Leikermoser, Albert (Eduard Kuhnstrasse 9 Salzburg, A-5020, AT)
| 1. | Verfahren zur Ortung von einpoligen Erdfehlern in einem Abzweig oder einem Leitungsabschnitt eines sternpunktkompensierten oder sternpunktisolierten elektrischen Versorgungsnetzes, bei welchem eine SternpunktVerlagerungsspannung Une, beziehungsweise eine der SternpunktVerlagerungsspannung Une proportionale Messgröße, und ein Nullstrom ik), beziehungsweise eine dem Nullstrom i0(k) proportionale Messgrö#e, jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes k des Netzes in einer geeigneten Weise gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der SternpunktVerlagerungsspannung Une und der Nullströme iolk) zu vorbestimmten Zeitpunkten digitalisiert werden und die Messwerte in digitaler Form in zumindest einen elektronischen Speicher abgelegt werden und dass die gespeicherten Messwerte von zumindest einer Messung vor und zumindest einer Messung nach einem Fehlereintritt mit einem geeigneten mathematischen Verfahren zur Ortung von einpoligen Erdfehlern ausgewertet werden. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der funktionelle Zusammenhang des Verhaltens von Abzweigbzw. LeitungsabschnittNullstrom i'k'jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes k des Netzes und der Sternpunkt Verlagerungsspannung Une sowohl für den Fall der Fehlerfreiheit, als auch für den Fehlerfall durch eine lineare Differentialgleichung oder Differenzengleichung zweiter oder höherer Ordnung, beziehungsweise durch deren zugehörige äquivalente Gleichung in integraler Form, vorzugsweise in deren numerischer Schreibweise, SI (n) = alS1 (n) + a2S2 (n) + a3S3(n)[+...+amSm(n)] beschrieben wird und dass sich der Fehlerfall vom Fall der Fehlerfreiheit nur durch Koeffizienten ai, a2 und as, bis gegebenenfalls am, unterscheidet. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sternpunkt Verlagerungsspannung Une und die Nullströme i0(k) zu äquidistanten Zeitpunkten T, <BR> <BR> <BR> <BR> entsprechend einer vorgegebenen Abtastfrequenz fA, mit T = I, gemessen werden.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> fA. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz fA so gewählt wird, dass sie einem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz fN entspricht. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierlich aus den momentanen Messwerten, zum Zeitpunkt nT, und den entsprechenden gespeicherten Messwerten einer ganzzahligen Anzahl j vorhergehender Netzperioden, der Sternpunkt Verlagerungsspannung Ue und der Nullströme iok) nach den Beziehungen je ein Differenzwert für den Nullstrom #i(k) (n) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes und der SternpunktVerlagerungsspannung Au (n) gebildet wird und diese Differenzwerte in digitaler Form in elektronischen Speichern abgelegt werden. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutbeträge der Momentanwerte der Differenzwerte #i(k) (n) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes und Au (n) mit vordefinierten Triggerschwellen verglichen werden und ein Fehlerzustand im Netz erkannt wird, wenn durch einen oder mehreren der Absolutbeträge der Differenzwerte die zugehörige Triggerschwelle hintereinanderfolgend für eine vordefinierte Anzahl überschritten wird und/oder die Absolutbeträge der Momentanwerte der SternpunktVerlagerungsspannung Ue (71) eine vordefinierte Triggerschwelle hintereinanderfolgend für eine vordefinierte Anzahl überschreiten und dass dieser Fehlereintritt an einer Ausgabeeinheit, beispielsweise ein Ausgabekontakt oder ein elektronisches Display, angezeigt wird. |
| 7. | Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gespeicherten Differenzwerten (n) und Au (n) mit Hilfe einer beliebigen numerischen Integrationsmethode, beispielsweise der Trapezregel, der Simpsonregel, oder einem numerischen Integrationsverfahren höherer Ordnung, die Wertefolgen Si(n), S1(n), S2(n) und S, (n), bis gegebenenfallsSm (n), wobei der Index n den Wert der jeweiligen Wertefolge zum Zeitpunkt nT und der Index 0 den Zeitpunkt des Fehlereintrittes bezeichnet, der Funktionen Si(t), S1(t), S2(t) und S2(t) entsprechend den Beziehungen ermittelt und gespeichert werden. |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizienten ai, a2 und a3, bis gegebenenfalls am, durch eine beliebige Methode, vorzugsweise durch eine Methode im Zeitbereich, oder im Bildbereich einer beliebigen Transformation, beispielsweise der ZTransformation, so bestimmt werden, dass die Differentialgleichung oder Differenzengleichung, bzw. die dazu äquivalente Gleichung in integraler Form, für den funktionellen Zusammenhang von Nullstrom iolk) eines überwachten Abzweiges oder Leitungsabschnittes k und der SternpunktVerlagerungsspannung Une für eine vorgegebene Anzahl von Samples bestmöglich erfüllt wird und dass die Werte der ermittelten Koeffizienten a1, a2 und a3, bis gegebenenfalls am, als Fehlererkennungskriterien für den entsprechenden überwachten Abzweig oder Leitungsabschnitt herangezogen werden. |
| 9. | Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest einen zu überwachenden Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes die Koeffizienten a,, a2 und a3 aus einem linearen Gleichungssystem dritter Ordnung, _a =b, mit einem aus den drei Koeffizienten ai, a2 und a3 bestehenden Lösungsvektor a, einer 3x3 Matrix C und einem dreidimensionalen Vektor b, deren Elemente aus den berechneten und gespeicherten Wertefolgen S, (n) Sl (n), S2 (n) und S3 (n) durch folgende Beziehungen ermittelt werden, berechnet werden und dass die Werte der so ermittelten Koeffizienten ai, a2 und a3 als Fehlererkennungskriterien für den entsprechenden überwachten Abzweig oder Leitungsabschnitt herangezogen werden. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein überwachter Leitungsabschnitt oder Abzweig als fehlerhaft erkannt wird, wenn die zugehörigen Koeffizienten a, und/oder a2 negativ oder kleiner einer vordefinierten Schwelle sind und als fehlerfrei erkannt wird, wenn die zugehörigen Koeffizienten a, und/oder a2 positiv oder größer einer vordefinierten Schwelle sind und dass a3 in einem sternpunktisolierten Netz null wird. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der detektierte Fehlerzustand als ein Zuschalten oder Wegschalten dieses Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes erkannt wird, wenn alle Messwerte U"e und ik dieses Abzweiges oder Leitungsabschnittes k vor beziehungsweise nach dem Zeitpunkt der Schalthandlung im Wesentlichen Null sind und dass in diesem Fall kein Fehlerzustand angezeigt wird. |
