DE102018113627B4 - Method and device for fault diagnosis in an electrical network having a ring structure, and computer program product - Google Patents

Method and device for fault diagnosis in an electrical network having a ring structure, and computer program product Download PDF

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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 DE 600 18 666 T2 bekannt, welches ein Verfahren zum Berechnen der Entfernung von Fehlerstrom in einem elektrischen Stromversorgungsnetz mit ringförmiger Gestaltung offenbart.Such a method is, for example, from the document DE 600 18 666 T2 known, which discloses a method for calculating the distance of residual current in an electrical power supply network with an annular design.

Das Dokument DE 603 17 344 T2 betrifft eine Fehler-Ortungs- bzw. Fehler-Lokalisierungs-Technik für einen Abschnitt einer Hochspannungsleitung unter Verwendung von Messungen bzw. Bestimmen bzw. Erfassen von Strom und Spannung, die an Anschlüssen vorgenommen werden, welche an einem Ende des Abschnitts der Stromleitung angeordnet sind.The document DE 603 17 344 T2 relates to a fault location technique for a section of a high voltage line using measurements of current and voltage made at terminals located at one end of the section of the power line.

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 in 2 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.
Further advantages and details of the invention result from the exemplary embodiments described below, such as with reference to the drawings. These are schematic representations and show:
  • 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 in 2nd 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.

1 ist ein Schaltbild eines eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netzes 1, welches beispielsweise eine Mittel- oder Niederspannungsebene eines dreiphasigen Energieversorgungsnetzes ausbildet. 1 is a circuit diagram of an electrical network having a ring structure 1 , which for example forms a medium or low voltage level of a three-phase power supply network.

Das elektrische Netz 1 umfasst einen durch eine Sammelschiene 2 ausgebildeten Sammelknoten K1, der durch eine Wechselspannungsquelle 4 in Form eines einspeisenden Netzes 5 gespeist wird und an den Abgangsleitungen L12, L13 angeschlossen sind, und zwei Querverbindungsknoten K2, K3, an welche die Abgangsleitungen L12, L13 an eine sie verbindende Querleitung L23 angeschlossen sind. Daneben weist das elektrische Netz 1 einen weiteren Knoten K4 auf, an den eine Last 6 angeschlossen ist. Der Knoten K4 teilt die Abgangsleitung in Abgangsleitungsabschnitte L14, L34. An die Abgangsleitungen L12, L13 ist jeweils auf der dem Sammelknoten K1 abgewandten Seite eines Querverbindungsknotens K2, K3 eine dezentrale Energieumwandlungseinrichtung 7a, 7b angeschlossen, die ihrerseits elektrische Energie in das elektrische Netz 1 einspeist. An einem Fehlerort F, der sich exemplarisch auf der Querleitung L23 befindet, liegt ein Fehler, beispielsweise ein Kurzschluss, vor, der die Querleitung L23 in einen Leitungsabschnitt L2F zwischen dem Querverbindungsknoten K2 und dem Fehlerort F sowie in einen Leitungsabschnitt L3F zwischen dem Querverbindungsknoten K3 und dem Fehlerort F aufteilt.The electrical network 1 includes one through a busbar 2nd trained collective nodes K1 by an AC voltage source 4th in the form of a feeding network 5 is fed and on the outgoing lines L12 , L13 are connected, and two cross-connection nodes K2 , K3 to which the outgoing lines L12 , L13 to a cross line connecting them L23 are connected. Next to it is the electrical network 1 another knot K4 on whom a load 6 connected. The knot K4 divides the outgoing line into outgoing line sections L14 , L34 . To the outgoing lines L12 , L13 is in each case on that of the collecting node K1 opposite side of a cross connection node K2 , K3 a decentralized energy conversion facility 7a , 7b connected, which in turn electrical energy into the electrical network 1 feeds. At an error location F , which is exemplary on the cross line L23 there is an error, such as a short circuit, that affects the cross wire L23 in a line section L2F between the cross-connection node K2 and the fault location F and in a line section L3F between the cross-connection node K3 and the location of the fault F divides.

In den Abgangsleitungen L12, L13 sind ferner jeweils eine Messeinheit 8a, 8b sowie eine Trenneinheit 9a, 9b angeordnet. Die Messeinheiten 8a, 8b sind dabei zur Strommessung entlang der Abgangsleitungen L12, L13 und die Trenneinheiten 9a, 9b zur Trennung der Abgangsleitung L12, L13 vom Sammelknoten K1 ausgebildet. Die Trenneinheiten 9a, 9b sowie die Messeinheiten 8a, 8b sind dabei in räumlicher Nähe zum Sammelknoten K1, nämlich wesentlich näher am Sammelknoten K1 als an den Energieumwandlungseinrichtungen 7a, 7b, angeordnet. Der Sammelknoten K1, die Wechselspannungsquelle 4, die Messeinheiten 8a, 8b und die Trenneinheiten 9a, 9b können sich beispielsweise in einer Umspannstation oder Ähnlichem befinden, von der die Energieumwandlungseinrichtungen 7a, 7b mehrere zehn oder hundert Meter oder mehrere Kilometer entfernt sind.In the outgoing lines L12 , L13 are also each a measuring unit 8a , 8b and a separation unit 9a , 9b arranged. The measuring units 8a , 8b are used to measure current along the outgoing lines L12 , L13 and the separation units 9a , 9b to separate the outgoing pipe L12 , L13 from the collection node K1 educated. The separation units 9a , 9b as well as the measuring units 8a , 8b are in close proximity to the collection node K1 , namely much closer to the collection node K1 than at the energy conversion facilities 7a , 7b , arranged. The collection node K1 , the ac voltage source 4th , the measuring units 8a , 8b and the separation units 9a , 9b can be located, for example, in a transformer station or the like, from which the energy conversion devices 7a , 7b are several tens or hundreds of meters or several kilometers away.

2 ist ein Ersatzschaltbild eines Gegensystems des elektrischen Netzes 1 in einer ersten Darstellung. Das Gegensystem basiert auf einer Analyse des elektrischen Netzes 1 nach der Methode der symmetrischen Komponenten. 2nd is an equivalent circuit diagram of a counter system of the electrical network 1 in a first representation. The opposite system is based on an analysis of the electrical network 1 according to the method of symmetrical components.

