WO2014139571A1 - Method and device for specifying a fault location in an electrical power supply network - Google Patents

Method and device for specifying a fault location in an electrical power supply network Download PDF

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WO2014139571A1
WO2014139571A1 PCT/EP2013/055228 EP2013055228W WO2014139571A1 WO 2014139571 A1 WO2014139571 A1 WO 2014139571A1 EP 2013055228 W EP2013055228 W EP 2013055228W WO 2014139571 A1 WO2014139571 A1 WO 2014139571A1
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line
electrical
fault
parameters
lines
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PCT/EP2013/055228
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German (de)
French (fr)
Inventor
Viola BARTH
Rene KIELREITER
Reinhold Schoen
Stefan HALWAS
Juliane Rettner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a fault location, which indicates the location of a fault in an electrical ⁇ 's energy supply network, in which a data set is provided, the electrical parameter of at least one electrical lead of the power supply network to ⁇ are, during a fault on one of the electrical Lei ⁇ obligations present waveforms of current and voltage at at least one disposed at one end of the faulty electrical conduction measuring point are measured, and using the measured characteristics of current and voltage and the electrical parameters of the faulted electric line, an auxiliary fault location is determined, indicating the position of the fault with respect to the length of the electric wire.
  • the invention also relates to a corresponding device for carrying out the method.
  • An impermissible operating state occurs, for example, when an electrical line of a power supply network, such as a Freilei ⁇ tion or a cable from an error (eg, a short or ground fault) is affected.
  • a fault may lie between multiple conductors and between a conductor (or more conductors) on the one hand and earth on the other hand before ⁇ .
  • an error may be caused by a fallen tree on an overhead line or by a lightning strike.
  • the faulty lines must be separated immediately from the electrical power supply network in order to avoid damage to components of the power supply network by high fault currents, or the spread of the fault on other parts of the Energyversor ⁇ supply network.
  • electrical protection devices usually take measurements such as current and voltage values at measuring points of the individual lines and evaluate them on the basis of so-called protection algorithms. If an impermissible operating state is detected, the respective protective device gives one
  • a technical system with the aid of which this fault location can be carried out, usually consists of measuring devices for recording the courses of current and voltage at at least one end of an electrical line and a data processing device which calculates the fault location from the measured progressions.
  • the measuring devices located in substations (eg substations) and distributed over a more or less large region. , The determination of a fault location for example in a Schutzge ⁇ advises (so-called "on-line determination”) take place.
  • the fault based on the measured profiles and the electrical parameters in an external data processing device, for example in a control center of the power supply network, to determine (so-called "offline determination").
  • an external data processing device for example in a control center of the power supply network
  • a transmission of the measured current and voltage profiles to this data processing device must take place beforehand.
  • the recorded progressions will be transmitted to the control center, where the fault location will be determined centrally for the entire region.
  • the fault location is calculated using the line impedance (eg as a percentage of the total length of the line).
  • a known method for determining a fault location value by means of a protective device is known from the applicant's patent application "SIPROTEC” (cf., for example, the distance protection device “SIPROTEC 7SA6”). The operation goes from the to ⁇ related manual Siemens AG “SIPROTEC 7SA6 distance protection V4.3", order number C53000-G1100-C156-3, published in 2002, out. It describes in section 2.18 "Fault” that after the occurrence of an error Traces of current and voltage are recorded and stored.
  • an impedance value is calculated, which is converted into a length indication who can ⁇ .
  • an auxiliary error location value is determined from the result impedance value.
  • This auxiliary error location value can ent ⁇ neither as absolute length indication of the distance of the fault location of the measuring point or with knowledge of the length of the Ge also be given as a percentage of the total line length.
  • a service team must then find the location of the fault in order to eliminate the cause of the fault on site as quickly as possible or to obtain more precise information on the error case.
  • the object underlying the invention is to provide a fault more precisely than before, and thus reduce the down time of the electrical power supply system for a set ⁇ error that occurred on.
  • the data record also comprises geographic parameters which characterize the geographic course of the respective electrical line and the error location value is determined using the auxiliary error location value and the geographical parameters which comprises an indication of geographic coordinates of the location where the fault has occurred on the faulty electrical line.
  • the advantage of the method according to the invention is that the error location is determined even more accurately than heretofore, namely in the form of geographic coordinates of the location at which the error lies on the line.
  • This information enabled ⁇ light is a service team, specifically the fault ceremoniessu- and eliminate the cause of the fault.
  • the auxiliary error location value which permits an indication of the location of the fault relative to the length of the electrical line, is first of all determined in a conventional manner. Then, knowing the course of the line indicated by the geographic parameters of the line, using the auxiliary error location value, the error location value indicating the actual geographic coordinates of the error is determined.
  • line or "electrical line” can mean both an overhead line and a (usually underground) cable and should be understood in the context of this invention in this sense.
  • the error location value is transmitted to a mobile data processing device.
  • the mobile data processing device may be e.g. A GPS receiver or navigation system that allows a service team to easily locate the geographical location of the fault indicated by the fault location value.
  • a further advantageous embodiment of the invention shown SEN method provides also that the electrical parame ter ⁇ based on the respective electric line include an indication of the line impedance.
  • the determination of the auxiliary fault location can be carried out with a known one-sided or two-sided fault location algorithm.
  • the electrical parameters also include an indication of earth and / or coupling impedances relative to the respective electrical line.
  • the earth impedance is the electrical impedance of the soil running along the electrical line and is particularly needed when using a one-sided fault location method.
  • Coupling impedances reflect the effects of electrical and / or magnetic coupling effects between parallel and proximate lines.
  • a coupling of lines arises, for example, in that different lines run spatially close to each other (for example, two overhead lines using the same masts) and thereby influence each other inductively and / or capacitively; Electrical couplings occur, for example, via common busbars of the respective lines.
  • the geographical parameters with respect to the respective electrical line include an indication of geographic coordinates of nodes and inflection points of the electrical line.
  • the geographical coordinates of nodal and inflection points By specifying the geographical coordinates of nodal and inflection points, the course of a respective electrical line can be clearly described, since between such points with sufficient accuracy a straight-line course can be assumed.
  • the geographical coordinates of any point between two node, or inflection points can be determined by simple geometric or trigonometric Be ⁇ bills.
  • auxiliary points can indicate, for example, points at which certain peculiarities of the course of the lines occur, which can influence the electrical parameters of the line.
  • auxiliary points can be used to indicate the beginning and end of a line section which runs parallel to another line, so that for such a portion Kopp ⁇ lung effects between the two lines can be considered.
  • the geographical parameters are at least partially provided in XML (Extended Markup Language), in GPX (GPS Exchange Format) or in KML format (Keyhole Markup Language).
  • XML Extended Markup Language
  • GPX GPS Exchange Format
  • KML format Keyhole Markup Language
  • XML is a file format for representing general geglie ⁇ derter data objects while they are in the file formats GPX and KML to specifically geographical to the indication of In ⁇ formations (so-called "geodesic") tailored formats.
  • a further advantageous embodiment of the invention shown SEN method provides that for providing the geographical parameters using a graphical editor user input to the course of the electrical conductors of the energy supply network is read, each electric line a clearly characterizing the line by means of the graphical editor Identification identifier as well as the geographic course of the respective electrical line indicating geographic coordinates are assigned.
  • the assignment of the geographical parameters to the data set of the respective electrical line can be carried out comparatively comfortably, since the parameterizing personnel do not have to enter the parameters into extensive tables, but an intuitive graphical input option is provided.
  • the electrical parameters can also be entered, partially or in full, via the graphical editor.
  • the tolerance value can be specified by the user and should be set so that, for example, lines that are routed on common transmission towers, are recognized as running in close proximity, but not lines that run only parallel, but on different paths.
  • the above object is also achieved by a device for determining a fault location value, which determines the location of a fault location
  • the device a
  • Control device which is set up for carrying out a method according to one of claims 1 to 6.
  • the device according to the invention may e.g. be designed as an electrical protection device or a karseinrich- direction of a control center. in case of a
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • FIG. 2 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a device for carrying out a fault location
  • FIG. 3 shows a process flow diagram for explaining a method for determining a fault location value
  • Figure 4 is a schematic view of an embodiment of a graphical Edi ⁇ tor establishing electrical and geographical parameters of the lines of the power supply system shown in FIG. 1
  • FIG. 1 shows in a highly schematic representation of a simplified embodiment of a - partially shown - electrical power supply system 10.
  • the Energyversor ⁇ supply network 10 in this case comprises four sub-stations IIa-d in the form of, for example, substations.
  • the other parts of the electrical power supply network 10, which connect to the Un ⁇ terstationen lla-d, are not shown for clarity in Figure 1.
  • the electrical leads 12a-d could also be partially or completely wired be executed.
  • the second electric line 12b extends between the substation IIb and the sub station 11c
  • the third and fourth electrical line 12c and 12d extend Zvi ⁇ rule the substation 11c and the substation lld.
  • the lines 12a-d extend at least in sections along the same overhead lines, ie in a spatial proximity to one another. On such sections can be caused by coupling effects between the lines, in particular by capacitive and / or inductive Kopp ⁇ lungs, influencing the flow of current between the parallel lines.
  • the lines are for convenience of illustration and for clarity as a single-phase lines shows ge ⁇ .
  • multiphase, often three-phase, electrical lines are used in electrical energy supply networks.
  • the lines 12a-d should therefore be representative of electrical lines with an arbitrary number of phases (l ... n).
  • the power supply system 10 shown in Figure 1 is le- diglich a possible embodiment of a Energy ⁇ supply network.
  • any network topologies can be present.
  • measured values describing the operating state of the power supply network 10 are continuously recorded at measuring points.
  • four measuring points 13a-d in the region of the respective substation are shown in FIG.
  • measuring values usually current and voltage
  • measuring devices not explicitly shown in FIG. Is based on the measurement values unzuläs ⁇ allowable working condition, such as a short circuit or an earth circuit detects in the power supply network 10
  • the faulty line is first separated from the rest of the power supply network via in Figure 1, also not shown ⁇ line switch.
  • Such error detection methods are usually carried out by electrical protective devices which are arranged in the power supply network 10 in the vicinity of the measuring points.
  • FIG. 1 an error in the form of a short circuit is shown by way of example with respect to the line 12b at the point 14.
  • this short circuit may have been caused by a fallen on the overhead line tree through which the individual phases of the line 12b are brought into contact with each other.
  • the fault location After detecting the fault and switching off the fault current, the fault location must be determined in order to be able to send a service team to the right place to remedy the cause of the fault. Without such a fault location, the service team would have the complete line 12b on one
  • Measured values of current and voltage must be transmitted to a device for fault location.
  • a device for fault location can be a device arranged locally near a measuring point be, for example, an electrical protection device, or a central device, such as a data processing device in a control center of the power grid. In the latter case, the measured values must be transmitted to the central facility via a communication link.
  • Figure 2 shows this schematically a part of the Seabehaf ⁇ ended line 12b that extends between the substation IIb and the sub station 11c (see also Figure 1) and a total of a length L having between arranged at the respective ends of the line measuring points 13b and 13c.
  • FIG. 2 shows the line end of the line 12b which adjoins the substation IIb and on which the measuring point 13b is arranged.
  • an electrical measuring device is connected to the electrical line 12b via current transformers 20a and voltage converters 20b, which is an electrical protective device 21 in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the line 12b for simplicity is shown as a single-phase line, it can, as already mentioned with regard to Figure 1, also to a multi-phase, act at ⁇ play three-phase line of a corresponding Offpha ⁇ sigen power supply network.
  • the protection device 21 would in such a case 20a via a corresponding number of current wall ⁇ ler and voltage transformers 20b connected to the individual phases of the line 12b. Even if the method for determining a fault location in the following by way ei ⁇ ner phase will be explained, must be added respectively for a multi-phase power supply network, the operation for the other phases.
  • the protective device 21 has a measured value detection device 22 which is connected on the input side to the current transformer 20a and the voltage converter 20b.
  • a pre-processing means On the output side with the measurement value detecting means 22, a pre-processing means is connected 23, the egg ⁇ is neshredded connected to a protective device 24 in turn on the output side, in which the line can be monitored to inadmissible operating states out by using so-called protection algorithms 12b. Furthermore, on the output side, a fault locator 25 is connected to the preprocessing device 23.
  • the components shown in Figure 2 of the protection device 21, in particular the pre-processor 23, the protection device 24 and the fault locator 25 are not necessarily look as to spatially separate circuit blocks ⁇ . Rather, they are to be regarded as functional units, for example, implemented as a program running on a suitable hardware platform software be Kings ⁇ nen.
  • the protection device 21 shown in Figure 2 operates as shown in the fol ⁇ constricting.
  • the electrical parameters include the electrical properties of the line 12b characteristic setting values, for example, the line impedance of the line 12b in the error-free case.
  • setting values indicative of earth impedance and / or coupling impedance may be included in the electrical parameters.
  • the geographic parameters include geographic coordinates that describe the route of the line 12b. For example, geographic coordinates of important points in the course of the line, eg of so-called “nodes” or “turning points” can be specified.
  • inflection points 16a-d are indicated for the line 12b. They agree with the position of those transmission towers on which there is a change of direction of the course of the line 12b.
  • auxiliary points can be specified, for example, identify those places where certain characteristics of the course of the lines occur that can affect the electrical parameters of the line.
  • auxiliary points can be used to indicate the beginning and end of a line section that runs parallel to another line, so that coupling effects between the two lines can be taken into account for such a section.
  • sol ⁇ surface portions are defined by the existing node or turning points, for example, the parallel course of the Lines 12a and 12b limited by the coordinates of the node 15a and the turning point 16b.
  • the geographic parameters can be specified, for example, in XML format, in GPX format or in KML format, so that an easy exchange between different systems is possible.
  • Parameterization program for generating the geographical parameters are imported.
  • the pipe run can be defined and exported as Da ⁇ tei from there in programs such as "Google Earth TM".
  • a production of the record with the geographic and electrical parameters meters by using an appropriately incorporated teach ⁇ th graphical editor comfortably possible (see later He ⁇ purifications in connection with Figure 4).
  • a unique line identifier for the assignment of coordinates to the corresponding line is necessary to follow the ge ⁇ measured current and voltage waveforms and the correct line system to be able to assign.
