DE102011054770A1 - Method for continuous real-time detection of unintentional isolated operation during supplying of current signal into low voltage system, involves carrying out detection of frequency range and/or calculation of impedance in real-time - Google Patents

Method for continuous real-time detection of unintentional isolated operation during supplying of current signal into low voltage system, involves carrying out detection of frequency range and/or calculation of impedance in real-time Download PDF

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Abstract

The method involves detecting a frequency range of a main signal overlapped with an auxiliary signal for determining a frequency spectrum of the main signal, where the frequency range comprises a main frequency range and an auxiliary frequency range. Impedance is calculated from magnitudes of current (I) and voltage (U) of the auxiliary signal in the auxiliary frequency range of the frequency spectrum such that scanning of the calculated impedance takes place over time, where the detection of the frequency range and/or the calculation of the impedance is executed continuously in real-time. An independent claim is also included for a device for continuous real-time detection of unintentional isolated operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Echtzeiterkennung eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere zur Echtzeiterkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung eines Stromsignals in ein Niederspannungsnetz, mittels einer Impedanzmessung gemäß Anspruch 1. The invention relates to a method for the continuous real-time detection of a main signal superimposed with a side signal, in particular for the real-time detection of an unintended island operation when a current signal is fed into a low-voltage network, by means of an impedance measurement according to claim 1.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum selbsttätigen Schalten bei Zu- und/oder Abschalten eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere bei einer Einspeisung, gemäß Anspruch 6. The invention also relates to a method for automatic switching upon connection and / or disconnection of a main signal superposed with a secondary signal, in particular in the case of an infeed, according to claim 6.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Echtzeiterkennung eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere zur Echtzeiterkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung eines Stromsignals in ein Niederspannungsnetz, mittels einer Impedanzmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. The invention also relates to a device for the continuous real-time detection of a main signal superposed with a secondary signal, in particular for real-time detection of an unintentional island operation when feeding a current signal into a low-voltage network, by means of an impedance measurement according to the preamble of claim 7.

Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Verfahrens oder einer Vorrichtung gemäß Anspruch 10. Furthermore, the invention relates to a use of a method or a device according to claim 10.

Verfahren und Vorrichtungen zur Erkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung eines Hauptsignals in ein Niederspannungsnetz, insbesondere eines Stromsignals, mittels einer Impedanzmessung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Methods and devices for detecting an unintended island operation when feeding a main signal into a low-voltage network, in particular a current signal, by means of an impedance measurement are known from the prior art.

Aus der DE 100 06 443 B4 ist ein Verfahren zur Messung der Impedanz in Stromnetzen zur selbsttätigen Netzfreischaltung bekannt, wobei durch einen Mikroprozessor eine schnelle Folge von Prüfpulsen ausgesendet wird, deren Frequenzspektrum und die Reihenfolge der benutzten Frequenzen durch eine Zufallsfunktion erzeugt wird, und eine sehr große Anzahl von Messungen der durch die Prüfpulse verursachten Spannungsänderungen in einer vorgegebenen Zeit erfolgt, wobei durch Mittelwertbildung Störeinflüsse unterdrückt werden, und wobei eine Netzfreischaltung nur dann erfolgt, wenn eine sprunghafte Erhöhung der Netzimpedanz festgestellt wird. Nachteilig ist, dass das Verfahren mit hochfrequenten Prüfpulsen (größer 150 Hz) und nicht mit niederfrequenten Signalen, insbesondere Sinussignalen, arbeitet. Dadurch können hochfrequente Störungen verursacht werden, welche eine (Ton-/Rund-)Steuerung beeinträchtigen. From the DE 100 06 443 B4 a method for measuring the impedance in power grids for automatic mains isolation is known, which is emitted by a microprocessor, a rapid succession of test pulses whose frequency spectrum and the order of the frequencies used is generated by a random function, and a very large number of measurements by the Test pulses caused voltage changes in a given time, whereby averaging can be suppressed by averaging, and wherein a mains isolation occurs only when a sudden increase in the network impedance is detected. The disadvantage is that the method works with high-frequency test pulses (greater than 150 Hz) and not with low-frequency signals, in particular sinusoidal signals. This can cause high-frequency interference, which affects a (sound / round) control.

Aus der DE 102 07 856 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Impedanz eines Energieversorgungsnetzes bei dessen Nennfrequenz durch Einprägung eines Prüfstroms in das Netz und Messung der dadurch erhaltenen Änderungen des Netzstroms und der Netzspannung bekannt. Dabei werden der Netzstrom und die Netzspannung während eines ersten vorgewählten Zeitintervalls ohne und während eines zweiten vorgewählten Zeitintervalls mit Einprägung des Prüfstroms gemessen. Der Prüfstrom wird aus mindestens einem periodischen Signal mit wenigstens einer von der Nennfrequenz abweichenden Prüffrequenz gebildet. Aus den gemessenen Netzströmen und Netzspannungen wird mittels einer Fourieranalyse eine resultierende Impedanz für die Prüffrequenz ermittelt. Die Impedanz des Energieversorgungsnetzes bei der Nennfrequenz wird aus der für die Prüffrequenz erhaltenen Impedanz abgeleitet. Bei der bekannten Lösung wird somit ein Prüfstrom in getakteter Weise eingeprägt. Dieses Verfahren hat folgende Nachteile: Zum einen werden abwechselnd zwei Messungen gemacht, die erste ohne Prüfstromeinprägung, die zweite mit Prüfstromeinprägung. Dadurch ist ein Aufwand, insbesondere ein zeitlicher Aufwand, erhöht und es entsteht eine zeitliche Lücke bei der Überwachung. Die Impedanz wird dann aus der Differenz der Strom- und Spannungsmessungen berechnet. Bei der Prüffrequenz bei idealem Einspeiser bzw. Verbraucher ohne Prüfstrom sind weder Strom noch Spannung zu erwarten, d. h., die Differenz wird weitestgehend den Absolutwerten der zweiten Messung entsprechen. Zum anderen ist die Messzeit bei Aufteilung in zwei Messungen / Taktungen verdoppelt bei gleicher Frequenzauflösung und Genauigkeit. Die Anzahl von Impedanzberechnungen, die in der geforderten Abschaltzeit von fünf Sekunden durchgeführt werden können, halbiert sich somit. Dies kann die Zuverlässigkeit der Erkennung negativ beeinflussen oder die Häufigkeit von Fehlalarmen erhöhen. From the DE 102 07 856 For example, a method and a device for measuring the impedance of a power supply network at its nominal frequency by impressing a test current into the network and measuring the resulting changes in the mains current and the mains voltage are known. In this case, the mains current and the mains voltage are measured during a first preselected time interval without and during a second preselected time interval with impressing of the test current. The test current is formed from at least one periodic signal with at least one deviating from the nominal frequency test frequency. From the measured mains currents and mains voltages, a resulting impedance for the test frequency is determined by means of a Fourier analysis. The impedance of the power supply network at the nominal frequency is derived from the impedance obtained for the test frequency. In the known solution thus a test current is impressed in a clocked manner. This method has the following disadvantages: On the one hand, two measurements are made alternately, the first without Prüfstromeinprägung, the second with Prüfstromeinprägung. As a result, an effort, in particular a time required, increased and there is a time gap in the monitoring. The impedance is then calculated from the difference in the current and voltage measurements. At the test frequency with ideal feeder or consumer without test current neither current nor voltage are to be expected, ie the difference will largely correspond to the absolute values of the second measurement. On the other hand, the measurement time when divided into two measurements / clocks is doubled with the same frequency resolution and accuracy. The number of impedance calculations that can be performed in the required shutdown time of five seconds, thus halved. This can adversely affect the reliability of the detection or increase the frequency of false alarms.

Aus der DE 311 29 52 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen der Gesamtableitungsimpedanz sowie des hieraus herleitbaren maximalen Leiterberührungsstromes eines ungeerdeten Wechselstromnetzes bekannt. Hierbei wird diesem im Betriebszustand ein die Netzableitungen durchfließender Meßwechselstrom eingespeist, vorzugsweise eingeprägt, der eine ständige dynamische Phasenverschiebung gegenüber der Netzversorgung in der Weise hat, dass sich zwischen Netz und Erde eine Schwebung zwischen den überlagerten Meß- und Netzwechselspannungsanteilen mit einer gegenüber der Netzfrequenz ausreichend kleinen Schwebungsfrequenz ergibt. Durch Auskoppeln und Verarbeiten der Schwebung kann der in der Schwebung enthaltene maßgebliche Meßwechselspannungsanteil bestimmt werden. Somit ist es möglich, die auf die Netzfrequenz zu beziehende, frequenzabhängige Gesamtableitungsimpedanz und den hiervon abhängenden maximalen Leiterberührungsstrom sehr genau zu bestimmen, beispielsweise mit einer Frequenzabweichung zwischen der Meßfrequenz und Netzfrequenz von nur 2 Hertz. Nachteilig an dieser Lösung ist das aufwändige Aufbringen eines Wechselstroms mit ständiger dynamischer Phasenverschiebung. Die Einprägung erfolgt hierbei zudem getaktet. Hier wird nicht die Netzimpedanz an einem Einspeisepunkt gemessen, sondern die Ableitungsimpedanz eines Wechselstromnetzes gegen Erde. From the DE 311 29 52 For example, a method and a device for determining the total derivative impedance and the maximum conductor contact current derivable therefrom of an ungrounded AC network are known. Here, in the operating state, a measuring alternating current flowing through the network leads is fed, preferably stamped, which has a constant dynamic phase shift with respect to the mains supply in such a way that there is a beating between the superimposed measuring and mains alternating voltage components between the mains and earth with a sufficiently small voltage compared to the mains frequency Beat frequency results. By decoupling and processing the beating, the relevant measurement alternating voltage component contained in the beating can be determined. Thus, it is possible to determine very accurately the frequency-dependent total derivative impedance and the maximum conductor contact current dependent thereon, for example with a frequency deviation between the measuring frequency and the mains frequency of only 2 Hertz. Disadvantageous This solution is the time-consuming application of an alternating current with constant dynamic phase shift. The imprint is also clocked. Here, not the line impedance at a feed-in point is measured, but the derivative impedance of an AC network to ground.