Darin sind ein Wechselstromwiderstand Z L12 der Abgangsleitung L12, ein Wechselstromwiderstand Z L13 der Abgangsleitung L13 und ein Wechselstromwiderstand Z L23 der Abgangsleitung L23 modelliert. Der Wechselstromwiderstand Z L13 ergibt sich als Reihenschaltung von Wechselstromwiderständen Z L14 , Z L34 der Abgangsleitungsabschnitte L14, L34. Bei dem hier angenommen Fehlerort F zwischen den Querverbindungsknoten K2, K3 ergibt sich der Wechselstromwiderstand Z L23 ferner als Reihenschaltung eines Wechselstromwiderstands Z L2F des Leitungsabschnitts L2F und eines Wechselstromwiderstands Z L3F des Leitungsabschnitts L3F. Die dezentralen Energieumwandlungseinrichtungen 7a, 7b sind als Querwechselstromwiderstände Z DEA1 , Z DEA2 modelliert. Zusätzlich ist ein Innenwechselstromwiderstand Z N der Wechselspannungsquelle 4 modelliert. Im Ersatzschaltbild bleibt die Last 6 ersichtlich unberücksichtigt, da deren Querimpedanz als wesentlich größer als die Impedanzen der Querwechselstromwiderstände Z DEA1 , Z DEA2 angenommen werden kann und daher nur geringen Einfluss auf die Genauigkeit der Berechnung hat. Es ist aber selbstverständlich alternativ denkbar, die Last 6 im Ersatzschaltbild zu berücksichtigen.There is an AC resistor in it Z L12 the outgoing line L12 , an AC resistor Z L13 the outgoing line L13 and an AC resistor Z L23 the outgoing line L23 modeled. The AC resistance Z L13 results as a series connection of AC resistors Z L14 , Z L34 the outgoing pipe sections L14 , L34 . At the fault location F assumed here between the cross-connection nodes K2 , K3 the AC resistance Z L23 also results as a series connection of an AC resistance Z L2F the line section L2F and an AC resistor Z L3F the line section L3F. The decentralized energy conversion facilities 7a , 7b are as cross AC resistors Z DEA1 , Z DEA2 modeled. In addition there is an internal AC resistance Z N the AC voltage source 4th modeled. The load remains in the equivalent circuit diagram 6 evidently disregarded, since their cross-impedance is significantly larger than the impedances of the cross-AC resistors Z DEA1 , Z DEA2 can be assumed and therefore has little influence on the accuracy of the calculation. However, it is of course alternatively conceivable that the load 6 to be taken into account in the equivalent circuit diagram.

Das Ersatzschaltbild wird als Netzwerk mit passiven Komponenten modelliert. Dabei wird angenommen, dass ein das Gegensystem durchströmender Fehlerstrom I F durch den Fehler verursacht wird und die mittels Messdaten der Messeinheiten 8a, 8b ermittelten Ströme, nämlich einen Strom I A in die Abgangsleitung L12 und einen Strom I B in die Abgangsleitung L13, verursacht..The equivalent circuit diagram is modeled as a network with passive components. It is assumed that a fault current flowing through the opposite system I F is caused by the error and the measurement data of the measuring units 8a , 8b determined currents, namely a current I A into the outgoing line L12 and a stream I B into the outgoing line L13 , caused..

Obwohl die Wechselstromwiderstände als Impedanzen mit einem Z bezeichnet sind, können selbstverständlich auch Admittanzen zur Beschreibung der Wechselstromwiderstände verwendet werden. Soweit nichts anderen angegeben ist, sind mit einem Unterstrich versehene Größen komplexwertig und beziehen sich auf das Gegensystem.Although the AC resistors act as impedances with a Z. , admittances can of course also be used to describe the AC resistances. Unless otherwise stated, sizes with an underscore are complex and relate to the opposite system.

3 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zur Fehlerdiagnose im elektrischen Netz 1. 3rd is a block diagram of an embodiment of an apparatus 10th for fault diagnosis in the electrical network 1 .

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Steuerungseinheit 11, die Messeinheit 8a zum Messen eines Stroms entlang der Abgangsleitung L12, die Trenneinheit 9a, mittels welcher die Abgangsleitung L12 vom Sammelknoten K1 trennbar ist, sowie eine Kommunikationseinheit 12 und eine Speichereinheit 13. Die Kommunikationseinheit 12 ist dabei mit der der weiteren Abgangsleitung L13 zugeordneten Messeinheit 13 für eine Datenübertragung verbunden, die ihrerseits Teil einer weiteren Vorrichtung zur Fehlerdiagnose 10' ist. Die Vorrichtungen 10, 10' können folglich als Multifunktionsrelais erachtet werden, die beispielsweise in der vorgenannten Umspannstation verbaut sind.The device 10th comprises a control unit 11 , the measurement unit 8a for measuring a current along the outgoing line L12 , the separation unit 9a , by means of which the outgoing line L12 from the collection node K1 is separable, and a communication unit 12th and a storage unit 13 . The communication unit 12th is with that of the other outgoing management L13 assigned measuring unit 13 connected for data transmission, which in turn is part of a further device for fault diagnosis 10 ' is. The devices 10th , 10 ' can therefore be considered as multi-function relays that are installed, for example, in the aforementioned substation.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 10 Messeinheiten 8a, 8b und die Trenneinheiten 9a, 9b für eine jeweilige Abgangsleitung L12, L13, die Steuerungseinheit 11 und die Speichereinheit 13. Dabei bilden die Steuerungseinheit 11 und die Speichereinheit 13 zentrale Einheiten, die zum Empfangen von Daten der Messeinheiten 8a, 8b und zum Ansteuern der Trenneinheiten 9a, 9b eingerichtet sind.In an alternative embodiment, the device comprises 10th Units of measurement 8a , 8b and the separation units 9a , 9b for a respective outgoing line L12 , L13 , the control unit 11 and the storage unit 13 . The control unit 11 and the storage unit 13 central units used to receive data from the measuring units 8a , 8b and to control the separation units 9a , 9b are set up.