  • the protection device checks whether an inadmissible operating state exists on the line 12b.
  • the digitally converted current and voltage values i and ü are then fed to preprocessing device 23, where they are e.g. filtering and discrete Fourier transformation.
  • the protective device 24 can be used to provide protection algorithms which are well known to the person skilled in the art and are therefore not explained in detail here, such as a distance protection algorithm, a differential protection algorithm or an overcurrent protection device.
  • a decision can be made as to whether the line 12b is in an allowable or an inadmissible operating state. As indicated in Figure 3, step 33 is repeated (output "no" no error detected) until an error has been detected, namely, if an improper operating condition is detected, indicated by a lightning symbol in Figure 2 14 (see also FIG. 1) is indicated, the process proceeds to a fault clearance step 34.
  • the protective device 24 is a Ausluitebe ⁇ fail a in Figure 2 for simplicity not dargestell ⁇ te power switch off to the faulty line 12b separate from the electrical power grid 10.
  • the protective device 24 is a Auslbücherbe ⁇ fail a in Figure 2 for simplicity not dargestell ⁇ te power switch off to the faulty line 12b separate from the electrical power grid 10.
  • it is also possible to detect the faulty phase only to separate it from the electrical power supply network 10, while the remaining phases of the line 12b can continue to be operated.
  • the operator of the electrical power supply network In order to be able to find and remove the cause of the fault as promptly as possible, the operator of the electrical power supply network must be provided with the most accurate possible indication of the fault location at which the fault has occurred.
  • FIG. 2 indicates that the fault location 17 is located at a distance d from the measuring point 13b.
  • the distance d is here seen for the length of the error-prone ⁇ line from the measuring point 13b.
  • An indication of the location of the error is generated by means of the erroror 25.
  • the protective device 24 As soon as the protective device 24 detects that a fault exists on the line 12b, it generates a starting signal S A.
  • the start signal S is supplied to the error locator 25.
  • the start ⁇ signal S causes the fault locator 25 in a first error locating step 35, continuously the current or
  • step 35 the error locator 25 calculates an auxiliary fault location value from the courses of current and voltage at the measuring point 13b and the electrical parameters of the line 12b, using one-sided or two-sided When using a two-sided fault location method, corresponding courses of current du voltage, which are detected at the measuring point 13c at the opposite end of the line 12b, must first be detected have been transferred to the fault locator 25.
  • the fault locator 25 can calculate in this manner by knowing the Lei ⁇ tung impedance in the fault-free case, and the values calculated from the current and voltage characteristics impedance value to the error constitutes an auxiliary fault location F, the distance d of the fault from the measuring point 13b, so indicates the length of FEH ⁇ lerbehafteten line 12b to the fault fourteenth With knowledge of the total length L of the line 12b, an indication of the auxiliary error location value is also possible as a percentage of the line length L.
  • the fault location is thus first percentage of the line length L ⁇ determined.
  • This result is converted into a distance specification, eg kilometer, and delivered as auxiliary error location value.
  • a distance specification eg kilometer
  • the auxiliary fault location value ultimately indicates the error at kilometer 27 of line 12b.
  • a more accurate indication of the auxiliary fault location can be performed at about ⁇ sharmaji consideration of coupling effects between extending in the spatial sewing lines (for example line 12b and line 12a).
  • a value for the coupling impedance is provided on the basis of the known sections, in which a plurality of lines are guided in parallel, which mathematically takes into account such coupling effects.
  • This procedural ⁇ ren is known per se and will therefore not be explained in detail.
  • the fault locator 25 in a two ⁇ th fault location step 36 with knowledge of the geographic parameters of the line 12b by simple geometric and trigonometric calculations determine the geographical coordinates of the fault location. For this purpose, with the aid of the known geographic coordinates of the nodal, turning and possibly auxiliary points, the route is followed, as it were, until the departure stand d between measuring point 13b and fault point 14 is reached. The geographic coordinates can then be easily calculated using the geographic coordinates of the known points. For example, with knowledge of the geographical coordinates of the points 16c and 16d (see FIG. 1) and the waste matter of the fault 14 from this point along the Lei ⁇ processing 12b, the geographical coordinates of the error location 14 using trigonometric triangle equations using only to Illustration dashed triangles 17 are calculated.
  • the calculated coordinates of the fault location 14 are output from the fault locator as fault location value F in step 37.
  • the output can be made, for example, by display on a protective device 21.
  • the fault location value F can also be transmitted to a control center or transmitted to a mobile device, eg a navigation system or a positioning system (GPS system). It is also possible to provide the fault location value via a web server to a mobile device so that the mobile device does not have to be brought into contact with the protection device on site. With Hil ⁇ Fe this device could directly the distance and
  • Travel time of the technician can be calculated. If present, the fault location can be displayed simultaneously on a map display system (especially in off ⁇ line systems, see below).
  • ⁇ additionally also output the auxiliary fault location in step 37th Deviating from Figure 2, where the fault locator is shown integrated into an electrical protection device 21 (so-called ⁇ "on-line fault location"), the fault locator may, for example, as a standalone device, one data processing unit direction a control center, his (so-called "off ⁇ line fault location”) is executed. However, the operation of such independent fault locator is according to an inte ⁇ grated Fault.
  • the start signal S A can be transmitted in this case by an additional protective device to the Fault
  • the current and voltage curves must always be transmitted to the separate fault locator, and the necessary electrical and geographic parameters must be provided on the separate fault locator to determine the fault location value.
  • Costs By specifying the error location value in the form of geographic coordinates, more incidents can be resolved on the total service time of the service team. This leads to an increase in the overall efficiency of the energy supplier.
  • the provision of the dataset comprising the electrical and the geographical parameters can be carried out, for example, via a parameter software that is executed on a parameterization data processing device.
  • a parameter software that is executed on a parameterization data processing device.
  • Topology of the lines i. the course and length of the lines, stations to which a line is connected and other lines to which a line is coupled;
  • line parameters e.g. Line impedances
  • Coupling parameters e.g. Coupling impedances
  • the object of the parameterization is to allow the entry of all be ⁇ constrained data. For example, with simple topologies or small installations, this can be accomplished relatively easily in tabular form. For large systems and complicated topologies, however, manual parameterization becomes very complex, time-consuming and prone to error. Ins ⁇ special is for the parameterization of coupling effects between two (or more) lines required a review of all existing lines. However, this is very confusing in tabular form, since such a large amount of data in tabular form can not be processed and displayed in a user-friendly manner.
  • the parameterization can also be done with a parameterization software that includes a graphical editor.
  • a graphical editor is shown by way of example in FIG. FIG. 4 shows a display window 40, which has display areas 41 with the graphic editor, displayed on a screen of a parameterization data processing device (not shown) by means of a parameterization software.
  • the user is provided by means of the graphical editor instead of um ⁇ cumbering parameterization tables a kind of modular system available to map the power grid including the lines and coupled line sections.
  • a network map corresponding to the power supply network 10 of FIG. 1 is shown in the main display area 42a of the graphical editor.
  • a symbol library with symbols that can be used to create the network image is shown in an auxiliary display area 42b.
  • the symbols of the SymbolBiblio ⁇ theque etc. can specify, for example, sub-stations, lines, feeders, pipe couplings.
  • the user instead of numerous parameters, the user only has to transfer the often existing network plan to the parameterization software either by manually assembling the symbols provided in the symbol library according to his requirements or by importing a corresponding network. This allows the user to display his entire network in a graphical overview. In addition, parameterization errors caused by the usually missing overview are avoided. In particular, the very complex coupling process of individual line sections can be done more efficiently by the graphical representation. For this purpose, the user can simply remove a symbol 43 corresponding to the line coupling from the symbol library and insert it into the network image. In the example of FIG. 4, corresponding coupling symbols are inserted at positions 44a-d for lines running in close proximity in which couplings take place.
  • the intuitively operable interface can be used in addition to the parameterization of graphically non-representable properties.
  • the user's question icon in Hauptan Viewebe can easily 42a clicking ⁇ rich and detailed parameter (in an opening text entry area not Figure 4 shown) set.
  • the user is provided with an overview of his existing line network with associated line couplings (if available).
  • the user interface can be intuitively operated by the realistic image and the parameterization can be clearly structured since the user always knows exactly where the objects to be parameterized are located.
  • Data processing device can also be set automatically.
  • the configuration software automatically determines all line segments that are geographically close BEIEI ⁇ Nander, that run in spatial closer. Such recognized line sections are automatically coupled in the graphical editor, wherein corresponding coupling parameters are included in the electrical parameters of the data set.
  • the automatic coupling based on the geographical coordinates improves the accuracy of the calculated Pleaseortwerwer ⁇ tes, as input errors in the coupling are almost impossible. This erroneous operations of the service team can be vermie the ⁇ and failure of the power supply be resolved quickly.

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Abstract

The invention relates to a method for determining a fault location value (F), which specifies the position of a fault in a power supply network (10), wherein a data set is provided which specifies the electrical parameters (32a) of at least one line (14a-d) of the power supply network (10). In order to specify a fault location more precisely than previously and thus to further reduce the downtime of the power supply network after a fault has occurred, according to the invention the data set also comprises geographical parameters (32b) which characterise the geographical configuration of the respective line (12a-d).

Description

Beschreibung description
Verfahren und Einrichtung zur Angabe eines Fehlerortes in ei¬ nem elektrischen Energieversorgungnetz Method and device for indicating a fault location in egg ¬ nem electrical power supply network
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Fehlerortwertes, der die Lage eines Fehlers in einem elektri¬ schen Energieversorgungsnetz angibt, bei dem ein Datensatz bereitgestellt wird, der elektrische Parameter von zumindest einer elektrischen Leitung des Energieversorgungsnetzes an¬ gibt, während eines Fehlers auf einer der elektrischen Lei¬ tungen vorliegende Verläufen von Strom und Spannung an zumindest einer an einem Ende der fehlerbehafteten elektrischen Leitung angeordneten Messstelle gemessen werden, und unter Nutzung der gemessenen Verläufe von Strom und Spannung und der elektrischen Parameter der fehlerbehafteten elektrischen Leitung ein Hilfs-Fehlerortwert ermittelt wird, der die Lage des Fehlers bezogen auf die Länge der elektrischen Leitung angibt. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Ein- richtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for determining a fault location, which indicates the location of a fault in an electrical ¬'s energy supply network, in which a data set is provided, the electrical parameter of at least one electrical lead of the power supply network to ¬ are, during a fault on one of the electrical Lei ¬ obligations present waveforms of current and voltage at at least one disposed at one end of the faulty electrical conduction measuring point are measured, and using the measured characteristics of current and voltage and the electrical parameters of the faulted electric line, an auxiliary fault location is determined, indicating the position of the fault with respect to the length of the electric wire. The invention also relates to a corresponding device for carrying out the method.
Elektrische Energieversorgungsnetze werden üblicherweise mit¬ tels sogenannter Schutzgeräte auf das Eintreten unzulässiger Betriebszustände überwacht. Ein unzulässiger Betriebszustand tritt beispielsweise dann ein, wenn eine elektrische Leitung eines Energieversorgungsnetzes, beispielsweise eine Freilei¬ tung oder ein Kabel, von einem Fehler (z.B. ein Kurz- oder Erdschluss) betroffen ist. Ein solcher Fehler kann sowohl zwischen mehreren Leitern als auch zwischen einem Leiter (oder mehreren Leitern) einerseits und Erde andererseits vor¬ liegen. Beispielsweise kann ein Fehler durch einen auf eine Freileitung gestürzten Baum oder durch einen Blitzeinschlag hervorgerufen werden. Im Fehlerfall muss die fehlerbehaftete Leitung unverzüglich aus dem elektrischen Energieversorgungs- netz abgetrennt werden, um Beschädigungen von Komponenten des Energieversorgungsnetzes durch hohe Fehlerströme oder das Übergreifen des Fehlers auf weitere Teile des Energieversor¬ gungsnetzes zu vermeiden. Um unzulässige Zustände in elektrischen Energieversorgungs¬ netzen zu erkennen, nehmen elektrische Schutzgeräte üblicherweise Messwerte wie Strom und Spannungswerte an Messstellen der einzelnen Leitungen auf und werten diese anhand sogenannter Schutzalgorithmen aus. Wird ein unzulässiger Betriebszustand erkannt, so gibt das jeweilige Schutzgerät einen Electrical power grids are usually monitored by means of so-called ¬ protection devices for the occurrence of impermissible operating states. An impermissible operating state occurs, for example, when an electrical line of a power supply network, such as a Freilei ¬ tion or a cable from an error (eg, a short or ground fault) is affected. Such a fault may lie between multiple conductors and between a conductor (or more conductors) on the one hand and earth on the other hand before ¬. For example, an error may be caused by a fallen tree on an overhead line or by a lightning strike. If an error occurs, the faulty lines must be separated immediately from the electrical power supply network in order to avoid damage to components of the power supply network by high fault currents, or the spread of the fault on other parts of the Energieversor ¬ supply network. To unacceptable conditions seen in electric power supply ¬ networks, electrical protection devices usually take measurements such as current and voltage values at measuring points of the individual lines and evaluate them on the basis of so-called protection algorithms. If an impermissible operating state is detected, the respective protective device gives one
Schaltbefehl an einen oder mehrere Leistungsschalter ab, um die fehlerbehaftete Leitung vom übrigen Energieversorgungs- netz abzutrennen. Switch command to one or more circuit breakers to separate the faulty line from the rest of the power grid.
