W artykule przedstawiono różne konfiguracje przepływu energii w instalacjach fotowoltaicznych z zastosowaniem przekształtników energoelektronicznych o mocy od 10 do 1000 kVA. Omówiono szczegółowo stan nieustalony związany ze zwarciem w obwodzie zasilanym z przekształtnika energoelektronicznego pracującego w instalacji fotowoltaicznej. W pomiarach impedancji pętli zwarciowej (IPZ) w obwodach zasilanych z przekształtników przyrządami różnych producentów zaobserwowano wyniki pomiaru zależne od trybu pracy przekształtnika oraz od wartości wymuszanego prądu probierczego przyrządu. Sformułowano wniosek, że ocena skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach fotowoltaicznych, współpracujących z przekształtnikami energoelektronicznymi z funkcją magazynowania energii, zależy od prawidłowo wykonanych pomiarów IPZ. W artykule wskazano na właściwą metodologię pomiaru IPZ w instalacjach fotowoltaicznych z użyciem przekształtników energoelektronicznych z magazynowaniem energii.
EN
The article presents various configurations of energy flow in photovoltaic installations with the use of power electronic converters with a power of 10 to 1000 kVA. During the measurements of the short-circuit loop impedance (FLI) in circuits fed by converters the results of the measurements depended on the converter operation mode and the value of the forced test current of different devices were observed. The article indicates the appropriate methodology for measuring FLI in photovoltaic installations with the use of power electronic converters with energy storage. (Fault Loop Impedance Measurement in High Power Photovoltaic Installation with Energy Storage)
W artykule przedstawiono budowę i zasadę działania stanowiska laboratoryjnego, które umożliwia weryfikację eksperymentalną nowej metody pomiaru rezystancji pętli zwarciowej. Metoda ta charakteryzuje się tym, że nie następuje wyzwalanie wyłączników różnicowoprądowych, mimo wykorzystania stosunkowo dużej wartości prądu pomiarowego. Weryfikacja metody na stanowisku laboratoryjnym jest podstawą do skonstruowania prototypowego miernika rezystancji pętli zwarciowej przeznaczonego do obwodów z wyłącznikami różnicowoprądowymi.
EN
Every low voltage installation should be periodically tested for the evaluation of the effectiveness of protection against electric shock. In a TN type network a fault loop impedance or resistance test is performed. If a residual current device is installed in the tested circuit this test is problematic. The residual current device trips out during the test, because the measurement current is the residual current for the device. In the paper authors present the construction and principle of operation of a laboratory stand for verification of a new method of fault loop resistance measurement. This method enables measuring of fault loop resistance without nuisance tripping of residual current devices, in spite of the use of relatively high value of measuring current. The verification of the new method with the use of this laboratory stand is a base for construction of a prototype meter dedicated for circuits with residual current devices.
Measurement of fault loop impedance in low voltage grids and systems is in most cases performed to verify the effectiveness of protection against electric shock by automatic disconnection of supply. For the sake of measurement accuracy, it is advisable to perform it using large current. Unfortunately, in circuits with residual current devices which are very widely used nowadays, a large measurement current may trigger those devices unnecessarily. The study presents results of an investigation of residual current devices behaviour during measurements of fault loop impedance performed with selected measuring devices. The tests have been performed on circuits with residual current devices with a rated residual operating current IΔn = 30 mA, of AC and A type. Based on the performed tests and analyses, a method for measurement of fault loop impedance which does not unnecessarily trigger residual current devices has been proposed.
