DE4433406C1

DE4433406C1 - Distanzschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE4433406C1
Application number: DE4433406A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Dalstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2014-09-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Distanzschutzeinrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Eine Distanzschutzeinrichtung dieser Art läßt sich dem Auf satz von K. Böhme und B. Kulicke: "Optimierung von Distanzschutzalgorithmen mit Hilfe neuronaler Netze", in der Zeitschrift "Elektrie" 47 (1993) 1, Seiten 2 bis 10 entnehmen. Aus dem Aufsatz geht ferner im einzelnen hervor, daß als Neuronal netzanordnung ein Multi Layer Perceptron Verwendung finden kann, bei dem es sich um ein reines Feedforward-Netz handelt; im speziellen wird in dem Aufsatz eine Neuronalnetzanordnung mit zwei Schichten behandelt. Wie dem Aufsatz ferner zu ent nehmen ist, kann eine Neuronalnetzanordnung in Form eines Multi Layer Perceptrons als Klassifikator in einer Distanz schutzeinrichtung Anwendung finden, wenn das Multi Layer Perceptron durch Anwendung des Backpropagation-Algorithmus entsprechend angelernt ist. Zum Anlernen wird in dem Aufsatz das Netzsimulationsprogramm Netomac als geeignet erwähnt, das in einem weiteren Aufsatz von B. Kulicke: "Digitalprogramm Netomac zur Simulation elektromechanischer und -magnetischer Ausgleichsvorgängen in Drehstromnetzen", in der Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft", Heft 1/1979, Seiten 18 bis 23 be schrieben ist (Netzmodell NETOMAC). Ein konkreter Aufbau für eine Distanz schutzeinrichtung zum praktischen Einsatz in einem elektri schen Energieversorgungsnetz wird in dem erstgenannten Auf satz nicht angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Distanz schutzeinrichtung mit einer Neuronalnetzanordnung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß sie einerseits alle Anforderungen bekannter Distanz schutzeinrichtungen erfüllt und andererseits eine vergleichs weise genaue Unterscheidung zwischen einem Fehler auf einem zu überwachenden Abschnitt eines mehrphasigen elektrischen Energieversorgungsnetzes und einem Fehler auf einem benach barten Abschnitt in sehr kurzer Zeit nach dem Auftreten des Fehlers erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale in den Ansprüchen 1 und 2 jeweils gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Distanz schutzeinrichtung besteht darin, daß die Neuronalnetzanord nung unmittelbar nach Erfassen fehlerrelevanter Strom- und Spannungswerte mit dem Ermitteln des Fehlers mit allen ihren neuronalen Netzen beginnt und daß parallel dazu die Fehler artbestimmungseinrichtung arbeitet, so daß bereits kurze Zeit nach dem Auftreten eines Fehlers auf dem zu überwachenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes sowohl die neuronalen Netze der Neuronalnetzanordnung den entsprechenden Fehler ermittelt haben als auch die Fehlerartbestimmungseinrichtung die Art des Fehlers festgestellt hat, so daß durch Ansteue rung der entsprechenden Kontakteinrichtung das Ausgangssignal des für den jeweiligen Fehler "zuständigen" neuronalen Netzes der Neuronalnetzanordnung auf den Ausgang der Distanz schutzeinrichtung durchgeschaltet werden kann. Arbeitet die Fehlerartbestimmungseinrichtung entsprechend schnell, dann kann mit der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung be reits nach wenigen Millisekunden (3 bis 6 ms) ein Auslösesignal gewonnen werden, das sich zudem durch eine hohe Zuverlässigkeit in bezug auf die Unterscheidung eines äußeren von einem inneren Fehler auszeichnet.

Im Vergleich zu der ersten angegebenen Lösung (Anspruch 1) nach er Erfin dung ist bei der zweiten Lösung (Anspruch 2) der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung das einen Fehler kennzeichnende Signal zwar nicht ganz so schnell gewinnbar, weil zunächst die Art des Fehlers mit der Fehlerartbestimmungseinrichtung erfolgt, jedoch läßt sich mit dieser Art der erfindungsge mäßen Distanzschutzeinrichtung ein Fehler auf dem zu überwa chenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes besonders sicher bestimmen.

Bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn in jedem neuronalen Netz die Neuronen der Eingangsschicht gleich große Gruppen bilden und jede Gruppe eingangsseitig mit Abtastwerten beaufschlagt ist, die mittels eines Strom- oder eines Spannungswandlers und mittels der Analog-Digital-Wandler-Anordnung aus jeweils einem Strom oder einer Spannung des zu überwachenden Ab schnitts gebildet sind.

