DE102014222598A1 - Disconnecting faulty network sections of a low-voltage network from other network sections - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Trennen von fehlerhaften Netzabschnitten eines Niederspannungsnetzes von weiteren Netzabschnitten des Niederspannungsnetzes ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Netzabschnitte jeweils durch einen Leistungsschalter (5, 6) voneinander getrennt sind, wobei benachbarte Leistungsschalter (5, 6) miteinander zur Bestimmung einer Leitungsdifferenz in drahtloser Datenverbindung (8) stehen und den zwischen ihnen liegenden Netzabschnitt vom Niederspannungsnetz trennen, wenn ein vorgegebener, einem Fehler entsprechender Differenzwert der Ströme, die durch benachbarte Leistungsschalter (5, 6) fließen, überschritten wird. Damit kann ein großflächiger Ausfall der Spannungsversorgung im Fehlerfall reduziert werden.A method for separating faulty network sections of a low-voltage network from further network sections of the low-voltage network is characterized in that a plurality of network sections are each separated by a power switch (5, 6), wherein adjacent power switches (5, 6) with each other for determining a line difference in wireless data connection (8) and disconnect the network section between them from the low-voltage network when a predetermined error value corresponding to the difference of the currents flowing through adjacent circuit breakers (5, 6) is exceeded. This can be a large-scale failure of the power supply can be reduced in case of failure.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von fehlerhaften Netzabschnitten eines Niederspannungsnetzes von weiteren Netzabschnitten des Niederspannungsnetzes. The invention relates to a method for separating faulty network sections of a low-voltage network from other network sections of the low-voltage network.
Niederspannungsnetze sind ein Teil des Stromnetzes zur Verteilung der elektrischen Energie an den größten Teil der elektrischen Endverbraucher, der aus Niederspannungsgeräten besteht. Um Spannungsverluste zu vermeiden, sind Niederspannungsnetze in der räumlichen Ausdehnung auf einen Bereich von einigen 100 m bis zu einigen wenigen Kilometern beschränkt. Sie werden daher regional über Transformatorstationen (Ortsnetzstationen) aus einem übergeordneten Mittelspannungsnetz gespeist. Sie werden in Europa üblicher Weise mit einer Netzspannung von 230 V (zwischen jedem Außenleiter und dem Neutralleiter) bzw. 400 V (zwischen den drei Außenleitern), jedenfalls aber nur bis zu 1000 V betrieben. Bemessungsleistungen einzelner Ortsnetztransformatoren können je nach Zielnetzplanung des jeweiligen Verteilnetzbetreibers variieren, liegen aber typischer Weise bei 250 oder 400kVA für ländliche Gebiete und 630 oder 800kVA für innerstädtische Gebiete. Low-voltage networks are part of the electricity distribution network that distributes electrical energy to most of the final electrical consumers, which consists of low-voltage equipment. In order to avoid voltage losses, low-voltage networks are limited in the spatial extent to a range of some 100 m to a few kilometers. They are therefore fed regionally via transformer stations (local network stations) from a superordinate medium-voltage network. They are usually operated in Europe with a mains voltage of 230 V (between each outer conductor and the neutral conductor) or 400 V (between the three outer conductors), but in any case only up to 1000 V. Rated outputs of individual local power transformers may vary depending on the destination grid planning of the respective distribution system operator, but are typically 250 or 400kVA for rural areas and 630 or 800kVA for inner city areas.
Der klassische Netzbetrieb wird durch die immer stärker werdende Durchdringung mit dezentralen, meist erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen (DEA) als auch der zunehmenden Entwicklung der Elektromobilität vor große Herausforderungen gestellt. Dabei versteht man unter einer dezentralen Energieerzeugungsanlage (DEA) zum Beispiel eine Photovoltaikanlage oder eine Windkraftanlage. Traditional grid operation is facing great challenges due to the increasing penetration of decentralized, mostly renewable energy generation plants (DEA) as well as the increasing development of electromobility. For example, a decentralized power generation plant (DEA) is a photovoltaic system or wind turbine.
Stand der Technik State of the art
In den letzten Jahren zeigte sich der Trend zu sogenannten „Smart Grids“, welche als intelligente Stromnetze die kommunikative Vernetzung und Steuerung von Stromerzeugern, Speichern, elektrischen Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln in Energieübertragungs- und Energieverteilungsnetzen der Elektrizitätsversorgung umfassen. In recent years, there has been a trend towards so-called "smart grids" which, as intelligent power grids, comprise the communicative networking and control of power generators, storage devices, electrical consumers and network resources in energy transmission and energy distribution networks of the electricity supply.
Dabei kann die Netzstabilität in Energieübertragungs- und Energieverteilungsnetzen vorwiegend in zwei Problembereiche eingeteilt werden: Das vorherrschende Problem in ländlichen Energieverteilernetzen ist die Spannungshaltung, das auch als „U-Problem“ bezeichnet wird. In urbanen Energieverteilernetzen, die aufgrund der Lastdichte eher geringe Leitungslängen aufweisen, ist weniger die Spannungshaltung als vielmehr das Problem der Auslastung von Betriebsmitteln vorherrschend. Dies wird auch als „I-Problem“ bezeichnet. Dezentrale Einspeiser verringern dabei zunächst die hohe Auslastung von Leitungen und Transformatoren. In den seltensten Fällen werden aber auch die Leistungsgrenzen bei der Rückspeisung verletzt. Das wahrscheinlich größere Problem können unkoordinierte, zusätzliche Lasten durch das Laden von Elektrofahrzeugen verursachen. Network stability in energy transmission and distribution grids can be divided into two main problem areas: The predominant problem in rural energy distribution grids is the voltage level, which is also called the "U problem". In urban power distribution networks, which tend to have low line lengths due to the load density, it is not the voltage maintenance that is more prevalent but the problem of equipment utilization. This is also called the "I problem". Decentralized feeders initially reduce the high utilization of lines and transformers. In the rarest cases, however, the performance limits in the feedback are violated. Probably the bigger problem can cause uncoordinated, additional loads by charging electric vehicles.
Darüber hinaus können z.B. in suburbanen Gebieten Netzabschnitte innerhalb eines Netzgebietes sowohl einen ländlichen als auch einen urbanen Charakter haben. Um beim letzten Teilnehmer noch die durch Normen (beispielsweise durch die
Für urbane Netze besteht eine zusätzliche Lösungsmöglichkeit darin, die Netze vermascht zu betreiben. Möglich ist dies dadurch, dass durch das historische Wachsen der Stromnetze gerade im urbanen Gebiet eine Vielzahl von meist offen betriebenen Kuppelstellen existiert, die für eine Vermaschung geschlossen werden können. Dadurch wird die Kurzschlussleistung im Netzgebiet angehoben und die beschriebenen Auswirkungen werden weitgehend reduziert. Praktisch wird dadurch die Gesamtimpedanz deutlich verringert, wodurch die oft zitierte sogenannte „Kupferplatte“ entsteht. For urban networks, an additional solution is to mesh the networks. This is possible due to the fact that the historic growth of electricity grids, especially in urban areas, leads to a large number of mostly openly operated coupling points that can be closed for meshing. As a result, the short-circuit power in the grid area is increased and the described effects are largely reduced. In practical terms, this significantly reduces the overall impedance, resulting in the so-called "copper plate", which is often cited.
Problematisch ist nun die Behandlung dieses vermaschten Netzes im Fehlerfall. Ein Maschennetz ist in der elektrischen Energietechnik eine spezielle Form von Stromnetz, welches in der Topologie durch eine Vielzahl von Knoten und Maschen bestimmt ist. Maschennetze weisen im Regelfall mehrere Einspeisepunkte auf und verteilen elektrische Energie über mehrere Verbindungsleitungen zu den einzelnen Verbrauchern. Neben der großen Kurzschlussleistung, die in vermaschten Netzen beherrscht werden muss, leidet im Fehlerfall vor allem die Selektivität und damit erhöht sich die Anzahl der betroffenen Kunden. Üblicher Weise besteht das Schutzkonzept in Niederspannungsnetzen aus Schmelzsicherungen (= Überstromschutzeinrichtung, die durch das Abschmelzen eines Schmelzleiters den Stromkreis unterbricht, wenn die Stromstärke einen bestimmten Wert während einer ausreichenden Zeit überschreitet) oder ungerichteten Schutzrelais an den Abgängen der Sammelschienen der Trafostation des entsprechenden Niederspannungsnetzes. In einem Fehlerfall kann dadurch nicht selektiv die Fehlerstelle ausgeschaltet werden, sondern es muss das ganze Netzgebiet abgeschaltet und dann die Fehlersuche gestartet werden. The problem now is the treatment of this meshed network in case of failure. A mesh network in electric power engineering is a special form of power network, which in the topology is determined by a multiplicity of knots and meshes. As a rule, mesh networks have several feed-in points and distribute electrical energy over several connecting lines to the individual consumers. In addition to the high short-circuit power that must be mastered in meshed networks, the selectivity suffers in the event of a fault and thus the number of affected customers increases. Normally, the protection concept in low-voltage networks consists of fuses (= overcurrent protection device, which breaks the circuit when the current exceeds a certain value for a sufficient time by melting a fused conductor) or non-directional protective relays at the outgoing busbars of the transformer station of the corresponding low-voltage network. In the event of an error, this means that the fault location can not be switched off selectively. Instead, the entire network area must be switched off and the troubleshooting started.
Ein gegensätzliches Problem stellt sich bei inselnetzfähigen Microgrids. Ein Microgrid ist im Allgemeinen eine Gruppe von Erzeugungsanlagen, Speichern und Lasten, die in der Regel netzgekoppelt an übergeordneten Netzen betrieben werden, jedoch im Falle von Großstörungen oder auch Marktanreizen in einen autonomen Betrieb übergehen können. An opposite problem arises with island-capable microgrids. A microgrid is generally a group of generators, memories and loads that are usually network-connected to higher-level networks, but can become autonomous in the event of major disruption or market incentives.
Im Inselnetzbetrieb, in dem die Versorgung durch dezentrale Energieerzeugungsanlagen (DEA) bereitgestellt wird, sinkt die verfügbare Kurzschlussleistung im Fehlerfall. DEA sind meist nur in der Lage, den 1,1- bis 1,2-fachen Nennstrom im Fehlerfall zu liefern. Dadurch kann der notwendige Kurzschlussstrom zum raschen Auslösen der standardmäßig eingesetzten Schmelzsicherung nicht geliefert werden. In off-grid operation, where the supply is provided by distributed power generation systems (DEA), the available short-circuit power decreases in the event of a fault. DEA are usually only able to deliver 1.1 to 1.2 times the rated current in the event of a fault. As a result, the necessary short-circuit current for rapid release of the standard fuse used can not be delivered.
Da das übliche Schutzkonzept für Niederspannungsnetze also passiv ist, würden im vermaschten Betrieb bei einem Fehlerfall großflächige Ausfälle entstehen. Im Inselbetrieb könnten im Fall von großflächigen Blackouts die Fehler nicht mehr zuverlässig geklärt werden. Since the usual protection concept for low-voltage networks is therefore passive, large-scale failures would arise in intermeshed operation in the event of a fault. In island operation, the errors could no longer be reliably resolved in the case of large blackouts.
Zu Beginn der elektrischen Energieversorgung war das Konzept der Vermaschung durchaus die Praxis und wurde erst in jüngerer Zeit durch die Auftrennung in z.B. offene Doppelringe ersetzt. Der Vorteil besteht eben darin, dass dadurch wesentlich selektiver auf Fehler reagiert werden kann und auch eine strukturelle n – 1 Sicherheit (wenn ein Leitungsabschnitt ausfällt, können von beiden Seiten alle Kunden nach Umschaltung sofort wiederversorgt werden) in Niederspannungsnetzen gegeben ist. At the beginning of the electrical power supply, the concept of meshing was quite the practice and has only recently been resolved by separation into e.g. replaced open double rings. The advantage lies in the fact that this makes it possible to react much more selectively to faults and also provides structural safety (if one line section fails, all customers can be immediately re-supplied from both sides after switchover) in low-voltage networks.
Insbesondere in Hoch- und Mittelspannungsnetzen werden aktive Konzepte des Netzschutzes für den vermaschten Betrieb bereits verwendet. Der Netzschutz beschreibt die technischen Vorkehrungen, mit denen das elektrische Energieübertragungsnetz vor den Auswirkungen von Fehlern (Kurzschluss, Erdschluss) in einzelnen Netzteilen geschützt wird. Die Netzschutzgeräte messen über Stromwandler den Strom und/oder über Spannungswandler auch die Spannung, sie unterscheiden den Fehlerfall vom Normalbetrieb. Wenn der Fehlerfall festgestellt wird, dann wird der dazugehörige Leistungsschalter ausgeschaltet und somit das fehlerhafte Netzsegment vom restlichen Versorgungsnetz getrennt. Dieses bleibt so vor den Auswirkungen des Fehlers geschützt. Particularly in high and medium voltage networks, active concepts of network protection are already used for meshed operation. Network protection describes the technical precautions that protect the electrical energy transmission network from the effects of faults (short circuit, ground fault) in individual power supplies. The line protection devices measure the current via the current transformer and / or the voltage via the voltage transformer. They distinguish the fault from normal operation. If the error is detected, then the associated circuit breaker is switched off and thus the faulty network segment is disconnected from the rest of the supply network. This will thus be protected from the effects of the error.
So werden in Mittel- und Hochspannungsnetzen üblicherweise Distanzschutzgeräte oder UMZ-Schutzgeräte eingesetzt. Bei einem UMZ-Schutz (unabhängiger Maximalstromzeitschutz) wird beim Überschreiten eines eingestellten Strombetrages, z. B. 400 A, nach Ablauf der zugehörigen Verzögerungszeit ein Signal zum Ausschalten des Leistungsschalters erteilt. Die Verzögerungszeit ist unabhängig vom tatsächlich fließenden Strom. Bei vorhandenen Nachrichtenwegen werden auch Leitungsdifferentialschutzgeräte genutzt. Diese sind im Gegensatz zu den Distanz- und UMZ-Schutzgeräten streng selektiv, sie haben jeweils einen Schutzbereich zwischen zwei Stromwandlern (bzw. jeweils auf beiden Seiten des Stromwandlers). Thus, in medium and high voltage networks usually distance protection devices or UMZ protection devices are used. With a DEV protection (independent maximum current time protection), when a set current amount is exceeded, eg. B. 400 A, after the associated delay time issued a signal to turn off the circuit breaker. The delay time is independent of the actual flowing current. In the case of existing message paths, line differential protection devices are also used. In contrast to the distance and overcurrent protection devices, these are strictly selective, they each have a protection range between two current transformers (or both on each side of the current transformer).
Beim Leitungsdifferentialschutz werden die Ströme an beiden Seiten des Leistungsschalters ermittelt. Die Summe der zufließenden Ströme sollte gleich der Summe der abfließenden Ströme sein. Wird diese Grundforderung nicht eingehalten, löst der Schutz aus. Es wird ein Nachrichtenweg genutzt, um den Messwert des Stromes von der einen Seite der Leitung zur anderen Seite zu übertragen. Somit kennen beide Schutzgeräte den eigenen und den Strom der Gegenstelle. Wird hier eine Differenz festgestellt, wird über die zugeordneten Leistungsschalter die Leitung abgeschaltet. Digitale Schutzeinrichtungen können bei Ausfall des Nachrichtenweges meistens noch als UMZ-Schutz betrieben werden. Allerdings fehlt dann die strenge Selektivität des Leitungsdifferentialschutzes. Zusätzlich als Reserveschutz für die Leitung sind oft auch Distanz- und/oder UMZ-Schutzgeräte auf beiden Seiten der Leitung mit im Einsatz. For line differential protection, the currents are determined on both sides of the circuit breaker. The sum of the inflowing streams should be equal to the sum of the outflowing streams. If this basic requirement is not met, the protection triggers. A message path is used to transmit the measured value of the current from one side of the line to the other side. Thus, both protection devices know their own and the power of the remote station. If a difference is detected here, the line is switched off via the assigned circuit breaker. Digital protective devices can usually be operated as a UMZ protection in case of failure of the message path. However, then lacks the strict selectivity of the line differential protection. In addition, distance protection and / or UMZ protection devices on both sides of the line are often used as back-up protection for the line.
Im Prinzip wäre auch ein gerichteter Überstrom-Zeitschutz (UMZ-R) möglich, etwa mittels Selektivität über eine Staffelung der Auslösezeit und die Richtungsinformation, jedoch ist dieser nur dann wirklich selektiv, wenn die Topologie des Spannungsnetzes gleich bleibt. Dies ist bei Mittelspannungs- und insbesondere Niederspannungsnetzen jedoch nicht der Fall, wodurch entsprechender Engineeringaufwand entstehen würde. In principle, directional overcurrent time protection (UMZ-R) would also be possible, for example by means of selectivity via staggering of the tripping time and the direction information, but this is only truly selective if the topology of the voltage network remains the same. However, this is not the case with medium-voltage and in particular low-voltage networks, which would result in corresponding engineering expenditure.
Für einen gerichteten Differentialschutz in Niederspannungsnetzen liegen zudem keine Nachrichtenverbindungen zwischen den Schutzgeräten vor. Eigene physische Datenverbindungen zu schaffen wäre nicht rentabel. In addition, there are no communication links between the protection devices for directional differential protection in low-voltage networks. Creating your own physical data connections would not be profitable.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für den Netzschutz zur Verfügung zu stellen, welche sowohl für vermaschte Niederspannungsnetze als auch für autonome Niederspannungsnetze (Inselbetrieb) einen großflächigen Ausfall der Spannungsversorgung im Fehlerfall reduziert. An object of the present invention is to provide a network protection solution which, for both meshed low-voltage networks and autonomous low-voltage networks (island operation), reduces large-scale power failure in the event of a fault.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst und umfasst ein Verfahren zum Trennen von fehlerhaften Netzabschnitten eines Niederspannungsnetzes von weiteren Netzabschnitten des Niederspannungsnetzes, wobei mehrere Netzabschnitte jeweils durch einen Leistungsschalter voneinander getrennt sind, wobei benachbarte Leistungsschalter miteinander zur Bestimmung einer Leitungsdifferenz in drahtloser Datenverbindung stehen und den zwischen ihnen liegenden Netzabschnitt vom Niederspannungsnetz trennen, wenn ein vorgegebener, einem Fehler entsprechender Differenzwert der Ströme, die durch benachbarte Leistungsschalter fließen, überschritten wird. This object is achieved by a method having the features of
Es wird also vorgeschlagen, einen intelligenten Niederspannungs-Leistungsschalter inklusive Schutzfunktionalität zur Verfügung zu stellen, wobei mit „intelligent“ gemeint ist, dass der einzelne Leistungsschalter so viel Wissen über seine Umgebung und die Gesetzmäßigkeiten darin hat, um mit seinen Nachbarn einen Fehlerfall zu klären und alle erfindungsgemäßen Leistungsschalter kollektiv einen zuverlässigen Netzbetrieb sicherstellen. Der Aufbau der Leistungsschalter für das erfindungsgemäße Verfahren entspricht somit einem Multi-Agenten-System, in welchem verschiedene Agenten in loser Kopplung ein übergeordnetes Ziel – den Netzschutz – verfolgen. It is therefore proposed to provide an intelligent low-voltage circuit breaker including protection functionality, where by "intelligent" it is meant that the individual circuit breaker has so much knowledge about its environment and the laws therein to clarify a fault with its neighbors and all power switches according to the invention collectively ensure reliable network operation. The structure of the circuit breaker for the inventive method thus corresponds to a multi-agent system in which various agents in loose coupling pursue a higher-level goal - the network protection.
Funktional bedeutet dies, dass zwei benachbarte Leistungsschalter jeweils einen Leitungsdifferentialschutz bilden, um eine selektive Abschaltung von Fehlern in (teil)vermaschten Niederspannungsnetzen bzw. inselfähigen Microgrids zu ermöglichen. Der Leistungsschalter kann dabei als Agent modelliert werden, der über folgende Ressourcen verfügt: Messung der Ströme an den angeschlossenen Leitungen, Betätigung der Trennschalter für diese Leitungen. Functionally, this means that two adjacent circuit breakers each form a line differential protection to allow a selective shutdown of faults in (partially) meshed low-voltage networks or island-capable microgrids. The circuit-breaker can be modeled as an agent having the following resources: measuring the currents on the connected lines, operating the disconnecting switches for these lines.
Ein erfindungsgemäßer Leistungsschalter wird folglich zumindest über folgendes Wissen verfügen:
- – topologische Information über die benachbarten Leistungsschalter
- – Stromdurchsatz durch die benachbarten Leistungsschalter. Er kann darüber hinaus noch über folgendes Wissen verfügen:
- – Belastungsgrenzen der angeschlossenen Leitungen
- – technische Informationen über die benachbarten Leistungsschalter, wie Reaktionsgeschwindigkeit
- – gegebenenfalls Informationen, wie Topologieänderungen betreffend die benachbarten Leistungsschalter erkannt werden können.
- - topological information about the adjacent circuit breakers
- - Current throughput through the adjacent circuit breakers. He may also have the following knowledge:
- - Load limits of the connected cables
- - technical information about the adjacent circuit breakers, such as reaction speed
- If appropriate, information on how topology changes relating to the adjacent circuit breakers can be detected.
Falls der Leistungsschalter über alle Punkte des hier aufgezählten Wissens verfügt, kann er autonom alle Entscheidungen fällen, die in den Aufgabenbereich des Leitungsdifferentialschutzes fallen. If the circuit breaker has all the points of knowledge listed here, it can autonomously make all decisions that fall within the scope of line differential protection.
Durch die Verwendung von drahtloser Kommunikation ist es nicht notwendig, physische Datenverbindungen zwischen den Leistungsschaltern zu schaffen. By using wireless communication, it is not necessary to provide physical data connections between the circuit breakers.
Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss festgelegt werden, welche Leistungsschalter den beiden Leitungsenden eines Netzabschnitts zugeordnet sind, also welche Leistungsschalter bezüglich eines bestimmten Netzabschnittes als benachbart gelten. Hierfür gibt es zumindest drei Möglichkeiten: For the application of the method according to the invention, it must be determined which circuit breakers are assigned to the two line ends of a network section, that is to say which circuit breakers are considered to be adjacent with respect to a specific network section. There are at least three options for this:
Erstens kann vorgesehen sein, dass die Festlegung, welche Leistungsschalter benachbart sind und zwecks Bestimmung einer Leitungsdifferenz miteinander in drahtloser Datenverbindung stehen, durch eine den Leistungsschaltern übergeordnete Stelle erfolgt und durch die Leistungsschalter nicht verändert wird. Diese Ausführungsform kann für erste Pilotanwendungen oder Demonstrationen verwendet werden, oder wenn sichergestellt ist, dass es zu keinen topologischen Änderungen kommt. Die übergeordnete Stelle ist dann in der Regel ein Fachmann, der die Festlegung händisch eingibt. Die Festlegung kann dann nur wieder händisch durch einen Fachmann geändert werden. Für einen praktischen, nämlich dauerhaften, Einsatz in vielen Niederspannungsnetzen ist diese Möglichkeit aufgrund des hohen Engineeringaufwands nicht geeignet. First, it can be provided that the definition of which circuit breakers are adjacent and in wireless data connection with one another for the purpose of determining a line difference is effected by a point higher than the circuit breaker and is not changed by the circuit breakers. This embodiment can be used for initial pilot applications or demonstrations, or if it is ensured that no topological changes occur. The superordinate body is then usually a specialist who enters the definition manually. The determination can then only be changed manually by a specialist. For a practical, namely permanent, use in many low-voltage networks, this option is not suitable due to the high engineering effort.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass die Festlegung, welche Leistungsschalter benachbart sind, durch eine den Leistungsschaltern übergeordnete Stelle erfolgt und ein Leistungsschalter bei Zuordnung eines neuen benachbarten Leistungsschalters eine drahtlose Datenverbindung zum neuen benachbarten Leistungsschalter zwecks Bestimmung einer Leitungsdifferenz aufbaut. Bei dieser Ausführungsform bekommt ein Leistungsschalter zumindest jene Topologieänderungen, die zu einer Veränderung seiner Nachbarn führt, aus einem zentralen System mitgeteilt, etwa aus einem sogenannten Geoinformationssystem GIS. Als Zwischenstufe kann eine intelligente Ortsnetzstation (iONS) für die Weitergabe der relevanten Nachbaränderungen sorgen. Wenn die Informationsübertragung betreffend die Topologieänderung ausreichend schnell erfolgt, kann der Leistungsschalter selbst auf diese Änderung der/des Nachbarn reagieren und die notwendige Datenverbindung zum neuen Nachbarn aufbauen. The second possibility is that the determination of which circuit breakers are adjacent is performed by a higher-level circuit breaker and a circuit breaker on assignment of a new adjacent circuit breaker a wireless data connection to the new adjacent circuit breaker for the purpose of determining a line difference builds. In this embodiment, a circuit breaker receives at least those topology changes that leads to a change in its neighbors, communicated from a central system, such as a so-called geographic information system GIS. As an intermediate, an intelligent local network station (iONS) can ensure the transmission of the relevant neighbor changes. If the information transfer concerning the topology change is sufficiently fast, the power switch can itself respond to this change of the neighbor and establish the necessary data connection to the new neighbor.
Um eine möglichst selbständige Konfiguration des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erreichen, ist in einer dritten Ausprägung vorgesehen, dass die Festlegung, welche Leistungsschalter benachbart sind, durch den jeweiligen Leistungsschalter erfolgt und ein Leistungsschalter bei Zuordnung eines neuen benachbarten Leistungsschalters zwecks Bestimmung einer Leitungsdifferenz eine drahtlose Datenverbindung zum neuen benachbarten Leistungsschalter aufbaut. In order to achieve the most independent possible configuration of the method according to the invention, it is provided in a third embodiment that the definition of which circuit breaker is adjacent, by the respective circuit breaker and a circuit breaker when assigning a new adjacent circuit breaker for the purpose of determining a line difference, a wireless data connection to the new builds adjacent circuit breaker.