Um nach dem Abschalten einer elektrischen Leitung diese schnellstmöglich wieder in Betrieb nehmen zu können, ist neben der grundsätzlichen Entscheidung, ob ein Fehler auf der Leitung aufgetreten ist, insbesondere auch die Frage von Be¬ deutung, wo dieser Fehler aufgetreten ist. Lässt sich der Fehlerort (also die Lage des aufgetretenen Fehlers) möglichst genau angeben, so können Service-Teams die Ursache des To after switching off an electric line this as soon as possible to be able to start up again, in addition to the basic decision whether an error has occurred on the line, in particular the question of Be ¬ importance where this error occurred. If the location of the error (ie the location of the error) can be specified as precisely as possible, service teams can determine the cause of the problem
Fehlers vergleichsweise schnell beheben, so dass die betrof- fene Leitung schnell wieder in Betrieb genommen werden kann. Während die Entscheidung, ob ein Fehler vorliegt, mit hoher Geschwindigkeit getroffen werden muss, um die fehlerbehaftete Leitung umgehend abzuschalten, kann eine Bestimmung des Fehlerortes nach Abschalten der Leitung zwar mit geringerer Ge- schwindigkeit getroffen werden, jedoch unterstützt eine schnelle und genaue Bestimmung des Fehlerortes eine zeitnahe Behebung der Fehlerursache und damit eine möglichst kurze Ausfallzeit der elektrischen Energieübertragung über die fragliche Leitung. Remedy the error comparatively quickly, so that the affected line can be quickly put back into operation. While the decision as to whether or not there is a fault must be made at high speed in order to immediately switch off the faulty line, a determination of the fault location can be made at a lower speed after the line has been switched off, but it supports a quick and accurate determination of the fault location a timely correction of the cause of the fault and thus the shortest possible downtime of the electrical energy transmission over the line in question.
Mit Hilfe moderner technischer Einrichtungen ist es möglich, die Ortung eines Fehlers weitgehend zu automatisieren. Ein technisches System, mit dessen Hilfe diese Fehlerortung vorgenommen werden kann, besteht üblicherweise aus Messeinrich- tungen zur Aufzeichnung der Verläufe von Strom und Spannung an zumindest einem Ende einer elektrischen Leitung und einer Datenverarbeitungseinrichtung, die aus den gemessenen Verläufen den Fehlerort berechnet. Im Allgemeinen sind die Messein- richtungen in Unterstationen (z.B. Umspannwerken) untergebracht und über eine mehr oder weniger große Region verteilt. Die Ermittlung eines Fehlerortes kann z.B. in einem Schutzge¬ rät (sogenannte „Online-Ermittlung") stattfinden. Daneben ist es auch bekannt, den Fehlerort auf Grundlage der gemessenen Verläufe und der elektrischen Parameter in einer externen Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise in einer Leitstelle des Energieversorgungsnetzes, zu ermitteln (sogenannte „Offline-Ermittlung") . Dazu muss vorher eine Übermittlung der gemessenen Strom- und Spannungsverläufe an diese Datenverarbeitungseinrichtung stattfinden. Die aufgezeichneten Verläufe werden hierzu zu der Leitstelle übertragen werden, wo zentral für die gesamte Region die Fehlerortbestimmung durchgeführt wird . With the help of modern technical facilities, it is possible to largely automate the location of a fault. A technical system, with the aid of which this fault location can be carried out, usually consists of measuring devices for recording the courses of current and voltage at at least one end of an electrical line and a data processing device which calculates the fault location from the measured progressions. In general, the measuring devices located in substations (eg substations) and distributed over a more or less large region. , The determination of a fault location for example in a Schutzge ¬ advises (so-called "on-line determination") take place. In addition, it is also known, the fault based on the measured profiles and the electrical parameters in an external data processing device, for example in a control center of the power supply network, to determine (so-called "offline determination"). For this purpose, a transmission of the measured current and voltage profiles to this data processing device must take place beforehand. The recorded progressions will be transmitted to the control center, where the fault location will be determined centrally for the entire region.
Aus den gemessenen Strömen und Spannungen wird unter Verwendung der Leitungsimpedanz der Fehlerort berechnet (z.B. in Prozent der Gesamtlänge der Leitung) . Ein bekanntes Verfahren zum Bestimmen eines Fehlerortwertes mittels eines Schutzgerätes ist durch die Schutzgerätereihe „SIPROTEC" der Anmelderin (vgl. z.B. das Distanzschutzgerät „SIPROTEC 7SA6") bekannt. Die Funktionsweise geht aus dem zu¬ gehörigen Handbuch der Siemens AG „SIPROTEC Distanzschutz 7SA6 V4.3", Bestellnummer C53000-G1100-C156-3, veröffentlicht 2002, hervor. Dort ist im Abschnitt 2.18 „Fehlerorter" beschrieben, dass nach Eintritt eines Fehlers Verläufe von Strom und Spannung erfasst und gespeichert werden. Unter Verwendung einerseits der Strom- und Spannungsverläufe von zu- mindest einem Ende der fraglichen Leitung und andererseits elektrischer Parameter der Leitung (z.B. die Impedanz der elektrischen Leitung im fehlerfreien Fall) wird ein Impedanzwert berechnet, der in eine Längenangabe umgerechnet wer¬ den kann. Somit wird aus dem Ergebnis-Impedanzwert ein Hilfs- Fehlerortwert bestimmt. Dieser Hilfs-Fehlerortwert kann ent¬ weder als absolute Längenangabe der Entfernung des Fehlerortes von der Messstelle oder bei Kenntnis der Länge der Ge- samtleitung auch als Prozentwert der gesamten Leitungslänge angegeben werden. From the measured currents and voltages, the fault location is calculated using the line impedance (eg as a percentage of the total length of the line). A known method for determining a fault location value by means of a protective device is known from the applicant's patent application "SIPROTEC" (cf., for example, the distance protection device "SIPROTEC 7SA6"). The operation goes from the to ¬ related manual Siemens AG "SIPROTEC 7SA6 distance protection V4.3", order number C53000-G1100-C156-3, published in 2002, out. It describes in section 2.18 "Fault" that after the occurrence of an error Traces of current and voltage are recorded and stored. Using one hand, the current and voltage characteristics of to-one end of the relevant line and the other electrical parameters of the line minimum (for example, the impedance of the electric line in the fault-free case) an impedance value is calculated, which is converted into a length indication who can ¬. Thus, an auxiliary error location value is determined from the result impedance value. This auxiliary error location value can ent ¬ neither as absolute length indication of the distance of the fault location of the measuring point or with knowledge of the length of the Ge also be given as a percentage of the total line length.
Es existieren sowohl Berechnungsvorschriften, mit denen an- hand der Messungen der Strom- und Spannungsverläufe an einem Ende der Leitung der Fehlerort bestimmt werden kann (soge¬ nannte „einseitige Fehlerorter" ) , als auch Berechnungsvorschriften, die zur Ermittlung des Fehlerortes die an beiden Enden der Leitung gemessenen Verläufe von Strom und Spannung heranziehen (sogenannte „zweiseitige Fehlerorter") . Die je¬ weiligen Methoden sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass an dieser Stelle darauf nicht näher eingegangen wird. There exist both calculation rules which Toggle handle of the measurements of current and voltage waveforms at one end of the line of the fault can be determined (so-¬ called "one-sided Fault") as well as calculation rules for the determination of the fault location at both ends Using the measured waveforms of current and voltage (so-called "two-sided fault locator"). The per ¬ weiligen methods are well known in the art, so that will not be discussed at this point.
Mit Hilfe des berechneten Hilfs-Fehlerortes muss sodann ein Service-Team den Ort der Störung finden, um die Fehlerursache so schnell wie möglich vor Ort zu beheben bzw. genauere In¬ formationen zum Fehlerfall einzuholen. With the aid of the calculated auxiliary fault location, a service team must then find the location of the fault in order to eliminate the cause of the fault on site as quickly as possible or to obtain more precise information on the error case.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fehlerort noch genauer als bisher anzugeben und damit die Ausfallzeit des elektrischen Energieversorgungsnetzes nach einem aufge¬ tretenen Fehler weiter zu verringern. The object underlying the invention is to provide a fault more precisely than before, and thus reduce the down time of the electrical power supply system for a set ¬ error that occurred on.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird hinsichtlich des erfindungsge- mäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass der Datensatz auch geo- grafische Parameter umfasst, die den geografischen Verlauf der jeweiligen elektrischen Leitung charakterisieren, und unter Verwendung des Hilfs-Fehlerortwertes und der geografi- schen Parameter der Fehlerortwert bestimmt wird, der eine An- gäbe geografischer Koordinaten desjenigen Ortes umfasst, an dem der Fehler auf der fehlerbehafteten elektrischen Leitung aufgetreten ist. In order to achieve this object, it is proposed with respect to the method according to the invention that the data record also comprises geographic parameters which characterize the geographic course of the respective electrical line and the error location value is determined using the auxiliary error location value and the geographical parameters which comprises an indication of geographic coordinates of the location where the fault has occurred on the faulty electrical line.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Fehlerort noch genauer als bisher, nämlich in Form von geografischen Koordinaten des Ortes, an dem der Fehler auf der Leitung liegt, ermittelt wird. Diese Angabe ermög¬ licht es einem Service-Team, den Fehlerort gezielt aufzusu- chen und eine Beseitigung der Fehlerursache vorzunehmen. The advantage of the method according to the invention is that the error location is determined even more accurately than heretofore, namely in the form of geographic coordinates of the location at which the error lies on the line. This information enabled ¬ light is a service team, specifically the fault aufzusu- and eliminate the cause of the fault.
Hierdurch kann die Ausfallzeit der elektrischen Leitung deutlich verkürzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird hierfür zunächst in herkömmlicher Weise der Hilfs-Feh- lerortwert bestimmt, der eine Angabe des Fehlerortes bezogen auf die Länge der elektrischen Leitung zulässt. Bei Kenntnis des durch die geografischen Parameter der Leitung angegebenen Verlaufes der Leitung unter Verwendung des Hilfs-Fehlerort- wertes daraufhin der Fehlerortwert bestimmt werden, der die konkreten geografischen Koordinaten des Fehlers angibt. As a result, the downtime of the electrical line can be significantly shortened. In the case of the method according to the invention, the auxiliary error location value, which permits an indication of the location of the fault relative to the length of the electrical line, is first of all determined in a conventional manner. Then, knowing the course of the line indicated by the geographic parameters of the line, using the auxiliary error location value, the error location value indicating the actual geographic coordinates of the error is determined.
Der Begriff „Leitung" oder „elektrische Leitung" kann sowohl eine Freileitung als auch ein (üblicherweise unter der Erde verlaufendes) Kabel bedeuten und soll im Rahmen dieser Erfin- dung in diesem Sinne verstanden werden. The term "line" or "electrical line" can mean both an overhead line and a (usually underground) cable and should be understood in the context of this invention in this sense.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Fehlerortwert an eine mobile Datenverarbeitungseinrichtung übertragen wird. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the error location value is transmitted to a mobile data processing device.
Bei der mobilen Datenverarbeitungseinrichtung kann es sich z.B. um einen GPS-Empfänger oder ein Navigationssystem handeln, mit dessen Hilfe ein Service-Team den durch den Fehlerortwert angegebenen geografischen Ort des Fehlers einfach auffinden kann. The mobile data processing device may be e.g. A GPS receiver or navigation system that allows a service team to easily locate the geographical location of the fault indicated by the fault location value.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens sieht zudem vor, dass die elektrischen Parame¬ ter bezogen auf die jeweilige elektrische Leitung eine Angabe der Leitungsimpedanz umfassen. A further advantageous embodiment of the invention shown SEN method provides also that the electrical parame ter ¬ based on the respective electric line include an indication of the line impedance.
Durch die Angabe der Leitungsimpedanz, die die Impedanz der elektrischen Leitung im fehlerfreien Fall angibt, kann die Ermittlung des Hilfs-Fehlerortes mit einem an sich bekannten einseitigen oder zweiseitigen Fehlerortungsalgorithmus durchgeführt werden. Um die Genauigkeit der Fehlerortung weiter zu erhöhen, kann in diesem Zusammenhang gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die elektrischen Parameter bezogen auf die jewei- lige elektrische Leitung auch eine Angabe von Erd- und/oder Koppelimpedanzen umfassen. By specifying the line impedance, which indicates the impedance of the electrical line in the error-free case, the determination of the auxiliary fault location can be carried out with a known one-sided or two-sided fault location algorithm. In order to further increase the accuracy of the fault location, it can be provided in this context according to a further advantageous embodiment of the method according to the invention that the electrical parameters also include an indication of earth and / or coupling impedances relative to the respective electrical line.
Die Erdimpedanz ist die elektrische Impedanz des entlang der elektrischen Leitung verlaufenden Erdreiches und wird insbe- sondere bei Anwendung eines einseitigen Fehlerortungsverfahrens benötigt. Koppelimpedanzen spiegeln die Auswirkungen elektrischer und/oder magnetischer Kopplungseffekte zwischen parallel und in räumlicher Nähe verlaufenden Leitungen wider. Eine Kopplung von Leitungen entsteht beispielsweise dadurch, dass unterschiedliche Leitungen räumlich dicht beieinander verlaufen (z.B. zwei Freileitungen unter Nutzung derselben Masten) und sich dadurch gegenseitig induktiv und/oder kapazitiv beeinflussen; elektrische Kopplungen treten beispielsweise über gemeinsame Sammelschienen der jeweiligen Leitungen auf. Eine sogenannte Parallelleitungskompensation, d.h. eine Berücksichtigung von Leitungskopplungen, erhöht zwar einerseits den Aufwand für die Fehlerortberechnung erheblich, führt aber andererseits zu deutlich genaueren Ergebnissen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass die geografischen Parameter bezogen auf die jeweilige elektrische Leitung eine Angabe von geografischen Koordinaten von Knotenpunkten und Wendepunkten der elektrischen Leitung umfassen. The earth impedance is the electrical impedance of the soil running along the electrical line and is particularly needed when using a one-sided fault location method. Coupling impedances reflect the effects of electrical and / or magnetic coupling effects between parallel and proximate lines. A coupling of lines arises, for example, in that different lines run spatially close to each other (for example, two overhead lines using the same masts) and thereby influence each other inductively and / or capacitively; Electrical couplings occur, for example, via common busbars of the respective lines. A so-called parallel line compensation, i. Taking into account line connections, on the one hand, considerably increases the effort required for fault location calculation, on the other hand, it leads to clearly more accurate results. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention can also be provided that the geographical parameters with respect to the respective electrical line include an indication of geographic coordinates of nodes and inflection points of the electrical line.
