AT515373A1

AT515373A1 - Overcurrent-based time-sharing system

Info

Publication number: AT515373A1
Application number: ATA50031/2014A
Authority: AT
Inventors: Lothar Dipl Ing Dr Fickert; Maria Dipl Ing Aigner; Ernst Dipl Ing Dr Schmautzer; Christian Dipl Ing Raunig
Original assignee: Tech Universität Graz
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-08-15
Also published as: AT515373B1

Abstract

Verfahren zum Erkennen und Abschalten von Überströmen in einem elektrischen Energie- versorgungsnetz (1), wobei das Energieversorgungsnetz (1) durch zumindest eine Stromer- zeugungsanlage (2) im Inselbetrieb gespeist wird und zumindest einen Abzweig (AZ) mit zeitgestaffelten Leitungsschutzelementen (9) aufweist, wobei Netzparameter erfasst und nach vorgebbaren Kriterien geprüft werden und ergebnisabhängig von dieser Prüfung ein Ortungs-Hilfsstrom (IPilot) in das elektrische Energieversorgungsnetz (1) eingespeist wird.Method for detecting and switching off overcurrents in an electrical energy supply network (1), wherein the energy supply network (1) is fed by at least one power generation plant (2) in stand-alone operation and has at least one branch (AZ) with time-staggered line protection elements (9) , wherein network parameters are detected and tested according to specifiable criteria and results-dependent from this test a tracking auxiliary power (IPilot) is fed into the electrical energy supply network (1).

Description

ÜBERSTROMBASIERTES ZEITSTAFFELSCHUTZ-SYSTEMOVERCURRENT-BASED TIMBER PROTECTION SYSTEM

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen und Abschalten von Überströmen in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, wobei das Energieversorgungsnetz durch zumindest eine Stromerzeugungsanlage im Inselbetrieb (als Inselnetz) gespeist wird.The invention relates to a method for detecting and switching off overcurrents in an electrical energy supply network, wherein the energy supply network is fed by at least one power generation plant in stand-alone operation (as island grid).

Als Inselnetz wird ein definiertes Gebiet eines Stromnetzes bezeichnet, welches autonom betrieben werden kann, d.h. über einen definierten Zeitraum wird das Inselnetz vom öffentlichen Stromnetz (Verbundnetz) getrennt betrieben. Im Inselnetz kann der Bedarf an elektrischer Energie über diesen Zeitraum selbst bereitgestellt werden. Inselnetze verfügen über Stromerzeugungsanlagen um die Versorgung aufrecht zu erhalten. Im Falle eines Fehlers ist die zur Verfügung stehende Kurzschlussleistung bzw. der Kurzschlussstrom von der Stromerzeugungsanlage im Inselbetrieb abhängig und dadurch im Gegensatz zum Verbundbetrieb begrenzt, so dass die Auslösung der Überstrom-Schutzgeräte nicht mehr sicher gewährleistet wird. Hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe.A stand-alone grid is a defined area of a power grid that can be operated autonomously, i. over a defined period of time, the stand-alone grid is operated separately from the public electricity grid (interconnected grid). In the off-grid, the demand for electrical energy can be provided by itself over this period. Island grids have power plants to maintain the supply. In the event of a fault, the available short-circuit power or the short-circuit current from the power generation plant in island operation dependent and thus limited in contrast to the interconnected operation, so that the tripping of the overcurrent protection devices is no longer guaranteed safe. Here, the present invention provides a remedy.

Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein überstrombasiertes Zeitstaffelschutz-System zur Erkennung und Abschaltung von Überströmen in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, wobei das Energieversorgungsnetz durch zumindest eine Stromerzeugungsanlage gespeist wird und zumindest einen Abzweig mit zeitgestaffelten Leitungsschutzelementen aufweist.Furthermore, the invention relates to an overcurrent-based time relay protection system for detecting and switching off overcurrents in an electrical energy supply network, wherein the energy supply network is fed by at least one power generation system and has at least one branch with time staggered line protection elements.

In der elektrischen Schutztechnik kommen je nach Anwendungsbereich unterschiedliche Schutzeinrichtungen zum Einsatz. Dabei werden unterschiedlich definierte Anforderungen an die Selektivität, Schnelligkeit, Empfindlichkeit, Genauigkeit, Zuverlässigkeit, Unabhängigkeit und Wirtschaftlichkeit gestellt.Depending on the area of application, different protective devices are used in electrical protection technology. Different demands are placed on selectivity, speed, sensitivity, accuracy, reliability, independence and cost-effectiveness.

Zum Schutz vor Überströmen finden beispielsweise Schmelzsicherungen häufig Anwendung, welche für einen Nennstrom bzw. eine Nennspannung dimensioniert sind. Überschreitet der durch die Schmelzsicherung entlang eines Schmelzleiters geführte Ist-Strom den Nennstrom deutlich, so führt dies zu einem raschen Schmelzen des Schmelzleiters, wodurch die elektrische Leitung entlang des Schmelzleiters unterbrochen wird.For protection against overcurrents, for example, fuses often find application, which are dimensioned for a rated current or a nominal voltage. If the actual current passed through the fuse along a fusible conductor clearly exceeds the rated current, this leads to a rapid melting of the fusible conductor, whereby the electrical conduction along the fusible conductor is interrupted.

Neben den Schmelzsicherungen werden auch analoge oder digitale Schutzrelais mit stromabhängiger (oder auch stromunabhängiger) Auslösecharakteristik eingesetzt. Im Vergleich zu den Schmelzsicherungen können die Schutzrelais flexibel eingestellt und an gegebene Erfordernisse gesondert angepasst werden.In addition to the fuses, analog or digital protection relays with current-dependent (or also current-independent) tripping characteristics are used. Compared to the fuses, the protective relays can be set flexibly and adapted separately to given requirements.

Die Offenlegungsschrift DE 195 27 997 Al zeigt eine Sicherungsvorrichtung für einen Stromkreis in Fahrzeugen, bei welchem ein Stromstärke-Sensor vorgesehen ist und der Stromkreis über eine Schmelzsicherung gesichert ist, wobei ein Thyristor zu einer Last parallel geschaltet ist und gezündet wird, sobald die Stromstärke über dem Nennstrom liegt. Im Falle einer Überschreitung des Nennstroms wird daher die Last kurzgeschlossen, um so den Stromfluss zu erhöhen und ein möglichst rasches Abschmelzen der Schmelzsicherung zu gewährleisten. Implizit wird dabei eine ausreichend hohe Kurzschlussleistung des Energieversorgungssystems vorausgesetzt, die einen raschen Anstieg des Stromflusses ermöglicht.The published patent application DE 195 27 997 A1 shows a safety device for a circuit in vehicles, in which a current sensor is provided and the circuit is secured by a fuse, wherein a thyristor is connected in parallel to a load and is ignited as soon as the current exceeds the rated current is. In the case of exceeding the rated current, therefore, the load is short-circuited, so as to increase the current flow and to ensure the fastest possible melting of the fuse. Implicitly, a sufficiently high short-circuit power of the energy supply system is required, which enables a rapid increase of the current flow.

