich- keit, dass die jeweils möglichen Ströme über das Gehäuse von den Strömen des Wandlers, insbesondere von den Wicklungsströ¬ men der Primärwicklung, über die Erdungsleitung klar elektrisch voneinander getrennt sind. Des Weiteren ermöglicht die Isolation des Gehäuses eine betriebssichere Nutzung des Wand- lers unabhängig von äußeren , insbesondere elektromagneti¬ schen, Einflüssen. According to the invention it is provided that a sensor is arranged on the grounding line. This makes it possible that the corresponding current level in the transducer of the transducer, which may be connected to the grounding line, is evaluated directly. In the case of a resulting ferroresonant oscillation, the corresponding change in the current can thus be detected directly within the electrical transducer of the measuring wall ¬ lers and thus evaluated. A complex sto ¬ reitung and evaluation of various indicators, such examples For example, the evaluation in the secondary winding of the transducer induced electrical currents can thus entfal ¬ len. Furthermore, this has the advantage that the sensor can be used to measure the current Mes through the converter without the grounding conditions of the converter are changed. In this way, a subsequent attachment of a sensor in the grounding of the transducer can be made without affecting the existing nierderohmige, direct and optically testable grounding of the measuring circuit of the transducer to ¬ . The measurement of the current in the ground line of the converter is also significantly more meaningful in comparison to the detection of Ferroresonanzschwingungen by means of the evaluation of the secondary voltage of a voltage converter. In a voltage converter as a transducer, however, the measured winding current is directly indicative of the thermal load of the voltage converter and thus allows a distinction in non-critical or critical vibration processes. As a result, a fast and effective detection of Ferroresonanzschwingungen is possible, so that the corresponding voltage converter or the corresponding parts of the voltage network can be prevented by a targeted measures in the case of detected Ferroresonanzschwingungen from failure. By evaluating the sensor on the grounding line, it is also possible, regardless of the operating state of the voltage network or from the network configuration possible ferroresonant vibrations quickly and reliably detect, so that a complex data collection and computer simulation of possible Betriebszu stands and network configurations can be omitted. On the influence of the operating conditions of Hochspannungsnet ¬ zes means of damping coils can be omitted at least partially due to the rapid and targeted detection of Ferroresonanzschwingungen by means of the rapid detection and reaction possibilities according to the present invention In an advantageous embodiment of the transducer is provided that the grounding line is electrically insulated from the housing. Also, the housing is gas and / or oil and / or solids insulated. The housing can either only surround the transducer, whereby the sensor can be arranged inside and / or outside the housing. Furthermore, the housing may be a gas-insulated switchgear ¬ or implementation in which the transducer is integrated. In this way, there is a possibility of that the respective possible currents are clearly separated from one another electrically via the housing of the currents of the transducer, in particular of the Wicklungsströ ¬ men of the primary winding, via the grounding line. Furthermore, the insulation of the housing enables a reliable use of the coupler wall independent of external, in particular electromagnetic ¬ rule, influences.
Der Sensor als Stromsensor ist vorteilhafterweise ringförmig um die Erdungsleitung angeordnet, wobei vorteilhafterweise insbesondere die Primärwicklung eines Spannungswandlers mit der Erdungsleitung verbunden ist. Hierdurch ist durch die induktive Beeinflussung des Sensors bei auftretenden Wicklungs¬ strömen innerhalb der Erdungsleitung eine einfache und genaue Detektion von ansteigenden Strömen gewährleistet. Vorteil- hafterweise ist der Wandler ein Spannungswandler mit einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und einem Wicklungskern. Dieser Spannungswandler ist insbesondere ein- oder dreiphasig ausgestaltet. Alternativ ist der Wandler ein The sensor as a current sensor is advantageously arranged annularly around the grounding line, wherein advantageously in particular the primary winding of a voltage converter is connected to the grounding line. As a result, a simple and accurate detection of rising currents is ensured by the inductive influencing of the sensor when winding ¬ currents occur within the grounding line. Advantageously, the converter is a voltage converter with a primary winding, a secondary winding and a winding core. This voltage converter is designed in particular one or three-phase. Alternatively, the converter is a
Stromwandler oder ein Nebenschlusswiderstand - auch Shunt ge- nannt- mit einem Spannungsabgriff zur Messung des proportional zur Stromhöhe entstehenden Spannungsabfalls. Current transformer or a shunt resistor - also called a shunt - with a voltage tap to measure the voltage drop proportional to the current level.
