Schutztechnik in Elektroenergiesystemen: Grundlagen, Stand Der Technik, Neuentwicklungen

ISBN-13: 9783642634093 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 416 str.

Helmut Ungrad; Willibald Winkler; Andrzej Wiszniewski

Opis

In die zweite Auflage dieses bewahrten Lehr- und Nachschlagewerks fur Studium und Weiterbildung wurden wesentliche Aktualisierungen aufgenommen. Gegenstand ist die Schutztechnik in der gesamten elektrischen Energietechnik.
Aus dem Inhalt Grundlagen der Schutztechnik Einfuhrung.- Typische Fehlerarten.- Wichtige Fehlererfassungskriterien.- Messwandler fur Schutzzwecke.- Spannungswandler.- Analoge Schutztechnik Statische Schutzrelais und Schutzsysteme.- Praktische Anwendung von Fehlererfassungskriterien.- Analoger Netz- und Anlagenschutz.- Analoger Maschinenschutz.- Digitale Schutztechnik Rechnergestutzte Schutz- und Steuertechnik.- Umformung analoger Grossen in digitale Signale.- Digitale Signalaufbereitung.- Messalgorithmen.- Logische Strukturen von digitalen Schutzeinrichtungen."

Spis treści

A Grundlagen Der Schutztechnik.- 1 Einführung.- 1.1 Aufgaben der Schutztechnik.- 1.2 Anforderungen an die Schutzeinrichtungen.- 1.3 Grundsätzlicher Aufbau von Schutzsystemen.- 2 Typische Fehlerarten in Elektroenergiesystemen und seinen Elementen.- 2.1 Kurzschlüsse.- 2.2 Netz - Erdschlüsse.- 2.3 Leiterunterbrechungen.- 2.4 Windungsschlüsse in Maschinen.- 2.5 Überlast.- 2.6 Wirkleistungsdefizit.- 2.7 Weitere Fehler und Störungen.- 3 Wichtigste Fehlererfassungskriterien.- 3.1 Überstrom.- 3.2 Stromdifferenz.- 3.3 Strom — Phasenwinkeldifferenz.- 3.4 Über — und Unterspannung.- 3.5 Leistungsrichtung.- 3.6 Symmetrische Komponenten von Strom und Spannung.- 3.7 Impedanz.- 3.8 Frequenz.- 3.9 Zusätzliche Schutzkriterien.- 3.10 Zusammenfassung.- 4 Meßwandler für Schutzzwecke.- 4.1 Stromwandler.- 4.1.1 Konventionelle Stromwandler.- 4.1.2 Stromwandler mit Luftspalten.- 4.1.3 Nichtkonventionelle Stromwandler.- 4.2 Spannungswandler.- 4.2.1 Induktive Spannungswandler.- 4.2.2 Kapazitive Spannungswandler.- 4.2.3 Nichtkonventionelle Spannungswandler.- B Analoge Schutztechnik.- 5 Statische Schutzrelais und Schutzsysteme.- 5.1 Allgemeines.- 5.2 Aufbau statischer Schutzeinrichtungen.- 5.3 Grundbausteine.- 5.3.1 Meßwertaufbereitung.- 5.3.1.1 Eingangsumformer.- 5.3.1.2 Mischwandler.- 5.3.1.3 Drehfeldscheider.- 5.3.1.4 Oberschwingungsfilter.- 5.3.2 Meßglieder.- 5.3.2.1 Meßglieder einer Meßgröße: Grenzwertgeber.- 5.3.2.2 Meßglieder mehrerer Meßgrößen: Amplitudenvergleich.- 5.3.2.3 Meßglieder mehrerer Meßgrößen: Phasenvergleich.- 5.3.3 Verzögerungsglieder.- 5.3.4 Hilfsenergie — Versorgungseinheiten.- 5.3.5 Auslöselogik.- 5.3.6 Auslöseeinheit.- 5.3.7 Meldeeinheit.- 5.3.8 Optokopplereinheit.- 5.3.9 Dauerüberwachungs — und Prüfeinheiten.- 5.4 Integration der Bausteine zu Schutzeinrichtungen.- 5.5 Integration von Schutzeinrichtungen zu Schutzsystemen.- 6 Praktische Anwendung von Fehlererfassungskriterien mit analogen Schutzeinrichtungen.- 6.1 Überstromschutz.- 6.1.1 Unverzögerter Überstromschutz.- 6.1.2 Verzögerter überstromschutz.- 6.1.3 Verzögerter Überstrom — Unterspannungsschutz.- 6.1.4 Verzögerter Überstrom — Richtungsschutz.- 6.2 Stromdifferentialschutz.- 6.3 Distanzschutz.- 6.3.1 Allgemeine Wirkungsweise.- 6.3.2 Aufbau von Distanzschutzeinrichtungen.- 6.3.2.1 Einsystemige Distanzrelais.