In beiden Ausführungsbeispielen ist die Steuerungseinheit 11 zur Durchführung eines Verfahrens zur Fehlerdiagnose im elektrischen Netz 1 eingerichtet, dass im Folgenden näher beschrieben wird:

  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Fehlerdiagnose im elektrischen Netz 1.
The control unit is in both exemplary embodiments 11 to carry out a method for fault diagnosis in the electrical network 1 set up that is described in more detail below:
  • 4th is a flowchart of an embodiment of the method for fault diagnosis in the electrical network 1 .

In einem ersten Schritt S1 wird erfasst, dass auf einer der Leitungen L12, L13, L23 ein Fehler vorliegt, ohne dass zu diesem Zeitpunkt die fehlerhafte Leitung oder gar der exakte Fehlerort F bekannt sind. Diese Fehlererfassung erfolgt durch die Steuereinrichtung 11 auf herkömmliche, im Stand der Technik bekannte Weise.In a first step S1 it detects that on one of the lines L12 , L13 , L23 there is a fault without the faulty line or even the exact fault location F being known at this time. This error detection is carried out by the control device 11 in a conventional manner known in the art.

In einem folgenden Schritt S2 werden Abgangsleitungsstromwerte erfasst, die jeweils den am Sammelknoten K1 in eine der Abgangsleitungen L12, L13 fließenden Strom I A , I B im Gegensystem beschreiben. Die Messung erfolgt dabei mittels der Messeinheiten 8a, 8b, wozu ggf. Messwerte von der Messeinheit 8b über die Kommunikationseinheit 12 abgerufen werden.In a subsequent step S2 outgoing line current values are recorded, each one at the common node K1 into one of the outgoing lines L12 , L13 flowing current I A , I B describe in the opposite system. The measurement is carried out using the measuring units 8a , 8b , for which purpose measured values from the measuring unit 8b via the communication unit 12th be retrieved.

In einem nächsten Schritt S3 werden zur Ermittlung der fehlerhaften Leitung, hier der Querleitung L23, Fehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,F , FCCreal,B,F ermittelt. Die Fehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,F , FCCreal,B,F beschreiben dabei für eine jeweilige Abgangsleitung L12, L13 einen Beitrag des Stroms I A , I B zu dem durch den Fehler verursachten Fehlerstrom I F im Gegensystem. Die Ermittlung der Fehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,F , FCCreal,B,F erfolgt - unabhängig vom Fehlerort F - als Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung L12, L13 zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen L12, L13 anhand folgender Gleichungen, wobei der Operator Re {·} den Realteil beschreibt: F C C r e a l , A , F = R e { I _ A I _ A + I _ B }

Figure DE102018113627B4_0001
F C C r e a l , B , F = R e { I _ B I _ A + I _ B }
Figure DE102018113627B4_0002
In a next step S3 are used to determine the faulty line, here the cross line L23 , Residual current contribution values FCC real, A, F , FCC real, B, F determined. The residual current contribution values FCC real, A, F , FCC real, B, F describe for a respective outgoing line L12 , L13 a contribution of electricity I A , I B to the fault current caused by the fault I F in the opposite system. The determination of the residual current contribution values FCC real, A, F , FCC real, B, F takes place - regardless of the fault location F - as a real part of the ratio of the current along the outgoing line L12 , L13 the sum of the currents of all outgoing lines L12 , L13 using the following equations, the operator Re {·} describing the real part: F C. C. r e a l , A , F = R e { I. _ A I. _ A + I. _ B }
Figure DE102018113627B4_0001
F C. C. r e a l , B , F = R e { I. _ B I. _ A + I. _ B }
Figure DE102018113627B4_0002

In einem Schritt S4 werden die Fehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,F , FCCreal,B,F mit Referenzfehlerstrombeitragswerten FCCreal,A,K2,ref , FCCreal,A,K3,ref , FCCreal,B,K2,ref , FCCreal,B,K3,ref verglichen, die für eine jeweilige Abgangsleitung L12, L13 einen den Beitrag eines Stroms I A,ref , I B,ref , der bei einem angenommenen Fehler am Ort eines Querverbindungsknotens K2, K3 in die Abgangsleitung L12, L13 fließt, beschreiben.In one step S4 become the residual current contribution values FCC real, A, F , FCC real, B, F with reference residual current contribution values FCC real, A, K2, ref , FCC real, A, K3, ref , FCC real, B, K2, ref , FCC real, B, K3, ref compared that for a respective outgoing line L12 , L13 the contribution of a stream I A, ref , I B, ref which, in the event of an assumed fault at the location of a cross-connection node K2 , K3 into the outgoing line L12 , L13 flows, describe.

Die Referenzfehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,K2,ref , FCCreal,A,K3,ref , FCCreal,B,K2,ref , FCCreal,B,K3,ref sind mithin bereits zum Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers (a priori) bekannt und können durch Simulation oder Messung ermittelt worden sein. Sie sind in der Speichereinheit 13 abgespeichert und werden durch die Steuerungseinheit 11 abgerufen. Die Referenzfehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,K2,ref , FCCreal,B,K2,ref , für die ein Fehler am Querverbindungsknoten K2 angenommen wird, ergeben sich aus folgenden Gleichungen: F C C r e a l , A , K 2, r e f = R e { I _ A , r e f , K 2 I _ A , r e f , K 2 + I _ B , r e f , K 2 }

Figure DE102018113627B4_0003
F C C r e a l , B , K 2, r e f = R e { I _ B , r e f , K 2 I _ A , r e f , K 2 + I _ B , r e f , K 2 }
Figure DE102018113627B4_0004
The reference residual current contribution values FCC real, A, K2, ref , FCC real, A, K3, ref , FCC real, B, K2, ref , FCC real, B, K3, ref are therefore already known at the time the error occurs (a priori) and can be determined by simulation or measurement. They are in the storage unit 13 and are saved by the control unit 11 accessed. The reference residual current contribution values FCC real, A, K2, ref , FCC real, B, K2, ref , for which an error at the cross-connection node K2 is assumed, the following equations result: F C. C. r e a l , A , K 2, r e f = R e { I. _ A , r e f , K 2nd I. _ A , r e f , K 2nd + I. _ B , r e f , K 2nd }
Figure DE102018113627B4_0003
F C. C. r e a l , B , K 2, r e f = R e { I. _ B , r e f , K 2nd I. _ A , r e f , K 2nd + I. _ B , r e f , K 2nd }
Figure DE102018113627B4_0004

