DE10307972B4

DE10307972B4 - Verfahren zur Erkennung und Ortung von niederohmigen und hochohmigen Erdschlüssen in elektrischen Versorgungsnetzen

Info

Publication number: DE10307972B4
Application number: DE2003107972
Authority: DE
Inventors: Gernot Druml; Andreas Dr. Kugi
Original assignee: EDC GmbH
Current assignee: EDC GmbH
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: ITVR20040022A1; AT500004A2; AT500004B1; DE10307972A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung und Ortung von niederohmigen und hochohmigen Erdschlüssen in elektrischen Energieversorgungsnetzen gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
A) Zum Zeitpunkt t₁ erfolgt je Abgang eine Messung und Berechnung der Summenadmittanz gegen Erde sowie eine Aufteilung der Unsymmetrie auf die einzelnen Leiter-Erde Admittanzen bestehend aus den folgenden Schritten:
a) Einspeisen eines zusammengesetzten Stromes in das Nullsystem des gelöschten Netzes.
b) Wobei sich der Strom aus der Überlagerung des Stromes mit der Amplitude I_f1 und der Frequenz f₁ und des zweiten Stromes mit der Amplitude I_f2 und der Frequenz f₂ zusammensetzt.
c) Messen der Verlagerungsspannungen U _{0_f1_x} und U _{0_f2_x} nach bekannten Verfahren für die beiden Frequenzen je Abgang x oder an der Sammelschiene mit eindeutiger Zuordnung zum Abgang x.
d) Messen der Summenströme I _{Σ_f1_x} und I _{Σ_f2_x} nach bekannten Verfahren nach Betrag und Winkel für die beiden Frequenzen je Abgang x. Der Winkel bezieht sich auf die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung und Ortung eines niederohmigen und hochohmigen Erdschlusses in elektrischen Energieversorgungsnetzen.

In der Offenlegungsschrift WO 96/27138 A1 ist ein Verfahren mit einer mit der Netzfrequenz arbeitenden Stromeinspeisung vorgestellt. Zur Bestimmung der Leiter-Erdkapazität sind zwei Messzyklen erforderlich, während der sich das Netz bzw. der Übergangswiderstand an der Fehlerstelle nicht verändern darf. In der Praxis zeigt sich, dass gerade bei hochohmigen Fehlern sich der Übergangswiderstand durch Verkohlungserscheinungen an der Fehlerstelle stark ändert. Der erforderliche Messzyklus zur Gewinnung der Referenzwerte kann bis zu einigen Minuten dauern, da unter anderem auch Einschwingzeiten abgewartet werden müssen.

Des weiteren werden bei diesem Verfahren bezüglich der wesentlichen Größe E1, die der Spannung des Mitsystems entspricht, Annahmen bezüglich der Größe und der Richtung getroffen, die oft nicht zutreffen.

Das Verfahren ist nicht für niederohmige Erdschlüsse geeignet, da durch die netzfrequente Stromeinspeisung keine genügend große Spannungsänderung erreicht wird. Dadurch ist eine Bestimmung der Leiter-Erde Admittanz bei niederohmigen Fehlern nicht möglich.

Wenn die Verlagerungsspannung gleich groß ist, wie die Spannung der Stromeinspeisung, so bewirkt die Zuschaltung der "Stromeinspeisung" keine Änderung der Verlagerungsspannung, sodass auch in diesem Fall eine Berechnung von Ya und Yu nicht erfolgen kann.

Mit dem Verfahren ist eine Kompensation oder Unterdrückung durch Übersprechen des Mitsystems in den Nullstrom nicht möglich. Des weitern ist eine Kompensation des Phasensplittings, das üblicher weise bei den häufig verwendeten vermaschten Netzen auftritt, nicht möglich.