| 12. | Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzwert für den Nullstrom Ai (k) (n) jedes zu überwachenden Abzweiges und Leitungsabschnittes des Netzes und/oder der Differenzwert für die Sternpunkt Verlagerungsspannung Au (n) gleich der momentanen Messwerte der Nullströme io (k) bzw. der SternpunktVerlagerungsspannung Une zum Zeitpunkt nT gesetzt wird. |
| 13. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Fehlerzustandes im Netz erkannt wird, wenn der Effektivwert oder Absolutbetrag der SternpunktVerlagerungsspannung Une eine vordefinierte FehlerfreiSchwelle für eine vorgegebene Zeit unterschreitet. |
| 14. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalisierten Messwerte der SternpunktVerlagerungsspannung Une und der Nullströme folk) sequentiell in je einen, vorzugsweise ringförmig organisierten, elektronischen Speicher der Länge M abgelegt werden. |
| 15. | Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge M des ringförmigen Speichers so gewählt wird, dass sie einem ganzzahligen Vielfachen des Quotienten aus Abtastfrequenz fA und Netzfrequenz fN entspricht. |
| 16. | Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten Differenzwerte #i(k) (n) und #u(n) sequentiell in, vorzugsweise ringförmig organisierten, elektronischen Speichern der Länge N abgelegt werden und die Länge N kleiner oder gleich als die Länge M gewählt wird. |
| 17. | Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erkennen eines Fehlerzustandes noch genau N Differenzwerte Ai (k) (n) und Au (n) der Sternpunkt Verlagerungsspannung Une und der Nullströme i0(k) gebildet und abgespeichert werden. |
| 18. | Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erkennen eines Fehlerzustandes noch genau N Differenzwerte #i(k) (n) und #u(n) der Sternpunkt Verlagerungsspannung Une und des Nullstromes look) gebildet und abgespeichert werden und danach die Messwerterfassung und die Differenzwertbildung bis zur Erkennung des Endes des Fehlerzustandes unterbrochen wird und dass das Verfahren nach dem Erkennen des Endes des Fehlerzustandes wieder fortgesetzt wird. |
| 19. | Vorrichtung zur Ortung von einpoligen Erdfehlern in einem Abzweig oder einem Leitungsabschnitt eines sternpunktkompensierten oder sternpunktisolierten elektrischen Versorgungsnetzes, bestehend aus einer Spannungsmesseinheit zum kontinuierlichen Messen der SternpunktVerlagerungsspannung Une, beziehungsweise einer der Sternpunkt Verlagerungsspannung Ilne proportionalen Messgröße, sowie für jeden zu überwachenden Abzweig oder Leitungsabschnitt k des Netzes einer Strommesseinheit zum kontinuierlichen Messen des jeweiligen Nuilstromes iol"), beziehungsweise einer dem Nullstrom iolk) proportionalen Messgröße, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Analog/Digital Wandler vorgesehen ist, der die Messwerte zu bestimmten Zeitpunkten in eine digitale Form umwandelt, dass zumindest ein elektronischer Speicher zum Speichern der digitalisierten Messwerte vorgesehen ist und dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die zum Ausführen eines geeigneten mathematischen Verfahrens zur Ortung von einpoligen Erdfehlern anhand von Messwerten von zumindest einer Messung vor und zumindest einer Messung nach einem Fehlereintritt geeignet ist. |
| 20. | Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit für jeden zu überwachenden Abzweig oder Leitungsabschnitt k des Netzes die Koeffizienten a,, az und a3, bis gegebenenfalls am, einer linearen Differentialgleichung oder Differenzengleichung zweiter oder höherer Ordnung für den funktionellen Zusammenhang zwischen Nui ! strom dieses Abzweiges oder Leitungsabschnittes und der SternpunktVerlagerungsspannung Une, beziehungsweise aus deren äquivalenten Gleichung in integraler Form, vorzugsweise in numerischer Schreibweise, Si (n) = aSl (n) + a2S2(n)+a3S3(n)[+...+amSm(n)] durch eine beliebige Methode, vorzugsweise eine numerische Methode, im Zeitbereich oder im Bildbereich einer beliebigen Transformation, beispielsweise der ZTransformation, berechenbar sind und dass mit diesen Koeffizienten der fehlerhafte Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes bestimmbar ist. |
| 21. | Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsund Strommesseinheiten zur Durchführung von Messungen zu äquidistanten <BR> <BR> <BR> Zeitpunkten T, mit einer vorgebbaren Abtastfrequenz fA und T = fA, vorgesehen sind.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> fA. |
| 22. | Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in den Spannungs und Strommesseinheiten als Abtastfrequenz fA ein ganzzahliges Vielfaches der Netzfrequenz fN wählbar ist. |
| 23. | Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit aus den momentanen Messwerten, zum Zeitpunkt nT. und den entsprechenden gespeicherten Messwerten einer ganzzahligen Anzahl j vorhergehender Netzperioden der SternpunktVerlagerungsspannung Une und der Nullströme ilk) nach den Beziehungen Differenzwerte für die Nullströme Ai (k) (n) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes und die SternpunktVerlagerungsspannung A (n) berechenbar sind und dass diese Differenzwerte in digitaler Form in zumindest einem elektronischen Speichern abspeicherbar sind. |
| 24. | Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit ein Fehlerzustand des Netzes erkennbar und an einer Anzeigeeinheit, beispielsweise ein Ausgabekontakt oder ein elektronisches Display, anzeigbar ist, wenn die Absolutbeträge der Momentanwerte der Differenzwerte #i(k) (n) und #u(n) vordefinierte Triggerschwellen hintereinanderfolgend für eine vordefinierte Anzahl überschreiten und/oder zusätzlich die Absolutbeträge der Momentanwerte der SternpunktVerlagerungsspannung Une (n) eine vordefinierte Triggerschwelle hintereinanderfolgend für eine vordefinierte Anzahl überschreiten. |