Die Referenzfehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,K3,ref , FCCreal,B,K3,ref , für die ein Fehler am Querverbindungsknoten K3 angenommen wird, ergeben sich aus folgenden Gleichungen: F C C r e a l , A , K 3, r e f = R e { I _ A , r e f , K 3 I _ A , r e f , K 3 + I _ B , r e f , K 3 }

Figure DE102018113627B4_0005
F C C r e a l , B , K 3, r e f = R e { I _ B , r e f , K 3 I _ A , r e f , K 3 + I _ B , r e f , K 3 }
Figure DE102018113627B4_0006
The reference residual current contribution values FCC real, A, K3, ref , FCC real, B, K3, ref , for which an error at the cross-connection node K3 is assumed, the following equations result: F C. C. r e a l , A , K 3, r e f = R e { I. _ A , r e f , K 3rd I. _ A , r e f , K 3rd + I. _ B , r e f , K 3rd }
Figure DE102018113627B4_0005
F C. C. r e a l , B , K 3, r e f = R e { I. _ B , r e f , K 3rd I. _ A , r e f , K 3rd + I. _ B , r e f , K 3rd }
Figure DE102018113627B4_0006

Dabei beschreiben I A,ref,K2 und I A,ref,K3 Abgangsleitungsstromwerte entlang der Abgangsleitung L12 und I B,ref,K2 und I B,ref,K3 Abgangsleitungsstromwerte entlang der Abgangsleitung L13 bei Annahme des Fehlers am Querverbindungsknoten K2 bzw. K3.Describe it I A, ref, K2 and I A, ref, K3 Outgoing line current values along the outgoing line L12 and I B, ref, K2 and I B, ref, K3 Outgoing line current values along the outgoing line L13 if the fault is accepted at the cross-connection node K2 respectively. K3 .

In Abhängigkeit des Vergleichs wird anhand der folgenden Tabelle die fehlerhafte Leitung ermittelt: FCCreal,A,F FCCreal,B,F Fehlerhafte Leitung > FCCreal,A,K2,ref < FCCreal,B,K2,ref L12 Λ≤1 Λ≥0 < FCCreal,A,K2,ref < FCCreal,B,K3,ref L23 Λ > FCCreal,A,K3,ref Λ > FCCreal,B,K2,ref > FCCreal,A,K3,ref > FCCreal,B,K3,ref L13 Λ≥0 Λ ≤ 1 Depending on the comparison, the faulty line is determined using the following table: FCC real, A, F FCC real, B, F Faulty line > FCC real, A, K2, ref <FCC real, B, K2, ref L12 Λ≤1 Λ≥0 <FCC real, A, K2, ref <FCC real, B, K3, ref L23 Λ> FCC real, A, K3, ref Λ> FCC real, B, K2, ref > FCC real, A, K3, ref > FCC real, B, K3, ref L13 Λ≥0 Λ ≤ 1

Ergänzend dazu sind noch der Spezialfall FCC real , A , F = FCC real , A , K 2, ref  bzw .  FCC real , B , F = FCC real , B , K 2, ref ,

Figure DE102018113627B4_0007
der einen Fehler unmittelbar am Querverbindungsknoten K2 oder innerhalb der Energieumwandlungseinrichtung 7a beschreibt, und der Spezialfall FCC real , A , F = FCC real , A , K3 , ref  bzw .  FCC real , B , F = FCC real , B , K3 , ref ,
Figure DE102018113627B4_0008
der einen Fehler unmittelbar am Querverbindungsknoten K3 oder innerhalb der Energieumwandlungseinrichtung 7b beschreibt, genannt. Daneben weisen Fehlerstrombeitragswerte FCCreal,A,F > 1 oder FCCreal,A,F < 0 oder FCCreal,B,F > 1 oder FCCreal,B,F < 0 auf eine nicht dreipolige Leiterunterbrechung im elektrischen Netz 1 hin, da in solchen Fällen die Realteile der Gegensystemströme unterschiedliche Vorzeichen aufweisen.In addition, there is the special case FCC real , A , F = FCC real , A , K 2, ref respectively . FCC real , B , F = FCC real , B , K 2, ref ,
Figure DE102018113627B4_0007
the one error immediately at the cross-connection node K2 or within the energy conversion facility 7a describes, and the special case FCC real , A , F = FCC real , A , K3 , ref respectively . FCC real , B , F = FCC real , B , K3 , ref ,
Figure DE102018113627B4_0008
the one error immediately at the cross-connection node K3 or within the energy conversion facility 7b describes, called. In addition, residual current contribution values have FCC real, A, F > 1 or FCC real, A, F <0 or FCC real, B, F > 1 or FCC real, B, F <0 to a non-three-pole open circuit in the electrical network 1 because in such cases the real parts of the negative sequence currents have different signs.

In einem anschließenden Schritt S5 wird ein Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert zwischen dem Fehlerort F und einem benachbarten Knoten K1, K2, K3, K4 ermittelt. In dem in 2 gezeigten Fall eines Fehlers auf der Querleitung L23 kann mithin wahlweise als Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert der Wert des Wechselstromwiderstands Z L2F des Leitungsabschnitts L2F oder der Wert des Wechselstromwiderstands Z L3F des Leitungsabschnitts L3F berechnet werden, nachdem die Querleitung L23 im Schritt S4 als fehlerhafte Leitung ermittelt wurde.In a subsequent step S5 becomes a node fault location AC resistance value between the fault location F and a neighboring node K1 , K2 , K3 , K4 determined. In the in 2nd shown case of a fault on the cross line L23 can therefore optionally be the value of the AC resistance as the node fault location AC resistance value Z L2F of the line section L2F or the value of the AC resistance Z L3F of the line section L3F be calculated after the cross line L23 in step S4 was found to be a faulty line.

