DE60132276T2

DE60132276T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerortung in Versorgungsnetzen

Info

Publication number: DE60132276T2
Application number: DE60132276T
Authority: DE
Inventors: Murari Saha; Eugeniusz Rosolowski
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: DE60132276D1; EP1172660B9; CA2352700C; ATE383584T1; EP1172660B1; ES2299465T3; US20020053912A1; CA2352700A1; EP1172660A3; SE522376C2; SE0002608L; SE0002608D0; EP1172660A2; US6483435B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ortung eines Fehlers, der in einer der Leitungen oder der Einspeisungen in einem Versorgungsnetz aufgetreten ist, wobei die Ortung mit Hilfe von gemessenen Werten der gemeinsamen Versorgungsspannung der mehreren Leitungen und der Ströme der mehreren Leitungen vor und nach dem Auftreten eines Fehlers bestimmt wird; Berechnen der äquivalenten Positiv-Sequenz Impedanz Z f1k und der Null-Sequenz Impedanz Z f0k des Netzwerks in einem stationären Zustand vor dem Fehler für alle M Knoten auf Grundlage der Kenntnis der Konfiguration und Topologie des Netzwerks und Erhalten von Informationen, welche der mehreren Leitungen fehlerhaft wurde und welcher Fehler aufgetreten ist, über ein übergeordnetes Schutzsystem. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Fehlerortung in Versorgungsnetzen (VN), Kabel oder oberirdisch, ist üblicherweise ein fester Bestandteil von übergeordneten Schutzsystemen, die sich auf Fehler in Stromkreisunterbrechern, Kontaktgebern, Relais, usw. bezieht. Mit Hilfe verschiedener Schutz-, Überwachungs- und so genannter Expertensystemen kann die fehlerhafte Leitung bestimmt werden. In dem Dokument wird das Wort "Leitung" verwendet, aber es soll in diesem Zusammenhang zu verstehen gegeben werden, dass das Wort ebenso für Einspeisungen oder Kabel und eine Kombination aus beiden einsetzbar ist.
Der Stand der Technik bezogen auf Fehlerortung in einem VN umfasst zwei grundsätzlich unterschiedliche Verfahren. Eines der Verfahren basiert auf der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Fehlerortung an jeder Leitung, was hohe Investitionskosten verursacht, und das andere Verfahren umfasst das zentrale Erfassen der Spannung und des Summenstroms für alle VN Leitungen in der VN Station. Das letztere Verfahren beinhaltet eine Vielzahl von Problemen, die das Erhalten einer relativ verlässlichen Messung der Entfernung zu dem Fehler erschweren:

– in Verbindung mit Fehlerortung wird häufig angenommen, dass der Strom in einer fehlerhaften Leitung gleich der Differenz zwischen dem erfassten Strom vor und nach dem Auftreten des Fehlers ist, was einen gewissen Fehler in die Bestimmung der Distanz einbringt;
– falls die Leitung motorische Antriebe umfasst, kann dies zur Einspeisung von Leistung in das VN führen, und solch eine Leistungseinspeisung ist schwer zu kompensieren;
– die Leitung kann eine oder mehrere Unterstationen und geschlossene Schleifen umfassen;
– ein Fehlerortungsgerät ist für eine gegebene Anzahl an Abzweigungen mit entsprechenden Lasten bei einer gegebenen Entfernung von dem VN programmiert. Da ein Verbinden und ein Trennen von Teilen der Leitung jederzeit auftreten können, ist es wichtig, die programmierten Daten der Netzwerkkonfiguration und der Topologie zu aktualisieren.

In einem Artikel mit dem Namen "Determining Locations an Faults in Distribution Systems", Developments in Power System Protection, 25.–27. März 1997, Konferenzpublikationsnummer 434, IEE 1997, wird ein Verfahren zur Entfernungsbestimmung beschrieben, wobei eine zentrale Erfassung der Spannung und des Summenstroms für alle Leitungen durchgeführt wird. Die Leitung, in der der Fehler geortet wurde, kann eine Vielzahl von verteilten Verzweigungspunkten, Knoten, aufweisen, in denen auch einige Verzweigungen parallele Lasten aufweisen können. Der Startpunkt ist die Messung der Spannung und des Stroms an der VN Station vor und nach dem Auftreten eines Fehlers, woraufhin die entsprechenden Positiv-Sequenz-Komponenten bestimmt werden. Es wird angenommen, dass die Werte der Leitung zwischen jedem Knoten und die Ladung an jedem Knoten vor dem Fehler bekannt sind.
Ein erster angenommener Wert für die Entfernung zu dem Fehler wird, basierend auf der Positiv-Sequenz-Impedanz des entlegenen Endes, vor dem Fehler bestimmt. Die Positiv-Sequenz-Komponenten des Stroms und der Spannung an dem Fehlerknoten nach dem Auftreten des Fehlers werden dann zur Bestimmung des ersten errechneten Wertes der Entfernung zu dem Fehler angewendet. Diese zwei Werte werden miteinander verglichen und wenn die Differenz größer ist als ein letzterer Wert, der im Voraus festgesetzt wurde, wird eine neue Annahme erstellt, zwischen welchen Knoten sich der Fehler befindet, basierend auf dem jetzt errechneten Wert. Dies stellt ein neues Lastmodel und einen zweiten berechneten Wert der Entfernung zum Fehler bereit. Dieser Wert wird dann mit dem ersten errechneten Wert verglichen, dessen Vergleich zu einer zusätzlichen Anzahl von Iterationen fuhren kann, bis der Differenzwert zwischen zwei fortlaufend berechneten Werten in den zulässigen Werten liegt. Das Verfahren erlaubt keine Fehlerortung im Falle eines Drei-Phasen-Fehlers.
Eine Möglichkeit, die Bestimmung einer Entfernung zu einem Fehler zu vollziehen, wenn eine Messung an der relevanten fehlerhaften Leitung durchgeführt wird, wird aus einem Artikel mit dem Titel "An Interactive Approach to Fault Location an Overhead Distribution Lines with Load Taps", Development in Power System Protection, 25.–27. März 1997, Konferenzpublikationsnummer 434, IEE 1997 ersichtlich, in dem sich die Bezeichnung "Overhead Distribution Lines" auf eine oberirdische Leitung für mittlere Spannungen bezieht. Dieser Artikel zeigt eine Methode und einen Algorhythmus zur Fehlerortung an oberirdischen Leitungen auf, basierend auf der Bestimmung der Differenz der Spannung vor und nach dem Auftreten eines Fehlers an einem angenommenen Fehlerpunkt auf der Leitung, basierend auf Spannungen, die in der Versorgungsstation der Leitung vor und nach dem Auftreten des Fehlers gemessen wurden. Diese Spannung wird dann verwendet, um die Ströme in der nicht fehlerhaften Phase an dem angenommenen Fehlerpunkt zu prüfen. Nur wenn sich der angenommene Fehlerpunkt als richtig erweist, wird der Strom in der nicht fehlerhaften Phase einen Wert nahe Null annehmen. Dieses Verfahren erlaubt keinerlei Fehlerortung eines Drei-Phasen-Fehlers und die Spannungsmessung muss in der Versorgungsstation der infrage gestellten Leitung durchgeführt werden.
WO 99/46609 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ortung eines Fehlers, der an einer der Leitungen eines Netzwerkes mit mittlerer Spannung aufgetreten ist, und wobei die Leitungen eine Anzahl an geladenen Verzweigungen mit dazwischen liegenden Leitungssektoren aufweisen. Erfindungsgemäß kann die Positiv-Sequenz-Impedanz der Leitung und ein fiktiver Wert der Positiv-Sequenz-Impedanz der Leitung, wie von jeder Verzweigung aus gesehen, mittels der zentralen Erfassung der allgemeinen Spannung und des Summenstroms der Leitungen vor und nach dem Auftreten eines Fehlers bestimmt werden. Wenn der fiktive Wert zweier aufeinander folgender Verzweigungen von einem positiven zu einem negativen Wert wechselt, wird das so interpretiert, als ob sich der Fehler auf dem dazwischen liegenden Leitungssektor befindet. Der fiktive Wert ermöglicht es, die Entfernung auf dem Kabelsektor von der Verzweigung mit dem letzten positiven Wert zu dem Fehler zu bestimmen, wobei die Gesamtentfernung zu dem Fehler gleich wird mit der Summe aus allen Leitungssektoren zu der Verzweigung mit dem letzten positiven Wert und der Entfernung des fehlerhaften Leitungssektors.
Weitere Probleme mit der Fehlerortung in VNs sind, im Gegensatz zu Übertragungsleitungen, dass die Versorgungsnetze üblicherweise nicht homogen sind, mit Verzweigungen und Lasten entlang der Leitung, was die Fehlerortungs-(FO) Genauigkeit erschwert. Ein generelles Schema solch eines Netzwerkes wird in 1 gezeigt. Die Fehlerschleifen Impedanz, die von der FO an der Unterstation geschätzt wird und als direkte Messung einer Entfernung zu einem Fehler verwendet wird, wird durch zwischen liegende Lasten und Verzweigzungen, die eine genaue Fehlerortung schwierig machen, unbrauchbar. Drei grundlegende Faktoren steuern dazu bei:

– eine Fehlerschleife, wie von der Unterstation gesehen, die verschiedene Kabelsektoren mit unterschiedlichen entsprechenden Parameter enthalten kann, kann nicht als homogener Kreislauf angesehen werden, daher können keine klassischen FO Verfahren angewandt werden;
– im Falle einer VN Leitung gibt es häufig Lasten, die sich zwischen dem Fehlerpunkt und der Sammelschiene befinden; da die Lasten wechseln und der FO unbekannt sind, ist es schwierig, sie zu kompensieren;
– der Widerstand an dem Fehlerpunkt bringt eine äquivalente Fehler Impedanz ein, deren Wert und Charakter von den entsprechenden Netzwerkparametern über den Fehler hinaus anhängen; dies zu kompensieren ist ebenfalls schwierig.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mittels der Verfahren und Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung, wie sie entweder in den Ansprüchen 1, 2 oder 3, 4 definiert sind, wird die Bestimmung einer Entfernung zu dem Fehler auf einer fehlerhaften Leitung eines Versorgungsnetzes (VN) durchgeführt, wobei das Verfahren die Einflüsse der Nicht-Homogenität, Verzweigungen und Lasten des VN berücksichtigt. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht davon abhängig, wo in dem Netzwerk die Messungen gemacht werden, d. h. es ist nicht abhängig ob die Ströme und die Spannungen einer jeden Leitung oder Verzweigung getrennt gemessen werden oder ob die Spannung und der Summenstrom für alle Leitungen zentral gemessen wird.
Das erfindungsgemäße Prinzip der Entfernungsbestimmung ist insbesondere für Kabelnetze nützlich, es kann aber auch vorteilhafter Weise an oberirdischen Leitungsnetzen angewandt werden.
Das Verfahren, das in dieser Erfindung aufgestellt wird, überwindet die zuvor genannten Schwierigkeiten durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Fehlerortung in Versorgungsnetzen, das durch die Eigenschaften aus Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Erstens, die äquivalente Positiv-Sequenz Impedanz (Z f1k ) und Null-Sequenz Impedanz (Z f0k ) des Netzwerks in einem stationären Zustand vor dem Fehler wird für alle M Knoten auf Grundlage der existierenden Topologie, Lasten und Einspeisungsparametern berechnet. Zweitens, nach dem Fehler werden die spezifischen Fehlerschleifen Parameter abhängig von dem Fehlerschleifen Typ (Phase-Phase oder Phase-Erde) und dem Ort der Messungen (an dem zuliefernden Transformator oder an der fehlerhaften Einspeisung) berechnet.
Die Fehlerortung ist definiert als ein Ergebnis aus dem Überprüfen des folgenden Satzes an Voraussetzungen: Im(Z ek) ≥ 0, k = 1, 2, ..M (A)
und: V _ph – Spannung bei der fehlerhaften Phase, Z _1f – Positiv-Sequenz-Fehler-Schleifen Impedanz erhalten aus Messungen, I _p, I _pN – geeignet: Fehlerschleife und Restströme erhalten aus Messungen.
Die letzte Entfernung zum Fehler wird ausgewählt, wenn die Voraussetzungen wie in (A) erfüllt werden. Das Verfahren zur Berechnung der Parameter (Z _1f, I _p, I _pN) ist von dem Ort der Messung abhängig (an der Unterstation oder der Einspeisung).
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Entfernung zu einem Fehler in einer sehr genauen und zuverlässigen Art und Weise zu bestimmen. Besonders in Versorgungsnetzen, beinhaltend eine Vielzahl verschiedener Leitungs- oder Kabelsektoren und mit Verzweigungen und Lasten entlang der Leitungen, berücksichtigt die vorliegende Erfindung dies durch Ausnützen von Fehlerschleifen Ansätzen, die abhängig von dem Typ des Fehlers sind, und beim Durchgehen der aufeinander folgenden Knoten des Netzwerks die Rest-Impedanz berechnen, um einen Wert für die Entfernung zu erhalten.
Diese und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird sich auf die beigefügten Zeichnungen bezogen, von denen
1 eine grundlegende Anordnung einer Vorrichtung zur Fehlerortung für ein Versorgungsnetz zeigt,
2 ein Schema eines Netzwerks für einen Phase-zu-Phase Fehler an Knoten k zeigt,
3 ein entsprechendes Schema für eine Einspeisungs-Impedanz Berechnung zeigt,
4a ein entsprechendes Schema für eine Phase-zu-Phase Fehlerschleife von der Unterstation zu dem Fehlerpunkt zeigt,
4b das Schema gemäß 4a über den Fehlerpunkt hinaus ist,
5a ein entsprechendes Schema für eine Phase-zu-Erde Fehlerschleife von der Unterstation zu dem Fehlerpunkt zeigt,
5b das Schema gemäß 5a über den Fehlerpunkt hinaus ist,
6 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fehlerortung auf einer der Leitungen zeigt, die in einem Netzwerk enthalten sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das elementare Konzept des Verfahrens der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Fehlerortung als ein Ergebnis der Überprüfung der folgenden Voraussetzungen zu bestimmen: Im(Z ek) ≥ 0, k = 1, 2, ..M (1)
und: V _ph – Spannung bei der fehlerhaften Phase, Z _1f – Positiv-Sequenz-Fehler-Schleifenimpedanz erhalten aus Messungen, I _p, I _pN – geeignet: Fehlerschleife und Restströme erhalten aus Messungen.
Die grundlegenden Annahmen, die den aufgestellten Fehlerortungsalgorhythmus für VN Netzwerke in betracht ziehen, werden wie folgt zusammengefasst:

1. Der Algorhythmus verwendet von der Unterstation die Spannungen (drei Signale pro Unterstation, ein Signal pro Phase) und Ströme: genommen von dem zuliefernden Transformator, wenn der zentrale Fehleraufzeichner (FA) angebracht ist oder von der fehlerhaften Einspeisung, wenn Fehleraufzeichner an jedem Ende der Einspeisung angebracht sind. Dies ist ein Vorteil des Verfahrens und keine Einschränkung. Falls Fehleraufzeichner an einigen Einspeisungen angebracht sind, werden die von ihnen aufgezeichneten Daten zur Fehlerortung genutzt (1). Falls eine Einspeisung ohne Fehleraufzeichner fehlerhaft wird, ermöglicht es das aufgestellte Verfahren die Fehlerimpedanz lediglich auf Grund des Stroms des Transformators und der Spannungen an der Sammelschiene basierend zu berechnen. Das angemessene Verfahren für den letzteren Fall ist in WO 99/46609 angegeben.
2. Die durchschnittlichen Lasten entlang jeder Einspeisung sind bekannt.
3. Die elektrischen Parameter jedes Sektors der Einspeisung sind bekannt.
4. Mindestens ein Zyklus von fehlerhaften Signalen ist aufgezeichnet.

Die Daten, die in den Punkten 2 und 3 erwähnt wurden, die Topologie des Netzwerks, umfassend der elektrischen Daten wie beispielsweise die Anzahl der Leitungen, Verzweigungen, Längen der Leitungen zwischen Verzweigungen und die entsprechende Leitungsimpedanz und von tatsächlichen Lasten auf den Leitungen und Lasten an den Leitungen, werden für die Berechnung der Impedanz des Netzwerks in einem stationären Zustand verwendet, und, gemäß des Algorhythmus der in der vorliegenden Erfindung zur Berechnung der Entfernung zu einem Fehler verwendet wird, sollte man die Impedanz Z f1k und Z f0k für einen stationären Zustand berechnen und die Parameter Z _1k, k ₁, Z _1N von Messungen gemäß

1. berechnen der Netzwerk Impedanz für eine gegebene Einspeisung für Positiv- und Null-Sequenz Schemata für einen stationären Zustand. Der vollständige Satz dieser Daten beinhaltet von den folgenden Parametern: – Positiv (Z _1L)- und Null-Sequenz (Z _0L) Serien Impedanz von allen Leitungssektoren; – Positiv (Z _1k)- und Null-Sequenz (Z _0k) Äquivalenz Shunt Impedanz für alle Netzwerkknoten; – Positiv- (Z f1k ) und Null-Sequenz (Z f0k ) Impedanz, wie von der Unterstation gesehen, für alle k = 1..M Netzwerkknoten (diese Impedanzen werden unter der Annahme berechnet, dass ein Fehler ohne Widerstand an dem in Betracht gezogenen Knoten k auftritt); die Impedanz Z f1k wird dann in die Impedanzen Z f11k und Z f21k aufgeteilt, wie in 3 mit dem angenommenen Koeffizienten 0 < m < 1; – Positiv-(Z u1k ) und Null-Sequenz (Z u0k ) Impedanz, wie von dem folgenden Knoten k gesehen, zu dem Ende des Netzwerks;

