DE60018666T2

DE60018666T2 - Verfahren zum Berechnen der Entfernung von Fehlerstrom in einem elektrischen Stromversorgungsnetz mit ringformiger Gestaltung

Info

Publication number: DE60018666T2
Application number: DE60018666T
Authority: DE
Inventors: Ari Nikander
Original assignee: ABB Oy
Current assignee: ABB Oy
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2020-09-23
Also published as: FI106985B; DE60018666D1; EP1089081B1; EP1089081A2; EP1089081A3; ATE291235T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 zur rechnergestützten Ermittlung der Entfernung eines Erdschlusses in einem Übertragungsnetz elektrischer Energie, welches in einer Ringstruktur verbunden ist, durch Nutzung der verfügbaren Informationen, zum Beispiel der numerischen Messwerte, die man mittels eines Multifunktionsrelais erhält.
Herkömmlich werden Erdschlüsse durch Prüfverbindungen lokalisiert. Nachdem der fehlerhafte Abgang gefunden wurde, wird die Leitung mit Hilfe eines Trennschalters in zwei Abschnitte geteilt. Danach wird der Abgang unter Spannung gesetzt und die Nullspannung wird herangezogen, um zu erkennen, auf welcher Seite des Trennschalters der Fehler zu finden ist. Dieser Vorgang wird entlang der Leitung wiederholt, bis der fehlerhafte Abschnitt zwischen zwei Trennschaltern ermittelt ist. Üblicherweise muss der Fehler an der Leitung zu Fuß im Gelände inspiziert werden. In einem unterirdischen Kabelnetzwerk muss die endgültige Lokalisierung des Fehlers beispielsweise mit akustischen Methoden (wie zum Beispiel einem Kabelsuchgerät) oder Brückenmessungen durchgeführt werden. Andere in Fachkreisen bekannte geeignete Techniken sind die Stoßwellenmethode und das Hochfrequenzverfahren.
Die Veröffentlichung [Nik98] beschreibt ein Verfahren zur Anzeige und Lokalisierung von Erdschlüssen in einem kompensierten Mittelspannungsnetz und stellt Algorithmen zur Bestimmung der gesamten Liter-Erde-Admittanz und Unsymmetrie des Mittelspannungs-Verteilungssystems und jeder seiner Mittelspannungs-Zuleitungen vor.
Das Verfahren liefert Information über Erdschlussentfernungen, die durch Umordnen der fehlerhaften Zuleitung, die, normalerweise radial geführt, in einem geschlossenen Ring über irgendeine gesunde Zuleitung geführt wird, wobei der Fehlerabstand entlang beider Zuleitungen unter Verwendung zweier verschiedener Werte der Nullspannung und der korrespondierenden Nullströme der Zuleitungen ermittelt werden kann.
Rechengestützte Verfahren, die zur Feststellung der Entfernung eines Erdschlusses in einem Netz mit isoliertem Sternpunkt und einem kompensierten Netz des Typs mit Resonanzsternpunkterdung entwickelt wurden, basieren auf der Erkennung des Einschwingvorgangs, der im Moment des Beginns eines Erdschlusses auftritt [Leh92]. Wenn ein Erdschluss beginnt, zeigt der Strom der fehlerhaften Phase des fehlerhaften Abganges einen Einschwingvorgang, welcher Lade- und Entladekomponenten der Leitung aufweist. Genauer gesagt wird der Ladevorgang durch das Laden der Kapazitäten der gesunden Phasenzweige hervorgerufen, während der Entladevorgang durch die Entladung von Kapazitäten der fehlerhaften Phase hervorgerufen wird. Die Berechnung des Fehlerabstandes nutzt den Ladevorgang, da dieser wegen seiner geringeren Frequenz und seiner langsameren Dämpfung die dominierende Komponente in der gesamten Einschwing-Wellenform darstellt. Diese Methoden zur Analyse der Einschwingvorgänge, von denen verschiedene Varianten offenbart wurden, basieren auf der Lösung des Differentialgleichungssystems eines mathematischen Modells, aus dem die Induktivität des Leitungsabschnitts zwischen der Verteilerstation und der Fehlerstelle durch Analysieren der gemessenen Strom- und Spannungs-Einschwing-Wellenform der fehlerhaften Phase bestimmt werden kann.
In der Veröffentlichung [Win 93] ist ein Verfahren beschrieben, welches auf der Verbindung der fehlerhaften Leitung an ihrem Abgang in einer Ringstruktur basiert, wobei die Abstimmung des Umrichters verändert wird, der zur Kompensation des Reststromes verwendet wird. Dann wird ein Strom über den Fehler geführt. Die Fehlerstelle kann aus der proportionalen Verteilung des Fehlerstroms bestimmt werden.
Ein Nachteil solcher Prüfstrukturen ist, dass sie sich zur Verwendung mit dem Ziel der Bestimmung des Fehlerabstandes als langsam und mühsam herausstellten. Dies deshalb, weil nur eine begrenzte Anzahl der Prüfverbindungen mit ferngesteuerten Trennschaltern eingerichtet werden können. Infolgedessen muss ein großer Teil der erforderlichen Verbindungen mit handgesteuerten Trennschaltern eingerichtet werden, was es erforderlich macht, dass das Bedienpersonal lange Strecken im Gelände zurücklegen muss. Während der Prozedur der Fehlersuche muss der Trennschalter möglicherweise mehrfach im Zustand des Fehlers geschlossen werden. Dies belastet das Netz mit Überspannungen, welche beide Wellenformkomponenten enthält, die der Betriebsfrequenz und die höheren Frequenzen des Schaltvorganges, was die Isolation des Netzwerks beansprucht und in gewissen Fällen zu einem sekundären Fehler führen kann, der sogar schwerwiegender als der anfangs entdeckte Fehler ist.
Methoden zur Analyse der Einschwingvorgänge basieren auf der Bestimmung der Induktivität des Leitungsabschnitts zwischen dem Fehler und der Verteilerstation. Wenn diese Induktivität in die Leitungslänge zum Fehler umgerechnet wird, muss die Nullinduktivität durch Berechnungsmethoden bestimmt werden. Die Berechnung der Nullinduktivität ist für ein unterirdisches Kabel ungenau. Dies führt zu einem Fehler bei der Lokalisierung des Fehlers. Diese Verfahren benötigen, damit sie funktionieren, immer Informationen über die Mit-, Gegen- und Nullinduktivität der Leitung, und auch Informationen über den Anschlussstatus der Leitung. Deshalb muss eine Datenübertragungseinrichtung zwischen dem überlagernden Steuerungssystem und der Relaisanlage vorhanden sein.
Einer der gravierendsten Nachteile der Methoden zur Analyse der Einschwingvorgänge ist, dass sich die Einschwingvorgänge am Anfang der Fehlersituation bei größeren Fehlerwiderständen sehr schnell abschwächen. Daraus folgt, dass diese Methoden nicht verwendet werden können, wenn der Erdschlusswiderstand 50 bis 200 Ohm übersteigt. Die Einschwing-Wellenformen beim Beginn der Fehlersituation werden auch von Faktoren beeinflusst, die nicht berücksichtigt werden können, wie zum Beispiel die frequenzabhängige Charakteristik von Verbrauchern. Auch die Belastungssituation beeinflusst die Dämpfung der Einschwingvorgänge.
Ein Vorteil der Methoden zur Analyse der Einschwingvorgänge ist, dass sie in einem strahlenförmig aufgebauten Netz verwendet werden können und daher ohne Veränderungen in den Netzverbindungen auskommen.
Ein Nachteil der in der zitierten Veröffentlichung [Win93] offenbarten Methode ist, dass sie die Kompensation des Erdschluss-Fehlerstromes mit kostspieligen Sternpunkt-Umrichtergeräten benötigt. Weiterhin bietet das System keine Möglichkeit, die Netzdaten bei der Fehlerlokalisierung zu nutzen, statt dessen liefert es nur die verhältnismäßige Verteilung des Fehlerstromes als prozentualen Anteil. Daher ist die Genauigkeit des Systems bei der Fehlerlokalisierung in den meisten Fällen schlechter. Ein Vorteil der Methode ist, dass sie anscheinend bei wesentlich höheren Fehlerwiderstandswerten funktioniert, als denjenigen, die mit den Methoden zur Analyse der Einschwingvorgänge zu bewältigen sind. Ein Fehler kann nur entlang eines Abschnitts mit großer Leistungsübertragung lokalisiert werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Probleme der Verfahren nach dem Stand der Technik zu überwinden und eine völlig neuartige Methode zur rechengestützten Ermittlung der Entfernung eines Erdschlusses in einem Übertragungsnetz elektrischer Energie, welches in einer Ringstruktur verbunden ist, unter Nutzung der verfügbaren Informationen, zum Beispiel von numerischen Messdaten, die mittels eines Multifunktionsrelais erhalten wurden, bereitzustellen.
Die Zielstellung der Erfindung wird durch den Vorzug des Messens der Nullleiterspannung des Netzes, der Strangspannungen, der Nullleiterströme der Leiter an den Abgängen in der Ringstruktur und einer Außenleiterspannung zur Phasensynchronisation erreicht. Nach den Messungen wird die Ringstruktur geöffnet, die Signale werden auf die Phase der Strangspannung bezogen und die Frequenzanteile, die von der Grundfrequenz verschieden sind, werden herausgefiltert, woraufhin die Effektivwerte unter Verwendung der Grundfrequenzanteile der Signale und die Entfernung zum Fehler berechnet werden, wobei der fehlerhafte Leitungsabschnitt abgeschaltet werden kann.
Spezieller wird das Verfahren entsprechend der Erfindung durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 Gesagte beschrieben.
Die Erfindung bietet signifikante Vorteile.
Mittelspannungsnetze werden im allgemeinen so betrieben, dass die Abgänge in sternförmiger Weise angeordnet sind, obgleich die Netze oftmals in Schleifen aufgebaut sind, um Kontinuität des Betriebs zu sichern. Wenn in einem Netz ein Erdschluss auftritt, so dass ein Phasenleiter leitend mit der Erde verbunden wird, steigt die Nullleiterspannung des Netzes in Folge der durch den Fehler hervorgerufenen Unsymmetrie. Deshalb kann die Nullleiterspannung zur Fehlererkennung verwendet werden. Das Rückleistungsrelais jedes Abganges misst in einem sternpunktisolierten Netz den Blindanteil des Nullleiterstroms und in einem gedämpften Netz die Wirkkomponente des Stroms. Dementsprechend kann ein fehlerhafter Abgang aus der Richtung und Größe dieser Stromkomponenten erkannt werden. Für hochohmige Fehler können Methoden verwendet werden, die an späterer Stelle ausführlicher beschrieben werden.
Bei einer fehlerhaften Leitung wird der Fehlerstromkreis über die Leiter-Erde-Kapazitäten der Leitungen geschlossen. Dann bestimmen die Leiter-Erde-Kapazitäten, der Fehlerwiderstand und, in einem System mit Resonanzsternpunkterdung, die Induktivität der Erdschlusslöschspule die Größe des Fehlerstroms. Da die Längsimpedanz des Leitungsabschnitts zwischen der Fehlerstelle und der Verteilerstation in der Praxis vernachlässigbar klein im Vergleich mit den anderen Impedanzen des Fehlerstromkreises ist, trägt der Fehlerabstand nicht zur Größe des Fehlerstromes bei. Daraus resultiert, dass der Fehlerabstand nicht aus dem Fehlerstrom berechnet werden kann, wie das bei Kurzschlüssen möglich ist, sondern dass stattdessen andere Methoden verwendet werden müssen.
Die Länge der fehlerbehafteten Leitung vom Abgang kann einige zehn Kilometer, in einigen Fällen sogar mehr als 100 km betragen. Die Entfernung zu einem Erdschluss kann durch eine schleifenförmiges Verbinden des fehlerhaften Abgangs mit einem der gesunden Abgänge, was im allgemeinen möglich ist, berechnet werden. Diese Art der rechengestützten Ermittlung des Abstandes zwischen der Fehlerstelle und der Verteilerstation bietet signifikante Zeitersparnisse bei der Fehlerermittlung und verringert die Störung, die durch den Fehler hervorgerufen werden, alldieweil keine Prüfverbindungen aufgebaut werden müssen. Die rechengestützte Ermittlung eines Erdschlusses schränkt auch das Erfordernis ein, Personal in das Gelände zu schicken, was in den meisten Fällen notwendig ist, wenn die Prüfverbindungen unter Verwendung manuell gesteuerter Trennschalter aufgebaut werden.
Zusätzlich zum Beschleunigen des Aufbaus der Prüfverbindungen kann die Erfindung eine signifikante Zeitersparnis bei der Lokalisierung des an einem fehlerbehafteten Abgang bestehenden Erdschlusses liefern. Darüber hinaus kommt die Methode ohne Schaltvorgänge (Schließen eines Trennschalters an einem Fehler) aus, welche eine zusätzliche Belastung des Netzes hervorrufen.