Eine Auswerteeinheit ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Messwandlers mit dem Sensor, insbesondere Stromsensor, verbunden und detektiert entsprechende Ströme der mit dem Wandler verbundenen Erdungsleitung. Bezüglich bestimmter Regeln und Bedingungen kann bei Auftreten bestimmter Ströme, insbesondere der Primärwicklung des Spannungswandlers, eine Maßnahme innerhalb des Hochspannungsnetzes, wie beispielswei¬ se das Auslösen eines definierten elektrischen Schaltvorgangs und/oder das Zuschalten einer Dämpfungseinrichtung und/oder das Verändern einer Trennschalterkonfiguration, ausgelöst werden. Insbesondere ist die Erdungsleitung vorteilhafterwei- se mit der Primärwicklung verbunden. Hierdurch ist eine unmittelbare Detektion des Wicklungsstromes möglich, so dass nicht die in der Sekundärwicklung induzierten Messgrößen zur Auswertung wie bisher genutzt werden müssen. Vorteilhafterweise werden von der Auswerteeinrichtung die gemessenen Wicklungsströme protokolliert und/oder archiviert. Diese protokollierten Wicklungsströme können mit anderen Netzparametern verknüpft werden und damit einem menschlichen Bediener wertvolle Zusatzinformationen über einen Betriebszu- stand des Spannungsnetzes in der Vergangenheit liefern. An evaluation unit is in an advantageous embodiment of the transducer with the sensor, in particular current sensor, Connects and detects corresponding currents of the earth wire connected to the transducer. With respect to certain rules and conditions, upon the occurrence of certain flows, including the primary winding of the voltage transformer, a measure within the high-voltage network, as beispielswei ¬ se be the triggering of a defined electrical switching operation and / or the switching of a damping device and / or changing a disconnector configuration triggered , In particular, the grounding line is advantageously connected to the primary winding. As a result, an immediate detection of the winding current is possible, so that not the induced in the secondary winding parameters for evaluation must be used as before. Advantageously, the measured winding currents are logged and / or archived by the evaluation device. These logged winding currents can be linked to other network parameters and thus provide a human operator with valuable additional information about an operating state of the voltage network in the past.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen: Further advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims. The object of the present invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Schaltplan mit einem Messwandler; Fig. 1 is a schematic circuit diagram with a transducer;
Fig. 2 einen schematischen Schaltplan mit einem Mess- wandler und einer mit dem Gehäuse verbundenen2 shows a schematic circuit diagram with a measuring transducer and one connected to the housing
Erdungsleitung der Primärwicklung des Spannungswandlers als Verbindung über die Wandung des Gehäuses zur elektrischen Erde mit einem innenliegenden Stromsensor; Fig. 3 einen schematischen Schaltplan mit einem Messwandler und einer außerhalb eines gasisolierten Gehäuses angeordneten Sensor; Grounding line of the primary winding of the voltage converter as a connection via the wall of the housing to the electrical ground with an internal current sensor; 3 shows a schematic circuit diagram with a measuring transducer and a sensor arranged outside a gas-insulated housing;
Fig. 4 einen schematischen Schaltplan mit einem Messwandler und einem mit dem Gehäuse verbundenenFig. 4 is a schematic circuit diagram with a transducer and a connected to the housing