Aus der DE 102 07 560 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen von dezentralen Energieerzeugungsanlagen bekannt. Lokale Energieerzeugungsanlagen speisen in vermehrtem Maße parallel über ein Ortsnetz und einen Niederspannungs-Ortsnetztransformator in ein Hochspannungs-Energieversorgungsnetz ein. Dabei weist jede Energieerzeugungsanlage auf ihrer Lastseite jeweils einen Lasttrennschalter auf, mittels welchem die jeweilige Energieversorgungsanlage von dem Ortsnetz abgetrennt werden kann. Zur Überwachung der lokalen Energieerzeugungsanlagen auf Überlastzustände oder Netzstörungen wird vorgeschlagen, daß auf der 3-phasigen Niederspannungsseite des Ortsnetztransformators die Amplituden und die Frequenz der verketteten Niederspannungen gemessen werden. Die ermittelten Meßwerte für die Amplituden und die Frequenz der Niederspannungen werden in Form von digital codierten Datensignalen über das Ortsnetz an alle Energieerzeugungsanlagen übertragen. Auf der Lastseite jeder Energieerzeugungsanlage werden die Amplitude und die Frequenz der 3-phasigen Ausgangsspannung gemessen. Von jeder Energieerzeugungsanlage werden die über das Ortsnetz übertragenen Datensignale empfangen und zusammen mit den eigenen Meßwerten für Amplitude und Frequenz dahingehend ausgewertet, dass der Lasttrennschalter der betreffenden Energieerzeugungsanlage geöffnet wird, falls kein Datensignal empfangen wird oder die eigenen Messwerte außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegen. Dieses Verfahren beinhaltet keine Impedanzmessung und könnte nur dann zur Anwendung kommen, wenn die EVUs die entsprechenden Installationen im Ortsnetz stemmen würden. From the DE 102 07 560 A1 For example, a method for monitoring decentralized power generation plants is known. Local power plants are increasingly feeding in parallel via a local area network and a low voltage local power transformer into a high voltage power grid. In this case, each power generation plant on its load side in each case a load-break switch, by means of which the respective energy supply system can be separated from the local network. In order to monitor the local power generation plants for overload conditions or network disturbances, it is proposed that the amplitudes and the frequency of the linked low voltages be measured on the low-voltage side of the local network transformer. The determined measured values for the amplitudes and the frequency of the low voltages are transmitted in the form of digitally coded data signals via the local network to all power generation plants. On the load side of each power plant, the amplitude and frequency of the 3-phase output voltage are measured. The data signals transmitted via the local network are received by each power generation plant and evaluated together with their own measured values for amplitude and frequency in such a way that the load break switch of the relevant power generation plant is opened if no data signal is received or if the own measured values lie outside a predetermined tolerance range. This method does not include an impedance measurement and could only be used if the RUs were to lift the corresponding installations in the local network.

Aus der DE 102 11 206 A1 sind ein Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle von Inselbildungen im Stromnetz mit folgenden Merkmalen bekannt. Es werden Stromimpulse erzeugt, Spannungsänderungen oder Phasenverschiebungen als Reaktion des Netzes auf diese Strompulse erfasst und aus plötzlichen Änderungen in der Größe dieser Reaktionen auf eine unkontrollierte Inselbildung geschlossen, wobei beim Betrieb mehrerer Geräte an einem Netzpunkt automatisch eine Synchronisierung der Messpulse erfolgt. Das Verfahren benutzt hochfrequente Prüfpulse. From the DE 102 11 206 A1 are known a method and apparatus for controlling islanding in the power network with the following features. It generates current pulses, voltage changes or phase shifts detected in response to the network to these current pulses and closed from sudden changes in the size of these reactions to uncontrolled islanding, with the operation of multiple devices at a network point automatically synchronizing the measuring pulses. The method uses high-frequency test pulses.

Aus der DE 198 20 965 A1 ist eine Messeinrichtung zur verlustarmen Messung der Netzimpedanz bekannt. Die bekannte Messeinrichtung ermöglicht eine verlustarme Impedanzmessung des öffentlichen Stromnetzes, die unempfindlich gegenüber Netzstörungen ist. Die Netzspannung wird während der positiven Halbwelle für 10 ms mit einem Kondensator belastet. Dadurch wird die Netzspannung in der Zeit von 0 ms bis 5 ms abgesenkt und in der Zeit von 5 ms bis 10 ms angehoben. Die Messelektronik ermittelt erstens das Integral der Netzspannung in der Zeit von 0 ms bis 5 ms und zweitens das Integral der Netzspannung in der Zeit von 5 ms bis 10 ms. Die Differenz der beiden ermittelten Spannungsintegrale ist proportional zur Netzimpedanz. Der bekannte Gegenstand ist für automatische Freischalteinrichtungen gemäß VDE-Entwurf 0126 konzipiert und bietet die Vorteile verlustarmer und störungsunempfindlicher Impedanzmessungen. Das Verfahren benutzt hochfrequente Prüfpulse. From the DE 198 20 965 A1 is a measuring device for low-loss measurement of network impedance known. The known measuring device enables a low-loss impedance measurement of the public power grid, which is insensitive to network disturbances. The mains voltage is loaded with a capacitor during the positive half cycle for 10 ms. As a result, the mains voltage is lowered in the time from 0 ms to 5 ms and increased in the time from 5 ms to 10 ms. The measuring electronics firstly determines the integral of the mains voltage in the time from 0 ms to 5 ms and secondly the integral of the mains voltage in the time from 5 ms to 10 ms. The difference between the two determined voltage integrals is proportional to the network impedance. The known subject is for automatic unlocking devices according to VDE draft 0126 designed and offers the advantages of low-loss and interference-insensitive impedance measurements. The method uses high-frequency test pulses.

Aus der DE 10 2004 059 100 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen von dezentralen Energieerzeugungsanlagen mit Wechselrichtern zur Verhinderung ungewollten Inselbetriebs bekannt. Zur Verhinderung ungewollten Inselbetriebs ist ein Verfahren zum Überwachen von dezentralen Energieerzeugungsanlagen mit Wechselrichtern bekannt, bei dem jeder Wechselrichter einen Sinus-Stromsollwert generiert. Die Grundwelle des Sinus-Stromsollwertes wird nicht von der Netzspannung abgeleitet, sondern liegt außerhalb des für den Einspeisebetrieb zulässigen Frequenzbereichs der Netzfrequenz. Damit schwingt der generierte Sinus-Stromsollwert frei und unabhängig von der Phase der Netzspannung. Im Ergebnis wird mit dem erläuterten Verfahren die Netzimpedanz indirekt überwacht, wobei die Impedanzwerte im Gegensatz zu dem Normentwurf VDE 0126 nicht statisch sind, sondern die Netzimpedanz jeweils kleiner sein muss als die Quellimpedanz des Wechselrichters. Eine jederzeit zugängliche Freischaltstelle wird bei diesem Verfahren nicht mehr benötigt. Die Grenzwerte des Frequenzbereichs für die Einspeisung nach der heute gültigen VDE0126 sind min. 47.5Hz ... max. 50.2Hz, der untere Grenzwert wird letztendlich vom zuständigen EVU festgelegt und muss daher einstellbar sein. Dies wird durch den Stand der Technik nicht realisiert. From the DE 10 2004 059 100 A1 For example, there is known a method for monitoring distributed power generation plants with inverters to prevent unwanted island operation. To prevent unwanted island operation, a method for monitoring distributed power generation systems with inverters is known in which each inverter generates a sinusoidal current setpoint. The fundamental wave of the sine current setpoint is not derived from the mains voltage, but lies outside the permissible frequency range of the mains frequency for feed-in operation. Thus, the generated sine current setpoint oscillates freely and independently of the phase of the mains voltage. As a result, with the explained method, the network impedance is indirectly monitored, the impedance values being in contrast to that of FIG Draft standard VDE 0126 are not static, but the network impedance must each be smaller than the source impedance of the inverter. An always open access point is no longer needed in this process. The limit values of the frequency range for the infeed according to the VDE0126 valid today are min. 47.5Hz ... max. 50.2Hz, the lower limit is ultimately determined by the responsible RU and must therefore be adjustable. This is not realized by the prior art.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung für eine kontinuierliche Echtzeiterkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung in ein Netz, insbesondere eines Stromsignals, mittels einer Impedanzmessung zu schaffen. It is an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for continuous real-time detection of unintended island operation when fed into a grid, in particular a current signal, by means of an impedance measurement.

Diese und weitere Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 6, eine Vorrichtung nach Anspruch 7 und eine Verwendung nach Anspruch 10. These and other objects are achieved by a method according to claim 1, a method according to claim 6, an apparatus according to claim 7 and a use according to claim 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims or are given below in connection with the description of the figures.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zur kontinuierlichen Echtzeiterkennung eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere zur Echtzeiterkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung eines Stromsignals in ein Niederspannungsnetz, mittels einer Impedanzmessung die Schritte umfasst sind: Erfassen eines mindestens einen Hauptfrequenzbereich und mindestens einen Nebenfrequenzbereich umfassenden Frequenzbereichs des mit dem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, um ein Frequenzspektrum des überlagerten Hauptsignals zu ermitteln und Berechnung einer Impedanz aus den aus dem Frequenzspektrum gewonnenen Magnituden von Strom und Spannung des Nebensignals in einem Nebenfrequenzbereich des ermittelten Frequenzspektrums, sodass ein Abtasten der berechneten Impedanz über die Zeit realisiert wird, wobei die Erfassung und/oder die Berechnung kontinuierlich in Echtzeit durchgeführt wird. Das Verfahren ist in Einzelschritten oder kontinuierlich ausführbar. Hierbei werden die entsprechenden Schritte beliebig oft wiederholt. Innerhalb einer vorgegebenen Zeit von beispielsweise 5 Sekunden lassen sich somit bei gleicher oder verbesserter Qualität / Auflösung mehrere Messungen durchführen, sodass mehr Zeit verbleibt, um mit intelligenten Triggerverfahren Fehlalarme auszuschließen. The invention includes the technical teaching that, in a method for continuous real-time detection of a superimposed with a secondary signal main signal, in particular for real-time detection of unintended island operation in a feed of a current signal into a low voltage network, by means of an impedance measurement, the steps are: detecting a at least one main frequency range and at least one sub-frequency range of the main signal superimposed with the sub signal to determine a frequency spectrum of the superimposed main signal, and calculating an impedance from the frequency spectrum current and voltage of the sub signal in a sub-frequency range of the detected frequency spectrum, thereby sampling the calculated frequency Impedance over time is realized, wherein the detection and / or the calculation is carried out continuously in real time. The process can be carried out in individual steps or continuously. The corresponding steps are repeated as often as desired. Within a predetermined time of, for example, 5 seconds, several measurements can thus be carried out with the same or improved quality / resolution, so that more time remains to exclude false alarms with intelligent triggering methods.

