Zeichnen der Abstandscharakteristik und Praktisches Beispiel für das Zeichnen der Quad-Charakteristik in Siemens 7SA522 Relais

Schutzrelais mit Distance‑Funktion werden eingesetzt, um Leitungen im Netz vor Fehlern zu schützen. Um diese Funktion zu testen, muss zunächst ihre Kennlinie gezeichnet werden. Die Verwendung von Rio oder Xrio bietet eine einfache Lösung, um Einstellungen zu übertragen und diese Funktion vom Relais aus zu konfigurieren sowie die Distance‑Kennlinie im Testgerät zu simulieren. Der Einsatz digitaler Relais wie Import Rio und Xrio zum Zeichnen der Schutzkennlinie vereinfacht den Prüfungsprozess von Funktionen, einschließlich Distance, erheblich.

Allerdings müssen wir bei älteren Relais, wie z.B. statischen Modellen, in einigen Fällen immer noch schrittweises Zeichnen und manuelle Impedanzkennlinien verwenden. Darüber hinaus ist es in manchen Fällen aus Gründen wie Softwarebeschränkungen möglicherweise nicht möglich, Relaisausgaben in Form von Dateien wie Xrio, CSV und Text zu erhalten. 

In diesen Fällen genügt es, den Distance-Block aus dem Abschnitt “Test Object Parameters” zu öffnen und den Header “Zone Settings” zu verwenden, um die Distance-Kennlinie zu zeichnen. Oben in der Tabelle ermöglichen die Optionen Neu, Bearbeiten, Löschen und Duplizieren das Erstellen neuer Zonen, das Bearbeiten von Zonen, das Löschen von Zonen und das Überschreiben der Zone. Sie können auch die vollständige Verwaltung jeder Zone über Navigationsoptionen ausüben. In den Zonendetails können Sie auch Details zur Auslösedauer, Impedanz und Werten im Zusammenhang mit der Dauer des Betriebs sehen und den Toleranzwert einsehen.

Um zu beginnen, klicken Sie einfach auf die New‑Option, um eine neue Zone zu erstellen. Standardmäßig wird diese Zone als Trip‑Bereich für alle Fehlerkreise markiert.  

Durch Auswählen jeder Zone und Klicken auf die Option “Bearbeiten” können Sie eine vollständige Verwaltung des Typs des Distanzelements vornehmen oder den Trip- und No-Trip-Bereich festlegen. 

Impedanzcharakteristiken können in Form von Quad-, Mho- oder Linsen-Typen im Relais angepasst werden. Sie können auch die Standardformen für diese drei Charakteristiken verwenden. 

Jedes hinzugefügte Element kann eine Linie oder einen Bogen sein. Jedes Element kann durch Eingabe eines Punktes und eines Winkels gezeichnet werden. Im Fall der Mho-Charakteristik wird der Kreis unter Verwendung des Mittelpunkts, des Radius und des Winkels gezeichnet.

Nachdem Sie Zonen mit verschiedenen Elementen hinzugefügt haben, können Sie die Anzahl, Beschriftung, Zonentyp und Fehlerkreis dafür festlegen. Beachten Sie, dass für Zonen vier verschiedene Typen angegeben werden können, wie folgt:

Tripping: Sie wird für Zonen verwendet, die basierend auf den Relais‑Einstellungen Punkte im Trip‑Bereich enthalten.

Starting: Wird für Zonen verwendet, die nur zur Aktivierung der Distance‑Funktion führen. Diese Aktivierung kann nach einer bestimmten Zeit zu einem Trip führen.

Extended: Diese Zone wird nur unter bestimmten Bedingungen aktiviert (z.B. Aktivierung von Schutzschaltern oder Tele­schutz­schemata).

Non-Tripping: In diesen Zonen gibt das Relais keinen Trip-Befehl aus.

Es ist auch möglich, die in dieser Liste erstellten Zonen zu deaktivieren. Nachdem die Zonen gezeichnet wurden, können für jede Zone Auslösedauer und zugehörige Fehler eingegeben werden.

