DE69426558T2

DE69426558T2 - Lastanalysesystem für fehlererkennung

Info

Publication number: DE69426558T2
Application number: DE69426558T
Authority: DE
Inventors: Michael Aucoin; L. Benner; Don Russel
Original assignee: Texas A&M University System
Current assignee: Texas A&M University System
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: CA2149149C; WO1995010873A1; EP0679295A4; EP0679295B1; ATE198683T1; AU673298B2; AU7924894A; DE69426558D1; US5600526A; CA2149149A1; EP0679295A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Analysieren von Fehlern und eine Lastanalysevorrichtung zur Verwendung mit einem elektrischen Stromversorgungssystem und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterscheiden von Hochwiderstands-Niederstrom- Fehlern von normalen Ereignissen und anderen Vorgängen im Stromversorgungssystem. Hochwiderstandsfehler können zum Beispiel durch heruntergefallene, gerissene, verhedderte oder herunterhängende Stromleitungen, die Stromleitung berührende Bäume und verschiedene Überstrom-Fehlersituationen verursacht werden.
Hochwiderstands-Niederstrom-Fehler sind schwieriger festzustellen als ständige Überstromfehler, wie zum Beispiel, wenn ein Transformator ausfällt. Herkömmliche Überstrom- Schutzvorrichtungen haben eingebaute Zeitverzögerungen, die es einem zeitweiligen Fehler erlauben, sich selbst zu beheben, und die Vorrichtung schaltet die Stromleitung nur dann ab, wenn der Überstromfehler weiterhin besteht. Hochwiderstands- Niederstrom-Fehler können die Zeitschaltungen der Überstrom- Schutzvorrichtungen zwar einschalten, doch beschränkt nach Ablauf der Verzögerungszeit der hohe spezifische Widerstand des Fehlers den Strom auf eine niedrige Stärke. Die Überstrom- Schutzvorrichtungen können diesen niedrigen Fehlerstrom nicht von Strompegeln unterscheiden, die sonst normalerweise von Verbrauchern aus dem Netz gezogen werden, wodurch es sein kann, daß Leitungen weiterhin unter Strom stehen, obwohl ein Kabel unterbrochen ist.
Im US-Patent Nr. 5,103,365 wird eine Vorrichtung zur Verwendung in einem mehrfach geerdeten (Drehstrom)Dreiphasen- Vierdraht-Verteilungssystem offenbart, das heruntergefallene Leitungen erkennt, um das Verteilungssystem gegen Überschlags- Erdungsfehler und Überströme zu schützen. Im US-Patent Nr. 4,466,071 sind eine Hochwiderstands-Fehlererkennungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren offenbart, die die Hochfrequenzkomponenten zum Feststellen des Vorhandenseins von Hochwiderstands-Überschlagsfehlern an einer Hochspannungsleitung überwacht.
Bei weiteren Verfahren zum Feststellen von Hochwiderstandsfehlern wurden dritte Harmonische erfaßt, die durch das Überschlagsverhalten der Hochwiderstandsfehler hervorgerufen werden. Diese älteren Verfahren verwenden Erfassungsalgorithmen mit Variationen im Strom der Harmonischen als Erfassungsparameter. Zum Beispiel werden im US-Patent Nr. 4,851,782 (Jeerings) Hochwiderstands-Niederstrom-Fehler durch Analysieren des Stromes dritter Harmonischer in der Stromleitung erfaßt.
Weil zur Erfassung ausschließlich das Überschlagsverhalten untersucht wird, haben solche Verfahren verwendende Hochwiderstands-Fehlererfassungssysteme beträchtliche Zuverlässigkeitsprobleme. Es fehlt in diesen Systemen an Sicherheit gegen falschen Alarm, so daß die Kunden des Versorgungsnetzes oft unnötig vom Strom abgeschnitten werden. Ein die Stromleitung kurzzeitig berührender Baumast kann zum Beispiel einen momentanen Fehler verursachen, der dann wieder behoben ist, wenn sich der Ast wieder von der Stromleitung wegbewegt. Bei den früheren Systemen kann es sein, daß dieser kurzzeitige Baumkontakt als ein dauerhafter Hochwiderstandsfehler fehlinterpretiert wird, worauf Sicherungen ausgelöst werden und die Leitung abgeschaltet wird. Bei solchen Systemen kann es auch sein, daß normale Schaltvorgänge der Stromversorgungssystem- Schutzvorrichtungen als dauerhafter Hochwiderstandsfehler interpretiert und unnötige Abschaltungen hervorgerufen werden.
Ein höchstes Ziel der Stromversorger ist es, solche Fehlererfassungen möglichst zu vermeiden. Die meisten Stromversorger brauchen ein Lastsystem, das nur bei gefährlichen Fehlern diese erfaßt und die Leitung stillegt, wie zum Beispiel, wenn eine gerissene Leitung am Boden liegt. Bei kleineren Fehlern, wie zum Beispiel außer Reichweite für Passanten herunterhängende Leitungen, kann es wünschenswert sein, daß die Leitung weiter unter Strom bleibt. Auch wenn eine herunterhängende Stromleitung Gefahren birgt, können Stromabschaltungen bei den Kunden des Stromnetzes auch beträchtliche Sicherheitsprobleme mit sich bringen.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Hochwiderstands-Fehlererfassungssystem für elektrische Stromversorger, das die obigen Einschränkungen und Nachteile überwindet und von diesen nicht betroffen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es besteht daher ein eindeutiger Bedarf nach einem Lastanalysesystem mit Fehlererfassungsverfahren, die eine Leitungsstillegung erfordernde gefährliche Fehler zuverlässig identifzieren und genau zwischen einem gefährlichen Fehler und anderen Vorgängen, für die die Leitung weiter in Betrieb bleiben sollte, unterscheiden können. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein solches Lastanalysesystem, das unnötige Stromunterbrechungen und -abschaltungen minimiert.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Analysieren von Fehlern, die an einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Verteilerschaltung auftreten, mit den folgenden Schritten: Überwachen des durch die Verteilerschaltung fließenden Laststroms, kontinuierliches Analysieren des Laststroms; und, aufgrund der Analyse des Laststroms, Unterscheiden der Differenz zwischen einem ersten Fehlertyp, der ein Abschalten der Verteilerschaltung erfordert, und einem zweiten Fehlertyp, bei dem die Verteilerschaltung eingeschaltet bleibt, gekennzeichnet durch Klassifizieren der Fehler durch Erfassen des Auftretens von Überschlag, Lastverlust anzeigenden Veränderungen der Last und des Auftretens von Überstrompegeln im Laststrom der Verteilerschaltung.
Nach einer gezeigten Ausführungsform der Erfindung weist ein Verfahren zum Analysieren von Fehlern, die an einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Verteilerschaltung auftreten, den Schritt des Überwachens eines durch die Verteilerschaltung fließenden Laststroms auf. In einem Analyseschritt wird der Laststrom kontinuierlich analysiert. In einem Identifizierungsschritt wird das Auftreten eines normalen Systemvorgangs, eines gefährlichen Fehlers oder eines geringeren Fehlers aus der Analyse des Laststroms identifiziert. In dieser Beschreibung sind gefährliche Fehler solche, die ein Abschalten der Verteilerschaltung erfordern, und geringere Fehler solche, für die die Verteilerschaltung eingeschaltet bleiben kann. Die Stromleitung sollte auch während normaler Systemvorgänge, wie zum Beispiel bei Schaltvorgängen, eingeschaltet bleiben.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Lastanalysevorrichtung vorgesehen zum Analysieren von Fehlern, die an einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Verteilerschaltung auftreten, mit: einer Überwachungseinrichtung zum Überwachen eines durch die Verteilerschaltung fließenden Laststroms und zum daraufhin Erzeugen eines Lastsignals und einer Steuerung, die auf die Überwachungseinrichtung zum kontinuierlichen Analysieren des Laststroms reagiert, und zum Unterscheiden vom analysierten Laststrom des Vorkommens eines ersten Fehlertyps, der ein Abschalten der Verteilerschaltung erfordert, und eines zweiten Fehlertyps, für den die Verteilerschaltung eingeschaltet bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung zum Klassifizieren von Fehlern durch Erfassen des Vorhandenseins von Überschlag, Lastverlust anzeigenden Veränderungen der Last und des Auftretens eines Überstroms des Laststroms an der Verteilerschaltung geeignet ist.
Nach einer weiteren gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Lastanalysevorrichtung vorgesehen zum Analysieren von an einer mit einem Wechselstromsystem verbundenen Verteilerschaltung auftretenden Fehlern. Die Vorrichtung weist eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines durch die Verteilerschaltung fließenden Laststroms und zum darauf Erzeugen eines Lastsignals auf. Außerdem weist die Vorrichtung eine auf die Überwachungseinrichtung ansprechende Steuerung zum kontinuierlichen Analysieren der Last zum Identifizieren des Auftretens gefährlicher und kleinerer Fehler aus der Analyse des Laststroms auf.
Eine allgemeine Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lastanalyse-Hochwiderstands- Fehlererfassungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Minimieren unnötiger Stromunterbrechungen und -abschaltungen vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lastananlysevorrichtung und ein entsprechendes Verfahren vorzusehen zum genauen Identifizieren und Unterscheiden ausgewählter Hochwiderstandsfehler, deren Behebung eine Stromabschaltung erfordert, von anderen Stromverteilungssystemvorgängen und -aktivitäten, während derer es vorzuziehen ist, daß die Stromleitung eingeschaltet bleibt. Noch eine weitere Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lastanalysesystem vorzusehen, das zuverlässiger ist als bisherige Systeme.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die obigen Merkmale sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander. Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung mit den Zeichnungen ersichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausformung einer Lastanalysevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 und 3 Teile eines Flußdiagramms, das eine erste Ausführungsform zum Betreiben der Lastanalysevorrichtung von Fig. 1 veranschaulicht, und
Fig. 4 und 5 Teile eines Flußdiagramms, das eine zweite Ausführungsform zum Betreiben der Lastanalysevorrichtung von Fig. 1 veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine Ausführungform einer erfindungsgemäß konstruierten Lastanalysevorrichtung 10. Die Lastanalysevorrichtung 10 unterscheidet einen Hochwiderstandsfehler von anderen Ereignissen an der Leitung, Hochspannungsleitung oder Zuleitung 12 eines Verteilungssystems. Die Zuleitung 12 erhält Strom von einer Wechelstromquelle, wie zum Beispiel einer Generatorstation 14, über eine Unterstation 16. Weitere (nicht gezeigte) Zuleitungen können auch Strom von der Generatorstation 14 erhalten und aus der Unterstation 16 herausführen. Die Zuleitung 12 liefert Strom von der Unterstation 16 an verschiedene Kunden, wie zum Beispiel den Kunden 18. Zusammen stellen die Generatorstation 14, die Unterstation 16 und die Zuleitung 12, die Strom an den Kunden 18 liefert, einen Teil eines Stromverteilersystems 20 eines Stromversorgers dar.
Zwischen der Unterstation 16 und dem Kunden 18 können der Zuleitung 12 unterschiedliche Ereignisse, Aktivitäten und Fehler widerfahren, wie zum Beispiel: eine heruntergefallene Leitung 22, eine herunterhängende Leitung 24, ein kurzzeitiger Kontakt mit einem Baum oder einem anderen Objekt 25 mit der Zuleitung 12, ein Überstromereignis 26 oder ein Schaltereignis 28, das von einem herkömmlichen Kurzunterbrecher oder dergleichen durchgeführt wird. Ein Überstromereignis 26 kann durch unterschiedliche Ereignisse hervorgerufen werden, wie zum Beispiel durch eine Kunden-Überlast, die Berührung oder Verwicklung von zwei oder mehr Phasenleitern, ein Blitzschlag oder eine gerissene Leitung, die auf ein geerdetes Objekt oder einen Leiter trifft. Diese geerdeten Objekte können zum Beispiel das Abspannseil für eine Verbraucheranschluß-Schaltsäule, ein tiefer liegender Nulleiter oder dergleichen sein.
Auch wenn Starkstromingenieure zwischen Kurzunterbrecherbetrieb und Schaltereignissen unterscheiden, wobei Kurzunterbrecher automatisch und Schalter manuell betrieben werden, so werden doch beide hier, wenn nicht anders angegeben, beide als "Schaltereignisse" zusammengefaßt. Bezüglich der verschiedenen Fehler und des normalen Betriebs des hier beschriebenen Stromnetzes 20 werden die folgenden Begriffe hier austauschbar verwendet: Situation, Auftreten, Betrieb, Ereignis und Aktivität.
Die Lastanalysevorrichtung 10 weist eine Überwachungsvorrichtung auf, wie zum Beispiel einen mit der Zuleitung 12 verbundenen Wandler 30, wie schematisch durch die Linie 32 gezeigt. Die Überwachungseinrichtung ist hier allgemein so definiert, daß sie Sensorvorrichtungen, Erfassungsvorrichtungen und beliebige andere Formen davon umfaßt, die, wie dem Fachmann bekannt ist, austauschbar sind. Der gezeigte Wandler 30 erfaßt bzw. überwacht einen durch die Zuleitung 12 fließenden Laststrom IL. In Reaktion auf den Laststrom IL erzeugt der Wandler 30 ein Laststromsignal 34, das die Amplitude und die Wellenform des in der Zuleitung 12 fließenden Stroms anzeigt. Der Wandler 30 kann ein herkömmlicher Wandler oder eine gleichwertige Vorrichtung sein, wie zum Beispiel ein Stromtransformator, der typischerweise einen Stromtransformator pro Phase mit zusätzlich einem auf dem Nulleiter aufweist.
Die Lastanalysevorrichtung 10 weist auch einen Überstromschutz auf, zum Beispiel eine Spitzen-Unterdrückungs- oder -Schutzvorrichtung 36. Die Spitzen-Schutzvorrichtung 36 kann wie gezeigt zum Wandler 30 hinzukommen oder eine eigene Komponente sein. Die Spitzen-Schutzvorrichtung 36 schützt die Lastanalysevorrichtung 10 gegen Stromspitzen in der Zuleitung 12, wie sie zum Beispiel durch Blitzschlag oder dergleichen hervorgerufen werden.
Eine Steuerung 35 empfängt das Laststromsignal 34 vom Wandler 30. Die Steuerung 35 weist zum Filtern und Verstärken des Laststromsignals 34 zum Erzeugen eines sauberen bearbeiteten Laststromsignals 40 eine Signalbearbeitungsvorrichtung 38 auf. Vorzugsweise weist die Signalbearbeitungsvorrichtung 38 ein Tiefpaßfilter zum Erfüllen der dem Fachmann bekannten Nyquist-Kriterien zur Abtastung. Außerdem verstärkt die Signalbearbeitungsvorrichtung 38 das Laststromsignal 34 auf die von einem Analog-Digital(A/D)-Verstärker 42 benötigte Verstärkung. Der dynamische Bereich von in einem Stromnetz 20 empfangenen Signalen reicht zum Beispiel von 10 bis 10.000 Ampere, daher formt die Signalbearbeitungsvorrichtung 38 diese Signale zur Umwandlung durch den A/D-Wandler 42 von einem analogen Signal 40 in ein digitales Laststromsignal 44 entsprechend um. Die Steuerung 35 kann zum Bestimmen eines Frequenzspektrums des digitalen Signals 44 zum Erzeugen eines Frequenzspektrumssignals einen digitalen Signalprozessor aufweisen.
Die Steuerung 35 weist einen eigenen A/D-Wandler 42 auf, wenn der Wandler 30 eine analoge Vorrichtung ist. Der Wandler 30 kann auch in einer digitalen Vorrichtung implementiert sein, die die Signalbearbeitungsfunktion der Signalbearbeitungsvorrichtung 38 und die Analog-Digital-Wandlerfunktion des A/D-Konverters 42 in sich vereinigt.
Die Lastanalysevorrichtung 10 weist auch eine Leitungsstromabtastungsvorrichtung bzw. einen Abtaster 45 auf, der das digitalisierte Stromsignal 44 zu ausgewählten Zeitintervallen abtastet, um eine genaue Repräsentation der Last unter sich sehr schnell verändernden Bedingungen zu bekommen, wie zum Beispiel bei Überstromfehlern. Zum Beispiel kann der Abtaster 45 den Leitungsstrom messen oder entweder die Grundfrequenzkomponente oder die Effektivstromkomponente bestimmen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird für alle ein oder zwei Zyklen des Grundstromnetzes ein Effektivstromwert berechnet, wie zum Beispiel sechzig oder dreißig Werte pro Sekunde für eine Nenn-Netzfrequenz von 60 Hz. Der Abtaster 45 liefert ein abgetastetes Stromsignal 46, das den abgetasteten Leitungsstromwerten entspricht. Das abgetastete Stromsignal 46 wird über einen Mikrocomputerbus 47 an eine Rechnervorrichtung weitergeleitet, wie zum Beispiel an das Mikrocomputersystem 48. Das Mikrocomputersystem 48 weist einen Computer auf, wie zum Beispiel einen Einzelboardcomputer 50, der mit einer Speichervorrichtung, wie zum Beispiel einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 52, und einer Datenspeichervorrichtung, wie zum Beispiel einer Festplatte 54, verbunden ist. Ein geeignetes Mikrocomputersystem 48 kann ein herkömmlicher PC oder ein anderer Computer sein, die dem Fachmann als austauschbar bekannt sind.
Die Steuerung 35 weist eine Sicherungsschnittstelle 60 zum Empfangen eines Ausschaltbefehlssignals 62 vom Computer 50 über den Bus 47 auf. Auf das Ausschaltbefehlssignal 62 sendet die Schnittstelle 60 ein Ausschaltsignal 64 an einen Sicherungsausschalter 66. Der Ausschalter 66 steuert eine (nicht dargestellte) Sicherung an, die an einer die Zuleitung 12 bedienenden Unterstation 16 angeordnet ist. Die Steuerung kann wahlweise eine serielle Schnittstelle 68 aufweisen, wie zum Beispiel ein Modem zum Senden und Empfangen eines Peripheriegerätesignals 72 über ein Telefonnetz. Die Schnittstelle 68 kann mit einem externen Peripheriegerät 70, wie zum Beispiel einer entfernt liegenden Stromnetzkontrollzentrale kommunizieren. Bei manchen Systemen kann das Peripheriegerät 70 über die serielle Schnittstelle 68 eine entfernte Eingabe an die Lastanalysevorrichtung 10 liefern, zum Beispiel zum Austauschen vorhergehender Programmierung der Lastanalysevorrichtung, wie zum Beispiel die Anfangseinstellungen, Empfindlichkeitseinstellungen, Betriebsverzögerungen usw.
Die Steuerung 35 kann auch eine Ausgangsvorrichtung, wie zum Beispiel eine visuelle Anzeigevorrichtung 74 oder einen Drucker, aufweisen. Vorzugsweise liefert die Ausgangsanzeige eine visuelle Anzeige des Status der Lastanalysevorrichtung 10, der Zuleitung 12 und vorhergehender Betriebsbedingungen der Zuleitung. Die Steuerung 35 kann außerdem über den Bus 47 ein Alarmsignal 76 an eine Alarmvorrichtung 78 senden, wobei der Alarm sichtbar, hörbar oder beides sein kann.