Unter einer Echtzeiterkennung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Erfassung zu verstehen, bei der, gegebenenfalls nach einer Einrichtungsphase, kein Messsignal – auch Sample – verloren geht. Das heißt, die Messung und ggf. die Auswertung erfolgen in einem Zeitrahmen, der gleich dem Zeitrahmen oder kleiner dem Zeitrahmen ist, in dem ein neues Hauptsignal anliegt. Das Hauptsignal ist vorzugsweise ein Stromsignal, beispielsweise eines Blockheizkraftwerks, einer Solaranlage oder eines anderen Stromerzeugers oder Stromgenerators. Das Hauptsignal ist in einer Ausführungsform mit einem Nebensignal überlagert. Das Nebensignal ist in einer Ausführungsform ein regelmäßiges Signal, welches dem Hauptsignal überlagert wird. Das Überlagern mit dem Nebensignal erfolgt in einer Ausführungsform aktiv, das heißt, es wird aktiv eine Überlagerung von Nebensignal und Hauptsignal bewirkt, beispielsweise mit einer separaten Stromeinprägung. In einer anderen Ausführungsform erfolgt das Überlagern passiv, das heißt, das Hauptsignal wird beim Einspeisen durch ein inhärentes Signal, beispielsweise hervorgerufen durch die Zündfolge eines Motors eines Blockheizkraftwerks, passiv überlagert. Die Überlagerung mit dem Nebensignal erfolgt in einem Ausführungsbeispiel kontinuierlich. Das heißt, das Nebensignal liegt bei der Echtzeitmessung kontinuierlich an. Das Nebensignal weist bevorzugt eine von dem Hauptsignal unterschiedliche Frequenz auf. Insbesondere weist das Nebensignal eine Frequenz auf, die nicht einem Vielfachen der Frequenz des Hauptsignals entspricht. Dabei ist in einer Ausführungsform die Frequenz des Neben- oder auch Modulationssignals, also die Modulations- oder Nebenfrequenz, symmetrisch oberhalb und unterhalb der Frequenz des Hauptsignals, das heißt der Hauptfrequenz oder der Netzfrequenz, ausgebildet. Bei aktivem Überlagern ist in einer anderen Ausführungsform die Nebenfrequenz asymmetrisch zur Hauptfrequenz ausgebildet. Weiter bevorzugt ist das Neben-/Modulationssignal unterschiedlich zu einem zu dem Hauptsignal harmonisch schwingenden Signal. Beispielsweise weist das Hauptsignal eine Frequenz von 50 Hz auf. Das Modulationssignal weist eine davon abweichende Frequenz auf, beispielsweise 38 Hz oder dergleichen. Bevorzugt liegt die Frequenz des Modulationssignals in einem Bereich von größer gleich 5 Hz und kleiner der Frequenz des Hauptsignals, beispielsweise einer um 5 %, bevorzugt um 10 %, weiter bevorzugt um 25 % oder um einen anderen Teil reduzierte Frequenz. Die Einspeisung erfolgt bevorzugt in einem Bereich von 47,5 bis 50,2 Hz, insbesondere bei einem Sollwert von 50 Hz. Under a real-time detection in the context of the present invention, a detection is to be understood in which, possibly after a Einrichtungsphase, no measurement signal - including sample - is lost. That is, the measurement and possibly the evaluation are carried out in a time frame which is equal to the time frame or less the time frame in which a new main signal is present. The main signal is preferably a current signal, for example a combined heat and power plant, a solar system or another power generator or power generator. The main signal is superimposed in one embodiment with a side signal. The sub signal is in one embodiment a regular signal superimposed on the main signal. In one embodiment, the superimposing of the secondary signal takes place actively, that is to say active superposition of secondary signal and main signal is effected, for example with a separate current injection. In another embodiment, the superposition is passive, that is, the main signal is passively superimposed upon feeding by an inherent signal, for example, caused by the firing order of a motor of a combined heat and power plant. The superposition with the secondary signal is carried out continuously in one embodiment. That is, the sub signal is continuously applied to the real time measurement. The secondary signal preferably has a different frequency from the main signal. In particular, the secondary signal has a frequency which does not correspond to a multiple of the frequency of the main signal. In one embodiment, the frequency of the secondary or modulation signal, ie the modulation or secondary frequency, symmetrically above and below the frequency of the main signal, that is, the main frequency or the mains frequency is formed. In active superimposition, the secondary frequency is formed asymmetrically to the main frequency in another embodiment. More preferably, the sub / modulation signal is different from a signal that oscillates harmonically with the main signal. For example, the main signal has a frequency of 50 Hz. The modulation signal has a different frequency, for example, 38 Hz or the like. The frequency of the modulation signal is preferably in a range of greater than or equal to 5 Hz and less than the frequency of the main signal, for example a frequency reduced by 5%, preferably by 10%, more preferably by 25% or by another part. The feed is preferably in a range of 47.5 to 50.2 Hz, in particular at a setpoint of 50 Hz.

Zur Messung des neben-/modulationsfrequenzüberlagerten Hautpsignals wird das passiv und/oder aktiv überlagerte Hauptsignal in einem Schritt über einen Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal transformiert. Dazu wird das analoge Hauptsignal mehrkanalig abgetastet oder gesampelt. Das Abtasten erfolgt in einem Ausführungsbeispiel mit einer Frequenzbandbreite von größer gleich 0 Hz bis kleiner gleich 500 Hz, bevorzugt mit einer Bandbreite von größer gleich 0 Hz bis kleiner gleich 300 Hz und am meisten bevorzugt mit einer Bandbreite von größer gleich 0 Hz bis kleiner gleich 200 Hz. Beispielsweise erfolgt die Analog-Digital-Wandlung 8-kanalig mit 12 bit. Aus dem Abtasten resultiert eine Erfassung der Magnitude des neben-/modulationssignalüberlagerten Hauptsignals über der Frequenz in der abgetasteten Frequenzbandbreite. Auf diese Weise wird ein Frequenzspektrum des modulieren oder überlagerten Hauptsignals ermittelt. Das Frequenzspektrum weist neben einer signifikanten Hauptmagnitude in dem Bereich des unmodulierten Hauptsignals signifikante Nebenmagnituden in dem Bereich der Frequenz des Hauptsignals plus/minus der Frequenz des Modulationssignals und Vielfachen davon auf. To measure the secondary / modulation frequency superimposed skin signal, the passively and / or actively superimposed main signal is transformed in one step via an analog-to-digital converter into a digital signal. For this, the analog main signal is sampled or sampled in several channels. The scanning takes place in an embodiment with a frequency bandwidth of greater than or equal to 0 Hz to less than or equal to 500 Hz, preferably with a bandwidth greater than or equal to 0 Hz to less than or equal to 300 Hz, and most preferably with a bandwidth greater than or equal to 0 Hz to less than or equal to 200 Hz. For example, the analog-digital conversion is 8-channel with 12 bit. From the sampling results, a detection of the magnitude of the secondary / modulation signal superimposed main signal over the frequency in the sampled frequency bandwidth. In this way, a frequency spectrum of the modulated or superimposed main signal is determined. The frequency spectrum has significant secondary magnitudes in the range of the frequency of the main signal plus / minus the frequency of the modulation signal and multiples thereof in addition to a significant main magnitude in the range of the unmodulated main signal.

Die Überlagerung tritt insbesondere mit plus/minus der Frequenz im passiven Verfahren zu. Aktiv wird direkt ein Strom mit der gewünschten Frequenz eingeprägt. Der Bereich der signifikanten Nebenmagnitude wird ausgewählt und in dem entsprechenden Bereich, das heißt dem Nebenfrequenzbereich, wird jeweils die Impedanz aus Quotient aus Strom und Spannung berechnet. In diesem Frequenzbereich der Nebenmagnitude ist beispielsweise bei einer Einspeisung oder einer Lastbeaufschlagung ein signifikanter Impedanzsprung festzustellen. Dieser Impedanzsprung wird erfasst und weiter ausgewertet. Unter einem signifikanten Impedanzsprung ist im Sinne der Erfindung ein Sprung im Bereich von größer gleich 0,3, bevorzugt größer gleich 0,5, weiter bevorzugt größer gleich 0,7 und am meisten bevorzugt von größer gleich 1 Ohm zu verstehen. The superposition occurs in particular with plus / minus the frequency in the passive method. Actively, a current with the desired frequency is impressed directly. The range of the significant secondary magnitude is selected, and in the corresponding range, that is, the sub-frequency range, the impedance becomes the quotient of current and voltage calculated. In this frequency range of the secondary magnitude, for example, a significant impedance jump can be detected in the case of an infeed or load application. This impedance jump is detected and further evaluated. For the purposes of the invention, a significant impedance jump means a jump in the range of greater than or equal to 0.3, preferably greater than or equal to 0.5, more preferably greater than or equal to 0.7, and most preferably greater than or equal to 1 ohm.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht somit vor, dass ein signifikanter Impedanzsprung anhand der berechneten Impedanz erkannt wird. Das Erkennen erfolgt in einem der Nebenfrequenzbereiche, die sich aus der Frequenz des Hauptsignals plus/minus der Frequenz des Nebensignals und/oder Vielfachen davon ergeben. An embodiment of the present invention thus provides that a significant impedance jump is detected on the basis of the calculated impedance. The detection occurs in one of the sub-frequency ranges resulting from the frequency of the main signal plus / minus the frequency of the sub-signal and / or multiples thereof.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Impedanzberechnung mittels eines FFT-Verfahrens (Fast Fourier Transformation-Verfahrens) und/oder eines Wavelets-Verfahrens durchgeführt wird. Auf diese Weise ist eine schnelle Impedanzberechnung möglich, die eine Onlineüberwachung, das heißt eine Echtzeitüberwachung, ermöglicht. Andere Verfahren zur beschleunigten Berechnung des Frequenzspektrums sind einsetzbar. In a further embodiment of the present invention, it is provided that the impedance calculation is carried out by means of an FFT (Fast Fourier Transformation) method and / or a wavelet method. In this way, a fast impedance calculation is possible, which allows online monitoring, that is, a real-time monitoring. Other methods for accelerated calculation of the frequency spectrum can be used.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Sicherheitsüberwachung der Frequenz und/oder der Spannung durchgeführt wird, sodass bei einer Abweichung der Frequenz und/oder der Spannung von einem vorgegebenen Sollwert ein Sicherheitssignal generiert wird. In einer Ausführungsform wird die Symmetrie der Einspeisung über eine Mittelpunktsspannungsüberwachung /Schieflastüberwachung überwacht. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass bei Vorliegen einer Spannung ein entsprechendes Signal generiert wird, welches beispielsweise zu einem Abschalten führt. In einer weiteren Ausführungsform wird der Strom gemessen für die Einspeisedatenerfassung, Leistungsregelung sowie zur Schieflastüberwachung. In another embodiment of the present invention, it is provided that a safety monitoring of the frequency and / or the voltage is performed, so that when a deviation of the frequency and / or voltage from a predetermined desired value, a safety signal is generated. In one embodiment, the symmetry of the feed is monitored via a midpoint voltage monitor / unbalanced load monitor. In this way, it is ensured that in the presence of a voltage, a corresponding signal is generated, which leads, for example, to a shutdown. In another embodiment, the current is measured for the feed rate data acquisition, power control and unbalanced load monitoring.

Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zum selbsttätigen Schalten eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere bei einer Einspeisung eines mit einem regelmäßigen Modulationssignal überlagerten Hauptsignals in ein Netz, vorgesehen ist, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren zur kontinuierlichen Echtzeiterkennung durchgeführt wird. Dabei wird aus einer kontinuierlichen Onlineüberwachung aufgrund eines ermittelten Impedanzsprungs ein Signal generiert. Dieses Signal wird in einer Ausführungsform dazu verwendet, einen Abschaltvorgang selbsttätig durchzuführen. Auf diese Weise ist beispielsweise ein einem öffentlichen Niederspannungsnetz zugeschalteter Generator bei unbeabsichtigtem Inselbetrieb abschaltbar. The invention further includes the technical teaching that in a method for automatically switching a main signal superposed with a secondary signal, in particular when feeding a main signal superimposed with a regular modulation signal into a network, it is provided that a method according to the invention for continuous real-time detection is performed , In this case, a signal is generated from a continuous online monitoring due to a detected impedance jump. This signal is used in one embodiment to perform a shutdown automatically. In this way, for example, a public low-voltage network switched generator in case of unintended island operation can be switched off.

Die Erfindung schließt zudem die technische Lehre ein, dass bei einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Echtzeiterkennung eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere zur Echtzeiterkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung eines Stromsignals in ein Niederspannungsnetz, mittels einer Impedanzmessung Mittel zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sind. The invention also includes the technical teaching that means for carrying out one of the methods according to the invention are provided by means of an impedance measurement in a device for continuous real-time detection of a superimposed with a side signal main signal, in particular for real-time detection of unintended island operation at a feed of a current signal into a low voltage network ,

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mittel mindestens umfassen: einen Frequenzspektrumanalysator, beispielsweise eine FFT-Einheit, ggf. mit FFT-Buffer, zum Erfassen eines mindestens einen Hauptfrequenzbereich und mindestens einen Nebenfrequenzbereich umfassenden Frequenzbereichs des überlagerten Hauptsignals, sodass ein Frequenzspektrum des überlagerten Hauptsignals ermittelt ist und mindestens eine Impedanzberechnungseinrichtung, zum Berechnen einer Impedanz aus den aus dem Frequenzspektrum gewonnenen Magnituden von Strom und Spannung des Nebensignals in einem Nebenfrequenzbereich des ermittelten oder berechneten Frequenzspektrums, sodass ein Abtasten der Impedanz über die Zeit realisiert wird. In a preferred embodiment it is provided that the means comprise at least: a frequency spectrum analyzer, for example an FFT unit, optionally with FFT buffer, for detecting a frequency range of the superimposed main signal comprising at least one main frequency range and at least one secondary frequency range, so that a frequency spectrum of the superimposed one Main signal is determined and at least one impedance calculator, for calculating an impedance from the obtained from the frequency spectrum magnitudes of current and voltage of the secondary signal in a secondary frequency range of the determined or calculated frequency spectrum, so that a sampling of the impedance over time is realized.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass eine Triggereinrichtung zur Triggerung eines Impedanzsprungs vorgesehen ist. Another embodiment of the present invention provides that a trigger device is provided for triggering an impedance jump.

Die Erfindung schließt nicht zuletzt die technische Lehre ein, dass eine Verwendung mindestens eines der erfindungsgemäßen Verfahren und/oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Anwendung, ausgewählt aus der Gruppe der Anwendungen umfassend: Stromeinspeisung, insbesondere aus Energieerzeugungsanlangen an einem Niederspannungsnetz, bevorzugt Blockheizkraftwerken, Wasserkraftanlagen, Solaranlagen und/oder Windkraftanlagen, insbesondere in einem Bereich kleiner gleich 30 kW vorgesehen ist. The invention includes not least the technical teaching that a use of at least one of the inventive method and / or a device according to the invention in an application selected from the group of applications comprising: power supply, in particular from Energieerzeugungsanlangen on a low-voltage network, preferably combined heat and power plants, hydropower plants, Solar systems and / or wind turbines, especially in a range less than or equal to 30 kW is provided.

Die erfindungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt. Die Ausführungsform wird anhand einer Anwendung bei einem Blockheizkraftwerk beschrieben. The method according to the invention and the device according to the invention are illustrated in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The embodiment will be described with reference to an application in a combined heat and power plant.

Die Impedanzmessung, die zur Erkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs vorgeschrieben ist, wird wie folgt durchgeführt. Dabei muss erfindungsgemäß das Hauptsignal, beispielsweise der einzuspeisende Strom, überlagert oder moduliert sein. Bei einem Blockheizkraftwerk mit Asynchron-Generator, der durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, erzeugen die Explosionen des Verbrennungsmotors eine entsprechende Überlagerung des Einspeisestroms. The impedance measurement prescribed to detect inadvertent island operation is performed as follows. In this case, according to the invention, the main signal, for example the current to be injected, must be superimposed or modulated. In a combined heat and power plant with asynchronous Generator, which is driven by an internal combustion engine, the explosions of the engine generate a corresponding superposition of the feed.

Die Überlagerung des Einspeisestroms mit der Frequenz der Wiederholrate der Explosionen erzeugt die Nebensignale mit den Summen- und Differenzfrequenzen aus Hauptfrequenz und der Frequenz der Explosionen und ihren Harmonischen. Diese Überlagerungsfrequenz weist die Frequenz der Wiederholrate der Zündungen des Verbrennungsmotors auf. Diese Überlagerung des Einspeisestroms bewirkt einen Spannungsabfall an der Netzimpedanz mit den gleichen Frequenzen wie die erzeugten Nebensignale. Will man diese Größen in einem Zeitbereich erfassen, ist diese messtechnische Erfassung stark fehlerbehaftet und eine reine Spannungsmessung lässt keine Änderungen erkennen. Entsprechend erfolgt die messtechnische Erfassung im Frequenzbereich, in dem die Änderungen gut erkennbar sind. Die Überlagerung erzeugt hier sehr ausgeprägte Linien oder Bereiche in dem Frequenzspektrum des Stroms und der Spannung, die zur Auswertung der Impedanz herangezogen werden. Bei einer Überlagerungsfrequenz fz, die der Hauptfrequenz f überlagert wird, werden vier Frequenzbereiche erzeugt, die für die Berechnung verwertet werden. Diese Frequenzen ergeben sich wie folgt: f + fz, f – fz, f + 2·fz, f – 2·fz. Bei einer Stromeinspeisung beträgt die Frequenz des Hauptsignals 50 Hz. Die Frequenzen umfassen im Sinne der Erfindung einen schmalen Bereich für Nebenfrequenzen von größer gleich etwa 5 Hz bis kleiner gleich etwa 150 Hz, bevorzugt Frequenzbereich um die theoretische Frequenz von 50 Hz plus/minus 5 bis 100 %. Bei einer Anwendung mit Blockheizkraftwerk entspricht die Überlagerungsfrequenz der Zündungsfrequenz des Verbrennungsmotors. Die Berechnung der Impedanz erfolgt anhand der aus dem Frequenzspektrum gewonnenen Magnituden von Strom und Spannung desselben Leiters bei den Frequenzen der Überlagerungsprodukte des Einspeisestroms. Dies ermöglicht ein Sampling der Impedanz über die Zeit. Für die Impedanzmessung werden die Frequenzanalysen repetierend über kurze Zeiträume durchgeführt. Diese Kurzzeit-Frequenzanalysen können z. B. mittels FFT oder Wavelet-Transformation gewonnen werden. Dazu wird der Datenstrom tiefpass-gefiltert und dezimiert auf z. B. 800 Samples/s. Jeweils 512 Samples werden für die FFT-Frequenzanalyse gebuffert. So können alle 640 ms eine 6-kanalige (3·U, 3·I) FFT-Frequenzanalyse und damit die Impedanzsamples der drei Leiter berechnet werden. The superimposition of the injection current with the frequency of the repetition rate of the explosions generates the secondary signals with the sum and difference frequencies of the main frequency and the frequency of the explosions and their harmonics. This superposition frequency has the frequency of the repetition rate of the ignition of the internal combustion engine. This superimposition of the feed current causes a voltage drop across the line impedance at the same frequencies as the generated sub signals. If you want to capture these variables in a time range, this metrological detection is heavily error-prone and a mere voltage measurement can detect any changes. Accordingly, the metrological detection takes place in the frequency domain, in which the changes are clearly visible. The superposition here produces very pronounced lines or regions in the frequency spectrum of the current and the voltage which are used for the evaluation of the impedance. At a superposition frequency fz, which is superimposed on the main frequency f, four frequency ranges are generated, which are used for the calculation. These frequencies result as follows: f + fz, f - fz, f + 2 · fz, f - 2 · fz. In the case of a current feed, the frequency of the main signal is 50 Hz. For the purposes of the invention, the frequencies comprise a narrow range for secondary frequencies of greater than or equal to approximately 5 Hz to less than or equal to approximately 150 Hz, preferably the frequency range around the theoretical frequency of 50 Hz plus / minus 5 bis 100%. In an application with combined heat and power plant, the superposition frequency corresponds to the ignition frequency of the internal combustion engine. The calculation of the impedance is based on the magnitudes of current and voltage of the same conductor obtained from the frequency spectrum at the frequencies of the superposition products of the feed-in current. This allows the impedance to be sampled over time. For the impedance measurement, the frequency analyzes are carried out repetitively over short periods of time. These short-term frequency analyzes can, for. B. be obtained by means of FFT or wavelet transformation. For this purpose, the data stream is low-pass filtered and decimated to z. B. 800 samples / s. 512 samples each are buffered for FFT frequency analysis. Thus, a 6-channel (3 · U, 3 · I) FFT frequency analysis and thus the impedance samples of the three conductors can be calculated every 640 ms.