| 25. | Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit aus den gespeicherten Differenzwerten A) (n) und A (n) mit Hilfe einer beliebigen numerischen Integrationsmethode, beispielsweise der Trapezregel, der Simpsonregel, oder einem numerischen Integrationsverfahren höherer Ordnung, die Wertefolgen Si(n), S1(n), S2(n) und S3(n), bis gegebenefalls Sm(n), wobei der Index n den Wert der jeweiligen Wertefolge zum Zeitpunkt nT und der Index 0 den Zeitpunkt des Fehlereintrittes bezeichnet, der Funktionen Si(t), S1(t), S2(t) und S3 (t) entsprechend den Beziehungen berechenbar und speicherbar sind. |
| 26. | Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit für zumindest einen zu überwachenden Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes die Koeffizienten a1, a2 und as aus einem linearen Gleichungssystem dritter Ordnung, C#a=b, mit einem aus den drei Koeffizienten a,, a2 und a3 bestehenden Lösungsvektor a, einer 3x3 Matrix C und einem dreidimensionalen Vektor b, deren Elemente aus den gespeicherten Wertefolgen S (n), S, (n), S2 (n) und S3 (n) durchfolgendeBeziehungenermittelbarsind, berechenbar sind und dass mit diesen Koeffizienten der fehlerhafte Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes bestimmbar ist. |
| 27. | Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit ein Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes als fehlerhaft erkennbar ist, wenn die zugehörigen Koeffizienten ai und/oder a2 negativ oder kleiner einer vorgegebenen Schwelle sind und als fehlerfrei erkennbar sind, wenn die zugehörigen Koeffizienten ai und/oder a2 positiv oder größer einer vorgegebenen Schwelle sind. |
| 28. | Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit ein Zuschalten oder Wegschalten eines Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes erkennbar ist, wenn alle Messwerte Une und i. 1k) dieses Abzweiges oder Leitungsabschnittes vor beziehungsweise nach dem Zeitpunkt der Schalthandlung im Wesentlichen Null sind. |
| 29. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzwert für den Nullstrom Ai (k) (n) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes und/oder der Differenzwert für die Sternpunkt Verlagerungsspannung Au (n) gleich der momentanen Messwerte der Nullströme ik bzw. der SternpunktVerlagerungsspannung Une zum Zeitpunkt nT ist. |
| 30. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit das Ende des Fehlerzustandes erkennbar ist, wenn der Effektivwert oder der Absolutbetrag der SternpunktVerfagerungsspannung Une eine vordefinierte FehlerfreiSchwelle unterschreitet. |
| 31. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest eine zu messende Größe ein, vorzugsweise ringförmig organisierter, elektronischer Speicher der Länge M zum sequentiellen Speichern der digitalisierten Messwerte vorgesehen ist und dass als Lange M der Speicher ein ganzzahliges Vielfaches des Quotienten aus Abtastfrequenz fA und Netzfrequenz fN wahlbar ist. |
| 32. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass für die Differenzwerte zumindest einer zu messenden Größe ein, vorzugsweise ringförmig organisierter, elektronischer Speicher der Länge N zum sequentiellen Speichern der Differenzwerte vorgesehen ist. |
| 33. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit ein Mikroprozessor ist. |
Es sind einige Verfahren zur Ortung von einpoligen Erdfehlern in Mittel-und Hochspannungsnetzen bekannt. Die meisten dieser Verfahren verwenden die ohmsche Komponente des Nullstromes, d. h. jene Komponente des Nullstromvektors in Richtung der Stempunkt-Verlagerungsspannung, zur Ortung von Erdfehlem, da im stationären, d. h. eingeschwungenen, Systemzustand die von den einzelnen Phasen-Erdkapazitäten des Abzweiges verursachten kapazitiven Nullstromkomponenten von den kapazitiven bzw. induktiven Komponenten des eventuell im Nullstrom enthaltenen Fehlerstromes nicht mehr unterscheidbar sind. Allerdings sind diese ohmsche Komponenten sehr klein im Verhältnis zu den kapazitiven und induktiven Anteilen, womit es schwierig wird hochohmige Erdfehler, aufgrund der sehr kleinen ohmschen Nullstromanteile, sicher zu detektieren.
Andere Verfahren verwenden die Phasenbeziehung zwischen Nullstrom und Sternpunkt- Verlagerungsspannung zur Ortung von Erdfehlern, wie beispielsweise die EP 963 025. Hier werden die Nullströme jedes zu überwachenden Abzweiges und die Sternpunkt- Verlagerungsspannung gemessen und anhand der Phasenlage der gemessenen Größen festgestellt ob ein Abzweig fehlerhaft oder fehlerfrei ist.
Die Erfindung stellt sich das Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches mit einfachen Mitteln Erdfehler in Mittel-und Hochspannungsnetzen zuverlässig orten kann.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren vorrangig dadurch gelöst, dass die Messwerte der Sternpunkt-Verlagerungsspannung und der Nullströme zu vorbestimmten Zeitpunkten digitalisiert werden und die Messwerte in digitaler Form in zumindest einen elektronischen Speicher abgelegt werden und dass die gespeicherten Messwerte von zumindest einer Messung vor und zumindest einer Messung nach einem Fehlereintritt mit einem geeigneten mathematischen Verfahren zur Ortung von einpoligen Erdfehlern ausgewertet werden. Für
die Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelost, dass zumindest ein Analog/Digital-Wandler vorgesehen ist, der die Messwerte zu bestimmten Zeitpunkten in eine digitale Form umwandelt, dass zumindest ein elektronischer Speicher zum Speichern der digitalisierten Messwerte vorgesehen ist und dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die zum Ausführen eines geeigneten mathematischen Verfahrens zur Ortung von einpoligen Erdfehlern anhand von Messwerten von zumindest einer Messung vor und zumindest einer Messung nach einem Fehlereintritt geeignet ist.