Betriebsübersicht

Überblicksweise ist es so, daß die Lastanalysevorrichtung 10 nach lang andauernden Überschlagsereignissen, in der Größenordnung von mehreren Sekunden bis zu mehreren zehn Sekunden oder sogar Minuten suchen soll, bevor sie entscheidet, daß tatsächlich ein Leiter 22 hinuntergefallen ist. Zum Erreichen dieser Entscheidung über einen heruntergefallenen Leiter wird der Überschlag entweder von einem beträchtlichen Lastverlust, der den Anfang eines Ereignisses bedeutet, oder von einem Überstromfehler begleitet. Wenn ein längerer Überschlag festgestellt wird, der nicht von einem Lastverlust oder einer Überstromsituation begleitet wird, interpretiert die Lastanalysevorrichtung 10, daß die Situation mit anderen Arten von Vorfällen zusammenhängt, wie zum Beispiel dem Kontakt mit einem Baum 25 oder dem Versagen einer Isolierung. Vorzugsweise erkennt die Lastanalysevorrichtung 10 einen beträchtlichen Lastverlust, weil er plötzlich entsteht und vor einem Überstrom oder einer offenen Sicherung geschieht. Vorzugsweise aktivieren diese anderen Arten von Überschlagssituationen einen Alarm, der von dem Alarm für eine heruntergefallene Leitung unterscheidbar ist, da in der Praxis bei einem Stromverteilungsnetz die beiden Typen von Überschlagsereignissen unterschiedliche Handlungsweisen erforderlich machen können.
Das Vorhandensein eines Überschlags kann durch andere Verfahren festgestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Andere dem Fachmann bekannte Verfahren können zum Erfassen eines beträchtlichen Lastverlusts und zum Erkennen von Überstrom und offenen Sicherungen verwendet werden.
Vorzugsweise erlaubt die Lastanalysevorrichtung 10 herkömmlichen Überstromschutzvorrichtungen, wie zum Beispiel Schmelzsicherungen, Kurzunterbrechern und herkömmlichen Überstromrelais zuerst einzugreifen. Um dies zu erreichen, verzögert die Lastanalysevorrichtung 10 vorzugsweise das Ausgeben eines Ausgangs-Ausschaltsignals 64 bis zum Ende eines entsprechenden Zeitraums nach dem Eintreten des Ereignisses. Die Lastanalysevorrichtung 10 fungiert also als eine allerletzte Schutzvorrichtung, wenn herkömmliche Schutzvorrichtungen noch nicht funktioniert haben. Vorzugsweise kann diese Mindestbetriebszeit der Analysevorrichtung 10 vom Benutzer programmiert werden, um Systemschutzvorstellungen zu verwirklichen, die sich von einem Versorger zum nächsten ändern können.