Im Vergleich mit den Methoden zur Analyse der Einschwingvorgänge bietet die Erfindung einen wesentlichen Vorteil dadurch, dass sie in der Lage ist, den Fehlerabstand bei Fehlerwiderstandswerten zu ermitteln, die sogar zwei Zehnerstellen höher sind, als diejenigen, die nach dem Stand der Technik möglich wären. Die in der Erfindung entwickelten Methoden sind für die Ermittlung des Abstandes eines Fehlers mit Fehlerwiderständen bis zu einigen zehn Kiloohm (sogar bis zu 200 kOhm) geeignet. Zum Beispiel verursachen umgefallene Bäume typischerweise einen Fehler mit einem anfangs sehr hohen Fehlerwiderstand, der im Laufe der Zeit schrittweise kleiner wird. Nun kann der Fehler lokalisiert werden, bevor der Fehlerwiderstand so klein geworden ist, dass die Leitung außer Betrieb gesetzt werden muss. Auch können die unbekannten Faktoren vermieden werden, die bei der Messung und am Anfang der Einschwing-Wellenform auftreten, weil die Berechnungsmethode gemäß der Erfindung nur die Grundfrequenzanteile der Spannungen und Ströme verwendet. Darüber hinaus nutzen die Methoden nach dem Stand der Technik, die auf der Analyse der Einschwingvorgänge basieren, die im Anfangsstadium eines Erdschlusses auftreten, ausnahmslos Netzdaten. Hierbei ist die Bestimmung der Nullimpedanz für unterirdische Kabel mit rechengestützten Mitteln ungenau. Dies beschränkt die Anwendung der Methoden zur Analyse der Einschwingvorgänge hauptsächlich auf Freileitungsnetze. Im Gegensatz dazu können die Methoden gemäß der Erfindung zum Beispiel auf Freileitungen für die Berechnung des Fehlerabstandes angewendet werden, ohne auf Netzdaten zurückzugreifen. Infolgedessen ist das vorliegende Verfahren sehr leicht zu implementieren.
Im Vergleich mit der in der zitierten Veröffentlichung [Win93] offenbarten Methode bietet das vorliegende Verfahren zwei Vorteile. Erstens können die Methoden gemäß der Erfindung auf ein System mit Resonanzsternpunkterdung und mit isoliertem Sternpunkt angewendet werden, ohne dass teure Umrichtergeräte notwendig sind. Auch ist die Kompensation des Erdschlussfehlerstroms für die Funktion der Erfindung nicht zwingend. Es müssen keine neuen Gerätschaften im Netz installiert werden. Ferner ermöglicht die Möglichkeit der Durchführung von Berechnungen in der Umgebung des Netzbetriebs-Unterstützungssystems die Nutzung von Netzdaten für eine höhere Genauigkeit bei der Fehlerlokalisierung. Diese Möglichkeit ist der in der zitierten Veröffentlichung [Win93] offenbarten Einrichtung nicht zugänglich.
In Hinblick auf seine Gesamtkosten ist das vorliegende Verfahren vorteilhaft, als dass es keine neuen Investitionen in neue Messsysteme oder Gerätschaften benötigt. Das Verfahren kann mit Software, die zum Netzbetriebs-Unterstützungssystem hinzugefügt wird, implementiert werden, die mit dem Netzsteuerungssystem kommuniziert und so von diesem die erforderlichen Messdaten abrufen kann.
Die in dem Verfahren erforderlichen Messdaten umfassen eine Nullleiterspannung, die Strangspannungen, eine Außenleiterspannung und die Summenströme der schleifenförmig verbundenen Abgänge. All diese Messwerte sind an jeder Verteilerstation verfügbar. Die Außenleiterspannung wird nur benötigt, um eine Referenzphase für die anderen Variablen zu erhalten, wobei die berechneten Variablen in komplexer Darstellung verarbeitet werden können.
Fasst man den Vorteil der Erfindung zusammen, so wird geschätzt, dass ihre Implementierung keines Aufbaus neuer Anlagen und Messeinrichtungen bedarf, sondern statt dessen kann ihr Berechnungsalgorithmus mit Software ausgeführt werden, die mit bestehenden Datenverarbeitungssystemen und numerischen Multifunktionsrelais kompatibel ist. Der Rechenprozess kann in der Umgebung des Netzbetriebs-Unterstützungssystems ausgeführt werden. Dies eröffnet eine Möglichkeit, Netzdaten zu nutzen.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe einer als beispieldienenden Ausführungsform, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, ausführlicher beschrieben, wobei
1 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Fehlererkennungsmethode für hochohmige Erdschlüsse zeigt; und
2 diagrammatisch eine Betriebsumgebung für die Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 2 kann die Entfernung eines Erdschlusses durch Verbinden des fehlerbehafteten Abgangs mit irgendeinem gesunden Abgang der gleichen Verteilerstation in einer schleifenförmigen Ringstruktur ermittelt werden. Im folgenden werden vier verschiedene Methoden beschrieben, die für die Berechnung des Abstandes zwischen der Verteilerstation und der Fehlerstelle geeignet sind. All diese Methoden sind dadurch gekennzeichnet, dass sie die Messwerte der Nullleiterspannung des Netzes und der Summenströme der in einer Ringstruktur schleifenförmig verbundenen Abgänge verwenden.
Die Schritte des gesamten Fehlerlokalisierungsprozesses werden als nächstes in der in 2 bezeigten Betriebsumgebung behandelt, wo ein Haupttransformator 10 ein Mittelspannungsnetz 11 speist. An den Nullleiter des Transformators 10 ist, wenn notwendig, eine Erdschlusslöschspule 12 angeschlossen, die in Fachkreisen auch als Petersenspule bekannt ist. Die Erdschlusslöschspule kann auch über einen Erdungstransformator an das Netz angeschlossen werden. Das gegenwärtige Mittelspannungsnetz wird beispielsweise von den Abgängen 1–6 gespeist. Es ist hierbei zu beachten, dass die dargestellte Anzahl von sechs Abgängen die Erfindung nicht einschränkt, die an jede Anzahl von Abgängen angepasst werden kann. Jeder Abgang ist mit einer Summenstrom-Messeinrichtung 13 und einem Trennschalter 14 ausgestattet.
Schritt 1: Der Fehler wird erkannt und der fehlerbehaftete Abgang 6 wird mit Hilfe der Messung des Nullleiterstromes und der -spannung (Verwendung eines Rückleistungsrelais) oder, im Falle hochohmiger Erdschlüsse, mit Methoden ermittelt, die später beschrieben werden.
Schritt 2: Der Fehlerwiderstand wird mit Methoden (Gleichungen 5 und 8) berechnet, die später beschrieben werden. Bekannterweise kann der Fehlerwiderstand auch mit Hilfe der Erdkurzschluss-Ersatzschaltung berechnet werden, die auf dem Theorem von Thévenin beruht. Unter Verwendung dieser Hilfsmittel kann der Fehlerwiderstand berechnet werden, wenn die Nullleiterspannung des Netzes, die Außenleiterspannung, die summierte Leiter-Erde-Kapazität und die Induktivität der möglichen Erdschlusslöschspule bekannt sind.
Schritt 3: Wenn die maximale Zeit zur Fehlerlokalisierung (das ist die Trennschalter-Regelzeit + Messzeit) bekannt ist und der Fehlerwiderstand berechnet wurde, können die Voraussetzungen für eine ungefährliche Berührungsspannung vorab geprüft werden.
Schritt 4: Der fehlerbehaftete Abgang 6 wird in einer Ringstruktur mit einem der gesunden Abgänge 5 schleifenförmig mittels eines Trennschalters verbunden. Sogar wenn ein ferngesteuerter Trennschalter nicht verfügbar ist, beschleunigt die Schleifenbildung mit einem manuell gesteuerten Trennschalter den Vorgang der Fehlersuche in einer großen Anzahl der Fälle. Wenn die Ermittlung des Fehlerabstands im Betriebszustand aufgrund der Bestimmungen über die Berührungsspannung verboten ist, kann die Fehlerstelle in der gleichen Weise ermittelt werden, wie es bei den Prüfverbindungen geschieht. Dabei kann der fehlerbehaftete Abgang in einer normalen Art und Weise abgeschaltet werden, und die schleifenförmige Ringstruktur wird nur kurzzeitig für die Messungen eingerichtet. Selbst dann beschleunigt das vorliegend Verfahren die Beseitigung des Fehlers.
Schritt 5: Die Nullleiterspannung, die Strangspannungen und die Nullleiterströme der im schleifenförmigen Ring verbundenen Abgänge werden gemessen, zuzüglich einer Außenleiterspannung, um eine Phasenreferenz zur Phasensynchronisation zu erhalten. Nach den Messungen wird die Ringstruktur geöffnet, wonach der fehlerbehaftete Abgang auch abgeschaltet werden kann. Wenn das Netz für eine gewisse Zeit mit einem vorliegenden Erdschluss betrieben werden kann, kann unmittelbar der fehlerhafte Leitungsabschnitt abgeklemmt werden, ohne dass die gesamte vom Abgang gespeiste Leitung abgeschaltet werden braucht.
Schritt 6: Die gemessenen Signale werden mit der gemessenen Außenleiterspannung synchronisiert und die Signale werden gefiltert, um Frequenzanteile zu entfernen, die von der Grundwellenfrequenz verschieden sind. Die Effektivwerte werden unter Verwendung der Grundfrequenzanteile der Messsignale berechnet.
Schritt 7: Der Fehlerabstand wird berechnet (Verwenden irgendeiner der 4 verschiedenen verfügbaren Methoden), wobei der fehlerhafte Leitungsabschnitt abgeschaltet werden kann.
Die Erkennung eines hochohmigen Erdschlusses wird als nächstes wie folgt kurz dargestellt:
Hauptsächlich auf Grund von Unsymmetrien der Leiter-Erde-Kapazitäten tritt eine kleine Nullleiterspannung in einem Netzwerk, welches über einen großen Blindwiderstand geerdet ist (System mit Resonanzsternpunkterdung) oder in einem Netz mit isoliertem Sternpunkt immer auf, auch unter normalen Bedingungen. In einem Netz mit Resonanzsternpunkterdung kann die Nullleiterspannung durch Verändern der Abstimmung der Erdschlusslöschspule verändert werden. Eine Veränderung im Anschlussstatus verursacht sowohl in einem Netz mit Resonanzsternpunkterdung als auch in einem Netz mit isoliertem Sternpunkt ebenfalls eine Änderung der Nullleiterspannung. Die Nullleiterspannung in normalem Zustand kann auch mittels einer künstlich geschaffenen Kapazitäts-Unsymmetrie verändert werden. Hierbei wird ein Kondensator mit einem Phasenzweig des Netzes verbunden, wodurch die Nullleiterspannung eines in Betrieb befindlichen Netzes steigt. Auch eine Stromeinspeisung in den Nullleiter des Netzes kann zum Verändern der Nullleiterspannung verwendet werden. Das kann in einer relativ einfachen Art und Weise durch Anschließen einer 230 V-Spannung an eine Hilfswicklung (500 V) oder Messwicklung der Erdschlusslöschspule realisiert werden. Das Stromeinspeisungssystem kann vom Niederspannungskreis mit Hilfe eines geeigneten Isolationstransformators getrennt werden. Ein Kondensator kann zur Strombegrenzung verwendet werden. Der Einspeisestrom kann kleiner als 1 A sein und die Dauer der Stromeinspeisung braucht nicht länger als ein paar Sekunden zu sein. Diese Verfahren sind in der Fachwelt gut bekannt. Die Erfindungsgabe der vorliegenden Erfindung wird hinsichtlich der Anwendung der gemessenen Veränderung der Nullleiterspannung geschätzt.
Wenn sich die Nullleiterspannung des Netzes ändert, ändern sich auch die Nullströme der Abgänge. Die Leiter-Erde-Admittanz des Abganges kann mit Hilfe der Veränderungen des Nullstromes und der -spannung berechnet werden. Die folgende Beschreibung definiert die Parameter und Berechnungsverfahren, die in diesem Berechnungsverfahren benötigt werden. Die Gleichungen 1–4, die in der Erfindung zum Berechnen der Leiter-Erde-Admittanzen und des Grades der Unsymmetrie des Netzes verwendet werden, sind dem Fachmann bekannt. Diese Gleichungen werden zum Beispiel in den zitierten Veröffentlichungen [Lei97] und [Lei94] beschrieben. Die Erfindungsgabe der vorliegenden Erfindung beruht auf der neuartigen und fortgesetzten Entwicklung und Anwendung dieser Berechnungsverfahren in einer das Netz schützenden Methode unter Verwendung der Fähigkeiten eines numerischen Multifunktionsrelais, ohne dass es erforderlich ist, das Relais mit zusätzlichen Informationen von einem übergeordneten Automatisierungssystem des Netzes zu versorgen.
Die Definitionen verwenden die folgenden Indizes:

i: = Index des Abgangs, i = 1, 2, 3 ...
ν: = Phasenindex 1, 2, 3
t: = Summe aller drei Phasen
E: = Erdungspunkt
U₁: = Strangspannung
a: = –1/2 + j√3/2 (Drehoperator)

Die summierte Leiter-Erde-Admittanz aller drei Phasen ist überwiegend kapazitiv. Bezeichnet man die Kreisfrequenz entsprechend der Nominalfrequenz von 50 Hz mit dem Zeichen ω (ω=2πf), ist die Leiter-Erde-Admittanz
Entsprechend der Konventionen über ein Netz mit Resonanzsternpunkterdung ist der Grad der Netzunsymmetrie definiert als
Der Grad der Unsymmetrie kann sowohl für das gesamte Netz als auch für einen einzelnen Abgang definiert werden. Für einen einzelnen Abgang sind die Admittanzen die Leiter-Erde-Admittanzen des betroffenen Abgangs.
Die Leiter-Erde-Admittanz eines Abgangs kann aus der Änderung des Nullstromes und der -spannung berechnet werden (Gleichung 3). Hierbei bezeichnen die Indizes a und b zwei getrennte Messungen der Nullspannung und des -stromes. Die Nullspannungs- und Stromzeiger werden mit einem solchen Referenzzeiger verglichen, der sich während eines Erdschlusses nicht ändert. Ein solcher geeigneter Referenzzeiger ist eine der Außenleiterspannungen. Die Verwendung der Änderung der Nullspannung und des -stromes bei der Berechnung der Leiter- Erde-Admittanz eliminiert den Einfluss der Nullkomponente, die auf die Kapazitäts-Unsymmetrie zurückzuführen ist, auf das Endergebnis der Berechnung. Für niederohmige Erdschlüsse können die Leiter-Erde-Admittanzen der Abgänge auch direkt aus dem Nullstrom und der -spannung berechnet werden, weil in diesem Fall der Effekt der Kapazitäts-Unsymmetrie vernachlässigbar ist. Dies ist so, weil die Nullstromkomponente, welche der Kapazitäts-Unsymmetrie zuzuordnen ist, nicht von der Nullspannung abhängig ist, womit
Entsprechend kann der Grad der Unsymmetrie für das gesamte Netz oder einen einzelnen Abgang aus Gleichung 4 berechnet werden, geschrieben als
Die Grundidee der Erfindung ist, dass die Leiter-Erde-Admittanzen und die Grade der Unsymmetrie der Abgänge jedes Mal dann berechnet werden, wenn sich die Nullspannung des Netzes ändert. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Leiter-Erde-Admittanzen, die auf den an den Abgängen erhaltenen Messdaten beruhen, und die daraus abgeleiteten Fehlerstromwerte zu jedem Zeitpunkt für den momentanen Anschlussstatus des Netzes repräsentativ sind. Es ist das Ziel des Verfahrens, Erdschlüsse anzuzeigen, die einen Fehlerwiderstand im Bereich von 100–200 kOhm aufweisen. Für Erdschlusswiderstände kleiner als 10 kOhm kann der fehlerbehaftete Abgang direkt auf der Grundlage der Veränderung seiner Leiter-Erde-Admittanz erkannt werden. Hierbei ist die Berechnung unterstützend zu dem normalen Schutz, der durch Rückleistungsrelais geliefert wird. Das Verfahren ist in der gleichen Art und Weise für ein sternpunktisoliertes Netz wie für ein Netz mit Resonanzsternpunkterdung anwendbar und bedarf keiner Veränderung der Betriebseigenschaften des Relais, wenn die Netz-Kompensationsdrossel vom Netz getrennt wird.
Nun werden unter Bezugnahme auf 1 die Schritte beschrieben, die die Funktionsprinzipien der Erfindung bei der Bestimmung der elektrischen Länge einer Leitung, der Anzeige von hochohmigen Erdschlüssen und die Bestimmung eines fehlerbehafteten Abgangs erläutern:
Schritt 1: Es wird ein Referenzwert des Anfangsstatus (das ist der Referenz-Anschlussstatus, von dem aus die Berechnungen beginnen) für die Leiter-Erde-Admittanz Y_tEi jedes Abgangs und für den Unsymmetriegrad |k_i| berechnet, wobei eine künstliche Verschiebung der Nullleiterspannung oder eine Veränderung dieser, die durch eine Veränderung des Schaltzustandes oder einen Erdschluss hervorgerufen wird, zu diesem Zweck genutzt wird. Hierin folgt die Berechnung der in der zitierten Veröffentlichung [Lei97] offenbarten Methoden. Im Fall eines Netzes mit Resonanzsternpunkterdung werden zusätzliche Berechnungen durchgeführt, um die Werte der Leiter-Erde-Admittanz und des Grades der Unsymmetrie für das gesamte Netz, zu diesem Zweck unter Verwendung des Nullstroms, der aus den Strangströmen des Abgangs berechnet wurde, oder alternativ des Nullstroms des Drosselspulen-Zweiges, wenn solch ein Messwert verfügbar ist, zu ermitteln. Die Nullspannung wird als Zeigersumme der Strangspannungen berechnet oder alternativ von der offenen Dreieckwicklung des Spannungstransformators gemessen. Wie die Leiter-Erde-Kapazität C_tE bei der Berechnung des Grades der Unsymmetrie an jedem Abgang wird eine Referenzkapazität verwendet, deren Wert so gewählt wird, dass er gleich der summierten Leiter-Erde-Kapazität aller drei Phasenzweige des gesamten Netzes in seinem Referenz-Anschlussstatus ist. Die summierte Leiter-Erde-Kapazität des gesamten Netzes kann aus der Veränderung des Nullstroms jedes Abgangs unter Verwendung der Gleichungen 1 und 3 berechnet werden. Die Werte der Leiter-Erde-Kapazität pro Abgang werden zum Bestimmen der elektrischen Länge der Leitung und für die Anzeige hochohmiger Erdschlüsse benötigt.
Schritt 2: Die Werte der Leiter-Erde-Admittanz Y_tEiref und |k_iref| jedes Abganges, gekennzeichnet mit dem Index i, werden als Referenzwerte gespeichert. Auch die Werte des normalen Anschlussstatus der Nullspannung, der Nullströme der Abgänge und der Nullstrom der speisenden Energiequelle werden als Referenzwerte U_0ref, I_0refi und I_0refs gespeichert.
Schritt 3: Wenn eine Veränderung im Anschlussstatus des Netzes oder ein Erdschluss eine Nullspannungsänderung ΔU₀ im Netz hervorruft, die einen vorgegebenen Grenzdifferenzwert ΔU_0as übersteigt, werden für jeden Abgang neue Werte der Leiter-Erde-Admittanz Y_tEi und des Grades der Unsymmetrie |k_i| berechnet. Als ein zweiter Satz von Referenzwerten werden die Werte der Nullspannung und die Werte der Ströme der Abgänge, bezeichnet als U_0ref, I_0refi, gespeichert. Die Nullstromveränderung am fehlerbehafteten Abgang wird nicht in Bezug auf die Fehleranzeige verwendet, sondern statt dessen werden im Fehlerzustand die Nullspannung, der Nullstrom des Abgangs und der vorberechnete Wert der Leiter-Erde-Admittanz zum Berechnen eines Parameters k verwendet, welcher für die Unsymmetrie des Abgangs repräsentativ ist und dessen Änderung zur Fehleranzeige verwendet werden kann. Die Berechnung wird gleichzeitig für jeden der Abgänge durchgeführt, wodurch der fehlerbehaftete Abgang direkt aus dem Ergebnis der Berechnung gefunden wird und es keinen Bedarf gibt, den Fehler auf der Netzebene zu identifizieren, wie es in FI Pat. No. 100922 B vorgeschlagen wird. Dieser Ansatz bietet eine höhere Sensitivität in der Fehlerlokalisierung als diejenige, die durch die Fehlererkennung lediglich aus der Veränderung der Leiter-Erde-Admittanz des fehlerhaften Abgangs erzielt werden kann.
Schritt 4: Die berechneten Leiter-Erde-Admittanzwerte der Abgänge werden mit den Referenzwerten Y_tEiref verglichen. Wenn die Leiter-Erde-Admittanz des Abgangs vom Referenzwert Y_tEiref nicht mehr als eine vorgegebene Fehlertoleranz ΔY_tEi abweicht, die durch Berechnungs- und Messungenauigkeitsfehler hervorgerufen werden, wird angenommen, dass der Status des Abgangs unverändert ist und der Abgang offensichtlich keinen Erdschluss hat. In diesem Fall wird der gespeicherte Referenzwert nicht geändert. Wenn die Abweichung des Leiter-Erde-Admittanzwertes des Abgangs vom Referenzwert Y_tEiref größer als ΔY_tEi ist, ist es plausibel anzunehmen, dass sich der Anschlussstatus des Abgangs geändert hat oder dass der Abgang von einem Erdschluss betroffen ist. Eine Änderung im Anschlussstatus kann auch aus der Änderung der summierten Leiter-Erde-Admittanz des gesamten Netzes geschlussfolgert werden, welche aus dem Nullstrom der speisenden Energiequelle berechnet wird. Jedoch ist dieser Ansatz nur anwendbar, wenn die Änderung der elektrischen Leiterlänge größer ist als die auf Grund von Messungenauigkeiten mögliche Abweichung des berechneten Wertes der Admittanz des gesamten Netzes. Wenn eine Änderung im Anschlussstatus auftritt, werden neue Referenzwerte gespeichert.
Schritt 5: Die berechneten Grade der Unsymmetrie an den Abgängen werden mit den gespeicherten Referenzwerten |k_iref| verglichen. Wenn der berechnete Grad der Unsymmetrie größer ist als |k_iref| und die Änderung hiervon größer als |Δk_i| ist, ist es plausibel anzunehmen, dass der Abgang von einem hochohmigen Erdschluss betroffen ist. Die Werte des Grades der Unsymmetrie können aus Gleichung 4 ohne das Erfordernis einer neuen Veränderung der Nullspannung berechnet werden, wenn die Leiter-Erde-Admittanzen der Abgänge im vorherrschenden Anschlussstatus bekannt sind.
Schritt 6: Eine alternative Methode zum Überwachen des Grades der Unsymmetrie ist, die Erdableitungswiderstände der verschiedenen Phasenzweige an den Abgängen zu überwachen. Das Überwachen der Ableitungswiderstände kann so durchgeführt werden, dass es parallel zur Überwachung des Grades der Unsymmetrie stattfindet. Wenn sich der Grad der Unsymmetrie an irgendeinem Abgang ändert, ist es möglich, aus dem Ableitungswiderstand R_f zu folgern, ob ein Erdschluss oder eine Änderung im Anschlussstatus aufgetreten ist. Dieser Rückschluss liefert auch solche Informationen über den fehlerbehafteten Phasenzweig, die bei der Lokalisierung von Fehlern verwendet werden können, die nicht durch visuelle Inspektion erkennbar sind. Zum Beispiel ist es im Zusammenhang mit Überspannungsableitern möglich zu bestimmen, welche der drei Phasen einen defekten Ableiter hat. Lichtbogenableiter werden typischerweise zum Überspannungsschutz von Verteilerstationen und unterirdischen Kabeln verwendet. Die physische Lage von Phasenzweigleitern an Verteilerstationen und am Ende von unterirdischen Kabeln ist üblicherweise festgelegt. Die Ableitungswiderstände der verschiedenen Phasen können aus Gleichung 5 berechnet werden, geschrieben als:
wobei

U _ν: = Spannung der Phase ν
I _0i: = Nullstrom I ₀ des Abgangs i
C _tEi: = Leiter-Erde-Kapazität des Abgangs i im normalen Anschlussstatus
U ₀: = Nullspannung

Der Nullstrom am Abgang umfasst eine nullspannungsabhängige Komponente (I _U0) und eine unsymmetrieabhängige Komponente (I _k) entsprechend Gleichung 6 unten. In der Praxis sind die Leiter-Erde-Kapazitäten je Phase nicht exakt gleich.
wobei

Y _tEi: = summierte Leiter-Erde-Admittanz von drei Phasen am Abgang i
Y ₀₁, Y ₀₂, Y ₀₃,: = Leiter-Erde-Admittanzen der Phasen 1, 2 und 3
U ₁,U ₂, U ₃: = symmetrische Spannungen der Phasen 1, 2 und 3