Als Knotenpunkte werden solche Punkte im Verlauf der jeweili¬ gen Leitung verstanden, an denen die elektrische Leitung an zumindest eine weitere Primärkomponente des Energieversor¬ gungsnetzes angrenzt. Primärkomponenten sind alle Komponen- ten, aus denen ein elektrisches Energieversorgungsnetz besteht und die zum Übertragen elektrischen Stromes dienen, z.B. andere Leitungen, Transformatoren, Sammelschienen, elektrische Quellen oder Lasten, Umrichter etc.. Folglich sind als Knotenpunkte einerseits die Enden der jeweiligen Leitung, andererseits aber auch z.B. Abzweige anzusehen. Als Wendepunkte werden solche Punkte im Verlauf der jeweiligen Leitung verstanden, an denen eine Richtungsänderung des Ver- laufs stattfindet. As nodes such points are understood in the course of jeweili ¬ gen line on which the electrical line at least adjacent to another primary component of the Energieversor ¬ supply network. Primary components are all components that make up an electrical energy supply network and that are used to transfer electricity, eg other lines, transformers, busbars, electrical sources or loads, converters, etc. Consequently are as nodes on the one hand, the ends of the respective line, but on the other hand, for example, branches to look at. As points of inflection, such points in the course of the respective line are understood, at which a change in direction of the course takes place.
Durch Angabe der geografischen Koordinaten von Knoten- und Wendepunkten kann der Verlauf einer jeweiligen elektrischen Leitung eindeutig beschrieben werden, da zwischen solchen Punkten mit hinreichender Genauigkeit ein gradliniger Verlauf angenommen werden kann. Für solchermaßen definierte Leitungen können durch einfache geometrische bzw. trigonometrische Be¬ rechnungen die geografischen Koordinaten jedes beliebigen Punktes zwischen zwei Knoten- bzw. Wendepunkten ermittelt werden. By specifying the geographical coordinates of nodal and inflection points, the course of a respective electrical line can be clearly described, since between such points with sufficient accuracy a straight-line course can be assumed. For thus defined lines, the geographical coordinates of any point between two node, or inflection points can be determined by simple geometric or trigonometric Be ¬ bills.
Es ist jedoch auch möglich, den Verlauf von elektrischen Leitungen durch zusätzliche Angabe einer beliebigen Anzahl von Hilfspunkten näher zu spezifizieren. Solche Hilfspunkte kön- nen beispielsweise Stellen angeben, an denen bestimmte Eigenheiten des Verlaufs der Leitungen auftreten, die die elektrischen Parameter der Leitung beeinflussen können. Z.B. können solche Hilfspunkte verwendet werden, um Anfang und Ende eines Leitungsabschnitts anzugeben, der parallel zu einer weiteren Leitung verläuft, so dass für einen solchen Abschnitt Kopp¬ lungseffekte zwischen den beiden Leitungen berücksichtigt werden können. However, it is also possible to specify the course of electrical lines in more detail by additionally specifying any number of auxiliary points. Such auxiliary points can indicate, for example, points at which certain peculiarities of the course of the lines occur, which can influence the electrical parameters of the line. For example, such an auxiliary points can be used to indicate the beginning and end of a line section which runs parallel to another line, so that for such a portion Kopp ¬ lung effects between the two lines can be considered.
In diesem Zusammenhang kann konkret vorgesehen sein, dass die geografischen Parameter zumindest teilweise im XML- (Extended Markup Language) , im GPX- (GPS Exchange Format) oder im KML- Format (Keyhole Markup Language) bereitgestellt werden. XML eignet sich als Dateiformat generell zur Darstellung geglie¬ derter Datenobjekte, während es sich bei den Dateiformaten GPX und KML um speziell auf die Angabe von geografischen In¬ formationen (sogenannte „Geodäten") zugeschnittene Formate handelt . Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens sieht vor, dass zur Bereitstellung der geogra- fischen Parameter mittels eines grafischen Editors Benutzereingaben zum Verlauf der elektrischen Leitungen des Energie- Versorgungsnetzes eingelesen werden, wobei jeder elektrischen Leitung mittels des grafischen Editors eine die Leitung eindeutig kennzeichnende Identifizierungskennung sowie den geo- grafischen Verlauf der jeweiligen elektrischen Leitung angebende geografische Koordinaten zugeordnet werden. In this context, it may be specifically provided that the geographical parameters are at least partially provided in XML (Extended Markup Language), in GPX (GPS Exchange Format) or in KML format (Keyhole Markup Language). XML is a file format for representing general geglie ¬ derter data objects while they are in the file formats GPX and KML to specifically geographical to the indication of In ¬ formations (so-called "geodesic") tailored formats. A further advantageous embodiment of the invention shown SEN method provides that for providing the geographical parameters using a graphical editor user input to the course of the electrical conductors of the energy supply network is read, each electric line a clearly characterizing the line by means of the graphical editor Identification identifier as well as the geographic course of the respective electrical line indicating geographic coordinates are assigned.
Auf diese Weise kann die Zuordnung der geografischen Parameter zum Datensatz der jeweiligen elektrischen Leitung vergleichsweise komfortabel erfolgen, da das Parametrierpersonal die Parameter nicht in umfangreiche Tabellen eintragen muss, sondern eine intuitive grafische Eingabemöglichkeit bereitge¬ stellt wird. Über den grafischen Editor können auch die elektrischen Parameter, teilweise oder vollumfänglich, eingegeben werden. Neben einer manuellen Eingabe der geografischen Parameter ist auch deren Auslesen aus einer bestehenden Da- tei, z.B. einem geografischen Netzplan, und die Übernahme der Informationen in den grafischen Editor möglich. In this way, the assignment of the geographical parameters to the data set of the respective electrical line can be carried out comparatively comfortably, since the parameterizing personnel do not have to enter the parameters into extensive tables, but an intuitive graphical input option is provided. The electrical parameters can also be entered, partially or in full, via the graphical editor. In addition to manual input of the geographical parameters, it is also possible to read them from an existing file, eg a geographical network, and to transfer the information to the graphical editor.
In diesem Zusammenhang kann zudem vorgesehen sein, dass mittels einer den grafischen Editor ausführenden Parametrier- Datenverarbeitungseinrichtung für solche elektrische Leitungen, die zumindest abschnittsweise in räumlicher Nähe zuei¬ nander verlaufen, für die entsprechenden Abschnitte ein Einstellwert für die Koppelimpedanz ermittelt wird, der den elektrischen Parametern der betreffenden elektrischen Leitun- gen beigefügt wird. In this connection it can also be provided that by means of the graphical editor executive parameterization data processing device for such electrical lines, which extend at least in sections, in spatial proximity zuei ¬ Nander, for the respective sections, a set value for the coupling impedance is determined that the electrical parameters attached to the relevant electrical lines.
Auf diese Weise können besonders einfach Kopplungseffekte zwischen parallel zueinander verlaufenden Leitungen automatisch berücksichtigt werden, so dass fehlerhafte Eingaben und Verwechslungen bei einer manuellen Eingabe weitgehend ausge¬ schlossen werden können. Konkret kann hierbei vorgesehen sein, dass zur Ermittlung derjenigen Abschnitte von elektrischen Leitungen, die in räumlicher Nähe zueinander verlaufen, die den Verlauf aller elektrischer Leitungen angebenden geografischen Koordinaten miteinander verglichen werden und solche Abschnitte von elektrische Leitungen identifiziert werden, deren Verläufe unter Berücksichtigung eines ein Maß für die räumliche Nähe angebenden Toleranzwertes übereinstimmen. Auf diese Weise erkennt die Parametrier-Datenverarbeitungs- einrichtung allein anhand der den Leitungen zugewiesenen geo- grafischen Koordinaten für Kopplungseffekte zu berücksichti¬ gende Parallelleitungsverläufe . Der Toleranzwert kann hierbei benutzerseitig vorgegeben werden und sollte so eingestellt werden, dass z.B. Leitungen, die auf gemeinsamen Freileitungsmasten geführt werden, als in räumlicher Nähe verlaufend erkannt werden, Leitungen, die lediglich parallel, aber auf verschiedenen Trassen verlaufen, hingegen nicht. Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Einrichtung zum Bestimmen eines Fehlerortwertes, der die Lage eines In this way, coupling effects between the mutually parallel lines can particularly easily be automatically taken into account, as can be that incorrect entries and confusion in a manual input largely ¬ closed. Specifically, it can be provided here that in order to determine those sections of electrical lines which run in spatial proximity to one another, the geographic coordinates indicating the course of all electrical lines are compared with one another and such sections are identified by electrical lines, their courses taking into account one measure for the spatial proximity indicating tolerance value. In this manner, the parameterization data processing device recognizes based solely on the lines assigned to the geographical coordinates for coupling effects to berücksichti ¬ constricting the parallel line patterns. The tolerance value can be specified by the user and should be set so that, for example, lines that are routed on common transmission towers, are recognized as running in close proximity, but not lines that run only parallel, but on different paths. The above object is also achieved by a device for determining a fault location value, which determines the location of a fault location
Fehlers in einem elektrischen Energieversorgungsnetz angibt, gelöst . Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einrichtung eineIndicates fault in an electrical power grid, solved. According to the invention it is provided that the device a
Steuereinrichtung umfasst, die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist. Control device which is set up for carrying out a method according to one of claims 1 to 6.
Hinsichtlich der Vorteile einer solchen erfindungsgemäßen Einrichtung wird auf die Ausführungen hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. With regard to the advantages of such a device according to the invention, reference is made to the statements made with regard to the method according to the invention.
Konkret kann die erfindungsgemäße Einrichtung z.B. als ein elektrisches Schutzgerät oder eine Datenverarbeitungseinrich- tung einer Leitstelle ausgebildet sein. Im Falle eines Concretely, the device according to the invention may e.g. be designed as an electrical protection device or a Datenverarbeitungseinrich- direction of a control center. in case of a
Schutzgerätes wird die Fehlerortung im sogenannte „Online- Verfahren" also lokal im Bereich der Messstelle an der elektrischen Leitung durchgeführt. Alternativ kann die sogenannte „Offline-Fehlerortung" in einer Leitstelle durchgeführt werden, nachdem alle relevanten Daten an die Leitstelle übertragen worden sind. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert. Hierzu zeigen The fault location in the so-called "online process" is thus carried out locally in the area of the measuring point on the electrical line Be "off-line fault location" carried out in a control center, after all relevant data have been transmitted to the control center. The invention is described below with reference to Ausführungsbeispie ¬ len. For this show
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Figure 1 is a schematic representation of a
elektrischen Energieversorgungsnetzes;  electrical energy supply network;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Aus¬ führungsbeispiels für eine Einrichtung zur Durchführung einer Fehlerortung; Figur 3 ein Verfahrensfließbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bestimmung eines Fehlerortwertes; und Figure 2 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a device for carrying out a fault location; FIG. 3 shows a process flow diagram for explaining a method for determining a fault location value; and
Figur 4 eine schematische Ansicht eines Ausfüh- rungsbeispiels für einen grafischen Edi¬ tor zur Festlegung von elektrischen und geografischen Parametern der Leitungen des Energieversorgungsnetzes gemäß Figur 1. Figure 4 is a schematic view of an embodiment of a graphical Edi ¬ tor establishing electrical and geographical parameters of the lines of the power supply system shown in FIG. 1
Figur 1 zeigt in höchst schematischer Darstellung ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines - teilweise dargestellten - elektrischen Energieversorgungsnetzes 10. Das Energieversor¬ gungsnetz 10 umfasst hierbei vier Unterstationen lla-d in Form von beispielsweise Umspannwerken. Die weiteren Teile des elektrischen Energieversorgungsnetzes 10, die sich an die Un¬ terstationen lla-d anschließen, sind der Übersichtlichkeit halber in Figur 1 nicht dargestellt. 1 shows in a highly schematic representation of a simplified embodiment of a - partially shown - electrical power supply system 10. The Energieversor ¬ supply network 10 in this case comprises four sub-stations IIa-d in the form of, for example, substations. The other parts of the electrical power supply network 10, which connect to the Un ¬ terstationen lla-d, are not shown for clarity in Figure 1.
Zwischen den Unterstationen verlaufen elektrische Leitungen 12a-d, die in Figur 1 lediglich beispielhaft als Freileitun gen dargestellt sind. Stattdessen könnten die elektrischen Leitungen 12a-d auch teilweise oder vollständig als Kabel ausgeführt sein. Konkret verläuft die erste elektrische Lei¬ tung 12a zwischen der Unterstation IIa und der Unterstation IIb, die zweite elektrische Leitung 12b verläuft zwischen der Unterstation IIb und der Unterstation 11c und die dritte und die vierte elektrische Leitung 12c bzw. 12d verlaufen zwi¬ schen der Unterstation 11c und der Unterstation lld. Between the substations run electrical lines 12a-d, which are shown in Figure 1 only as an example as Freileitun conditions. Instead, the electrical leads 12a-d could also be partially or completely wired be executed. Specifically, the first electrical Lei ¬ tung runs 12a between the substation IIa and the substation IIb, the second electric line 12b extends between the substation IIb and the sub station 11c and the third and fourth electrical line 12c and 12d extend Zvi ¬ rule the substation 11c and the substation lld.
Wie in Figur 1 erkennbar ist, verlaufen die Leitungen 12a-d zumindest abschnittsweise entlang derselben Freileitungstras- sen, also in räumlicher Näher zueinander. Auf solchen Abschnitten können durch Kopplungseffekte zwischen den Leitungen, insbesondere durch kapazitive und/oder induktive Kopp¬ lungen, Beeinflussungen des Stromflusses zwischen den parallel verlaufenden Leitungen entstehen. As can be seen in FIG. 1, the lines 12a-d extend at least in sections along the same overhead lines, ie in a spatial proximity to one another. On such sections can be caused by coupling effects between the lines, in particular by capacitive and / or inductive Kopp ¬ lungs, influencing the flow of current between the parallel lines.
In Figur 1 sind zur einfacheren Darstellung und zur besseren Übersichtlichkeit die Leitungen als einphasige Leitungen ge¬ zeigt. Üblicherweise werden in elektrischen Energieversorgungsnetzen mehrphasige, häufig dreiphasige, elektrische Lei- tungen verwendet. Die Leitungen 12a-d sollen daher stellvertreten für elektrische Leitungen mit einer beliebigen Anzahl von Phasen (l...n) stehen. In Figure 1, the lines are for convenience of illustration and for clarity as a single-phase lines shows ge ¬. Usually, multiphase, often three-phase, electrical lines are used in electrical energy supply networks. The lines 12a-d should therefore be representative of electrical lines with an arbitrary number of phases (l ... n).