Den vorangehenden Ausführungen ist bereits entnehmbar, daß bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung die Schnelligkeit des Bestimmens der Fehlerart den Zeitaufwand zum Ermitteln des Fehlers wesentlich beeinflußt. Bei einer diesbezüglich vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsge mäßen Distanzschutzeinrichtung enthält die Fehlerartbestim mungseinrichtung ein einziges Neuronalnetz, das eine Ein gangsschicht, eine erste und eine zweite Zwischenschicht sowie eine Ausgangsschicht enthält, wobei das Neuronalnetz ein durch Simulation der Ströme und Spannungen bei verschie denen Lastzuständen des elektrischen Energieversorgungsnetzes derart angelerntes Verhalten aufweist, daß jeweils ein Neuron der Ausgangsschicht bei Fehlern jeweils einer Art ein oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegendes Ausgangssignal erzeugt. Bei dem Neuronalnetz ist jeder möglichen Art von Fehlern in dem elektrischen Energieversor gungsnetz jeweils ein Neuron in der Ausgangsschicht zugeord net, und die Neuronen der Ausgangsschicht sind mit den Steuereingängen der Kontakteinrichtungen verbunden.

Eine derartige Fehlerartbestimmungseinrichtung ist in der älteren deutschen Patentanmeldung DE 43 33 258 A1 im einzelnen beschrieben. Im Zusammenhang mit dem Gesamtaufbau der erfin dungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung bringt der Einsatz einer derartigen Fehlerartbestimmungseinrichtung den Vorteil mit sich, daß insgesamt bereits nach einigen wenigen Millisekunden (ms) nach Auftreten eines Fehlers ein einen Fehler kennzeichnendes Signal am Ausgang der Distanzschutzeinrichtung abnehmbar ist, weil diese Fehlerartbestimmungseinrichtung sehr schnell arbeitet.

Im Hinblick auf einen möglichst geringen schaltungstechni schen Aufwand wird es bei der erfindungsgemäßen Distanz schutzeinrichtung als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem Neuronalnetz der Fehlerartbestimmungseinrichtung in der Ein gangsschicht die Neuronen zu gleich großen Gruppen zusammenge faßt sind, die Anzahl der Neuronen jeder Gruppe der Eingangs schicht des Neuronalnetzes der Anzahl von Neuronen in jeder Gruppe der Eingangsschicht jedes neuronalen Netzes ent spricht, und jeder Phase des elektrischen Energieversor gungsnetzes bezüglich Strom und Spannung entsprechende Aus gangsgrößen der Analog-Digital-Wandleranordnung an jeweils einem Multiplexer liegen, und die Multiplexer ausgangsseitig einerseits mit dem jeweiligen neuronalen Netz und anderer seits mit den Gruppen der Neuronalnetze verbunden sind. Diese Ausführungsform ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die Anzahl der Neuronen jeder Gruppe der Eingangsschicht des Neu ronalnetzes der Anzahl von Neuronen in der Eingangsschicht jedes neuronalen Netzes entspricht, wodurch hinsichtlich der Strom- und Spannungswandler und der Analog-Digital-Wandler sowie der Multiplexer nur jeweils ein Satz zur Speisung der neuronalen Netze der Neuronalnetzanordnung und des Neuronalnetzes der Fehlerartbestimmungseinrichtung erforder lich ist.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigen:

Fig. 1 in Form eines Blockschaltbildes eine Ausführungs form der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrich tung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Distanzschutzeinrichtung ebenfalls als Block schaltbild,

Fig. 3 eine eingangsseitig bei der erfindungsgemäßen Distanzschutzeinrichtung vorhandene Merkmalserfas sungseinrichtung und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Fehlerartbestimmungs einrichtung mit einem neuronalen Netz.

Wie der Fig. 1 im einzelnen zu entnehmen ist, gehen von einer eingangsseitigen Merkmalerfassungseinrichtung (Merkmalsextraktionseinrichtung) 1 Leiter bündel 2, 3, 4, 5, 6 und 7 ab, über die Informationen einerseits zu einer Fehlerartbestimmungseinrichtung 8 und andererseits zu einer Neuronalnetzanordnung 9 geleitet werden. Die Neuro nalnetzanordnung 9 besteht aus einzelnen neuronalen Netzen 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19. Ausgangsseitig ist jedes der neuronalen Netze 10 bis 19 mit jeweils einer Kon takteinrichtung 20 bis 29 verbunden. Jede der Kontaktein richtungen 20 bis 29 ist mit einem Steueranschluß 30 bis 39 versehen. Die Steueranschlüsse 30 bis 39 sind mit Ausgängen 40 bis 49 der Fehlerartbestimmungseinrichtung 8 verbunden, während die Ausgänge der Kontakteinrichtungen 20 bis 29 zu sammengefaßt und an einen Ausgang 50 der Distanzschutzein richtung geführt sind.

Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßen Distanzschutz einrichtung gemäß Fig. 1 wird zunächst Bezug genommen auf Fig. 3, in der ein beispielhafter Aufbau der Merkmalextrak tionseinrichtung 1 dargestellt ist.

Die Merkmalextraktionseinrichtung 1 weist Eingänge 60, 61, 62, 63, 64 und 65 auf, über die ihr den Strömen und den Span nungen im zu überwachenden Abschnitt des mehrphasigen elek trischen Energieversorgungsnetzes (figürlich nicht darge stellt) proportionale Ströme und Spannungen zugeführt werden. So ist die Merkmalextraktionseinrichtung 1 an ihrem Eingang 60 mit einem dem Strom in der Phase R des nicht gezeigten elektrischen Energieversorgungsnetzes proportionalen Strom J_R(t) und am Eingang 61 mit einer der Spannung zwischen der Phase R und Erde proportionalen Spannung U_R(t) beaufschlagt. Entsprechend sind die weiteren Eingänge 62 bis 65 der Merk malextraktionseinrichtung 1 mit den Spannungen und Strömen an den weiteren beiden Phasen S und T des mehrphasigen Energieversor gungsnetzes proportionalen Strömen J_S(t) und J_T(t) und Span nungen U_S(t) und U_T(t) beaufschlagt. An die Eingänge 60 bis 65 ist eine Analog-Digital-Wandleranordnung mit mehreren Analog-Digital-Wandlern 70 angeschlossen, von denen in der Fig. 3 nur jeweils zwei dargestellt sind. Jedem der Analog- Digital-Wandler 70 ist ein Normierungsbaustein 71 nachgeord net, dem wiederum jeweils ein Multiplexer 72 nachgeschaltet ist. Jeder Multiplexer 72 ist ausgangsseitig im dargestellten Ausführungsbeispiel mit fünf Ausgängen versehen, an die jeweils die Leiterbündel 2 bis 7 (vgl. auch Fig. 1) ange schlossen sind. Die Multiplexer 72 sind mit derartigen Ver zögerungsgliedern ausgestattet, daß an ihren Ausgängen die jeweils letzten fünf nacheinander abgetasteten Werte zum Bei spiel des Stromes J_R(t) gleichzeitig auftreten.

Über die Leitungsbündel 2 und 3 werden die aus den Meßgrößen J_R(t) und U_ZR(t) gewonnenen Abtastwerte gleichzeitig unter anderem dem neuronalen Netz 10 zugeführt, das so angelernt ist, daß es einen einpoligen Fehler zwischen der Phase R und Erde auf dem zu überwachenden Abschnitt des Energieversor gungsnetzes erfassen kann. Das neuronale Netz 10 hat - der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt - eine Eingangsschicht mit zwei Gruppen von jeweils fünf Neuronen, eine Zwischenschicht mit zehn Neuronen und eine Ausgangs schicht mit einem Neuron. An die zehn Neuronen der Eingangs schicht sind die zehn Leitungen der Leitungsbündel 2 und 3 in der Weise angeschlossen, daß die Neuronen der ersten Gruppe der Eingangsschicht mit den Leitungen des Leitungsbündels 2 und die Neuronen der zweiten Gruppe der Eingangsschicht den Leitungen des Leitungsbündels 3 ver bunden sind; die Ausgangsschicht mit dem nur einen einzigen Neuron wird hinsichtlich seines Signals auf einen bestimmten Schwellwert entsprechend dem angelernten Verhalten überwacht. Liegt der Schwellwert beispielsweise bei 0,9, dann signali siert dies aufgrund des Anlernvorganges des neuronalen Netzes 10 einen Fehler auf dem zu überwachenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes. Ist dagegen der Wert des Ausgangssignals des neuronalen Netzes 10 0,1, dann signalisiert dies einen Fehler außerhalb des zu überwachenden Abschnittes des Energieversorgungsnetzes, beispielsweise in einem benachbarten Abschnitt des Energieversorgungsnetzes.

Entsprechend dem neuronalen Netz 10 sind die weiteren neuro nalen Netze 11 und 12 aufgebaut und mit ihren Gruppen von Eingangsneuronen an jeweils verschiedene Leitungsbündel 4 bis 7 angeschlossen. Aufgrund ihres eingangsseitigen Anschlusses an die Leitungsbündel 4 und 5 bzw. 6 und 7 sind die neurona len Netze 11 und 12 in der Lage, einen einpoligen Fehler der Phase S bzw. der Phase T gegen Erde erfassen zu können.