Der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert wird dabei gemäß einer Berechnungsvorschrift ermittelt wird, die in Abhängigkeit der fehlerhaften Leitung L23 gewählt wird oder die von der fehlerhaften Leitung L23 abhängig ist. Diese Berechnungsvorschrift wird durch die Steuerungseinheit 11 ausgeführt. Dazu ruft die Steuerungseinheit 11 bekannte Querwechselstromwiderstandswerte, die jeweils einen der Querwechselstromwiderstände Z DEA1 , Z DEA2 , beschreiben, Leitungswechselstromwiderstandswerte, die jeweils einen der Wechselstromwiderstände Z L12 , Z L23 , Z L34 , Z L14 beschreiben, sowie einen Netzwechselstromwiderstandswert, der den Innenwechselstromwiderstand Z N beschreibt, aus der Speichereinheit 13 ab. Die Querwechselstromwiderstandswerte, die Leitungswechselstromwiderstandswerte, der Netzwechselstromwiderstandswert sowie die im Schritt S2 erfassten Abgangsleitungsstromwerte sind dabei Variablen der Berechnungsvorschrift. The node fault location alternating current resistance value is determined in accordance with a calculation rule which is dependent on the faulty line L23 is selected or by the faulty line L23 is dependent. This calculation rule is carried out by the control unit 11 executed. The control unit calls 11 known cross-AC resistance values, each one of the cross-AC resistances Z DEA1 , Z DEA2 , describe AC line resistance values, each one of the AC resistances Z L12 , Z L23 , Z L34 , Z L14 describe, as well as a line AC resistance value, the internal AC resistance Z N describes from the storage unit 13 from. The cross AC resistance values, the line AC resistance values, the line AC resistance value and those in the step S2 outgoing line current values are variables of the calculation specification.

Im Folgenden wird die netzwerktheoretische Herleitung dieser Berechnungsvorschrift anhand des in 2 gezeigten Fehlers auf der Querleitung L23 beschrieben, was jedoch nicht bedeutet, dass die beschriebenen Analyse- und Transformationsschritte auch von der Steuerungseinheit 11 selbst durchgeführt werden müssten:

  • 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 ferner I 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 auf 5 Bezug genommen, die eine äquivalente zweite Darstellung des Ersatzschaltbilds in 2 ist.
In the following, the network theoretical derivation of this calculation rule is based on the in 2nd shown error on the cross line L23 described, but this does not mean that the described analysis and transformation steps also by the control unit 11 should be carried out by yourself:
  • 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 also I 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 in 2nd is.

In 5 sind zusätzlich ein erster Teilfehlerstrom I L-F in einem links dargestellten Zweig zwischen dem Fehlerort F und einem benachbarten Knoten, hier dem Querverbindungsknoten K2, und ein zweiter Teilfehlerstrom I R-F in einem rechts dargestellten Zweig zwischen dem Fehlerort F und dem anderen benachbarten Knoten, hier dem Querverbindungsknoten K3, gezeigt. Die Teilfehlerströme I L-F , I L-R ergeben in Summe den Fehlerstrom I F . Ferner sind Spannungen U L und U R über mit den benachbarten Knoten verbundenen Wechselstromwiderständen, hier Spannungen U DEA1 , U DEA2 über den Querwechselstromwiderständen Z DEA1 bzw. Z DEA2 , gezeigt.In 5 are also a first partial fault current I LF in a branch shown on the left between the fault location F and a neighboring node, here the cross-connection node K2 , and a second partial fault current I RF in a branch shown on the right between the fault location F and the other neighboring node, here the cross-connection node K3 , shown. The partial fault currents I LF , I LR sum up to the fault current I F . There are also tensions U L and U R via AC resistances connected to the neighboring nodes, here voltages U DEA1 , U DEA2 across the cross ac resistors Z DEA1 respectively. Z DEA2 , shown.

Die Teilfehlerströme I L-F , I L-R können wie folgt ermittelt werden:

  • Für die Spannung U N gilt: U _ N = ( I _ A + I _ B ) Z _ N
    Figure DE102018113627B4_0009
The partial fault currents I LF , I LR can be determined as follows:
  • For the tension U N applies: U _ N = - ( I. _ A + I. _ B ) Z. _ N
    Figure DE102018113627B4_0009

Damit ergeben sich in einer Masche 14 folgende Größen: U _ L = U _ N I _ A Z _ L 12 = U _ D E A 1

Figure DE102018113627B4_0010
I _ D E A 1 = U _ D E A 1 Z _ D E A 1
Figure DE102018113627B4_0011
This results in one stitch 14 following sizes: U _ L = U _ N - I. _ A Z. _ L 12th = U _ D E A 1
Figure DE102018113627B4_0010
I. _ D E A 1 = - U _ D E A 1 Z. _ D E A 1
Figure DE102018113627B4_0011

Analog ergibt sich für eine Masche 15: U _ R = U _ N I _ B ( Z _ L 14 + Z _ L 34 ) = U _ D E A 2

Figure DE102018113627B4_0012
I _ D E A 1 = U _ D E A 2 Z _ D E A 2
Figure DE102018113627B4_0013
The same results for a stitch 15 : U _ R = U _ N - I. _ B ( Z. _ L 14 + Z. _ L 34 ) = U _ D E A 2nd
Figure DE102018113627B4_0012
I. _ D E A 1 = - U _ D E A 2nd Z. _ D E A 2nd
Figure DE102018113627B4_0013

Für die Teilfehlerströme I L-F , I L-R folgt damit allein aus den bekannten Werten: I _ L F = I _ A + I _ D E A 1 = I _ A + ( I _ A + I _ B ) Z _ N + I _ A Z _ L 12 Z _ D E A 1

Figure DE102018113627B4_0014
I _ R F = I _ B + I _ D E A 2 = I _ B + ( I _ A + I _ B ) Z _ N + I _ B ( Z _ L 14 + Z _ L 34 ) Z _ D E A 2
Figure DE102018113627B4_0015
For the partial fault currents I LF , I LR follows solely from the known values: I. _ L - F = I. _ A + I. _ D E A 1 = I. _ A + ( I. _ A + I. _ B ) Z. _ N + I. _ A Z. _ L 12th Z. _ D E A 1
Figure DE102018113627B4_0014
I. _ R - F = I. _ B + I. _ D E A 2nd = I. _ B + ( I. _ A + I. _ B ) Z. _ N + I. _ B ( Z. _ L 14 + Z. _ L 34 ) Z. _ D E A 2nd
Figure DE102018113627B4_0015