Bei dem Verfahren der WO 92/18872 A1 werden aus zwei Messwertparen die Admittanzen jedes einzelnen Abganges vor und nach der Änderung der Verlagerungsspannung ermittelt. Eine Differenz von ungleich Null zeigt den fehlerhaften Abgang an. Da die Spannungsänderung rein passiv durch Veränderung der Abstimmung des Netzes erfolgt, ist es erforderlich, dass eine genügend große Verlagerungsspannung existiert. Das Verfahren funktioniert nicht für symmetrische Netze, da dann eine Bestimmung der Nulladmittanz nicht möglich ist. Durch die notwendige Verstellung der Petersen-Spule im Falle eines Erdschlusses wird viel Zeit für die Verstellung der Petersen-Spule benötigt. Während dieser Zeit wird vorausgesetzt, dass sich der Übergangswiderstand an der Fehlerstelle sich nicht ändert. Im Falle einer sehr empfindlichen Einstellung wird die Petersenspule bei jeder kleinen Änderung von U ₀ zu einem Suchlauf gestartet.

Bei dem Verfahren nach der WO 98/20356 A1 werden im Umspannwerk nur die Verlagerungsspannung U ₀ und die Mitspannung U ₁ gemessen. Der hochohmige Erdschluss wird aus dem Vergleich der Richtung von Z ₀ mit der Mitspannung U ₁ erkannt. Eine abgangsselektive Erkennung des Erdschlusses ist nicht möglich. Außerdem wird die Null-Impedanz Z ₀ benötigt, die aber nur über Netzmodelle gerechnet dem Relais zur Verfügung gestellt werden. Eine selbständige Erkennung einer Änderung des Schaltzustandes ist nicht möglich. Es kann gezeigt werden, dass bei vorhandener Unsymmetrie des Netzes, bei diesem Verfahren eine geänderte Leitungslänge als Änderung der Unsymmetrie und somit als hochohmigen Erdschluss interpretiert wird. Eine Überprüfung der Leiter-Erde Admittanz ist vor der Anzeige eines hochohmigen Erdschlusses unbedingt notwendig, um eine Überreaktion des Schutzrelais zu unterbinden.

In der Offenlegungsschrift WO 99/10753 A1 wird ein Verfahren zur Erkennung von hochohmigen Erdschlüssen vorgestellt. Für die Berechnung wird auch hier die unbekannte und laut Offenlegungsschrift nicht einfach nachmessbare Nullimpedanz Z ₀ benötigt. Laut Offenlegungsschrift sind neue Werte für Z ₀ erst nach einem Erdschluss verfügbar. Umschaltungen im gesunden Netz werden nicht erfasst bzw. eine selbständige Erkennung einer Änderung des Schaltzustandes ist nicht möglich. Es kann auch hier gezeigt werden, dass bei vorhandener Unsymmetrie des Netzes, bei diesem Verfahren eine geänderte Leitungslänge als Änderung der Unsymmetrie und somit als hochohmigen Erdschluss interpretiert wird. Eine Überprüfung der Leiter-Erde Admittanz ist vor der Anzeige eines hochohmigen Erdschlusses unbedingt notwendig, um eine Überreaktion des Schutzrelais zu unterbinden.

Zusammengefasst versagen die bekannten Verfahren zur Erkennung von einpoligen hochohmigen Erdschlüssen bei den üblichen Betriebsbedingungen im Netz, denn es werden Annahmen getroffen die in der Praxis nicht haltbar sind. Im wesentlichen wirken sich das Übersprechen des sich ändernden Laststromes auf das Nullsystem, der veränderliche Widerstand an der Fehlerstelle oder die mit großem Aufwand zu ermittelnde Nullimpedanz störend aus. In der Praxis muss die Empfindlichkeit drastisch reduziert werden, d.h. in den Bereich von einigen 100 Ohm, damit keine Fehlanzeigen verursacht werden.