Das in Figur 1 dargestellte Energieversorgungsnetz 10 ist le- diglich ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Energiever¬ sorgungsnetzes. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können selbstverständlich beliebige Netztopologien vorliegen. The power supply system 10 shown in Figure 1 is le- diglich a possible embodiment of a Energiever ¬ supply network. In the context of the present invention, of course, any network topologies can be present.
Um einen bestimmungsgemäßen Betrieb des Energieversorgungs- netzes 10 zu gewährleisten, werden kontinuierlich den Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes 10 beschreibende Messwerte an Messstellen aufgenommen. Beispielhaft sind in Figur 1 vier Messstellen 13a-d im Bereich der jeweiligen Unterstation gezeigt. An jeder Messstelle 13a-d werden mittels in Figur 1 nicht explizit gezeigten Messgeräten für jede Phase jeder Leitung lla-d Messwerte, üblicherweise Strom und Spannung, aufgenommen. Wird anhand der Messwerte ein unzuläs¬ siger Betriebszustand, wie z.B. ein Kurzschluss oder ein Erd- schluss in dem Energieversorgungsnetz 10 erkennt, so wird zunächst über in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellte Leitungs¬ schalter die fehlerbehaftete Leitung vom übrigen Energieversorgungsnetz abgetrennt. Solche Fehlererkennungsverfahren werden üblicherweise von elektrischen Schutzgeräten durchgeführt, die im Energieversorgungsnetz 10 in der Nähe der Messstellen angeordnet sind. In order to ensure proper operation of the power supply network 10, measured values describing the operating state of the power supply network 10 are continuously recorded at measuring points. By way of example, four measuring points 13a-d in the region of the respective substation are shown in FIG. At each measuring point 13a-d, measuring values, usually current and voltage, are recorded for each phase of each line by means of measuring devices not explicitly shown in FIG. Is based on the measurement values unzuläs ¬ allowable working condition, such as a short circuit or an earth circuit detects in the power supply network 10, the faulty line is first separated from the rest of the power supply network via in Figure 1, also not shown ¬ line switch. Such error detection methods are usually carried out by electrical protective devices which are arranged in the power supply network 10 in the vicinity of the measuring points.
In Figur 1 ist beispielhaft bezüglich der Leitung 12b an der Stelle 14 ein Fehler in Form eines Kurzschlusses eingezeichnet. Beispielsweise kann dieser Kurzschluss durch einen auf die Freileitung gestürzten Baum hervorgerufen worden sein, durch den die einzelnen Phasen der Leitung 12b miteinander in Kontakt gebracht werden. In FIG. 1, an error in the form of a short circuit is shown by way of example with respect to the line 12b at the point 14. For example, this short circuit may have been caused by a fallen on the overhead line tree through which the individual phases of the line 12b are brought into contact with each other.
Nach der Erkennung des Fehlers und Abschaltung des Fehlerstromes muss der Fehlerort ermittelt werden, um ein Service- Team zur Behebung der Ursache des Fehlers an die richtige Stelle aussenden zu können. Ohne eine solche Fehlerortung müsste das Service-Team die komplette Leitung 12b auf eineAfter detecting the fault and switching off the fault current, the fault location must be determined in order to be able to send a service team to the right place to remedy the cause of the fault. Without such a fault location, the service team would have the complete line 12b on one
Fehlerursache untersuchen, was bei Leitungslängen von mehreren hundert Kilometern einen hohen Zeit- und Kostenaufwand bedeuten würde. Im Interesse des Netzbetreibers des Energie¬ versorgungsnetzes 10 liegt zudem eine zeitnahe Wiederherstel- lung des ordnungsgemäßen Zustands des Energieversorgungsnet¬ zes 10, um Einnahmeausfälle aufgrund der abgeschalteten Lei¬ tung 12b zu minimieren. Außerdem muss zur Versorgung der Unterstationen 11c und lld der Strom über eine andere (in Figur 1 nicht gezeigte) Leitung umgeleitet werden, was unter Um- ständen zu einem Überlastzustand der anderen Leitung führen könnte . Examine the cause of the fault, which would mean a high expenditure of time and money for cable lengths of several hundred kilometers. In the interest of the network operator of the power supply network ¬ 10 also timely restoration is development of the proper state of Energieversorgungsnet ¬ zes 10 to minimize revenue losses due to the shutdown Lei ¬ tung 12b. In addition, to supply the substations 11c and 11d, the current must be diverted via another line (not shown in FIG. 1), which could under certain circumstances lead to an overload condition of the other line.
Zur Fehlerortung werden Messungen von Verläufen von Strom und Spannung an einem oder beiden Enden der betroffenen Leitung sowie Parameter der jeweiligen Leitung herangezogen. DieFor fault location, measurements of current and voltage waveforms at one or both ends of the affected line as well as parameters of the respective line are used. The
Messwerte von Strom und Spannung müssen hierzu an eine Einrichtung zur Fehlerortung übermittelt werden. Dies kann eine lokal in der Nähe einer Messstelle angeordnete Einrichtung sein, z.B. ein elektrisches Schutzgerät, oder eine zentrale Einrichtung, z.B. eine Datenverarbeitungseinrichtung in einer Leitstelle des Energieversorgungsnetzes. Im letztgenannten Fall müssen die Messwerte über eine Kommunikationsstrecke an die zentrale Einrichtung übermittelt werden. Measured values of current and voltage must be transmitted to a device for fault location. This can be a device arranged locally near a measuring point be, for example, an electrical protection device, or a central device, such as a data processing device in a control center of the power grid. In the latter case, the measured values must be transmitted to the central facility via a communication link.
Im Folgenden soll beispielhaft für ein elektrisches Schutzge¬ rät als Einrichtung zur Fehlerortung die Vorgehensweise zur Bestimmung eines den Fehlerort angebenden Fehlerortwertes un- ter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3 erläutert. In the following, an example of an electrical Schutzge ¬ advises as a device for fault location, the procedure for determining a location of the error-indicating fault location un- ter explained with reference to the Figures 1, 2 and 3. FIG.
Figur 2 zeigt hierzu schematisch einen Teil der fehlerbehaf¬ tete Leitung 12b, die zwischen der Unterstation IIb und der Unterstation 11c verläuft (vergleiche auch Figur 1) und ins- gesamt zwischen den an den jeweiligen Leitungsenden angeordneten Messstellen 13b und 13c eine Länge L aufweise. In Figur 2 ist das an die Unterstation IIb grenzende Leitungsende der Leitung 12b gezeigt, an dem die Messstelle 13b angeordnet ist. An der Messstelle 13b ist an die elektrische Leitung 12b über nur schematisch dargestellte Stromwandler 20a und Spannungswandler 20b ein elektrisches Messgerät angeschlossen, bei dem es sich in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 um ein elektrisches Schutzgerät 21 handelt. Obwohl in Figur 2 die Leitung 12b der Einfachheit halber als einphasige Leitung dargestellt ist, kann es sich, wie bereits hinsichtlich Figur 1 erwähnt, auch um eine mehrphasige, bei¬ spielsweise dreiphasige, Leitung eines entsprechend mehrpha¬ sigen Energieversorgungsnetzes handeln. Das Schutzgerät 21 wäre in einem solchen Fall über entsprechend viele Stromwand¬ ler 20a und Spannungswandler 20b mit den einzelnen Phasen der Leitung 12b verbunden. Selbst wenn das Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerortwertes im Folgenden lediglich anhand ei¬ ner Phase erläutert wird, ist für ein mehrphasiges Energie- Versorgungsnetz die Funktionsweise für die übrigen Phasen jeweils entsprechend zu ergänzen. Das Schutzgerät 21 weist eine Messwert-Erfassungseinrichtung 22 auf, die eingangsseitig mit dem Stromwandler 20a und dem Spannungswandler 20b verbunden ist. Ausgangsseitig ist mit der Messwert-Erfassungseinrichtung 22 eine Vorverarbeitungs- einrichtung 23 verbunden, die ihrerseits ausgangsseitig ei¬ nerseits mit einer Schutzeinrichtung 24 verbunden ist, in der durch Anwendung sogenannter Schutzalgorithmen die Leitung 12b auf unzulässige Betriebszustände hin überwacht werden kann. Weiterhin ist ausgangsseitig mit der Vorverarbeitungseinrich- tung 23 ein Fehlerorter 25 verbunden. Figure 2 shows this schematically a part of the fehlerbehaf ¬ ended line 12b that extends between the substation IIb and the sub station 11c (see also Figure 1) and a total of a length L having between arranged at the respective ends of the line measuring points 13b and 13c. FIG. 2 shows the line end of the line 12b which adjoins the substation IIb and on which the measuring point 13b is arranged. At the measuring point 13b, an electrical measuring device is connected to the electrical line 12b via current transformers 20a and voltage converters 20b, which is an electrical protective device 21 in the exemplary embodiment according to FIG. Although in Figure 2, the line 12b for simplicity is shown as a single-phase line, it can, as already mentioned with regard to Figure 1, also to a multi-phase, act at ¬ play three-phase line of a corresponding mehrpha ¬ sigen power supply network. The protection device 21 would in such a case 20a via a corresponding number of current wall ¬ ler and voltage transformers 20b connected to the individual phases of the line 12b. Even if the method for determining a fault location in the following by way ei ¬ ner phase will be explained, must be added respectively for a multi-phase power supply network, the operation for the other phases. The protective device 21 has a measured value detection device 22 which is connected on the input side to the current transformer 20a and the voltage converter 20b. On the output side with the measurement value detecting means 22, a pre-processing means is connected 23, the egg ¬ is nerseits connected to a protective device 24 in turn on the output side, in which the line can be monitored to inadmissible operating states out by using so-called protection algorithms 12b. Furthermore, on the output side, a fault locator 25 is connected to the preprocessing device 23.
Die in Figur 2 dargestellten Komponenten des Schutzgerätes 21, insbesondere die Vorverarbeitungseinrichtung 23, die Schutzeinrichtung 24 und der Fehlerorter 25 sind nicht zwangsläufig als räumlich getrennte Schaltungsbausteine anzu¬ sehen. Vielmehr sind sie als Funktionseinheiten anzusehen, die beispielsweise auch als eine auf einer entsprechenden Hardwareplattform ablaufende Software implementiert sein kön¬ nen . The components shown in Figure 2 of the protection device 21, in particular the pre-processor 23, the protection device 24 and the fault locator 25 are not necessarily look as to spatially separate circuit blocks ¬. Rather, they are to be regarded as functional units, for example, implemented as a program running on a suitable hardware platform software be Kings ¬ nen.
Das in Figur 2 gezeigte Schutzgerät 21 arbeitet wie im Fol¬ genden dargestellt. The protection device 21 shown in Figure 2 operates as shown in the fol ¬ constricting.
Zunächst wird in einem üblicherweise vor Inbetriebnahme des Schutzgerätes 21 einmalig durchgeführten (und ggf. bei Bedarf wiederholten) Parametriervorgang 31 (siehe Figur 3) ein Datensatz erzeugt, der elektrische Parameter 32a und geografi¬ sche Parameter 32b umfasst. Die elektrischen Parameter umfassen die elektrischen Eigenschaften der Leitung 12b charakte- risierende Einstellwerte, beispielsweise die Leitungsimpedanz der Leitung 12b im fehlerfreien Fall. Außerdem können eine Erdimpedanz und/oder eine Koppelimpedanz angebende Einstellwerte von den elektrischen Parametern umfasst sein. Die geo- grafischen Parameter umfassen geografische Koordinaten, die den Leitungsverlauf der Leitung 12b beschreiben. Hierzu können z.B. geografische Koordinaten von wichtigen Punkten im Leitungsverlauf, z.B. von sogenannten „Knotenpunkten" oder „Wendepunkten" angegeben werden. Darüber hinaus ist auch die Angabe von „Hilfspunkten" möglich, um den Verlauf der Leitung noch genauer zu beschreiben. First, in a unique usually carried out before operation of the protection device 21 (and, if necessary, if necessary repeated) parameter setting 31 (see Figure 3) generates a record that includes the electrical parameter 32a and geographic ¬ specific parameters 32b. The electrical parameters include the electrical properties of the line 12b characteristic setting values, for example, the line impedance of the line 12b in the error-free case. In addition, setting values indicative of earth impedance and / or coupling impedance may be included in the electrical parameters. The geographic parameters include geographic coordinates that describe the route of the line 12b. For example, geographic coordinates of important points in the course of the line, eg of so-called "nodes" or "turning points" can be specified. In addition, is also the Specification of "auxiliary points" possible to describe the course of the line in more detail.
Als Knotenpunkte werden solche Punkte im Verlauf der jeweili- gen Leitung verstanden, an denen die elektrische Leitung an zumindest eine weitere Primärkomponente des Energieversor¬ gungsnetzes angrenzt. Primärkomponenten sind alle Komponen¬ ten, aus denen ein elektrisches Energieversorgungsnetz besteht und die zum Übertragen elektrischen Stromes dienen, z.B. andere Leitungen, Transformatoren, Sammelschienen, elektrische Quellen oder Lasten, Umrichter etc.. Folglich sind als Knotenpunkte einerseits die Enden der jeweiligen Leitung, andererseits aber auch z.B. Abzweige anzusehen. Im Beispiel der Figur 1 sind für die Leitung 12b an ihren jewei- ligen Leitungsenden die Knotenpunkte 15a und 15b angegeben. Diese Knotenpunkte stimmen im vorliegenden Beispiel mit der Lage der Messstellen 13b und 13c überein. As nodes such points are understood in the course of the respective gene line to which the electrical lead, at least adjacent to another primary component of the Energieversor ¬ supply network. Primary components are all Components ¬ th from which an electrical power supply network consists, and serve the electrical for transmitting current, for example, other lines, transformers, busbars, electrical sources or loads, converters, etc .. Accordingly, as nodes on the one hand the ends of the respective line, on the other hand but also to look at branches, for example. In the example of FIG. 1, the junctions 15a and 15b are indicated for the line 12b at their respective line ends. These nodes agree in the present example with the location of the measuring points 13b and 13c.
