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WO2015028062A1 - Differentialschutzverfahren und differentialschutzgerät zum durchführen eines differentialschutzverfahrens - Google Patents

Differentialschutzverfahren und differentialschutzgerät zum durchführen eines differentialschutzverfahrens Download PDF

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Publication number
WO2015028062A1
WO2015028062A1 PCT/EP2013/067889 EP2013067889W WO2015028062A1 WO 2015028062 A1 WO2015028062 A1 WO 2015028062A1 EP 2013067889 W EP2013067889 W EP 2013067889W WO 2015028062 A1 WO2015028062 A1 WO 2015028062A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
differential protection
differential
value
jump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/067889
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Schuster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to PCT/EP2013/067889 priority Critical patent/WO2015028062A1/de
Publication of WO2015028062A1 publication Critical patent/WO2015028062A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/44—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
    • H02H3/30—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus using pilot wires or other signalling channel
    • H02H3/305—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus using pilot wires or other signalling channel involving current comparison
    • H—ELECTRICITY
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    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0061—Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals
    • H02H1/0084—Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals by means of pilot wires or a telephone network; watching of these wires
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements

Definitions

  • the invention also relates to a corresponding electrical differential protection device for carrying out a Diffe ⁇ rentialschutzbacters.
  • Differential protection devices are used to monitor various primary components of electrical power supply networks, at ⁇ game as pipes, cables, bus bars and transformers.
  • the current flowing to the current measuring point is detected at at least two different measuring points ⁇ union of monitored primary component and the differential protection unit supplied.
  • the differential protection device forms by sign-correct addition of the current measured values differential current values, which are used to assess the Radiosituati ⁇ on the monitored primary component.
  • the difference current values lie in a range close to zero, since, in simplified terms, the current flowing into the component flows completely out of it again. However, resulting differential current values below a zero threshold over ⁇ , so let this operating condition to a faulty loading, for example, an internal short circuit, close.
  • the present fault current must be interrupted by opening of the primary component limiting switching devices, such as circuit breakers. For this generates the Differential protection device a corresponding error signal that causes the switching device to open their switch contacts.
  • the current measured values can be transmitted as analog or digital measured values over a comparatively short connection to a differential protection device.
  • differential protection devices are known in which the current measured values are transmitted in the form of analog current signals via elec ⁇ tric connection lines to a differential protection device.
  • the formation of the differential current value takes place via a current measuring transducer to which the current measured values are supplied in a suitable form.
  • the local and the received measured values must be timed in such a way that the measured values acquired at the same time are compared with each other. For example, if the respective transmission time of the measured values between the individual differential ⁇ protection devices is known, the respective time of data acquisition by the difference between the reception timing of the measurement data in the local Differentialschutzge can advises ⁇ and the known transmission time can be determined.
  • a remedy could be provided, for example, by synchronizing the internal timers of the differential protection devices with one another via an external timer system, for example by means of the time signal contained in the GPS signal. For this, however, special receiving systems, such as GPS receiver, in the differential protection devices are necessary, which have an increasing effect on the price of the device.
  • Another possibility is to carry out a rough plausibility check as to whether the expected transmission time matches the time of reception of the respective measured values. For example, if measurement values received significantly delay or early ge ⁇ geninate the expected time, it may rentialschutz mar to a disturbance of the temporal synchronization of the individual differential closed and the threshold value for
  • the invention has for its object to provide a possible kos ⁇ ten monte way with which a differential protection method can be performed as reliably as possible even during the transmission of current readings over relatively long distances.
  • an error signal can be only be produced with high reliabil ⁇ stechnik when a threshold value is exceeded by the differential current value is in fact due to an error in the monitored primary component, while an induced solely by erroneous time measurement value approximation Threshold exceeded does not result in the delivery of an error signal.
  • the method according to the invention can be used particularly advantageously if the current measured values detected at the different measuring points are transmitted in the form of data telegrams via a communication network.
  • the communication network may be an IP-based communication network configured in any configuration.