Bei elektrischen Energieversorgungsnetzen mit geringer Kurzschlussleistung, die beispielsweise durch die Kurzschlussleistung der Einspeisung in das Netz begrenzt ist, kann dies nicht immer sichergestellt werden. Dies ist in mehrerlei Hinsicht problematisch: Ein durch einen Fehlerfall verursachter Überstrom kann durch die niedrige Kurzschlussleistung des Energieversorgungsnetzes (bzw. der Stromerzeugungsanlage im Inselbetrieb) derart limitiert sein, dass dieser nicht zur Auslösung der Schutzeinrichtungen ausreicht. Dies kann eine Trennung bzw. Abschaltung der Einspeisung in das Netz zur Folge haben, wodurch im ungünstigsten Fall die gesamte Einspeisung des Energieversorgungsnetzes zum Erliegen kommt und Verbraucher nicht mehr versorgt werden können. Darüber hinaus ist eine Wiedereinschaltung der Einspeisung bzw. ein erneutes Verbinden derselben mit dem Netz besonders problematisch, wenn der den Überstrom verursachende Fehler nach wie vor aufrecht ist bzw. keine Abschaltung durch eine Schutzeinrichtung erfolgte.For electrical energy supply networks with low short-circuit power, which is limited for example by the short-circuit power of the feed into the network, this can not always be ensured. This is problematic in several respects: An overcurrent caused by a fault can be limited by the low short-circuit power of the power supply network (or the power plant in isolated operation) so that it is not sufficient to trigger the protective devices. This can result in disconnection or disconnection of the supply to the grid, whereby in the worst case the entire supply of the power supply network comes to a standstill and consumers can no longer be supplied. In addition, a reconnection of the feed or reconnecting the same with the network is particularly problematic when the error causing the overcurrent is still upright or was no shutdown by a protective device.

Eine Bereitstellung der Kurzschlussleistung von elektrischen Energieversorgungsnetzen wurde häufig durch einen vermehrten Einsatz von „rotierenden Massen" erreicht. Historisch etablierte Einspeisekonzepte beruhen zumeist auf Synchrongeneratoren, die mechanische Leistung in elektrische Leistung wandeln und dabei über ein ausreichendes Trägheitsmoment verfügen, sodass durch Überströme oder Kurzschlussströme verursachte kurzfristige Leistungsstöße kompensiert werden können. Der vermehrte Einsatz von alternativen Einspeisekonzepten (beispielsweise basierend auf Photovoltaikanlagen) unter weitgehendemProvision of the short-circuit power of electrical power grids has often been accompanied by increased use of "rotating masses". reached. Historically established feed-in concepts are usually based on synchronous generators, which convert mechanical power into electrical power and have a sufficient moment of inertia, so that short-term power surges caused by overcurrents or short-circuit currents can be compensated. The increased use of alternative feed concepts (for example, based on photovoltaic systems) under extensive

Verzicht auf rotierende Massen bzw. die Einspeisung und Entkopplung über Wechselrichter führt zu einem Absinken der Kurzschlussleistung solcher Energieversorgungsnetze. Eine Maßnahme zur Erhöhung der Kurzschlussleistung ist durch das gezielte Einbringen von zusätzlichen rotierenden Massen (Schwungmassen) durch Anbindung von rotierenden elektrischen Maschinen gegeben, die kurzfristige Leistungsspitzen decken und den erforderlichen Kurzschlussstrom bereitstellen können. Dies ist allerdings mit hohen Kosten verbunden, die bei der Anschaffung, der Anbindung sowie der Instandhaltung (Infrastruktur, fachkundiges Personal) der elektrischen Maschinen anfallen.Dispensing with rotating masses or the supply and decoupling via inverter leads to a decrease in the short-circuit power of such power grids. A measure to increase the short-circuit power is given by the targeted introduction of additional rotating masses (flywheels) by connecting rotating electrical machines that can cover short-term power peaks and provide the required short-circuit current. However, this is associated with high costs incurred in the purchase, the connection and maintenance (infrastructure, expert personnel) of the electrical machines.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Erkennen und Abschalten von Überströmen, insbesondere im Falle von Isolationsfehlern, zu schaffen, welches Überströme bzw. Fehlerströme zuverlässig erkennt, eine gezielte Abschaltung derselben ermöglicht und dabei kostengünstig zu realisieren ist.It is therefore an object of the invention to provide a method for detecting and switching off overcurrents, in particular in the case of insulation faults, which reliably detects overcurrents or fault currents, enables them to be switched off in a targeted manner and is inexpensive to implement.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß das Energieversorgungsnetz zumindest einen Abzweig mit zeitgestaffelten Leitungsschutzelementen aufweist, wobei bestimmte Netzparameter erfasst und nach vorgebbaren Kriterien geprüft werden und ergebnisabhängig von dieser Prüfung ein Ortungs-Hilfsstrom in das elektrische Energieversorgungsnetz eingespeist wird.This object is achieved by a method of the type mentioned, in which according to the invention the power supply network has at least one branch with time staggered line protection elements, with certain network parameters detected and tested according to specifiable criteria and result-dependent from this test a tracking auxiliary current is fed into the electrical energy grid ,