Erdungsleitung und innerhalb des Gehäuses an¬ geordneten Sensor. Die Fig. 1 zeigt einen Messwandler 1 mit einem Wandler 2, der aus einer Primärwicklung 3, einem Wicklungskern 4 und einer Sekundärwicklung 5 besteht. Der Wandler 2 ist innerhalb eines Gehäuses 13 angeordnet. Die Ausführungen aus dem Gehäuse 13 sind durch Durchführungen 9 isoliert ausgeführt. An einem dreiphasigen Hochspannungsnetz 10 sind beispielhaft kapaziti¬ ve Kopplungen 14 innerhalb des Netzes 10 und zur elektrischen Erde 8 dargestellt, die zu einer Ferroresonanzschwingung bei bestimmten Betriebszuständen und Netzkonfigurationen führen können. Durch den Sensor 6 des Messwandlers 1 ist die Er- dungsleitung 11 der Primärwicklung 3 des Spannungswandlers 2 geführt und unmittelbar mit der elektrischen Erde 8 verbunden. Der Stromsensor 6 ist direkt mit einer Auswerteeinrichtung 7 verbunden. Im Falle einer Ferroresonanzschwingung mit dem Hochspannungsnetz 10 kommt es in der Primärwicklung 3 zu einem Stromfluss, der über die Erdungsleitung 11 der Primärwicklung 3 des Spannungswandlers 2 zur elektrischen Erde 8 und damit durch den Sensor 6 des Messwandlers 1 fließt. Die¬ ser Primärwicklungsstrom erzeugt innerhalb des Stromsensors 6 eine elektromagnetische Strommessgröße, die mittels der Aus- Werteeinrichtung 7 ausgewertet werden kann. Beim Vorliegen von bestimmten Ferroresonanzschwingungen kann mittels der ermittelten Frequenzen, der Dauer, der Höhe und/oder der Charakteristik der am Stromsensor 7 gemessenen Ströme auf eine thermische Überlastung der Primärwicklung 3 durch Ferroreso- nanzschwingung geschlossen werden. Die Auswerteeinrichtung 7 kann daraufhin entsprechende Maßnahmen innerhalb des Hochspannungsnetzes 10 beziehungsweise in der Beschaltung der Se¬ kundärwicklung 5 des Spannungswandlers 2 frei geben. So ist beispielsweise denkbar, dass die Auswerteeinrichtung 7 eine entsprechende Änderung der Trennschalterkonfiguration des Hochspannungsnetzes 10 vornimmt oder eine Dämpfungseinrich¬ tung zuschaltet. Die Fig. 2 zeigt im Unterschied zu Fig. 1 eine mit dem Gehäu¬ se 13 verbundene Erdungsleitung 11 der Primärwicklung 3 des Wandlers 2 als Spannungswandlers, um die ein entsprechender Stromsensor 6 innerhalb des Gehäuses 13 angeordnet ist. Der Stromsensor 6 ist mit der Auswerteeinrichtung 7 über eine Durchführung verbunden. Der Erdungspfad 11 des Messkreises verläuft im gezeigten Beispiel der Fig. 2 von der Primärwicklung 3 des Spannungswandlers 2 durch den Sensor 6 zur Wand des Gehäuses 13 welche wiederum direkt mit der elektrischen Erde 8 verbunden ist. Sensor 6 und Auswerteeinheit 7 sind räumlich voneinander getrennt aufbaubar, da eine gegen das Gehäuse 13 isolierte Durchführung 9 der Verbindung zwischen dem Sensor 6 und der Auswerteeinheit 7 erforderlich ist. Die Möglichkeiten der Weiterverwendung der Ergebnisse der Auswerteeinheit 7 unterscheiden sich nicht von der Lösung gemäß der Fig. 1. Grounding line and within the housing to ¬ ordered sensor. Fig. 1 shows a transducer 1 with a converter 2, which consists of a primary winding 3, a winding core 4 and a secondary winding 5. The transducer 2 is arranged within a housing 13. The embodiments of the housing 13 are executed isolated by bushings 9. To a three-phase high-voltage network 10 by way of example kapaziti ¬ ve couplings 14 are shown within the network 10 and to the electrical ground 8, which may lead to a ferro-resonant vibration at certain operating conditions and network configurations. By the sensor 6 of the transducer 1, the grounding line 11 of the primary winding 3 of the voltage converter 2 is guided and connected directly to the electrical ground 8. The current sensor 6 is connected directly to an evaluation device 7. In the case of a Ferroresonanzschwingung with the high-voltage network 10, there is a current flow in the primary winding 3, which flows through the grounding line 11 of the primary winding 3 of the voltage converter 2 to the electrical ground 8 and thus through the sensor 6 of the transducer 1. The ¬ ser primary winding current generates an electromagnetic current measurement variable, which can be evaluated by means of the initial values within device 7 of the current sensor. 