Erste Ausführungsform

Durch Erkennen und Unterscheiden der unterschiedlichen Reaktionen des Stromflusses durch die Zuleitung 12, wenn in ihr die verschiedenen Ereignisse 22-28 stattfinden, bestimmt die Lastanalysevorrichtung 10, welche Art von Ereignis stattgefunden hat, ob es ein gefährlicher oder ein kleinerer Fehler ist, und welche Reaktion dafür angemessen ist. Zum Beispiel ist bei einem heruntergefallenen Leiter 22 normalerweise ein Lastverlust zu verzeichnen, wenn er nicht weit von der Unterstation entfernt ist. Der heruntergefallene Leiter 22 berührt ein Objekt, wie zum Beispiel den Boden, mit hohem spezifischen Widerstand und der Strom schlägt zu ihm über. Das Überschlagsverhalten des heruntergefallenen Leiters 22 dauert über einen beträchtlichen Zeitraum in der Größenordnung von Minuten an, im Gegensatz zu Bruchteilen einer Sekunde oder von Sekunden.
Eine gerissene und herunterhängende Leitung 24 kann auch einen Lastverlust verursachen. Es tritt jedoch kein Überschlag auf, da das Ende des herunterhängenden Leiters 24 keine Hochwiderstandsobjekte berührt, wie das der heruntergefallene Leiter 22 tut. Ein momentaner Kontakt mit einem geerdeten Objekt, wie zum Beispiel der Kontakt der Zuleitung 12 mit einem Baum 25 kann zu einem Überschlag ohne Lastverlust oder -steigerung führen. Überstromereignisse 26 können bei einer beliebigen Kombination von Phasen und dem Nulleiter entstehen, die einen Überstrom aufzeigen, der einen bestimmten Pegel übersteigt, was mit oder ohne Überschlag geschehen kann.
Ein Schaltvorgang 28 kann mit einer beträchtlichen Lastveränderung einhergehen, oder auch nicht, und weist kein längeres Überschlagsverhalten auf. Ein bei einem Schaltvorgang 28 auftretender Überschlag dauert typischerweise weniger als eine Sekunde. Zum Beispiel kann ein Kurzunterbrecherbetriebs- Schaltvorgang 28 zu beträchtlichen Laststeigerungen und Lastverlusten führen, wobei ein Überschlag entstehen kann oder auch nicht. Die Laststeigerungs- und Lastverlustanwort auf den Kurzunterbrecherbetrieb 28 wird in einem ähnlichen Muster in Zeitabständen wiederholt, die durch die bekannte Praxis des Kurzunterbrecherbetriebs diktiert wird.
Ein heruntergefallener Leiter 22 kann zunächst wie mehrere unterschiedliche Arten von Fehlern aussehen, was die Diagnose verkompliziert. Wenn ein Leiter reißt und anfängt, auf den Boden zu fallen, kann er auf ein Spannseil oder einen darunter verlaufenden Nulleiter treffen und als ein Überstromereignis 26 erscheinen. Dieses Überstromereignis löst eine (nicht dargestellte) Überstromsicherung aus und schaltet die Leitung ab. Kurze Zeit später wird die Leitung durch einen Kurzunterbrecher wieder eingeschaltet, was als ein Schaltereignis 28 erscheint. Bis zu der Zeit, da die Leitung wieder eingeschaltet wird, kann der heruntergefallene Leiter 22 vom Spannseil oder vom darunter verlaufenden Nulleiter abgeglitten sein und mit dem Boden in einen Überschlagskontakt getreten sein. Der schwache Strom, der zwischen dem heruntergefallenen Leiter 22 und dem Boden, der einen hohen Widerstand hat, fließt, ist normalerweise nicht so hoch, als daß ein weiterer Betrieb der (nicht dargestellten) Überstromsicherung verursacht würde; daher der Bedarf nach der Lastanalysiervorrichtung 10.
Allgemein brauchen die meisten elektrischen Stromversorgungsbetriebe nur eine Zuleitungssicherung zum Ausschalten bei einem heruntergefallenen Leiter 22. Die Lastanalysiervorrichtung 10 identifiziert heruntergefallene Leitungen 22, gerissene und herunterhängende Leitungen 24, Kontakt mit Bäumen 25 und andere Ereignisse, wie zum Beispiel Überstromfehlersituationen (Ovc) 26. Zum anfänglichen Unterscheiden zwischen normalen Betriebsbedingungen und einem Störfall überwacht die Lastanalysiervorrichtung 10 ständig einen Wert eines Parameters des durch die Zuleitung 12 fließenden Stroms, hier den effektiven Laststrom IL. Wenn ein Störfall entdeckt wird, identifiziert die Lastanalysiervorrichtung 10, welche Art von Störfall vorgefallen ist. Diese Ereignisidentifizierung wird im Mikrocomputersystem 48 durch Analysieren der Laststrommuster in zwei Stufen einer Ereignisklassifizierungslogik (siehe Fig. 2 und 3) durchgeführt.
Drei wichtige Elemente dieser Lastmusteranalyse sind das Erfassen und Analysieren:
1) des Vorhandenseins von Überschlag,
2) von Veränderungen der Last und
3) des Auftretens von Überstromaktivität.
Wenn zum Beispiel eine Stromleitung reißt, geht ein Prozentsatz des Gesamtzuleitungslaststroms IL verloren, wodurch eine anfängliche Störung der durch den Wandler 30 überwachten Effektivstromdaten auftritt. Dieser Leitungsriß leitet eine Abfolge von Ereignissen ein, bei denen ein plötzlicher Verlust von Laststrom IL auftritt. Wenn dieser plötzliche Verlust von einem Anzeichen für Überschlag gefolgt wird, dann liegt höchstwahrscheinlich eine Situation eines heruntergefallenen Leiters 22 vor. Diese Abfolge von Ereignissen ist ein guter Indikator eines Szenarios eines heruntergefallenen Leiters, bei dem ein Ausschalten der Zuleitung erforderlich ist. Wenn auf den plötzlichen Laststromverlust kein Überschlag folgt, dann handelt es sich wahrscheinlich um den Fall eines herunterhängenden Leiters 24, bei dem viele Energieversorger die Zuleitung 12 eingeschaltet lassen. Wenn ein Überstromfehler auftritt und dann wieder verschwindet, jedoch von einem Zeitraum längeren Überschlags gefolgt wird, dann ist dies auch ein Anzeichen für einen heruntergefallenen Leiter (mit oder ohne Lastverlust).
Die Lastanalysiervorrichtung 10 klassifiziert die Ereignisse durch Verwendung der drei Elemente Überschlag, Lastveränderungen und Überstromabweichungen zum Definieren von drei Analysevariablen, Flaggen oder Signalen zur Verwendung in der Logikanalyse:
1) ÜBERSCHLAG,
2) LASTVERLUST und
3) ÜBERSTROMPEGEL.
Die Lastanalysiervorrichtung 10 verwendet diese drei Variablen zum Erzeugen von vorbereitenden (pre-action) Ausgangssignalen oder Befehlen, Aktions-Ausgangssignalen oder -Befehlen und mehreren Diagnose-Ausgangssignalen. Die vorbere:itenden (pre-action) Befehle sind unter anderem die folgenden:
1) SCHALTBEREIT,
2) ALARM und
3) NORMAL
Die Aktionsbefehle sind unter anderem die folgenden:
1) AUSSCHALTEN,
2) ALARM und
3) WARTEN.
Der Aktionsbefehl "AUSSCHALTEN" wird dadurch ausgelöst, daß die Sicherungsschnittstelle 60 ein Signal 64 an die Unterbrecherschaltung 66 sendet. Der vorbereitende (pre-action) und der Aktionsbefehl "ALARM" werden durch das Signal 76 an die Alarmeinrichtung 78 gesendet. Die Befehle "Ausschaltbereit", "AUSSCHALTEN", "ALARM", "WARTEN" und "NORMAL" werden vorzugsweise auf der Anzeige 74 zusammen mit Diagnoseausgangssignalen angezeigt. Die Diagnoseausgangssignale charakterisieren die besonderen Bedingungen des Zuleitungsstatus, wie zum Beispiel "normal" oder eine der fünf Situationen 22, 24, 25, 26 oder 28. Der Zuleitungsstatus und die Befehle können auch über das Signal 72 an eine Peripherievorrichtung 70 gesendet werden.
In Fig. 2 und 3 zeigt ein Flußdiagramm 100 ein Verfahren zum Erfassen, Analysieren und Unterscheiden zwischen Fehlern und normalen Ereignissen an einer Stromleitung bezüglich des Betriebs der gezeigten Lastanalysiervorrichtung 10. Das Flußdiagramm 100 zeigt eine Weise, in der das Mikrocomputersystem 48 betrieben werden kann. Es werden zuerst der Daten- und variable Vorbereitungsbetrieb der Lastanalysevorrichtung 10 beschrieben.