Mit Hilfe des Ortungs-Hilfsstroms in Verbindung mit der zeitlichen Staffelung der Leitungsschutzelemente - typischerweise einem Abnehmen der für den Auslösevorgang erforderlichen Zeitdauer des Überstroms mit zunehmender Entfernung von einem Einspeisepunkt -kann eine selektive Abschaltung eines fehlerbehafteten Abzweiges eines Netzes erzielt werden. Der Ortungs-Hilfsstrom wird vorzugsweise durch eine Ortungs-Hilfsstromquelle in das Netz eingespeist. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass der Ausdruck „Netz" im Rahmen dieses Dokuments mit dem elektrischen Energieversorgungsnetz gleichzusetzen ist und lediglich einer einfacheren Schreibweise und Lesbarkeit dient. Das Netz besteht im Allgemeinen aus zahlreichen Abzweigen, mit Hilfe derer einzelne Verbraucher oder Verbrauchergruppen versorgt werden. Vorzugsweise verfügt jeder Abzweig über zeitgestaffelte Leitungsschutzelemente. Diese können beispielsweise als Schmelzsicherungen, als elektromechanische oder als digitale Schutzeinrichtungen ausgeführt sein. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine zuverlässige Abschaltung von Fehler- bzw. Überströmen, wodurch die Versorgungssicherheit der Netze erhöht werden kann. Diese Fehlerströme können Überströme verursachen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei unterschiedlichsten Inselnetzen angewendet werden; beispielhaft seien Gleichstromnetze, Wechselstromnetze, insbesondere die Niederspannungs- (z.B. 400V Effektivwert der verketteten Spannung) sowie Mittelspannungsebene (z.B. 10 kV, 20 kV oder 30 kV Effektiv wert) angeführt.By means of the locating auxiliary current in conjunction with the time staggering of the line protection elements - typically decreasing the duration of the overcurrent required for the tripping operation with increasing distance from a feed-in point - a selective disconnection of a faulty branch of a network can be achieved. The locating auxiliary current is preferably fed into the grid by a locating auxiliary power source. It should be noted at this point that the term " network " in the context of this document is to be equated with the electrical energy supply network and merely serves a simpler notation and readability. The network generally consists of numerous branches, by means of which individual consumers or groups of consumers are supplied. Preferably, each branch has time staggered line protection elements. These can be designed, for example, as fuses, as electromechanical or as digital protective devices. The inventive method allows a reliable shutdown of fault or overcurrents, whereby the security of supply of the networks can be increased. These fault currents can cause overcurrents. The inventive method can be used in a variety of isolated networks; By way of example, DC grids, AC grids, in particular the low voltage (e.g., 400V RMS value of the chained voltage) and medium voltage level (e.g., 10kV, 20kV or 30kV RMS) are given.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Netzparameter an einem definierten Messpunkt geprüft, der topologisch zwischen einem Einspeisepunkt und einem nächstgelegenen Verteilknoten der dezentralen Stromerzeugungsanlage liegt. Dies erlaubt eine möglichst genaue Messung relevanter Netzparameter, beispielsweise des durch die dezentrale Stromerzeugungsanlage eingespeisten Stromes, dessen Wert und/oder dessen zeitlicher Verlauf zur Erkennung von Fehlerfällen bzw. Überströmen z.B. im Falle von Isolationsfehlern herangezogen werden kann. Unter dem Ausdruck „topologisch zwischen einem Einspeisepunkt und einem nächstgelegenen Verteilknoten" wird im Rahmen dieser Anmeldung eine Lage verstanden, die topologisch an dem Einspeisepunkt, dem nächstgelegenen Verteilknoten oder an einer beliebigen dazwischen liegenden Stelle angeordnet ist. Der nächstgelegen Verteilknoten wird dabei durch einen dem Einspeisepunkt nächstgelegenen an einem Abzweig angeordneten Knoten gebildet, wobei der Knoten über den Abzweig mit dem Einspeisepunkt verbunden ist und sich der Abzweig im Verteilknoten zur Versorgung zweier oder mehrerer Verbraucher in zumindest zwei Zweige aufteilt.In one development of the invention, the network parameters are checked at a defined measuring point, which lies topologically between an entry point and a nearest distribution node of the decentralized power generation plant. This allows the most accurate possible measurement of relevant network parameters, for example, the current supplied by the decentralized power generation plant, its value and / or its time course for the detection of error cases or overcurrents, for example. in case of insulation faults can be used. By the term "topologically between a feed-in point and a nearest distribution node " In the context of this application, a situation is understood which is arranged topologically at the entry point, the nearest distribution node or at any point located therebetween. In this case, the next distribution node is formed by a node arranged closest to the feed-in point, the node being connected to the feed-in point via the branch, and the branch in the distribution node being divided into at least two branches for supplying two or more consumers.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden hierfür als Netzparameter Spannungs- und Stromverläufe im Energieversorgungsnetz herangezogen. Als Netzparameter können die Netzspannung und/oder der Netzstrom sowie deren zeitlicher Verlauf bzw. deren zeitliche Änderungsrate herangezogen werden. Als Kriterium kann beispielsweise ein vorgebbarer Stromschwellwert dienen. Überschreitet ein tatsächlich gemessener Strom-Istwert des Energieversorgungsnetzes den Stromschwellwert, so kann dies durch die Prüfung festgestellt und somit auf das Vorhandensein eines Überstroms rückgeschlossen werden, wobei gegebenenfalls in weiterer Folge ein Ortungs-Hilfsstrom in das elektrische Energieversorgungsnetz eingespeist wird. Ein weiteres Kriterium kann durch einen vorgeb-baren Spannungsschwellwert gebildet werden. Unterschreitet ein tatsächlich gemessener Spannungs-Istwert den Spannungsschwellwert, so kann dies durch die Prüfung festgestellt und somit auf das Vorhandensein einer Unterspannung rückgeschlossen werden, wobei in weitere Folge gegebenenfalls ein Ortungs-Hilfsstrom in das Netz eingespeist wird.In an advantageous embodiment of the invention, voltage and current characteristics in the energy supply network are used as network parameters for this purpose. The grid voltage and / or the grid current as well as their time course or their rate of change over time can be used as grid parameters. For example, a predefinable current threshold value can serve as a criterion. Exceeds an actually measured actual current value of the power grid, the current threshold, this can be determined by the test and thus be deduced the presence of an overcurrent, which optionally further a tracking auxiliary current is fed into the electrical energy grid. Another criterion can be formed by a predefinable voltage threshold. If an actually measured voltage actual value falls below the voltage threshold value, this can be determined by the test and thus can be deduced the presence of an undervoltage, with a tracking auxiliary current optionally being fed into the network in further consequence.

In einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass nach Eintritt eines Spannungseinbruchs, insbesondere einer Spannungsfreiheit, zumindest einer Phase des elektrischen Energieversorgungsnetzes das allfällige Fortbestehen des Spannungseinbruchs, insbesondere der Spannungsfreiheit, für eine vorgebbare Zeitdauer TI geprüft wird, und ergebnisabhängig davon der Ortungs-Hilfsstrom eingespeist wird. Sollte innerhalb der Zeitdauer TI z.B. 0,4 s eine Wiedereinschaltung der Einspeisung bzw. eine erneutes Verbinden der Einspeisung erfolgreich sein, so muss kein Ortungs-Hilfsstrom in das Netz eingespeist werden. Die zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Komponenten werden somit nur dann eingesetzt, wenn dies notwendig ist.In a further aspect of the method according to the invention, it is provided that, after the occurrence of a voltage dip, in particular no voltage, of at least one phase of the electrical power supply network, the possible persistence of the voltage dip, in particular the de-energization, is checked for a predefinable time TI, and, depending on the result, the locating Auxiliary power is fed. Should within the period TI e.g. 0.4 s, a reconnection of the feed or a re-connection of the feed to be successful, so no tracking auxiliary current must be fed into the network. The components used to implement the method according to the invention are thus used only when necessary.