6 In the presence of certain ferroresonant oscillations, by means of the determined frequencies, the duration, the height and / or the characteristic of the currents measured at the current sensor 7, a thermal overload of the primary winding 3 by ferroreso nanzschwingung be closed. The evaluation device 7 can then enter appropriate action within the high voltage network 10 and in the wiring of Se ¬ kundärwicklung 5 of the voltage converter 2 freely. Thus, for example, it is conceivable that the evaluation device 7 makes a corresponding change in the disconnector configuration of the high-voltage network 10 or connects a Dämpfungseinrich ¬ device. Fig. 2 shows, in contrast to FIG. 1 a connected to the Gehäu ¬ se 13 ground line 11 of the primary winding 3 of the transformer 2 as the voltage converter, to which a corresponding current sensor 6 is disposed within the housing 13. The current sensor 6 is connected to the evaluation device 7 via a feedthrough. The grounding path 11 of the measuring circuit extends in the example shown in FIG. 2 from the primary winding 3 of the voltage converter 2 through the sensor 6 to the wall of the housing 13, which in turn is connected directly to the electrical earth 8. Sensor 6 and evaluation unit 7 are spatially separated from one another, since an insulated against the housing 13 9 implementation of the connection between the sensor 6 and the evaluation unit 7 is required. The possibilities of further use of the results of the evaluation unit 7 are not different from the solution according to FIG. 1.
Die Fig. 3 zeigt einen Messwandler 1 mit einem Spannungswand¬ ler als Wandler 2, der aus der Primärwicklung 3, dem Wicklungskern 4 und der Sekundärwicklung 5 besteht. Der Wandler 2 ist innerhalb eines Gehäuses 13 für eine gasisolierte Schalt¬ anlage angeordnet. Die Ausführungen aus dem Gehäuse 13 der gasisolierten Schaltanlage sind durch gasdichte Anschlüsse 9 begrenzt. Die Primärwicklung 3 des Wandler 2 ist mittels der Erdungsleitung 11 unmittelbar mit der elektrischen Erde 8 verbunden und in der Erdungsleitung 11 ist ein Stromsensor 6 angeordnet, der mit einer Auswerteeinrichtung 7 verbunden ist. Im Falle einer Ferroresonanzschwingung in dem Hochspannungsnetz 10 kommt es in der Primärwicklung 3 des Wandlers 2 zu einem Stromfluss, der über die Erdungsleitung 11 zur elektrischen Erde 8 als Wicklungsstrom fließt. Diese Wicklungsströme erzeugen innerhalb des Stromsensors 6 einen elektromagnetischen Impuls, der mittels der Auswerteeinrichtung 7 ausgewertet werden kann. Beim Vorliegen von bestimmten Ferroresonanzschwingungen kann mittels der Frequenzanalyse, der Dauer, der Höhe und/oder der Charakteristik der am Stromsensor 6 gemessenen Ströme beziehungsweise Spannungen auf ei¬ ne Ferroresonanzschwingung geschlossen werden. Die Auswerteeinrichtung 7 kann daraufhin entsprechende Änderungen inner- halb des Hochspannungsnetzes 10 frei geben. So ist beispiels¬ weise denkbar, dass die Auswerteeinrichtung 7 eine entsprechende Änderung der Betriebszustände und/oder der Netzkonfiguration des Hochspannungsnetzes 10, wie beispielsweise das Auslösen eines definierten elektrischen Schaltvorgangs und/oder das Zuschalten einer Dämpfungseinrichtung und/oder das Verändern einer Trennschalterkonfiguration, vornimmt. 