  • the data ⁇ legramme be routed within the communication network over several network components, such as routers, switches or bridges, differences in transmission times may occur.
  • the difference current value can be compared for example with a ⁇ Pa as parameters fixed predetermined threshold. However, it is considered to be particularly advantageous if, to check whether the difference current value is the predetermined
  • Exceeds the threshold also stabilizing values are formed from the current measured values of a ⁇ individual measuring points and is checked as part of a trigger area determining whether an image formed by reference to a differential current value and a respective associated stabilization value measurement-value pair in a predetermined tripping range, and detected an exceeding of the threshold value when the measured value pair is within the tripping range.
  • a further advantageous embodiment of the invention shown SEN method provides that for checking whether the profile of the measured current values includes a jump on ⁇ at a measuring point, the difference between an actual measured current value and a an integer number N of periods earlier detected current measured value is formed, and the presence of a jump in the current profile is detected when this difference exceeds a pre ⁇ given jump threshold.
  • the parameter N may assume the value 2, in which case a jump would be detected if the difference ⁇ from the current current measurement value I (t) and the current measurement value I (t-2T) previously recorded two periods ago exceeds the jump threshold value :
  • the jump threshold S Sp tion for example, can be set in depen ⁇ dependence of the approach for evaluating the differential current value ⁇ drawn threshold S D iff, beispielswei ⁇ se can apply the following relationship for the jump threshold S Sp tion:
  • a warning signal is generated in the event that a threshold border differ- ence current value, but not a jump in the current profile is present ⁇ .
  • This warning signal can, for example, cause the generation of a warning message which causes the operator of the differential protection device to encounter problems with the transmission time of the differential protection device
  • the warning signal can also be used, for example, to cause an automatic time alignment of all differential protection devices with a master time signal to restore a ge ⁇ exact time synchronization of the individual differential protection devices with each other.
  • a differential ⁇ apparatus for generating an error signal indicative of a Def ⁇ ler in an electrical power supply network, Ge dissolves
  • said differential protection device is arranged to at a measuring point of a primary component of the electrical ⁇ 's power supply network current values detect, with their own current measuring values and the current measurement values at least one further at another measuring point of the primary märkomponente disposed differential protection device by sign-adding a differential current value to bil ⁇ , and to generate the error signal when the differential current exceeds a predetermined threshold value
  • the differential protection device is also set up to receive the current measured values detected by the at least one further differential protection device, to check whether the course of the own current measured values or the course the current measured values of the at least one further differential protection device has a jump on ⁇ , and only then to form the error signal when a ⁇ hand, the differential current value exceeds the predetermined threshold value and on the other hand, at least one of the characteristics of the current measuring values comprising a jump
  • the Diffe ⁇ rentialschutz réelle invention is also set up to carry out any embodiment of the method according to the invention, so that everything can be obtained tialtik réelle to the process is said also to the differentiation.
  • Figure 1 is a schematic view of one of two
  • Differential protection devices monitored Power supply line of an electrical power supply network
  • FIG. 1 shows a part 10 of an electrical energy supply network (not further described in the following).
  • a primary component 11 is arranged, which may be, for example, a three-phase electrical free ⁇ line of the electrical energy supply network.
  • the primary component 11 is monitored at its first end IIa means of a first differential protection device 12a and ih ⁇ rem second end IIb means of a second differential protection device 12b.
  • first current wall ⁇ learning 14a at a first measuring point at the first end IIa of the primary component 11
  • second current transformers 15a, 15b and 15c at a second measuring point at the second end IIb of the primary component 11 current signals recorded.
  • Digital current measurement values are generated from the analo ⁇ gen current signals.
  • the measured current values can be embodied, for example, as current- indicator measured values which indicate an indication of the amplitude and phase angle of the current signal at the time of detection.
  • the determination of digital current measured values can be done either in the
  • differential protection devices 12a, 12b are connected to one another by a communication connection 16, which is indicated only schematically in FIG. 1, and may be, for example, an IP-based communication network. However, any other communication link of any desired type for connecting the differential protection devices can 12a and 12b are turned ⁇ sets.