Alle diese Parameter werden von den Leitungsparametern und den Werten der Lasten in Bezug auf die Einspeisungskonfiguration durch Anwendung eines bekannten Verfahrens berechnet, beispielsweise durch die Knotenspannungs-Gleichung/nodal voltage equation. Bezug genommen wird auf B. M. WEEDY, "Electric Power Systems". John Wiley & Sons Ltd. 1990, Kapitel 7. 'Fault Analysis', Seiten 251-299, für Details bezüglich der Knotenspannungs-Gleichung. Die Ergebnisse aus der Berechnung bilden einen Datensatz, in dem der Knoten k durch den folgenden Impedanz Vektor beschrieben ist:
[Z 1k Z 0k Z f11k Z f21k Z u1k Z u0k ]. Außerdem wird jeder Einspeisungssektor durch zwei Impedanzen beschrieben: [Z _1L Z _0L]. Die Daten der Berechnungen werden in geeigneter Weise in einer Datenbank gespeichert.
Die zwei Parameter k ₁, Z _1N sind abhängig von I _p, I _pN. Wieder werden wir zwei Fälle in Betracht ziehen, die von dem Fehlerschleifen Typ und dem Ort der Messungen abhängig sind.
Als Zusammenfassung der detaillierten Beschreibung, die in WO 99/46609 angegeben ist, können die Ströme I_p, I_pN wie folgt definiert werden:
I _ph – wenn die Messungen in der Einspeisung sind;
I _N = I _A + I _B + I _C – wenn die Messungen in der Einspeisung sind,
wobei: V ₀ = (V _B + V _C)/3,
C_0k – Null-Sequenz-Kapazität der fehlerhaften Einspeisung ist,
C_C0 – Null-Sequenz-Kapazität des gesamten Energieverteilungs-Netzwerks ist,
S _1k und S _Σ Lasten vor dem Fehler der fehlerhaften Leitung bzw. aller Leitungen sind.
Positiv-Sequenz Impedanz vor dem Fehler am Versorgungstransformator, Index ph ist auf die fehlerhafte Phase gerichtet.
Außerdem kann die Positiv-Sequenz Fehlerschleifen Impedanz Z _1f, wie von der Unterstation für Phase-zu-Phase Fehler gesehen, durch Teilen des angemessenen Spannungsabfalls durch die Differenz der Ströme erhalten werden:
wobei: V _pp – Phase-Phase Spannung, I _pp – Phase-Phase Strom, z. B. für A–B Fehler: V pp = V A – V B, I pp = I A – I B.
Die Positiv-Sequenz Schleife für Phase-zu-Erde Fehler wird wie folgt erhalten:
Für eine homogene Leitung wird die Positiv-Sequenz Fehlerschleifen Impedanz, wie von der Unterstation gesehen, aus folgender Beziehung bestimmt
Z '0 , Z '1 – Null- und Positiv-Sequenz Impedanz pro Länge der fehlerhaften Einspeisung,
I _p, I _pN – wie in den Gleichungen (4–5).
Für eine Einspeisung mit verschiedenen Typen des Kabelkoeffizienten kann k _kN nicht nach Gleichung (8) berechnet werden, da sie im Allgemeinen unterschiedliche pro Kilometer Null- und Positiv-Sequenz Parameter aufweisen. In diesem Fall kann die Gleichung (8) umgeschrieben werden in die Form:
wobei: Z f0k , Z f1k – Null- und Positiv-Sequenz Impedanz, wie von der Unterstation gesehen, entsprechend zu dem Knoten k sind. Durch Einsetzten der Gleichung (9) in Gleichung (7) erhält man die Fehlerschleifen Impedanz
Angenommen, dass an dem Fehlerpunkt Z 1k = Z f1k ,erhält man nach einigen Umformungen Z f1k = Z 1k – Z 1N – k 1 Z f0k , (11)wobei:
Beziehung (11) ist die Basis des erfundenen Verfahrens, nach den Gleichungen (1–3) für Phase-zu-Erde Fehler. Die Parameter k ₁ und Z _1N können aus Messungen berechnet werden, während Z f / 1k und Z f / 0k die tatsächliche Positiv- und Null-Sequenz Impedanz einer Fehlerschleife sind. Letztere kann durch eine offline Berechnung erhalten werden, basierend auf Netzwerk Parametern.
Die linke Seite der Gleichung (11), Z f1k , stellt die entsprechende Positiv-Sequenz Fehlerschleifen Impedanz dar, von der Unterstation aus gesehen. Auf der rechten Seite von Gleichung (11) gibt es eine Kombination der Positiv- und Null-Sequenz Messungen, die an der Unterstation erhältlich sind (Z _1N, k ₁) sowie die Null-Sequenz Impedanz des Netzwerks von der Unterstation zu dem Fehlerpunkt Z f0k .
Mit der Netzwerk Impedanz Z f1k und Z f0k für stationäre Zustände und den Fehlerschleifenparametern: Z _1k, k ₁, Z _1N, gegeben aus Messungen nach Gleichungen (2) und (3) in Bezug auf die zuvor genannten Beziehungen, ist es möglich, den Beurteilungsmaßstab (1) zur Berechnung der Entfernung zum Fehler zu verwenden.
Die letzte Entfernung zum Fehler wird ausgewählt, wenn die Voraussetzung wie in (1) erfüllt wird.
Algorhythmus für die Abschätzung der Entfernung zum Fehler
Es werden zwei verschiedene Algorhythmen abhängig vom Fehlerschleifen Typ verwendet: Phase-zu-Phase Fehlerschleife und Phase-zu-Erde Fehlerschleife.
A. Phase-zu-Phase Fehler
Ziehe den Phase-zu-Phase Fehler an Knoten k des Netzwerks wie in 2 in Betracht. Es wird angenommen, dass die Impedanz Z f1k (Positiv-Sequenz Netzwerk Impedanz, wie von der Unterstation gesehen, unter der Annahme, dass der Fehler ohne Widerstand an dem Knoten k auftritt) aus der Berechnung in einem stationären Zustand bekannt ist und dass Z _1k aus der Messung nach (6) erhalten wird.
Für eine weitergehende Analyse wird die Fehlerschleife, wie von der Unterstation gesehen, durch ein entsprechendes Schema wie in 3 dargestellt. Die folgende Voraussetzung wird für dieses Schema erfüllt:
Die getrennte Impedanz in Gleichung (13) kann einfach aus der bekannten Impedanz Z f1k , durch Auswahl aus dem Parameter m (0 < m ≤ 1), bestimmt werden.
Die Darstellung der Impedanz Z f1k in einer Form wie in 3 stellt eine Möglichkeit bereit, den Fehlerwiderstand in eine Fehlerschleife einzubeziehen, wie in 4a gezeigt. Die Rest-Impedanz ΔZ_f stellt die entsprechende Impedanz dar, die in der Fehlerschleife aufgrund des Fehlerwiderstandes R_f einbezogen ist, wenn der Fehler an dem Knoten k oder dahinter auftritt. Das entsprechende Schema für die Darstellung der Impedanz ΔZ_f ist in 4b gegeben. Hier:
Z _1k – Äquivalenz Shunt Impedanz an Knoten k,
Z _L – Serien-Impedanz des Kabelsektors zwischen Knoten k, k + 1,
Z u1(k+1) – entsprechende Impedanz des Netzwerks, wie von dem Knoten k + 1 zu dem Ende der Einspeisung gesehen.
Die Impedanz Z u1(k+1) sollte auch für alle Netzwerkknoten in einem stationären Zustand berechnet und in einer Datenbank gespeichert werden.
Die Entfernung zu dem Fehler d_f[m] wird als Summe der Distanz d [m] von der Unterstation zum Knoten k (4b) und der Entfernung xl_k[m] innerhalb eines gegebenen Sektors bestimmt: df = d + xlk, (14)wobei l_k die Sektorlänge ist.
Der Algorhythmus für die Berechnung der Entfernung x leitet sich wie folgt ab:

1. Die Fehlerschleifen Impedanz Z _1f, gemessen an der Unterstation, erfüllt die folgende Beziehung (4a)
2. Nach Umformung von (15) kann der Wert für die Rest-Impedanz erhalten werden
3. Die Impedanz ΔZ _f stellt das Schema gesehen vom Knoten k zu dem Ort des Fehlers dar, das bestimmt werden kann als
4. Die rechten Seiten der Gleichungen (16) und (17) sollten gleich sein, was zu der Bestimmung des unbekannten Fehlerwiderstandes führt
wobei M = (ΔZf – Z1k)(ZL + Z u1(k+1) ) – ΔZfZ1k
5. Werte für x können aus (18) erhalten werden, unter der Bedingung, dass der Fehlerwiderstand einen echten Wert annimmt

Durch Umformung erhält man
Das Ziehen der ersten Wurzel von (20) ergibt ein ideelles Ergebnis, so dass endlich die Entfernung zum Fehler bestimmt werden kann aus
Die Entfernung zum Fehler wird dann nach Gleichung (14) berechnet.
B. Phase-zu-Erde Fehler
Das entsprechende Schema für die Fehlerschleife (5) ist ähnlich dem des Phase-zu-Phase Falls. Anstatt aus Z _1f wird die Impedanz Form nun aus Gleichung (10) verwendet. Unter in Betracht Ziehen dieses Umstandes leitet sich der Algorhythmus für die Entfernung x [p. u.] zu dem Fehler in dem Sektor k, k + 1 wie folgt ab:

1. Die Fehlerschleifen Impedanz Z f1k = Z 1N – k 1 Z f0k , gemessen an der Unterstation, erfüllt die folgende Beziehung (5a)
2. Nach Umformen von (22) kann der Wert für die Rest-Impedanz erhalten werden
3. Die Impedanz ΔZ _f stellt das Schema gesehen vom Knoten k zu dem Ort des Fehlers dar, das bestimmt werden kann als (5b)
wobei Index e sich auf die Äquivalenz Impedanz im Schema von 5b bezieht. Die entsprechende Impedanz wird aus der Positiv- und Null-Sequenz Impedanz des bestimmten Elements nach folgender Beziehung berechnet:
wobei sich die Indizes 0 und 1 auf Null- bzw. Positiv-Sequenz Impedanz beziehen.
4. Die rechten Seiten der Gleichungen (23) und (24) sollten gleich sein, was zu der Bestimmung des unbekannten Fehlerwiderstandes führt
wobei M = (ΔZ f –Z ke)(Z Le + Z ue(k+1) ) – ΔZ f Z ke
5. Werte für x können aus Gleichung (26) erhalten werden, unter der Bedingung, dass der Fehlerwiderstand einen echten Wert annimmt

Unter denselben Bedingungen wie für den Phase-zu-Phase Fehler erhält man
Die Entfernung zu dem Fehler wird dann nach Gleichung (14) berechnet.
Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fehlerortung auf einer der Leitungen, die in einem Versorgungsnetz enthalten sind, wird aus 6 ersichtlich und umfasst:

– einen Fehlerfinder 6,
– Spannungs- und Strommeßvorrichtungen 4 und 5, mit Filtern F₁, 8 und Fv, 9 zur kontinuierlichen Eingabe der gemessenen Werten des Stromes und der Spannung in den Fehlerfinder, gemessen an einer MV Station, für alle Leitungen, die im Netzwerk enthalten sind,
– eine Einheit M_N, 10, zur Eingabe der MV Netzwerkdaten in den Fehlerfinder,
– eine Einheit M_F, 11, zur Eingabe von Informationen über den Fehlertyp und über welche Leitung fehlerhaft wurde, nachdem ein Fehler aufgetreten ist.

Der Fehlerfinder 6 umfasst:

– einen Speicher, 6a, zur Speicherung aufeinander folgender Sequenzen von gemessenen Eingabewerten, die die Bestimmung der gemessenen Werte der Spannung und des Stroms ermöglichen, unmittelbar bevor und nachdem ein Fehler aufgetreten ist, und einen Speicher zur Speicherung von eingegebenen Netzwerkdaten,
– eine Einheit E_F, 6b, zum Erhalten von Informationen über den Fehlertyp und darüber, welche Leitung fehlerhaft geworden ist,
– Rechnungseinheit, 6c, zur Berechnung der Entfernung von der MV Station zu dem Ort des Fehlers, basierend auf den eingegebenen Werten,
– eine Einheit E_A, 6d, zur Lieferung eines Wertes der berechneten Entfernung zu dem Fehler.

Die Netzwerkdaten, die über die Einheit M_N, 10, in den Fehlerfinder eingegeben werden sollen, umfassen:

– Informationen über die Konfiguration und die Topologie des MV Netzwerks, das heißt wie Netzwerk, Leitungen und Verzweigungen mit dem MV Netzwerk verbunden sind,
– Informationen über die Länge und die Impedanz der Leitungssektoren,
– Informationen über die Lastimpedanz in all den Verzweigungen,
– Informationen über die Positiv-Sequenz Kapazität aller Leitungen zur Erde.

Die Netzwerkdaten, die über die Einheit M_F, 11, in den Fehlerfinder eingegeben werden sollen, nachdem ein Fehler aufgetreten ist, umfassen:

– Informationen über den Fehlertyp, das heißt ob es sich um einen Phase-zu-Phase Fehler oder einen Phase-zu-Erde Fehler handelt,
– Informationen darüber, welche Leitung fehlerhaft geworden ist.