Alle oben erwähnten Probleme werden mit dem neuen Verfahren beseitigt, da die Bestimmung der Summenadmittanz durch Messung bei einer Frequenz ungleich der Netzfrequenz erfolgt. Das lastabhängige Übersprechen der Grundschwingung wird dadurch bei der Bestimmung der Summenadmittanz herausgefiltert. Der Einfluss der fehlerbehafteten Messung durch die offene Dreieckswicklung, bei der die Summe von drei großen Spannungen gebildet wird, ist stark reduziert, da die beiden Frequenzen als Nullspannung eingespeist und gleichphasig zur Erde gemessen werden. Eine störende Überlagerung durch eine wesentlich größere Spannung erfolgt bei diesen Frequenzen nicht. Außerdem werden die beiden Fre quenzen zum gleichen Zeitpunkt gemessen und bewertet. Eine zeitliche Konstanz des Netzes und des Übersprechens während der Dauer von einigen Sekunden, wie bei den anderen Verfahren gefordert, ist bei dem neuen Verfahren nicht erforderlich. Eine Messperiode von 200 bis 240 ms ist üblicherweise bereits ausreichend. Ebenso kann der störende Einfluss des Phasensplittings mit diesem Verfahren eliminiert werden. Dadurch wird für übliche Betriebszustände des Netzes eine selektive Erkennung von hochohmigen Erdschlüssen möglich.

Als hochohmige Erdschlüsse werden im allgemeinen Sprachgebrauch bereits Übergangswiderstände von größer 1 kOhm bezeichnet, weil sie mit den üblichen Verfahren nicht mehr feststellbar sind. Hochohmige Erdschlüsse treten beispielsweise auf, wenn ein umgestürzter Baum eine Leitung berührt (40 kOhm bis 100 kOhm), ein Leiterseil nach einem Seilriss auf trockenem Sand, trockenem Felsen, Schnee oder Eis fällt, oder nach einem rückwärtigen Kabelbruch, bei welchem ein vom Verbraucher rückkehrendes Leiterseil zwar niederohmig die Erde berührt, aber von der Versorgungsseite aus gesehen einen hochohmigen Erdschluss besteht, weil die Impedanz des verbraucherseitigen Transformators sowie dessen Belastungszustand in den Erdschluss mit eingeht.

Hochohmige Erdschlüsse sind jedoch sehr gefährlich. Zwar ist durch den hohen Widerstand der Strom an der Fehlerstelle reduziert, doch ergeben sich aus demselben Grund sehr hohe Schritt- und Berührspannungen.

Die oben erwähnten Verfahren funktionieren bei den getroffen Annahmen, die aber im üblichen Netzbetrieb zu stark idealisiert sind und nicht haltbar sind.

Mit dem neuen Verfahren wird bei einer von der Netzfrequenz unterschiedlichen Frequenz gemessen. Die netzfrequenten Komponenten werden herausgefiltert und wirken sich nicht auf die Ermittlung der Y _{Σ_x} Werte eines Abganges aus.

Durch die gleichzeitige Einspeisung von zwei Strömen mit zwei unterschiedlichen Frequenzen und gleichzeitiger Auswertung der Messungen für diese beiden Frequenzen und der Netzfrequenz erfolgt die Berechnung von Y _{Σ_x} und der Unsymmetrie Y _{u_x} des Abganges sehr schnell und zur gleichen Zeit. Es müssen nicht aufeinander folgende Messwerte bzw. Netzzustände für die Berechnung verwendet werden.

Durch eine Parametrierung können Maximalwerte für die Änderung der Verlagerungsspannung U ₀ verursacht durch die Stromquelle bzw. maximale Stromwerte für die Stromquelle vorgegeben werden. Durch Überwachung der Verlagerungsspannung wird die Größe der eingespeisten Ströme so eingestellt, dass einerseits eine genügend große Verlagerungsspannung auch bei großen Verstimmungen entsteht bzw. anderseits bei sehr kleinen Netzen die Grenzwerte für U ₀ nicht überschritten wird.