Dadurch, dass die Messwerte in digitaler Form vorliegen und abgespeichert werden, ist es möglich das transiente Einschwingverhalten des Nullstromes und der Sternpunkt- Verlagerungsspannung nach dem Eintritt eines Erdfehlers zu analysieren. Dieses Verfahren ist in der Lage, die kapazitiven von den induktiven Anteilen der Nullströme der Abzweige oder Leitungsabschnitte des Netzes zu trennen und ist aufgrund dieser Eigenschaft befähigt, Aussagen über die Fehlerhaftigkeit im Zusammenhang mit einpoligen Erdfehlern auf Abzweigen oder Leitungsabschnitten durchzuführen. Da diese kapazitiven und induktiven Nullstromanteile sehr viel größer sind wie die ohmschen Nullstromanteile erlaubt diese Methode eine besonders sensible und zuverlässige Ortung von Erdfehlern.
Als ganz besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der funktionelle Zusammenhang des Verhaltens des Nullstromes i (k) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes k des Netzes und der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une sowohl für den Fall der Fehlerfreiheit, als auch für den Fehlerfall durch eine lineare Differentialgleichung oder Differenzengleichung zweiter oder höherer Ordnung, beziehungsweise durch deren zugehörige äquivalente Gleichung in integraler Form, vorzugsweise in deren numerischer Schreibweise Si (n) = a, (n) + a252 (n) + a3S3(n)[+...+amSm(n)], beschrieben wird. Dadurch, dass sich der Fehlerfall vom Fall der Fehlerfreiheit nur durch die Koeffizienten der Differentialgleichung unterscheidet, kann durch Bestimmen dieser Koeffizienten sehr einfach ein fehlerhafter Abzweig geortet werden.
Das Verfahren kann vereinfacht werden, indem die Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une und die Nullströme folk) zu äquidistanten Zeitpunkten T, entsprechend einer vorgegebenen Abtastfrequenz fA, mit T = f, gemessen werden und die Abtastfrequenz fA so gewählt wird, dass sie einem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz fN entspricht.
Besonders vorteilhaft für das weitere Verfahren ist es, kontinuierlich aus den momentanen Messwerten, zum Zeitpunkt nT, und den entsprechenden gespeicherten Messwerten einer
ganzzahligen Anzahl j vorhergehender Netzperioden der Sternpunkt- Verlagerungsspannung Ue und der Nullströme i (k) je ein Differenzwert für den Nullstrom A : () jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes und der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Au (n) zu bilden und diese Differenzwerte in digitaler Form in elektronischen Speichern abzulegen, da diese Differenzwerte dann für eine weitere Verwendung zur Verfügung gestellt werden können. Diese Differenzbildung hat den Zweck, von den im Fehlerfall entstehenden transienten Signalen den stationären Signalanteil vor Fehlereintritt in Abzug zu bringen.
Ein vereinfachtes Verfahren sieht vor, dass der Differenzwert für den Nullstrom #i(k) (n) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes und/oder der Differenzwert für die Sternpunkt-Verlagerungsspannung AU (n) gleich der momentanen Messwerte der Nullströme i (k) bzw. der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une zum Zeitpunkt nT gesetzt werden. Dadurch sinkt zwar die Genauigkeit des Verfahrens, sodass dieses vereinfachte Verfahren zur Ortung von hochohmigen Erdfehlern weniger gut geeignet ist. Jedoch ist im Falle eines Erdfehlers der stationäre Signalanteil relativ zum momentanen Messwert relativ klein, sodass vor allem zur Ortung von nieder-oder mittelohmigen Erdfehlern von einer Subtraktion des stationären Signalanteils abgesehen werden kann. Bei der Anwendung dieses vereinfachten Verfahrens ist auch nicht mehr zwingenderweise notwendig die Abtastfrequenz fA als ein ganzzahliges Vielfaches der Netzfrequenz fN zu wählen. Im Folgenden sind daher bei der Behandlung von Differenzwerten sowohl das weiter oben beschriebene Verfahren als auch das vereinfachte Verfahren mit der jeweiligen Definition der Differenzwerte umfasst.
Werden die Absolutbeträge der Momentanwerte der Differenzwerte Ai (k) (n) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes und Au (n) mit vordefinierten Triggerschwellen verglichen, kann sehr einfach ein Fehlerzustand des Netzes erkannt werden, wenn durch einen oder mehreren der Absolutbeträge der Differenzwerte die zugehörige Triggerschwelle hintereinanderfolgend für eine vordefinierte Anzahl überschritten wird und/oder die Absolutbeträge der Momentanwerte der Sternpunkt- Verlagerungsspannung Ue (n) eine vordefinierte Triggerschwelle hintereinanderfolgend für eine vordefinierte Anzahl überschreiten. Besonders vorteilhaft ist es diesen Fehlereintritt an einer Ausgabeeinheit, beispielsweise ein Ausgabekontakt oder ein elektronisches Display anzuzeigen.
Die Auswertung der Differentialgleichung kann sehr einfach numerisch durchgeführt werden, wenn aus den gespeicherten Differenzwerten A : () und Au (n) mit Hilfe einer beliebigen numerischen Integrationsmethode, beispielsweise der Trapezregel, der Simpsonregel, oder einem numerischen Integrationsverfahren höherer Ordnung, die Wertefolgen Si(n), S1(n), S2(n) und S3(n), wobei der Index n den Wert der jeweiligen Wertefolge zum Zeitpunkt nT und der Index 0 den Zeitpunkt des Fehlereintrittes bezeichnet, der vier Funktionen Si (t), Sl (t), 52 (t) und S3 (t) ermittelt werden. Diese berechneten Wertefolgen werden für die weitere Verwendung sinnvollerweise abgespeichert.