Die Informationen über den Fehlertyp und darüber, welche Leitung fehlerhaft geworden ist, werden von einem übergeordneten Sicherheits- und Expertensystem erhalten.
Wenn eine Entfernung von der MV Station zu einem Fehler berechnet wurde, wird dies über die Einheit E_A, 6d, angezeigt, beispielsweise auf einer visuellen Bildschirmeinheit 12.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fehlerortung auf einer der Leitungen, die in einem VN enthalten sind, kann in vielfacher Weise ähnlich wie die in 6 gezeigte ausgestaltet sein. Daher können beispielsweise die Filter 8 und 9 zur Filterung der gemessenen Werte für Strom und Spannung und die Eingabeeinheiten 10 und 11 für Netzwerkdaten und Fehlerinformation mehr oder weniger in dem Fehlerfinder 6 integriert sein. Die Vorrichtung umfasst auch einen oder mehrere Mikrocomputer. Der Mikroprozessor (oder Prozessoren) umfasst eine Zentraleinheit CPU, die die Schritte des Verfahrens erfindungsgemäß ausführt. Dies wird unter zur Hilfenahme eines zugehörigen Computerprogramms durchgeführt, das in dem Programmspeicher gespeichert ist. Es soll verständlich gemacht werden, dass das Computerprogramm auch auf einem universalen, gewerbsmäßigen Computer laufen kann, anstatt auf einem speziell angepassten Computer.
Die Software enthält Computerprogrammcode Elemente oder Softwarecode Bereiche, die den Computer dazu bringen, das Verfahren unter Verwendung der zuvor beschriebenen Gleichungen, Algorhythmen, Daten und Berechnungen auszuführen. Ein Teil des Programms kann wie zuvor in dem Prozessor gespeichert werden, aber auch auf einer ROM, RAM, PROM oder einem EPROM Chip oder ähnlichem. Das Programm kann auch teilweise oder ganz auf oder in anderen geeigneten computerlesbaren Medien wie beispielsweise einer Magnetdiskette, CD-ROM oder DVD Scheibe, Festplatte, magnetpootischen Speichermitteln, flüchtigen Speichern, in Flash Memory, als Firmware oder auf einem Datenserver gespeichert werden.
Das Verfahren, das in dieser Erfindung dargestellt wurde, führt den Ablauf der Fehlerortung in Versorgungsnetzen in den folgenden Schritten durch:

1. Für eine gegebene Einspeisung wird die Netzwerk Impedanz für Positiv- und Null-Sequenz Schemata für den stationären Zustand berechnet und in einer Datenbank gespeichert. Der vollständige Satz dieser Werte enthält die folgenden Parameter: – Positive- Z _1L und Null-Sequenz Z _0L Serien Impedanz aller Leitungssektoren; – Positive- Z _1k und Null-Sequenz Z _0k Äquivalenz Shunt Impedanz aller Leitungssektoren; – Positive- Z f1k und Null-Sequenz Z f0k Impedanz, wie von der Unterstation gesehen, für alle k = 1..M Netzwerkknoten (diese Impedanzen sind unter der Annahme berechnet, dass ein Fehler ohne Widerstand an dem betrachteten Knoten k auftritt); die Impedanz Z f1k wird dann in die Impedanzen Z f11k und Z f21k wie in 3 aufgeteilt, mit dem angenommenen Koeffizienten 0 < m ≤ 1; – Positive- Z u1k und Null-Sequenz Z u0k Impedanz, wie von dem darauf folgenden Knoten k bis zum Ende gesehen;

Alle diese Parameter werden aus den Kabel oder Leitungsparametern und Werten der Lasten unter Berücksichtigung der Einspeisungskonfiguration durch die Verwendung bekannter Verfahren berechnet, beispielsweise der Knotenspannungs-Gleichung. Ergebnisse der Berechnungen bilden einen Datensatz, in dem der Knoten k durch den folgenden Impedanzvektor beschrieben ist: ⎣Z 1k Z 0k Z f11k Z f21k Z u1k Z u0k ⎦. Außerdem ist jeder Einspeisungssektor durch zwei Impedanzen beschrieben: ⎣Z _1k Z _0k⎦.
Nach der Fehleraufspürung hängt der Ablauf von dem Fehlertyp ab.
Für Phase-zu-Phase Fehler werden die folgenden Schritte durchgeführt:

2. Die Impedanz Z _1f wird nach Gleichung (6) berechnet;
3. Durch das Durchgehen der aufeinander folgenden Knoten wird die Restimpedanz ΔZ _f wie in Gleichung (16) berechnet und als nächstes die Entfernung x nach Gleichung (21). Dieser Schritt wird fortgeführt, bis x < 1 und dann wird die Gesamtentfernung nach Gleichung (14) bestimmt.

Für Phase-zu-Erde Fehler werden die folgenden Schritte durchgeführt:

4. Die Ströme I _p und I _pN werden nach Gleichungen (4–5) berechnet – abhängig von dem Ort der Messung;
5. Die Parameter k ₁, Z _1N und Impedanz Z _1f werden wie in Gleichungen (10–12) berechnet;
6. Durch das Durchgehen der aufeinander folgenden Knoten wird die Restimpedanz ΔZ _f wie in Gleichung (24) berechnet und als nächstes die Entfernung x nach Gleichung (28). Dieser Schritt wird fortgeführt, bis x < 1 und dann wird die Gesamtentfernung nach Gleichung (14) bestimmt.