Der Einfluss des durch die Kapazitäts-Unsymmetrie hervorgerufenen Fehlers kann in folgender Art und Weise verringert werden. Nachdem der Nullblindleitwert B _tE am Abgang durch die Admittanzberechnung bestimmt wurde, kann die kapazitäts-unsymmetrieabhängige Komponente des Nullstromes mit Hilfe von Gleichung 6 bestimmt werden, woraufhin ihr Einfluss auf den Ableitungswiderstand auf diese Weise eliminiert werden kann. Auf diese Weise können die Ableitungswiderstände an jedem Phasenzweig auf kontinuierlicher Basis überwacht werden, ohne zu ermöglichen, dass die Kapazitäts-Unsymmetrie irgendeinen Einfluss auf das Berechnungsergebnis hat. Veränderungen der Nullspannung beeinflussen nicht die Kapazitätsunsymmetrieabhängige Komponente des Nullstromes. Auf diese Weise kann die Statusüberwachung auf einer kontinuierlichen Basis ohne einem Erfordernis von Abweichungen, die in der Nullspannung auftreten, ausgeführt werden. Die unsymmetrieabhängige Komponente des Nullstromes kann auch als ein direkter Fehlerindikator gemäß Gleichung 6 verwendet werden. Wie aus der Gleichung erkannt werden kann, ruft ein Erdschluss eine Änderung gleich des Fehlerstromes der unsymmetrieabhängigen Komponente des Nullstromes hervor.
wobei

I_0Ki: = unsymmetrieabängige Stromkomponente des Abgangs i in normalem Zustand
I_0Kfi: = unsymmetrieabängige Stromkomponente des Abgangs i im Fehlerzustand

Wenn sich die Nullspannung ändert, zum Beispiel auf Grund eines hochohmigen Erdschlusses (R_f = 10–200 kohm), kann der Fehlerwiderstand auch aus Gleichung 8 bestimmt werden [Lei97]. In diesem Fall wird die Berechnung durch Ersetzen der absoluten Werte des Nullstromes und der -spannung durch die Änderungen dieser Variablen durchgeführt:
wobei

U _νE: = Spannung der Phase ν während eines Fehlers (hochohmiger Erdschluss)
ΔI _0i: = (Nullstrom I₀ des Abganges i während des Fehlers) – (Nullstrom I₀ des Abgangs i vor dem Fehler)
Y _0tot: = summierte Leiter-Erde-Admittanz der drei Phasen des Abgangs i in normalem Zustand
ΔU ₀: = Änderung der Nullspannung aufgrund des Fehlers (U₀ während des Fehlers – U₀ vor dem Fehler)

Die Anzeige eines hochohmigen Fehlers und die Erkennung eines fehlerbehafteten Abgangs aus dem Grad der Unsymmetrie oder mittels der Gleichungen 5, 7 oder 8 erfordern, dass die Leiter-Erde-Admittanzen der Abgänge von vornherein für einen Zustand, der vor dem Fehler vorherrscht, bekannt sind. Falls die Änderung der Nullspannung durch einen Erdschluss hervorgerufen wird, können die Leiter-Erde-Admittanzen für alle gesunden Abgänge berechnet werden. Wenn dagegen die Änderung der Nullspannung durch eine Änderung des Anschlussstatus hervorgerufen wird, können die Leiter-Erde-Admittanzen für all diejenigen Abgänge berechnet werden, die ihren Anschlussstatus unverändert aufrechterhalten. Im
Folgenden wird eine Methode zum Anzeigen einer Änderung im Anschlussstatus und zur Bestimmung eines neuen Leiter-Erde-Admittanzwertes nach einer Änderung im Anschlussstatus beschrieben.
Eine Änderung im Anschlussstatus eines Abgangs kann mit Hilfe der in der Nullspannung und des -stromes auftretenden Änderungen angezeigt und von einem Leitungsfehler unterschieden werden. Das Grundprinzip der Methode ist, am Abgang i die Nullspannungsänderung ΔU ₀ = U ₀₁ – U ₀₂ und entsprechend die Nullstromänderung ΔI ₀ = I ₀₁ – I ₀₂ zu messen, die aus den Messungen 1 und 2 ermittelt werden. Hierin ist die Leiter-Erde-Admittanz Y_0i des Abgangs im Anfangszustand schon bekannt. Die Änderung der Leiter-Erde-Admittanz des Abgangs wird als ΔY ₀ bezeichnet. Wenn sich die Nullspannung des Netzes ändert, kann die Nullstromänderung am Abgang i geschrieben werden als: ΔI 0 = Y 0i U 01 – (Y 0i + ΔY 0)U 02 (9)
Hieraus kann die Änderung der Leiter-Erde-Admittanz berechnet werden:
Die Formulierung von Gleichung 9 basiert auf der Annahme, dass der durch die Kapazitäts-Unsymmetrie hervorgerufene Nullstrom nicht infolge der Veränderung im Anschlussstatus verändert wird. Gleichung 9 ist für jene Abgänge exakt gültig, an welchen sich die elektrische Leiterlänge nicht ändert, das heißt ΔY ₀ = 0. Daher kann die Erkennung einer Anschlussstatus-Veränderung in verlässlicher Weise durchgeführt werden. Falls der Abgang weder eine Änderung seines Anschlussstatus noch einen Erdschluss aufweist, bleibt die Änderung ΔY ₀ der Leiter-Erde-Admittanz Null. Gleichzeitig ermöglicht es die Methode, eine Schätzung für die Änderung der elektrischen Länge der Leitung zu berechnen. Dann kann die Leiter-Erde-Admittanz des Abgangs auf einen Wert korrigiert werden, der seinem neuen Anschlussstatus entspricht. Die Erdschlusserkennung wird durch Berechnen des Ableitungswiderstandes pro Abgang mit Hilfe der Gleichungen 5 und 8 ausgeführt.
Wenn der fehlerbehaftete Abgang mit irgendeinem anderen Abgang der selben Verteilerstation in einer Ringstruktur schleifenförmig verbunden wird, werden die Leitungs-Ladeströme in die Leiter-Erde-Kapazitäten und die Leiter-Leiter-Kapazitäten gleichmäßig zwischen den schleifenförmig verbundenen Abgängen aufgeteilt, falls die Längsimpedanzen der schleifenförmig verbundenen Leitungen vernachlässigt werden können. Der Ladestrombeitrag der Leiter-Erde-Kapazität eines Phasenzweiges ist Null an dem Punkt der Ringstruktur, an dem die Leiter-Erde-Kapazität zu gleichen Teilen zu beiden Seiten des Punktes geteilt wird. Bei einer gleichmäßigen Verteilung der Leiter-Erde-Kapazitäten ist dieser Punkt auf der Hälfte entlang der Ringschleife. In gleicher Weise kann angenommen werden, dass die Ladestrombeiträge von den Leiter-Leiter-Kapazitäten zu gleichen Teilen zwischen den in der Schleife verbundenen Abgängen aufgeteilt werden. In der Praxis sind die Leitungsimpedanzen ungleichmäßig verteilt, insbesondere in Verbundnetzen. Dies kann durch eine Methode berücksichtigt werden, die später beschrieben wird.
Die Stromkomponente aufgrund des Fehlerwiderstandes wird in einem umgekehrten Verhältnis entsprechend des Verhältnisses der Impedanzen der Leitungsabschnitte geteilt, die von der Verteilerstation zum Fehlerort verlaufen. In der folgenden Betrachtung wird angenommen, dass die Leitungsimpedanzen gleichmäßig über die gesamte Länge des Leitung verteilt sind, wodurch die Leitungsimpedanzen direkt durch die entsprechenden Leitungslängen ersetzt werden können. Entsprechend können die Leitungslängen leicht durch die entsprechenden Leitungsimpedanzen ersetzt werden. Die in einem Ring schleifenförmig verbundenen Abgänge werden mit den Indizes A und B gekennzeichnet. Dann können die Leitungs-Ladeströme des Abgangs A in den folgenden Gleichungen beschrieben werden, worin die fehlerhafte Phase mit dem Index 1 bezeichnet ist. Der Ableitungswiderstand wurde außer Betracht gelassen.

wobei

U _1F, U _2F, U _3F: = Strangspannungen während des Fehlers
U _1p, U _2p, U _3p: = symmetrische Phasenspannungen (Mitkomponenten der Phasenspannungen)
C_0r: = summierte Leiter-Erde-Kapazität des Abschnitts großer Leistungsübertragung des schleifenförmigen Ringes je Phasenzweig
C_0bi: = Leiter-Erde-Kapazität je Phasenzweig des Seitenzweiges i, der mit dem Abschnitt großer Leistungsübertragung verbunden ist
C_kr: = summierte Leiter-Leiter-Kapazitäten der in dem Ring schleifenförmig verbundenen Leitungen.
R_F: = Fehlerwiderstand
x_A: = Entfernung zum Fehlerort entlang der Leitung, beginnend vom Abgang A
x_B: = Entfernung zum Fehlerort entlang der Leitung, beginnend vom Abgang B
d_Ai: = Entfernung des Seitenzweiges i zum Fehlerort entlang der Leitung des Abgangs A
d_Bi: = Entfernung des Seitenzweiges i zum Fehlerort entlang der Leitung des Abgangs B
l: = Länge des Abschnitts großer Leistungsübertragung in dem schleifenförmigen Ring