Aus einem Umlauf einer Gesamtmasche aus den Maschen 14, 15 und einer Masche 16 ergibt sich ferner: U _ L I _ L F Z _ L F = U _ R I _ R F Z _ R F

Figure DE102018113627B4_0016
From one round of a total stitch from the stitches 14 , 15 and a stitch 16 there is also: U _ L - I. _ L - F Z. _ L - F = U _ R - I. _ R - F Z. _ R - F
Figure DE102018113627B4_0016

Dabei beschreiben Z L-F und Z R-F die Wechselstromwiderstände der Knoten-Fehlerort-Widerstandswerte und entsprechen hier Z L2F bzw. Z L3F . Aus dem bekannten Zusammenhang für den Wechselstromwiderstand der fehlerhaften Leitung Z F = Z L-F + Z R-F, wobei vorliegend Z L23 = Z L2F + Z L3F gilt, folgt mithin: U _ L I _ L F Z _ L F = U _ R I _ R F ( Z _ F Z _ L F )

Figure DE102018113627B4_0017
Describe it Z LF and Z RF the AC resistances of the node fault location resistance values and correspond here Z L2F respectively. Z L3F . From the known relationship for the AC resistance of the faulty line Z F = Z LF + Z RF , where Z L23 = Z L2F + Z L3F applies in the present case, it follows: U _ L - I. _ L - F Z. _ L - F = U _ R - I. _ R - F ( Z. _ F - Z. _ L - F )
Figure DE102018113627B4_0017

Durch Umformen der Gleichung erhält man somit für den Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert allein aus den bekannten Werten: Z _ L F = U _ L U _ R + I _ R F Z _ F I _ L F + I _ R F = U _ D E A 1 U _ D E A 2 + I _ 3 F Z _ L 23 I _ 2 F + I _ 3 F

Figure DE102018113627B4_0018
By transforming the equation one obtains for the node fault location alternating current resistance value solely from the known values: Z. _ L - F = U _ L - U _ R + I. _ R - F Z. _ F I. _ L - F + I. _ R - F = U _ D E A 1 - U _ D E A 2nd + I. _ 3rd F Z. _ L 23 I. _ 2nd F + I. _ 3rd F
Figure DE102018113627B4_0018

Alternativ kann auch der andere Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert aus Basis des Wechselstromwiderstands Z R-F bzw. Z L3F berechnet werden. Anhand der vorangegangenen Herleitung kann der Fachmann auch entsprechende Berechnungsvorschriften für Fehler auf anderen fehlerhaften Leitungen ermitteln. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel führt die Steuerungseinheit 11 die zuvor beschriebenen Analyse- und Transformationsschritte im Rahmen des Verfahrens selbst durch.Alternatively, the other node fault location AC resistance value can also be based on the AC resistance Z RF respectively. Z L3F be calculated. On the basis of the preceding derivation, the person skilled in the art can also determine corresponding calculation rules for faults on other faulty lines. According to an alternative embodiment, the control unit performs 11 the analysis and transformation steps described above as part of the process itself.

In einem folgenden Schritt S6 wird in Abhängigkeit des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts und des Leitungswechselstromwiderstandswerts einer nicht fehlerhaften Leitung ein Fehlerwiderstandswert, der einen Wechselstrom-, Blind- oder Wirkwiderstand zwischen dem Sammelknoten K1 und dem Fehlerort F beschreibt, ermittelt.In a subsequent step S6 depending on the node fault location alternating current resistance value and the line alternating current resistance value of a non-faulty line, an error resistance value which has an alternating current, reactive or active resistance between the collecting node K1 and describes the fault location F.

Dazu wird lediglich der Leitungswechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z L12 der Abgangsleitung L12 zum Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z L2F addiert: Z _ A F = Z _ L 12 + Z _ L F

Figure DE102018113627B4_0019
For this purpose, only the AC line resistance value for the AC resistance is used Z L12 the outgoing line L12 to the node fault location AC resistance value for the AC resistance Z L2F added: Z. _ A - F = Z. _ L 12th + Z. _ L - F
Figure DE102018113627B4_0019

Alternativ wird der Leitungswechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z L13 der Abgangsleitung L13 zum Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z L3F addiert: Z _ B F = Z _ L 14 + Z _ L 34 + Z _ R F

Figure DE102018113627B4_0020
Alternatively, the AC line resistance value for the AC resistance Z L13 the outgoing line L13 to the node fault location AC resistance value for the AC resistance Z L3F added: Z. _ B - F = Z. _ L 14 + Z. _ L 34 + Z. _ R - F
Figure DE102018113627B4_0020

In einem anschließenden Schritt S7 wird zur Fehlerdiagnose eine die Entfernung von der Sammelschiene oder eines Orts der Messung eines Abgangsleitungsstromwerts zum Fehlerort F beschreibende Fehlerortsinformation ermittelt. Dazu werden entweder Resistanzen RA-F = Re {Z A-F}, RB-F = Re {Z B-F} oder Reaktanzen XA-F = Im {Z A-F}, XB-F = Im {Z B-F} ermittelt, wobei der Operator Im {·} den Imaginärteil beschreibt. Aus bekannten Resistanz- bzw. Reaktanzbelägen des Netzes 1 kann somit die Entfernung des Fehlerorts F vom Sammelknoten K1 bzw. vom Ort der Messung bestimmt werden. Dazu zeigt 6 eine Funktion der Entfernung der Vorrichtung 10 zu Orten im elektrischen Netz 1 über einer Komponente eines Fehlerwiderstandswerts.In a subsequent step S7 an error location information describing the distance from the busbar or a location of the measurement of an outgoing line current value to the error location F is determined for error diagnosis. For this purpose, either resistances R AF = Re { Z AF }, R BF = Re { Z BF } or reactances X AF = Im { Z AF }, X BF = Im { Z BF } are determined, the operator Im {·} den Imaginary part describes. From known resistance or reactance coatings of the network 1 can thus remove the fault location F from the collection node K1 or from the location of the measurement. This shows 6 a function of device removal 10th to places in the electrical network 1 over a component of a fault resistance value.