Die Analyseeinheit

Zum Feststellen des Vorhandenseins von Überschlag und Lastveränderungen wird der Effektivwert des Laststroms IL durch den Wandler 30 überwacht, durch die Signalbearbeitungseinrichtung 38 bearbeitet und durch den Umwandler 42 von einem analogen in ein digitales Signal umgewandelt. Das digitale Signal 44 wird beim ausgewählten Intervall durch den Abtaster 45 abgetastet, um das abgetastete Stromsignal 46 zu bestimmen, das ein Eingangssignal an den Computer 50 ist. Zum Überprüfen dauerhafter Veränderungen der Last und andauernden Überschlagsverhaltens wird entweder ausreichend Zeit oder eine Anzahl von Effektivdatenwerten, die hier als Analyseeinheit bezeichnet werden, verwendet. Bei der gezeigten Ausführungsform wird diese Analyseeinheit auf fünf Sekunden gesetzt, was 300 Effektivdatenwerten entspricht. Es versteht sich jedoch, daß die Analyseeinheit auch auf andere Werte gesetzt werden kann, je nach der besonderen Art der Anwendung, wie zum Beispiel alle zwei Zyklen durch Analysieren der Leistung des Laststroms IL.
vorzugsweise hat die Analyseeinheit eine Dauer, die so lang ist, daß der Betrieb herkömmlicher automatischer Schutzvorrichtungen, wie zum Beispiel (nicht dargestellte) Überstromsicherungen, die an der Zuleitung 12 angebracht sind, betrieben werden können. Die meisten Betreiber wollen die Lastanalysevorrichtung 10 nur nach dem Betrieb der (nicht gezeigten) herkömmlichen Überstromschutzvorrichtungen betreiben, weshalb für die Analyseeinheit ein Wert in der Größenordnung von 30 Sekunden gewählt wird. Während der Zeitanalyseeinheit analysiert die Lastanalysevorrichtung 10 das Muster der Last zum Bestimmen von Werten für die Variablen ÜBERSCHLAG, LASTVERLUST und ÜBERSTROMPEGEL.

Datenmanagement und -speicherung

Die normale Lastsituation ist dann gegeben, wenn während einer Analyseeinheit keine abnormalen Anzeichen auftreten. Die Zuleitung 12 wird ständig überwacht, und der Lastpegel "normal" wird Analyseeinheit für Analyseeinheit kontinuierlich aktualisiert. Jede Analyseeinheit wird zum Erstellen eines Langzeit-Lastvergleichs mit der vorhergehenden Analyseeinheit verglichen. Der RAM 52 hat zwei Datenspeicherplätze, die hier als Paket Nr. 1 bzw. P&sub1; und Paket Nr. 2 bzw. P&sub2; bezeichnet werden. Die eben aktualisierten normalen Daten werden im Paket Nr. 1 gespeichert, das im RAM angeordnet ist, und die neu eintreffenden Daten füllen das Paket Nr. 2.
Wenn sich herausstellt, daß im Paket Nr. 2 normale Daten sind, werden die 300 Datenwerte des Pakets Nr. 2 in das Paket Nr. 1 verlegt bzw. ausgetauscht, wodurch das Paket Nr. 2 leer wird. Während die Daten durch den Computer 50 gelesen werden und dabei im Paket Nr. 2 ein abnormaler Effektivwert gefunden wird, wird eine Datenzeigervorrichtung unter Index- oder Softwaresteuerung bei dem abnormalen eingefroren. Der abnormale Effektivwert wird dann vermerkt und während der Analyse gespeichert, wobei der Ort des Abnormalwerts in dem durch den Zeiger angezeigten Datenpaket ist. Alle Datenwerte im Paket Nr. 2, die vor dem Einfrieren des Zeigers eingegeben wurden, werden in den Paket-1-Speicherplatz verlegt und dort gespeichert, wodurch der erste Teil der Daten herausfällt, der zuerst im Paket Nr. 1 gespeichert war. Paket Nr. 1 enthält und speichert daher die neuesten normalen Daten, die eine Kombination der Daten aus der vorhergehenden Analyseeinheit und der aktuellen Analyseeinheit, in der der abnormale Wert festgestellt wurde, darstellen. Das Paket Nr. 2 speichert dann nur die nach der Störung auftretenden Effektivdatenwerte.

Abnormalität oder Störungsüberprüfung

Zum Überprüfen des Vorhandenseins von Überschlag und Lastveränderungen für jede Phase und den Nulleiter werden zwei Datendifferenzierungsüberprüfungsroutinen verwendet:
1) Kurzzeit- oder erste Differenz DF und
2) Langzeitdifferenz DL.
Diese Datendifferenzierungsroutinen sind nützlich zum Herausfinden eines Trends in dieser Zeitabfolge von Daten. Die Kurzzeitdifferenzierungsroutine (DF) wird zum Setzen eines Überschlagsflags und die Langzeitdifferenzierungsroutine (DL) zum Setzen des Überstromflags und des Lastverlustflags verwendet.

Kurzzeittrendbestimmung

Die Kurzzeitdifferenzierungsrountine (DF) sucht nach Veränderungen in den im Paket Nr. 2 gespeicherten eintreffenden Effektivdaten zum Erkennen von auffälligem Verhalten der Daten. "Kurzzeitveränderungen" wird hier so verwendet, daß es sich auf Veränderungen bezieht, die sich innerhalb etwa einer Sekunde vollziehen. Die erste Differenz DF wird bestimmt, indem die Differenz zwischen benachbarten mit X bezeichneten Effektivwerten im eintreffenden Datenstrom berechnet wird:
DF(i) = X(i) - X(i-1)
Wenn der Wert der ersten Differenz DF außerhalb des Bereichs bestimmter durch einen Abnormalitätsschwellenwert TAB festgelegter Werte ist, wird eine Differenzzählung CF um eins inkrementiert. In der Analyseeinheit wird die Differenzzählung CF akkumuliert und mit einem vorbestimmten Überschlagsschwellenwert TARC verglichen. Wenn die Differenzzählung CF größer als der Überschlagsschwellenwert TARC ist, wird der Flag der Variable "ÜBERSCHLAG" auf J für "ja" gesetzt und sonst als Standardeinstellung auf N für "normal". Die auffällige Aktivität des Überschlags verursacht diese kurzzeitigen Differenztrends. Zusätzlich zu diesem Verfahren der Überschlagsfeststellung können beim Lastanalyseverfahren auch andere äquivalente dem Fachmann bekannte Verfahren der Überschlagserfassung verwendet werden.

Langzeittrendbestimmung

Die Langzeitdifferenzierungsroutine (DL) sucht zum Erkennen von Veränderungen im Trend des Lastpegels nach Veränderungen zwischen den im Paket Nr. 2 gespeicherten eintreffenden Effektivdaten und den im Paket Nr. 1 gespeicherten Daten aus der vorhergehenden Analyseeinheit. Die Langzeitdifferenz DL ergibt sich wie folgt aus der Berechnung des Langzeitlastpegeltrends aus den Effektivdatenwerten:
DL(i) - XP2(i) - XP1(i)
wobei sich "P&sub2;" im Index auf die im Paket Nr. 2 gespeicherten eintreffenden Daten und "P&sub1;" im Index auf im Paket Nr. 1 gespeicherte Daten aus dem vorhergehenden Strom bezieht.
Wenn die Langzeitdifferenz DL über einem Niveau des Überstromschwellenwerts TOVC ist, wird ein Flag für den veränderlichen Überstrompegel auf J für "ja" gesetzt und bleibt sonst auf der Standardeinstellung N für "normal". Wenn der Überstrompegelflag während einer Analyseeinheit auf J gesetzt wurde, bleibt er für den Rest der Analyseeinheit unverändert.
Wenn die Langzeitdifferenz DL über einem Niveau des beträchtlichen Lastverlustschwellenwerts TLOSS ist, wird der Flag des veränderlichen Lastverlusts auf J für "ja" gesetzt und bleibt sonst auf der Standardeinstellung N für "normal". Wenn zum Beispiel die Last schlagartig sinkt, z. B. innerhalb weniger Zyklen von 200A auf 20A, wird der Lastverlustflag auf J für "ja" gesetzt, wodurch ein solcher beträchtlicher Lastverlust angezeigt wird. Wenn der Lastverlustflag während einer Analyseeinheit auf J gesetzt wird, bleibt er für den Rest der Analyseeinheit unverändert.