3 shows a transducer 1 with a voltage converter ¬ ler than converter 2, which consists of the primary winding 3, the winding core 4 and the secondary winding 5. The transducer 2 is disposed within a housing 13 for a gas-insulated switch ¬ system. The embodiments of the housing 13 of the gas-insulated switchgear are limited by gas-tight connections 9. The primary winding 3 of the converter 2 is by means of the grounding line 11 directly to the electrical ground. 8 connected and in the grounding line 11, a current sensor 6 is arranged, which is connected to an evaluation device 7. In the case of a Ferroresonanzschwingung in the high-voltage network 10, there is a current flow in the primary winding 3 of the converter 2, which flows via the grounding line 11 to the electrical ground 8 as a winding current. These winding currents generate within the current sensor 6 an electromagnetic pulse, which can be evaluated by means of the evaluation device 7. In the presence of certain Ferroresonanzschwingungen can be concluded by ei ¬ ne Ferroresonanzschwingung by means of the frequency analysis, the duration, the height and / or the characteristic of the current sensor 6 measured currents or voltages. The evaluation device 7 can then release corresponding changes within the high-voltage network 10. Thus, example ¬, conceivable that the evaluation device 7 is a corresponding change in the operating conditions and / or the network configuration of the high-voltage network 10, such as the triggering of a defined electrical switching operation and / or the switching of a damping device and / or changing a disconnector configuration performs.
Die Fig. 4 zeigt im Unterschied zu Fig. 1 eine mit dem Gehäu¬ se 13 verbundene Erdungsleitung 11 einer gasisolierten FIG. 4 shows, in contrast to FIG. 1 a connected to the Gehäu ¬ se 13 ground line 11 of a gas insulated
Schaltanlage, um die ein entsprechender Stromsensor 6 innerhalb des gasisolierten Gehäuses 13 angeordnet ist. Der Strom¬ sensor 6 ist weiterhin mit der Auswerteeinrichtung 7 verbunden. Der Erdungspfad 11 erstreckt sich im gezeigten Beispiel der Fig. 4über die unmittelbare Verbindung eines Neben- Schlusswiderstandes (Shunt) als Wandler 2 mit der Gehäusewan¬ dung und einer entsprechenden Verbindungsleitung als Teil der Erdungsleitung 11 zur elektrischen Erde 8. Die Auswerteeinrichtung 7 weist dabei Stellfunktionen auf, die eine unmit¬ telbare Beeinflussung des Hochspannungsnetzes 10 erlauben. Im gezeigten Beispiel der Fig. 4 regelt die Auswerteeinrichtung 7 eine Netzkomponente 12 in Form eines Leistungsschalters 12 innerhalb des gasisolierten Gehäuses 13. Im Falle der Detek- tion einer Ferroresonanzschwingung kann die Auswerteeinrich- tung 7 unmittelbar die Netzkomponente 12 ansteuern; hier den Leistungsschalter 12 öffnen oder schließen. Switchgear, around which a corresponding current sensor 6 is disposed within the gas-insulated housing 13. The current ¬ sensor 6 is further connected to the evaluation device 7. The grounding path 11 extends in the example shown in FIG. 4über the direct connection of a secondary circuit resistor (shunt) as a converter 2 with the Gehäusewan ¬ dung and a corresponding connecting line as part of the grounding line 11 8 to electrical ground, the evaluation device 7 has setting functions on, which allow an unmit ¬ direct influence on the high voltage network 10. in the 4, the evaluation device 7 controls a network component 12 in the form of a circuit breaker 12 within the gas-insulated housing 13. In the case of the detection of a ferroresonant oscillation, the evaluation device 7 can directly control the network component 12; here open or close the circuit breaker 12.