Als Wendepunkte werden solche Punkte im Verlauf der jeweili- gen Leitung verstanden, an denen eine Richtungsänderung des Verlaufs stattfindet. Im vorliegenden Beispiel der Figur 1 sind für die Leitung 12b die Wendepunkte 16a-d angegeben. Sie stimmen mit der Position derjenigen Freileitungsmasten überein, an denen jeweils eine Richtungsänderung des Verlaufs der Leitung 12b stattfindet. As points of inflection, such points are understood in the course of the respective line at which a change in direction of the course takes place. In the present example of FIG. 1, the inflection points 16a-d are indicated for the line 12b. They agree with the position of those transmission towers on which there is a change of direction of the course of the line 12b.
Außerdem können zusätzliche Hilfspunkten angegeben werden, die beispielsweise solche Stellen kennzeichnen, an denen bestimmte Eigenheiten des Verlaufs der Leitungen auftreten, die die elektrischen Parameter der Leitung beeinflussen können. Z.B. können solche Hilfspunkte verwendet werden, um Anfang und Ende eines Leitungsabschnitts anzugeben, der parallel zu einer weiteren Leitung verläuft, so dass für einen solchen Abschnitt Kopplungseffekte zwischen den beiden Leitungen be- rücksichtigt werden können. Im Beispiel der Figur 1 sind sol¬ che Abschnitte bereits durch die vorhandenen Knoten- bzw. Wendepunkte abgegrenzt, z.B. wird der parallele Verlauf der Leitungen 12a und 12b durch die Koordinaten des Knotenpunktes 15a und des Wendepunktes 16b begrenzt. In addition, additional auxiliary points can be specified, for example, identify those places where certain characteristics of the course of the lines occur that can affect the electrical parameters of the line. For example, such auxiliary points can be used to indicate the beginning and end of a line section that runs parallel to another line, so that coupling effects between the two lines can be taken into account for such a section. In the example of Figure 1 sol ¬ surface portions are defined by the existing node or turning points, for example, the parallel course of the Lines 12a and 12b limited by the coordinates of the node 15a and the turning point 16b.
Durch Angabe der geografischen Koordinaten von Knoten- und Wendepunkten sowie ggf. Hilfspunkten kann der Verlauf einer jeweiligen elektrischen Leitung eindeutig beschrieben werden, da zwischen solchen Punkten mit hinreichender Genauigkeit ein gradliniger Verlauf angenommen werden kann. Für solchermaßen definierte Leitungen können durch einfache geometrische bzw. trigonometrische Berechnungen die geografischen Koordinaten jedes beliebigen Punktes zwischen zwei Knoten- bzw. Wendepunkten und ggf. Hilfspunkten ermittelt werden. By specifying the geographical coordinates of nodal and turning points and possibly auxiliary points, the course of a respective electrical line can be clearly described, since between such points with sufficient accuracy a straight-line course can be assumed. For lines defined in this way, the geographic coordinates of any point between two nodes or inflection points and possibly auxiliary points can be determined by simple geometrical or trigonometric calculations.
Die geografischen Parameter können beispielsweise im XML- Format, im GPX-Format oder im KML-Format angegeben werden, so dass ein einfacher Austausch zwischen unterschiedlichen Systemen möglich ist. Beispielsweise können solche Daten bei den Netzbetreibern in entsprechenden GIS (GIS = Geoinformations- system) vorhanden sein und von dort in ein The geographic parameters can be specified, for example, in XML format, in GPX format or in KML format, so that an easy exchange between different systems is possible. For example, such data may be available at the network operators in the corresponding GIS (GIS = Geoinformation System) and from there into a
Parametrierprogramm zur Erzeugung der geografischen Parameter importiert werden. Alternativ kann der Leitungsverlauf in Programmen wie „Google Earth™" definiert werden und als Da¬ tei von dort exportiert werden. Außerdem ist eine Erzeugung des Datensatzes mit den geografischen und elektrischen Para- metern auch durch Verwendung eines entsprechend eingerichte¬ ten grafischen Editors komfortabel möglich (siehe spätere Er¬ läuterungen im Zusammenhang mit Figur 4) . Im Rahmen der Erzeugung der geografischen Parameter ist zudem eine eindeutige Leitungskennzeichnung für die Zuweisung der Koordinaten zu der entsprechenden Leitung notwendig, um nachfolgend die ge¬ messenen Strom- und Spannungsverläufe auch dem korrekten Leitungsverlauf zuordnen zu können. Parameterization program for generating the geographical parameters are imported. Alternatively, the pipe run can be defined and exported as Da ¬ tei from there in programs such as "Google Earth ™". In addition, a production of the record with the geographic and electrical parameters meters by using an appropriately incorporated teach ¬ th graphical editor comfortably possible (see later He ¬ purifications in connection with Figure 4). in the context of the generation of the geographical parameters also a unique line identifier for the assignment of coordinates to the corresponding line is necessary to follow the ge ¬ measured current and voltage waveforms and the correct line system to be able to assign.
Nachdem während des Parametriervorgangs 31 (vgl. Figur 3) der Datensatz erzeugt und an das Schutzgerät 21 übermittelt wor¬ den ist, wird dieser dort in einem Datenspeicher 26 abgelegt und auf diese Weise dem Schutzgerät bereitgestellt. In einem folgenden Schritt 33 prüft das Schutzgerät, ob ein unzulässiger Betriebszustand auf der Leitung 12b vorliegt. After during the parameter setting 31 (see FIG. 3) generates the data and transmitted to the protective device 21 wor ¬ is, it is stored there in a data memory 26 and provided in this way, the protective device. In a following step 33, the protection device checks whether an inadmissible operating state exists on the line 12b.
Dazu werden über den Stromwandler 20a und den Spannungswand- 1er 20b kontinuierlich an der Messstelle 13b Strommesswerte i und Spannungsmesswerte u erfasst und an die Messwert-Erfas¬ sungseinrichtung 22 des Schutzgeräts 21 übermittelt. In die¬ sem Zusammenhang findet üblicherweise eine Analog-Digital- Umwandlung der Strom- und Spannungsmesswerte i und u in digi- tale Strom- bzw. Spannungsmesswerte i bzw. ü statt. Handelt es sich bei den Strom- und Spannungswandlern 20a und 20b jedoch bereits um digitale Wandler oder findet bereits außer¬ halb des elektrischen Schutzgerätes 21 eine Analog-Digital- Umwandlung statt, so kann auf eine solche Umsetzung in der Messwert-Erfassungseinrichtung 22 auch verzichtet werden. For this purpose, via the current transformer 20a and the voltage transformers 20b 1er continuously at the measuring point 13b current measurement values are detected and measured voltage values u i and transmitted to the measured value Erfas ¬ sungseinrichtung 22 of the protective device 21st In the context ¬ sem analog to digital conversion of the current and voltage measurements i and u in digitally tale current or voltage measurement values i and u usually takes place. However, if at the current and voltage transformers 20a and 20b already to digital converter or already an analog-to-digital conversion takes place except ¬ half of the electrical protection device 21, so may be omitted in such a reaction in the measured value detecting means 22 ,
Die digital umgewandelten Strom- und Spannungswerte i bzw. ü werden daraufhin der Vorverarbeitungseinrichtung 23 zugeführt, wo sie z.B. einer Filterung und diskreten Fourier- transformation unterzogen werden. Anhand der Strom- und Spannungsmesswerte i bzw. ü kann mittels der Schutzeinrichtung 24 anhand dem Fachmann hinlänglich bekannter und daher an dieser Stelle nicht eingehender erläuterter Schutzalgorithmen, wie beispielsweise einem Distanzschutz-Algorithmus, einem Diffe- rentialschutz-Algorithmus oder einem Überstromzeitschutz-The digitally converted current and voltage values i and ü are then fed to preprocessing device 23, where they are e.g. filtering and discrete Fourier transformation. On the basis of the current and voltage measured values i and ü respectively, the protective device 24 can be used to provide protection algorithms which are well known to the person skilled in the art and are therefore not explained in detail here, such as a distance protection algorithm, a differential protection algorithm or an overcurrent protection device.
Algorithmus, eine Entscheidung darüber getroffen werden, ob sich die Leitung 12b in einem zulässigen oder einem unzulässigen Betriebszustand befindet. Wie in Figur 3 angedeutet ist, wird der Schritt 33 so lange wiederholt (Ausgang „nein" = kein Fehler erkannt) , bis ein Fehler erkannt worden ist. Sollte nämlich ein unzulässiger Betriebszustand erkannt werden, der in Figur 2 durch ein Blitzsymbol an der Stelle 14 (vgl. auch Figur 1) angedeutet ist, setzt das Verfahren bei einem Fehlerklärungsschritt 34 fort. Hierbei gibt die Schutzeinrichtung 24 einen Auslösebe¬ fehl A an in Figur 2 der Einfachheit halber nicht dargestell¬ te Leistungsschalter ab, um die fehlerbehaftete Leitung 12b aus dem elektrischen Energieversorgungsnetz 10 abzutrennen. Bei einer mehrphasigen Leitung 12b besteht in bei einphasigen Fehlern auch die Möglichkeit, die fehlerbehaftete Phase zu erkennen, um lediglich diese aus dem elektrischen Energiever- sorgungsnetz 10 abzutrennen, während die übrigen Phasen der Leitung 12b weiter betrieben werden können. Algorithm, a decision can be made as to whether the line 12b is in an allowable or an inadmissible operating state. As indicated in Figure 3, step 33 is repeated (output "no" = no error detected) until an error has been detected, namely, if an improper operating condition is detected, indicated by a lightning symbol in Figure 2 14 (see also FIG. 1) is indicated, the process proceeds to a fault clearance step 34. Here, the protective device 24 is a Auslösebe ¬ fail a in Figure 2 for simplicity not dargestell ¬ te power switch off to the faulty line 12b separate from the electrical power grid 10. In the case of a polyphase line 12b, in the case of single-phase faults, it is also possible to detect the faulty phase, only to separate it from the electrical power supply network 10, while the remaining phases of the line 12b can continue to be operated.
Um die Ursache für den Fehler möglichst zeitnah auffinden und entfernen zu können, muss dem Betreiber des elektrischen Energieversorgungsnetzes eine möglichst genaue Angabe über den Fehlerort, an dem der Fehler aufgetreten ist, bereitgestellt werden. In order to be able to find and remove the cause of the fault as promptly as possible, the operator of the electrical power supply network must be provided with the most accurate possible indication of the fault location at which the fault has occurred.
In Figur 2 ist beispielsweise angegeben, dass sich der Feh- lerort 17 in einer Entfernung d von der Messstelle 13b befindet. Die Entfernung d steht hierbei für die Länge der fehler¬ behafteten Leitung von der Messstelle 13b aus gesehen. Eine Angabe über den Fehlerort wird mittels des Fehlerorters 25 erzeugt . For example, FIG. 2 indicates that the fault location 17 is located at a distance d from the measuring point 13b. The distance d is here seen for the length of the error-prone ¬ line from the measuring point 13b. An indication of the location of the error is generated by means of the erroror 25.
Sobald die Schutzeinrichtung 24 erkennt, dass auf der Leitung 12b ein Fehler vorliegt, erzeugt sie ein Anregesignal SA. Das Startsignal S wird dem Fehlerorter 25 zugeführt. Das Start¬ signal S veranlasst den Fehlerorter 25 in einem ersten Feh- lerortungsschritt 35, kontinuierlich die den Strom- bzw. As soon as the protective device 24 detects that a fault exists on the line 12b, it generates a starting signal S A. The start signal S is supplied to the error locator 25. The start ¬ signal S causes the fault locator 25 in a first error locating step 35, continuously the current or
Spannungswerte i bzw. ü abzuspeichern. Somit wird eine Folge von Stromwerten i und Spannungswerten ü bereitgestellt, die den Verlauf des Stromes bzw. der Spannung an der Messstelle 13b, zeitlich beginnend mit Eintritt des Fehlers, beschrei- ben. Ein solcher Verlauf wird auch als sogenannter „Störschrieb" bezeichnet. Der Fehlerorter 25 berechnet im Schritt 35 aus den Verläufen von Strom und Spannung an der Messstelle 13b und den elektrischen Parametern der Leitung 12b einen Hilfs-Fehlerortwert unter Verwendung an sich bekannter ein- oder zweiseitiger Fehlerortungsalgorithmen. Bei Verwendung eines zweiseitigen Fehlerortungsverfahrens müssen zuvor noch entsprechende Verläufe von Strom du Spannung, die an der am Gegenende der Leitung 12b liegenden Messstelle 13c erfasst worden sind, an den Fehlerorter 25 übertragen werden. Der Fehlerorter 25 kann auf diese Weise bei Kenntnis der Lei¬ tungsimpedanz im fehlerfreien Fall und der aus den Strom- und Spannungsverläufen berechneten Impedanzwert bis zur Fehler- stelle einen Hilfs-Fehlerortwert F berechnen, der den Abstand d des Fehlers von der Messstelle 13b, also die Länge der feh¬ lerbehafteten Leitung 12b bis zum Fehlerort 14 angibt. Bei Kenntnis der Gesamtlänge L der Leitung 12b ist eine Angabe des Hilfs-Fehlerortwertes auch in Prozent der Leitungslänge L möglich. Store voltage values i or ü. Thus, a sequence of current values i and voltage values u is provided, which describe the course of the current or the voltage at the measuring point 13b, beginning with the occurrence of the error. Such a course is also referred to as a so-called "fault record." In step 35, the error locator 25 calculates an auxiliary fault location value from the courses of current and voltage at the measuring point 13b and the electrical parameters of the line 12b, using one-sided or two-sided When using a two-sided fault location method, corresponding courses of current du voltage, which are detected at the measuring point 13c at the opposite end of the line 12b, must first be detected have been transferred to the fault locator 25. The fault locator 25 can calculate in this manner by knowing the Lei ¬ tung impedance in the fault-free case, and the values calculated from the current and voltage characteristics impedance value to the error constitutes an auxiliary fault location F, the distance d of the fault from the measuring point 13b, so indicates the length of FEH ¬ lerbehafteten line 12b to the fault fourteenth With knowledge of the total length L of the line 12b, an indication of the auxiliary error location value is also possible as a percentage of the line length L.