PL
Pomiar impedancji pętli zwarciowej w sieciach i instalacjach niskiego napięcia wykonuje się najczęściej w celu oceny skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączanie zasilania. Z punktu widzenia dokładności pomiaru korzystne jest, aby wykonać go dużym prądem. Niestety, w obwodach z wyłącznikami różnicowoprądowymi, które obecnie są stosowane na bardzo szeroką skalę, duży prąd pomiarowy może powodować ich zbędne wyzwalanie. W pracy przedstawiono wyniki badań zachowania się wyłączników różnicowoprądowych przy pomiarze impedancji pętli zwarciowej, wykonanym wybranymi miernikami. Badania przeprowadzono w obwodach z wyłącznikami różnicowoprądowymi o prądzie znamionowym różnicowym IΔn = 30 mA, typu AC oraz typu A. Na podstawie przeprowadzonych badań i analiz zaproponowano sposób pomiaru impedancji pętli zwarciowej, który nie powoduje zbędnego zadziałania wyłączników różnicowoprądowych.
W artykule przedstawiono wartości rezystancji i reaktancji impedancji pętli wyznaczonej podczas zwarcia jednofazowego przewodu liniowego do przewodu ochronnego. Obliczenie wartości impedancji pętli zwarciowej przeprowadzono w obwodzie z transformatorem trójfazowym z uwzględnieniem zmian współczynnika mocy impedancji obciążenia. Impedancję pętli zwarciowej wyznaczono przy pomocy wektorowego i algebraicznego pomiaru napięcia przy założeniu stałej wartości impedancji obciążenia dla różnych wartości kąta fazowego impedancji obciążenia. W niniejszym artykule pominięto wpływ udziału innych odbiorników na pomiar impedancji pętli obwodu zwarciowego.
EN
The article presents the resistance and reactance values of loop impedance determined during shortphase line conductor to the PE conductor. Calculation of the values of loop impedance is carried out with taking into account changes in the power factor of the three-phase transformer load impedances. Fault loop impedance is calculated by the vector and algebraic voltage measurement assuming a constant load impedance values for different values of the phase angle load impedance. This article does not affect the participation of other receivers to measure the short-circuit loop impedance circuit.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono problemy pomiaru impedancji pętli zwarciowej w linii elektroenergetycznej z odgałęzieniem dla lokalizatora zwarć skojarzonego z prądowymi zabezpieczeniami różnicowymi. Pomiar przeprowadza się dla trzech hipotetycznych zwarć, położonych w poszczególnych sekcjach linii, a następnie dokonuje się selekcji rezultatu, który odpowiada rzeczywistemu zwarciu. Przy pomiarze impedancji kompensowany jest wpływ rezystancji przejścia w miejscu zwarcia. Przedstawiono przykład pomiaru z użyciem sygnałów z symulacji komputerowej.
EN
Issues related to fault-loop impedance measurement in a three-terminal power line for a fault locator associated with current differential relays are presented. The measurement is carried out for three hypothetical faults located at particular line sections and then the result consistent with the real fault is selected. Influence of fault path resistance on the measurement is compensated for. A sample measurement with use of signals from computer simulation is presented.
W artykule przedstawiono problematykę pomiaru impedancji pętli zwarciowej w sieciach o napięciu odkształconym. Zaproponowano metodę pomiaru impedancji pętli eliminującą wpływ odkształcenia napięcia i zbudowano mikroprocesorowy miernik, który ją wykorzystuje. W mierniku zastosowano impedancyjne obciążenie pomiarowe o stałej wartości modułu i regulowanym automatycznie argumencie. Przy zrównaniu argumentu impedancji obciążenia pomiarowego do wartości argumentu impedancji pętli, w pełni eliminuje się wpływ wszystkich harmonicznych występujących w krzywej napięcia sieci, a wynik pomiaru zależy od największej różnicy wartości skutecznych mierzonych napięć.