Die weiteren neuronalen Netze 13, 14 und 15 dienen zur Erfas sung zweipoliger Fehler mit Erdberührung und sind zu diesem Zwecke eingangsseitig mit jeweils vier der insgesamt sechs aus der Merkmalextraktionseinrichtung 1 austretenden Lei tungsbündel 2 bis 7 verbunden. So liegt das neuronale Netz 13 zur Erfassung eines zweipoligen Fehlers zwischen den Phasen R und S mit Erdberührung eingangsseitig mit vier Gruppen von jeweils fünf Neuronen einer Eingangsschicht (nicht darge stellt) mit jeweils einer Gruppe an jeweils einem der Lei tungsbündel 2 bis 5, während das neuronale Netz 14 zur Erfas sung eines zweipoligen Fehlers zwischen den Phasen S und T mit Erdberührung mit ebenfalls vier Gruppen von jeweils fünf Neuronen seiner Eingangsschicht gruppenweise an den Leitungs bündeln 4 bis 7 liegt. Das neuronale Netz 15 zur Erfassung eines zweipoligen Fehlers zwischen den Phasen R und T mit Erdberührung ist eingangsseitig mit ebenfalls vier Gruppen mit jeweils fünf Neuronen seiner Eingangsschicht an die Lei tungsbündel 2, 3 und 6, 7 angeschlossen. Alle drei neuronalen Netze 13, 14 und 15 geben an ihrem Ausgang aufgrund des angelernten Verhaltens ein einen zweipoligen Fehler mit Erd berührung auf dem zu überwachenden Leitungsabschnitt des Energieversorgungsnetzes kennzeichnenden Fehler dadurch an, daß das Ausgangssignal den Wert 0,9 an dem einzigen Neuron der Ausgangsschicht annimmt. Jedes der neuronalen Netze 13 bis 15 weist außerdem zwei Zwischenschichten mit jeweils zwanzig Neuronen auf.

Die neuronalen Netze 16, 17 und 18 dienen zum Ermitteln von zweipoligen Fehlern ohne Erdberührung. Jedes dieser neurona len Netze 16, 17, 18 weist eine Eingangsschicht mit jeweils vier Gruppen mit jeweils fünf Neuronen, eine erste Zwischenschicht mit fünfzehn Neuronen, eine zweite Zwischenschicht mit zehn Neu ronen und eine Ausgangsschicht mit einem Neuron auf. Die neu ronalen Netze 16, 17 und 18 sind eingangsseitig mit jeweils vier der sechs Leitungsbündel 2 bis 7 am Ausgang der Merkmal extraktionseinrichtung 1 verbunden, wie die Fig. 1 im einzelnen erkennen läßt. Auch mittels dieser neuronalen Netze 16 bis 18 wird ein innerer von einem äußeren Fehler dadurch unterschieden, daß das Ausgangssignal des Neurons der Aus gangsschicht aufgrund eines entsprechend angelernten Verhal tens dieser neuronalen Netze 16, 17, 18 mit einem Wert von 0,9 einen inneren Fehler und mit einem Wert von 0,1 einen äußeren Feh ler kennzeichnet.

Mittels eines letzten neuronalen Netzes 19 der Neuronalnetz anordnung 9 läßt sich ein dreipoliger Fehler (Kurzschluß) auf dem zu überwachenden Leitungsabschnitt ermitteln. In diesem Falle sind alle Lei tungsbündel 2 bis 7 der Merkmalextraktionseinrichtung 1 an das neuronale Netz 19 herangeführt (Fig. 1). Das neuronale Netz 19 hat demzufolge sechs Gruppen mit jeweils fünf Neuronen in der Eingangsschicht, eine erste Zwischenschicht mit zwanzig Neuronen und eine weitere Zwischenschicht mit 15 Neuronen; die Ausgangsschicht besitzt wiederum nur ein einziges Neuron. Dieses Neuron gibt bei einem dreipoligen Fehler auf dem zu überwachenden Leitungsabschnitt aufgrund seines angelernten Verhaltens einen Wert von 0,9 ab, bei einem äußeren Fehler einen Wert von 0,1.

Wie Fig. 1 ferner zeigt, ist jedes Leitungsbündel 2 bis 7 auch an Eingänge der Fehlerartbestimmungseinrichtung 8 ge führt, die im einzelnen so aufgebaut ist, wie es Fig. 4 zeigt.