Lastmusteranalyselogik

Nachdem die Art und Weise beschrieben wurde, in welcher Daten von der Lastanalysevorrichtung 10 bearbeitet werden und wie die Daten auf Abnormalitäten überprüft werden, wird als nächstes beschrieben, wie zwischen den Ereignissen unterschieden wird, um zu bestimmen, welche Art von Fehler oder Ereignis, wie zum Beispiel die Ereignisse 22, 24, 25, 26 oder 28, aufgetreten sind. Nachdem die Flags für die drei Variablen ÜBERSCHLAG, LASTVERLUST und ÜBERSTROMPEGEL auf J für "ja" oder N für "normal" gesetzt wurden, erfolgt die Lastmusteranalyse in zwei Stufen der Analyse und Klassifizierung.
In der ersten Stufe werden die Flags der drei Variablen zum Erzeugen der drei vorbereitenden Befehle (SCHALTBEREIT, ALARM und NORMAL) und der Diagnosestatusbedingungen oder -zustände analysiert. Die sechs Diagnosestatusbedingungen mit ihren verschiedenen Kombinationen von Flageinstellungen sind in der Tabelle 1 gezeigt. Wenn der vorbereitende Befehl entweder ALARM oder NORMAL ist, dann ist das das endgültige Analyseausgangssignal, und bei der gezeigten Ausführungsform geschieht keine weitere Analyse. Wenn der vorbereitende Befehl SCHALTBEREIT ist, beginnt darauf die zweite Stufe der Lastmusteranalyse. Tabelle 1 Erste Stufe der Lastmusteranalyse
In der zweiten Stufe der Lastmusteranalyse werden nur zwei der drei Variablen (ÜBERSCHLAG, LASTVERLUST und ÜBERSTROMPEGEL) verwendet, je nach dem, welch Diagnosestatusbedingung in der ersten Stufe angetroffen wird. Zum Beispiel sind beim heruntergefallenen Leiter von Fall 3 in Tabelle 1 die beiden berücksichtigten Variablen der ÜBERSCHLAG und der LASTVERLUST, die in Tabelle 2 gezeigt sind. Je nach dem Status der Flags sind die Aktionsbefehle SCHALTEN, ALARM oder WARTEN. Tabelle 2 Zweite Stufe der Lastmusteranalyse für einen heruntergefallenen Leiter
Fall Nr. 4 von Tabelle 1 diagnostiziert ein Überstromereignis 26, das aus einem gerissenen Leiter besteht, der auf einen Nulleiter trifft. Dieser Fall verwendet eine weitere, zweite Stufe der Analyse auf der Basis der Berücksichtigung der zwei Variablen ÜBERSCHLAG und ÜBERSTROMPEGEL, wie in Tabelle 3 gezeigt. Je nach dem Status der Flags sind die Aktionsbefehle SCHALTEN, ALARM oder WARTEN. Tabelle 3 Zweite Stufe der Lastmusteranalyse für einen gerissenen Leiter, der einen Nulleiter trifft
Auch wenn mehrere Fälle in Tabelle 1 einen vorbereitenden Befehl der ersten Stufe haben, der ALARM ist, ist es offensichtlich, daß manche Stromversorger als vorbereitenden Aktionsbefehl für manche dieser Situationen den Befehl SCHALTBEREIT vorziehen werden. Zum Beispiel kann man als vorbereitenden Aktionsbefehl für einen Baumkontakt 25 bei Zuleitungen durch bestimmte Waldgebiete, wie zum Beispiel Nationalwald-, Nationalpark- oder National-Naturdenkmalgebiete den Befehl SCHALTBEREIT verwenden. Der zweite Schritt der Analyse würde dann für alle Baumkontaktereignisse 25 durchgeführt. Als ein weiteres Beispiel könnte in Stadtgebieten ein herunterhängender Leiter 24 als Sicherheitsrisiko der gleichen Stufe wie ein heruntergefallener Leiter 22 gelten. Bei einem herunterhängenden Leiter 24 berücksichtigt die zweite Stufe der Analyse die Zustände des Lastverlust- und des Überstrompegelflags zum Bereitstellen der Aktionsbefehle WARTEN und SCHALTEN, wie in Tabelle 4 gezeigt ist. Einzelne Stromversorgungsfirmen können sich auch dafür entscheiden, diese Wahrheitstabellen auf andere Werte ("ja" oder "nein") zu setzen, wie sie das für bestimmte Anwendungsgebiete für passend halten. Tabelle 4 Zweite Stufe der Lastmusteranalyse für einen herunterhängenden Leiter
Die Analyse ist in eine erste und eine zweite Stufe aufgeteilt, wobei die erste Stufe einen vorbereitenden Befehl SCHALTBEREIT hat, der mehr Sicherheit bei der Identifizierung des Ereignisses als ein besonders gefährliches, wie zum Beispiel bei einem heruntergefallenen Leiter, bei dem ein Abschalten nötig ist, erlaubt. Die Aktion WARTEN bezieht sich auf das Warten über ein paar Sekunden, bevor eine weitere Abtastung vorgenommen wird, wodurch Zeit zum Betrieb der (nicht dargestellten) an der Zuleitung 12 angebrachten koordinierten Schutzvorrichtungen bleibt. Solche koordinierten Schutzvorrichtungen sind zum Beispiel Überstromrelais, Sicherungen und Kurzunterbrecher. Wenn zum Beispiel der Aktionsbefehl WARTEN ist, wartet die gezeigte Lastanalysevorrichtung 10 ungefähr fünf Sekunden, bricht alle Flags und Einstellungen ab und wiederholt dann die erste Stufe der Lastmusteranalyse von Tabelle 1.
Um die Sicherheit der Lastanalysevorrichtung 10 weiter zu erhöhen und zum den Betrieb der koordinierten Schutzvorrichtungen zu ermöglichen, wird eine anfängliche Verzögerungszeit eingefügt, bevor die erste Stufe der Analyse beginnt. Die Zweistufenlastmusteranalyse wird erst dann aufgerufen, wenn es ein Anzeichen für ein abnormales Ereignis gibt, das zu einer Schalt- oder Alarmentscheidung führen kann. Zum Durchführen dieser anfänglichen Verzögerung hat die Lastanalysevorrichtung 10 eine (nicht dargestellte) Einleitungs-Zeitabstimmungseinrichtung, die im Computer 50 sein kann, zum Setzen der anfänglichen Verzögerungszeit. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die anfängliche Verzögerung auf 30 Sekunden gesetzt, auch wenn die ausgewählte Zeitdauer von dem bestimmten Anwendungsgebiet abhängt, weil typischerweise jede Zuleitung ihre eigenen Betriebseigenschaften und -parameter hat.
Nach dem Erfassen eines abnormalen Ereignisses beginnt die Einleitungs-Zeitabstimmungseinrichtung zu laufen, wodurch es den (nicht dargestellten) an der Zuleitung 12 angebrachten herkömmlichen Schutzvorrichtungen ermöglicht wird, betrieben zu werden, bevor die erste Stufe der Analyse beginnt. Wenn die herkömmlichen Schutzvorrichtungen am Ende der Verzögerungszeit von 30 Sekunden noch nicht funktioniert haben, verzögert die Lastanalysevorrichtung 10 noch um weitere fünf Sekunden, während das Datenspeicherpaket Nr. 2 gefüllt wird, bevor ein Befehl ausgegeben wird. Die zweite Stufe der Analyse kann unmittelbar nach dem Durchführen der ersten Stufe der Analyse erfolgen. Bei manchen Anwendungsgebieten kann es jedoch vorzuziehen sein, eine Zwischenstufenverzögerung zwischen den beiden Analysestufen einzufügen, zum Beispiel durch Leeren und Wiederauffüllen des Pakets Nr. 2, bevor die zweite Stufe der Analyse eingeleitet wird.
Der Befehl WARTEN der zweiten Stufe der Analyse erhöht auch das Vertrauen in die Diagnose, daß tatsächlich eine Fehlersituation besteht, bei der zu Verhinderung unnötiger Ausschaltungen eine Abschaltung erforderlich wird. Viele Stromversorger wollen zum Beispiel, daß die Lastanalysevorrichtung 10 nur dann ausschaltet, wenn ein Überschlag von einem gerissenen Leiter nach Tabelle 2 (J für ÜBERSCHLAG und LASTVERLUST) begleitet wird. Wenn der Überschlag nicht ständig ist und über Sekunden weggeht, zeigt das an, daß ein Leiter am Boden ist. Die Lastanalysevorrichtung 10 sucht nach unmittelbar vorliegendem Überschlag, wartet dann, ob es keine Anzeichen für ÜBERSCHLAG oder LASTVERLUST gibt, oder gibt einen Alarm aus, wenn nur ein Lastverlust erfaßt wurde.
Die Situation von Fall 2 kann durch unterschiedliche Überstromereignisse 26 verursacht werden, wie zum Beispiel durch eine Verbraucherüberlast, das Berühren oder Verheddern zwei oder mehr Phasenleitern, oder ein Blitzschlag, der innerhalb einer anfänglichen Verzögerungszeit geschah, hier innerhalb der oben erörterten 30-Sekunden-Zeit. Verhedderte Leiter können auftreten, wie in den Fällen 2 oder 7 gezeigt, je nachdem, ob ein Überschlag auftritt oder nicht. Wenn die Leiter länger als die gezeigte anfängliche 30-Sekunden-Verzögerungszeit verheddert bleiben, dann sind die Leiter wahrscheinlich dauerhaft verheddert. Zum Verhindern eines Schmelzens der verhedderten Leiter greifen die (nicht dargestellten) Überstromschutzvorrichtungen zum Ausschalten der Zuleitung 12 lange vor dem Ende der 30-Sekunden-Verzögerungszeit ein. Ein momentanes Berühren oder Kontaktieren von zwei oder mehr Leitern kann als Fall 2, 4, 6 oder 7 erscheinen, bei denen der Überstrompegelflag jeweils auf J gesetzt ist. Zwar kann es sein, daß die exakte Diagnose mancher Überstromereignisse 26 der Lastanalysevorrichtung 10 nicht ganz klar ist, doch kann aufgrund hoher Wahrscheinlichkeiten eine vernünftige Vermutung darüber angestellt werden, welches Überstromereignis eingetreten ist. Eine Überprüfung der Zuleitung 12 durch Wartungspersonal kann letztendlich nötig sein, um zu versuchen festzustellen, welche Art von Überstromereignis 26 denn nun wirklich eingetreten ist.

Schwellenwerteinstellungen

Die erste Differenz DF wird mit dem Abnormalitätsschwellenwert TAB verglichen, die Differenzmessung CF wird mit dem voreingestellten Überschlagsschwellenwert TABC verglichen und die Langzeitdifferenz DL wird mit dem Niveau des Überstromschwellenwerts Tovc und mit dem Lastverlustschwellenwert TLOSS verglichen. Diese Schwellenwerte Tue, TABC, Tovc und TLOSS können ermittelt werden, indem die normalen Lastdaten statistisch untersucht werden. Die Lastpegelveränderung wird durch Vergleichen des in Paket Nr. 1 gespeicherten Normal- oder Vorstörungs-Lastpegels mit dem in Paket Nr. 2 des RAM 52 gespeicherten neuen Nach-Störungs-Lastpegels bestimmt.