Um den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich zu optimieren, ist in einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass bei einer Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms dieser maximal für eine vorgebbare Zeitdauer T2 z.B. max. 2,0 s eingespeist wird, wobei der zeitliche Verlauf der Netzparameter erfasst und überprüft wird und bei Feststellung einer signifikanten Änderung der Netzparameter die Einspeisung vor Ablauf der Zeitdauer T2 beendet wird. Der Ortungs-Hilfsstrom dient zur Auslösung eines dem Netzfehler vorgelagerten Leitungsschutzelementes. Wird der Fehler durch Auslösung eines Leitungsschutzelements behoben, so ändern sich gewisse Netzparameter - typischerweise steigt die Netzspannung - womit zuverlässig auf die Behebung des Netzfehlers rückgeschlossen werden kann. Die Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms kann somit bereits vor Ablauf der Zeitdauer T2 beendet werden. Sollte der Netzfehler auch nach Ablauf der Zeitdauer T2 nicht behoben worden sein, so wird der Ortungs-Hilfsstrom beendet. Dies erlaubt eine Schonung der für die Durchführung des Verfahrens verwendeten Komponenten. Zusätzlich kann eine Signalfunktion zur Signalisierung des fehlerbehafteten Netzzustands aktiviert werden.In order to additionally optimize the use of the method according to the invention, it is provided in a development of the method that when the locating auxiliary current is fed in, the latter is maximally set for a predefinable time duration T2, e.g. Max. 2.0 s, wherein the time course of the network parameters is detected and checked and when a significant change in the network parameters, the feed is terminated before the expiration of the period T2. The locating auxiliary current serves for triggering a line protection element upstream of the network fault. If the error is remedied by triggering a line protection element, certain network parameters change - typically the line voltage increases - which can be used to reliably conclude that the network fault has been rectified. The feed of the locating auxiliary current can thus be terminated before the expiration of the time period T2. If the mains fault has not been rectified even after expiration of the time period T2, then the locating auxiliary current is terminated. This allows a protection of the components used for carrying out the method. In addition, a signal function for signaling the faulty network status can be activated.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei Feststellung einer signifikanten Änderung der Netzparameter und einer damit verbundenen Beendigung der Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms die Stromerzeugungsanlage im Falle einer durch den Überstrom erfolgten Netztrennung wieder automatisch mit dem Energieversorgungsnetz im Inselnetzbetrieb verbunden wird. Der herkömmliche Netzzustand kann somit besonders rasch wiederhergestellt und in Folge dessen die Versorgungssicherheit zusätzlich gesteigert werden. Unter einer signifikanten Änderung wird eine obig beschriebene Änderung (z.B. derIn a further development of the invention, it can be provided that upon detection of a significant change in the network parameters and an associated termination of the injection of the location auxiliary current, the power generation system is automatically connected to the power grid in off-grid operation in the event of an overcurrent disconnected network. The conventional network state can thus be restored very quickly and as a result the security of supply can be further increased. Under a significant change, a change as described above (e.g.

Anstieg der Netzspannung) der Netzparameter verstanden, die zuverlässig auf eine Behebung des Netzfehlers rückschließen lässt.Increase of the mains voltage) of the network parameters, which reliably leads to a correction of the network error.

In einem zusätzlichen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorgesehen sein, dass die Leitungsschutzelemente Netzparameter erfassen und prüfen und sich ergebnisabhängig davon selbständig von einem normalen Betriebsmodus in einen sensitiven Betriebsmodus versetzen, in welchem die Auslösekriterien der Leitungsschutzelemente herabgesetzt sind. Als Auslösekriterien werden typischerweise Stromwerte und deren zeitliche Verläufe vorgesehen, die mit vorgebbaren Grenzwerten oder Verläufen verglichen werden. Ein Überschreiten der vorgebbaren Grenzwerte führt zu einem Öffnen des Leitungsschutzelements. Im sensitiven Betriebsmodus werden die Auslösekriterien herab gesetzt, wodurch die Empfindlichkeit, Überströme zu erkennen und abzuschalten, gesteigert werden kann und eine besonders rasche Abschaltung von Überströmen, insbesondere im Falle von Isolationsfehlern, ermöglicht wird.In an additional aspect of the method according to the invention, it may be provided that the line protection elements capture and test network parameters and, depending on the result, independently shift them from a normal operating mode to a sensitive operating mode in which the triggering criteria of the line protection elements are reduced. As triggering criteria, current values and their time profiles are typically provided, which are compared with predefinable limit values or characteristics. Exceeding the predefinable limit values leads to an opening of the line protection element. In the sensitive operating mode, the tripping criteria are lowered, whereby the sensitivity to detect and switch off overcurrents can be increased and a particularly rapid shutdown of overcurrents, in particular in the case of insulation faults, is made possible.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein überstrombasiertes Zeitstaffelschutz-System oder Distanzschutzsystem zur Erkennung und Abschaltung von Überströmen in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, wobei das Energieversorgungsnetz durch zumindest eine Stromerzeugungsanlage gespeist wird und zumindest einen Abzweig mit zeitgestaffelten Leitungsschutzelementen aufweist, wobei eine Ortungs-Hilfsstromquelle und eine sekundärtechnische Fehlererkennungseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Fehlererkermungseinrich-tung zur Erfassung und Auswertung von Netzparametern sowie zum Vergleich von Ist-Werten der Netzparameter mit vorgebbaren Soll-Werten eingerichtet ist und ergebnisabhängig davon die Ortungs-Hilfsstromquelle von einem inaktiven in einen aktiven Zustand versetzt, in welchem die Ortungs-Hilfsstromquelle einen Ortungs-Hilfsstrom in das Energieversorgungsnetz speist. Die Fehlererkennungseinrichtung ist zur Aktivierung des durch die Ortungs-Hilfsstromquelle eingespeisten Ortungs-Hilfsstroms mit der Ortungs-Hilfsstromquelle verbunden, sodass eine Steuerung/Regelung des Ortungs-Hilfsstroms durch die Fehlererkennungseinrichtung erfolgen kann. Das erfindungsgemäße überstrom-basierte Zeitstaffelschutz-System erlaubt eine besonders robuste sowie einfache Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und ist dazu geeignet, eine zuverlässige Erkennung und Abschaltung von Isolationsfehlern zu gewährleisten.The invention further relates to an overcurrent-based time relay system or distance protection system for detecting and switching off overcurrents in an electrical energy supply network, wherein the power grid is powered by at least one power plant and at least one branch with time staggered line protection elements, wherein a location auxiliary power source and a Sekundärärtechnische error detection device is provided, wherein the Fehlererkermungseinrich-device for detecting and evaluating network parameters and for comparing actual values of the network parameters with predetermined target values is set and result-dependent thereof the positioning auxiliary power source of an inactive in an active state, in which the positioning Auxiliary power source feeds a tracking auxiliary power into the power grid. The fault detection device is connected to the positioning auxiliary current source for activating the positioning auxiliary current fed by the positioning auxiliary current source, so that control of the positioning auxiliary current can be performed by the error detection device. The inventive overcurrent-based time-division protection system allows a particularly robust and simple implementation of the method according to the invention and is suitable for ensuring reliable detection and disconnection of insulation faults.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Fehlererkennungseinrichtung in der Nähe des Einspeisepunktes der Stromerzeugungsanlage angeordnet. Dies erlaubt eine möglichst genaue Messung relevanter Netzparameter, beispielsweise des durch eine dezentrale Stromerzeugungsanlage eingespeisten Stromes, dessen Wert und/oder dessen zeitlicher Verlauf zur Erkennung von Fehlerfällen bzw. im Falle von Isolationsfehlern herangezogen werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the fault detection device is arranged in the vicinity of the feed point of the power generation plant. This allows the most accurate possible measurement of relevant network parameters, for example, the current fed by a decentralized power generation plant whose value and / or its time course can be used to detect faulty cases or in the case of insulation errors.

In einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen überstrombasierten Zeitstaffelschutz-Systems kann vorgesehen sein, dass die erfassten und ausgewerteten Netzparameter Span-nungs- und Stromverläufe sind.In a further aspect of the over-current-based time-division protection system according to the invention, it can be provided that the detected and evaluated network parameters are voltage and current courses.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Leitungsschutzelemente zur Erfassung und Auswertung von Netzparametern sowie zum Vergleich von Ist-Werten der Netzparameter mit vorgebbaren Soll-Werten eingerichtet und ergebnisabhängig davon sich selbständig von einem normalen Betriebsmodus in einen sensitiven Betriebsmodus versetzen, in welchem die Auslösekriterien der Leitungsschutzelemente herabgesetzt sind. Als Auslöse-kriterien werden typischerweise Stromwerte und deren zeitliche Verläufe vorgesehen, die mit vorgebbaren Grenzwerten oder Verläufen verglichen werden. Ein Überschreiten der vorgebbaren Grenzwerte führt zu einem Öffnen des Leitungsschutzelements. Im sensitiven Betriebsmodus werden die Auslösekriterien herabgesetzt, wodurch die Empfindlichkeit, Überströme zu erkennen und abzuschalten, gesteigert werden kann und eine besonders rasche Abschaltung von Überströmen, insbesondere im Falle von Isolationsfehlern, ermöglicht wird.According to a development of the invention, the line protection elements for detecting and evaluating network parameters and for comparing actual values of the network parameters with predefinable setpoint values are established and, depending on the result, independently move from a normal operating mode to a sensitive operating mode in which the triggering criteria of the line protection elements are reduced. As trigger criteria, current values and their time profiles are typically provided which are compared with predefinable limit values or courses. Exceeding the predefinable limit values leads to an opening of the line protection element. In the sensitive operating mode, the tripping criteria are reduced, whereby the sensitivity to detect and switch off overcurrents, can be increased and a particularly rapid shutdown of overcurrents, especially in the case of insulation errors, is possible.

Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden anhand mehrerer beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht sind. Dabei zeigenThe invention together with further advantages is explained in more detail below with reference to several exemplary and non-limiting embodiments, which are illustrated in the figures. Show

Fig. 1 ein Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen überstrombasierten Zeitstaffelschutz-Systems mit einer Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockschaltbild undFig. 1 is an equivalent circuit diagram of an overcurrent-based time-division protection system according to the invention with a representation of a method according to the invention as a block diagram and

Fig. 2 beispielhafte zeitliche Strom- und Spannungsverläufe an einem Messpunkt P2.Fig. 2 exemplary temporal current and voltage waveforms at a measuring point P2.

Fig. 1 zeigt ein Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen überstrombasierten Zeitstaffelschutz-Systems mit einer Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockschaltbild, in welchem ein elektrisches Energieversorgungsnetz 1 (des Weiteren als „Netz 1" bezeichnet) durch eine (im Allgemeinen dezentrale) Stromerzeugungsanlage 2 gespeist wird. Das Netz 1 weist zumindest einen Abzweig AZ auf, wobei entlang des zumindest einen Abzweigs AZ zeitgestaffelte Leitungsschutzelemente 9, 9a und 9b angeordnet sind. Das Netz 1 beinhaltet vorzugsweise eine Mehrzahl an Abzweigen AZ, die jeweils zeitgestaffelte Leitungsschutzelemente 9 aufweisen, wobei die Abzweige AZ zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern 5 dienen. Das Vor sehen zeitgestaffelter Leitungsschutzelemente 9 erlaubt dabei eine selektive Abschaltung einzelner Bereiche fehlerbehafteter Abzweige, wie im Folgenden noch näher erörtert wird.1 shows an equivalent circuit diagram of an overcurrent-based time-division protection system according to the invention with a representation of a method according to the invention as a block diagram in which an electrical energy supply network 1 (also referred to as "network 1") is fed by a (generally decentralized) power generation plant 2. The network 1 has at least one branch AZ, wherein time-staggered line protection elements 9, 9a and 9b are arranged along the at least one branch AZ. The network 1 preferably includes a plurality of branches AZ, each having time-staggered line protection elements 9, the branches AZ serving to supply electrical consumers 5. The ago see time staggered line protection elements 9 allows a selective shutdown of individual areas faulty branches, as will be discussed in more detail below.

Die Stromerzeugungsanlage 2 weist darin exemplarisch eine Gleichspannungsquelle (wie sie durch eine Photovoltaikanlage gegeben sein könnte) sowie einen (inselnetzfähigen) Wechselrichter WR auf. Die Einspeisung in das Netz 1 erfolgt dabei über den Wechselrichter WR, der an einem an einer zentralen Sammelschiene angeordneten Einspeisepunkt PI mit dem Netz 1 elektrisch verbunden ist. Ein dem Einspeisepunkt PI vorzugsweise nahe gelegener Messpunkt P2 wird zur Erfassung der Netzparameter herangezogen, wobei im gezeigten Beispiel der Messpunkt P2 direkt dem Einspeisepunkt PI zugeordnet ist und mit diesem topologisch zusammenfällt. Alternativ dazu könnte der Messpunkt P2 ebenso zwischen dem Einspeisepunkt PI und einem nächstgelegenen Verteilknoten P3 liegen. Die Netzparameter werden durch eine Fehlererkennungseinrichtung 4 erfasst. Die Fehlererkennungseinrichtung 4 ist mit einer Ortungs-Hilfsstromquelle 3 verbunden, um diese zu steuern/regeln, sodass die Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms I pilot von dem Ergebnis der Prüfung der Netzparameter abhängig gemacht werden kann. Wird seitens der Fehlererkennungseinrichtung ein Überstrom erkannt, so wird mittels der Ortungs-Hilfsstromquelle 3 der Ortungs-Hilfsstrom Ipiiot in das Netz 1 eingespeist, wobei die Ortungs-Hilfsstromquelle 3 zu diesem Zweck selbstverständlich mit dem Netz 1 verbunden ist. Die Fehlererkennungseinrichtung 4 ist in der gezeigten Ausführungsform getrennt von der Ortungs-Hilfsstromquelle 3 ausgeführt. In einer alternativen Ausführungsform können die Fehlererkennungseinrichtung 4 und die Ortungs-Hilfsstromquelle 3 eine gemeinsame Einheit bilden.By way of example, the power generation plant 2 has a DC voltage source (as could be provided by a photovoltaic system) and an inverter 102 (island-capable). The feed into the network 1 takes place via the inverter WR, which is electrically connected to the grid 1 at a feed point PI arranged at a central busbar. A measuring point P2, which is preferably located near the feed point PI, is used to detect the network parameters, wherein in the example shown the measuring point P2 is assigned directly to the feed point PI and coincides topologically with it. Alternatively, the measurement point P2 could also be between the feed point PI and a nearest distribution node P3. The network parameters are detected by an error detection device 4. The fault detection device 4 is connected to a positioning auxiliary power source 3 to control it, so that the injection of the positioning auxiliary current I pilot can be made dependent on the result of the test of the network parameters. If an overcurrent is detected by the fault detection device, the locating auxiliary current Ipiiot is fed into the network 1 by means of the locating auxiliary current source 3, the locating auxiliary current source 3, of course, being connected to the network 1 for this purpose. The fault detection device 4 is executed in the embodiment shown separately from the locating auxiliary power source 3. In an alternative embodiment, the fault detection device 4 and the locating auxiliary power source 3 may form a common unit.