Entsprechende Gleichungen können für die Leitungs-Ladeströme des Abgangs B geschrieben werden.
Der Fehlerabstand kann durch Messen der Nullspannung, der Spannung der fehlerbehafteten Phase und der Summenströme der ringschleifenförmig verbundenen Abgänge während des Fehlers berechnet werden. Dann können die folgenden Gleichungen mit Hilfe der Gleichungen 11–13 für die Summenströme der Abgänge A und B geschrieben werden. In diesen Gleichungen sind die Blindleitwerte durch die Leiter-Erde-Admittanzen ersetzt, um es zu ermöglichen, auch die Ableitungs-Leitwerte zu handhaben. Die Bedeutungen der Indizes sind die gleichen wie in den Gleichungen 11–13. Die Kapazitäts-Unsymmetrie trägt mit ihren zusätzlichen Komponenten zu den Summenströmen der Abgänge A und B bei. Diese Komponenten können durch eine Methode ermittelt werden, die später beschrieben wird. Im fehlerfreien Zustand mit R_F = ∞ sind die Stromkomponenten, die mit den Fehlerwiderstands-Komponenten der Summenströme und mit den Komponenten in Beziehung stehen, die vom Fehlerabstand abhängig sind, Null.
wobei

U _νF: = Strangspannung des fehlerhaften Phasenzweiges
I _0kA, I _0kB: = mit der Kapazitäts-Unsymmetrie in Beziehung stehende Stromkomponenten an den Abgängen A und B

Der funktionsfähige Teil des Netzes, der die gesunden Abgänge, die nicht in der Ringstruktur schleifenförmig verbunden sind, und eine mögliche Erdschlusslöschspule umfasst, ruft eine Fehlerstromkomponente ΣI_0b hervor, deren Größe gleich der Summe der Nullströme der in dem Ring schleifenförmig verbundenen Abgänge ist. Der Fehlerwiderstand kann auch aus Gleichung 16 bestimmt werden:
wobei

Y_0c: = summierte Leiter-Erde-Admittanz der in dem Ring schleifenförmig verbundenen Abgänge einschließlich ihrer Seitenzweige
I _0k: = summierter Unsymmetrie-Strom der in dem Ring schleifenförmig verbundenen Abgänge