Zum Beispiel werden wir hier das Zeichnen der Quad‑Kennlinie eines Siemens 7SA522‑Relaisbeispiels durchgehen. Beachten Sie, dass Sie im Abschnitt Setting Group der Digsi 4‑Software zu Distance Protection navigieren und anschließend …

Im Bereich General Settings können Sie die Distanzkennlinie des Relais anzeigen, indem Sie die Option Graph auswählen.

Im Abschnitt Distance Zones können Sie die Werte bezüglich verschiedener Parameter der Distanzkennlinie in verschiedenen Zonen einsehen. Hier sind Zonen 1 bis 3 in Vorwärtsrichtung, Zone 4 in Rückwärtsrichtung und schließlich Zone 5, die nicht-richtungsabhängig ist.

Unter Berücksichtigung der Gesamtcharakteristik der Distanz für dieses Relais, die wie folgt ist, sowie der Richtungscharakteristik auf Seite R und X, ist es notwendig, die folgenden Punkte zu beachten:

- Im Allgemeinen werden für jede Impedanzfehler­schleife in diesem Relais sechs unabhängige Zonen und eine zusätzliche Kontrollzone definiert.

- Der Prozess der Definition von Linien basiert auf den Parametern R, X und φDist.

- Es ist möglich, einen Ausschnittbereich einzufügen, um Load Encroachment zu definieren.

- Der R-Wert des Reach-Elements kann separat für Phasen-zu-Phase- und Phasen-zu-Erde-Fehler definiert werden, sodass wir eine breitere Abdeckung von Erdfelern sehen können.

- For zone 1, another angle α can also be defined to avoid overreach caused by changing angles or more. This angle is not applicable to other zones.

- φDist, definiert in der Relaisadresse 1211 und als Distance Angle oder Distanzwinkel bezeichnet, zeigt den Drehwinkel in der Distanzkomponente. Dieses Element wird sowohl für Quad- als auch für MHO-Charakteristiken verwendet und kann auf den gleichen Wert wie den Leitungs­winkel (Element 1105) eingestellt werden.

Jetzt ist es Zeit, die Distanzkennlinie zu zeichnen.

Indem wir den Abschnitt Zone Settings erneut aufrufen und auf die Option Neu klicken, wählen wir die Quad-Charakteristik für das Relais aus. Hier verschiebt der Wert R den Mittelpunkt der Linie über die horizontale Achse und der Wert X verschiebt den Mittelpunkt der Linie über die vertikale Achse. Der angegebene Winkel bewirkt ebenfalls eine Drehung der Linie.

Die erste Linie, während sie die R-Achse mit dem Wert R1 passiert, also dem Widerstand von Zone 1, hat einen φDist-Winkel, der hier gleich dem Lastwinkel von 82 Grad ist. Auf diese Weise geben wir den Wert R gleich 24,899, den Wert X gleich 0 und den Winkelwert 82 Grad ein.

Die zweite Linie ist die horizontale Linie (bei Alpha gleich Null Grad) mit den Spezifikationen R=0, der Wert X ist 6,211 und der Winkel beträgt 180 Grad.

Die dritte Linie, die durch die Quelle verläuft, wird ebenfalls mit den Spezifikationen R=0, X=0 und dem aus dem Handbuch abgeleiteten Winkel, also 300 Grad, gezeichnet.

Die vierte Linie, die durch die Quelle verläuft, hat laut Handbuch einen Winkel von 22 Grad. Dafür geben wir den Wert R = 0, X = 0 und den Winkel = 338 Grad ein.

Die fünfte Linie wird gezeichnet, indem man den Wert R = 0, X = ‑6,211 und den Winkel = 0 berücksichtigt.

Durch Eingabe der obigen Koordinaten wird Zone 1 als Forward erstellt. Die Erstellung von Charakteristiken für die Rückwärts- und nicht-richtungsabhängige Zone folgt ebenfalls diesem Prozess.

Durch das Zeichnen der Distanzkennlinie ist es möglich, den Shot Test und den Search Test zu starten, um die Genauigkeit der grafischen Kennlinie sicherzustellen.