Die dargestellte Fehlerartbestimmungseinrichtung 8 enthält ein Neuronalnetz 81, das eine Eingangsschicht 82 mit insgesamt 30 Neuronen aufweist. Die 30 Neuronen der Eingangsschicht 82 sind zu sechs Gruppen mit jeweils fünf Neuronen 83, 84, 85, 86 und 87 zusammengefaßt, von denen in der Fig. 4 nur drei Gruppen 88, 89 und 90 der besseren Übersichtlichkeit halber dargestellt sind.

Jede der Gruppen 88, 89 und 90 von Neuronen der Eingangs schicht 82 ist über die Leistungsbündel 2 bis 7 mit jeweils einem Multiplexer 72 (vgl. Fig. 3) verbunden.

Das Neuronalnetz 81 enthält ferner eine erste Zwischenschicht 100, die aus 25 Neuronen besteht, von denen in der Fig. 4 der besseren Übersichtlichkeit halber nur einige gezeigt sind. Sämtliche Neuronen der ersten Zwischenschicht 100 sind eingangsseitig mit allen Ausgängen der Neuronen der Eingangs schicht 82 verbunden. Der ersten Zwischenschicht 100 ist eine zweite Zwischenschicht 101 nachgeordnet, die 20 Neuronen auf weist; aus Gründen einfacher Darstellung sind auch von diesen 20 Neuronen der zweiten Zwischenschicht 101 in der Fig. 4
nur einige gezeigt. Alle Neuronen dieser zweiten Zwischenschicht 101 sind mit allen Neuronen der ersten Zwischenschicht 100 gekoppelt. Schließlich enthält das Neuronalnetz 81 eine Ausgangsschicht 102, die 11 Neuronen aufweist. Alle elf Neuronen dieser Ausgangsschicht 102 sind eingangsseitig mit allen Neuronen der zweiten Zwischen schicht 101 verbunden.

Von den elf Neuronen der Ausgangsschicht 102 ist ein Neuron 103 ausgangsseitig mit einer Schwellwert-Erfassungseinrichtung 104 verbunden, die an ihrem Ausgang 105 dann ein Signal an eine Nachverarbeitungseinrichtung 106 abgibt, wenn das Aus gangssignal A₁ des Neurons 103 einen mit einer Schwellwert- Erfassungseinrichtung 104 vorgegebenen Schwellwert über schreitet.

Die Nachverarbeitungseinrichtung 106 enthält einen ersten Verzögerer 107, der mit seinem Eingang 108 an den Ausgang 105 der Schwellwert-Erfassungseinrichtung 104 angeschlossen ist. Ausgangsseitig ist der Verzögerer 107 sowohl mit einem Ein gang 109 eines UND-Gliedes 110 als auch mit einem weiteren Verzögerer 111 verbunden, der ausgangsseitig mit einem weite ren Eingang 112 des UND-Gliedes 110 in Verbindung steht. Ein zusätzlicher Eingang 113 des UND-Gliedes 110 ist unmittelbar mit dem Ausgang 105 der Schwellwert-Erfassungseinrichtung 104 verbunden.

Außer dem Ausgangssignal A₁ werden von dem Neuronalnetz 81 an weiteren nur schematisch dargestellten Ausgängen der Neuronen der Ausgangsschicht 102 abhängig von der Art eines auf getretenen Fehlers weitere Ausgangssignale A₂ bis A₁₀ erzeugt. Die Ausgangssignale A₁ bis A₁₀ entstehen dann, wenn einpolige Fehler gegen Erde, zweipolige Fehler mit Erdberührung, zwei polige Fehler ohne Erdberührung und dreipolige Fehler auftreten.

Ein zusätzliches Ausgangssignal A₁₁ ergibt sich dann, wenn das zu überwachende Netz fehlerfrei arbeitet.