Lastanalyseflußdiagramm

Gemäß Fig. 2 und 3 zeigt das Flußdiagramm 100 für die veranschaulichte Softwareausführung der Lastanalysevorrichtung 10 ein Verfahren zum Analysieren von an der Zuleitung 12 auftretenden Fehlern. Vor Beginn der eigentlichen Lastanalyseroutine führt eine Einleitungsroutine oder -vorrichtung 102 einen Einleitungsvorgang durch. Die Einleitungsroutine 102 setzt mehrere Flags und Indizes. Ein Störungsindex wird auf null gesetzt, um einen normalen aktuellen Status anzuzeigen, wobei bisher noch keine Störung gefunden wurde. Der Differenzzähler CF ist auf null gesetzt, weil unter normalen Bedingungen kein Überschlagsverhalten auftritt. Die Flags von ÜBERSCHLAG, LASTVERLUST und ÜBERSTROMPEGEL sind als Standardeinstellung auf N für "normal" gesetzt. Ein Stufenindex ist auf null gesetzt, um anzuzeigen, daß die Datenanalyse noch nicht in der zweiten Stufe ist. Das Datenpaket Nr. 1 im RAM 52 wird mit 300 normalen Effektivdatenwerten gefüllt, die den Laststrom IL repräsentieren. Aus den Effektivdaten im Paket Nr. 1 wird die erste Differenz DF berechnet; der Einleitungsvorgang ist damit abgeschlossen.
Nach der Einleitung liest ein Datenlese- und -inkrementierzeiger oder -routine 104 sequentiell jeden Wert der Effektivdaten und rückt einen Datenzeiger für jeden gelesenen Datenpunkt um eins weiter. In einer Erststufenüberprüfungsroutine oder -vorrichtung 106 wird durch Überprüfen des Stufenindex die Stufe bestimmt. Ein Stufenindex "eins" zeigt an, daß die Datenanalyse in der zweiten Stufe ist, und null zeigt an, daß sie dort nicht ist. In einer Erststörungsüberprüfungsvorrichtung oder -routine 108 wird der Störungsindex dahingehend überprüft, ob der empfangene Effektivdatenwert sich von dem zuvor empfangenen unterscheidet, was eines der Ereignisse 22, 24, 25, 26 oder 28 anzeigt.
Bei der gezeigten Ausführungsform, wenn sowohl der Stufenindex als auch der Störungsindex null sind, berechnet eine erste Differenzberechnungsvorrichtung oder -routine 110 die erste Differenz DF nach der oben beschriebenen Gleichung. Die erste Differenz DF wird dann durch eine Abnormalitätsschwellenwertvergleichsvorrichtung oder -routine 112 mit dem Abnormalitätsschwellenwert TAB verglichen. Wenn die erste Differenz DF über dem Abnormalitätsschwellenwert TAB oder unter dem negativen Wert des Abnormalitätsschwellenwerts (-TAB) ist, wird der Störungsindex auf "eins" gesetzt.
In einer zweiten Störungs-Überprüfungsroutine oder -vorrichtung 114 bestimmt, wenn der Störungsindex null bleibt und keine Abnormalität gefunden wurde, eine Zeigerstatusüberprüfungsroutine oder -vorrichtung 116, ob die Analyseeinheit vollständig ist. Bei der gezeigten Ausführungsform wurde die Analyseeinheit auf fünf Sekunden oder 300 normale Effektivdateneinheiten festgelegt. Wenn der Datenzeiger tatsächlich bei 300 ist, ist die Analyseeinheit vollständig, und die Daten im Faket Nr. 2 werden durch eine Paketverschieberoutine oder -vorrichtung 118 ins Paket Nr. 1 verschoben. Dann wird in einer Zeiger-Reinitialisierungsroutine oder -vorrichtung 120 der Datenzeiger auf null rückgesetzt. Wenn die gezeigte Überprüfungsroutine 116 anzeigt, daß der Datenzeiger auf einem Wert ist, der weniger als 300 ist, werden die Effektivdaten des nächsten Datenpunkts durch die Datenlese- und Zeigerinkrementierungsroutine 104 gelesen, und der Zyklus geht weiter.
Wenn die Störungsdatenroutine 114 feststellt, daß der Störungsindex "eins" ist, friert eine Zeigereinfrierungs- und Datenpaketumordnungsroutine oder -vorrichtung 122 den Datenzeiger zum Merken des Werts und Orts der Effektivdaten zur Störungszeit ein. Bei der gezeigten Ausführungsform fügt der Datenpaketumordnungsteil der Routine 122 die Vorstörungsdaten von Paket Nr. 2 ans Ende des in Paket Nr. 1 gespeicherten Datenstroms, was die frühesten Daten aus dem Paket Nr. 1 verdrängt. Nach dieser Datenpaketumordnung wird der Zeiger von einer weiteren Zeitrücksetzroutine oder -vorrichtung 124 auf null zurückgesetzt, und der nächste Effektivdatenwert wird durch die Routine 104 gelesen.
Auch wenn der Stufenindex immer noch auf null gesetzt ist, stellt die Störungsindexüberprüfungsroutine 108 fest, daß der Störungsindex nun auf "eins" gesetzt ist. Wenn der Störungsindex "eins" ist, berechnet eine Differenzberechnungsvorrichtung oder -routine 126 die erste Differenz DF und die Langzeitdifferenz DL nach den oben erörterten Gleichungen. In einer ersten Differenzvergleichsroutine oder -vorrichtung 128 wird, wenn die erste Differenz DF sich als größer als der Abnormalitätsschwellenwert TAB oder kleiner als der Negativwert des Abnormalitätsschwellenwerts (-TAB) herausstellt, der Differenzzähler CF um eins inkrementiert.
In einer Langzeitdifferenzvergleichsroutine oder -vorrichtung 130 wird die Langzeitdifferenz DL mit zwei verschiedenen Schwellenwerten verglichen. Wenn der Wert der Langzeitdifferenz DL größer als ein Pegel des Überstromschwellenwerts TOVC ist, wird der Überstrompegelf lag auf J gesetzt. Wenn die Lanqzeitdifferenz DL größer als der Lastverlustschwellenwert TLOSS ist, wird der Lastverlustflag auf J gesetzt. Diese Flageinstellungen bleiben unverändert, bis das Datenpaket Nr. 2 voll ist, wie von einer zweiten Zeigerstatusroutine oder -vorrichtung 132 festgestellt. Wenn die gezeigte Zeigerstatusroutine 132 bestimmt, daß das Datenpaket Nr. 2 voll ist, vergleicht eine Differenzzählungsvergleichsvorrichtung oder -routine 134 die Differenzzählung CF mit dem Überschlagsschwellenwert TARC zum Setzen des Überschlagsflags. Wenn die Differenzzählung CF größer als der Überschlagsschwellenwert TARC ist, dann wird der Überschlagsflag auf J gesetzt, und wenn CF kleiner oder gleich TARC ist, dann wird der Überschlagsflag auf N gesetzt. Die Flageinstellungen und der Status der Indizes werden als ein Signal 135 weitergegeben, das die in Fig. 2 und 3 gezeigten Teile des Flußdiagramms 100 miteinander verbindet.
Während die Flageinstellungen der drei Variablen LASTVERLUST, ÜBERSTROMPEGEL und ÜBERSCHLAG wie oben beschrieben gesetzt sind, wird die Ereignisklassifizierungslogik in zwei Stufen eingesetzt, wie oben anhand von Fig. 1 bis 4 gezeigt. In Fig. 3 bestimmt dann eine weitere Stufenstatusüberprüfungsvorrichtung oder -routine 136, ob sich die Lastmusteranalyse in der ersten oder zweiten Stufe befindet, wobei die erste Stufe durch einen Stufenindex null und die zweite Stufe durch einen Stufenindex eins angezeigt wird. In einer ersten Stufe der Ereignisklassifizierungsroutine oder -vorrichtung 138 wird die in Tabelle 1 gezeigte Logik ausgeführt. Eine Schaltfertig- Ausgangssignal-Statusroutine oder -vorrichtung 140 bestimmt, ob der vorbereitende Befehl der Erststufenlogik "SCHALTBEREIT" ist oder nicht.
Wenn der vorbereitende Befehl tatsächlich "SCHALTBEREIT" ist, verändert eine Stufenweiterschaltungsvorrichtung oder -routine 142 den Stufenindex auf "eins", wodurch der Beginn der Zweitstufen-Analyse-Ereignisklassifikation angezeigt wird. Ob die Analyse nun in der ersten oder zweiten Stufe ist, erzeugt eine Ausgangssignal- und Rückstellvorrichtung oder -routine 144 ein Signal 145 zum Entleeren der im Paket Nr. 2 des RAM 52 gespeicherten Daten. Das Signal 145 verbindet die Teile des in Fig. 2 und 3 gezeigten Flußdiagramms 100. Die Lastanalysevorrichtung 10 beginnt mit dem Lesen der Daten unter Verwendung der Datenleseroutine 104. Der neu eintreffende Datenstrom wird bei der zweiten Stufe der Ereignisklassifizierung im Paket Nr. 2 gespeichert. Die zweite Stufe der Analyse wird von der Routine 106 erkannt, und die Routine 126 berechnet DF und DL. Dann setzt die Routine 130 den Überstrompegelflag und den Lastverlustflag. Wenn die Routine 132 anzeigt, daß das Paket Nr. 2 voll ist, wird von der Routine 134 der Überschlagsflag gesetzt. Die Stufenstatusroutine 136 bestimmt, daß die Lastanalysevorrichtung 10 in der zweiten Analysestufe ist, und eine Zweitstufen-Ereignisklassifizierungsvorrichtung oder -routine 146 interpretiert die Flageinstellungen, je nach dem, in Übereinstimmung mit der Logik der Tabellen 2, 3 und 4 (wenn diese verwendet wird) Wenn die gezeigte Schaltfertig-Routine 140 bestimmt, daß der vorbereitende Befehl der Erststufen-Ereignisklassifizierung entweder ALARM oder NORMAL ist, dann ist dies die letzte von der Lastanalysevorrichtung 10 vorgenommene Handlung, und der anhand von Tabelle 1 bestimmte Status ist die Letztdiagnose-Statusbedingung. Status-Ausgangssignale werden an die Anzeige 74 und gegebenenfalls vorhandene Peripheriegeräte 70 gesendet, wodurch der Status des Systems angezeigt wird. Bei einer ein Alarm-Ausgangssignal erzeugenden Ereignisklassifizierung aktiviert das Alarmsignal 76 den Alarm 78. Wenn die zweite Stufe der Ereignisklassifikation den Aktionsbefehl "SCHALTEN" erreicht, sendet die Sicherungsschnittstelle 60 ein Schaltsignal 64 an die Schaltung 66 zum Abschalten der Zuleitung 12 durch Trennen der Verbindung zur Unterstation 16.
Vorteilhafterweise identifizieren die hier beschriebene Lastanalysevorrichtung 10 und das hier beschriebene Verfahren zum Analysieren von Fehlern Lastmuster zum Erkennen und Unterscheiden von Situationen, bei denen eine Stromleitung gerissen oder intakt ist. Auf diese Weise wird durch die Klassifikation und Erfassung von Hochwiderstandsfehlern eine Sicherheit gegen falsche Abschaltungen vorgesehen. Die Gesamtsicherheit und -zuverlässigkeit der Fehlererkennung bei herunterhängenden oder -gefallenen Leitungen wird über die Möglichkeiten früherer, im Abschnitt über den Hintergrund der Erfindung beschriebener Systeme hinaus erhöht.