Claims

Patentansprüche claims
1. Messwandler (1) mit einem elektrischen Wandler (2), wobei der elektrische Wandler (2) mit einer elektrischen Erde (8) mittels einer Erdungsleitung (11) verbunden ist, 1. A transducer (1) having an electrical transducer (2), wherein the electrical transducer (2) is connected to an electrical earth (8) by means of a grounding line (11),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
ein Sensor (6) an der Erdungsleitung (11) angeordnet ist. a sensor (6) is arranged on the grounding line (11).
2. Messwandler (1) nach Anspruch 1, 2. transducer (1) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Erdungsleitung (11) gegenüber einem Gehäuse (13) elekt¬ risch isoliert ist. the ground wire (11) relative to a housing (13) is driven elekt ¬ isolated.
3. Messwandler (1) nach Anspruch 2, 3. transducer (1) according to claim 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
und das Gehäuse (13) gas- und/oder öl- und/oder feststoffiso¬ liert ist. and the housing (13) is gas and / or oil and / or Feststoffiso ¬ profiled.
4. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. transducer (1) according to one of claims 1 to 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der Sensor (6) ringförmig um die Erdungsleitung (11) angeordnet ist. the sensor (6) is arranged annularly around the grounding line (11).
5. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. transducer (1) according to any one of claims 1 to 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der elektrische Wandler (2) ein Spannungswandler mit einer Primärwicklung (3), einer Sekundärwicklung (4) und einem Wicklungskern (5) ist. the electrical converter (2) is a voltage converter with a primary winding (3), a secondary winding (4) and a winding core (5).
6. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6. transducer (1) according to any one of claims 1 to 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der elektrische Wandler (2) ein Stromwandler ist. the electrical converter (2) is a current transformer.
7. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7. transducer (1) according to any one of claims 1 to 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der elektrische Wandler (2) ein Nebenschlusswiderstand mit einem Spannungsabgriff zur Messung des proportional zur Stromhöhe entstehenden Spannungsabfalls ist. the electrical converter (2) is a shunt resistor with a voltage tap for measuring the voltage drop proportional to the current level.
8. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. transducer (1) according to any one of claims 1 to 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
eine Auswerteeinrichtung (7) mittels des Sensors (6) die de- tektierten Strom- und/oder Spannungsverläufe der Erdungslei¬ tung (11) misst und unter definierten Bedingungen innerhalb eines Hochspannungsnetzes (10) einen definierten elektrischen Schaltvorgang auslöst und/oder eine Dämpfungseinrichtung zuschaltet und/oder eine Trennschalterkonfiguration verändert. an evaluation device (7) by means of the sensor (6) measures and the de- tektierten current and / or voltage profiles of the Erdungslei ¬ device (11) under defined conditions within a high-voltage network (10) triggering a defined electrical switching operation and / or a damping device switches on and / or a circuit breaker configuration changed.
9. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche bis 8, 9. transducer (1) according to any one of claims to 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Erdungsleitung (11) mit der Primärwicklung (3) und/oder Sekundärwicklung ( 4 ) verbunden ist. the grounding line (11) is connected to the primary winding (3) and / or secondary winding (4).
10. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 10. The transducer (1) according to claim 5, wherein:
der Strom- und/oder Spannungsverlauf der Primärwicklung (3) und/oder Sekundärwicklung (4) zur Auswertung des Ferroreso- nanzverhaltens nutzbar ist. the current and / or voltage curve of the primary winding (3) and / or secondary winding (4) can be used to evaluate the ferroresonance behavior.
11. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 11. The transducer (1) according to claim 5, wherein:
die Auswerteeinrichtung (7) die ermittelten Strom- und/oder Spannungsverlauf der Primärwicklung (3) und/oder Sekundärwicklung (4) und/oder der Erdungsleitung (11) protokolliert und/oder archiviert. the evaluation device (7) logs and / or archives the ascertained current and / or voltage profile of the primary winding (3) and / or secondary winding (4) and / or the grounding line (11).
12. Messwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sensor (6) ein Stromsensor ist. 12. The transducer (1) according to claim 1, wherein the sensor is a current sensor.
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