Als Auslösekriterium für einen Berechnungsgang der Summenadmittanz kann eine Änderung der netzfrequenten Verlagerungsspannung sein.

Bei symmetrischen Netzen muss eine Änderung des Netzes nicht zwangsweise zu einer Änderung der Verlagerungsspannung führen. In diesem Fall wird ständig ein Mischstrom eingespeist und die Überwachung der Leitungslängen eines Abganges erfolgt ständig.

Bei netzfrequenten Stromeinspeisungen müssen für dezentrale Relais sehr aufwendige Synchronisationsschaltungen gebaut werden, um die Messzeitpunkte mit dem Schaltzustand der Stromeinspeisung zu synchronisieren. Bei dem neuen Verfahren ergibt sich die Synchronisation und die Erkennung von Änderungen des Schaltzustandes automatisch.

Die Einspeisung kann über eine Leistungshilfswicklung der Petersen-Spule oder über einen Hilfstrafo erfolgen. Die Spannung U ₀ kann direkt am Abgang oder an der Sammelschiene mit den bekannten Verfahren der offenen Dreieckswicklung erfolgen. Wird die Spannung U ₀ an der Sammelschiene gemessen, so muss eine eindeutige Zuordnung der Spannung zum jeweiligen Abgang x erfolgen. Die Nullströme können mit Hilfe von Kabelumbauwandler oder mit Hilfe der Holmgreenschaltung im Abgang x gemessen werden.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Erkennung und Ortung eines Erdschlusses durch die folgenden Schritte gekennzeichnet

A) Zum Zeitpunkt t₁ erfolgt je Abgang eine Messung und Berechnung der Summenadmittanz gegen Erde sowie eine Aufteilung der Unsymmetrie auf die einzelnen Leiter-Erde Admittanzen bestehend aus den folgenden Schritten:
a) Einspeisen eines zusammengesetzten Stromes in das Nullsystem des gelöschten Netzes.
b) Wobei sich der Strom aus der Überlagerung des Stromes mit der Amplitude I_f1 und der Frequenz f₁ und des zweiten Stromes mit der Amplitude I_f2 und der Frequenz f₂ zusammensetzt.
c) Messen der Verlagerungsspannungen U _{0_f1_x} und U _{0_f2_x} nach bekannten Verfahren für die beiden Frequenzen je Abgang x oder an der Sammelschiene mit eindeutiger Zuordnung zum Abgang x.
d) Messen der Summenströme I _{Σ_f1_x} und I _{Σ_f2_x} nach bekannten Verfahren nach Betrag und Winkel für die beiden Frequenzen je Abgang x. Der Winkel bezieht sich auf die zugehörigen Verlagerungsspannung U _{0_f1_x} und U _{0_f2_x} des Abganges x.
e) Ermitteln der Summenadmittanz je Abgang x für beide Frequenzen:
f) Der Wirkanteil G_x je Abgang der Ersatzschaltung ergibt sich unmittelbar aus dem Realteil der Summenadmittanz.
g) Die Berechnung der Erdkapazität C_Ex und die Induktivität einer eventuell vorhandenen Petersenspule L_Ex im Abgang erfolgt je Abgang aus den beiden Imaginärteilen durch Umformung
h) Berechnung der Summenadmittanz je Abgang für die Netzfrequenz f_n
i) Messen der Verlagerungsspannungen U _{0_x} und der Summenströme I _{Σ_x} nach bekannten Verfahren nach Betrag und Winkel für die Netzfrequenzen je Abgang x zum Zeitpunkt t₁. Der Winkel bezieht sich auf die zugehörigen Verlagerungsspannung des Abganges x.
j) Messung der Leiter-Erdspannungen und Berechnung der Spannung U ₁ des Mitsystems bei Netzfrequenz nach bekannten Verfahren.
k) Berechnung von Y _{u_x} je Abgang mit:
l) Aufteilen der Unsymmetrie je Abgang auf die drei Leiter:
m) Überschreitet im Abgang x der Betrag der Abweichung des Realteils von Y ₁, Y ₂ oder Y ₃ vom mittleren Realteil von Y _Σx einen eingestellten Grenzwert, so wird ein niederohmiger Fehler erkannt.
B) Zum Zeitpunkt t₂ erfolgt je Abgang x eine Überprüfung auf eine zusätzliche hoch- oder niederohmige Unsymmetrie bzw. auf eine Schalthandlung im Abgang bestehend aus den folgenden Schritten:
a) Messen der Verlagerungsspannungen U _{0_x_t2} und der Summenströme I _{Σ2_x_t2} nach bekannten Verfahren nach Betrag und Winkel für die Netzfrequenzen je Abgang x. Der Winkel bezieht sich auf die zugehörigen Verlagerungsspannung des Abganges x.
b) Berechnen der zusätzlichen Unsymmetrie mit
c) Auswahl jenes k, bei dem sich der größte Wirkanteil bei der Fehleradmittanz Y _F ergibt, da für den Erdschlussfall eine ohmsche Komponente zu erwarten ist.
d) Überschreitet Y _F einen eingestellten Grenzwert, so wird mit dem Verfahren A) die Summenadmittanz Y _Σ überprüft. Überschreitet der Betrag des Imaginärteils von
einen einstellbaren Grenzwert, so wird eine Schalthandlung erkannt und Y _{Σ_t2} als neuer Referenzwert übernommen. Im anderen Fall wird ein hoch- bzw. niederohmiger Erdschluss erkannt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand des folgenden Schaltbildes beispielhaft näher beschrieben:
Im Bild 1 ist ein gelöschtes Drehstromnetz mit nur einem Abgang gezeigt. Die Stromeinspeisung mit einem Mischstrom bestehend aus bis zu zwei überlagerten Strömen mit unterschiedlichen und von der Netzfrequenz abweichenden Frequenz erfolgt in diesem Beispiel im Sternpunkt des Transformators.