- 6.3.2.2 Mehrsystemige Distanzrelais.- 6.3.3 Anregekriterien und Anregesysteme.- 6.3.4 Meßsysteme für Distanz — und Richtungsbestimmung.- 6.3.5 Resultierende Auslösekennlinien von Distanzschutzeinrichtungen.- 7 Analoger Netz- und Anlagenschutz.- 7.1 Leitungsschutz.- 7.1.1 Schutzarten.- 7.1.2 Schutzeinrichtungen für die Erfassung von Kurzschlüssen.- 7.1.2.1 Ungerichteter und gerichteter Überstromschutz.- 7.1.2.2 Differentialschutz.- 7.1.2.3 Phasenvergleichsschutz.- 7.1.2.4 Distanzschutz.- 7.1.2.5 Signalvergleichsschutz.- 7.1.2.6 Richtungsvergleichsschutz.- 7.1.2.7 Reserveschutz zur Erfassung von Kurzschlüssen.- 7.1.3 Automatische Kurzunterbrechung (KU).- 7.1.3.1 Ziel und Arten der Kurzunterbrechung.- 7.1.3.2 Zusammenarbeit von KU — Einrichtungen mit dem Leitungsschutz.- 7.1.4 Schutzeinrichtungen für die Erfassung von Erdschlüssen.- 7.1.4.1 Erdschluß — Erfassungskriterien.- 7.1.4.2 Erdschlußstromschutz.- 7.1.4.3 Erdschlußrichtungsschutz.- 7.1.4.4 Erdschlußwischerschutz.- 7.1.4.5 Oberschwingungs — Erdschlußrichtungsschutz.- 7.2 Transformator — und Autotransformatorschutz.- 7.2.1 Schutzarten.- 7.2.2 Schutzeinrichtungen zur Erfassung von Kurz -und Erdkurzschlüssen.- 7.2.2.1 Differentialschutz.- 7.2.2.2 Überstromzeitschutz.- 7.2.2.3 Distanzschutz.- 7.2.2.4 Erdschlußschutz.- 7.2.3 Buchholzschutz.- 7.2.4 Überlastschutz.- 7.2.5 Komplette Schutzsysteme für Transformatoren und Autotransformatoren.- 7.3 Sammelschienenschutz und Schalterversagerschutz.- 7.3.1 Einleitung.- 7.3.2 Sammelschienenschutz mit Stromvergleich.- 7.3.2.1 Stromvergleich mit Stromstabilisierung.- 7.3.2.2 Stromvergleich mit Impedanzstabilisierung.- 7.3.3 Sammelschienenschutz mit Phasenvergleich.- 7.3.4 Sammelschienenschutz mit Stromrichtungsvergleich.- 7.3.5 Sammelschienenschutz durch Verknüpfung von Überstromschutzeinrichtungen.- 7.3.6 Schalterversagerschutz.- 8 Analoger Maschinenschutz.- 8.1 Generatorschutz.- 8.1.1 Fehlerarten und Selelektivschutzeinrichtungen.- 8.1.2 Ständererdschlußschutz.- 8.1.3 Wicklungskurzschlußschutz.- 8.1.3.1 Schutzarten.- 8.1.3.2 Differentialschutz.- 8.1.3.3 Überstromzeitschutz.- 8.1.3.4 Distanzschutz.- 8.1.4 Windungsschlußschutz.- 8.1.5 Läufererdschlußschutz.- 8.1.6 Schieflastschutz.- 8.1.7 Untererregungsschutz.- 8.1.8 Polschlupfschütz.- 8.1.9 Ständer- und Läuferüberlastschutz.- 8.1.10 Spannungssteigerungsschutz.- 8.1.11 Frequenzrückgangsschutz.- 8.1.12 Kraftwerksentkupplungsschutz.- 8.1.13 Rückleistungsschutz.- 8.1.14 Richtlinien für die Wahl von Generatorschutzeinrichtungen.- 8.2 Schutz von Kraftwerks - Blockeinheiten.- 8.2.1 Kraftwerksblöcke als Schutzobjekte.- 8.2.2 Differentialschutzanordnungen.- 8.2.3 Oberspannungsseitiger Distanzschutz als Reserveschutz.- 8.2.4 Übererregungsschutz des Blocktransformators.- 8.2.5 Sonstige Schutzeinrichtungen Kraftwerksblöcke.- 8.2.6 Auslegung der Schutzeinrichtungen für Blöcke.- 8.2.7 Zuordnung der Auslösesignale der Schutzeinrichtungen auf die Schalt- und Abstellorgane.- 8.3 Schutz von Hochspannungs — Drehstrommotoren.- 8.3.1 Fehlerarten und Schutzeinrichtungen.- 8.3.2 Kurzschlußschutz.- 8.3.2.1 Überstromschutz.- 8.3.2.2 Differentialschutz.- 8.3.3 Erdschlußschutz der Ständerwicklung.- 8.3.4 Überlastschutz.- 8.3.4.1 Überlastschutz für den Anlaßvorgang.- 8.3.4.2 Überlastschutz für den stationären Betrieb.- 8.3.5 Schieflastschutz.