Die Erkennung eines Impedanzsprungs oder einer signifikanten Impedanzänderung erfolgt wie folgt. The detection of an impedance jump or a significant impedance change occurs as follows.

Für die Triggerung eines Impedanzsprungs wird ein gleitender Mittelwert RA (running average) sowie ein Differenzsignal der Impedanzzeitreihe berechnet. Der RA stellt die mittlere Impedanz dar. Bei einem Impedanzsprung handelt es sich um eine schnelle Änderung, die sich in der Amplitude des Differenzsignals ausdrückt. Wenn nun das Differenzsignal in einem Zeitpunkt t eine Schwelle (Thfreeze) überschreitet (also Sample(t) – Sample (t – 1) > Thfreeze), wird der RA eingefroren, um einen verlässlichen Bezugspunkt zu bewahren. Der RA bleibt eingefroren, solange die letztere Bedingung besteht und eine einstellbare Zeit darüber hinaus. Sollte der aktuelle Impedanzwert um die Triggerschwelle (Thtrigg) größer werden, als der eingefrorene Mittelwert RA, also Impedanz – RA > Thtrigg, wird ein Zähler inkrementiert. Mit jedem Sample, bei dem diese Bedingung erfüllt ist, wird der Zähler inkrementiert bis auf einen Maximalwert, beispielsweise fünf. Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, wird der Zähler dekrementiert bis minimal zu 0. Erreicht der Zähler den Stand des Maximalwertes, wird ein Alarmsignal getriggert, das den Abschaltvorgang der Einspeisung auslöst. Der Trigger bleibt dadurch nach einer kurzen Störung, die nicht zu einem Alarm geführt hat, schärfer eingestellt, solange bis der Zähler wieder den Minimalwert (0) erreicht hat. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass kurze Störungen durch Umschaltvorgänge im Netz seitens des Netzbetreibers nicht zu Fehlalarmen und damit zu unerwünschten und unnötigen Abschaltungen führen. Langsame Änderungen der Impedanz sind nicht durch unerwünschten Inselbetrieb verursacht und führen auch nicht zu Abschaltungen. For the triggering of an impedance jump, a moving average RA and a difference signal of the impedance time series are calculated. The RA represents the mean impedance. An impedance jump is a rapid change, which is expressed in the amplitude of the difference signal. Now, if the difference signal exceeds a threshold (Thfreeze) at a time t (ie Sample (t) - Sample (t-1)> Thfreeze), the RA is frozen to maintain a reliable reference point. The RA remains frozen as long as the latter condition exists and an adjustable time beyond. If the current impedance value around the trigger threshold (Thtrigg) is greater than the frozen average value RA, ie impedance - RA> Thtrigg, a counter is incremented. With each sample that satisfies this condition, the counter is incremented to a maximum, such as five. If the condition is not fulfilled, the counter is decremented to a minimum of 0. If the counter reaches the maximum value level, an alarm signal is triggered which triggers the switch-off process of the infeed. The trigger remains set sharper after a short fault that did not lead to an alarm, until the counter has reached the minimum value (0) again. In this way it can be achieved that short disruptions caused by switching operations in the network by the network operator do not lead to false alarms and thus to unwanted and unnecessary shutdowns. Slow changes in impedance are not caused by unwanted island operation nor do they lead to shutdowns.

Vorteile liegen gegenüber dem Stand der Technik beispielsweise darin, dass bei einem passiven Verfahren kein aktives Modulationssignal wie ein Prüfstrom angelegt werden muss. Wird aktiv ein Modulationssignal angelegt, beispielsweise durch aktives Einprägen eines sinusförmigen Prüfstroms während der Einspeisung in ein Netz, so kann die Frequenz des Prüfstroms oder die Nebenfrequenz symmetrisch oder asymmetrisch zur Hauptfrequenz ausgebildet sein. Insbesondere wird das Überlagerungssignal kontinuierlich während der Einspeisung eingeprägt. Bei den Nebenfrequenzen wird die Impedanz ermittelt und die Abschaltung wird durch die Frequenz ausgelöst, bei der zuerst ein signifikanter Impedanzsprung festgestellt wird. Die Frequenzanalyse lässt sich bei beliebigen Auflösungen durchführen. Ist eine ausreichend hohe Auflösung eingestellt, das heißt ist die Frequenzanalyse für eine schmalbandige Analyse ausgelegt, so kann vor dem Start einer Einspeisung eine Auswahl an Frequenzen zur Prüfstrom- oder Überlagerungssignaleinprägung aus einem beispielsweise vorgegebenen Raster durchgeführt werden. Hierzu wird in einem Ausführungsbeispiel vor einem Beginn einer Einspeisung eine Frequenzanalyse der anliegenden Spannung durchgeführt, um vorhandene Störungen, beispielsweise durch einen zweiten Stromerzeuger oder allgemein durch eine zweite Anlage, zu erkennen und hierzu verschiedene Frequenzen für die Prüfstrom- oder Überlagerungssignaleinprägung auszuwählen. Es erfolgt somit eine Vorauswahl eines Nebenfrequenzbereichs. In diesem Nebenfrequenzbereich wird dann die Impedanz ermittelt. Liegt ein signifikanter Impedanzsprung vor, so wird ein Schalt- und/oder Steuersignal generiert. Es wird vorteilhaft ein phasenfestes Modulationssignal aufgebracht, welches nicht ständig dynamisch verändert wird. Zudem erfolgt die Frequenzanalyse bzw. die Bestimmung der Impedanz und/oder des Impedanzsprungs in einem Nebenfrequenzbereich. Der Nebenfrequenzbereich unterscheidet sich deutlich oder signifikant von dem Hauptfrequenzbereich, das heißt, es ist ein deutlicher Abstand der Frequenzen zueinander feststellbar. Der Abstand der Hauptfrequenz zu einer ersten Nebenfrequenz beträgt vorzugsweise mindestens 2 Hz, weiter bevorzugt mindestens 5 Hz und am meisten bevorzugt mindestens 10 Hz. Der Abstand der Hauptfrequenz zu der Nebenfrequenz liegt in einer Ausführungsform bei mindestens 5 % der Hauptfrequenz, weiter bevorzugt bei mindestens 10 % der Hauptfrequenz und am meisten bevorzugt bei mindestens 15 % der Hauptfrequenz. Bei einer Hauptfrequenz von 50 Hz würde die Nebenfrequenz bei einem Abstand von 5 % (= 2,5 Hz) dann 47,5 Hz bzw. 52,5 Hz, bei einem Abstand von 10 % (= 5 Hz) dann 45 Hz bzw. 55 Hz und bei einem Abstand von 15 % (= 7,5 Hz) dann 42,5 Hz bzw. 57,5 Hz betragen. Weitere bevorzugte Bereiche sind in einem Abstand von mehr als 20 % und weiter bevorzugt von mehr als 25% zu finden. Der Abstand ist so gewählt, dass keine oder kaum Resonanzen, Eigenschwingungen, Ober- oder Unterfrequenzen zur Hauptfrequenz zu verzeichnen sind. Advantages over the prior art, for example, is that in a passive method no active modulation signal must be applied as a test current. If a modulation signal is actively applied, for example by active impressing of a sinusoidal test current during the feeding into a network, then the frequency of the test current or the secondary frequency can be symmetrical or asymmetrical to the main frequency. In particular, the beat signal is impressed continuously during the feed. In the case of the secondary frequencies, the impedance is determined and the switch-off is triggered by the frequency at which a significant impedance jump is first detected. The frequency analysis can be performed at any resolution. If a sufficiently high resolution is set, that is, if the frequency analysis is designed for a narrow-band analysis, then a selection of frequencies for test current or heterodyne signal injection from an example predetermined grid can be carried out before the start of a feed. For this purpose, in one embodiment, before a start of a feed, a frequency analysis of the adjacent Voltage performed to detect existing interference, for example by a second power generator or generally by a second system, and to select different frequencies for the Prüfstrom- or Überlagungsignaleinprägung. There is thus a preselection of a secondary frequency range. In this secondary frequency range, the impedance is then determined. If there is a significant impedance jump, then a switching and / or control signal is generated. It is advantageous applied a phase-locked modulation signal, which is not constantly changed dynamically. In addition, the frequency analysis or the determination of the impedance and / or the impedance jump takes place in a secondary frequency range. The secondary frequency range differs significantly or significantly from the main frequency range, that is, a clear distance between the frequencies is detectable. The distance of the main frequency to a first secondary frequency is preferably at least 2 Hz, more preferably at least 5 Hz and most preferably at least 10 Hz. In one embodiment, the distance of the main frequency to the secondary frequency is at least 5% of the main frequency, more preferably at least 10 % of the main frequency, and most preferably at least 15% of the main frequency. At a main frequency of 50 Hz, the secondary frequency at a distance of 5% (= 2.5 Hz) would then 47.5 Hz or 52.5 Hz, at a distance of 10% (= 5 Hz) then 45 Hz or 55 Hz and at a distance of 15% (= 7.5 Hz) then 42.5 Hz and 57.5 Hz, respectively. Other preferred ranges are found at a distance greater than 20%, and more preferably greater than 25%. The distance is chosen so that no or hardly resonances, natural oscillations, upper or lower frequencies to the main frequency are recorded.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mindestens einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den Figuren schematisch dargestellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Further, measures improving the invention are specified in the subclaims or will become apparent from the following description of at least one embodiment of the invention, which is shown schematically in the figures. All resulting from the claims, the description or the drawing features and / or advantages, including design details, spatial arrangement and method steps may be essential to the invention both in itself and in various combinations.

In den Figuren ist Folgendes dargestellt: The figures show the following:

1 zeigt ein Frequenzspektrum mit den Magnituden von Strom und Spannung vor und nach einem Impedanzsprung über die Frequenz, 1 shows a frequency spectrum with the magnitudes of current and voltage before and after an impedance jump over the frequency,

2 zeigt einen Ausschnitt des Frequenzspektrums in einem Nebenfrequenzbereich mit signifikantem Impedanzsprung, 2 shows a section of the frequency spectrum in a secondary frequency range with a significant impedance jump,

3 zeigt ein Diagramm einer Impedanz über die Zeit im Bereich eines Impedanzsprungs bei unterschiedlichen Nebenfrequenzen, 3 shows a diagram of an impedance over time in the region of an impedance jump at different secondary frequencies,

4 zeigt ein Diagramm der Impedanz und daraus abgeleiteter Größen über eine Samplerate bei einem Impedanzsprung in einem ersten Nebenfrequenzbereich, 4 FIG. 12 is a graph of the impedance and derived quantities versus a sample rate in an impedance step in a first sub-frequency range; FIG.

5 zeigt ein Diagramm der Impedanz und daraus abgeleiteter Größen über eine Samplerate bei einem Impedanzsprung in einem zweiten Nebenfrequenzbereich und 5 shows a diagram of the impedance and derived quantities over a sample rate at an impedance jump in a second secondary frequency range and

6 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 shows a block diagram of an embodiment of a circuit for carrying out the method according to the invention.

1 zeigt ein Frequenzspektrum mit den Magnituden M von Strom I und Spannung U vor und nach einem Impedanzsprung Z über die Frequenz F. Auf der Abszisse ist die Frequenz F in Hz aufgetragen. Auf der Ordinate sind die Magnituden M des modulierten Hauptsignals aufgetragen. Der Frequenzbereich liegt im Bereich von 0 Hz bis 200 Hz. Der Index 0 bezeichnet eine Signalgröße vor einem Zuschalten einer Last, das heißt vor einem Imepdanzsprung. Der Index 1 bezeichnet eine Signalgröße nach einem Zuschalten einer Last, das heißt nach einem Impedanzsprung. Somit bezeichnet I0 den Strom vor einem Impedanzsprung und I1 bezeichnet den Strom nach einem Impedanzsprung. Das Hauptsignal weist in dem Ausführungsbeispiel nach 1 eine Frequenz von etwa 50 Hz auf. Entsprechend stellt der Toleranzbereich um die 50 Hz, der etwa bei 45 Hz bis 55 Hz liegt, einen Hauptfrequenzbereich dar. In diesem Bereich ist kein signifikanter Impedanzsprung Z zu erkennen. Vielmehr liegen die Stromwerte I vor und nach einem Impedanzsprung Z etwa deckungsgleich auf einer Signallinie (Stromlinie). Auch die Spannungswerte U vor und nach einem Impedanzsprung Z liegen etwa deckungsgleich auf einer Signallinie (Spannungslinie). Ein Modulationssignal, welches dem Hauptsignal mit 50 Hz überlagert ist, weist eine Frequenz von etwa 37 Hz auf. Entsprechend bilden sich erste Nebenfrequenzbereiche bei 50 Hz + 37 Hz = 87 Hz und bei 50 Hz – 37 Hz = 13 Hz aus, jeweils mit einem Toleranzbereich von etwa +/– 5 Hz. Zudem ist ein zweiter Nebenfrequenzbereich bei 50 Hz + 74 Hz = 124 Hz ausgebildet und ein weiterer zweiter Nebenfrequenzbereich bei 50 Hz – 74 Hz = |–24 Hz|, jeweils mit einem entsprechenden Toleranzbereich. Wie insbesondere in den ersten Nebenfrequenzbereichen, aber auch in den zweiten Nebenfrequenzbereichen, gut zu erkennen ist, liegt dort ein signifikanter, das heißt deutlich erfassbarer Impedanzsprung Z vor. Denn während die Stromlinie vor und nach dem Impedanzsprung Z etwa unverändert bleibt, weichen die Spannungskurven U0 und U1 deutlich voneinander ab. Dieser Impedanzsprung Z ist besonders signifikant in den ersten beiden Nebenfrequenzbereichen, weshalb diese für die Erkennung eines Impedanzsprungs Z verwendet werden. 1 shows a frequency spectrum with the magnitudes M of current I and voltage U before and after an impedance jump Z on the frequency F. On the abscissa, the frequency F is plotted in Hz. The magnitudes M of the modulated main signal are plotted on the ordinate. The frequency range is in the range of 0 Hz to 200 Hz. Index 0 denotes a signal magnitude before a load is applied, that is, before an implant jump. The index 1 denotes a signal magnitude after a load is connected, that is, after an impedance jump. Thus, I0 denotes the current before an impedance jump, and I1 denotes the current after an impedance jump. The main signal is in the embodiment after 1 a frequency of about 50 Hz. Accordingly, the tolerance range around 50 Hz, which is approximately 45 Hz to 55 Hz, represents a main frequency range. In this range, no significant impedance jump Z can be recognized. Rather, the current values I are before and after an impedance jump Z approximately congruent on a signal line (streamline). The voltage values U before and after an impedance jump Z are approximately congruent on a signal line (voltage line). A modulation signal superimposed on the main signal at 50 Hz has a frequency of about 37 Hz. Correspondingly, first secondary frequency ranges are formed at 50 Hz + 37 Hz = 87 Hz and at 50 Hz - 37 Hz = 13 Hz, each with a tolerance range of approximately +/- 5 Hz. In addition, a second secondary frequency range is 50 Hz + 74 Hz = 124 Hz formed and another second secondary frequency range at 50 Hz - 74 Hz = | -24 Hz |, each with a corresponding tolerance range. As can be seen clearly, especially in the first secondary frequency ranges, but also in the second secondary frequency ranges, there is a significant, that is to say, significant detectable impedance jump Z before. For while the streamline before and after the impedance jump Z remains approximately unchanged, the voltage curves U0 and U1 differ significantly from each other. This impedance discontinuity Z is particularly significant in the first two sub-frequency ranges, which is why they are used for the detection of an impedance discontinuity Z.

2 zeigt einen Ausschnitt des Frequenzspektrums in einem Nebenfrequenzbereich mit signifikantem Impedanzsprung Z. Der dargestellte Ausschnitt des Nebenfrequenbereichs entspricht dem ersten Nebenfrequenzbereich bei 87 Hz gemäß 1. An diesem detaillierter dargestellten Ausschnitt ist deutlich der Impedanzsprung Z erkennbar. Während I0, I1 und U1 etwa auf einem Niveau, das heißt deckungsgleich in dem entsprechenden Bereich auf einer gemeinsamen Signallinie liegen, ist die U0-Linie in dem Nebenfrequenzbereich deutlich dazu versetzt und zwar zu kleineren Magnituden M. Hieraus lässt sich eindeutig auf einen Impedanzsprung Z schließen, sodass durch die Erfassung der jeweiligen modulierten Signale ein entsprechender Impedanzsprung Z berechenbar ist. Der Impedanzsprung Z tritt, wie durch die Vertikale angedeutet, etwa bei 87 Hz auf. 2 shows a section of the frequency spectrum in a secondary frequency range with a significant impedance jump Z. The illustrated section of the Nebenfrequenbereichs corresponds to the first secondary frequency range at 87 Hz in accordance with 1 , At this detail shown detail of the impedance jump Z is clearly visible. While I0, I1 and U1 lie approximately at one level, that is, congruent in the corresponding area on a common signal line, the U0 line in the secondary frequency range is clearly offset at smaller magnitudes M. This clearly indicates an impedance discontinuity Z. close, so that by detecting the respective modulated signals, a corresponding impedance jump Z can be calculated. The impedance discontinuity Z occurs, as indicated by the vertical, at about 87 Hz.

3 zeigt ein Diagramm einer Impedanz über die Zeit im Bereich eines Impedanzsprungs bei unterschiedlichen Nebenfrequenzen. Anhand des Frequenzspektrums nach 1 und 2, also der Magnitudenerfassung der Signale über die Frequenz F ist ein Zeitverlauf (Abszisse) der ermittelten Impedanz Z (Ordinate) abgeleitet. Für das Verfahren eignen sich besonders gut die ersten und zweiten Nebenfrequenzbereiche, wie anhand des Diagramms nach 3 gut erkennbar ist. Alle vier Impedanzlinien Z1 bis Z4 mit unterschiedlichen Frequenzen F (Z1 = 11,5 Hz, Z2 = 26,5 Hz, Z3 = 88,7 Hz, Z4 = 126,5) weisen etwa den gleichen Verlauf auf. Die Impedanzen Z verlaufen bis zu einem Impedanzsprung, beispielsweise bei Zuschalten einer Last in einem kleinen Impedanzbereich, hier etwa um die 0,2 Ohm. Bei Zuschalten einer Last, in dem Beispiel bei etwa 14 Sekunden, steigt die Impedanz Z steil an, bis sie etwa bei 15 Sekunden sich in einem Impedanzbereich, hier bei etwa 1,1 Ohm einpendelt. In dem Beispiele wurden die Nebenfrequenzen gemäß 1 und 2 verwendet. 3 shows a plot of an impedance over time in the range of an impedance jump at different secondary frequencies. Based on the frequency spectrum according to 1 and 2 , Thus, the magnitude detection of the signals on the frequency F is a time course (abscissa) of the determined impedance Z (ordinate) derived. For the method, the first and second secondary frequency ranges are particularly well suited, as shown in the diagram 3 is clearly recognizable. All four impedance lines Z1 to Z4 with different frequencies F (Z1 = 11.5 Hz, Z2 = 26.5 Hz, Z3 = 88.7 Hz, Z4 = 126.5) have approximately the same course. The impedances Z run up to an impedance discontinuity, for example when a load is connected in a small impedance range, here about 0.2 ohms. When a load is applied, in the example at about 14 seconds, the impedance Z rises steeply until it settles at about 15 seconds in an impedance range, here at about 1.1 ohms. In the example, the secondary frequencies were determined according to 1 and 2 used.