Für den gesunden Netzbetrieb kann für den Summenstrom für den Abgang x allgemein die folgende Gleichung angeschrieben werden:

Die Leiter-Erde Admittanzen bestehen normalerweise nur aus einer ohmschen Ableitung und der Leiter-Erde Kapazität. In gelöschten Systemen sind aber auch verteilte Petersen-Spulen oder einphasige Kompensationsdrosseln möglich. Um auch diese zu Berücksichtigen wird die Leiter-Erde Admittanz mit zwei Frequenzen gemessen. Dadurch ist eine Bestimmung der drei Komponenten je Abgang möglich und die entsprechenden Admittanzen können auf die Netznennfrequenz zurückgerechnet werden.

Mit Hilfe der Stromeinspeisung ist es möglich bei von der Netzfrequenz abweichenden Frequenz die Summenadmittanz je Abgang zu ermitteln.

Die Messung wird nicht durch die häufig beachtlichen Störeinflüsse im netzfrequenten Bereich beeinflusst. Für diese nicht-netzfrequenten Messungen ist U _1N in Gleichung (28) mit Null anzusetzen. Die Messung ist durch die Einspeisung sowohl bei symmetrischen Netzen als auch während des Erdschlusses möglich. Schalthandlungen werden durch Änderung der Summenadmittanz erkannt. Eine Unterdrückung von Überreaktionen des Relais bei hochohmigen Fehlern ist dadurch jederzeit und rasch möglich.

Durch die gleichzeitige Auswertung der netzfrequenten Komponenten von U ₀, U ₁ und I _{Σ_x} kann die Unsymmetrie im Abgang x ermittelt werden.

Die Aufteilung der Unsymmetrie auf die einzelnen Leiter kann nach Gleichung (24) erfolgen. Damit ist eine vollständige Beschreibung im Dreiphasensystem möglich.

Erfolgt ein hochohmiger Fehler, so wird in einem Leiter eine zusätzliche Admittanz zugeschaltet. Im Bild 1 ist dies durch den Schalter S und die Admittanz Y _F dargestellt.