Die Entfernung zur Fehlerstelle entlang jeder von beiden Leitungen der in dem Ring schleifenförmig verbundenen Abgänge kann aus den Gleichungen 14 und 15 wie folgt berechnet werden:
Hierin werden die in Klammern eingeschlossenen Terme der Gleichungen 14 und 15, die die Leiter-Erde-Admittanzen darstellen, als Admittanzen Y _0At und Y _0Bt bezeichnet. Die unten formulierten Admittanzen repräsentieren den Einfluss des Leitungsabschnitts großer Leistung des schleifenförmigen Rings mit seinen Seitenzweigen auf die summierten Ströme der in dem Ring schleifenförmig verbundenen Abgänge:
Die Admittanzen Y _0At und Y _0Bt können auf zwei verschiedenen Wegen bestimmt werden. Wenn der schleifenförmige Ring und seine Seitenzweige nur Freileitungen enthält, ist es plausibel anzunehmen, dass die Ladeströme der Leiter-Erde-Kapazitäten zu gleichen Teilen zwischen den Abgängen A und B aufgeteilt werden. In vielen Fällen ist der Einfluss der Seitenzweige so klein, dass er vernachlässigt werden kann oder dass höchstens nur die Seitenzweige mit der größten elektrischen Länge berücksichtigt werden müssen. Hierbei ist es notwendig, die Netzdaten zu verwenden. Dann werden die Admittanzen durch die entsprechenden Blindleitwerte ersetzt. Der Beitrag von Unsymmetrie-Stromkomponenten ist im allgemeinen relativ klein.
Jedoch wird ihre Signifikanz offenbar, wenn Erdschlüsse sehr hoher Leiter-Erde-Impedanz lokalisiert werden müssen.
Eine praktischere und exaktere Methode zum Bestimmen der Admittanzen Y _0At und Y _0Bt ist, die Abgänge A und B in einem schleifenförmigen Ring in einem fehlerfreien Zustand zu verbinden. Zuerst werden die Summenströme der in dem schleifenförmigen Ring verbundenen Abgänge bei zwei unterschiedlichen Pegeln der Nullspannung gemessen. Dann können die Admittanzen Y _0At und Y _0Bt in vorkonfigurierten Ringverbindungen unter Verwendung der Gleichungen 21 und 22 berechnet werden. Ihre Gültigkeit bleibt unverändert, solange wie die Ringverbindung, die zur Fehlerlokalisierung verwendet wird, unverändert bleibt. Dadurch können diese vorbestimmten Admittanzen direkt in der Fehlerabstands-Berechnung verwendet werden. Gleichzeitig wird die ungleichmäßige Verteilung der Leitungsimpedanzen und der Beitrag der Seitenzweige automatisch berücksichtigt. Die summierte Leiter-Erde-Admittanz der gesamten schleifenförmigen Ringstruktur, einschließlich der Seitenzweige, kann aus Gleichung 23 berechnet werden. Die Unsymmetrie- Stromkomponenten, die von der Nullspannung unabhängig sind, beeinflussen nicht die Admittanzwerte, ausgedrückt als:
Falls die Nullleiterspannung des Netzes im fehlerfreien Zustand nicht variiert werden kann, können die Admittanzen Y _0At und Y _0Bt unter Verwendung der summierten Ströme und der Nullspannung des schleifenförmigen Rings in seinem fehlerfreien Zustand als die Referenzmesswerte berechnet werden (Gleichungen 24 und 25). Eine andere Möglichkeit ist, eine Erdschlussprüfung durchzuführen oder die summierten Ströme und die Nullspannung des schleifenförmigen Rings, die während eines gegenwärtigen Erdschlusses gemessen werden, als die Referenzmesswerte zu verwenden. Zusätzlich zu den Referenzmesswerten ist es notwendig, die Strangspannung des fehlerhaften Phasenzweiges und das Verhältnis der Impedanz der Leitung von der Verteilerstation bis zum Fehlerort zur gesamten Impedanz des gesamten schleifenförmigen Rings zu kennen, wobei die letztere vorher bekannt ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Admittanzwerte Y _0At und Y _0Bt in Verbindung mit jedem identifizierten Erdschluss entlang des schleifenförmigen Rings zu aktualisieren, nachdem die Fehlerstelle positiv lokalisiert wurde. Falls die Referenzmesswerte von einer Erdschlussmessung genommen werden, benötigt die Berechnung auch den Leiter-Erde-Fehlerwiderstandswert, der wie folgt in einer radialen Anschlussstruktur unter Verwendung der oben angegebenen Gleichung 8 des Ableitungswiderstandes berechnet werden kann:
Wenn die Admittanzen Y _0At und Y _0Bt bekannt sind, können die Unsymmetrie-Stromkomponenten I _0kA und I _0kB aus den Gleichungen 14 und 15 berechnet werden. Ein präziseres Ergebnis erhält man, wenn die Berechnung von I _0kA und I _0kB unter Verwendung von Messwerten ausgeführt wird, die während eines fehlerfreien Zustandes erfasst wurden. Die Unsymmetrie-Stromkomponenten ändern sich nicht, wenn sich die Nullspannung ändert. Deshalb können diese Werte zur Fehlerlokalisierung verwendet werden, wenn die Entfernung zum Fehler aus den Gleichungen 17 und 18 berechnet wird. Diese Admittanzwerte Y _0At und Y _0Bt werden auch in den später beschriebenen Methoden verwendet.
Im allgemeinen sind die in einem schleifenförmigen Ring verbundenen Abgänge nicht die einzigen Abgänge eines Netzes, sondern stattdessen speist die Verteilerstation auch andere Abgänge, die im betrachteten Fall gesund sind. Wenn der Nullleiter des Netzes unter Umständen eine daran angeschlossene Petersenspule hat, ruft die Spule während eines Erdschlusses sowohl eine induktive Nullstromkomponente als auch eine Widerstandskomponente hervor, die die Spulenverluste repräsentiert. Die Erdschlusslöschspule kann auch einen zu dieser parallel geschalteten zusätzlichen Widerstand besitzen, der dazu dient, eine ausreichend große Wirkkomponente des Fehlerstroms für die ordnungsgemäße Funktion des Rückleistungsrelais-Schutzes im gelöschten Netz sicherzustellen.
Dann wird der Nullstrom, der vom gesunden Teil des Netzes in Kombination mit der möglichen Nullleiter-Erde-Impedanz verursacht wird, zwischen den in dem schleifenförmigen Ring verbundenen Abgängen im gegenseitigen Verhältnis der Impedanzen der Abgänge von der Verteilerstation bis zur Fehlerstelle geteilt. Die kombinierte Leiter-Erde-Admittanz Y _0c der Abgänge und die Admittanzen Y _0At und Y _0Bt können unter Verwendung der gerade oben beschriebenen Methoden bestimmt werden (siehe Berechnung des Fehlerabstandes aus den Nullströmen und der Nullspannung).
Die Nullstromkomponente, die durch den gesunden Teil des Netzes (gesunde Abgänge plus Nullleiter-Erde-Impedanz) hervorgerufen wird, kann mit Hilfe von Gleichung 16 berechnet werden. Der Einfluss der Unsymmetrie-Stromkomponenten ist relativ klein und kann unter Verwendung der gerade oben beschriebenen Methoden (siehe Berechnung des Fehlerabstandes aus den Nullströmen und der Nullspannung) sogar vollkommen eliminiert werden. Dann kann der Erdschluss-Fehlerstrom des Netzes wie folgt berechnet werden:
Hierin ist der Beitrag I _eA, des Abgangs A zum Erdschluss-Fehlerstrom I eA = ΣI 0A – Y 0At U 0 – I 0kA (27)und der Beitrag I _eB des Abgangs B ist I eB = ΣI 0B – Y 0Bt U 0 – I 0kB (28)
Nun können die Fehlerabstände x_A, und x_B geschrieben werden als
Die Entfernungen x_A, x_B und 1 können durch die entsprechenden Längsimpedanzen des Leitungsabschnitts ersetzt werden, wobei die Impedanzen durch die Summe der Mit-, Gegen- und Nullimpedanzen der Leitungsabschnitte gebildet werden. Die Zeiger der Ströme I _e, I _eA und I _eB können mit der Referenzphase der Nullspannung synchronisiert werden, auf diese Weise wird ermöglicht, den Zeiger in seine Wirk- und Blindstromkomponenten aufzuteilen. Dann ist es sogar möglich, den Fehlerabstand separat sowohl aus den Wirk- als auch aus den Blindstromkomponenten zu bestimmen. Im letzteren Fall müssen die Leitungsabschnitts-Impedanzen in ihre Mit-, Gegen- und Nullwiderstände und -reaktanzen aufgeteilt werden. Damit erhält man den Fehlerabstand als ein Widerstandsoder Reaktanzverhältnis erhalten, abhängig davon, ob die Wirk- oder die Blindkomponente des Erdschluss-Fehlerstromes in den Berechnungen verwendet wird.
Die letztere Methode hat einen Vorteil gegenüber der früher beschriebenen Methode (bei welcher die Entfernung des Erdschlusses aus den Nullströmen und der Nullspannung berechnet wird) insofern, dass dort kein Bedarf besteht, den Leiter-Erde-Fehlerwiderstand im Voraus zu berechnen. Da die letztere Methode zusätzlich einen Vergleich nutzt, bei dem die Fehlerstromkomponenten von beiden Abgängen mit dem summierten Erdschluss-Fehlerstrom verglichen werden, liefert die letztere Methode eine höhere Genauigkeit als die, die mit Hilfe der Gleichungen 17 und 18 erreichbar ist. Der Fehlerabstand kann auf drei verschiedenen Wegen bestimmt werden, nämlich durch Verwendung des summierten Nullstromes, der Wirkkomponente des Nullstromes oder der Blindkomponente hiervon. Dies bietet verbesserte Möglichkeiten des Schätzens der Fehlergrößenordnung bei der Fehlerlokalisierung. Zusätzlich ist es bei jedem Fehlersuchvorgang möglich, Informationen über das Verhältnis der Längsimpedanzen, also darüber, wie sie zu beiden Seiten der Fehlerstelle entlang der im Ring schleifenförmig verbundenen Leitung geteilt sind, zu erhalten. Weiterhin gibt jede Fehlerlokalisierung der im Ring schleifenförmig verbundenen Leitung einen neuen "Kalibrierungspunkt", an dem das Teilungsverhältnis der Fehlerströme auf der im Ring schleifenförmig verbundenen Leitung und infolgedessen auch ihr Impedanzverhältnis bekannt sind. Diese Informationen können bei späteren Fehlern genutzt werden, was bedeutet, dass sich die Genauigkeit der Fehlerlokalisierung kontinuierlich mit der Anwendung der Methode bei der Ermittlung von Fehlerabständen verbessert. Wenn die berechnete Fehlerstelle zwischen zwei "Kalibrierungspunkte" fällt, kann die Genauigkeit der Fehlerlokalisierung durch Interpolation verbessert werden. Dies gestattet die Bestimmung des Fehlerabstands, vor allem in homogenen Netzen (die nur Freileitungen oder beziehungsweise in einer Ringschleife verbundene unterirdische Kabel umfassen), ohne auf Netzdaten zurückzugreifen.