Die Analyse des Fehlerzustandes des Netzes lasst sich ganz besonders einfach mithilfe dieser linearen Differentialgleichung beziehungsweise Differenzengleichung zweiter Ordnung durch Bestimmung ihrer konstanten Koeffizienten ai, a2 und a3, bis gegebenenfalls am, durchführen, wenn man dafür die Koeffizienten ai, a2 und a3 durch eine beliebige Methode, vorzugsweise durch eine Methode im Zeitbereich, oder im Bildbereich einer beliebigen Transformation, beispielsweise der Z-Transformation, so bestimmt, dass die Differentialgleichung oder Differenzengleichung bzw. eine äquivalente Gleichung in integraler Form für den funktionellen Zusammenhang von Nullstrom it) eines überwachten Abzweiges oder Leitungsabschnittes k und der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une bestmöglich erfüllt wird. Ein besonders einfaches und schnell durchführbares Verfahren erhält man, wenn für zumindest einen zu überwachenden Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes die Koeffizienten a,, a2 und a3 aus einem linearen Gleichungssystem dritter Ordnung, C#a=b, berechnet werden.
Besonders einfache und schnel ! durchfiihrbare Fehlererkennungskriterien ergeben sich durch Analyse der Koeffizienten in der Art, dass ein überwachter Leitungsabschnitt oder Abzweig als fehlerhaft erkannt wird, wenn die zugehörigen Koeffizienten ai und/oder a2 negativ oder kleiner einer vordefinierten Schwelle sind und als fehlerfrei erkannt wird, wenn die zugehörigen Koeffizienten ai und/oder a2 positiv oder größer einer vordefinierten Schwelle sind und dass a3 in einen sternpunktisolierten Netz null wird. Außerdem kann sehr einfach eine fälschlicherweise als Fehler detektierte Schalthandlung als ein Zuschalten oder Wegschalten eines Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes erkannt werden, wenn alle Messwerte Use und i (k) dieses Abzweiges oder Leitungsabschnittes vor beziehungsweise nach dem Zeitpunkt der Schalthandlung im Wesentlichen Null sind.
Das Ende des Fehlerzustandes im Netz kann sehr einfach erkannt werden, wenn der Effektivwert oder Absolutbetrag der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Ue eine
vordefinierte Fehlerfrei-Schwelle für eine vorgegebene Zeit unterschreitet und es ist vorteilhaft nach dem Erkennen des Endes des Fehlerzustandes das Verfahren fortzusetzen.
Eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens ergibt sich, wenn die digitalisierten Messwerte der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une und der Nullströme ik) sequentiell in je einen, vorzugsweise ringförmig organisierten, elektronischen Speicher der Länge M abgelegt werden, da dann bestimmte Messwerte besonders einfach wieder aufgefunden werden können. Außerdem werden durch den ringförmigen Speicher nur eine begrenzte Anzahl von Messwerten abgespeichert, wodurch Speicherplatz eingespart werden kann.
Wird zusätzlich noch die Länge M des ringförmigen Speichers so gewählt, dass sie einem ganzzahligen Vielfachen des Quotienten aus Abtastfrequenz fA und Netzfrequenz/ entspricht, lassen sich die Messwerte vorangegangener Perioden besonders leicht im Speicher auffinden.
Die weitere Verwendung der berechneten Differenzwerte wird vereinfacht, wenn die berechneten Differenzwerte Ail" (n) und Au (n) sequentiell in, vorzugsweise ringförmig organisierten, elektronischen Speichern der Länge N abgelegt werden und die Länge N kleiner oder gleich als die Länge M gewählt wird, da dann bestimmte Differenzwerte wieder sehr leicht aufzufinden sind.
Die Auswertung der Messwerte und der Differenzwerte vereinfacht sich, wenn nach dem Erkennen eines Fehlerzustandes nur noch genau N Differenzwerte #i(k) (n) und #u(n) der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une und der Nullströme folk) gebildet und abgespeichert werden und danach die Messwerterfassung und die Differenzwertbildung bis zur Erkennung des Endes des Fehlerzustandes unterbrochen wird. Dadurch stellt man sicher, dass die transienten Änderungen der gemessenen Größen nach einem Fehlereintritt nicht überschrieben werden, also gespeichert bleiben und somit eine Analyse des Fehlerzustandes ermöglicht wird.
Setzt man als Auswerteeinheit einen Mikroprozessor ein, erhält man eine besonders flexible Ausführungsvariante. Es kann dadurch sehr einfach die Methode zur Ortung von Erdfehlern angepasst oder sogar verändert werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Erläuterungen unter Bezugnahme auf die begleitenden beispielhaften und nicht einschränkenden Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 das elektrische Ersatzschaltbild des Nullsystems und eines Abzweiges eines sternpunktkompensierten Netzes, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Messwerterfassung und Auswertung.
In Fig. 1 ist das bekannte elektrische Ersatzschaltbild eines Leitungsabschnittes eines sternpunktkompensierten elektrischen Versorgungsnetzes dargestellt. Zwischen dem Transformatorsternpunkt und dem Erdungspunkt befindet sich eine Löschspule 1, die durch einen ohmschen Leitwert gL und einer Induktivität L beschrieben wird. Im Fall eines sternpunktisolierten Netzes ist gL und der Kehrwert von L gleich Null. Die Streuinduktivitäten sowie die ohmschen Widerstände der Sekundärwicklung des Speisetransformators werden durch die für alle drei Phasen als gleich groß angenommenen Längsimpedanzen ZLT repräsentiert. In das Netz, hier bestehend aus nur einem Leitungsabschnitt, werden die Phasenspannungen U,, U2 und U3 eingespeist und es fließen die Phasenströme il, i2 und i3. Zwischen den drei Phasen und der Erde liegen die Phasen-Erdspannungen UIEX U2E und U3E an.