Zur einfacheren Verständlichkeit der Erfindung wurden einzelne Verfahrensschritte in Fig. 1 dargestellt, die in einem mittels einer strichlierten Linie eingefassten Block veranschaulicht sind und auf die noch im Folgenden Bezug genommen wird. Hierfür ist in Fig. 1 ein Fehler (z.B. Kurzschluss) in dem zwischen den Leitungsschutzelementen 9a und 9b liegenden Bereich des Abzweigs AZ skizziert, der bei nicht zureichendem Kurzschlussstrom eine Unterbrechung der Einspeisung durch die Stromerzeugungsanlage 2 in das Netz 1 verursacht und in nachfolgend beschriebener Weise eine Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms Ipüot bewirkt.For ease of understanding of the invention, individual process steps have been illustrated in FIG. 1, which are illustrated in a block enclosed by a dashed line and to which reference will now be made. For this purpose, in FIG. 1, an error (eg short circuit) is sketched in the region of the branch AZ between the line protection elements 9a and 9b, which causes an interruption of the supply by the power generation plant 2 into the network 1 and in the manner described below if the short-circuit current is insufficient a feed of the locating auxiliary current Ipüot causes.

Hierzu werden zufolge des erfindungsgemäßen Verfahrens die dem Netz 1 zugeordneten Netzparameter erfasst, ausgewertet und überprüft. Die Überprüfung erfolgt durch einen Vergleich der Netzparameter (Ist-Werte bzw. zeitlicher Verlauf der Ist-Werte) mit vorgebba-ren Sollwerten (bzw. Schwellwerten) bzw. zeitlichen Verläufen der Sollwerte (bzw. Schwellwerte), die ein Kriterium für die Einspeisung eines Ortungs-Hilfsstroms Ipüot bilden. Die Leitungsschutzelemente 9, 9a, 9b usw. sind dazu eingerichtet, fehlerbehaftete Bereiche des elektrischen Netzes 1 bei Auftreten eines Überstromes (unter Überstrom wird ein Strom verstanden, dessen Betrag jenen des größten dauerhaft zulässigen Stroms, z.B. des Nennstroms, überschreitet) abzuschalten, also vom restlichen Netz 1 elektrisch zu trennen. Die Zeitstaffelung der Leitungsschutzelemente 9, 9a, 9b usw. erlaubt eine selektive Abschaltung fehlerbehafteter Bereiche, wodurch „gesunde" Bereiche des Netzes 1 weitgehend weiterversorgt werden können. Gleichzeitig setzt die Zeitstaffelung der Leitungsschutzelemente 9, 9a, 9b usw. bestimmte zeitliche Verläufe der durch die Leitungsschutzelemente 9, 9a, 9b usw. erfassten Netzparameter voraus. Typischerweise wird hierbei der zeitliche Verlauf des Stromes (z.B. das Anliegen eines Mindestwertes für eine definierte Zeitdauer) herangezogen, der das jeweilige Leitungsschutzelement 9, 9a, 9b usw. durchfließt. Es sei an dieser Stelle beispielsweise auf gängige Schmelzsicherungen sowie auf abhängige und unabhängige Zeitstaffelschutz-Leitungsschutzelemente verwiesen.For this purpose, according to the method of the invention, the network parameters associated with network 1 are recorded, evaluated and checked. The check is carried out by comparing the network parameters (actual values or time course of the actual values) with predefinable setpoint values (or threshold values) or temporal profiles of the setpoint values (or threshold values), which is a criterion for the supply of a Forming locating auxiliary current Ipüot. The line protection elements 9, 9a, 9b, etc. are adapted to faulty areas of the electrical network 1 when an overcurrent occurs (overcurrent is understood to mean a current whose magnitude exceeds that of the largest permissible current, eg the rated current), ie from electrically disconnect the remaining mains 1. The time staggering of the line protection elements 9, 9a, 9b, etc., allows a selective shutdown of faulty areas, resulting in "healthy " Areas of the network 1 can be largely supplied. At the same time, the time staggering of the line protection elements 9, 9a, 9b etc. requires certain time profiles of the network parameters detected by the line protection elements 9, 9a, 9b, etc. Typically, the temporal course of the current (for example, the application of a minimum value for a defined period of time) is used, which flows through the respective line protection element 9, 9a, 9b, etc. For example, reference is made here to common fuses as well as to dependent and independent time-protection circuit protection elements.

Dieses Zeitkriterium kann bei dem bestehenden Netz 1 mit geringer Kurzschlussleistung unter Umständen nicht erfüllt werden, nämlich dann, wenn die elektrische Versorgung des Netzes 1, die zumindest durch die Stromerzeugungsanlage 2 erfolgt, zum Schutz vor Überlastung vorzeitig vom Netz 1 getrennt wird, wobei die Stromerzeugungsanlage 2 in diesem Fall den zum Schutz vor Überlast notwendigen Auslösestrom der Sicherungseinrichtungen nicht zur Verfügung stellen kann. Einem mit dem Über ström im Zusammenhang stehenden Anstieg des Netzstromes folgt in solchen Fällen ein rascher Einbruch des Netzstromes sowie der Netzspannung. Dieses Verhalten wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erfasst, indem die obig erwähnte Überprüfung der Netzparameter nach vorgebbaren Kriterien (Überstrom, Unterspannung, Zeit) erfolgt. Sofern sich beispielsweise das Netz 1 durch die Trennung der Einspeisung in einem spannungsfreien Zustand befindet und dieser spannungsfreie Zustand für eine definierten Zeitdauer TI bestehen bleibt (eine automatische Wiederkehr der Spannung also ausgeschlossen werden kann), so wird ein „Fehler" festgestellt und ein Ortungs-Hilfsstrom Ipüot in das elektrische Netz eingespeist, um eine Auslösung des der Fehlerquelle nächstgelegenen Leitungsschutzelements 9a bzw. der Leitungsschutzelemente 9, 9b usw. zu ermöglichen. Ein Auslösen des Leitungsschutzelements/der Leitungsschutzelemente 9, 9a, 9b usw. (z.B. bei vermaschten Netzstrukturen) und eine damit verbundene Trennung der den Überstrom verursachenden Fehler vom Netz 1 kann durch einen Anstieg der Netzspannung und/oder durch ein Absinken des Ortungs-Hilfsstroms IPilot erkannt werden, wodurch die Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms Ipüot beendet werden kann. Sofern die Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms Ipüot nicht zu einer Trennung der Fehlerquelle vom Netz 1 führt (also kein Anstieg der Netzspannung und/oder Absinken des Ortungs-Hilfsstromes festgestellt wurde), wird der Ortungs-Hilfsstrom I pilot nach Ablauf der Zeitdauer T2 von vorzugsweise 2 Sekunden beendet, um eine Überlastung der den Ortungs-Hilfsstrom Ipüot einspeisenden Komponenten vorzubeugen.This time criterion may not be met in the existing network 1 with low short-circuit power under certain circumstances, namely, when the electrical supply of the network 1, which takes place at least by the power generation plant 2, to protect against overload prematurely disconnected from the network 1, wherein the power generation plant 2 in this case the necessary to protect against overload tripping current of the safety devices can not provide. In a flow of power associated with the increase in the line current follows in such cases, a rapid break in the mains and the mains voltage. This behavior is detected by the method according to the invention, in that the above-mentioned check of the network parameters takes place according to predefinable criteria (overcurrent, undervoltage, time). If, for example, the network 1 is in a voltage-free state due to the separation of the supply and this voltage-free state remains for a defined period of time TI (an automatic return of the voltage can therefore be ruled out), an "error" is generated. determined and a tracking auxiliary current Ipüot fed into the electrical network to allow triggering of the fault source nearest line protection element 9a and the line protection elements 9, 9b, etc. Triggering of the line protection element / the line protection elements 9, 9a, 9b, etc. (eg in meshed network structures) and an associated separation of the overcurrent causing error from the network 1 can by an increase in the mains voltage and / or by a decrease in the positioning auxiliary current IPilot can be detected, whereby the injection of the positioning auxiliary current Ipüot can be terminated. If the supply of the locating auxiliary current Ipüot does not lead to a separation of the fault source from the network 1 (ie no increase in the mains voltage and / or decrease in the locating auxiliary current was detected), the locating auxiliary current I pilot after the expiration of the time T2 of preferably 2 seconds to avoid overloading the locating auxiliary current Ipüot feeding components.