Der Faktor k ist davon abhängig, in welchem Leiter der Erdschluss auftritt. Durch Verwendung der Messwerte zum Zeitpunkt t₁ und der auch zum Zeitpunkt t₁ gemessenen Summenadmittanz kann eine Fehlerimpedanz mit Hilfe der folgenden Gleichung ermittelt werden.

wobei wieder der Faktor k abhängig vom angenommenen Erdschluss ausgewählt wird. Normalerweise stellt ein Erdschluss einen ohmschen Widerstand dar, sodass jenes k gewählt wird, bei dem der Wirkanteil von Y _F am größten ist.

Gleichzeitig mit dieser Messung ist auch die aktuelle Messung der Summenadmittanz Y _{Σ_t2} möglich. Wird eine zu große Änderung in dessen Imaginärteil im Vergleich zu dem vorher gemessenen Wert Y _{Σ_t1} festgestellt, so ist die Abweichung nicht auf eine zusätzliche Unsymmetrie sondern auf eine Schalthandlung zurückzuführen. Die zugehörige Erdschlussmeldung wird unterdrückt.

Es kann aber die aktuelle Unsymmetrie der Leitwerte Y _{1_x}, Y _{2_x} und Y _{3_x} untersucht werden. Überschreitet der ohmsche Anteil einen definierten Wert, so kann dies als Erdschluss gemeldet werden. Die Messung und Berechnung der Verteilung von Y _{1_x}, Y _{2_x} und Y _{3_x} kann mit diesem neuen Verfahren jederzeit erfolgen, auch während eines niederohmigen Erdschlusses.

Durch die gleichzeitige Messung mit drei Frequenzen werden die Werte sehr schnell ermittelt. Die Störeinflüsse durch schwankende Übergangswiderstände sind minimiert.

Da die Messung von Y _Σ nicht durch ein lastabhängiges Übersprechen des netzfrequenten System beeinflusst wird, kann auch eine Plausibilitätsprüfung in Bezug auf lastabhängiges Übersprechen und Phasensplitting im vermaschten Netz erfolgen. Diese Effekte führten bei den bisherigen Verfahren zu nicht beherrschbaren Fehlanzeigen. Effekte bezüglich des Übersprechen sind im Artikel "Control of Petersen Coils, ISTET 2001" ausführlich beschrieben.

Die bisherigen Verfahren versagen auch bei Netzen, bei denen während der Messperiode von bis zu einigen Minuten die Nullspannung bzw. der Nullstrom nicht konstante Werte hat.

Weitere Vorteile des Verfahrens sind:

– Die Messung der Spannungen für die von der Netzfrequenz abweichenden Frequenzen über das offene Dreieck ist wesentlich genauer, da eine Sum menbildung von drei großen Werten, wie es beim Drehstromsystem erfolgt, nicht statt findet.
– Der Messzyklus ist im wesentlichen nur vom verwendeten Filteralgorithmus abhängig.
– Die Messung von Y _{Σ_x} des Abganges kann kontinuierlich erfolgen
– Die Messung kann auch auf Anforderung, z.B. nach Änderung der netzfrequenten Verlagerungsspannung oder in zyklischen Zeitabständen z.B. alle 10 min erfolgen.
– Die Leitungskapazität je Abgang wird ermittelt. Diese Werte können auch für die Regelung einer Petersen-Spule verwendet werden.
– Die Messung liefert die Y _{Σ_x} auch für vollkommen symmetrische Netze.
– Schalthandlungen werden mit diesem Messverfahren auch in symmetrischen Netzen erkannt.
– Fehlanzeigen der Erdschlussortung können durch die schnelle Messung von Y _{Σ_x} rasch unterdrückt werden.
– Durch die schnelle Ermittlung von Y _{Σ_x} sind die tatsächlichen Ortungsergebnisse wesentlich schneller verfügbar. Mit netzfrequenten Stromeinspeisungen kann dies einige Minuten dauern, falls stationäre Zustände an der Fehlerstelle vorliegen. Bereits bei kleineren Schwankungen liefern die bisher bekannten Verfahren überhaupt keine Ergebnisse, da die Bestimmung von Ya keine gültigen reproduzierbare Ergebnisse ergeben.
– Verteilte Petersen-Spulen in Abgängen können erfasst und berücksichtigt werden. Bei netzfrequenten Stromeinspeisungen werden Stromänderungen auf kompensierten Abgänge zu stark bewertet.
– Die Messung erfolgt, ohne einer Verstellung der Petersen-Spule, wodurch die mechanische Beanspruchung der Petersen-Spule stark reduziert wird. Diese kann vor allem in Netzen mit Übersprechen des Laststromes auf das Nullsystem sehr groß sein, da bei jeder Laständerung ein Berechnungsgang gestartet wird.
– Während der Messung wird die Petersen-Spule nicht verstellt, sodass die geforderte Kompensation bei den meisten Messaufgaben beibehalten wird.
– Die Frequenzen können bei großer Verstimmung so gewählt werden, dass in der Nähe der Eigenfrequenz des Netzes gemessen wird. Dadurch wird auch für stark verstimmte Netze eine genaue Messung erreicht.