In einer Ringverbindung kann ein Erdschluss durch Messen der summierten Ströme der in dem schleifenförmigen Ring verbundenen Abgänge während des Fehlers bei zwei verschiedenen Werten der Nullleiterspannung lokalisiert werden, wodurch die proportionale Verteilung der Änderung der Leiter-Erde-Admittanz zwischen den in dem schleifenförmigen Ring verbundenen Abgängen berechnet werden kann. Diese Veränderung ist proportional zum Fehlerabstand. Die Nullleiterspannung kann in einem Netz mit Resonanzsternpunkterdung durch Verändern der Abstimmung der Erdschlusslöschspule geändert werden. Sowohl in einem Netz mit Resonanzsternpunkterdung als auch in einem mit isoliertem Sternpunkt ruft eine Änderung im Anschlussstatus auch eine Änderung der Nullleiterspannung hervor.
Im Fall eines hochohmigen Erdschlusses (zum Beispiel ein umgefallener Baum) wird der Fehlerwiderstand auf Grund des Fehlerstromes im allgemeinen kleiner, wodurch die Nullleiterspannung ansteigt. Dann kann die Fehlerlokalisierung unter Verwendung der Admittanzmethode für die Berechnungen sogar dann durchgeführt werden, wenn die Nullleiterspannung des Netzes nicht absichtlich verändert wird.
Während eines Fehlers können die Leiter-Erde-Admittanzen der in einem Ring schleifenförmig verbundenen Abgänge A und B wie folgt berechnet werden:
Die Admittanz des gesamten schleifenförmigen Rings kann als eine Summe ihrer Komponenten beschrieben werden. Infolge des Fehlers weist ihr Wert eine Veränderung gleich des durch den Fehlerwiderstand hinzugefügten Leitwertes auf. Der Wert des Fehlerwiderstandes kann aus nachstehender Gleichung 32 berechnet werden:
Dann kann der Fehlerabstand entlang jeder der beiden mit den Abgängen verbundenen Leitungsabschnitte aus den Realteilen der aus den Messwerten berechneten Leiter-Erde-Admittanzen berechnet werden:
Falls die Admittanzen Y _0At, Y _0Bt und Y _0cbekannt sind (Gleichungen 21–23), können die Fehlerabstände direkt aus den Differenzen Y_0A–Y_0At, Y_0B–Y_0Bt und Y_0tot–Y_0c ermittelt werden.
Als eine Variation der früher beschriebenen Methode (Berechnung der Entfernung eines Erdschlusses aus der Änderung der Leiter-Erde-Admittanz) kann der Fehlerabstand auch mit Hilfe des Verteilungsverhältnisses des Fehlerwiderstandes beiderseits des Fehlers berechnet werden. Unter Verwendung der Messwerte, die man in der schleifenförmigen Ringstruktur erhält, kann der Fehlerwiderstand mit Hilfe von Gleichung 34 berechnet werden. Der Fehlerwiderstand wird aus Gleichung 34 unter separater Verwendung jeder der Strangspannungen berechnet, die während des Fehlers gemessen werden. Das Ergebnis ist ein komplexer Wert, der für einen fehlerbehafteten Phasenzweig ein positives Vorzeichen seines Realteils und für einen gesunden Phasenzweig ein negatives Vorzeichen hat. Dementsprechend ist der fehlerbehaftete Phasenzweig derjenige, der den größten Betrag seines Realteiles, wie aus Gleichung 34 berechnet, aufweist. Der so erhaltene Realteil ergibt auch die Größe des Fehlerwiderstandes:
Falls die Nullströme der schleifenförmigen Ringstruktur für den fehlerfreien Zustand bekannt sind, kann der Fehlerwiderstand aus nachstehender Gleichung 35 berechnet werden.
Der Leitwert, der durch den Fehlerwiderstand gebildet wird, ist in umgekehrtem Verhältnis zwischen den in der Schleife verbundenen Abgängen geteilt. Die "erscheinenden" Fehlerwiderstände an den Abgängen A und B können wie folgt berechnet werden:
Die "erscheinenden" Fehlerwiderstände an den Abgängen A und B können auch aus Gleichung 35 mit Hilfe der im Nullstrom und in der -spannung auftretenden Änderungen während des Fehlers berechnet werden, vorausgesetzt, dass die Nullströme der schleifenförmigen Ringstruktur zuvor während eines fehlerfreien Zustands gemessen wurden. Dann können die Verhältnisse der Fehlerabstände beiderseits des schleifenförmigen Rings gemäß nachstehender Gleichung 38 ermittelt werden:
In der Praxis beeinflussen auch die Mit-, Gegen- und Nullimpedanzen der Leitungsabschnitte die proportionale Verteilung der durch den Fehlerwiderstand hervorgerufenen Fehlerstromkomponente. Die Fehlerabstände x_A, x_B und 1 können mit Hilfe von Netzdaten in entsprechende Impedanzen umgerechnet werden. Dann ist der Abstand, ausgedrückt in Metern, gleich der Summe der Mit-, Gegen- und Nullimpedanz des betroffenen Leitungsabschnitts. Die Genauigkeit der Fehlerabstands-Berechnung kann mit der Zeit durch den Vorteil der systematischen Anwendung der Methoden gemäß der Erfindung bei der Fehlerlokalisierung in im Voraus geplanten schleifenförmigen Ringstrukturen verbessert werden. Falls das Leiter-Erde-Admittanzverhältnis für zwei Fälle eines Erdschlusses an zwei verschiedenen Stellen bekannt ist, kann die Stelle eines neuen Erdschlusses durch Interpolation ermittelt werden. Daher wird sich die Genauigkeit der Berechnungen des Fehlerortes schrittweise durch die Nutzung der Methoden für die Fehlerlokalisierung gemäß der Erfindung verbessern.
Die Berechnung der Entfernung zum einem Erdschluss nutzt die Messinformationen, die man von numerischen Schutzrelais erhält. Die Berechnung selbst wird geeignet in der Rechnerumgebung der Netz-Schaltanlage ausgeführt, wodurch solche Informationen wie Netzdaten in geeigneter Weise verfügbar sind. Auf der anderen Seite hat das Netzbetriebs-Unterstützungssystem Echtzeit-Zugriff zu den Informationen über den Anschlussstatus des Netzes. Deshalb liefert die Erfindung, in Kombination mit den oben beschriebenen Erkennungsmethoden von hochohmigen Erdschlüssen, ein Berechnungsverfahren für die Anzeige, Lokalisierung und Entfernungsbestimmung von hochohmigen Erdschlüssen.
Die oben beschriebenen Berechnungsmethoden können sogar für eine Erdschlusslokalisierung bei einer höheren Genauigkeit und Effizienz verwendet werden, wenn die Abgänge kontinuierlich in einer Ringkonfiguration betrieben werden. Der Ring kann automatisch für Messungen geöffnet werden, zum Beispiel mit Hilfe einer Vorrichtung, welche sich bei der Trennschalterstation befindet, welche mit Messeinrichtungen für die Nullleiterspannung ausgestattet ist. Solch eine Vorrichtung der Trennschalterstation kann auch die Wiedereinschaltung des Trennschalters in einer unabhängigen Art und Weise ausführen, nachdem der Netzzustand zur Normalität zurückgekehrt ist, wodurch der Anschluss an die Trennschalterstation nicht unbedingt benötigt wird. Diese Anordnung eliminiert die Zeitverzögerung, die ansonsten für Ringverbindungen benötigt wird, und die Berechnung des Fehlerortes kann einfach mit Hilfe von Messwerten (das heißt die Nullspannungen und die summierten Ströme der im schleifenförmigen Ring verbundenen Abgänge) durchgeführt werden, die vor dem Fehler und während des Fehlers erfasst wurden. Die hierin offenbarten Verfahren sind auf diese Art von Situation anwendbar. Offensichtlich kann der Fehlerwiderstand direkt mit Hilfe von Gleichung 35 berechnet werden. Danach kann jede in Fachkreisen bekannte Methode verwendet werden. Der Einfluss der Kapazitäts-Unsymmetrie kann leicht eliminiert werden, indem die Änderungen verwendet werden, die in den summierten Strömen der im schleifenförmigen Ring verbundenen Abgänge auftreten. Die Fehlerabstände können aus den unten angegebenen Gleichungen 39 und 40 berechnet werden:
Die Fehlerabstands-Berechnung erfordert, dass der fehlerbehaftete Abgang in einem schleifenförmigen Ring mit irgend einem anderen Abgang verbunden wird. Hierbei liegt die Betriebsverzögerung eines ferngesteuerten Trennschalters in einer Größenordnung von einigen zehn Sekunden. Während dieser Zeit steht die Fehlerstelle unter Spannung. Die Erfüllung der Bestimmungen über eine ungefährliche Erdungsspannung kann durch Berechnen des Fehlerwiderstandes unter Verwendung beispielsweise der oben beschriebenen Methoden überprüft werden, die zur Erkennung eines hochohmigen Erdschlusses geeignet sind. Im allgemeinen wird das Verfahren nicht durch Bestimmungen über die Erdungsspannung beschränkt, wenn es für die Erkennung von Erdschlüssen verwendet wird, die bei solch einer Leiter-Erde-Fehlerimpedanz auftreten, die typischerweise bei der Verwendung der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angetroffen wird. In einem Netz mit Resonanzsternpunkterdung ist der Fehlerstrom so gering, dass das Netz für die Zeit sicher betrieben werden kann, die erforderlich ist, um die schleifenförmige Ringverbindung aufzubauen und abzubauen. Mit weiter fortgeschrittenen Kommunikationsmöglichkeiten kann auch die Zeit wesentlich reduziert werden, die für den Betrieb des ferngesteuerten Trennschalters benötigt wird.
Als ein Ergebnis der Berechnung kann der Fehler entlang des Abschnitts mit großer Leistungsübertragung der schleifenförmigen Ringstruktur lokalisiert werden. Wenn der Fehler auf einem langen Seitenzweig auftritt, muss er unter Verwendung anderer Techniken, wie zum Beispiel Fehlerortungsgeräten, lokalisiert werden.
Literaturnachweise