  • the separate power measurements are made available, that is, it can in each differential protection device 12a and 12b, respectively for each stage 13a, 13b, 13c of the protected object 11 depending ⁇ wells pairs of Both ends IIa and IIb recorded current readings are formed.
  • measured current values from both ends of IIa and IIb of the primary component 11 can be in one or differential ⁇ arresters both 12a and 12b by means of a data processing ⁇ means a difference between the amounts of current values for each phase (or a correct sign sum ) are formed as difference ⁇ current value and compared with a threshold.
  • the differential protection devices 12a and 12b via control lines 17a, 17b from a corresponding Aus ⁇ release signal to phase-selectively switchable power switches 18 and 19, whereby the corresponding phase-related Leis ⁇ tion switch 18a, 18b, 18c or 19a, 19b, 19c is caused to open its switch contacts and the affected by the error phase 13a, 13b, 13c separated from the rest of Energyversor ⁇ supply network.
  • phase 13b Is, for example, on the phase 13b, a ground fault is present, detect the differential protection devices 12a and 12b this Toggle handle of each threshold exceeded Diffe ⁇ rence current value and provide trigger signals to the phase claim related ⁇ NEN power switch 18b and 19b, respectively from, the phase 13b of the Separate primary component 11 from the power grid.
  • a three-phase primary component 11 is shown with only two ends IIa or IIb of Figure 1, which he ⁇ find new method can be used with several branches, also at any single or multiphase primary components with two or more ends, such as electrical bus bars.
  • Figure 2 shows a part 20 of an electrical power supply system with a Primärkompo ⁇ component in the form of a bus bar 21 with a branch 21 in a schematic view. For better clarity has been dispensed with the presentation of further outgoing from the busbar 21 branches. In addition, a single-phase representation has been chosen for the sake of simplicity; however, the bus bar 21 itself may have any number of phase conductors (eg, three).
  • the busbar 21 has in each case a measuring point 22a, 22b, 22c in the region of its ends and is delimited at each end by a respective power switch 23a, 23b, 23c.
  • secondary currents are detected with only schematically indicated current transformers and differential protection devices 24a, 24b, 24c supplied. These detect the secondary currents in the form of current measured values and use these current measured values to form a differential current value and possibly also a stabilization value.
  • the differential protection devices 24a-c ⁇ average the own current measured values via a communication link 25, which may be exemplified by a communications network with a ring structure, to the respective other Differentialschutzgerä ⁇ te.
  • the differential protection devices communicate with the communication link 25 via network components 26a, 26b and 26c, which may, for example, be network switches.
  • the measured current values received by the respective differential protection devices are added to the own current measured values used to form the difference current value and possibly a stabilization value.
  • one or more of the differential protection devices 24a-c makes a decision as to whether or not there is an error with respect to the busbar 21 and, if necessary, generates an error signal.
  • a local measured current value I A ⁇ be placed riding.
  • a local current reading is one such
  • Such current measured values I B and I c are provided which have been recorded by differential measuring devices arranged at remote measuring points and have been transmitted to the local differential protection device.
  • the local measured current value I A and the current measurement values ⁇ I B and I c can be determined, for example like in the form of Stromzei-.
  • a differential current value Ion f is calculated from the own current measured value I A and the received associated current measured values I B and I c of the other differential protection devices by sign-correct addition and transmitted to block 33.
  • Threshold or a dynamically adjusted threshold can be derived, for example, based on the position of a measured value pair formed from differential current and stabilizing current in a triggering diagram. If it is determined a threshold violation in block 33, ie the difference exceeds ⁇ current value Ioi ff the threshold value S D i ff, a entspre ⁇ and fair output signal is supplied to one input of an AND gate 34th
  • the provided in block 30a measured current value I A is white ⁇ terhin used to the course of the local power measurement ⁇ values with respect to a possible current jump to ban ⁇ chen.