Zweite Ausführungsform

In Fig. 4 und 5 zeigt ein Flußdiagramm 200 ein Verfahren zum Erfassen, Analysieren und Unterscheiden zwischen Fehlern und normalen Ereignissen an einer Stromleitung in bezug auf den Betrieb der gezeigten Lastanalysevorrichtung 10. Diese zweite Ausführungsform kann alleine oder in Verbindung mit der ersten Ausführungsform von Fig. 2 und 3 verwendet werden. Das Flußdiagramm 200 zeigt eine alternative bevorzugte Betriebsweise des Mikrocomputerssystems 48. Die im Flußdiagramm 200 verwendeten Variablen sind wie folgt definiert:

OCF: Überstromflageinstellung

ROC: Flageinstellung für hohe Veränderungsrate
LOL: Flageinstellung für beträchtlichen Lastverlust
ARC: Überschlagflageinstellung
3 E: Flageinstellung für Drehstromereignis
BRKR: Flageinstellung für offene Sicherung
LOLI: LOL-Flag ist der Flag, der ursprünglich den Übergang in den abnormalen Zustand verursacht hat.
OCFO: Überstromflag wurde zu einer bestimmten Zeit gesetzt, während der Algorithmus im abnormalen Zustand war.
TIMER1: herkömmlicher Schutzkoordinationstimer
TIMER2: herkömmlicher Schutz-Fehlertimer
TIMER3: Unterbrecher-Rücksetztimer
Wenn die Lastanalysevorrichtung 10 nach dem Flußdiagramm 200 betrieben wird, führt nach dem Empfangen eines von einem Benutzer eingegebenen Startbefehls 202 eine Initialisierungsroutine oder -vorrichtung 204 zum Setzen der Flags und Indizes auf Anfangswerte, wie weiter unten beschrieben ist, einen Initialisierungsvorgang durch. Eine Flagsetzroutine oder -vorrichtung 206 verwendet herkömmliche Überprüfungsroutinen, um aus dem Probenstromsignal 46 zu bestimmen, ob eines oder mehrere der folgenden Ereignisse eingetroffen sind:
1. ein beträchtlicher, plötzlicher Lastverlust (LOL);
2. ein Überstrompegel wird erfaßt (OCF);
3. eine hohe Veränderungsrate des Stroms (ROC);
4. ein beträchtlicher Überschlag wird erfaßt (ARC); oder
5. eine Unterbrecher offen-Bedingung wird erfaßt (BRKR).
Wenn ein Lastverlust auftritt, erzeugt die Flagsetzvorrichtung eine Lastverlustflagsetzsignal (LOL-Signal) 208. Wenn ein Überstrompegel erfaßt wird, erzeugt die Flagsetzroutine 206 ein Überstromflagsetzsignal (OCF-Signal) 210. Wenn die Flagsetzroutine 206 feststellt, daß beim Strom eine hohe Veränderungsrate zu verzeichnen ist, wird ein Hohe-Veränderungsrate-Flagsetzsignal (ROC-Signal) 212 erzeugt. Wenn die Flagsetzroutine einen beträchtlichen Überschlag feststellt, erzeugt sie ein Überschlagflagsetzsignal (ARC-Signal) 214. Wenn der mit der Schaltung 66 verbundene Unterbrecher offen ist, erzeugt die Flagsetzroutine 206 ein Unterbrecher offen-Flagsetzsignal (BRKR-Signal) 216.
Nach der Initialisierung durch die Routine 204 überwacht eine Leitungsstatusüberprüfungsvorrichtung oder -routine 218 ständig von der Flagsetzroutine 206 erzeugte Signale 208-216. Wenn keiner der Flags gesetzt ist, wird das System als im Normalzustand befindlich betrachtet, und die Überprüfungsroutine 218 sendet zum Einleiten der nächsten Sequenz der Überprüfungsroutine ein NEIN-Signal 220 aus.
Wenn die Überprüfungsroutine 218 feststellt, daß eines oder mehrere der Flagsetzsignale 208-216 anzeigt, daß ein Ereignis stattgefunden hat, gibt die Analysevorrichtung 10 einen geschalteten Zustand und die Überprüfungsroutine 218 sendet ein JA-Signal 222 aus. In Reaktion auf das JA-Signal 222 werden zwei Timer gesetzt, und zwar mit einer TIMER1- Setzvorrichtung oder -routine 224, die den ersten Timer 226 setzt, und einer TIMER2-Setzroutine oder -vorrichtung 228, die den zweiten Timer 230 setzt. Beim ersten Timer 226 wird eine Zeitdauer ausgewählt, die mit dem herkömmlichen Überstromschutz der Leitung 12 koordiniert ist. Der zweite Timer 230 erfaßt, ob der herkömmliche Überstromschutz nicht wie beabsichtigt funktioniert, wenn eine vernünftig erscheinende Zeit vorüber ist.
Zum Beispiel können je nach den von dem Stromversorger verwendeten Rücksetzzeiten für den herkömmlichen Schutz bestimmte Laststrommuster dazu führen, daß der herkömmliche Schutz seinen zur totalen Abschaltung führenden Ablauf einleitet. Wenn bei dem Fehler inaktive Zeiträume auftreten, die so lang sind, daß sich der herkömmliche Schutz rücksetzt, muß der herkömmliche Schutz seinen Ablauf wieder von neuem einleiten, wenn der Fehlerstrom wieder auf einen hohen Pegel zurückkehrt. Wenn sich diese Situation immer wieder wiederholt, kann es sein, daß der herkömmliche Unterbrecher nie den Zustand der Totalabschaltung erreicht.
In ernsten Fällen kann ein solcher sich wiederholender Betrieb einer Lastunterbrechervorrichtung, wie zum Beispiel eines Unterbrechers, weitreichenden, wenn nicht sogar katastrophalen Schaden bei der Vorrichtung anrichten. Dieses andauernde Rücksetzphänomen kann durch unsauber koordinierte Abschalteinstellungen in bezug auf die nachgeschalteten Vorrichtungen oder durch die ständig unterbrochene Charakteristik des durch einen heruntergefallenen Leiter verursachten Hochwiderstandsfehlers verursacht werden. Bei diesen beiden Fällen löst der Timer einen herkömmlichen Fehleralarm 232 aus, wenn solche Bedingungen angetroffen werden.
Nach dem Setzen der Timer 226 und 230 wartet die Analysevorrichtung 10 auf das Ablaufen des ersten Timers 226. Während dieser Wartezeit überwacht eine zweite Ereignisüberprüfungsvorrichtung oder -routine 234 das OCF-Signal 210 nach Überstrombedingungen, das ROC-Signal 212 nach hohen Veränderungsraten in den Phasen- und/oder Restströmen, das BRKR-Signal 216 nach Unterbrecheröffnungen und einem von der Flagsetzvorrichtung 206 erzeugten Drei-Phasen-Flagsetzsignal (3 E-Signal) 236. Das 3 E-Signal 236 wird erzeugt, wenn die Flagsetzroutine 206 das Auftreten eines Mehrphasenfehlerereignisses feststellt. Wenn die Routine 234 das Auftreten eines oder mehrerer dieser vier Ereignisse (OCF, ROC, BRKR, oder 3 E) feststellt, wird ein JA-Signal 238 erzeugt.
Wenn eine zweite Timer-Überwachungsvorrichtung oder -routine 240 das JA-Signal 238 empfängt, überprüft sie, ob der zweite Timer 230 abgelaufen ist. Wenn der zweite Timer tatsächlich abgelaufen ist, gibt die Überwachungsvorrichtung 240 ein JA-Signal 242 an einen zweiten Ereignisausgangsalarm 244 aus. Wenn nicht, gibt die Überwachungsvorrichtung 240 ein NEIN-Signal 246 aus. Eine Timerl-Rücksetzung wird durch ein Nein-Signal 246 von der zweiten Timer-Überwachungsvorrichtung 240 erzielt. Nach dem Empfangen des einen oder des anderen NEIN-Signals 245 oder 246 setzt die TIMER1-Setzroutine 224 den ersten Timer 226 zurück.
Wenn die zweite Ereignisüberprüfungsroutine 234 keines der vier Ereignisse (OCF, ROC, BRKR, oder 3 E) feststellt, wird ein NEIN-Signal 248 erzeugt. Wenn eine erste Timer-Überwachungsvorrichtung oder -routine 250 das NEIN-Signal 248 empfängt, überprüft sie, ob der erste Zähler 226 abgelaufen ist. Wenn der Zähler 226 noch nicht abgelaufen ist, erzeugt die Überwachungsvorrichtung 250 ein NEIN-Signal 252, das zum Initialisieren der zweiten Ereignisüberprüfungsroutine 234 zurückgeschickt wird. Wenn die Überwachungsvorrichtung 250 feststellt, daß der erste Timer abgelaufen ist, erzeugt sie ein JA-Signal 254. Wenn eine TIMER3-Setz-Initialisierungsroutine oder -vorrichtung 256 das JA-Signal 254 empfängt, fängt ein dritter Timer 258 zu laufen an.
In Fig. 5 wird, während der Timer 258 läuft, das richtige Ausgangssignal, das von der Steuerung 35 an das Peripheriegerät 70 gesendet wird, oder der Alarm 78 bestimmt. Insbesondere empfängt eine Leiter-Herunterhäng-Überprüfungsroutine oder -vorrichtung 260 ein TIMER3-Initialisierungssignal 261 von der Initialisierungsvorrichtung 256. Nach dem Empfangen des Signals 261 überprüft die Vorrichtung 260 ob und wann das LOL- Signal 208, das ARC-Signal 214 und das OCF-Signal 210 das Auftreten eines beträchtlichen Lastverlusts, eines Überschlags bzw. eines Überstroms. Wenn es auf der Leitung 12 einen Überschlag gegeben hat, wie durch das ARC-Signal 214 angezeigt, und ein durch das LOL-Signal 208 angezeigter beträchtlicher Lastverlust die Analysevorrichtung 10 anfänglich in einen ausgeschalteten Zustand versetzt hat (in Fig. 5 als "LOLI" abgekürzt), gibt die Überprüfungsroutine 260 ein JA-Signal 262 aus.
Nach dem Empfangen des JA-Signals 262 sendet eine Leiter- Herunterhäng-Ausgangsvorrichtung 264 eine Ausgangssignal an das Peripheriegerät 70. Die Überprüfungsroutine 260 hält auch nach Überschlag Ausschau, indem das ARC-Signal 214 überprüft wird. Die Routine 260 hält nach der Kombination dieses Überschlags und einer Überstrombedingung Ausschau, die während des abgeschalteten Zustands auftrat. Dies ist die gleiche Überstrombedingung, die auftritt, wenn die zweite Ereignisüberprüfungsroutine 234 das OCF-Signal 210 empfängt. Wenn diese zwei Bedingungen angetroffen werden, gibt die Überprüfungsroutine 260 das JA-Signal 262 an die Leiter-Herunterhäng- Ausgangsvorrichtung 264 aus.
Wenn die Überprüfungsroutine 260 nicht feststellt, daß das LOL-Signal 208 den ausgeschalteten Zustand ("LOLI") eingeleitet hat, oder nicht feststellt, daß das OCF 210 durch die Routine 234 überwacht wurde, und wenn der Überschlag weiterhin auftritt, gibt die Routine 260 ein NEIN-Signal 266 aus. Wenn eine Überschlagsüberprüfungsroutine 268 das NEIN-Signal 266 empfängt und das ARC-Signal 214 immer noch das Vorhandensein eines Überschlags anzeigt, gibt die Überprüfungsroutine 268 ein JA-Signal 270 aus. Wenn eine Überschlag-Erfaßt-Ausgangsvorrichtung 272 das JA-Signal 270 empfängt, wird ein Überschlag-Erfaßt-Ausgangssignal zum Beispiel an das Peripheriegerät 70 gesendet. Außerdem wird, wenn die Ausgangsvorrichtung 272 das JA-Signal 270 empfängt, ein Fortsetzungssignal 274 ausgesendet, damit die Überprüfungsroutine 260 weiterhin nach einer Leiter-Herunterhänge-Bedingung Ausschau halten kann.
Wenn die Überschlag-Bedingungs-Überprüfungsroutine 268 feststellt, daß das Überschlagssignal 214 nicht mehr vorhanden ist, wird ein NEIN-Signal 275 erzeugt. Wenn eine Timer3-Überwachungsvorrichtung oder -routine 276 das NEIN-Signal 275 empfängt, überprüft sie, ob der dritte Timer 258 abgelaufen ist. Wenn nicht, gibt die Überwachungsvorrichtung 276 ein NEIN-Signal 278 aus, das als ein Fortsetzungssignal an die Leiter-Herunterhänge-Überprüfungsroutine 260 geleitet wird. Wenn die Überwachungsroutine 276 feststellt, daß der dritte Zähler 258 tatsächlich abgelaufen ist, wird ein JA-Signal 280 erzeugt und an die Anfangs-Leitungs-Status-Überprüfungsroutine 218 geschickt, um so die Lastanalysevorrichtung 10 in ihren "normalen" Zustand zurückzuversetzen.
Der Zustand des von der Unterbrecher-Schaltung 66 gesteuerten Unterbrechers, wie er vom BRKR-Signal 216 angezeigt wird, wird von einer Unterbrecher-Überwachungsvorrichtung 282 überwacht, wobei überwacht wird, ob der Unterbrecher geschlossen (leitender Zustand) oder offen (nicht leitender Zustand) ist. Wenn die Überwachungsvorrichtung 282 feststellt, daß der Unterbrecher geschlossen ist, gibt sie zwei JA-Signale 284 und 286 aus. Das erste JA-Signal 284 wird an die TIMER3-Setzvorrichtung 256 zum Rücksetzen des Timers 258 gesendet. Das zweite JA-Signal 286 wird an eine Stop-TIMER2-Vorrichtung 288 gesendet. Die Stop-TIMER2-Vorrichtung 288 unterbricht die Zählung des zweiten Timers 230, setzt aber nicht jedes Mal den Timer zurück, wenn der Unterbrecher wieder leitend schließt.