Ein Leitungsabschnitt wird, wie für den betrachteten Frequenzbereich von <100Hz zulässig, durch Leitungslangsimpedanzen ZLL, bestehend aus einem ohmschen und einem induktiven Term, und Leitungsableitadmittanzen YAI, YA2 und YA3, bestehend aus einem ohmschen und einem kapazitiven Term, beschrieben. Über die Leitungsableitadmittanzen YAI} YA2 und YA3 fließen die Ableitströme iAI, iA2 und iA3. Eine Fehlerstelle 8 wird durch einen ohmschen Widerstand RF repräsentiert und es fließt der Fehlerstrom iF. Die Ableitströme iAl, lA2 und iA3 und der Fehlerstrom iF fließen als Nullstrom io dieses Leitungsabschnittes im sternpunktkompensierten Fall über die Löschspule zum Transformatorsternpunkt zurück, während im Fall des sternpunktisolierten Netzbetriebes die Ableitströme über die Fehlerstelle zurückfließen müssen. Am Erdungspunkt der Löschspule vereinigen sich die Nullströme aller vorhanden Leitungsabschnitte zur Summe der Nullströme ios. Verbraucherseitig, repräsentiert durch Verbraucherimpedanzen Zv fließen die Verbraucherströme iv1, iv2 und iv3.
Dieses Ersatzschaltbild wird zur Herleitung von für das erfindungsgemäße Verfahren wichtigen Beziehungen verwendet.
Zu den folgenden Erläuterungen sei vorab angemerkt, dass sich die nachfolgenden Formeln, wenn nicht anders angemerkt, auf die Laplacetransformierten der jeweiligen elektrischen Größen beziehen, die vorkommenden elektrischen Größen zwecks Vereinfachung der
Schreibweise jedoch nicht explizit als Funktion der komplexen Frequenzvariablen s geschrieben werden, also wird beispielsweise Une (s) mit Une bezeichnet.
Wie aus dem elektrischen Ersatzschaltbild Fig. 1 entnommen werden kann, ergibt sich der Nullstrom io eines beliebigen Abzweiges als sehr gute Näherung aus der Beziehung io=Une#Y+if+iv, mit der Erdadmittanz Y = (YA1 + YA2 + YA3), dem Veriagerungsstrom, bzw. Unsymmetriestrom, iv=(U1##YA1+U2##YA2+U3##YA3), wobei die Terme hYAi die Unsymmetrie der Erdadmittanzen beschreiben, und dem im Fehlerfall vorhandenen Fehlerstrom if.
Für die Erdadmittanz Y eines Abzweiges oder Leitungsabschnittes k genügt es im betrachteten Frequenzbereich (<100Hz) in hinreichender Genauigkeit Y durch eine Parallelschaltung der Summe der einzelnen Phasen-Erdkapazitäten C und der Summe der ohmschen Leitwerte g der drei Phasen gegen Erde zu repräsentieren.
Y(k)=g(k)+C(k)#s Für die Summe der Nullströme aller Abzweige ios gilt dann unter Voraussetzung, dass nur in einem der Abzweige ein Fehlerstrom vorhanden ist, i0s=Une#YS+if+ivS, wobei Ys die Summe der Erdadmittanzen aller Abzweige und is die Summe der Verlagerungsströme aller Abzweige bezeichnet. Gemäß der Beziehung für die Erdadmittanz Y eines Abzweiges folgt durch Summenbildung, mit dem Summenleitwert g5 aller Abzweige und der Summenkapazität Cs aller Abzweige, Ys =gs +Cs-s.
Die Nullströme aller Abzweige ios fließen dabei im sternpunktkompensierten Netzbetrieb über die Löschspule zum Transformatorsternpunkt zurück, wodurch folgende Beziehung aufgestellt werden kann. i0S=-Une#YL
YL ist die Admittanz vom Erdungspunkt der Löschspule bis zum Transformatorsternpunkt und setzt sich aus einem ohmschen Leitwert gL und der Induktivität L der Löschspule zusammen. Im Fall des sternpunktisolierten Netzzustandes ist YL gleich null Durch Gleichsetzen der obigen Gleichungen für den Summennullstrom ios erhält man eine Beziehung für die Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une.
Sei jetzt per Definition das Gesamtnetz während des mit Index (1) gekennzeichneten Zeitpunktes fehlerfrei und der Erdfehlerfall durch den Index (2) gekennzeichnet, dann gelten unter der Voraussetzung, dass sich die ohmschen Ableitungen, die Kapazitäten und die Induktivität der Löschspule 1 während dieser beiden Messzyklen nicht geändert haben und außerdem die natürlichen Verlagerungsströme aller Abzweige gleich geblieben sind unter Berücksichtigung der obigen Herleitungen die folgenden Beziehungen für die Sternpunkt- Verlagerungsspannung und die Nullströme eines Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes.
Durch elementare Umformung dieser Gleichungen erhält man unmittelbar einen Zusammenhang zwischen den Differenzen der Sternpunkt-Verlagerungsspannungen und der Nullströme vor und nach einem Fehlerfall eines beliebigen Abzweiges k.
Die Übertragungsfunktion F (s) ist dabei für einen fehlerhaften Abzweig durch
F(s)=(Y-YS-YL)=a1+a2#s+a3/s<BR> <BR> <BR> <BR> mit : au = g(k)-gS-gL a2 = C(k) - Cs 1 a3 = L und für einen fehlerfreien Abzweig durch F(S)=Y=a1+a2#s<BR> mit : a1=g(k) a2=C(k) gegeben. Durch entsprechende andere Annahmen und Erweiterungen des Modells bei der Herleitung des obigen Zusammenhanges ist es natürlich auch möglich, Differential-bzw.
Differenzengleichungen höherer Ordnungen, beziehungsweise in äquivalenter integraler Form, Si(n)=a1S1(n)+a2S2(n)+a3S3(n)+...+amSm(n), zu erhalten und die weiteren Auswertungen anhand dieser Gleichungen durchzuführen.