EN
The paper presents the problem of measuring the fault loop impedance in networks with a distorted voltage waveform. When testing effectiveness of a protective earthing system, it is necessary to know the measured value of the fault loop impedance. An accurate loop impedance measurement is needed for reliable operation of protective devices and, consequently, for the safety of human beings and apparatus. The measurement accuracy depends on the parameters of the tested circuit, the disturbances within the supplying system, and the measuring method and instrument used. Most present-day techniques for measurement of the fault loop impedance are based on determination of the voltage drop across the loop impedance when a known value measuring load impedance is switched ON and OFF between the conductors being tested. The loop impedance meters and methods which are used today may cause a large error in the measured impedance value due to reactance in the tested network and the distortion of voltage waveform. The proposed method for measuring the loop impedance eliminates the influence of voltage distortion on the measurement result. In the loop impedance meter there is used the measuring load impedance of constant magnitude and the argument adjusted automatically in steps. When the argument of load impedance equals the argument of the loop impedance, the impact of all harmonics present in the voltage waveform is eliminated, and the measurement result depends on the greatest difference of RMS measured voltages. The construction and measuring procedure of the model microprocessor loop impedance meter are simple, and the measurement result is indicated directly in ohms.
W referacie przedstawiono problematykę pomiaru impedancji pętli zwarciowej w sieciach niskiego napięcia z wyłącznikami różnicowopradowymi (RCD - Residul Current Device). Zaproponowano nową metodę i układ do pomiaru impedancji pętli bez wyzwalania RCD. Pomiar nową metodą przeprowadzany jest przy stosowaniu dużej wartości pełnofalowego prądu pomiarowego, co wpływa korzystnie na dokładność pomiaru. Metoda ta umożliwia łatwe przystosowanie obecnie produkowanych przyrządów do pomiaru impedancji pętli zwarciowej w obwodach z RCD.
EN
This paper presents the problem of earth fault loop impedance measurement in low voltage network with RCD – Residual Current Device. The proposed new method and system for measurement of loop impedance without tripping. RCD use high-value, fullcycles testing current, which has a positive effect on measurement accuracy. This method enables easy adaptation of currently manufactured of Loop Impedance Meters for use in circuits with RCD. The value of earth fault loop impedance is required to determine the effectiveness of protective systems against electric shock. Measurement of fault loop impedance in installations with RCD always create problems since the high testing current trips RCD. There are several techniques that are less liable to trip RCD, they have know disadvantages and have major drawbacks. One commonly use techniques is to bypass the RCD by shorting links. The second technique use d.c. current to saturate the core of the RCD prior to the test. Another method is to reduce testing current to or below 15mA, so RCDs having a rated residual current 30mA or greater will not trip. The new method for measurement loop impedance using high testing current Ip flowing in phase conductor of the tested circuit will not trip the RCD thanks to use the Current Transducer PPD, which provides the flow in neutral conductor of RCD the complementary current Id. The testing current Ip and complementary current Id are flowing in opposite direction through RCD, and have the same value (Ip = Id). In practice as a Complementary Current Transducer PPD can be used current transformer with a rated current ratio equal to one, and is located in housing of Loop Impedance Meter.
Metoda z przesunięciem ψ to jedna z metod pomiaru impedancji pętli oparta na pomiarze składowych ortogonalnych napięcia umożliwiająca wyznaczenie wartości impedancji pętli znaczenie dokładniej niż metody klasyczne. Metoda ma posiada szereg zalet. Z racji tego poddawana jest ona ciągłym analizom metrologicznym pozwalającym na realizację modelu fizycznego miernika działającego w oparciu o tę metodę i odznaczającego się jeszcze lepszymi parametrami metrologicznymi. W artykule przedstawiono wyniki przeprowadzonej analizy metrologicznej mającej na celu wyznaczenie wpływu niepewności pomiaru napięć na dokładność pomiaru impedancji pętli zwarcia przyrządem realizującym ten sposób pomiaru.