7 ist ein weiteres Beispiel eines Netzes 1' mit einer Ringstruktur, welches jedoch im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Netz 1 vier parallele Abgangsleitungen aufweist. Bei einem solchen Netz 1' oder Netzen mit noch mehr Abgangsleitungen lässt sich das zuvor beschriebene Verfahren analog anwenden. 7 is another example of a network 1' with a ring structure, which, however, compared to that in 1 shown network 1 has four parallel outgoing lines. With such a network 1' or networks with even more outgoing lines, the method described above can be applied analogously.

Dabei werden im Schritt S2 für alle Abgangsleitungen Abgangsleitungsstromwerte, die jeweils einen Strom I A , I B , I C , I D beschreiben erfasst. Im Schritt S3 werden entsprechend Fehlerstrombeitragswerte für eine jeweilige Abgangsleitung ermittelt: F C C r e a l , A , F = R e { I _ A I _ A + I _ B + I _ C + I _ D }

Figure DE102018113627B4_0021
F C C r e a l , B , F = R e { I _ B I _ A + I _ B + I _ C + I _ D }
Figure DE102018113627B4_0022
F C C r e a l , C , F = R e { I _ C I _ A + I _ B + I _ C + I _ D }
Figure DE102018113627B4_0023
F C C r e a l , D , F = R e { I _ D I _ A + I _ B + I _ C + I _ D }
Figure DE102018113627B4_0024
Doing so in step S2 for all outgoing lines outgoing line current values, each a current I A , I B , I C , I D describe captured. In step S3 are determined in accordance with residual current contribution values for a respective outgoing line: F C. C. r e a l , A , F = R e { I. _ A I. _ A + I. _ B + I. _ C. + I. _ D }
Figure DE102018113627B4_0021
F C. C. r e a l , B , F = R e { I. _ B I. _ A + I. _ B + I. _ C. + I. _ D }
Figure DE102018113627B4_0022
F C. C. r e a l , C. , F = R e { I. _ C. I. _ A + I. _ B + I. _ C. + I. _ D }
Figure DE102018113627B4_0023
F C. C. r e a l , D , F = R e { I. _ D I. _ A + I. _ B + I. _ C. + I. _ D }
Figure DE102018113627B4_0024

Im Schritt S4 werden entsprechend Referenzfehlerstrombeitragswerte für alle Knoten Kx mit Querleitungen und alle Abgangsleitungen ermittelt F C C r e a l , A , K x , r e f = R e { I _ A , r e f I _ A , r e f + I _ B , r e f + I _ C , r e f + I _ D , r e f }

Figure DE102018113627B4_0025
F C C r e a l , B , K x , r e f = R e { I _ B , r e f I _ A , r e f + I _ B , r e f + I _ C , r e f + I _ D , r e f }
Figure DE102018113627B4_0026
F C C r e a l , C , K x , r e f = R e { I _ C , r e f I _ A , r e f + I _ B , r e f + I _ C , r e f + I _ D , r e f }
Figure DE102018113627B4_0027
F C C r e a l , D , K x , r e f = R e { I _ D , r e f I _ A , r e f + I _ B , r e f + I _ C , r e f + I _ D , r e f }
Figure DE102018113627B4_0028
und anhand eines gegenüber der oben gezeigten Tabelle erweiterten Bedingungssatzes der Fehlerort bestimmt. Im Schritt S5 erfolgt die Bestimmung des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts analog anhand einer Berechnungsvorschrift, der ein entsprechend erweitertes Ersatzschaltbild zugrunde liegt. Dabei ist zu beachten, dass die Berechnung bei einem Netz, das eine zusätzliche Querleitung 17 aufweist, nicht möglich ist.In step S4 are determined according to reference residual current contribution values for all nodes Kx with cross lines and all outgoing lines F C. C. r e a l , A , K x , r e f = R e { I. _ A , r e f I. _ A , r e f + I. _ B , r e f + I. _ C. , r e f + I. _ D , r e f }
Figure DE102018113627B4_0025
F C. C. r e a l , B , K x , r e f = R e { I. _ B , r e f I. _ A , r e f + I. _ B , r e f + I. _ C. , r e f + I. _ D , r e f }
Figure DE102018113627B4_0026
F C. C. r e a l , C. , K x , r e f = R e { I. _ C. , r e f I. _ A , r e f + I. _ B , r e f + I. _ C. , r e f + I. _ D , r e f }
Figure DE102018113627B4_0027
F C. C. r e a l , D , K x , r e f = R e { I. _ D , r e f I. _ A , r e f + I. _ B , r e f + I. _ C. , r e f + I. _ D , r e f }
Figure DE102018113627B4_0028
and determines the location of the fault on the basis of a set of conditions that is expanded compared to the table shown above. In step S5 the node fault location alternating current resistance value is determined analogously on the basis of a calculation rule which is based on a correspondingly expanded equivalent circuit diagram. It should be noted that the calculation for a network that has an additional cross line 17th has, is not possible.

Claims (14)