Es soll verständlich gemacht werden, dass die zuvor beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen als nicht einschränkende Beispiele der vorliegenden Erfindung angesehen werden und dass diese durch die angehängten Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zur Ortsbestimmung eines Fehlers, welcher in einer von mehreren Leitungen in einem Energieverteilungsnetzwerk aufgetreten ist, in dem der Ort mit Hilfe von gemessenen Werten der gemeinsamen Versorgungsspannung der mehreren Leitungen und der Ströme der mehreren Leitungen, vor und nach dem Auftreten eines Fehlers bestimmt wird; Berechnen der äquivalenten Positiv-Sequenz Impedanz Z f1k und Null-Sequenz Impedanz Z f0k des Netzwerks in einem stationären Zustand vor dem Fehler für alle M Knoten auf Grundlage der Kenntnis der Konfiguration und Topologie des Netzwerks, und Erhalten, über ein übergeordnetes Schutzsystem, welche der mehreren Leitungen fehlerhaft wurde und welcher Fehler aufgetreten ist, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen der äquivalenten Impedanz Z _ek am Knoten k unter Verwendung einer Fehlerschleifenrechnung abhängig von der Fehlerart als:
wobei
und: V _ph – Spannung bei der fehlerhaften Phase, Z _1f – Positiv-Sequenz-Fehler-Schleifenimpedanz erhalten aus Messungen, I _p, I _pN – geeignet: Fehlerschleife und Restströme erhalten aus Messungen und Prüfen, ob Im(Z ek) ≥ 0, k = 1, 2, ..Mwobei, wenn erfüllt, Bestimmen der Distanz zu dem Fehler gemäß, wenn der Fehler eine Phase zu Erde- Fehler ist: Definieren von I _p, I _pN als I _ph – wenn die Messungen in der Einspeisung sind,
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wobei I _ph der Strom an der fehlerhaften Phase ist, Z _pre die Positiv-Sequenz-Impedanz vor dem Fehler am Versorgungstransformator ist, und I _N = I _A + I _B + I _C – wenn die Messungen in der Einspeisung sind,
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wobei: V ₀ = (V _A + V _B + V _C)/3, wobei A, B, C die Phasen sind,
C_0k – Null-Sequenz-Kapazität der fehlerhaften Einspeisung, C_C0 – Null-Sequenz-Kapazität des gesamten Energieverteilungs-Netzwerks,
S _1k und S _Σ Lasten vor dem Fehler der fehlerhaften Leitung bzw. aller Leitungen, Berechnen der Impedanz Z _1f gemäß
unter der Annahme, dass Z 1f = Z f1k an dem Fehlerstelle und Umordnen: Z 1f = Z 1N – k 1 Z f0k wobei:
Berechnen der Rest-Impedanz, die durch aufeinander folgende Knoten geht, gesehen von dem Knoten k, zu der Fehlerstelle als:
wobei Z _L die Reihe-Impedanz ist, Z _k die Impedanz an dem Knoten k ist, Z u(k+1) die Impedanz des Netzwerks gesehen vom Knoten k + 1 aus zum Ende der Einspeisung ist, und Index e die Abkürzung für den Begriff „äquivalent" ist und wobei R_f der Fehlerwiderstand ist, Berechnen des Abstandsfaktor x vom Knoten zum Fehler als
M = (ΔZ f – Z ke)(Z Le + Z ue(k+1) ) – ΔZ f Z ke,was wiederholt wird, bis x < 1, und Bestimmen des Abstands bis zum Fehler d_f als d1 = d + xlk wobei d der Abstand von der Unterstation zum Knoten k und Abstand l_k die Sektorlänge ist.
Verfahren zur Ortsbestimmung eines Fehlers, welcher in einer von mehreren Leitungen in einem Energieverteilungsnetzwerk aufgetreten ist, in dem der Ort mit Hilfe von gemessenen Werten der gemeinsamen Versorgungsspannung der mehreren Leitungen und der Ströme der mehreren Leitungen, vor und nach dem Auftreten eines Fehlers bestimmt wird; Berechnen der äquivalenten Positiv-Sequenz-Impedanz Z f1k und Null-Sequenz-Impedanz Z f0k des Netzwerks in einem stationären Zustand vor dem Fehler für alle M Knoten auf Grundlage der Kenntnis der Konfiguration und Topologie des Netzwerks, und Erhalten, über ein übergeordnetes Schutzsystem, welche der mehreren Leitungen fehlerhaft wurde und welcher Fehler aufgetreten ist, gekennzeichnet durch die Schritte: Berechnen der äquivalenten Impedanz Z _ek am Knoten k unter Verwendung einer Fehlerschleifenrechnung abhängig von der Fehlerart als:
wobei
und: V _ph – Spannung bei der fehlerhaften Phase, Z _1f – Positiv-Sequenz-Fehler-Schleifenimpedanz erhalten aus Messungen, I _p, I _pN – geeignet: Fehlerschleife und Restströme erhalten aus Messungen und Prüfen, ob Im(Z ek) ≥ 0, k = 1, 2, ..Mwobei, wenn erfüllt, Bestimmen der Distanz zu dem Fehler gemäß, wenn der Fehler eine Phase zu Phase- Fehler ist: Definieren von I _p, I _pN als I _ph – wenn die Messungen in der Einspeisung sind,
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wo I _ph der Strom an der fehlerhaften Phase ist, Z _pre die Positiv-Sequenz Impedanz vor dem Fehler am Versorgungstransformator ist, und I _N = I _A + I _B + I _C – wenn die Messungen in der Einspeisung sind,
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wo: V ₀ = (V _A + V _B + V _C)/3, wobei A, B, C die Phasen sind,
C_0k – Null-Sequenz-Kapazität der fehlerhaften Einspeisung, C_C0 – Null-Sequenz-Kapazität des gesamten Energieverteilungs-Netzwerks,
S _1k und S _Σ Lasten vor dem Fehler der fehlerhaften Leitung bzw. aller Leitungen Berechnen der Impedanz Z _1f gemäß
wobei: V _pp – Phase-Phase Spannung, I _pp – Phase-Phase Strom, z. B. für A–B Fehler: V _pp = V _A, – V _B, I _pp = I _A – I _B, Berechnen der Rest-Impedanz, die durch aufeinander folgende Knoten geh, gesehen von dem Knoten k, zu der Fehlerstelle als:
wobei Z _L die Reihen-Impedanz ist, Z _k die äquivalente Positiv-Sequenz-Impedanz an dem Knoten k ist, Z u(k+1) die Positiv-Sequenz-Impedanz des Netzwerks gesehen von den Knoten k + 1 zum Ende der Einspeisung ist, und wobei R_f der Fehlerwiderstand ist, Berechnen des Abstandsfaktors x vom Knoten zum Fehler als
M = (ΔZ f – Z 1k)(Z L + Z u1(k+1) ) – ΔZ f Z 1k,was wiederholt wird, bis x < 1, und Bestimmen des Abstands bis zum Fehler d_f als df = d + xlk wobei d der Abstand von der Unterstation zum Knoten k und Abstand l_k die Sektorlänge ist.