Schluß

Nachdem die Prinzipien der Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht und beschrieben wurden, sollte es einem Fachmann ersichtlich sein, daß die Erfindung in Anordnung und Einzelheiten modifiziert werden kann, ohne daß dadurch von den Prinzipien abgewichen wird. Während zum Beispiel die gezeigte Ausführungsform in Software implementiert wurde oder in manchen Fällen als durch Vorrichtungen verwirklicht vorgestellt wurde, können in manchen Fällen strukturelle Äquivalente der unterschiedlichen Hardwarekomponenten und -vorrichtungen entsprechend zum Durchführen der gleichen Funktionen ersetzt werden, wie das dem Fachmann hinlänglich bekannt ist. Außerdem sind zwar verschiedene Hardwarevorrichtungen, wie zum Beispiel der Wandler und der Mikrocomputer gezeigt, doch versteht es sich, daß dem Fachmann als austauschbar bekannte Vorrichtungen auch an deren Stelle treten können. Alle diese Modifikationen sind im Umfang der nachfolgenden Ansprüche enthalten.

Claims

1. Verfahren zum Analysieren von Fehlern, die an einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Verteilerschaltung auftreten, mit den folgenden Schritten:

Überwachen des durch die Verteilerschaltung fließenden Laststroms,

kontinuierliches Analysieren des Laststroms; und,

aufgrund der Analyse des Laststroms, Unterscheiden der Differenz zwischen einem ersten Fehlertyp, der ein Abschalten der Verteilerschaltung erfordert, und einem zweiten Fehlertyp, bei dem die Verteilerschaltung eingeschaltet bleibt,

gekennzeichnet durch Klassifizieren der Fehler durch Erfassen des Auftretens von Überschlag, Lastverlust anzeigenden Veränderungen der Last und des Auftretens von Überstrompegeln im Laststrom der Verteilerschaltung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Analyseschritt aufweist:

eine erste Stufe der Analyse des Laststroms nach Überschlag, Lastverlust und Überstrom zum Erzeugen eines Erststufen-Analyseergebnisses und

eine zweite Stufe der Analyse des Laststroms nach Überschlag und entweder Lastverlust oder Überstrom zum Erzeugen eines Zweitstufen-Analyseergebnisses.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei des Analyseschritt aufweist:

eine zweite Stufe der Analyse des Laststroms nach Überschlag und entweder Lastverlust oder Überstrom zum Erzeugen eines Zweitstufen-Analyseergebnisses,

wobei das Verfahren weiter die folgenden Schritte aufweist:

auf das Erststufen-Analyseergebnis Ausgeben eines Voraktionsbefehls mit einem Alarm für den zweiten Fehlertyp und eines auslösebereiten Voraktionsbefehls für den ersten Fehlertyp und

auf das Zweitstufen-Analyseergebnis Ausgeben eines Aktionsbefehls mit einem Alarm für den zweiten Fehlertyp, eines Auslösebefehls für den ersten Fehlertyp und eines Wartebefehls, der für den Betrieb eventuell an der Verteilerschaltung angebrachter Überstromschutzvorrichtungen die nötige Zeit verschafft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die zweite Stufe der Analyse beinhaltet, daß der Laststrom nach dem Vorhandensein von Überschlag und Lastverlust analysiert wird und der Schritt des Ausgebens des Aktionsbefehls die folgenden Schritte aufweist:

- Ausgeben eines Alarmbefehls, wenn entweder nur Überschlag oder nur Lastverlust auftritt, Ausgeben eines Auslösebefehls, wenn sowohl Überschlag als auch Lastverlust auftreten, und

- Ausgeben eines Wartebefehls, wenn während der zweiten Stufe der Analyse weder Überschlag noch Lastverlust auftreten.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die zweite Stufe der Analyse beinhaltet, daß der Laststrom nach dem Vorhandensein von Überschlag und Überstrom analysiert wird und der Schritt des Ausgebens des Aktionsbefehls die folgenden Schritte aufweist:

- Ausgeben eines Alarmbefehls, wenn während der zweiten Stufe der Analyse weder Überschlag noch ein Überstrompegel auftreten,

- Ausgeben eines Aulösebefehls, wenn während der zweiten Stufe der Analyse nur ein Überschlag auftritt, und

- Ausgeben eines Wartebefehls, wenn während der zweiten Stife der Analyse sowohl Überschlag als auch ein Überstrompegel auftreten und wenn nur der Überstrompegel auftritt.

6. Lastanalysevorrichtung (10) zum Analysieren von Fehlern, die an einer mit einer Wechselstromquelle (14) verbundenen Verteilerschaltung auftreten, mit:

einer Überwachungseinrichtung (30) zum Überwachen eines durch die Verteilerschaltung fließenden Laststroms und zum daraufhin Erzeugen eines Lastsignals (34) und

einer Steuerung (35), die auf die Überwachungseinrichtung (30) zum kontinuierlichen Analysieren des Laststroms reagiert und zum Unterscheiden vom analysierten Laststrom des Vorkommens eines ersten Fehlertyps, der ein Abschalten der Verteilerschaltung erfordert, und eines zweiten Fehlertyps, für den die Verteilerschaltung eingeschaltet bleibt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (35) zum Klassifizieren von Fehlern durch Erfassen des Vorhandenseins von Überschlag, Lastverlust anzeigenden Veränderungen der Last und des Auftretens eines Überstroms des Laststroms an der Verteilerschaltung geeignet ist.

7. Lastanalysevorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei der:

die Überwachungseinrichtung (30) einen mit der Verteilerschaltung verbundenen Wandler zum Anzeigen der Laststromamplitude und Signalform aufweist und

die Lastanalysevorrichtung (10) weiter einen Stromspitzenschutz (36) zum Schützen der Lastanalysevorrichtung gegen Stromspitzen an der Verteilerschaltung aufweist.

8. Lastanalysevorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei der die Steuerung die folgenden Elemente aufweist:

eine Signalbearbeitungseinrichtung (38) zum Filtern und Verstärken des Lastsignals,

einen Analog-Digital-Wandler (42) zum Abtasten des bearbeiteten Lastsignals zum Erzeugen eines digitalen Signals (44)

eine Digitalsignalverarbeitungseinrichtung zum Bestimmen eines Frequenzspektrums des digitalen Signals (44) zum Erzeugen eines Frequenzspektrumssignals,

- einen Rechner (48) zum Analysieren des Frequenzspektrumssignals zum Erfassen des Vorkommens von Fehlern ersten oder zweiten Typs,

eine Unterbrecherschnittstelle (60) zum Erzeugen eines Auslösesignals (64) auf die Identifikation des ersten Fehlertyps,

eine Kommunikationsschnittstelle (68) zur Kommunikation mit einer externen Vorrichtung (70) und

eine auf den Rechner (48) ansprechende Anzeige (74) zum Anzeigen des Auftretens von Fehlern ersten und zweiten Typs.