Die in der Fig. 4 dargestellte Anordnung arbeitet in folgen der Weise:
Die in den Analog-Digital-Wandlern 70 (siehe Fig. 3) bei spielsweise mit einer Frequenz von 1 kHz abgetasteten Meß größen J_R(t) bis U_T(t) werden nach Normierung über die nach geordneten Multiplexer 72 und die Leitungsbündel 2 bis 7 den Gruppen 88 bis 90 der Neuronen der Eingangsschicht 82 des Neuronalnetzes 81 zugeführt. Dies geschieht in der Weise, daß jeweils fünf der aufeinanderfolgend abgetasteten Werte J_R1, J_R2, J_R3, J_R4 und J_R5 z. B. der Meßgröße J_R(t) jeweils gleich zeitig eingangsseitig an der Gruppe 88 anstehen. Entspre chendes gilt hinsichtlich der weiteren Gruppen für die Abtastwerte der weiteren Meßgrößen U_R(t), J_S(t), U_S(t), J_T(t) und U_T(t). In dem Neuronalnetz 81 werden die abgeta steten normierten Werte in einer Weise verarbeitet, wie es dem Netz angelernt worden ist. Das Anlernen ist im vorliegen den Fall mit dem eingangs bereits erwähnten Netzmodell NETOMAC vorgenommen worden. Dabei ist das Anlernen nach dem Backpropagation-Algorithmus nach Rumelhart bei verschiedenen Lastzuständen vorgenommen worden, wobei vorausgesetzt wurde, daß bei den verschiedenen Fehlern die entsprechenden Aus gangssignale A₁ bis A₁₀ den normierten Wert von 0,9 aufweisen sollen. Die übrigen (keinen oder einen Fehler im benachbarten Abschnitt kennzeichnenden) Ausgangssignale sollen dann jeweils den normierten Wert 0,1 annehmen. Hinsichtlich des Ausgangssignals A₁₁ ist der Anlernvorgang so vorgenommen, daß dieses Signal den normierten Wert 0,9 aufweist, wenn ein fehlerfreier Zustand des zu überwachenden Energieversorgungs netzes gegeben ist, dagegen den Wert 0,1 annimmt, wenn ein Fehler eingetreten ist.

Die Erfassung der jeweils normierten Werte der Ausgangs signale A₁ bis A₁₁ erfolgt mittels der Schwellwert-Erfas sungseinrichtungen 104. Ist z. B. festgelegt, daß das Aus gangssignal A₁ bei einem einpoligen Fehler in der Phase R des zu überwachenden Energieversorgungsnetzes den Wert 0,9 aufweist, dann wird die Schwellwert-Erfassungseinrichtung 104 ein Signal an die Nachbearbeitungseinrichtung 106 abgeben. Diese überprüft, ob das Signal am Ausgang 105 insgesamt drei mal hintereinander aufgetreten ist. Dies ist dadurch bewirkt, daß die Verzögerer 107 und 111 das Signal jeweils um einen Abtastschritt verzögern, so daß nach insgesamt dreimaligem Auftreten des Signals am Ausgang 40 der Nachverarbeitungsein richtung 106 das Fehlerart-Signal F₁ erzeugt wird.

In entsprechender Weise werden die weiteren Ausgangssignale A₂ bis A₁₁ verarbeitet. Es entstehen somit an den weiteren Ausgängen 41 bis 49 Fehlerart-Signale F₁ bis F₁₁, die zuverlässig Feh ler der bestimmten Art kennzeichnen. Da die Ausgänge 40 bis 49 der Fehlerartbestimmungseinrichtung 8 mit den Steuerein gängen 30 bis 39 der Kontakteinrichtungen 20 bis 29 verbunden sind, wird von der Fehlerartbestimmungseinrichtung 8 jeweils die Kontakteinrichtung betätigt, die dem für die jeweilige Fehlerart "zuständigen" neuronalen Netze 10 bis 19 nachge ordnet ist. Wird also beispielsweise ein einphasiger Fehler in der Phase R gegen Erde mittels des neuronalen Netzes 10 ermittelt, dann wird von der Fehlerartbestimmungseinrichtung 8 die zugehörige Kontakteinrichtung 20 durchgeschaltet, und es tritt am Ausgang 50 ein Ausgangssignal auf, das den Fehler (einpoliger Fehler der Phase R gegen Erde) kenn zeichnet und somit zur Auslösung eines nicht dargestellten Leistungsschalters benutzt werden kann.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 stimmt in vielen Einzel heiten mit dem nach Fig. 1 überein, weshalb bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mit dem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 übereinstimmende Bausteine mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden sind. Ein Vergleich des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 mit dem nach Fig. 1 zeigt, daß ein wesentlicher Unterschied darin besteht, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 Kontakteinrichtungen 120 bis 129 jeweils zwischen der Merkmalextraktionseinrich tung 1 und der Neuronalnetzanordnung 9 angeordnet sind. Die einzelnen Kontakteinrichtungen 120 bis 129 müssen im vorlie genden Falle also in Abweichung von den Kontakteinrichtungen 20 bis 29 nach Fig. 1 entsprechend mehrpolig ausgebildet sein. Im weiteren Unterschied zu der Ausführung nach Fig. 1 sind bei der Ausführung nach Fig. 2 die Ausgänge der neuro nalen Netze 10 bis 19 der Neuronalnetzanordnung 9 unmittelbar miteinander und mit dem Ausgang 50 der dargestellten Distanz schutzeinrichtung verbunden.