  • the measured current value I A is also fed to a block 35, which executes a jump detector.
  • jump indicators J B and J c of the other differential protection devices are determined, transmitted to the local differential protection device and provided there in blocks 38a and 38b.
  • the jump indicators J B and J c of the other differential protection devices are supplied to the other inputs of the OR gate 36.
  • the AND gate 34 generates an output signal in the form of an error signal F indicating an error with respect to the primary component, if both the difference current value I onf exceeds the threshold value S D iff at the same time and a jump in the course of the at least one measurement point of the primary component Current measured values recognized wor ⁇ is.
  • a warning signal is generated.
  • This warning signal can beispielswei ⁇ se cause the generation of a warning message, the transfer time the operator of the differential protection device to problems with the excess of the current measurement values and / or indicative of an inaccurate time synchronization of the individual differential protection devices, making this appropriate maintenance procedures can hit ⁇ .
  • the warning signal for example, also there are ⁇ to use, start an automatic time synchronization of all differential protection devices with a master clock signal to ver ⁇ to restore an exact time synchronization of the individual differential protection devices together.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differentialschutzverfahren zum Erzeugen eines Fehlersignals, das einen Fehler hinsichtlich einer Primärkomponente (11, 21) eines elektrischen Energieversorgungsnetzes angibt, bei dem an mindestens zwei unterschiedlichen Messstellen (11a-b, 22a-c) der Primärkomponente (11, 21) des elektrischen Energieversorgungsnetzes jeweils Strommesswerte erfasst werden, mit den Strommesswerten durch vorzeichenrichtige Addition ein Differenzstromwert gebildet wird, und das Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Differenzstromwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Um eine möglichst kostengünstige Möglichkeit anzugeben, mit der ein Differentialschutzverfahren auch bei der Übertragung der Strommesswerte über vergleichsweise lange Strecken möglichst zuverlässig durchgeführt werden kann, wird vorgeschlagen für jede Messstelle (11a-b, 22a-c) zusätzlich überprüft wird, ob der Verlauf der dort jeweils erfassten Strommesswerte einen Sprung aufweist, und das Fehlersignal nur gebildet wird, wenn einerseits der Differenzstromwert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und andererseits der Verlauf der Strommesswerte an zumindest einer der Messstellen (11a-b, 22a-c) einen Sprung aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechend ausgebildetes Differentialschutzgerät.

Description

Beschreibung
Differentialschutzverfahren und Differentialschutzgerät zum Durchführen eines Differentialschutzverfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf Differentialschutzverfahren zum Erzeugen eines Fehlersignals, das einen Fehler in einem elektrischen Energieversorgungsnetz angibt, bei dem an mindestens zwei unterschiedlichen Messstellen einer Primärkompo- nente des elektrischen Energieversorgungsnetzes jeweils
Strommesswerte erfasst werden, mit den Strommesswerten durch vorzeichenrichtige Addition ein Differenzstromwert gebildet wird, und das Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Differenz¬ stromwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein entsprechendes elektrisches Differentialschutzgerät zur Durchführung eines Diffe¬ rentialschutzverfahrens .