Vorausgesetzt die Netzparameter befinden sich in einem Normalzustand oder einem durch eine Auslösung eines Leitungsschutzelements 9, 9a, 9b usw. geheilten Zustand (siehe Fig. 1; „OK"), so erfolgt keine Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms Ipu0t bzw. wird eine vorangegangen Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms Ipüot abgebrochen.Assuming the network parameters are in a normal state or a state healed by a tripping of a line protection element 9, 9a, 9b, etc. (see Fig. 1; "OK"), there is no injection of the positioning auxiliary current Ipu0t or a preceding injection the locating auxiliary current Ipüot aborted.

Der Ortungs-Hilfsstrom Ipüot wird solange (allerdings maximal bis Ablauf einer Zeitdauer T2) in das Netz 1 eingespeist, bis eine Trennung des fehlerbehafteten Netzbereiches vom verbleibenden Netz 1 erfolgt. Im Sinne der Selektivität spricht in diesem Zusammenhang das Leitungsschutzelement 9a aufgrund der verglichen zu dem Leitungsschutzelement 9 niedrigeren Auslösekriterien (niedrigere Auslösezeit) zuerst an, wodurch der fehlerbehaftete Netzbereich erfolgreich vom Netz 1 getrennt wird und der vorgelagerte „gesunde" Bereich des Netzes 1 nach einer erfolgten Wiederverbindung/Wiedereinschaltung der Stromerzeugungsanlage 2 weiterversorgt werden kann.The positioning auxiliary current Ipüot is fed into the network 1 as long as possible (but at the maximum until a time period T2 has elapsed) until the faulty network area is separated from the remaining network 1. In terms of selectivity, the line protection element 9a responds in this connection on the basis of the lower triggering criteria (lower triggering time) compared to the line protection element 9, whereby the faulty network area is successfully disconnected from the network 1 and the upstream "healthy" circuit is disconnected. Area of the network 1 after a successful reconnection / reconnection of the power generation plant 2 can be supplied.

Fig. 2 zeigt beispielhafte zeitliche Strom- und Spannungsverläufe an dem Messpunkt P2 in Form von sechs übereinander positionierten Diagrammen Fig. 2a) bis Fig. 2f). Zur einfache ren Lesbarkeit der Figuren wurde lediglich die horizontale Zeitachse t der Fig. 2a) mit Angaben zu den Zeitpunkten versehen - diese gelten für die darunter angeführten Figuren b) bis f) in analoger Weise. Die vertikale Achse der Fig. 2a) ist mit dem Text „Fehlereintritt" bezeichnet. Zum Zeitpunkt to befindet sich das Netz 1 in einem fehlerfreien Zustand. Zu einem Zeitpunkt h tritt ein Netzfehler ein (z.B. durch einen Kurzschluss gemäß Fig. 1), der in Fig. 2a durch eine schraffierte Fläche dargestellt ist. Fig. 2b) zeigt den zeitlichen Verlauf eines durch den Wechselrichter WR in das Netz 1 eingespeisten Wechselrichterstromes Iwr. Dieser Wechselrichterstrom Iwr weist vor dem Zeitpunkt ti einen üblichen Nennwert oder einen darunter liegenden Wert auf. Im gezeigten Beispiel fließt dieser Wechselrichterstrom Iwr im Wesentlichen dem Abzweig AZ gemäß Fig. 1 zu, wodurch ein in Fig. 2f) dargestellter Abzweigstrom Iaz bis zu dem Zeitpunkt t3 einen zu dem Wechselrichterstrom Iwr analogen zeitlichen Verlauf aufweist. Aufgrund des Eintritts des Fehlers zum Zeitpunkt ti steigt der Wechselrichterstrom Iwr und somit der Abzweigstrom Iaz an, wodurch der in Fig. 2c) dargestellte Wert der Wechselrichterspannung Uwr einbricht. Zu dem Zeitpunkt t2 trennt der Wechselrichter WR seine Einspeisung vom Netz 1 bzw. unterbricht diese, um eine Überlastung bzw. Zerstörung des Wechselrichters WR bzw. damit in Zusammenhang stehender Komponenten vorzubeugen. Dies ist durch einen Einbruch der Wechselrichterspannung Uwr sowie des Wechselrichterstromes Iwr und des Abzweigstromes Iaz erkennbar. Dieses Netzverhalten wird von der Fehlererkennungseinrichtung 4 erkannt, wobei seitens der Fehlererkennungseinrichtung 4 ausgehend von dem Eintritt des Fehlers zum Zeitpunkt ti zumindest eine Zeitdauer TI von 0,4 Sekunden abgewartet wird, um eine etwaige Wiederkehr der Netzspannung ausschließen zu können. Der Ablauf dieser Zeitdauer TI ist durch einen Zeitpunkt t3 dargestellt, in welchem die Fehlererkennungseinrichtung 4 die Ortungs-Hilfsstromquelle 3 dazu veranlasst, einen den Ortungs-Hilfsstrom Ipüot (dessen zeitlicher Verlauf in Fig. 2e dargestellt ist) in das Netz 1 einzuspeisen. Dieser Ortungs-Hilfsstrom Ipüot wird für eine Zeitdauer T2 von maximal 2 Sekunden in das Netz 1 eingespeist. Der Ortungs-Hilfsstrom Ipiiot fließt ab dem Zeitpunkt t3 bis zum Abschalten des fehlerhaften Abschnitts des Abzweiges AZ durch das betreffende Schutzorgan 9a (Zeitpunkt L). Bedingt durch die Einspeisecharakteristik der noch zugeschalteten aktiven Stromquelle wird ab dem Zeitpunkt U im verbleibenden Netz zwangsläufig die Spannung ansteigen, was durch die Fehlererkennungseinrichtung 4 erkannt wird und zum Ausschalten des Ortungshilfsstroms und Trennen des Ausgangs der Ortungs-Hilfsstromquelle 3 zum Zeitpunkt fc führt (Zeitdauer T3 = 0,3 s). Unmittelbar danach wird durch die Fehlererkermungseinrichtung 4 an den inselnetzfähigen Wechselrichter WR ein Startbefehl (Start) gesendet, woraufhin zum Zeitpunkt te die normale Stromversorgung durch den Wechselrichter WR wiederaufgenommen wird. Die Zeitdauer T4 zwischen dem Zeitpunkt U und dem Zeitpunkt te beträgt ca. 0,5 s. Ein Zeitpunkt Ϊ7 markiert einen Normalbetrieb, indem die Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms Ipuot wieder ausgesetzt wurde. Fig. 2d) zeigt eine Darstellung der Netzparameter bzw. der zugehörigen Kriterien, die während der Zeitdauer zwischen ti und U zumindest zeitweise nicht erfüllt sind (Spannung U zu niedrig und Strom I zu hoch) und aufgrund deren Überprüfung eine Einspeisung des Ortungs-Hilfsstroms I pilot veranlasst werden kann.FIG. 2 shows exemplary temporal current and voltage profiles at the measuring point P2 in the form of six diagrams one above the other (FIGS. 2a) to 2f). For ease of ren readability of the figures, only the horizontal time axis t of Fig. 2a) was provided with information on the times - these apply to the figures below b) to f) in an analogous manner. The vertical axis of Fig. 2a) is labeled "error entry". designated. At time to the network 1 is in a healthy state. At a time h, a mains failure occurs (e.g., by a short circuit of Figure 1), which is represented by a hatched area in Figure 2a. Fig. 2b) shows the time course of a fed by the inverter WR in the network 1 inverter current Iwr. This inverter current Iwr has a usual nominal value or a value below before the time ti. In the example shown, this inverter current Iwr essentially flows to the branch AZ according to FIG. 1, whereby a branch current Iaz shown in FIG. 2f) has a time course analogous to the inverter current Iwr up to the time t3. Due to the occurrence of the error at time ti, the inverter current Iwr and thus the branch current Iaz increase, as a result of which the value of the inverter voltage Uwr shown in FIG. 2c) breaks down. At the time t2, the inverter WR disconnects its supply from the network 1 or interrupts them in order to prevent overloading or destruction of the inverter WR or components related thereto. This can be seen by a collapse of the inverter voltage Uwr and the inverter current Iwr and the branch current Iaz. This network behavior is detected by the error detection device 4, being waited by the error detection device 4, starting from the occurrence of the error at the time ti at least a time TI of 0.4 seconds to exclude any return of the mains voltage can. The course of this time period TI is represented by a time t3 in which the error detection device 4 causes the positioning auxiliary power source 3 to feed the positioning auxiliary current Ipüot (whose time profile is shown in FIG. 2e) into the network 1. This locating auxiliary current Ipüot is fed into the network 1 for a maximum period of time T2 of 2 seconds. The locating auxiliary current Ipiiot flows from the time t3 to the switching off of the faulty portion of the branch AZ by the relevant protective device 9a (time L). Due to the feed-in characteristic of the active current source still switched on, the voltage will inevitably increase from time U in the remaining grid, which is detected by the fault detection device 4 and leads to switching off the positioning auxiliary current and disconnecting the output of the locating auxiliary current source 3 at time fc (time duration T3) = 0.3 s). Immediately thereafter, a start command (start) is sent by the fault detection means 4 to the island-capable inverter WR, whereupon at the time te the normal power supply is resumed by the inverter WR. The time period T4 between the time U and the time te is about 0.5 s. A time Ϊ7 marks a normal operation by the supply of the positioning auxiliary current Ipuot was suspended again. FIG. 2 d) shows a representation of the network parameters or the associated criteria that are at least temporarily not met during the time period between t 1 and U (voltage U too low and current I too high) and, due to their verification, feeding of the positioning auxiliary current I. pilot can be arranged.