Wie man sieht, unterscheidet sich die Übertragungsfunktion F (s) für den fehlerfreien Fall vom Fehlerfall nur durch die Koeffizienten a1, a2 und a3. Dadurch ist es möglich aufgrund der Werte der Koeffizienten al, a2 und a3 Aussagen darüber zu treffen, ob ein Abschnitt k des Netzes fehlerfrei oder fehlerbehaftet ist, da direkt einsichtlich folgendes gelten muss. al, a2 < 0 # der betrachtete Abschnitt k des Netzes ist fehlerhaft, da von dem abzweigspezifischen Leitwert g (k) und der abzweigspezifischen Kapazität C (k) zumindest jene des Gesamtnetzes abgezogen werden. al, a2 > 0 X der betrachtete Abschnitt k des Netzes ist fehlerfrei, da nur der abzweigspezifische Leitwert g (k) und die abzweigspezifische Kapazität C (k) vorkommen. a3 = 0 > das Netz wird sternpunktisoliert betrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ortung eines einpoligen Erdfehlers reduziert sich also auf die Bestimmung der Koeffizienten aI, a2 und a3 aus dem Gleichungssystem
Bei Kenntnis der Sternpunkt-Verlagerungsspannungsdifferenz Au und der Nullstromdifferenz Ai als Funktionen der Zeit, können nun mit einem geeigneten Koeffizientenschätzverfahren die drei Koeffizienten al, a2 und a3 so bestimmt werden, dass der Gleichungsfehler obiger, in den Zeitbereich rücktransformierter Gleichung im Sinne der Bestapproximation der Summe der Gleichungsfehler über eine Anzahl von Samples im quadratischen Mittel minimiert wird. Diese Aufgabe kann auch durch Anwendung von Methoden im Bildbereich, wie zum Beispiel geeigneten Parameterschätzverfahren auf der Grundlage der z-Transformation oder Bilineartransformation gelöst werden. Natürlich können all diese Methoden auch auf integrale Formen obiger Gleichungen zur Anwendung gebracht werden. Insbesondere wird hier stellvertretend eine Methode zur Bestimmung der Koeffizienten al, a2 und a3 vorgestellt.
Die Beziehung zwischen den Nullstromdifferenzen und den Sternpunkt- Verlagerungsspannungsdifferenzen beziehungsweise zwischen den Nu ! ! strömen und der Verlagerungsspannung vor und nach dem Eintreten eines Erdfehlers gemäß der obigen Gleichung wird zuerst mit dem Kehrwert der komplexen Frequenzvariable s multipliziert und anschließend in den Zeitbereich zurücktransformiert, wodurch sich im Zeitbereich folgender Zusammenhang ergibt.
Bei der Anwendung von Gleichungen höherer Ordnung, ergeben sich entsprechende weitere Funktionen S,, (t),..., S. (t) und zugehörige Koeffizienten a4 a,, die zur Analyse des Fehlerzustandes entsprechend ausgewertet werden müssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der beispielhaften Fig. 2 beschrieben. Aufgrund der numerischen Funktionsweise des Verfahrens ist es notwendig, die Zeitfunktionen der Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une (t) sowie des Nullstromes io (t) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes des Netzes zu äquidistanten Zeitpunkten, entsprechend einer Abtastzeit T = 1 mit der Abtastfrequenz fA, zu fA digitalisieren und in Form von Messwertfolgen U,,,, (nT), oder in einfacherer Schreibweise Une (n), und i0(nT), oder in einfacherer Schreibweise io (n), in einem Speicher 7 zu speichern. Dazu werden die Sternpunkt-Verlagerungsspannung U"e (n), bzw. eine der Sternpunkt-Verlagerungsspannung proportionalen Messgröße, und der Nullstrom io (n) jedes zu überwachenden Abzweiges oder Leitungsabschnittes mit einer Spannungsmesseinheit 2 beziehungsweise mit Strommesseinheiten 3 gemessen und mittels Analog/Digital-Wandlern 4 digitalisiert. Die Abtastfrequenz fA wird dabei vorzugsweise als ein ganzzahliges Vielfaches der Netzfrequenz fN gewählt. Aus diesen Messwertfolgen können nun in einfacher Weise Messwertdifferenzen gebildet werden, wobei immer der gespeicherte Messwert eines ganzzahligen Vielfachen von vorhergehenden Netzfrequenzperioden vom momentanen Messwert abgezogen wird, also im Fehlerfall der Messwert vor dem Eintritt des Fehlers vom Messwert im Fehlerfall, gemäß der oben angeführten Beziehungen, und die so entstehenden Messwertdifferenzfolgen Au (n) und Ai (n) ebenfalls abgespeichert werden.
Dazu ist es günstig, dass die Speicher 7 als ringförmige Speicher organisiert werden und die Länge der Messwertspeicher M genau einem ganzzahligen Vielfachen des Quotienten aus Abtastfrequenz fA und Netzfrequenz fN entspricht, da es dann sehr einfach ist den Messwert eines ganzzahligen Vielfachen einer vorhergehenden Periode aufzufinden. Diese Messwerterfassung wird solange kontinuierlich durchgeführt, bis ein Erdfehler 8 erkannt wird.
Dieser Fehlereintritt ist durch eine plötzliche Änderung von Au (t) und/oder Ai (t) zu erkennen, da im fehlerfreien stationären Zustand des Netzes beide Größen annähernd Null sein müssen. Zur Erkennung von nieder-oder mittelohmigen Erdfehlern kann das erfindungsgemäße Verfahren statt mit den Differenzwerten Au (t) und Ai (t) auch mit den Messwerten Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une (n) und Nullstrom io(n) selbst durchgeführt werden. Dabei muss die Abtastfrequenz fA nicht mehr zwingendermaßen einem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz fN entsprechen.
Bei Fehlereintritt werden die Messwertdifferenzen mit vordefinierten Triggerschwellen verglichen und an der Anzeigeeinrichtung 6 ein Fehler angezeigt, wenn eine vorgegebene Anzahl der Absolutbeträge der Differenzen hintereinanderfolgend die zugehörige Triggerschwelle überschreiten und/oder die Absolutbeträge der Momentanwerte der
Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une (n) eine vordefinierte Triggerschwelle hintereinanderfolgend für eine vordefinierte Anzahl überschreiten. Nach dem Erkennen eines Erdfehlers 8 werden noch genau N Differenzen von Messwerten gebildet und abgespeichert, wobei gilt N<M.