Beispielsweise wird somit zunächst prozentual zur Leitungs¬ länge L der Fehlerort bestimmt. Dieses Resultat wird in eine Entfernungsangabe, z.B. Kilometer, umgerechnet und als Hilfs- Fehlerortwert abgegeben. Wenn beispielweise die Leitung 12b eine Gesamtlänge von 100 km aufweist und der errechnete auf die Leitungslänge bezogene Fehlerort bei 27% liegt, gibt letztendlich der Hilfs-Fehlerortwert den Fehler bei Kilometer 27 der Leitung 12b an. For example, the fault location is thus first percentage of the line length L ¬ determined. This result is converted into a distance specification, eg kilometer, and delivered as auxiliary error location value. For example, if line 12b has a total length of 100 km, and the calculated line length fault location is 27%, then the auxiliary fault location value ultimately indicates the error at kilometer 27 of line 12b.
Eine genauere Angabe des Hilfs-Fehlerortwertes kann bei zu¬ sätzlicher Berücksichtigung von Kopplungseffekten zwischen in räumlicher Näher verlaufenden Leitungen (z.B. Leitung 12b und Leitung 12a) erfolgen. Hierzu wird anhand der bekannten Ab- schnitte, an denen mehrere Leitungen parallel geführt werden, ein Wert für die Koppelimpedanz bereitgestellt, der solche Kopplungseffekte mathematisch berücksichtigt. Dieses Verfah¬ ren ist an sich bekannt und soll daher hier nicht näher erläutert werden. A more accurate indication of the auxiliary fault location can be performed at about ¬ sätzlicher consideration of coupling effects between extending in the spatial sewing lines (for example line 12b and line 12a). For this purpose, a value for the coupling impedance is provided on the basis of the known sections, in which a plurality of lines are guided in parallel, which mathematically takes into account such coupling effects. This procedural ¬ ren is known per se and will therefore not be explained in detail.
Anhand des im ersten Fehlerortungsschritt 35 bestimmten Based on the determined in the first fault location step 35
Hilfs-Fehlerortwertes kann der Fehlerorter 25 in einem zwei¬ ten Fehlerortungsschritt 36 bei Kenntnis der geografischen Parameter der Leitung 12b durch einfache geometrische und trigonometrische Berechnungen die geografischen Koordinaten des Fehlerortes bestimmen. Dazu wird quasi unter Zuhilfenahme der bekannten geografischen Koordinaten der Knoten-, Wende- und ggf. Hilfspunkte dem Leitungsverlauf gefolgt, bis der Ab- stand d zwischen Messstelle 13b und Fehlerstelle 14 erreicht ist. Die geografischen Koordinaten lassen sich dann unter Verwendung der geografischen Koordinaten der bekannten Punkte einfach berechnen. Z.B. können bei Kenntnis der geografischen Koordinaten der Punkte 16c und 16d (vgl. Figur 1) und des Ab- stands der Fehlerstelle 14 von diesem Punkt entlang der Lei¬ tung 12b die geografischen Koordinaten des Fehlerortes 14 unter Verwendung trigonometrischer Dreiecksgleichungen unter Verwendung des lediglich zur Illustration gestrichelt einge- zeichneten Dreiecks 17 berechnet werden. Auxiliary error location value, the fault locator 25 in a two ¬ th fault location step 36 with knowledge of the geographic parameters of the line 12b by simple geometric and trigonometric calculations determine the geographical coordinates of the fault location. For this purpose, with the aid of the known geographic coordinates of the nodal, turning and possibly auxiliary points, the route is followed, as it were, until the departure stand d between measuring point 13b and fault point 14 is reached. The geographic coordinates can then be easily calculated using the geographic coordinates of the known points. For example, with knowledge of the geographical coordinates of the points 16c and 16d (see FIG. 1) and the waste matter of the fault 14 from this point along the Lei ¬ processing 12b, the geographical coordinates of the error location 14 using trigonometric triangle equations using only to Illustration dashed triangles 17 are calculated.
Die berechneten Koordinaten des Fehlerortes 14 werden vom Fehlerorter als Fehlerortwert F im Schritt 37 ausgegeben. Die Ausgabe kann z.B. durch Anzeige auf einem Display am Schutz- gerät 21 erfolgen. Alternativ dazu kann der Fehlerortwert F auch an eine Leitstelle übertragen oder an ein mobiles Gerät, z.B. ein Navigationssystem oder ein Ortungssystem (GPS- System) , übermittelt werden. Es ist hierbei auch möglich, den Fehlerortwert über einen WebServer einem mobilen Gerät zur Verfügung zu stellen, so dass das mobile Gerät nicht mit dem Schutzgerät vor Ort in Kontakt gebracht werden muss. Mit Hil¬ fe dieses Gerätes könnte direkt die Wegstrecke und The calculated coordinates of the fault location 14 are output from the fault locator as fault location value F in step 37. The output can be made, for example, by display on a protective device 21. Alternatively, the fault location value F can also be transmitted to a control center or transmitted to a mobile device, eg a navigation system or a positioning system (GPS system). It is also possible to provide the fault location value via a web server to a mobile device so that the mobile device does not have to be brought into contact with the protection device on site. With Hil ¬ Fe this device could directly the distance and
Anfahrtzeit des Technikers berechnet werden. Wenn vorhanden, kann der Fehlerortwert auch gleich auf einem Kartenanzeigesystem dargestellt werden (insbesondere bei Off¬ line-Systemen, siehe unten) . Travel time of the technician can be calculated. If present, the fault location can be displayed simultaneously on a map display system (especially in off ¬ line systems, see below).
Mithilfe des Fehlerortwertes F kann ein Service-Team den geo- grafischen Ort des Fehlers einfach auffinden, ohne hierzu langwierig die Leitung auf mögliche Fehlerursachen absuchen zu müssen. Neben dem Fehlerortwert kann in Schritt 37 selbst¬ verständlich zusätzlich auch der Hilfs-Fehlerortwert ausgegeben werden. In Abweichung zu Figur 2, bei der der Fehlerorter in ein elektrisches Schutzgerät 21 integriert dargestellt ist (soge¬ nannte „Online-Fehlerortung") , kann der Fehlerorter auch als eigenständiges Gerät, z.B. auf einer Datenverarbeitungsein- richtung einer Leitstelle, ausgeführt sein (sogenannte „Off¬ line-Fehlerortung") . Die Funktionsweise eines solchen eigenständigen Fehlerorters ist jedoch entsprechend zu einem inte¬ grierten Fehlerorter. Das Anregesignal SA kann in diesem Fall von einem zusätzlichen Schutzgerät an den Fehlerorter übertragen werden oder auch in diesem selbst erzeugt werden. Bei einem separaten Fehlerorter müssen in jedem Fall die Verläufe von Strom und Spannung an den separaten Fehlerorter übermittelt werden; außerdem müssen auf dem separaten Fehlerorter die notwendigen elektrischen und geografischen Parameter zur Bestimmung des Fehlerortwertes bereitgestellt werden. With the help of the error location value F, a service team can easily find the geographic location of the error without having to search the line for possible causes of error for a long time. In addition to the fault location can be self-evident ¬ additionally also output the auxiliary fault location in step 37th Deviating from Figure 2, where the fault locator is shown integrated into an electrical protection device 21 (so-called ¬ "on-line fault location"), the fault locator may, for example, as a standalone device, one data processing unit direction a control center, his (so-called "off ¬ line fault location") is executed. However, the operation of such independent fault locator is according to an inte ¬ grated Fault. The start signal S A can be transmitted in this case by an additional protective device to the Fault In the case of a separate fault locator, the current and voltage curves must always be transmitted to the separate fault locator, and the necessary electrical and geographic parameters must be provided on the separate fault locator to determine the fault location value.
Für den Benutzer eines Fehlerortes, der einen Fehlerortwert F nach dem beschrieben Verfahren bestimmt, ergeben sich unter anderem die folgenden Vorteile: For the user of a fault location, which determines a fault location value F according to the method described, there are, inter alia, the following advantages:
Größere Effizienz beim Auffinden des Fehlerortes und damit bei der Beseitigung der Fehlerursache und der Fehlerauswirkungen: Dadurch, dass das Service-Team die Umsetzung einer Kilometerangabe nicht mehr manuell vornehmen muss, kann die Behebung des Fehlers schneller erfolgen. Durch die direkte Eingabe der Koordinaten in ein Navigationssystem kann die Effizienz sogar noch gesteigert werden. Höhere Gesamteffektivität durch geringeren Zeitaufwand undGreater efficiency in locating the fault location and thus in eliminating the cause of the fault and the effects of the fault: As a result of the fact that the service team no longer has to carry out the implementation of a mileage specification manually, the fault can be rectified faster. By directly entering the coordinates into a navigation system, the efficiency can even be increased. Higher overall efficiency through less time and effort
Kosten: Durch die Angabe des Fehlerortwertes in Form von geo- grafischen Koordinaten können auf die Gesamteinsatzzeit des Service-Teams gesehen mehr Störfälle behoben werden. Dies führt zu einer Steigerung der Gesamteffektivität des Energie- versorgers. Costs: By specifying the error location value in the form of geographic coordinates, more incidents can be resolved on the total service time of the service team. This leads to an increase in the overall efficiency of the energy supplier.
Größerer Zufriedenheitsgrad der Endabnehmer des Energiever- sorgers aufgrund kürzerer Ausfallzeiten: Dadurch, dass Störfälle schneller behoben werden, gibt es weniger unzufriedene Energieabnehmer. Greater level of satisfaction of end users of the energy supplier due to shorter downtimes: There are fewer dissatisfied energy consumers as a result of faster remediation of incidents.
Die Bereitstellung des die elektrischen und die geografischen Parameter umfassenden Datensatzes kann z.B. über eine Para- metriersoftware erfolgen, die auf einer Parametrier-Daten- verarbeitungseinrichtung ausgeführt wird. Hier lassen sich folgende Parameter erstellen und den jeweiligen Leitungen zuordnen : The provision of the dataset comprising the electrical and the geographical parameters can be carried out, for example, via a parameter software that is executed on a parameterization data processing device. Here you can create the following parameters and assign them to the respective lines:
- Topologie der Leitungen, d.h. der Verlauf und die Länge der Leitungen, Stationen, mit denen eine Leitung verbunden ist und andere Leitungen, mit denen eine Leitung gekoppelt ist;Topology of the lines, i. the course and length of the lines, stations to which a line is connected and other lines to which a line is coupled;
- Leitungsparameter, z.B. Leitungsimpedanzen; - line parameters, e.g. Line impedances;
- Kopplungsparameter, z.B. Kopplungsimpedanzen; - Coupling parameters, e.g. Coupling impedances;
- geografische Koordinaten, die den geografischen Verlauf der jeweiligen Leitung beschreiben (z.B. Knoten-, Wende-, Hilfspunkte) . Aufgabe der Parametriersoftware ist es, die Eingabe aller be¬ nötigten Daten zu ermöglichen. Bei einfachen Topologien bzw. kleinen Anlagen kann dies beispielsweise relativ einfach in Tabellenform bewerkstellig werden. Bei großen Anlagen und komplizierten Topologien wird die manuelle Parametrierung hingegen sehr komplex, zeitaufwändig und fehleranfällig. Ins¬ besondere wird zur Parametrierung von Kopplungseffekten zwischen zwei (oder mehr) Leitungen ein Überblick über alle vorhandenen Leitungen benötigt. Dies ist jedoch in tabellarischer Form sehr unübersichtlich, da sich eine solche umfang- reiche Datenmenge in Tabellenform nicht benutzerfreundlich aufbereiten und darstellen lässt. - Geographical coordinates describing the geographical course of the respective line (eg nodes, turning points, auxiliary points). The object of the parameterization is to allow the entry of all be ¬ constrained data. For example, with simple topologies or small installations, this can be accomplished relatively easily in tabular form. For large systems and complicated topologies, however, manual parameterization becomes very complex, time-consuming and prone to error. Ins ¬ special is for the parameterization of coupling effects between two (or more) lines required a review of all existing lines. However, this is very confusing in tabular form, since such a large amount of data in tabular form can not be processed and displayed in a user-friendly manner.
Daher kann die Parametrierung auch mit einer Parametriersoftware erfolgen, die einen grafischen Editor umfasst. Ein solcher grafischer Editor ist beispielhaft in Figur 4 dargestellt. Figur 4 zeigt ein mittels einer Parametriersoftware auf einem Bildschirm einer (nicht dargestellten) Parametrier- Datenverarbeitungseinrichtung angezeigtes Anzeigefenster 40, das Anzeigebereiche 41 mit dem grafischen Editor enthält. Dem Benutzer wird mittels des grafischen Editors anstelle von um¬ fangreichen Parametriertabellen eine Art Baukastensystem zur Verfügung gestellt, um das Energieversorgungsnetz inklusive der Leitungen und gekoppelten Leitungsabschnitte abzubilden. Ein dem Energieversorgungsnetz 10 aus Figur 1 entsprechendes Netzabbild ist im Hauptanzeigebereich 42a des grafischen Editors gezeigt. Daneben ist in einem Hilfsanzeigebereich 42b eine Symbolbibliothek mit zur Erstellung des Netzabbilds ver- wendbaren Symbolen dargestellt. Die Symbole der Symbolbiblio¬ thek können beispielsweise Unterstationen, Leitungen, Abzweige, Leitungskopplungen etc. angeben. Therefore, the parameterization can also be done with a parameterization software that includes a graphical editor. Such a graphical editor is shown by way of example in FIG. FIG. 4 shows a display window 40, which has display areas 41 with the graphic editor, displayed on a screen of a parameterization data processing device (not shown) by means of a parameterization software. The user is provided by means of the graphical editor instead of um ¬ cumbering parameterization tables a kind of modular system available to map the power grid including the lines and coupled line sections. A network map corresponding to the power supply network 10 of FIG. 1 is shown in the main display area 42a of the graphical editor. In addition, a symbol library with symbols that can be used to create the network image is shown in an auxiliary display area 42b. The symbols of the Symbolbiblio ¬ theque etc. can specify, for example, sub-stations, lines, feeders, pipe couplings.