Differentialschutzgeräte werden zur Überwachung verschiedener Primärkomponenten elektrischer Energieversorgungsnetze, bei¬ spielsweise Leitungen, Kabeln, Sammelschienen und Transformatoren, eingesetzt. Dabei wird an mindestens zwei unterschied¬ lichen Messstellen der überwachten Primärkomponente der an den Messstellen fließende Strom erfasst und dem Differential- schutzgerät zugeführt. Das Differentialschutzgerät bildet durch vorzeichenrichtige Addition aus den Strommesswerten Differenzstromwerte, die zur Beurteilung der Betriebssituati¬ on der überwachten Primärkomponente herangezogen werden. Im fehlerfreien Fall liegen der Differenzstromwerte in einem Be- reich nahe Null, da hierbei - vereinfacht gesprochen - der in die Komponente hinein fließende Strom vollständig auch wieder aus ihr heraus fließt. Ergeben sich hingegen Differenzstromwerte, die einen von Null verschiedenen Schwellenwert über¬ schreiten, so lassen diese auf einen fehlerbehafteten Be- triebszustand, z.B. einen internen Kurzschluss, schließen. In diesem Fall muss der vorliegende Fehlerstrom durch Öffnen von die Primärkomponente begrenzenden Schalteinrichtungen, z.B. Leistungsschaltern, unterbrochen werden. Hierfür erzeugt das Differentialschutzgerät ein entsprechendes Fehlersignal, das die Schalteinrichtung zum Öffnen ihrer Schaltkontakte veranlasst . Zur Beurteilung der Betriebssituation der Primärkomponente sind folglich Strommesswerte von zumindest zwei unterschied¬ lichen Messstellen an den jeweiligen Enden der überwachten Primärkomponente erforderlich. Bei einer Primärkomponente mit nahe beieinander liegenden Enden, z.B. einem Transformator, können die Strommesswerte als analoge oder digitale Messwerte über eine vergleichsweise kurze Verbindung an ein Differenti- alschutzgerät übertragen werden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 23 39 931 AI sind beispielsweise Differentialschutzgeräte bekannt, bei denen die Strommesswerte in Form analoger Stromsignale über elekt¬ rische Verbindungsleitungen zu einem Differentialschutzgerät übertragen werden. Die Bildung des Differenzstromwertes erfolgt über einen Strommesswandler, dem die Strommesswerte in geeigneter Form zugeführt werden.
Bei einer Primärkomponente mit weit auseinander liegenden Enden, beispielsweise einer Leitung von mehreren Kilometern Länge, müssen die Strommesswerte hingegen über eine längere Strecke übertragen werden. In einem solchen Fall ist üblicherweise an jedem der Enden der Primärkomponente ein separa¬ tes Differentialschutzgerät angeordnet, das den jeweiligen Differenzstromwert aus den eigenen (lokal erfassten) Strom¬ messwerten und den vom anderen Ende der Primärkomponente emp- fangenen Strommesswerten bildet. Bei einer Primärkomponente mit mehreren Enden, z.B. einer verzweigten Leitung, sind zudem Strommesswerte von jedem der Enden erforderlich, um das Differentialschutzverfahren korrekt durchführen zu können. Dazu müssen die an den jeweiligen Messstellen lokal erfassten Strommesswerte zwischen den einzelnen Differentialschutzgerä¬ ten übertragen werden. Aus der europäischen Patentschrift EP 1 071 961 Bl ist ein Differentialschutzverfahren für eine mehrere Enden aufweisende Leitung bekannt, bei dem die Strommesswerte zwischen an den jeweiligen Messstellen angeordneten Differentialschutzge- raten über Datenleitungen übertragen werden.
Insbesondere bei Differentialschutzsystemen, bei denen die Strommesswerte über längere Übertragungsstrecken übertragen werden müssen, besteht das Problem der Zuordnung der lokal erfassten Messwerte zu den an den entfernten Enden erfassten Messwerten. Hierzu müssen die lokalen und die empfangenen Messwerte derart zeitlich angeglichen werden, dass jeweils die zu demselben Zeitpunkt erfassten Messwerte miteinander verglichen werden. Wenn beispielsweise die jeweilige Übertra- gungszeit der Messwerte zwischen den einzelnen Differential¬ schutzgeräten bekannt ist, kann der jeweilige Zeitpunkt der Messwerterfassung durch Differenzbildung zwischen dem Empfangszeitpunkt der Messdaten im lokalen Differentialschutzge¬ rät und der bekannten Übertragungszeit ermittelt werden.
Probleme ergeben sich hierbei beispielsweise, wenn die Über¬ tragungszeit nicht konstant ist oder wenn Unterschiede der Übertragungszeit in Hin- und Rückrichtung auftreten. Außerdem kann es vorkommen, dass durch langsames Auseinanderdriften der lokalen Systemzeiten der jeweiligen Differentialschutzge- räte der Empfangszeitpunkt nicht systemübergreifend korrekt ermittelt werden kann.
Durch solche Unsicherheiten bei der zeitlichen Angleichung der lokalen und der empfangenen Messwerte kann eine Überfunk- tion des Differentialschutzgerätes herbeigeführt werden, bei der vorzeichenrichtige Addition nicht zusammengehörender Messwerte ein Differenzstromwert gebildet wird, der einen Fehler hinsichtlich der Primärkomponente vorgibt, der tat¬ sächlich gar nicht vorhanden ist. Hieraus können Fehlauslö- sungen resultieren, die den ordnungsgemäßen Betrieb des Energieversorgungsnetzes beeinträchtigen . Abhilfe könnte beispielsweise dadurch geschaffen werden, dass die internen Zeitgeber der Differentialschutzgeräte über ein externes Zeitgebersystem, z.B. durch das im GPS-Signal enthaltene Zeitsignal, aufeinander synchronisiert werden. Hierzu sind jedoch spezielle Empfangssysteme, z.B. GPS-Empfänger, in den Differentialschutzgeräten notwendig, die sich erhöhend auf den Gerätepreis auswirken.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine grobe Plausibili- tätsprüfung durchzuführen, ob die erwartete Übertragungszeit zum Empfangszeitpunkt der jeweiligen Messwerte passt. Werden beispielsweise Messwerte deutlich verfrüht oder verspätet ge¬ genüber dem erwarteten Zeitpunkt empfangen, so kann auf eine Störung der zeitlichen Synchronisation der einzelnen Diffe- rentialschutzgeräte geschlossen und der Schwellenwert zur
Auswertung des Differenzstroms entsprechend angepasst werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst kos¬ tengünstige Möglichkeit anzugeben, mit der ein Differential- schutzverfahren auch bei der Übertragung der Strommesswerte über vergleichsweise lange Strecken möglichst zuverlässig durchgeführt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs ge- nannten Art derart fortgebildet, dass für jede Messstelle zu¬ sätzlich überprüft wird, ob der Verlauf der dort jeweils er- fassten Strommesswerte einen Sprung aufweist, und das Fehler¬ signal nur gebildet wird, wenn einerseits der Differenzstrom¬ wert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und ande- rerseits der Verlauf der Strommesswerte an zumindest einer der Messstellen einen Sprung aufweist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann mit hoher Zuverläs¬ sigkeit nur dann ein Fehlersignal erzeugt werden, wenn eine Schwellenwertüberschreitung durch den Differenzstromwert tatsächlich auf einen Fehler hinsichtlich der überwachten Primärkomponente zurückzuführen ist, während eine allein durch fehlerhafte zeitliche Messwertangleichung hervorgerufene Schwellenwertüberschreitung nicht zur Abgabe eines Fehlersignals führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft dann eingesetzt werden, wenn die an den unterschiedlichen Messstellen erfassten Strommesswerte in Form von Datentelegrammen über ein Kommunikationsnetz übertragen werden. Bei dem Kommunikationsnetz kann es sich beispielsweise um ein IP- basiertes Kommunikationsnetz handeln, das in einer beliebigen Konfiguration ausgebildet ist. Insbesondere wenn die Datente¬ legramme innerhalb des Kommunikationsnetzes über mehrere Netzwerkkomponenten, z.B. Router, Switches oder Bridges geleitet werden, können Unterschiede der Übertragungszeiten auftreten .
Der Differenzstromwert kann beispielsweise mit einem als Pa¬ rameter fest vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn zur Überprüfung, ob der Differenzstromwert den vorgegebenen
Schwellenwert überschreitet, aus den Strommesswerten der ein¬ zelnen Messstellen auch Stabilisierungswerte gebildet werden und im Rahmen einer Auslösebereichsprüfung überprüft wird, ob ein unter Heranziehung eines Differenzstromwertes und eines jeweils zugehörigen Stabilisierungswertes gebildetes Mess- wertpaar in einem vorgegebenen Auslösebereich liegt, und eine Überschreitung des Schwellenwertes erkannt wird, wenn das Messwertpaar innerhalb des Auslösebereichs liegt.