Claims

Verfahren zur Erkennung und Ortung von niederohmigen und hochohmigen Erdschlüssen in elektrischen Energieversorgungsnetzen gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: A) Zum Zeitpunkt t₁ erfolgt je Abgang eine Messung und Berechnung der Summenadmittanz gegen Erde sowie eine Aufteilung der Unsymmetrie auf die einzelnen Leiter-Erde Admittanzen bestehend aus den folgenden Schritten: a) Einspeisen eines zusammengesetzten Stromes in das Nullsystem des gelöschten Netzes. b) Wobei sich der Strom aus der Überlagerung des Stromes mit der Amplitude I_f1 und der Frequenz f₁ und des zweiten Stromes mit der Amplitude I_f2 und der Frequenz f₂ zusammensetzt. c) Messen der Verlagerungsspannungen U _{0_f1_x} und U _{0_f2_x} nach bekannten Verfahren für die beiden Frequenzen je Abgang x oder an der Sammelschiene mit eindeutiger Zuordnung zum Abgang x. d) Messen der Summenströme I _{Σ_f1_x} und I _{Σ_f2_x} nach bekannten Verfahren nach Betrag und Winkel für die beiden Frequenzen je Abgang x. Der Winkel bezieht sich auf die zugehörigen Verlagerungsspannung U _{0_f1_x} bzw. U _{0_f2_x} des Abganges x. e) Ermitteln der Summenadmittanz je Abgang x für beide Frequenzen:
f) Der Wirkanteil G_x je Abgang der Ersatzschaltung ergibt sich unmittelbar aus dem Realteil der Summenadmittanz.
g) Die Berechnung der Erdkapazität C_Ex und die Induktivität einer eventuell vorhandenen Petersenspule L_Ex im Abgang erfolgt je Abgang aus den beiden Imaginärteilen durch Umformung
h) Berechnung der Summenadmittanz je Abgang für die Netzfrequenz f_n
i) Messen der Verlagerungsspannungen U _{0_x} und der Summenströme I _{Σ_x} nach bekannten Verfahren nach Betrag und Winkel für die Netzfrequenzen je Abgang x zum Zeitpunkt t₁. Der Winkel bezieht sich auf die zugehörigen Verlagerungsspannung des Abganges x. j) Messung der Leiter-Erdspannungen und Berechnung der Spannung U ₁ des Mitsystems bei Netzfrequenz nach bekannten Verfahren. k) Berechnung von Y _{u_x} je Abgang mit:
l) Aufteilen der Unsymmetrie je Abgang auf die drei Leiter:
wobei a dem bekannten komplexen Drehoperator
für Dreiphasensystem entspricht. m) Überschreitet im Abgang x der Betrag der Abweichung des Realteils von Y ₁, Y ₂ oder Y ₃ vom mittleren Realteil von Y _Σx einen eingestellten Grenzwert, so wird ein niederohmiger Fehler erkannt. B) Zum Zeitpunkt t₂ erfolgt je Abgang x eine Überprüfung auf eine zusätzliche hoch- oder niederohmige Unsymmetrie bzw. auf eine Schalthandlung im Abgang bestehend aus den folgenden Schritten: a) Messen der Verlagerungsspannungen U _{0_x_t2} und der Summenströme I _{Σ2_x_t2} nach bekannten Verfahren nach Betrag und Winkel für die Netzfrequenzen je Abgang x. Der Winkel bezieht sich auf die zugehörigen Verlagerungsspannung des Abganges x. b) Berechnen der zusätzlichen Unsymmetrie mit
c) Auswahl jenes k, bei dem sich der größte Wirkanteil bei der Fehleradmittanz Y _F ergibt, da für den Erdschlussfall eine ohmsche Komponente zu erwarten ist. d) Überschreitet Y _F einen eingestellten Grenzwert, so wird mit dem Abschnitt A) die Summenadmittanz Y _F überprüft. Überschreitet der Betrag des Imaginärteils von
einen einstellbaren Grenzwert, so wird eine Schalthandlung erkannt und I _{Σ_x_t2}, U _{0_x_t2} und Y _{Σ_t2} als neuer Referenzwert übernommen. Im anderen Fall wird ein hoch- bzw. niederohmiger Erdschluss erkannt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromeinspeisung im Sternpunkt des Speise-Transformators erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromeinspeisung im Sternpunkt eines Nullpunktsbildners erfolgt.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplung der Stromeinspeisung über einen Hilfstrafo oder über eine Leistungshilfswicklung der Petersen-Spule erfolgt
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt B) des Anspruches 1 kontinuierlich wiederholt wird.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch für andere Sternpunktsbehandlungen bzw. auch für zweiphasige Netze oder mehrphasige Netze anwendbar ist.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung von Y _{Σ_x} kontinuierlich erfolgt, d.h. eine Schalthandlung sofort erkannt wird und nicht erst über einen zusätzlichen Berechnungsgang angefordert werden muss.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei symmetrischen Netzen eine kontinuierliche oder eine kurze in definierten Zeitabständen wiederholte Einspeisung des Mischstromes erfolgt, um Schalthandlungen im Abgang möglichst rasch zu erfassen.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der 50 Hz-Verlagerungsspannung einen oder mehrere Messzyklen zur Bestimmung der Summenadmittanz und der Fehleradmittanz je Abgang auslösen.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein externes Signal ein oder mehrer Messzyklen zur Bestimmung der Summenadmittanz und der Fehleradmittanz je Abgang ausgelöst werden.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen f₁ und f₂ so gewählt werden, dass diese in der Nähe der Resonanzfrequenz des Netzes liegen.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei verrauschten Netzen eine Mittelwertbildung über mehrere Messungen erfolgt
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlenden Kompensationsspulen im Abgang x nur mit einer Frequenz f1 gemessen wird.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Vergleich von Y _{Σ_t2} mit Y _{Σ_t1} Störeinflüsse durch Übersprechen des Laststromes auf den Summenstrom z.B. durch eine schlecht abgeglichene Holmgreenschaltung unterdrückt oder kompensiert werden.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Vergleich von Y _{Σ_t2} mit Y _{Σ_t1} Störeinflüsse verursacht durch Phasensplitting bei Ringleitungen unterdrückt oder kompensiert werden.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vorgabe einer maximalen Änderung der Verlagerungsspannung der Einspeisestrom bis auf einen zugehörigen maximalen Wert geregelt wird.