Aus diesen N Messwertdifferenzen lassen sich in der Auswerteeinheit 5 die zugehörigen Integrale als Funktion der Zeit durch numerische Integration, z. B. mit Hilfe der Trapez-oder Simpsonregel, in einfacher Weise berechnen. Begonnen wird mit den numerischen Integrationen zum Zeitpunkt t=0, also bei Fehlereintritt. Somit reduziert sich das mathematische Problem darauf, mit Hilfe der nun bekannten Funktionen S1 (t), S2 (t) 53 (t) und Si (t), bzw. deren numerisch ermittelten Wertefolgen S, (n), S2 (n) 53 (n) und Si (n), unter Verwendung der Differentialgleichung bzw. Differenzengleichung 2. Ordnung in deren integralen Form für jeden überwachten Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes die noch unbekannten Koeffizienten a,, a2 und a3 so zu bestimmen, dass die Gleichheit der linken und rechten Seite der obigen Gleichung über eine vorgegebene Anzahl von Samples bestmöglich erfüllt wird. Es lässt sich zeigen, dass sich die Koeffizienten al, a2 und a3 aus einem linearen Gleichungssystem dritter Ordnung bestimmen lassen und die so bestimmten Koeffizienten bestapproximierend bezüglich der Minimierung der Summe der Fehlerquadrate der Gleichungsfehler sind. Durch Lösen des linearen Gleichungssystemes _a =b, mit einem aus den drei Koeffizienten ai, a2 und a3 bestehenden Lösungsvektor a, einer 3x3 Matrix C und einem dreidimensionalen Vektor b, deren Elemente durch folgende Beziehungen ermittelt werden, können nun die drei Koeffizienten al, a2 und a3 ermittelt werden.
Die Lösung dieses linearen Gleichungssystems 3. Ordnung, für jeden überwachten Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes, kann wiederum mit jedem beliebigen bekannten Verfahren gefunden werden und liefert die drei Koeffizienten ai, a2 und a3 die anschließend
entsprechend der aligemeinen obigen Erläuterungen ausgewertet werden können.
Darüber hinaus können Schalthandlungen im Netz, also das Zuschalten oder Wegschalten eines Abzweiges oder Leitungsabschnittes sehr einfach festgestellt werden, da direkt ersichtlich vor beziehungsweise nach einer Schalthandlung alle Messwerte vorher beziehungsweise nachher im Wesentlichen Null sein müssen. In diesem Fall soll natürlich kein Fehlerzustand angezeigt werden.
Nach der Ortung des Erdfehlers 8 beziehungsweise einer Schalthandlung, also der Zuordnung zu einem bestimmten Abzweig oder Leitungsabschnitt des Netzes, gemäß der zugehörigen Koeffizienten ai, a2 und a3, wird das Ende des Fehlerzustandes abgewartet und wieder mit der Messwerterfassung begonnen. Das Ende des Fehlerzustandes erkennt man durch Messung und Überwachung der Sternpunkt-Verlagerungsspannung, wobei die Fehlermeldung zurückgenommen wird, wenn die Sternpunkt-Verlagerungsspannung eine vordefinierte Fehlerfrei-Schwelle unterschreitet.
Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist lediglich beispielhaft und in keiner Weise einschränkend. Insbesondere sind alle einem Fachmann bekannten Methoden zur Ermittlung der Koeffizienten ai, a2 und a3 äquivalent einsetzbar.
Aufgrund der technischen Auslegung der Löschspule ist es möglich, dass während des transienten Einschwingens des Gesamtnetzes nach dem Auftreten eines Erdfehlers in der Löschspule magnetische Sättigungseffekte auftreten, die jedoch im obigen mathematischen Modell nicht berücksichtigt werden. Wie sich leicht zeigen lässt, kann durch die Funktion S, (t) beziehungsweise S, (n) der magnetische Sättigungszustand der Löschspule rekonstruiert werden, da aufgrund des Induktionsgesetzes eine Proportionalität zwischen der ersten Ableitung des magnetischen Flusses nach der Zeit und der Spulenspannung, also der Verlagerungsspannung, besteht. Natürlich bleibt diese Proportionalität bis auf eine additive Konstante auch für die zeitlichen Integrale der beiden Größen aufrecht. Also kann davon ausgegangen werden, dass die Änderung des magnetischen Flusses ab den Zeitpunkt des Fehlereintrittes proportional zur Änderung des Verlagerungsspannungsintegrales, also näherungsweise proportional zur Funktion Sl (t) beziehungsweise Sl (n) ist. Wird nun der Approximationsprozess, beginnend beim Zeitpunkt Null, also bei Fehlereintritt, nur bis zu jenem Zeitpunkt durchgeführt, bei dem der Absolutbetrag der Funktionale) beziehungsweiseSI (n) gröl3er als eine vordefinierte Sättigungsschwelle wird, so kann davon ausgegangen werden, dass nur die Messwerte jener Prozesszustände zur Auswertung gelangen, bei denen sichergestellt ist, dass die Löschspule nicht magnetisch gesättigt und daher das unterstellte mathematische Modell korrekt ist.
Außerdem liegt es im Bereich der Erfindung anstatt einer lokalen Messwerterfassung und Messwertauswertung für jeden Leitungsabschnitt, wie in Fig. 2 dargestellt, diese zentral an einer beliebigen Stelle des Netzes, anzuordnen, d. h. es ist nur eine Auswerteeinheit, ein Speicher und ein Display vorgesehen. Dabei wird die Sternpunkt-Verlagerungsspannung Une (t) zum Beispiel am Sternpunkt des Speisetransformators gegen Erde oder durch Summenbildung der drei Phasen-Erdspannungen gemessen und digitalisiert der Auswerteeinheit zugeführt. Die Nullströme werden nach wie vor für jeden Leitungsabschnitt gemessen und beispielsweise digital zur Auswerteeinheit übertragen. Die Auswertung des Zustandes jedes einzelnen erfassten Leitungsabschnittes erfolgt dann nach dem oben beschriebenen Verfahren in der Auswerteeinheit. Ebenso sind natürlich auch beliebige Kombinationen zwischen lokaler und zentraler Messwerterfassung und Messwertauswertung durch die Erfindung erfasst.
Weiters liegt die Anordnung und die Anzahl der verwendeten A/D-Wandler im Ermessen eines Fachmannes. Insbesondere ist es auch denkbar Mikrocomputer mit bereits integrierten A/D-Wandlern zu verwenden.