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, dadurch gekennzeichnet, dass 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 DEA1, Z DEA2) einer an eine Abgangsleitung (L12, L13) angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtung (7a, 7b) in einem Gegensystem beschreiben, - Leitungswechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Wechselstromwiderstand (Z L12, Z L13, Z L23) einer der Leitungen (L12, L13, L23) beschreiben, und - Abgangsleitungsstromwerten, die jeweils einen am Sammelknoten (K1) in eine der Abgangsleitungen (L12, L13) fließenden Strom (I A, I B) 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), characterized in that a node fault location AC resistance value between a fault location (F) on a faulty one Line and one of the nodes (K1, K2, K3) depending on - Cross-AC resistance values, each of which describes a cross-AC resistance ( Z DEA1 , Z DEA2 ) of an energy conversion device (7a, 7b) connected to an outgoing line (L12, L13) in a counter system, - AC line resistance values, each of which has an AC resistance ( Z L12 , Z L13 , Z L23) ) describe one of the lines (L12, L13, L23), and - outgoing line current values, which each describe a current ( I A , I B ) flowing in the opposite system at the common node (K1) into one of the outgoing lines (L12, L13). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts in zusätzlicher Abhängigkeit eines Netzwechselstromwiderstandswerts erfolgt, der einen Innenwechselstromwiderstand (Z N) der Wechselspannungsquelle (4) im Gegensystem beschreibt.Procedure according to Claim 1 , wherein the node fault location alternating current resistance value is determined as an additional function of a mains alternating current resistance value which describes an internal alternating current resistance ( Z N ) of the alternating voltage source (4) in the opposite system. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts anhand eines Modells erfolgt, dem ein Ersatzschaltbild des Gegensystems des elektrischen Netzes (1, 1') zugrunde liegt und das einen am Fehlerort (F) in das Gegensystem fließenden und dieses durchströmenden Fehlerstrom (I F) modelliert.Procedure according to Claim 1 or 2nd , wherein the node fault location alternating current resistance value is determined using a model which is based on an equivalent circuit diagram of the counter system of the electrical network (1, 1 ') and which has a fault current ( I F. ) flowing into and flowing through the counter system at the fault location (F) ) modeled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert gemäß einer Berechnungsvorschrift ermittelt wird, die in Abhängigkeit der fehlerhaften Leitung gewählt wird oder die von der fehlerhaften Leitung abhängig ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the node fault location alternating current resistance value is determined according to a calculation rule which is selected depending on the faulty line or which is dependent on the faulty line. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die fehlerhafte Leitung in Abhängigkeit von Fehlerstrombeitragswerten ermittelt wird, die für eine jeweilige Abgangsleitung einen Beitrag des Stroms (I A, I B) entlang der Abgangsleitung (L12, L13) zu einem durch den Fehler verursachten Fehlerstrom (I F) im Gegensystem beschreiben.Method according to one of the preceding claims, wherein the faulty line is determined as a function of fault current contribution values which, for a respective outgoing line, make a contribution of the current ( I A , I B ) along the outgoing line (L12, L13) to a fault current caused by the fault ( I F ) describe in the opposite system. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Fehlerstrombeitragswerte mit Referenzfehlerstrombeitragswerten, die für eine jeweilige Abgangsleitung (L12, L13) einen Beitrag eines Stroms entlang der Abgangsleitung bei einem angenommenen Fehler am Ort eines Querverbindungsknotens (K2, K3) beschreiben, verglichen werden.Procedure according to Claim 5 , the residual current contribution values being compared with reference residual current contribution values which describe a contribution of a current along the outgoing line for a respective outgoing line (L12, L13) in the event of an assumed fault at the location of a cross-connection node (K2, K3). Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein jeweiliger Fehlerstrombeitragswert als Realteil des Verhältnisses des Stroms (I A, I B) entlang der Abgangsleitung (L12, L13) zur Summe der Ströme (I A, I B) aller Abgangsleitungen (L12, L13) ermittelt wird und/oder Referenzfehlerstrombeitragswerte verwendet werden, die jeweils einen Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung (L12, L13) zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen (L12, L13) beschreiben.Procedure according to Claim 5 or 6 , wherein a respective residual current contribution value is determined as a real part of the ratio of the current ( I A , I B ) along the outgoing line (L12, L13) to the sum of the currents ( I A , I B ) of all outgoing lines (L12, L13) and / or reference residual current contribution values are used, each of which describes a real part of the ratio of the current along the outgoing line (L12, L13) to the sum of the currents of all outgoing lines (L12, L13). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts und des Leitungswechselstromwiderstandswerts einer nicht fehlerhaften Leitung ein Fehlerwiderstandswert, der einen Wechselstrom-, Blind- oder Wirkwiderstand zwischen dem Sammelknoten (K1) und dem Fehlerort (F) beschreibt, ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein depending on the node fault location alternating current resistance value and the line alternating current resistance value of a non-faulty line, a fault resistance value that describes an alternating current, reactive or active resistance between the collecting node (K1) and the fault location (F) is determined becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Fehlerdiagnose eine die Entfernung von einer Sammelschiene (2) oder eines Orts der Messung eines Abgangsleitungsstromwerts zum Fehlerort (F) beschreibende Fehlerortsinformation ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein error location information describing the distance from a busbar (2) or a location of the measurement of an outgoing line current value to the error location (F) is determined for error diagnosis. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Lasten (6) an weiteren Knoten (K4) der Abgangsleitungen (L12, L13) unberücksichtigt bleiben.Method according to one of the preceding claims, loads (6) at further nodes (K4) of the outgoing lines (L12, L13) being disregarded. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Sammelknoten (K1) eine Sammelschiene (2) verwendet wird und/oder als Wechselspannungsquelle (4) ein einspeisendes Netz (5) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a busbar (2) is used as the bus node (K1) and / or a feeding network (5) is used as the AC voltage source (4). Vorrichtung (10, 10') zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz (1, 1'), umfassend eine Steuerungseinheit (11), die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.Device (10, 10 ') for fault diagnosis in an electrical network (1, 1') having a ring structure, comprising a control unit (11) which is used to carry out a method according to one of the Claims 1 to 11 is set up. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung (10, 10') - eine Messeinheit (8a, 8b) zum Messen eines oder mehrerer der Abgangsleitungsstromwerte und/oder - eine Trenneinheit (9a, 9b), mittels welcher eine der Abgangsstromleitungen (L12, L13) vom Sammelknoten (K1) in Abhängigkeit des ermittelten Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts trennbar ist und/oder - eine Kommunikationseinheit (12) zum Empfangen des oder der weiteren Abgangsleitungsstromwerte und/oder - eine Speichereinheit (13) zum Speichern der Querwechselstromwiderstandswerte und/oder der Leitungswechselstromwiderstandswerte und/oder des Netzwechselstromwiderstandswerts aufweist.Device after Claim 12 , the device (10, 10 ') - a measuring unit (8a, 8b) for measuring one or more of the outgoing line current values and / or - a separating unit (9a, 9b) by means of which one of the outgoing current lines (L12, L13) from the collecting node ( K1) can be separated depending on the determined node fault location alternating current resistance value and / or - a communication unit (12) for receiving the further outgoing line current values and / or - a storage unit (13) for storing the cross-current resistance values and / or the line alternating current resistance values and / or the mains alternating current resistance value. Computerprogrammprodukt zum Laden in eine Speichereinheit (13) eines Computers, umfassend Softwarecode, mit dem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program product for loading into a memory unit (13) of a computer, comprising software code with which a method according to one of the Claims 1 to 11 is performed when the computer program product is run on a computer.
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