Anstelle zahlreicher Parameter muss der Benutzer nur noch den oft bereits vorhandenen Netzplan in die Parametriersoftware übertragen, indem er entweder manuell die in der Symbolbibliothek bereitgestellten Symbole seinen Ansprüchen entsprechend zusammenstellt oder einen entsprechenden Netzplan importiert. Dadurch besteht für den Benutzer die Möglichkeit, sein gesam- tes Netzwerk in einer grafischen Übersicht darzustellen. Zudem werden Parametrierfehler, die durch den üblicherweise fehlenden Überblick entstehen, vermieden. Insbesondere der sehr komplexe Koppelvorgang von einzelnen Leitungsabschnitten kann durch die grafische Darstellung effizienter erfolgen. Hierzu kann der Benutzer einfach ein der Leitungskopplung entsprechendes Symbol 43 aus der Symbolbibliothek entnehmen und in das Netzabbild einfügen. Im Beispiel der Figur 4 sind für in räumlicher Nähe verlaufende Leitungen, bei denen Kopplungen stattfinden, entsprechende Kopplungs-Symbole an Stel- len 44a-d eingefügt. Instead of numerous parameters, the user only has to transfer the often existing network plan to the parameterization software either by manually assembling the symbols provided in the symbol library according to his requirements or by importing a corresponding network. This allows the user to display his entire network in a graphical overview. In addition, parameterization errors caused by the usually missing overview are avoided. In particular, the very complex coupling process of individual line sections can be done more efficiently by the graphical representation. For this purpose, the user can simply remove a symbol 43 corresponding to the line coupling from the symbol library and insert it into the network image. In the example of FIG. 4, corresponding coupling symbols are inserted at positions 44a-d for lines running in close proximity in which couplings take place.
Die intuitiv bedienbare Oberfläche kann zusätzlich zur Para- metrierung grafisch nicht darstellbarer Eigenschaften genutzt werden. Anstelle der aufwändigen Suche der einzelnen zu para- metrierenden Objekte in einer konventionellen Ansicht (z.B. in einer über mehrere Sichten verteilten Baumstruktur) , kann der Benutzer einfach das fragliche Symbol im Hauptanzeigebe¬ reich 42a anklicken und detaillierte Parameter in einem sich öffnenden Texteingabebereich (nicht in Figur 4 dargestellt) einstellen. The intuitively operable interface can be used in addition to the parameterization of graphically non-representable properties. Instead of consuming search of the individual to para- metrierenden objects in a conventional display (for example in a distributed multiple views tree structure), the user's question icon in Hauptanzeigebe can easily 42a clicking ¬ rich and detailed parameter (in an opening text entry area not Figure 4 shown) set.
Durch die Nutzung eines grafischen Editors im Umfeld der Energieautomatisierung zur Parametrierung des für den Fehlerorter benötigten Datensatzes reduziert sich der By using a graphical editor in the environment of the energy automation for the parameterization of the for the Fault locator required record reduces the
Parametrieraufwand um ein Vielfaches und verringert dadurch den benötigten Zeitaufwand und die entstehenden Kosten. Zudem wird dem Benutzer eine Übersicht über sein vorhandenes Lei- tungsnetz mit (wenn vorhanden) dazugehörigen Leitungskopplungen geboten. Die Oberfläche ist durch die realitätsnahe Ab¬ bildung intuitiv zu bedienen und die Parametrierung kann übersichtlich strukturiert werden, da der Benutzer immer genau weiß, wo sich die zu parametrierenden Objekte befinden. Parametrieraufwand by a multiple, thereby reducing the time required and the costs incurred. In addition, the user is provided with an overview of his existing line network with associated line couplings (if available). The user interface can be intuitively operated by the realistic image and the parameterization can be clearly structured since the user always knows exactly where the objects to be parameterized are located.
Neben einer manuellen Festlegung von Leitungskopplungen können diese bei Kenntnis der geografischen Koordinaten der einzelnen Leitungen mittels der Parametrier-In addition to the manual definition of line couplings, these can be determined by means of the parameterization if the geographic coordinates of the individual lines are known.
Datenverarbeitungseinrichtung auch automatisiert eingestellt werden. Hierzu ermittelt die Parametrier-Software automatisch alle Leitungsabschnitte, die geografisch gesehen nahe beiei¬ nander liegen, also in räumlicher Näher verlaufen. Solche erkannten Leitungsabschnitte werden im grafischen Editor automatisch gekoppelt, wobei entsprechende Kopplungsparameter in die elektrischen Parameter des Datensatzes aufgenommen werden . Data processing device can also be set automatically. For this, the configuration software automatically determines all line segments that are geographically close BEIEI ¬ Nander, that run in spatial closer. Such recognized line sections are automatically coupled in the graphical editor, wherein corresponding coupling parameters are included in the electrical parameters of the data set.
Hierfür wird vorausgesetzt, dass in die Parametriersoftware bereits die geografischen Koordinaten der Leitungen (durch Import aus einer Datei oder manuell) eingegeben worden sind. Der von der Parametriersoftware ausgeführte Kopplungsalgo¬ rithmus muss alle Leitungen im Netzabbild betrachten. Jeder Leitungsabschnitt einer aktuell betrachteten Leitung muss hinsichtlich seiner geografischen Koordinaten mit Leitungsab- schnitten der anderen Leitungen verglichen werden. Wenn ein Leitungsabschnitt der ersten Leitung im Wesentlichen die gleichen geografischen Anfangs- und Endkoordinaten wie ein Leitungsabschnitt einer anderen Leitung aufweist, koppelt der Algorithmus automatisch beide Leitungsabschnitte miteinander, ohne dass hierzu eine Benutzereingabe notwendig wäre. Für die Erkennung einer räumlichen Nähe der Koordinaten reicht es hierbei aus, wenn die betrachteten Koordinaten der beiden Leitungsabschnitte innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwer¬ tes miteinander übereinstimmen. For this, it is assumed that the geographic coordinates of the lines (by import from a file or manually) have already been entered into the parameterization software. Consider the running of the parameterization Kopplungsalgo ¬ algorithm must all lines in the system image. Each line section of a line currently considered must be compared in terms of its geographical coordinates with line sections of the other lines. When a line section of the first line has substantially the same initial and final geographic coordinates as a line section of another line, the algorithm automatically couples both line sections together without the need for user input. For the detection of a spatial proximity of the coordinates, it is sufficient if the considered coordinates of the two Line sections within a predetermined Toleranzwer ¬ tes match each other.
Sind alle Segmente einer Leitung abgearbeitet, wird diese aus der Menge zu betrachtender Leitungen entfernt, da die Kopp¬ lung bei gleichen Koordinaten beidseitig erfolgt und so der Algorithmus nur für entsprechend wenige Iterationen durchge¬ führt werden muss. Eine Erweiterung des Algorithmus besteht in der automatischen Erkennung, ob die Anfangs- und Endkoordinaten eines Leitungs¬ abschnitts vertauscht sind. If all the segments of a line processed, it is removed from the set to contemplative lines, since the couplers ¬ averaging is performed on both sides at the same coordinates, and so the algorithm only Runaway for correspondingly few iterations must be ¬ leads. An extension of the algorithm is the automatic detection of whether the start and end coordinates of a line ¬ section are reversed.
Die automatische Kopplung anhand der geografischen Koordina- ten verbessert die Genauigkeit des berechneten Fehlerortwer¬ tes, da Eingabefehler bei der Kopplung nahezu ausgeschlossen werden. Dadurch können Fehleinsätze des Service-Teams vermie¬ den werden und Fehler in der Energieversorgung schneller behoben werden. The automatic coupling based on the geographical coordinates improves the accuracy of the calculated Fehlerortwerwer ¬ tes, as input errors in the coupling are almost impossible. This erroneous operations of the service team can be vermie the ¬ and failure of the power supply be resolved quickly.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Bestimmen eines Fehlerortwertes (F) , der die Lage eines Fehlers in einem elektrischen Energieversorgungs- netz (10) angibt, bei dem folgende Schritte durchgeführt wer¬ den : 1. A method for determining a fault location (F), of the position of a fault in an electrical power supply network (10) indicating, in which the following steps are carried out who ¬:
- Bereitstellen eines Datensatzes, der elektrische Parameter (32a) von zumindest einer elektrischen Leitung (14a-d) des Energieversorgungsnetzes (10) angibt;  - Providing a data set indicating electrical parameters (32a) of at least one electrical line (14a-d) of the power supply network (10);
- Messen von während eines Fehlers auf einer der elektrischen Leitungen (12a-d) vorliegenden Verläufen von Strom und Spannung an zumindest einer an einem Ende der fehlerbehafteten elektrischen Leitung (12a-d) angeordneten Messstelle (13a-d); und Measuring measuring paths (13a-d) arranged on one of the electrical lines (12a-d) during an error on at least one measuring point (13a-d) arranged at one end of the faulty electrical line (12a-d); and
- Ermitteln eines Hilfs-Fehlerortwertes , der die Lage desDetermine an auxiliary error location value that indicates the location of the
Fehlers bezogen auf die Länge der elektrischen Leitung (12a- d) angibt, unter Nutzung der gemessenen Verläufe von Strom und Spannung und der elektrischen Parameter (32a) der fehlerbehafteten elektrischen Leitung (12b); Indicates error related to the length of the electric wire (12a-d) using the measured waveforms of current and voltage and the electrical parameters (32a) of the faulty electric wire (12b);
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- der Datensatz auch geografische Parameter (32b) umfasst, die den geografischen Verlauf der jeweiligen elektrischen Leitung (12a-d) charakterisieren; und  the dataset also includes geographic parameters (32b) characterizing the geographic course of the respective electrical line (12a-d); and
- unter Verwendung des Hilfs-Fehlerortwertes und der geogra- fischen Parameter (32b) der Fehlerortwert (F) bestimmt wird, der eine Angabe geografischer Koordinaten desjenigen Ortes umfasst, an dem der Fehler auf der fehlerbehafteten elektrischen Leitung (12b) aufgetreten ist.  - using the auxiliary fault location value and the geographical parameters (32b), the fault location value (F) is determined, which includes an indication of geographic coordinates of the location at which the fault has occurred on the faulty electrical line (12b).
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- der Fehlerortwert (F) an eine mobile Datenverarbeitungseinrichtung übertragen wird.  - The error location value (F) is transmitted to a mobile data processing device.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die elektrischen Parameter (32a) bezogen auf die jeweilige elektrische Leitung (12a-d) eine Angabe der Leitungsimpedanz umfassen . characterized in that - The electrical parameters (32a) based on the respective electrical line (12a-d) include an indication of the line impedance.
4. Verfahren nach Anspruch 3, 4. The method according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die elektrischen Parameter (32a) bezogen auf die jeweilige elektrische Leitung (12a-d) auch eine Angabe von Erd- und/oder Koppelimpedanzen umfassen.  - The electrical parameters (32a) based on the respective electrical line (12a-d) also include an indication of earth and / or coupling impedances.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die geografischen Parameter (32b) bezogen auf die jeweilige elektrische Leitung (12a-d) eine Angabe von geografischen Ko- ordinaten von Knotenpunkten (15a, b) und Wendepunkten (16a-d) der elektrischen Leitung (12a-d) umfassen.  - The geographical parameters (32b) with respect to the respective electrical line (12a-d) include an indication of geographical coordinates of nodes (15a, b) and inflection points (16a-d) of the electrical line (12a-d).
6. Verfahren nach Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die geografischen Parameter (32b) zumindest teilweise im XML-, im GPX- oder im KML-Format bereitgestellt werden. the geographic parameters (32b) are at least partially provided in XML, GPX or KML format.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- zur Bereitstellung der geografischen Parameter (32b) mittels eines grafischen Editors Benutzereingaben zum Verlauf der elektrischen Leitungen (12a-d) des Energieversorgungsnet¬ zes (10) erfasst werden, wobei jeder elektrischen Leitung (12a-d) mittels des grafischen Editors eine die Leitung (12a- d) eindeutig kennzeichnende Identifizierungskennung sowie den geografischen Verlauf der jeweiligen elektrischen Leitung (12a-d) angebende geografische Koordinaten zugeordnet werden. to provide the geographical parameters (32b) by means of a graphical editor, user inputs to the course of the electrical lines (12a-d) of the Energieversorgungsnet ¬ zes (10) are detected, each electrical line (12a-d) by means of the graphical editor a the line (12a-d) uniquely identifying identifier and the geographical course of the respective electrical line (12a-d) indicating geographic coordinates are assigned.
8. Verfahren nach Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- mittels einer den grafischen Editor ausführenden Paramet- rier-Datenverarbeitungseinrichtung für solche elektrische Leitungen (12a-d), die zumindest abschnittsweise in räumli- eher Nähe zueinander verlaufen, für die entsprechenden Abschnitte ein Einstellwert für die Koppelimpedanz ermittelt wird, der den elektrischen Parametern (32a) der betreffenden elektrischen Leitungen (12a-d) beigefügt wird. by means of a parameterizing device that executes the graphical editor for such electrical lines (12a-d), which are at least partially in spatial are closer to each other for the corresponding sections a set value for the coupling impedance is determined, which is the electrical parameters (32a) of the respective electrical lines (12a-d) attached.
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- zur Ermittlung derjenigen Abschnitte von elektrischen Leitungen (12a-d), die in räumlicher Nähe zueinander verlaufen, die den Verlauf aller elektrischer Leitungen (12a-d) angebenden geografischen Koordinaten miteinander verglichen werden und solche Abschnitte von elektrische Leitungen (12a-d) iden¬ tifiziert werden, deren Verläufe unter Berücksichtigung eines ein Maß für die räumliche Nähe angebenden Toleranzwertes übereinstimmen. - For the determination of those portions of electrical lines (12a-d), which are in spatial proximity to each other, the comparison of the course of all electrical lines (12a-d) indicating geographical coordinates and such sections of electrical lines (12a-d) iden ¬ tified whose gradients match a tolerance for a measure of the spatial proximity indicating tolerance.
10. Einrichtung zum Bestimmen eines Fehlerortwertes (F) , der die Lage eines Fehlers in einem elektrischen Energieversorgungsnetz (10) angibt, mit einem Fehlerorter, der zur Durch- führung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist. 10. A device for determining a fault location value (F), which indicates the position of a fault in an electrical energy supply network (10), with a fault locator, which is adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 6.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, 11. Device according to claim 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Einrichtung ein elektrisches Schutzgerät (21) ist. - The device is an electrical protection device (21).
12. Einrichtung nach Anspruch 10, 12. Device according to claim 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Einrichtung eine Datenverarbeitungseinrichtung einer Leitstelle ist.  - The device is a data processing device of a control center.
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CN110286300A (en) * 2019-08-09 2019-09-27 厦门四信通信科技有限公司 A kind of multi branch electric power lines road Fault Locating Method, device, equipment and system

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