EN
The shift ψ method is a method of measuring loop impedance based on orthogonal voltage components that allows the designation of loop impedance values more accurately than in case of traditional methods. The shift ψ method has a lot of advantages. Therefore, it is constantly the subject of metrological analysis, enabling the implementation of a physical model of the meter, operating on the basis of the method and characterized with much better metrological parameters. The article presents the results of metrological analysis aimed at the designation of the influence of uncertainty on the accuracy of loop impedance measurement using the instrument realizing the measuring method.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Distance protection schema of power system is analyzed in the paper. Hazard is the event: remote (backup) circuit breaker tripping provided the local (primary) circuit breaker can be opened. Incorrect values of set time delays can cause the hazard. In the paper, the emphasis is put on selection of Zone 3 time delay of backup distance protection. Hazard probabilities as functions of this time values have been obtained using Probabilistic Fault Trees with Time Dependencies by simulation, and Erlang distribution based approximation.
PL
W pracy analizowany jest system zabezpieczeń odległościowych linii elektroenergetycznej. Badane jest zdarzenie: odległy (rezerwowy) wyłącznik zostaje wyłączony, mimo że może być wyłączony wyłącznik lokalny (podstawowy). Prawdopodobieństwa wystąpienia tego zdarzenia w funkcji czasu opóźnienia Strefy 3 zabezpieczenia rezerwowego wyznaczane są za pomocą probabilistycznych drzew niezdatności z zależnościami czasowymi.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono klasyczną analizę metrologiczną metod pomiarowych stosowanych w pomiarach impedancji obwodu zwarciowego. Przeanalizowano metody: techniczną, różnicową, różnicową z przestawieniem i różnicową z podstawieniem. Rozważania przeprowadzono dla układów zbudowanych tylko z przetworników analogowych i wykonujących operacje na sygnałach analogowych oraz przy założeniu że zasilanie jest sinusoidalne. Przedstawiona analiza nie uwzględnia zagadnień obliczeniowych oraz wpływu zastosowania przetworników analogowo-cyfrowych, dotyczy ona tylko analizy wpływu metody pomiaru na dokładność pomiaru.
EN
The paper presents the metrological analysis of earth fault loop impedance (short circuit loop impedance) measurement methods. Four methods were analysed: voltme-ter and ampermeter method, differential method, differential with replacement method and differential with substitution method. The analysis was carried out for analogue signal processing layouts assuming sinusoidal waveform of source supply. Presented analysis does not concern calculation issues or the consequences of using analogue-to-digital converters. It is dedicated to the assessment of influence of meas-urement method on measurement accuracy.
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych laboratoryjnego modelu miernika impedancji pętli zwarciowej. Miernik ten umożliwia pomiar impedancji pętli zwarciowej w sieci z pracującymi obciążeniami roboczymi z eliminacją wpływu tych obciążeń na wynik pomiaru. Badania przeprowadzono dla parametrów badanego obwodu i miernika, jakie można spotkać w praktyce. Wyniki badań przedstawione w formie wykresów wykazuj ą, że miernik ten charakteryzuje się wystarczającą dokładnością pomiaru w sieci z pracującymi obciążeniami roboczymi
EN
This paper describes an experimental study results of the new meter for short-circuit loop impedance measurement. This method enables us to measure short-circuit loop impedance in network with operating loads. In this method the influence of operating loads on measurement result is eliminated. The laboratory test was carried out under laboratory condition with the parameters of the tested circuit and meter encountered in practice. The tesing results are presented in form of graphs which shows that the measurement accuracy of the new meter is sufficient in network with operating loads.
Obciążenia robocze sieci mogą być przyczyną dużych błędów pomiaru impedancji pętli zwarciowej. Błędy te mogą powodować rozbieżności w ocenie spełnienia warunku samowyłączania w sieci z zerowaniem. Zaproponowano modyfikację klasycznych metod pomiaru, umożliwiającą eliminację wpływu obciążeń roboczych sieci na wynik pomiaru.
EN
The working loads of the grid may cause big errors in the measurements of short-circuit loop impedance. Such errors may cause different evaluations, as far as the fulfilment of self trip out in the grid where neutral earthing is concerned. Modification of the classic measurement method is proposed, which enables the elimination of the influence of grid working loads on the measurement results.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW