DE102018113627B4 - Method and device for fault diagnosis in an electrical network having a ring structure, and computer program product - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz (1, 1') mit mehreren Leitungen (L12, L13, L23) und mehreren Knoten (K1, K2, K3), wobei wenigstens zwei Leitungen Abgangsleitungen (L12, L13) sind, wenigstens eine Leitung eine Querleitung (L23) ist, welche ein Paar von Abgangsleitungen (L12, L13) verbindet, ein Knoten ein durch eine Wechselspannungsquelle (4) gespeister Sammelknoten (K1) ist, an den die Abgangsleitungen (L12, L13) angeschlossen sind, und wenigstens zwei Knoten Querverbindungsknoten (K2, K3) sind, an welchen das Paar von Abgangsleitungen (L12, L13) an die Querleitung (L23) angeschlossen ist, wobei ein Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert zwischen einem Fehlerort (F) auf einer fehlerhaften Leitung und einem der Knoten (K1, K2, K3) in Abhängigkeit von- Querwechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Querwechselstromwiderstand (Z, Z) einer an eine Abgangsleitung (L12, L13) angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtung (7a, 7b) in einem Gegensystem beschreiben,- Leitungswechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Wechselstromwiderstand (Z, Z, Z) einer der Leitungen (L12, L13, L23) beschreiben, und- Abgangsleitungsstromwerten, die jeweils einen am Sammelknoten (K1) in eine der Abgangsleitungen (L12, L13) fließenden Strom (I, I) im Gegensystem beschreiben, ermittelt wird.Method for fault diagnosis in an electrical network (1, 1 ') having a ring structure with a plurality of lines (L12, L13, L23) and a plurality of nodes (K1, K2, K3), at least two lines being outgoing lines (L12, L13), at least a line is a cross line (L23) connecting a pair of outgoing lines (L12, L13), a node is a collecting node (K1) fed by an AC voltage source (4) to which the outgoing lines (L12, L13) are connected, and at least two nodes are cross-connection nodes (K2, K3) to which the pair of outgoing lines (L12, L13) are connected to the cross line (L23), a node fault location AC resistance value between a fault location (F) on a faulty line and one the node (K1, K2, K3) as a function of cross-AC resistance values, each of which has a cross-AC resistance (Z, Z) of an energy conversion device (7a, 7) connected to an outgoing line (L12, L13) 7b) describe in a negative sequence system, - AC line resistance values, which each describe an AC resistance (Z, Z, Z) of one of the lines (L12, L13, L23), and - outgoing line current values, each of which at the common node (K1) into one of the outgoing lines ( L12, L13) current flowing (I, I) describe in the opposite system, is determined.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz mit mehreren Leitungen und mehreren Knoten, wobei wenigstens zwei Leitungen Abgangsleitungen sind, wenigstens eine Leitung eine Querleitung ist, welche ein Paar von Abgangsleitungen verbindet, ein Knoten ein durch eine Wechselspannungsquelle gespeister Sammelknoten ist, an den die Abgangsleitungen angeschlossen sind, und wenigstens zwei Knoten Querverbindungsknoten sind, an welchen das Paar von Abgangsleitungen an die Querleitung angeschlossen ist.The present invention relates to a method for fault diagnosis in an electrical network having a ring structure with a plurality of lines and a plurality of nodes, at least two lines being outgoing lines, at least one line being a cross line which connects a pair of outgoing lines, a node being fed by an AC voltage source Is a collection node to which the outgoing lines are connected and at least two nodes are cross-connection nodes to which the pair of outgoing lines are connected to the cross line.
Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz sowie ein Computerprogrammprodukt.In addition, the invention relates to a device for fault diagnosis in an electrical network having a ring structure and a computer program product.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus dem Dokument
Das Dokument
In modernen elektrischen Netzen, die eine Ringstruktur aufweisen, werden jedoch zunehmend dezentrale Energieumwandlungseinrichtungen, wie Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke oder kleine Wasserkraftwerke, angeschlossen. Diese weisen typischerweise eine Synchron- oder Asynchronmaschine auf, wodurch das elektrische Netz wesentlich komplexer wird und herkömmliche Verfahren zur Fehlerdiagnose nur unzureichende Ergebnisse liefern.In modern electrical networks that have a ring structure, however, decentralized energy conversion devices, such as wind power plants, combined heat and power plants or small hydropower plants, are increasingly being connected. These typically have a synchronous or asynchronous machine, which makes the electrical network much more complex and conventional methods for fault diagnosis only deliver inadequate results.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Fehlerdiagnose in komplexen elektrischen Netzen mit einer Ringstruktur anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying a possibility for fault diagnosis in complex electrical networks with a ring structure.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, dass ein Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert zwischen einem Fehlerort auf einer fehlerhaften Leitung und einem der Knoten in Abhängigkeit von Querwechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Querwechselstromwiderstand einer an eine Abgangsleitung angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtung in einem Gegensystem beschreiben, Leitungswechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Wechselstromwiderstand einer der Leitungen beschreiben, und Abgangsleitungsstromwerten, die jeweils einen am Sammelknoten in eine der Abgangsleitungen fließenden Strom im Gegensystem beschreiben, ermittelt wird.To solve this problem, the invention provides in a method of the type mentioned at the outset that a node fault location alternating current resistance value between a fault location on a faulty line and one of the nodes as a function of transverse alternating current resistance values, each having a transverse alternating current resistance of an energy conversion device connected to an outgoing line Describe counter system, AC line resistance values, which each describe an AC resistance of one of the lines, and outgoing line current values, which each describe a current flowing in one of the outgoing lines at the common node in the opposite system.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der, insbesondere für die Lokalisierung des Fehlers relevante, Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert beim Anschluss von Energieumwandlungseinrichtungen an das elektrische Netz wesentlich von deren Querwechselstromwiderstand beeinflusst wird. Dabei macht es sich die Erfindung zu Nutze, dass der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert mit hinreichender Genauigkeit durch eine Betrachtung des Gegensystems des elektrischen Netzes ermittelt werden kann und der Querwechselstromwiderstandswert der angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtungen typischerweise über weite Betriebszustandsbereiche bekannt und insbesondere auch konstant ist. Unter zusätzlicher Berücksichtigung der typischerweise ebenfalls bekannten Leitungswechselstromwiderstandswerte und der, beispielsweise in der Nähe des Sammelknotens gemessenen, Abgangsleitungsstromwerte kann der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert dann aufwandsarm zur Fehlerdiagnose ermittelt werden.The invention is based on the knowledge that the node fault location alternating current resistance value, which is particularly relevant for the location of the fault, when the energy conversion devices are connected to the electrical network is significantly influenced by their transverse alternating current resistance. The invention makes use of the fact that the node fault location alternating current resistance value can be determined with sufficient accuracy by considering the opposite system of the electrical network and the transverse alternating current resistance value of the connected energy conversion devices is typically known over wide operating state ranges and in particular is also constant. With additional consideration of the line AC resistance values, which are typically also known, and the outgoing line current values measured, for example, in the vicinity of the collecting node, the node fault location AC resistance value can then be determined with little effort for fault diagnosis.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit vorteilhafterweise eine Fehlerdiagnose in komplexen elektrischen Netzen mit einer Ringstruktur, auch wenn an diese Energieumwandlungseinrichtungen angeschlossen sind. Insbesondere erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, den Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert anhand a priori bekannter Daten in Form der Querwechselstromwiderstandswerte und der Leitungswechselstromwiderstandswerte sowie in der Nähe des Sammelknotens gemessener Abgangsleitungsstromwerte mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für Fehler in Form von Kurzschlüssen, beispielsweise zweipolige Phase-Phase-Fehler oder einpolige Erdfehler.The method according to the invention thus advantageously enables fault diagnosis in complex electrical networks with a ring structure, even when connected to these energy conversion devices. In particular, the method according to the invention allows the node fault location alternating current resistance value to be determined with high accuracy on the basis of known a priori data in the form of the transverse alternating current resistance values and the line alternating current resistance values and outgoing line current values measured in the vicinity of the collecting node. The method according to the invention is suitable for faults in the form of short circuits, for example two-pole phase-phase faults or single-pole earth faults.
In der Regel ist das elektrische Netz ein mehrphasiges, insbesondere dreiphasiges, Wechselstromnetz, wie ein Mittelspannungs- oder Niederspannungsenergieversorgungsnetz. Der Begriff „Gegensystem“ im Sinne der Erfindung bezieht sich auf eine analytische Betrachtung des elektrischen Netzes nach der Methode der symmetrischen Komponenten, wobei das Netz in ein Mitsystem, das Gegensystem und ein Nullsystem aufgeteilt wird. Die Wechselstromwiderstandswerte können jeweils eine Impedanz oder eine Admittanz beschreiben. Sie können rein realwertig oder auch komplexwertig sein.As a rule, the electrical network is a multi-phase, in particular three-phase, AC network, such as a medium-voltage or low-voltage power supply network. The term "negative system" in the sense The invention relates to an analytical view of the electrical network according to the symmetrical component method, the network being divided into a co-system, the opposite system and a zero system. The AC resistance values can each describe an impedance or an admittance. They can be purely real or complex.
Die Energieumwandlungseinrichtungen sind in der Regel dezentrale Energieumwandlungseinrichtungen. Beispiele für Energieumwandlungseinrichtungen sind Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke oder Wasserkraftanlagen. Die Energieumwandlungseinrichtungen können eine zur Energieeinspeisung in das elektrische Netz ausgebildete Synchronmaschine oder Asynchronmaschine aufweisen. Der Querwechselstromwiderstandswert kann bei einer Synchronmaschine aus Typenschildangaben und dergleichen abgeleitet oder ermittelt werden, da er im Wesentlichen konstruktiv bedingt ist. Bei Asynchronmaschinen hängt der Querwechselstromwiderstandswert in geringem Umfang vom Schlupf ab. Da Asynchronmaschinen im Regelfall jedoch mit sehr geringem Schlupf betrieben werden, kann ein Querwechselstromwiderstandswert für eine Asynchronmaschine bei einem vorgegebenen Schlupfwert verwendet werden, ohne die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens maßgeblich zu beeinträchtigen. Eine Energieumwandlungseinrichtung kann auch einen Umrichter zur Einspeisung in das elektrische Netz aufweisen. Auch in diesem Fall kann ein Querwechselstromwiderstandswert verwendet werden, wenn der Umrichter zur Einspeisung in das Gegensystem ausgebildet ist.The energy conversion devices are usually decentralized energy conversion devices. Examples of energy conversion devices are wind power plants, combined heat and power plants or hydropower plants. The energy conversion devices can have a synchronous machine or asynchronous machine designed for feeding energy into the electrical network. In a synchronous machine, the cross-alternating current resistance value can be derived or determined from information on the nameplate and the like, since it is essentially a result of the design. In asynchronous machines, the transverse AC resistance value depends to a small extent on the slip. However, since asynchronous machines are usually operated with very little slip, a cross-AC resistance value can be used for an asynchronous machine with a given slip value without significantly impairing the accuracy of the method according to the invention. An energy conversion device can also have a converter for feeding into the electrical network. In this case too, a transverse AC resistance value can be used if the converter is designed to be fed into the opposite system.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann einen Schritt des Abrufens der Querwechselstromwiderstandswerte und/oder der Leitungswechselstromwiderstandswerte, beispielsweise aus einer Speichereinheit oder/oder mittels einer Kommunikationseinheit, aufweisen. Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Messens der Abgangsleitungsstromwerte aufweisen. Das Messen erfolgt bevorzugt am oder nah am Sammelknoten.The method according to the invention can have a step of calling up the transverse AC resistance values and / or the line AC resistance values, for example from a storage unit or / or by means of a communication unit. Furthermore, the method can have a step of measuring the outgoing line current values. The measurement is preferably carried out at or close to the collecting node.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts bevorzugt in zusätzlicher Abhängigkeit eines Netzwechselstromwiderstandswerts, der einen Innenwechselstromwiderstand der Wechselspannungsquelle im Gegensystem beschreibt. Durch die Berücksichtigung des Innwechselstromwiderstands der Wechselspannungsquelle kann die Fehlerdiagnose in ihrer Genauigkeit verbessert werden.In the method according to the invention, the node fault location alternating current resistance value is preferably determined as an additional function of an alternating current mains resistance value which describes an internal alternating current resistance of the alternating voltage source in the negative system. By taking into account the internal AC resistance of the AC voltage source, the accuracy of the error diagnosis can be improved.
Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts anhand eines Modells, dem ein Ersatzschaltbild des Gegensystems des elektrischen Netzes zugrunde liegt und das einen am Fehlerort in das Gegensystem fließenden und dieses durchströmenden Fehlerstrom modelliert. Das Ersatzschaltbild weist bevorzugt lediglich passive Komponenten, wobei die Abgangsleitungsstromwerte als Ströme im Ersatzschaltbild angenommen werden. Mit anderen Worten kann der Fehlerstrom als durch eine das Gegensystem speisende Stromquelle betrachtet werden, welche die gemessenen, durch die Abgangsleitungsstromwerte beschriebenen Ströme verursacht. Da der Fehlerort zwischen einem beliebigen Paar benachbarter Knoten liegen kann, kann ein vom Fehlerort abhängiges Ersatzschaltbild verwendet werden.The node fault location alternating current resistance value is preferably determined using a model which is based on an equivalent circuit diagram of the counter system of the electrical network and which models a fault current flowing into the counter system at the fault location and flowing through it. The equivalent circuit diagram preferably has only passive components, the outgoing line current values being assumed as currents in the equivalent circuit diagram. In other words, the fault current can be viewed as from a current source feeding the negative sequence system, which causes the measured currents described by the outgoing line current values. Since the fault location can lie between any pair of neighboring nodes, an equivalent circuit diagram depending on the fault location can be used.
Bevorzugt wird der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert gemäß einer Berechnungsvorschrift ermittelt, die in Abhängigkeit der fehlerhaften Leitung gewählt wird oder die von der fehlerhaften Leitung abhängig ist. Die Berechnungsvorschrift kann eine vom Fehlerort abhängige oder in Abhängigkeit des Fehlerorts gewählte Gleichung sein. Alternativ ist es möglich, im Rahmen der Auswertung der Berechnungsvorschrift ein Gleichungssystem des Ersatzschaltbildes aufzustellen und den Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstand durch Lösen des Gleichungssystems, beispielsweise nach dem Knotenpotentialverfahren oder dem Maschenstromverfahren, zu lösen. Ebenso kann im Rahmen der Berechnungsvorschrift das Ersatzschaltbild sukzessive zur Berechnung des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts analysiert und/oder transformiert, beispielsweise unter Nutzung der Dreieck-Stern-Transformation, werden.The node fault location alternating current resistance value is preferably determined in accordance with a calculation rule which is selected as a function of the faulty line or which is dependent on the faulty line. The calculation rule can be an equation which is dependent on the location of the fault or is selected depending on the location of the fault. Alternatively, it is possible to set up an equation system of the equivalent circuit diagram as part of the evaluation of the calculation rule and to solve the node fault location alternating current resistance by solving the system of equations, for example using the node potential method or the mesh current method. Likewise, within the scope of the calculation rule, the equivalent circuit diagram can be successively analyzed and / or transformed to calculate the node fault location alternating current resistance value, for example using the triangle-star transformation.
Durch einen zusätzlichen Schritt kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die fehlerhafte Leitung in Abhängigkeit von Fehlerstrombeitragswerten ermittelt werden, die für eine jeweilige Abgangsleitung einen Beitrag des Stroms entlang der Abgangsleitung zu einem durch den Fehler verursachten Fehlerstrom im Gegensystem beschreiben.By means of an additional step, within the scope of the method according to the invention, the faulty line can be determined as a function of fault current contribution values which, for a respective outgoing line, describe a contribution of the current along the outgoing line to a fault current in the opposite system caused by the fault.
Dazu können die Fehlerstrombeitragswerte mit Referenzfehlerstrombeitragswerten, die für eine jeweilige Abgangsleitung einen den Beitrag eines Stroms der Abgangsleitung bei einem angenommenen Fehler am Ort eines Querverbindungsknotens beschreiben, verglichen werden. Die Referenzfehlerstrombeitragswerte können durch eine Simulation, insbesondere anhand des Ersatzschaltbilds, oder eine Messung im Vorfeld ermittelt worden sein oder im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden.For this purpose, the residual current contribution values can be compared with reference residual current contribution values, which for a respective outgoing line describe the contribution of a current of the outgoing line in the event of an assumed fault at the location of a cross-connection node. The reference residual current contribution values can have been determined by means of a simulation, in particular using the equivalent circuit diagram, or a measurement in advance or can be determined in the context of the method according to the invention.
Außerdem kann ein jeweiliger Fehlerstrombeitragswert als Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können Referenzfehlerstrombeitragswerte verwendet werden, die jeweils einen Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen beschreiben. In addition, a respective residual current contribution value can be determined as a real part of the ratio of the current along the outgoing line to the sum of the currents of all outgoing lines. Alternatively or additionally, reference fault current contribution values can be used, each of which describes a real part of the ratio of the current along the outgoing line to the sum of the currents of all outgoing lines.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner in Abhängigkeit des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts und des Leitungswechselstromwiderstandswerts einer nicht fehlerhaften Leitung ein Fehlerwiderstandswert, der einen Wechselstrom-, Blind- oder Wirkwiderstand zwischen dem Sammelknoten und dem Fehlerort beschreibt, ermittelt wird. Der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert kann mithin als Anteil des Leitungswechselstromwiderstandswerts der fehlerhaften Leitung aufgefasst werden, so dass der Fehlerwiderstandswert durch einfache Addition des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts mit einem oder mehreren Leitungswechselstromwiderstandswerten der nicht fehlerhaften Leitungen berechnet werden kann.Within the scope of the method according to the invention, an error resistance value which describes an AC, reactive or active resistance between the collecting node and the error location can also be determined depending on the node fault location alternating current resistance value and the line alternating current resistance value of a non-faulty line. The node fault location alternating current resistance value can therefore be interpreted as a proportion of the line alternating current resistance value of the faulty line, so that the fault resistance value can be calculated by simply adding the node fault location alternating current resistance value to one or more line alternating current resistance values of the non-faulty lines.
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fehlerdiagnose eine die Entfernung von der Sammelschiene oder eines Orts der Messung eines Abgangsleitungsstromwerts zum Fehlerort beschreibende Fehlerortsinformation ermittelt wird. Dabei kann die Fehlerortsinformation in Abhängigkeit des Fehlerwiderstandswerts oder seiner komplexen Komponenten ermittelt werden. Die Fehlerortsinformation wird insbesondere anhand einer Funktion, die die Entfernung in Abhängigkeit der komplexen Komponente, also einer Resistanz, Konduktanz, Reaktanz oder Suszeptanz, angibt, ermittelt werden. Die Funktion ist typischerweise a priori bekannt und kann beispielsweise in einer Look-Up-Tabelle abgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Fehlerortsinformation in Abhängigkeit eines Resistanz-, Konduktanz-, Reaktanz- oder Suszeptanzbelags des Netzes ermittelt werden.In the method for fault diagnosis according to the invention, fault location information describing the distance from the busbar or a location of the measurement of an outgoing line current value to the fault location is particularly preferably determined. The fault location information can be determined as a function of the fault resistance value or its complex components. The fault location information will be determined in particular on the basis of a function which specifies the distance as a function of the complex component, that is to say a resistance, conductance, reactance or susceptance. The function is typically known a priori and can be mapped, for example, in a look-up table. In other words, the fault location information can be determined as a function of a resistance, conductance, reactance or susceptance coverage of the network.
Außerdem bleiben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Lasten an weiteren Knoten der Abgangsleitungen unberücksichtigt. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass derartige Lasten im Regelfall keinen die gewünschte Genauigkeit der Fehlerdiagnose beeinträchtigenden Einfluss auf das Gegensystem haben.In addition, loads at other nodes of the outgoing lines are preferably not taken into account in the method according to the invention. This is based on the knowledge that loads of this type generally have no influence on the negative system that affects the desired accuracy of the fault diagnosis.
Vorzugsweise werden als Sammelknoten wird eine Sammelschiene und/oder als Wechselspannungsquelle ein einspeisendes Netz verwendet. Das Verfahren lässt sich mithin in unmittelbarer Nähe der Sammelschiene oder eines Netztransformators ausführen, wo mit besonderem Vorteil leicht auf die zur Ermittlung benötigten Wechselstromwiderstandswerte und Abgangsleitungsstromwerte zurückgegriffen werden kann.A busbar and / or a feed-in network is preferably used as the bus node. The method can therefore be carried out in the immediate vicinity of the busbar or a mains transformer, where the AC resistance values and outgoing line current values required for the determination can be easily accessed with particular advantage.
Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz, umfassend eine Steuerungseinrichtung, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt als Relaiseinrichtung zur Verwendung am Sammelknoten bzw. an der Sammelschiene ausgebildet.In addition, the invention relates to a device for fault diagnosis in an electrical network having a ring structure, comprising a control device which is set up to carry out the method according to the invention. The device according to the invention is preferably designed as a relay device for use on the bus node or on the busbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Messeinheit zum Messen eines oder mehrerer der Abgangsleitungsstromwerte und/oder eine Trenneinheit, mittels welcher eine der Abgangsstromleitungen vom Sammelknoten in Abhängigkeit des ermittelten Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts trennbar ist und/oder eine Kommunikationseinheit zum Empfangen des oder der weiteren Abgangsleitungsstromwerte und/oder eine Speichereinheit zum Speichern der Querwechselstromwiderstandswerte und/oder der Leitungswechselstromwiderstandswerte und/oder des Netzwechselstromwiderstandswerts aufweisen.The device according to the invention can be a measuring unit for measuring one or more of the outgoing line current values and / or a separation unit, by means of which one of the outgoing current lines can be separated from the collecting node depending on the determined node fault location alternating current resistance value and / or a communication unit for receiving the further outgoing line current values and / or have a storage unit for storing the cross-AC resistance values and / or the line AC resistance values and / or the mains AC resistance value.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Laden in eine Speichereinheit eines Computers, insbesondere der Steuerungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend Softwarecode, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.The invention also relates to a computer program product for loading into a memory unit of a computer, in particular the control device of the device according to the invention, comprising software code with which the method according to the invention is carried out when the computer program product is executed on a computer.
Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt übertragen, sodass auch mit diesen die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können.All explanations of the method according to the invention can be transferred analogously to the device according to the invention and the computer program product according to the invention, so that the advantages mentioned above can also be achieved with these.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 ein Schaltbild eines elektrischen Netzes mit Ringstruktur; -
2 ein Ersatzschaltbild des Gegensystems des elektrischen Netzes in einer ersten Darstellung; -
3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
5 das in2 gezeigte Ersatzschaltbild in einer zweiten Darstellung; -
6 eine Funktion der Entfernung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu Orten im elektrischen Netz über einer Komponente eines Fehlerwiderstandswerts; und -
7 ein Schaltbild eines weiteren elektrischen Netzes mit Ringstruktur.
-
1 a circuit diagram of an electrical network with a ring structure; -
2nd an equivalent circuit diagram of the opposite system of the electrical network in a first representation; -
3rd a block diagram of an embodiment of the device according to the invention; -
4th a flowchart of an embodiment of the method according to the invention; -
5 this in2nd shown equivalent circuit diagram in a second representation; -
6 a function of the distance of the device according to the invention to locations in the electrical network above a component of a fault resistance value; and -
7 a circuit diagram of another electrical network with a ring structure.
Das elektrische Netz
In den Abgangsleitungen
Darin sind ein Wechselstromwiderstand
Das Ersatzschaltbild wird als Netzwerk mit passiven Komponenten modelliert. Dabei wird angenommen, dass ein das Gegensystem durchströmender Fehlerstrom
Obwohl die Wechselstromwiderstände als Impedanzen mit einem
Die Vorrichtung
In einem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung
In beiden Ausführungsbeispielen ist die Steuerungseinheit
-
4 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Fehlerdiagnoseim elektrischen Netz 1 .
-
4th is a flowchart of an embodiment of the method for fault diagnosis in theelectrical network 1 .
In einem ersten Schritt
In einem folgenden Schritt
In einem nächsten Schritt
In einem Schritt
Die Referenzfehlerstrombeitragswerte
Die Referenzfehlerstrombeitragswerte
Dabei beschreiben
In Abhängigkeit des Vergleichs wird anhand der folgenden Tabelle die fehlerhafte Leitung ermittelt:
Ergänzend dazu sind noch der Spezialfall
In einem anschließenden Schritt
Der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert wird dabei gemäß einer Berechnungsvorschrift ermittelt wird, die in Abhängigkeit der fehlerhaften Leitung
Im Folgenden wird die netzwerktheoretische Herleitung dieser Berechnungsvorschrift anhand des in
- Es sind folgende Werte a priori bekannt:
Z L12 ,Z L23 ,Z L34 ,Z L14 ,Z DEA1 ,Z DEA2 . Als gemessene bzw. abgerufene Werte sind fernerI A ,I B bekannt. Aus der Ermittlung der fehlerhaften Leitung folgt der Zusammenhang Z L23 = Z L2F + Z L3F für die Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerte. Zur besseren Verdeutlichung der Herleitung wird dabei auf5 Bezug genommen, die eine äquivalente zweite Darstellung des Ersatzschaltbilds in2 ist.
- The following values are known a priori:
Z L12 ,Z L23 ,Z L34 ,Z L14 ,Z DEA1 ,Z DEA2 . As measured or retrieved values are alsoI A ,I B known. The relationship Z L23 = Z L2F + Z L3F for the node fault location AC resistance values follows from the determination of the faulty line. For better clarification of the derivation,5 Reference, which is an equivalent second representation of the equivalent circuit in2nd is.
In
Die Teilfehlerströme
- Für die Spannung
U N gilt:
- For the tension
U N applies:
Damit ergeben sich in einer Masche
Analog ergibt sich für eine Masche
Für die Teilfehlerströme
Aus einem Umlauf einer Gesamtmasche aus den Maschen
Dabei beschreiben
Durch Umformen der Gleichung erhält man somit für den Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert allein aus den bekannten Werten:
Alternativ kann auch der andere Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert aus Basis des Wechselstromwiderstands
In einem folgenden Schritt
Dazu wird lediglich der Leitungswechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand
Alternativ wird der Leitungswechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand
In einem anschließenden Schritt
Dabei werden im Schritt
Im Schritt
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CN116381419B (en) * | 2023-06-05 | 2023-11-07 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | Transmission line fault processing method, device, computer equipment and storage medium |
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2018
- 2018-06-07 DE DE102018113627.7A patent/DE102018113627B4/en active Active
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