Diese Erfindung ist nicht auf ihre in diesem Dokument beschriebene konkrete Ausgestaltung sowie die damit im Zusammenhang stehenden Netze und Energieversorgungsquellen beschränkt. Generell sind das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße überstrombasierte Zeitstaffelschutz-System auch dazu geeignet, in Verbindung mit einem vermaschten Netz und/oder Netzen mit mehreren Energieversorgungsquellen usw. eingesetzt zu werden. Die Kriterien, die an die Netzparameter gestellt werden, können an bestehende Netzeigenschaften angepasst werden und sind im Allgemeinen keinen Einschränkungen unterworfen. Der dieser Erfindung zu Grunde liegende Gedanke kann in der für einen Fachmann bekannten Weise abgewandelt werden.This invention is not limited to its specific embodiment described in this document and the related networks and sources of energy supply. In general, the method according to the invention and the overcurrent-based time-division protection system according to the invention are also suitable for being used in conjunction with a meshed network and / or networks with a plurality of energy supply sources. The criteria applied to the network parameters can be adapted to existing network characteristics and are generally not restricted. The idea underlying this invention can be modified in the manner known to a person skilled in the art.

Claims

Claims 1. A method for detecting and switching off overcurrents in an electrical energy supply network (1), wherein the energy supply network (1) is fed by at least one power generation plant (2) in isolated operation and has at least one branch (AZ) with time-staggered line protection elements (9), wherein network parameters are detected and tested according to specifiable criteria and, depending on the result, from this test a positioning auxiliary current (Ipüot) is fed into the electrical energy supply network (1).

2. The method according to claim 1, characterized in that the network parameters are tested at a defined measuring point (P2), which lies topologically between an entry point (PI) and a nearest distribution node of the power generation plant (2).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that are used as network parameters voltage and current waveforms in the electrical energy supply network (1).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that after occurrence of a voltage dip, in particular a voltage free, at least one phase of the electrical energy supply network (1) the possible persistence of the voltage dip, in particular the absence of voltage is checked for a predetermined period of time TI , and depending on the result of the locating auxiliary current (Ipüot) is fed.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at a feed of the positioning auxiliary current (Ipiiot) this is fed for a maximum predetermined duration T2, wherein the timing of the network parameters is detected and checked and upon detection of a significant Changing the network parameters, the feed is terminated before the expiration of the period T2.

6. The method according to claim 5, characterized in that upon detection of a significant change in the network parameters and an associated termination of the injection of the location auxiliary current (Ipüot) the power generation plant (2) in the event of an overcurrent disconnected network again automatically with the power grid (1) is connected.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the line protection elements (9) capture network parameters and check and result-related thereof automatically offset from a normal mode of operation in a sensitive operating mode in which the triggering criteria of the line protection elements (9) are reduced ,

8. Overcurrent-based time stagger protection system for detecting and switching off overcurrents in an electrical energy supply network (1), wherein the energy supply network (1) is powered by at least one power generation plant (2) and has at least one branch (AZ) with time staggered line protection elements (9), characterized in that a locating auxiliary power source (3) and an error detection device (4) are provided, wherein the error detection device (4) is set up to detect and evaluate network parameters and to compare actual values of the network parameters with predefinable desired values and results-dependent of which the locating auxiliary power source (3) is switched from an inactive to an active state, in which the locating auxiliary power source (3) feeds a locating auxiliary current (Ipuot) into the power supply network (1).

9. Overcurrent-based time relay system according to claim 8, characterized in that the fault detection device (4) topologically between a feed point (PI) and a nearest distribution node of the power plant (2) is arranged.

10. Overcurrent-based time relay system according to claim 8 or 9, characterized in that the detected and evaluated network parameters are voltage and current waveforms.

11. Overcurrent-based time-division protection system according to one of claims 8 to 10, characterized in that the line protection elements (9) are set up for detecting and evaluating network parameters and for comparing actual values of the network parameters with predeterminable desired values and result-dependent thereof move independently from a normal operating mode into a sensitive operating mode in which the triggering criteria of the line protection elements (9) are reduced.