Vorrichtung (6) zur Ortsbestimmung einer Fehlers, welcher in einer von mehreren Leitungen in einem Energieverteilungsnetzwerk aufgetreten ist, umfassend Mittel zum Messen von Werten der gemeinsamen Versorgungsspannung der mehreren Leitungen und der Ströme der mehreren Leitungen, bevor und nachdem ein Fehler aufgetreten ist; Mittel (10) zum Berechnen der äquivalenten Positiv-Sequenz-Impedanz Z f1k und Null-Sequenz-Impedanz Z f0k des Netzwerks in einem stationären Zustand vor dem Fehler für alle M Knoten, Informationsspeicher-Mittel, welche Informationen über die Konfiguration und Topologie des Netzwerks enthalten, wobei die Vorrichtung mit einem übergeordneten Schutzsystem verbunden ist, zum Erhalten von Informationen betreffend welche der mehreren Leitungen fehlerhaft wurde und welche Art von Fehler aufgetreten ist, gekennzeichnet durch: Mittel (6c) zum Berechnen der äquivalenten Impedanz Z _ek am Knoten k unter Verwendung einer Fehlerschleifenrechnung abhängig von der Fehlerart als:
wobei
und: V _ph – Spannung bei der fehlerhaften Phase, Z _1f – Positiv-Sequenz-Fehler-Schleifenimpedanz erhalten aus Messungen, I _p, I _pN – geeignet: Fehlerschleife und Restströme erhalten aus Messungen und Prüfen, ob Im(Z ek) ≥ 0, k = 1, 2, ..Mwobei, wenn erfüllt, Bestimmen der Distanz zu dem Fehler gemäß, wenn der Fehler eine Phase zu Erde- Fehler ist: Mittel zum Definieren I _p, I _pN, als I _ph – wenn die Messungen in der Einspeisung sind;
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wobei I _ph der Strom an der fehlerhaften Phase ist, I _pre die Positiv-Sequenz-Impedanz vor dem Fehler am Versorgungstransformator ist, und I _N = I _A + I _B + I _C – wenn die Messungen in der Einspeisung sind,
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wobei: V ₀ = (V _A + V _B + V _C)/3, wobei A, B, C die Phasen sind,
C_0k – Null-Sequenz-Kapazität der fehlerhaften Einspeisung, C_C0 – Null-Sequenz-Kapazität des gesamten Energieverteilungs-Netzwerks,
S _k und S _Σ Lasten vor dem Fehler der fehlerhaften Leitung bzw. aller Leitungen Mittel zum Berechnen der Impedanz Z _1f gemäß
unter der Annahme, dass Z 1f = Z f1k an dem Fehlerstelle und Umordnen Z 1f = Z 1N – k 1 Z f0k wobei:
Mittel zum Berechnen der Rest-Impedanz, die durch aufeinander folgende Knoten geht, gesehen von dem Knoten k, zu der Fehlerstelle als:
wobei Z _L die Reihen-Impedanz ist, Z _k die Impedanz an dem Knoten k ist, Z u(k+1) die Impedanz des Netzwerks gesehen vom Knoten k + 1 zum Ende der Einspeisung ist, und Index e die Abkürzung für den Begriff „äquivalent" ist und wobei R_f der Fehlerwiderstand ist, Mittel zum Berechnen des Abstandsfaktors x vom Knoten zum Fehler als
M = (ΔZ f – Z ek)(Z Le + Z ue(k+1) ) – ΔZ f Z ek,was wiederholt wird, bis x < 1, und Bestimmen des Abstands bis zum Fehler d_f als df = d + xlk wobei d der Abstand von der Unterstation zum Knoten k und Abstand l_k die Sektorlänge ist.
Vorrichtung (6) zur Ortsbestimmung einer Fehlers, welcher in einer von mehreren Leitungen in einem Energieverteilungsnetzwerk aufgetreten ist, umfassend Mittel zum Messen von Werten der gemeinsamen Versorgungsspannung der mehreren Leitungen und der Ströme der mehreren Leitungen, bevor und nachdem ein Fehler aufgetreten ist; Mittel (10) zum Berechnen der äquivalenten Positiv-Sequenz-Impedanz Z f1k und Null-Sequenz-Impedanz Z f0k des Netzwerks in einem stationären Zustand vor dem Fehler für alle M Knoten, Informationsspeicher-Mittel, welche Informationen über die Konfiguration und Topologie des Netzwerks enthalten, wobei die Vorrichtung mit einem übergeordneten Schutzsystem verbunden ist, zum Erhalten von Informationen betreffend welche der mehreren Leitungen fehlerhaft wurde und welche Art von Fehler aufgetreten ist, gekennzeichnet durch: Mittel (6c) zum Berechnen der äquivalenten Impedanz Z _ek am Knoten k unter Verwendung einer Fehlerschleifenrechnung abhängig von der Fehlerart als:
wobei
und: V _ph – Spannung bei der fehlerhaften Phase, Z _1f – Positiv-Sequenz-Fehler-Schleifenimpedanz erhalten aus Messungen, I _p, I _pN – geeignet: Fehlerschleife und Restströme erhalten aus Messungen und Prüfen, ob Im(Z ek) ≥ 0, k = 1, 2, ..Mwobei, wenn erfüllt, die Distanz zu dem Fehler bestimmt wird gemäß, falls der Fehler eine Phase zu Phase- Fehler ist: Mittel zum Definieren von I _p, I _pN als I _ph, – wenn die Messungen in der Einspeisung sind,
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wo I _ph, der Strom an der fehlerhaften Phase ist, Z _pre, die Positiv-Sequenz-Impedanz vor dem Fehler am Versorgungstransformator ist, und I _N = I _A + I _B + I _C – wenn die Messungen in der Einspeisung sind
wenn die Messungen an der Unterstation sind, wobei: V ₀ = (V _A + V _B + V _C)/3, wobei A, B, C die Phase sind,
C_0k – Null-Sequenz-Kapazität der fehlerhaften Einspeisung, C_C0 – Null-Sequenz-Kapazität des gesamten Energieverteilungs-Netzwerks,
S _1k und S _Σ Lasten vor dem Fehler der fehlerhaften Leitung bzw. aller Leitungen Berechnen der Impedanz Z _1f gemäß
wobei: V _pp – Phase-Phase Spannung, I _pp – Phase-Phase Strom, z. B. für A–B Fehler: V pp = V A – V B, I pp = I A
Mittel zum Berechnen der Rest-Impedanz, die durch aufeinander folgende Knoten geht, gesehen von dem Knoten k, zu der Fehlerstelle, als:
wobei Z _L Reihen-Impedanz ist, Z _k die äquivalente Positiv-Sequenz-Impedanz an dem Knoten k ist, Z u(k+1) die Positiv-Sequenz-Impedanz des Netzwerks gesehen vom Knoten k + 1 zum Ende der Einspeisung, und wobei R_f der Fehlerwiderstand ist, Mittel zum Berechnen des Abstandsfaktors x vom Knoten zum Fehler als
M = (ΔZ f – Z 1k)(Z L + Z u1(k+1) ) – ΔZ f Z 1k,was wiederholt wird, bis x < 1,, und Mittel zum Bestimmen des Abstands bis zum Fehler d_f als df = d + xlk wobei d der Abstand von der Unterstation zum Knoten k und Abstand l_k die Sektorlänge ist.
Verwendung der Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 4 zum Bestimmen des Abstands zu einem Fehler in einem Energieverteilungsnetzwerk.
Computerprogramm-Produkt umfassend Computercodemittel, um einen Computer zu veranlassen, das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 auszuführen.
Verwendung des Computerprogramm-Produkts gemäß Anspruch 6, um einen Abstand zu einem Fehler in einem Energieverteilungsnetzwerk zu bestimmen.
Computerlesbares Medium, umfassend die Computercodemittel gemäß Anspruch 6.