4 und 5 zeigen jeweils ein Diagramm der Impedanz Z und daraus abgeleiteter Größen über eine Sampelrate bei einem Impedanzsprung in einem ersten Nebenfrequenzbereich. 5 ist ein detaillierter Ausschnitt aus 4. Die Sampelrate in dem Ausführungsbeispiel (Abszisse) beträgt 640 ms/sample. Die Impedanz Z verläuft leicht ansteigend und nach etwa 150 Sampels erfolgt ein Knick bzw. ein steiler Anstieg der Impedanzlinie Z nach oben. Weicht die Impedanz Z nun von einem vorgegebenen Sollwert ab, soll ein entsprechendes Trigger- oder Schaltsignal generiert werden. Die Abweichung der Impedanz Z von dem Sollwert ist als Differenzlinie D dargestellt. Beim steilen Anstieg der Impedanz Z bei etwa 150 Sampels ist auch ein steiler Anstieg der Differenzlinie D zu verzeichnen, der als Peak oder Spitze ausgebildet ist und dann wieder auf ähnlichem Niveau wie vor der Spitze verläuft. 4 and 5 Each shows a diagram of the impedance Z and derived therefrom variables via a sampling rate in an impedance jump in a first secondary frequency range. 5 is a detailed excerpt from 4 , The sampling rate in the embodiment (abscissa) is 640 ms / sample. The impedance Z is slightly increasing and after about 150 samples, a kink or a steep rise in the impedance Z takes place upwards. If the impedance Z now deviates from a predetermined desired value, a corresponding trigger or switching signal should be generated. The deviation of the impedance Z from the desired value is shown as a difference line D. When the impedance Z rises steeply in the case of approximately 150 samples, there is also a steep rise in the difference line D, which is formed as a peak or peak and then again at a similar level as before the tip.

Um nun ein störungsbereinigtes Trigger- oder Schaltsignal zu generieren, sind verschiedene Verfahren zur Mittelung der erfassten Impedanzsignale vorgesehen. Dieses können verschiedenste Mittelungsverfahren sein wie eine STA-Mittelung (short time average-Mittelung), eine LTA-Mittelung (long time average-Mittelung) oder eine RA-Mittelung (running average-Mittelung). Wenn nun die Impedanz Z einen Sollwert überschreitet, soll nicht direkt bei einem einmaligen oder ersten Überschreiten ein Triggersignal generiert werden. Deshalb ist ein Zählverfahren vorgesehen, welches die Überschreitungen zählt und eine Generierung des Triggersignals erst bei Erreichen einer vorgebbaren Anzahl an Überschreitugen auslöst. Der Zähler C ist bis zu dem Impedanzsprung bei konstant 0,5 dargestellt. Ab dem Impedanzsprung wird aufgrund der Abweichung der Impedanz Z der Zähler C für die Fortdauer der Abweichung je Sampel um 1 erhöht, was als treppenförmiger Anstieg in dem Diagramm zu erkennen ist. Wenn die Impedanz Z in dem vorgegebenen Bereich liegt, erfolgt eine Reduktion des Zählers C bis zu einem Minimalwert (hier der 0,5-Linie). In order to generate an interference-corrected trigger or switching signal, various methods for averaging the detected impedance signals are provided. These can be a variety of averaging methods such as short time average averaging (STA), long time average averaging (LTA) or running average averaging. If now the impedance Z exceeds a set value, a trigger signal should not be generated directly at a single or first exceeding. Therefore, a counting method is provided which counts the overshoots and triggers a generation of the trigger signal only when a predefinable number of Überreitugen. The counter C is shown up to the impedance jump at a constant 0.5. From the impedance jump, due to the deviation of the impedance Z, the counter C for the continuation of the deviation per sample is increased by 1, which can be seen as a step-shaped increase in the diagram. When the impedance Z is in the predetermined range, the counter C is reduced to a minimum value (here, the 0.5-line).

In Abhängigkeit von dem Zähler C wird ein Triggersignal, entweder direkt abhängig von dem Zähler C oder in Abhängigkeit von den gemittelten Werten generiert. Ein Trigger in Abhängigkeit von einem weiteren Zähler Tz löst beispielsweis nach fünf Überschreitungen aus, wie in dem Diagramm dargestellt. Ein Trigger in Abhängigkeit von dem Mittelungsverfahren löst dahingegen bei einem Abweichen des STA von dem LTA-Wert oder von dem RA-Wert aus. Depending on the counter C, a trigger signal is generated, either directly as a function of the counter C or as a function of the averaged values. A trigger in response to another counter Tz triggers, for example, after five transgressions, as shown in the diagram. A trigger depending on the averaging method, on the other hand, triggers a deviation of the STA from the LTA value or from the RA value.

6 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. An einem Anti-Alias-Filter 8 liegen aufbereitete analoge Signale der Phasenspannungen U1,2,3(t) sowie der Phasenströme I1,2,3(t) eines Niederspannungsnetzes an. Dort erfolgt eine Tiefpassfilterung und die analogen Signale werden einem Analog-Digital-Wandler 10 zugeführt. 6 shows a block diagram of an embodiment of a circuit for carrying out the method according to the invention. On an anti-alias filter 8th are conditioned analog signals of the phase voltages U 1,2,3 (t) and the phase currents I 1,2,3 (t) of a low-voltage network. There is a low-pass filtering and the analog signals are an analog-to-digital converter 10 fed.

Nach der Wandlung werden die digitalen Signale / Daten noch einmal tiefpassgefiltert über einen digitalen Tiefpassfilter 20. Dahinter befindet sich ein FFT-Buffer 30 in dem die Daten gebuffert werden, etwa für ein FFT-Window von 640 ms. Sobald das FFT-Window bzw. der FFT-Buffer 30 voll ist, wird eine FFT in der FFT-Einheit 40 gestartet. Als Ergebnis wird die Spannung U(f, t) und der Strom (f, t) geliefert, das heißt, Werte in Abhängigkeit der Frequenz und der Zeit bzw. der Samplerate. Anschließend erfolgt die Impedanzberechnung in einer Impedanzberechnungseinrichtung 50 für die jeweils relevanten Frequenzen, das heißt für die Nebenfrequenzen. Der Ausgang der Impedanzberechnungseinrichtung 50 liefert für jede relevante Frequenz und jeden der Leiter die Impedanz Z(f, t) als Folge von Samples über die Zeit. Weiter überwacht eine Triggereinrichtung 60 für jede Frequenz und/oder jeden Leiter die zugehörige Impedanz und löst bei Erkennen eines signifikanten Impedanzsprungs über einer Schwelle einen Alarm und/oder einen Shutdown eines Lasttrennschalters bzw. ein Abschalten aus. After conversion, the digital signals / data are once again low-pass filtered via a digital low-pass filter 20 , Behind it is an FFT buffer 30 in which the data is buffered, such as for an FFT window of 640 ms. Once the FFT window or the FFT buffer 30 is full, will an FFT in the FFT unit 40 started. As a result, the voltage U (f, t) and the current (f, t) are supplied, that is, values as a function of the frequency and the time or the sample rate. Subsequently, the impedance calculation takes place in an impedance calculation device 50 for the respectively relevant frequencies, that is for the secondary frequencies. The output of the impedance calculator 50 provides for each relevant frequency and each of the conductors the impedance Z (f, t) as a result of samples over time. Further monitors a trigger device 60 for each frequency and / or conductor the associated impedance and triggers on detection of a significant impedance jump above a threshold, an alarm and / or a shutdown of a circuit breaker or a shutdown.

Für die Erkennung eines ungewollten Inselbetriebs wird eine Impedanzmessung benötigt. Da der Asynchrongenerator beispielsweise bei einem Blockheizkraftwerk durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, erzeugen die Explosionen eine Modulation des Einspeisestroms mit der Frequenz der Wiederholrate der Zündungen. Diese Modulation des Einspeisestroms bewirkt dieselbe Modulation des Spannungsabfalls an der Netzimpedanz. Die messtechnische Erfassung dieser Größen im Zeitbereich ist stark fehlerbehaftet, die reine Spannungsmessung lässt keine Änderung erkennen. Im Frequenzbereich sind diese Einflüsse jedoch gut sichtbar. Die Modulation erzeugt sehr ausgeprägte Linien im Frequenzspektrum, die sich zur Auswertung der Impedanz eignen. Es stehen vier brauchbare Frequenzen abgeleitet von der Zündungsfrequenz fz zur Verfügung: 50 Hz + fz, 50 Hz – fz, 50 Hz + 2·fz, 50 Hz – 2·fz. Die Berechnung der Impedanz erfolgt daher aus den aus dem Spektrum gewonnenen Magnituden von Strom und Spannung desselben Leiters bei den Frequenzen der Modulationsprodukte des Einspeisestroms. Dies ermöglicht ein Sampling der Impedanz über der Zeit. Detecting an unwanted island operation requires an impedance measurement. For example, since the asynchronous generator is driven by an internal combustion engine in a combined heat and power plant, the explosions produce a modulation of the feed-in current with the frequency of the repetition rate of the ignitions. This modulation of the feed-in current causes the same modulation of the voltage drop at the network impedance. The metrological detection of these variables in the time domain is heavily error-prone, the pure voltage measurement shows no change. In the frequency domain, however, these influences are clearly visible. The modulation produces very pronounced lines in the frequency spectrum, which are suitable for evaluating the impedance. There are four usable frequencies derived from the firing frequency fz: 50 Hz + fz, 50 Hz - fz, 50 Hz + 2 · fz, 50 Hz - 2 · fz. The calculation of the impedance therefore takes place from the magnitudes of current and voltage of the same conductor obtained from the spectrum at the frequencies of the modulation products of the feed-in current. This allows impedance sampling over time.