Es erfolgt also eine selbstständige Nachbarerkennung durch den einzelnen Leistungsschalter. Der Leistungsschalter ermittelt dabei seine kommunikationstechnischen Nachbarn und stimmt diese Information mit jener über seine sogenannten „elektrischen“ Nachbarn ab. Kommt es zu einer Topologieänderung, gibt es also einen neuen Leistungsschalter als Nachbarn, wird eine Nachbarerkennung durchgeführt (es werden also z.B. die technischen Informationen über den neuen benachbarten Leistungsschalter ermittelt) und die entsprechende Datenverbindung dementsprechend aufgebaut. Für die Verfahren zur Nachbarerkennung sind grundsätzlich unterschiedliche Verfahren möglich. So there is an independent neighbor detection by the individual circuit breaker. The circuit breaker determines its communication technology neighbors and agrees this information with that about its so-called "electrical" neighbors. If there is a topology change, so there is a new circuit breaker as a neighbor, a neighbor detection is carried out (ie, for example, the technical information on the new adjacent circuit breaker determined) and the corresponding data connection established accordingly. For the methods for neighbor detection fundamentally different methods are possible.
Die zweite und dritte Ausprägung bieten gegenüber einer UMZ-R Lösung den Vorteil der Selektivität aufgrund der Funktionalität des Leitungsdifferentialschutzes. The second and third characteristics offer the advantage of selectivity over a UMZ-R solution due to the functionality of the line differential protection.
Insbesondere die dritte Ausprägung führt in Richtung Automatisierung des Niederspannungsnetzes, weil die Leitungsschalter im Sinne von „Plug&Play“ ohne händischen Engineeringaufwand in das Niederspannungsnetz eingefügt werden können. In particular, the third expression leads in the direction of automation of the low-voltage network, because the line switches in the sense of "plug and play" without manual engineering effort can be inserted into the low-voltage network.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann im Hinblick auf die gewünschte Automatisierung von Niederspannungsnetzen auch eine Zusatzfunktionalität bereitgestellt werden, indem bereits bei Überlastung eines Netzabschnitts eine Meldung an eine übergeordnete Regelungsinstanz des Niederspannungsnetzes erfolgt. Damit kann dem eingangs erwähnten I-Problem Rechnung getragen werden, also eine Überlastung erkannt (und dieser gegebenenfalls entgegengewirkt) werden, bevor ein Fehlerfall entsteht. With the method according to the invention, with regard to the desired automation of low-voltage networks, an additional functionality can also be provided in that a message is sent to a higher-level regulatory authority of the low-voltage network even when a network section is overloaded. Thus, the I-problem mentioned above can be taken into account, so an overload detected (and this counteracted if necessary) before an error occurs.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Regel rechnergestützt durchgeführt werden. Entsprechend kann die gegenständliche Erfindung auch als Computerprogrammprodukt realisiert werden, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher eines Leistungsschalters eines Niederspannungsnetzes ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm vom Leistungsschalter ausgeführt wird. The method according to the invention will generally be performed computer-aided. Accordingly, the subject invention can also be implemented as a computer program product comprising a program and directly loadable into a memory of a circuit breaker of a low-voltage network, with program means to perform all the steps of the inventive method when the program is executed by the circuit breaker.
Die Erfindung umfasst auch ein Niederspannungsnetz mit zumindest einem erfindungsgemäßen Leistungsschalter zum Trennen von fehlerhaften Netzabschnitten des Niederspannungsnetzes von weiteren Netzabschnitten des Niederspannungsnetzes zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Niederspannungsnetz ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter mit einem benachbarten Leistungsschalter zur Bestimmung einer Leitungsdifferenz in drahtloser Datenverbindung steht und eine Trennvorrichtung enthält, welche so ausgeführt ist, dass der zwischen den beiden Leistungsschaltern liegende Netzabschnitt vom Niederspannungsnetz getrennt wird, wenn ein vorgegebener, einem Fehler entsprechender Differenzwert der Ströme, die durch die benachbarten Leistungsschalter fließen, überschritten wird. The invention also encompasses a low-voltage network with at least one circuit breaker according to the invention for disconnecting faulty network sections of the low-voltage network from further network sections of the low-voltage network for carrying out the method according to the invention. The low-voltage network is characterized in that the circuit breaker is in wireless data communication with an adjacent circuit breaker for determining a line differential and includes a disconnecting device configured to disconnect the network section between the two circuit breakers from the low-voltage network, if a predetermined one, a fault corresponding difference value of the currents flowing through the adjacent circuit breaker is exceeded.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figur Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Dabei zeigt die Figur eine schematische Darstellung eines vermaschten Niederspannungsnetzes. To further explain the invention, reference is made in the following part of the description to the figure, from the further advantageous embodiments, details and further developments of the invention can be found. The figure shows a schematic representation of a meshed low-voltage network.
Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention
Die Fig. zeigt ein vermaschtes Niederspannungsnetz, z.B. ein Ortsnetz, mit drei Netzstationen
Die zwischen den benachbarten Leistungsschaltern
Die Datenverbindung zwischen den Leistungsschaltern muss generell robust sein, um die laufende Bestimmung einer Leitungsdifferenz zu gewährleisten. Am einfachsten ist es, wenn standardisierte Datenverbindungen verwendet werden. The data connection between the circuit breakers must generally be robust to ensure the ongoing determination of a line differential. The easiest way is to use standardized data connections.
Für die dritte Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es darüber hinaus noch erforderlich, dass die Leistungsschalter einander selbst als Nachbarn erkennen und ein Leistungsschalter die jeweiligen Nachbarn den von ihm abgehenden Netzabschnitten zuordnet. Hierfür ist es notwendig, einen schnellen Verbindungsaufbau zu gewährleisten, eine peer-to-peer Kommunikation zwischen den Leistungsschaltern und/oder Multihopping zu ermöglichen. Multihopping ist die gleichzeitige Datenübertragung von mehreren Knoten oder Geräten in einem Netzwerk an einen bestimmten Knoten. Moreover, for the third embodiment of the method according to the invention, it is still necessary for the circuit breakers to recognize each other as neighbors and for a circuit breaker to assign the respective neighbors to the network sections originating from it. For this it is necessary to establish a fast connection ensure peer-to-peer communication between the circuit breakers and / or multi-hopping. Multihopping is the simultaneous transfer of data from multiple nodes or devices in a network to a specific node.
Die Datenverbindung sollte mit geringem Aufwand (mit geringer „Grundlast“) laufend die Leitungsdifferenz bestimmen helfen, aber bei Topologieänderungen eine gute Verfügbarkeit aufweisen. An die Reichweite der Datenverbindung sind keine hohen Anforderungen zu stellen, es reicht eine maximale Reichweite von 1000 m bzw. eine Sichtverbindung (line of sight Verbindung). The data connection should be able to determine the line difference continuously with little effort (with low "base load"), but have good availability in the case of topology changes. At the range of the data connection, no high demands to make, it is sufficient a maximum range of 1000 m or a line of sight connection (line connection).
Die Datenverbindung bzw. die Einheiten, welche diese zur Verfügung stellen, sollten nachträglich bei bestehenden Leistungsschaltern installieren werden können. The data link or units that provide them should be retrofitable to existing circuit breakers.
Die Datenverbindung könnte etwa mit der mit 802.11p standardisierten Erweiterung des WLAN Standards und mit dem bei
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erste Netzstation first network station
- 22
- zweite Netzstation; second network station;
- 33
- dritte Netzstation; third network station;
- 44
- Sammelschiene bus
- 55
- erster Leistungsschalter first circuit breaker
- 66
- zweiter Leistungsschalter second circuit breaker
- 77
- Fehlerstelle fault location
- 88th
-
Datenverbindung zwischen erstem und zweitem Leistungsschalter
5 ,6 Data connection between first andsecond circuit breaker 5 .6
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- EN50160 [0006] EN50160 [0006]
- ETSI G5 [0042] ETSI G5 [0042]
Claims (8)
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012207624A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Module unit, network and method for monitoring a power supply network |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7755872B2 (en) * | 2006-09-14 | 2010-07-13 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | System, method and device to preserve protection communication active during a bypass operation |
US7576963B2 (en) * | 2006-12-28 | 2009-08-18 | General Electric Company | Circuit protection system |
US8942108B2 (en) * | 2012-12-14 | 2015-01-27 | General Electric Company | Method and system for current differential protection |
-
2014
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-
2015
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012207624A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Module unit, network and method for monitoring a power supply network |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
EN50160 |
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