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(Lei94): Leitloff V. et. al.: Messung der Parameter eines kompensierten Netzes durch Injektion eines Stromes in den Sternpunkt. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 93 (1994), Heft 22.
(Sch94): Schäfer H.-D.: Erhöhung der Verlagerungsspannung in Mittelspannungs-Kabelnetze mit Erdschlusskompensation. Elektrizitätswirtschaft, Jg. 93 (1994), Heft 21.
[Nik98]: Nikander, A. et. al.: Methods for earth fault identification and distance estimation in a compensated medium voltage distribution network. Energy Management and Power Delivery, EMPD'98, p. 595-600

Claims

Verfahren zur rechengestützten Ermittlung der Entfernung eines Erdschlusses in einem Übertragungsnetz elektrischer Energie, welches in einer Ringstruktur verbunden ist, unter Verwendung numerischer Messdaten, erhalten mittels eines Multifunktions-Schutzrelais, wobei bei dem Verfahren die folgenden Schritte durchgeführt werden: • ein Fehler wird erfasst und der fehlerbehaftete Abgang (6) wird identifiziert, • der Fehlerwiderstand gegen Erde wird berechnet, • der fehlerhafte Abgang (6) wird in Form einer Ringschleife mit einem der gesunden Abgänge (5) verbunden • die Nullspannung, die Strangspannungen und die Nullströme der in der Schleife verbundenen Abgänge werden gemessen, zusätzlich eine Außenleiterspannung zur Phasensynchronisation, • nach den Messungen wird die Schleife geöffnet, • die Phasen der Messsignale werden auf die Außenleiterspannung bezogen und Frequenzen, die verschieden von der Grundfrequenz sind, werden ausgefiltert, woraufhin die Effektivwerte der Signale auf der Basis der erhaltenen Grundfrequenzanteile dieser Signale berechnet werden, und • der Fehlerabstand wird berechnet, wobei der fehlerhafte Leitungsabschnitt abgeschaltet werden kann, gekennzeichnet dadurch, dass die Fehlererkennung in folgenden Schritten ausgeführt wird: • Berechnung eines Referenzwertes Y _{tEi ref} und |k_iref| für die Werte der Leiter-Erde-Admittanz Y_tEi und des Grades der Unsymmetrie |k_i| für jeden Abgang auf der Basis einer Messinformation, die erhalten wird mittels einer künstlichen Abweichung der Nullleiterspannung, die in einem Referenzverbindungsstatus durchgeführt wird, • Speicherung der Werte der Leiter-Erde-Admittanz Y _{tEi ref} und des Grades der Unsymmetrie |k_iref| für jeden Abgang i als Referenzwerte in einem Speicher, sowie der Werte des normalen Anschlussstatus der Nullspannung U₀ _ref und der Nullströme I₀ _refi der Abgänge und der Nullstrom I₀ _refs der speisenden Energiequelle, • zumindest im wesentlichen kontinuierliche Überwachung der Nullspannung U₀ und, wenn sich die Nullspannung U₀ um mehr als eine vorgegebene Grenzdifferenz ΔU_0as ändert, Berechnung neuer Werte der Leiter-Erde-Admittanz Ytei und des Grades der Unsymmetrie |k_i| für jeden Abgang i, • Vergleich der zuletzt berechneten Werte der Leiter-Erde-Admittanz Y_tei mit den Referenzwerten Y_teiref und Feststellung, ob die Differenz zwischen ihnen eine Ungenauigkeit ΔY_tEi der verwendeten Messtechnik überschreitet, • Wenn der Vergleich einen Wert größer als die Messungenauigkeit ΔY_tEi ergibt, Ermittlung auf der Grundlage der Veränderung der summierten Leiter-Erde-Admittanz des gesamten Netzes, die beispielsweise aus dem Nullstrom der speisenden Energiequelle berechenbar ist, ob eine Veränderung im Anschlussstatus des Netzes aufgetreten ist, wenn dies so ist, Speicherung der zuletzt gemessenen Werte der Leiter-Erde-Admittanz Y_tEi und des Grades der Unsymmetrie |k_i| als neue Referenzwerte, wenn hingegen keine Veränderung des Anschlussstatus des Netzes aufgetreten ist, Erfassen eines Erdschlusses, und • wenn notwendig, Vergleich der berechneten Grade der Unsymmetrie der Abgänge i mit den gespeicherten Referenzwerten |k_iref|, und, wenn die Änderung des berechneten Grades der Unsymmetrie die vorbestimmte Grenze der Änderung |Δki| überschreitet, definieren, dass der überwachte Abgang von einem hochohmigen einphasigen Erdschluss betroffen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Fehlerwiderstand durch Verwendung der Gleichungen 5 und 8 der Verfahrensbeschreibung berechnet wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der fehlerhafte Abgang (6) getrennt werden darf.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Fehlerabstand auf der Grundlage des genannten Nullstromes und der Spannung durch Verwendung der Gleichungen 14–25 der Verfahrensbeschreibung berechnet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass der Fehlerabstand auf der Grundlage des Verteilungsverhältnisses des Erdschlussstromes an den Abgängen unter Verwendung der Gleichungen 26–29 der Verfahrensbeschreibung berechnet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass der Fehlerabstand auf der Grundlage der Veränderung der Werte der Leiter-Erde-Admittanz unter Verwendung der Gleichungen 30–33 der Verfahrensbeschreibung berechnet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass der Fehlerabstand auf der Basis des Wertes des Leiter-Erde-Fehlerwiderstandes unter Verwendung der Gleichungen 34–38 der Verfahrensbeschreibung berechnet wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die maximale Zeit zur Fehlerlokalisierung bestimmt wird als die Summe aus der Regelungsverzögerung des Trennschalters der fehlerhaften Leitung und der für die Messung der Fehlervariablen erforderlichen Zeit.