Die Impedanzmessung wird realisiert durch Kurzzeit FFTs (Fast Fourier Transform). Für die Impedanzmessung werden Frequenzanalysen repetierend über kurze Zeiträume durchgeführt. Diese Kurzeit-Frequenzanalysen können z.B. mittels FFT oder Wavelet-Transformation gewonnen werden. Dazu wird der Datenstrom tiefpass-gefiltert und dezimiert auf 800 Samples/s. Jeweils 512 Samples werden für die FFT-Frequenzanalyse gepuffert. So kann alle 640 ms eine 6kanalige (3·U, 3·I) FFT-Frequenzanalyse und damit die Impedanzsamples der drei Leiter berechnet werden. Damit kann eine Sicherheitsabschaltung im optimalen Fall nach bereits etwa 1280 ms erfolgen. The impedance measurement is realized by short-time FFTs (Fast Fourier Transform). Frequency analyzes are performed repetitively over short periods of time for the impedance measurement. These short-term frequency analyzes may be e.g. be obtained by FFT or wavelet transformation. For this purpose, the data stream is low-pass filtered and decimated to 800 samples / s. 512 samples each are buffered for FFT frequency analysis. Thus, every 640 ms a 6-channel (3 · U, 3 · I) FFT frequency analysis and thus the impedance samples of the three conductors can be calculated. Thus, a safety shutdown in the optimal case after about 1280 ms take place.

Für die Triggerung eines Impedanzsprungs wird ein gleitender Mittelwert RA sowie ein Differenzsignal der Impedanzzeitreihe berechnet. For the triggering of an impedance jump, a moving average RA and a difference signal of the impedance time series are calculated.

Der RA stellt die mittlere Impedanz dar. Bei einem Impedanzsprung handelt es sich um eine schnelle Änderung, die sich in der Amplitude des Differenzsignals ausdrückt. Wenn nun das Differenzsignal in einem Zeitpunkt t eine Schwelle (Thfreeze) überschreitet, also Sample(t) – Sample(t – 1) > Thfreeze, wird der RA eingefroren, um einen verlässlichen Bezugspunkt zu bewahren. Der RA bleibt eingefroren, solange die letztere Bedingung besteht und eine Anzahl von Samples / Zeit darüber hinaus. Sollte der aktuelle Impedanzwert um die Triggerschwelle (Thtrigg) größer werden als der eingefrorene Mittelwert RA, also Impedanz – RA > Thtrigg, wird ein Zähler inkrementiert. Mit jedem Sample, bei dem diese Bedingung erfüllt ist, wird der Zähler inkrementiert bis auf einen Maximalwert 5. Wenn nicht, wird er dekrementiert bis zu 0. Erreicht der Zähler den Stand des Maximalwertes, wird ein Alarmsignal getriggert, das den Abschaltvorgang der Einspeisung auslöst. Der Trigger bleibt dadurch nach einer kurzen Störung, die nicht zu einem Alarm geführt hat, schärfer eingestellt, solange bis der Zähler wieder 0 erreicht hat. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass kurze Störungen durch Umschaltvorgänge im Netz seitens des Netzbetreibers nicht zu Fehlalarmen und damit zu unerwünschten und unnötigen Abschaltungen führen. Langsame Änderungen der Impedanz sind nicht durch unerwünschten Inselbetrieb verursacht und führen auch nicht zu Abschaltungen. The RA represents the mean impedance. An impedance jump is a rapid change, which is expressed in the amplitude of the difference signal. Now, if the difference signal exceeds a threshold (Thfreeze) at a time t, ie Sample (t) - Sample (t-1)> Thfreeze, the RA is frozen in order to maintain a reliable reference point. The RA remains frozen as long as the latter condition exists and a number of samples / time beyond. If the current impedance value around the trigger threshold (Thtrigg) is greater than the frozen average value RA, ie impedance - RA> Thtrigg, a counter is incremented. With any sample that satisfies this condition, the counter is incremented to a maximum of 5. If not, it is decremented to zero. When the counter reaches the maximum level, an alarm is triggered to trigger the power down operation , As a result, the trigger remains sharper after a short fault that did not cause an alarm until the counter reaches 0 again. In this way it can be achieved that short disruptions caused by switching operations in the network by the network operator do not lead to false alarms and thus to unwanted and unnecessary shutdowns. Slow changes in impedance are not caused by unwanted island operation nor do they lead to shutdowns.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

8 8th
Anti-Alias-Filter (analog) Anti-alias filter (analog)
10 10
Analog-Digial-Wandler Analog-to-digial converter
20 20
Tiefpassfilter (digital) Low pass filter (digital)
30 30
(FFT-)Buffer (FFT) Buffer
40 40
FFT-Einheit FFT unit
50 50
Impedanzberechnungseinrichtung Impedance calculator
60 60
Triggereinrichtung trigger device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • VDE-Entwurf 0126 [0011] VDE draft 0126 [0011]
  • Normentwurf VDE 0126 [0012] Draft standard VDE 0126 [0012]

Claims (10)

Verfahren zur kontinuierlichen Echtzeiterkennung eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere zur Echtzeiterkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung eines Stromsignals in ein Niederspannungsnetz, mittels einer Impedanzmessung umfassend die Schritte: Erfassen eines mindestens einen Hauptfrequenzbereich und mindestens einen Nebenfrequenzbereich umfassenden Frequenzbereichs des mit dem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, um ein Frequenzspektrum des überlagerten Hauptsignals zu ermitteln und Berechnung einer Impedanz aus den aus dem Frequenzspektrum gewonnenen Magnituden von Strom und Spannung des Nebensignals in einem Nebenfrequenzbereich des ermittelten Frequenzspektrums, sodass ein Abtasten der berechneten Impedanz über die Zeit realisiert wird, wobei die Erfassung und/oder die Berechnung kontinuierlich in Echtzeit durchgeführt wird. Method for the continuous real-time detection of a main signal superposed with a secondary signal, in particular for the real-time detection of unintentional island operation when a current signal is fed into a low-voltage network, by means of an impedance measurement comprising the steps: Detecting a frequency range of at least one main frequency range and at least one secondary frequency range of the main signal superimposed with the sub signal in order to determine a frequency spectrum of the superimposed main signal and Calculating an impedance from the magnitude of current and voltage of the sub-signal obtained in the frequency spectrum in a sub-frequency range of the determined frequency spectrum, so that a sampling of the calculated impedance over time is realized, wherein the detection and / or the calculation is carried out continuously in real time. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein signifikanter Impedanzsprung anhand der berechneten Impedanz erkannt wird. A method according to claim 1, characterized in that a significant impedance jump is detected on the basis of the calculated impedance. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzberechnung mittels eines FFT-Verfahrens und/oder Wavelet-Verfahrens durchgeführt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the impedance calculation is performed by means of an FFT method and / or wavelet method. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet, dass eine Triggerung eines Impedanzsprungs durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized thereby that a triggering of an impedance jump is carried out. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitsüberwachung der Frequenz und/oder der Spannung durchgeführt wird, sodass bei einer Abweichung der Frequenz und/oder der Spannung von einem vorgegebenen Sollwert ein Sicherheitssignal generiert wird. Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a safety monitoring of the frequency and / or the voltage is performed so that when a deviation of the frequency and / or voltage from a predetermined desired value, a safety signal is generated. Verfahren zum selbsttätigen Schalten bei Zu- und/oder Abschalten eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere bei einer Einspeisung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird. Method for automatic switching upon connection and / or disconnection of a main signal superimposed with a side signal, in particular in the case of an infeed, characterized in that a method according to one of the preceding claims 1 to 5 is carried out. Vorrichtung zur kontinuierlichen Echtzeiterkennung eines mit einem Nebensignal überlagerten Hauptsignals, insbesondere zur Echtzeiterkennung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs bei einer Einspeisung eines Stromsignals in ein Niederspannungsnetz, mittels einer Impedanzmessung umfassend: Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6. Device for the continuous real-time detection of a main signal superimposed with a side signal, in particular for the real-time detection of an unintentional island operation when a current signal is fed into a low-voltage network, by means of an impedance measurement comprising: Means for carrying out a method according to one of the preceding claims 1 to 6. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel mindestens umfassen: einen Frequenzspektrumanalysator (30, 40), zum Erfassen eines mindestens einen Hauptfrequenzbereich und mindestens einen Nebenfrequenzbereich umfassenden Frequenzbereich des überlagerten Hauptsignals, sodass ein Frequenzspektrum des überlagerten Hauptsignals ermittelt ist und mindestens eine Impedanzberechnungseinrichtung (50), zum Berechnen einer Impedanz aus den aus dem Frequenzspektrum gewonnenen Magnituden von Strom und Spannung des Nebensignals in einem Nebenfrequenzbereich des ermittelten Frequenzspektrums, sodass ein Abtasten der Impedanz über die Zeit realisiert wird. Apparatus according to claim 7, characterized in that the means comprise at least: a frequency spectrum analyzer ( 30 . 40 ), for detecting a frequency range of the superposed main signal comprising at least one main frequency range and at least one secondary frequency range, such that a frequency spectrum of the superposed main signal is determined and at least one impedance calculator ( 50 ) for calculating an impedance from the magnitude of current and voltage of the sub-signal obtained from the frequency spectrum in a sub-frequency range of the detected frequency spectrum, so that sampling of the impedance over time is realized. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Triggereinrichtung (60) zur Triggerung eines Impedanzsprungs vorgesehen ist. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that a triggering device ( 60 ) is provided for triggering an impedance jump. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6 und/oder einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9 in einer Anwendung, ausgewählt aus der Gruppe der Anwendungen umfassend: Stromeinspeisung, insbesondere aus Energieerzeugungsanlangen an einem Niederspannungsnetz, bevorzugt aus Blockheizkraftwerken, Wasserkraftanlagen, Solaranlagen und/oder Windkraftanlagen, insbesondere in einem Bereich kleiner gleich 30 kW. Use of a method according to one of the preceding claims 1 to 6 and / or a device according to one of the preceding claims 7 to 9 in an application selected from the group of applications comprising: Power supply, in particular from Energieerzeugungsanlangen on a low-voltage grid, preferably from combined heat and power plants, hydropower plants, solar systems and / or wind turbines, in particular in a range less than or equal to 30 kW.
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