Referat der Masterarbeit zum Thema
«Intelligenter Relaisschutz gegen Erdschluss»

Unter allen Beschädigungen im Netz mit isolierten Sternpunkt geschehen meistens die Schlüsse einer Phase auf die Erde, die in der Regel als Folge der Isolationsdefekte sind.

Die Erkennung dieser Beschädigungen auf der frühren Stufe ermöglicht wesentlich die Betriebssicherheit der Verteilungsnetze zu erhöhen. Die stetige Diagnostik der Beitritte in den Arbeitsweisen zu organisieren ist es zweckmässiger für die Entdeckung solcher Isolationsdefekte. Die richtige Entscheidung von Bedienungspersonen zu treffen wächst wesentlich in Fälle, wenn der Platz der lokalen Isolationsdefekten und ihren Difektgrad bestimmte wird.

Die gut bekannten Methoden [1-4] in den Betriebsweisen ermöglichen in der Regel nur Erdschlüsse zu identifizieren ohne Entstehungsplatz der lokalen Isolationsdefekten.

Die Anwendung der Ortungsmethode (Reflektometry) [1] in der Arbeitsweise des Netzes ist praktisch unmöglich wegen der vielfachen Reflexion des Suchimpulses von den unbeschädigten Abhgangsleitungen [4].

Die Methode [3] basiert sich auf die Rechnungen mit der Ersatzschaltung des Netzes, in denen der voraussichtliche Platz der Beschädigungen nacheinander ändert wird. Die durchgeführten Forschungen zeigten, dass die Amplitude und die Phase des Nullstromes vom Ort des lokalen Isolationsdefektes und der Größe des Widerstands zwischen den Phase und der Erde auf Platz des Defektes eindeutig bestimmt wird.

Auf der Abb. 1 ist die Ersatzschaltung der Abhgangsleitung der Belastung im Netz mit isolierten Sternpunkt dargestellt.

Abbildung 1 – Ersatzschaltung der Abhgangsleitung der Belastung mit dem lokalen Isolationsdefekt

Bei der Bildung der Schaltung als die Hauptannahmen sind folgende:

• die Elemente der Ersatzschaltung sind symmetrisch, d.h. die entsprechend längs- (Z) und querlaufenden komplexen Widerstände verschiedener Phasen sind untereinander gleich;
• die Kapazitäten der Phasen in Bezug auf die Erde von allem elektrisch verbundenen Netzes, einschließlich der Kapazität der überwachten Abhgangsleitung, (X_C) werden als summarische Größe berücksichtigt, die am Anfang des Beitrittes konzentriert ist;
• die aktiven Widerstände der Isolierung der Phasen werden in Bezug auf die Erde nicht berücksichtigt;
• der lokale Defekt wird vom aktiven Widerstand R_def in der Entfernung l_def vom Anfang der Abhgangsleitung simuliert.

Den Nullstrom I₀, der durch der Ort des lokalen Isolationsdefektes fliesst:

Die Analyse der bekommenen Verhältnisse zeigt auf, dass den Vektor des Nullstromes I₀ (die Amplitude und seine Phase) von der Entfernung l_def und dem Widerstand an dem Ort des Defektes R_def abhängen. Dabei wird berücksichtigt, dass der längswiderstand der Phase der Abhgangsleitung Z eine unveränderliche Größe ist. Die Bedeutung X_C hängt von der Konfiguration des Netzes ab, und deshalb muss man für die Sicherung der Übereinstimmung zwischen der Gültig- und Rechenbedeutung des Nullstromes in den Rechnungen die reale Bedeutung X_C berücksichtigen.

Die eingerichtete Abhängigkeit zwischen I₀ und den Parametern des lokalen Isolationsdefektes ist in die Grundlage des Prinzips der Wirkung des intelligenten Systems auf die Bestimmung des Ortes und die Stufe der lokalen Isolationsdefekte im Netz mit isolierten Sternpunkt (Abb. 2) gelegt.

Abbildung 2 – Algorithmus der Arbeit des intelligenten Systems der Entdeckung der lokalen Isolationsdefekte

Das System überwacht ununterbrochen die Amplitude der Nullströme von allen Abhgangsleitungen. Die Überschreitung des Vorgabewertes in einer der Abhgangsleitungen wird als das Erscheinen des Isolationsdefektes gegolten, einschließlich das kann den Erdschluss sein. Bei der Überschreitung des Vorgabewertes beginnt der Block der Veränderung des Ortes und der Größe des Defektwiderstands den zyklischen Prozess der Aufgabe der Parameter des matematischen Modells, die der Umstellung des Punktes des vermuteten Ortes des Isolationsdefektes entsprechen. Dabei wird auf jedem Schritt der Rechnung der Zyklus der Veränderung der Größe des vermuteten Defektes von der Null bis zu der maximal zulässigen Bedeutung verwirklicht. Die Ergebnisse der Berechnung des Vektores des Nullstromes auf jedem Schritt der Berechnung werden zum gültigen Vektor des Nullstromes der beschädigten Abhgangsleitung verglichen. Bei dem Zusammenfallen der Gültigen- und Rechenvektore des Nullstromes auf die Indikation werden die Rechenbedeutungen l_def und R_def gesendet, die auf diesem Schritt der Berechnung ausgenutzt wurden.

Die Veränderung der Netzkonfiguration wird im matematischen Modell des Netzes durch die Erfassung und die Ausnahme der Parameter von entsprechenden Element des Netzes automatisch berücksichtigt. Mit der Absicht zu der Vereinfachung der äusserlichen Verbindungen des Systems ist die Handkorrektion des Modells des Netzes bei der Veränderung ihrer Konfiguration vorgesehen .

Die Phase des Nullstromes bestimmt sich in Bezug auf den Vektor der Linearspannung. Dieser Vektor der Spannung ändert nicht die Amplituden bei der Entstehung der Isolationsdefekte mit verschiedenen Größen des Übergangswiderstands bis zu dem Erdschluss. Außerdem hängt die Verschiebung der Phasen zwischen den Vektoren der Nullspannung und des Nullstromes fast nicht von dem Ort und der Stufe des Isolationsdefektes ab.

Das intellektuelle System hat die labormässigen Forschungen durchgenommen. Auf der Laboranlage wurden verschiedene Orte der Entstehung des Isolationsdefektes im Kabel und in der Belastung der Abhgangsleitung aufgegeben. In jedem Punkt wurden verschiedene Isolationsdefekte aufgegeben. Für die Modellierung Isolationsdefekte im Kabel sind Anzapfungen auf allein Phase durch jede 20 % der allgemeinen Länge des Kabels (die allgemeine Länge 50 Meter, das Kabel mit Schnitt 70 mm²) vorher erfüllt.

Die Ergebnisse der Laborforschungen haben mit den Rechendaten am matematischen Modell gut übereingestimmt.