- 8.3.6 Spannungsrückgangsschutz.- 8.3.7 Außertrittfallschutz für Synchronmotoren.- 8.3.8 Komplette Schutzsysteme für Hochspannungs-Drehstrommotoren.- C Digitale Schutztechnik.- 9 Rechnergestützte Schutz- und Steuertechnik elektrischer Systeme.- 9.1 Einleitung.- 9.2 Strukturen digitaler Schutz — und Steuersysteme.- 9.2.1 Allgemeines.- 9.2.2 Aufgabenbereich für verschiedene Steuerebenen.- 9.2.3 Aufbau der Rechnerstrukturen in Schaltanlagen.- 9.3 Besondere Eigenschaften digitaler Meß — und Steuermethoden.- 10 Umformung analoger Größen in digitale Meßsignale.- 10.1 Grundsätzliches.- 10.2 Analoge Signalfilterung.- 10.3 Analog/Digitale Signalumformung.- 10.4 Verifikation.- 11 Digitale Signalaufbereitung.- 11.1 Allgemeines zur digitalen Filterung.- 11.2 Synthese von rekursiven Filtern.- 11.2.1 Synthese eines digitalen Tiefpaßfilters.- 11.2.2 Synthese eines digitalen Tiefsperrfilters.- 11.2.3 Synthese eines digitalen Bandpaßfilters.- 11.2.4 Synthese eines digitalen Bandsperrfilters.- 11.3 Synthese von Filtern mit endlicher Impulsantwort.- 11.3.1 Tiefpaßfilter mit endlicher Impulsantwort.- 11.3.2 Bandpaßfilter mit endlicher Impulsantwort.- 11.4 Darstellung des Meßsignals in Form von Orthogonalkomponenten.- 11.4.1 Anwendung der Faltung mit Orthogonalfunktionen.- 11.4.2 Orthogonalisierung durch einfache Signalverzögerung.- 11.4.3 Orthogonalisierung durch doppelte Verzögerung.- 11.5 Digitale Korrelation.- 11.6 Filterung von symmetrischen Komponenten.- 11.6.1 Ausnutzung der Signalverzögerung.- 11.6.2 Filterung durch Anwendung von Ortogonal-komponenten.- 12 Meßalgorithmen für den Digitalschutz.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Digitale Amplitudenmessung eines sinusförmigen Signals.- 12.2.1 Anwendung von Orthogonalkomponenten.- 12.2.2 Ausnützung der Korrelationskoeffizienten.- 12.2.3 Mittelung der Signal-Absolutwerte.- 12.2.4 Anwendungsempfehlungen.- 12.3 Messung der Real — und Imaginärteile des Signals.- 12.3.1 Bestimmung der Signalkomponenten bei Nulldurchgang des Eingangssignals.- 12.3.2 Bestimmung der Signalkomponenten durch Mittelung.- 12.4 Digitale Leistungsmessung.- 12.4.1 Leistungsmessung durch Korrelation von Strom und Spannung.- 12.4.2 Ausnutzung von orthogonalen Strom- und Spannungskomponenten.- 12.4.3 Anwendung von Korrelationskoeffizienten.- 12.5 Digitale Distanzmessung.- 12.5.1 Anwendung von Wirk- und Blindleistungswerten.- 12.5.2 Ausnutzung der Real- und Imaginärteile von Strom und Spannung.- 12.5.3 Anwendung des Leitungsmodells 1.Ordnung.- 12.5.4 Minimierung der Auswirkung von Fehlerwiderständen auf die Distanzmessung.- 12.6 Digitale Frequenzmessung.- 12.6.1 Frequenzmessung durch Impulszählung.- 12.6.2 Frequenzmessung durch Faltung mit einer Walsh-funktion.- 12.6.3 Messung der Frequenzabweichungen durch die Korrelation mit Sinus-/Kosinusfunktionen.- 13 Logische Strukturen von digitalen Schutzeinrichtungen.- 13.1 Logische Funktionsbereiche.- 13.2 Logische Struktur einfacher Schutzeinrichtungen.- 13.3 Logische Struktur zur Bestimmung der Ansprechkennlinie von Distanzschutzeinrichtungen.- 13.4 Logische Struktur von Transformator-Differentialschutzeinrichtungen.- 13.5 Der Aufbau digitaler Schutz- und Steuereinrichtungen.- 13.5.1. Hardware.- 13.5.2 Signallaufplan.- 13.5.3 Systemarchitektur.- 13.5.4 Bedienung.- 13.6 Adaptive Schutzsysteme.- 13.7 Anwendung von Expertensystemen.