Bei der Ausführungsform einer Distanzschutzeinrichtung nach Fig. 2 wird also zunächst mittels der Fehlerartbestimmungs einrichtung 8 festgestellt, um welche Art Fehler es sich bei einem auf dem zu überwachenden Abschnitt eines Energieversor gungsnetzes aufgetretenen Fehler handelt. Danach wird über einen der Ausgänge 40 bis 49 der Fehlerartbestimmungseinrich tung 8 die jeweilige Kontakteinrichtung der Kontakteinrich tung 120 bis 129 angesteuert, und es wird dadurch das jewei lige neuronale Netz 10 bis 19 der Neuronalnetzanordnung 9 an die Lei tungsbündel 2 bis 7 angeschlossen, woraufhin dann von dem je weils angeschlossenen neuronalen Netz 10 bis 19 das einen Fehler kenn zeichnende Signal am Ausgang 50 erzeugt wird.

Claims

1. Distanzschutzeinrichtung

- zum Ermitteln eines Fehlers auf einem zu überwachenden Abschnitt eines mehrphasigen elektrischen Energiever sorgungsnetzes
- mit einer Neuronalnetzanordnung, die über eine Merkmals extraktionseinrichtung an den zu überwachenden Abschnitt angeschlossen ist, und wobei der Merkmalsextraktionseinrichtung über Strom- und Spannungswandler Werte der Ströme und Spannungen der einzelnen Phasen des zu überwachenden Abschnitts einge speist werden, die daraufhin durch eine für jeden Strom und jede Spannung vorgesehene Analog-Digital-Wandleran ordnung jeweils zu Abtastwerten weiterverarbeitet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Neuronalnetzanordnung (9) für jede auf dem zu überwachenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes mögliche Fehlerart jeweils ein eigenes neuronales Netz (10 bis 19) aufweist,
- jedes dieser neuronalen Netze (10 bis 19) ein durch Simulation von Strömen und Spannungen angelerntes Ver halten aufweist und dabei die jeweiligen Ströme und Spannungen derjenigen Fehlerart entsprechen, für die das betreffende neuronale Netz (10 bis 19) vorgesehen ist,
- der Neuronalnetzanordnung (9) eine Fehlerartbe stimmungseinrichtung (8) zugeordnet ist, die:
- eingangsseitig an der Merkmalsextraktionseinrichtung (1) angeschlossen ist,
- ausgangsseitig mit Kontakteinrichtungen (20 bis 29) verbunden ist, wobei die Anzahl der Kontakteinrich tungen (20 bis 29) der Anzahl der möglichen Fehler arten entspricht, und
- bei einem Fehler nur diejenige Kontakteinrichtung (20 bis 29) ansteuert, die für die Fehlerart des aufge tretenen Fehlers vorgesehen ist,
- jeweils der Ausgang des für die betreffende Fehlerart vorgesehenen neuronalen Netzes (10 bis 19) mit einem Eingang der für die gleiche Fehlerart vorgesehenen Kontakteinrichtung (20 bis 29) verbunden ist, und
- die Ausgänge aller Kontakteinrichtungen (20 bis 29) zu einem gemeinsamen Ausgang (50) zusammengeführt sind, und
- falls der Fehler auf dem zu überwachenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes liegt, an diesem gemeinsamen Ausgang (50) ein die Fehlerart kennzeichnendes Signal abgreifbar ist (Fig. 1).

2. Distanzschutzeinrichtung

- zum Ermitteln eines Fehlers auf einem zu überwachenden Abschnitt eines mehrphasigen elektrischen Energiever sorgungsnetzes
- mit einer Neuronalnetzanordnung, die über eine Merkmalsextraktionseinrichtung an den zu überwachenden Abschnitt angeschlossen ist, und wobei der Merkmalsextraktionseinrichtung über Strom- und Spannungs wandler Werte der Ströme und Spannungen der einzelnen Phasen des zu überwachenden Abschnitts eingespeist werden, die daraufhin durch eine für jeden Strom und jede Spannung vorgesehene Analog-Digital-Wandleranordnung jeweils zu Abtastwerten weiterverarbeitet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Neuronalnetzanordnung (9) für jede auf dem zu über wachenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes mögliche Fehlerart jeweils ein eigenes neuronales Netz (10 bis 19) aufweist,
- jedes dieser neuronalen Netze (10 bis 19) ein durch Simulation von Strömen und Spannungen angelerntes Ver halten aufweist und dabei die jeweiligen Ströme und Spannungen derjenigen Fehlerart entsprechen, für die das betreffende neuronale Netz (10 bis 19) vorgesehen ist,
- der Neuronalnetzanordnung (9) eine Fehlerartbe stimmungseinrichtung (8) zugeordnet ist, die:
- eingangsseitig an der Merkmalsextraktionseinrichtung (1) angeschlossen ist,
- ausgangsseitig mit Kontakteinrichtungen (120 bis 129) verbunden ist, wobei die Anzahl der Kontakteinrich tungen (120 bis 129) der Anzahl der möglichen Fehler arten entspricht, und
- bei einem Fehler nur diejenige Kontakteinrichtung (120 bis 129) ansteuert, die für die Fehlerart des aufge tretenen Fehlers vorgesehen ist,
- jeweils in die Verbindung zwischen der Merkmals extraktionseinrichtung (1) und dem neuronalen Netz (10 bis 19) diejenige Kontakteinrichtung (120 bis 129) in Reihe eingeschaltet ist, die für die gleiche Fehlerart vorgesehen ist wie das jeweilige nachgeordnete neuronale Netz (10 bis 19)
- die Ausgänge der neuronalen Netze (10 bis 19) sind zu einem gemeinsamen Ausgang (50) zusammengeführt, und
- falls der Fehler auf dem zu überwachenden Abschnitt des Energieversorgungsnetzes liegt, an diesem gemeinsamen Ausgang (50) ein die Fehlerart kennzeichnendes Signal abgreifbar ist (Fig. 2).

3. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß

- die Fehlerartbestimmungseinrichtung (8) ein einziges Neuronalnetz (81) enthält, das seinerseits eine Eingangsschicht (82), eine erste und eine zweite Zwischenschicht (100, 101) sowie eine Ausgangsschicht (102) aufweist,
- in der Ausgangsschicht (102) des Neuronalnetzes (81) für jede mögliche Fehlerart ein Neuron (103) vorgesehen ist, das Neuronalnetz (81) ein durch Simulation von Strömen und Spannungen bei verschiedenen Lastzuständen des elektrischen Energieversorgungsnetzes derart angelerntes Verhalten aufweist, daß bei einem Fehler in dem zu überwachenden Abschnitt des elektrischen Energieversorgungsnetzes nur dasjenige Neuron (103) der Ausgangsschicht (102) ein Ausgangssignal, (A₁ bis A₁₀) das für die betreffende Fehlerart des Fehlers vorgesehen ist, liefert,
- jedem Neuron (103) der Ausgangsschicht (102) jeweils eine Schwellwert-Erfassungseinrichtung (104) nachge schaltet ist, die dann ein Signal abgibt, wenn das Ausgangssignal (A₁ bis A₁₀) eines der Neuronen (103) einen vorgegebenen Schwellwert über schreitet, und
- zur Verbindung der Fehlerartbestimmungseinrichtung (8) mit den Kontakteinrichtungen (20 bis 29; 120 bis 129) die Neuronen (103) der Ausgangsschicht (102) über die Schwellwert-Erfassungseinrichtungen (104) mit Steuer eingängen (30 bis 39; 130 bis 139) der Kontaktein richtungen (20 bis 29; 120 bis 129) verbunden sind.

4. Distanzschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

- in jedem neuronalen Netz (10 bis 19) eine Eingangs schicht vorhanden ist, die für die zugehörige Fehlerart benötigten Ströme und Spannungen jeweils gleich große Gruppen von Neuronen aufweist, und
- jede dieser Gruppen von Neuronen eingangsseitig mit den Abtastwerten der für die jeweilige Fehlerart benötigten Ströme und Spannungen beaufschlagt ist.

5. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Neuronen (83 bis 87) der Eingangsschicht (82) des Neuronalnetzes (81) der Fehlerarterkennungseinrich tung (8) zu gleich großen Gruppen (88, 89, 90) zusammengefaßt sind,
- die Anzahl der Neuronen (83 bis 87) jeder Gruppe (88, 89, 90) der Eingangsschicht (82) des Neuronalnetzes (81) der Anzahl von Neuronen in jeder Gruppe der Ein gangsschicht jedes neuronalen Netzes (10 bis 19) entspricht,
- die Merkmalsextraktionseinrichtung (1) für jeden der ermittelten Ströme und Spannungen in den einzelnen Phasen des zu überwachenden Abschnitts des Energiever sorgungsnetzes jeweils einen Multiplexer (72) aufweist, an dem eingangsseitig die Abtastwerte der zugehörigen Analog-Digital-Wandleranordnung (70) anliegen und
- die Multiplexer (72) ausgangsseitig verbunden sind:
- einerseits direkt (Fig. 1) oder über die Kontaktein richtungen (120 bis 129) (Fig. 2) mit den zugehörigen Gruppen von Neuronen der Eingangsschicht der neuronalen Netze (10 bis 19), und
- andererseits mit den zugehörigen Gruppen (88, 89, 90) von Neuronen (83 bis 87) der Eingangsschicht des Neuronalnetzes (81).