Da in der Praxis nämlich keine idealen Verhältnisse vorliegen und der Differenzstromwert auch im fehlerfreien Fall übli¬ cherweise nicht genau den Wert Null annimmt, bietet es sich an, für den Differenzstromwert einen geeigneten Vergleichs¬ wert zu verwenden. Hierfür wird der sogenannte Stabilisie¬ rungswert verwendet, der sich je nach Komponente unterschied- lieh berechnet. Beispielsweise ergibt sich beim Leitungsdif¬ ferentialschutz der Stabilisierungswert als Summe der Beträge der jeweiligen Strommesswerte. Die Verwendung eines Stabili¬ sierungswertes beim Differentialschutz ist an sich bekannt. Trägt man einen Differenzstromwert und einen zugehörigen Sta¬ bilisierungswert in einem Auslösediagramm auf, so liegt das jeweilige Messwertpaar entweder innerhalb oder außerhalb ei¬ nes festgelegten Auslösebereichs, so dass durch Auswertung der Lage des Messwertpaares eine Entscheidung bzgl. der Bildung des Fehlersignals getroffen werden kann: das Fehlersig¬ nal wird dann erzeugt, wenn das Messwertpaar innerhalb des vorgegebenen Auslösebereichs liegt. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens sieht vor, dass zur Überprüfung, ob der Verlauf der Strommesswerte an einer Messstelle einen Sprung auf¬ weist, die Differenz aus einem aktuellen Strommesswert und einem eine ganzzahlige Anzahl N von Perioden früher erfassten Strommesswert gebildet wird, und das Vorliegen eines Sprungs im Stromverlauf erkannt wird, wenn diese Differenz einen vor¬ gegebenen Sprungschwellenwert überschreitet.
Hierdurch wird ein vergleichsweise einfaches Kriterium ange- geben, mit dem sich ein Sprung in dem Verlauf der Strommesswerte feststellen lässt. Beispielsweise kann der Parameter N den Wert 2 annehmen, in diesem Fall würde ein Sprung erkannt werden, wenn die Differenz ΔΙ aus dem aktuellen Strommesswert I (t) und dem zwei Periodendauern T zuvor aufgenommenen Strom- messwert I (t-2T) den Sprungschwellenwert überschreitet:
ΔΙ = I (t) I (t-2T) .
Der Sprungschwellenwert SSprung kann beispielsweise in Abhän¬ gigkeit des für die Bewertung des Differenzstromwertes heran¬ gezogenen Schwellenwertes SDiff festgelegt sein, beispielswei¬ se kann für den Sprungschwellenwert SSprung folgende Beziehung gelten :
3 Sprung 0,75 S Diff .
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch andere Festlegungen möglich, auch kann der Sprungschwellenwert als eigenständiger Parameter unabhängig vom Schwellenwert SDiff festgelegt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass das Ergebnis der Überprüfung auf einen vorliegenden Sprung im Verlauf der Strommesswerte in Form eines Sprungindikators ge¬ meinsam mit dem jeweiligen Strommesswert übertragen wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Sprungindikator immer rechtzeitig beim auswertenden Differentialschutzgerät ein¬ trifft, nämlich gleichzeitig mit dem jeweils für den Diffe¬ renzstromwert auszuwertenden Strommesswert. Im Falle einer Übermittlung der Strommesswerte in Form von Datentelegrammen über ein Kommunikationsnetz werden somit in demselben Datentelegramm einerseits der jeweilige Strommesswert und anderer¬ seits der Sprungindikator übertragen. Der Sprungindikator kann hierbei aus einem einzigen Bit (Wert 1 oder 0) bestehen, das angibt, ob ein Sprung erkannt worden ist (z.B. Wert 1) oder ob der Verlauf keinen Sprung aufweist (z.B. Wert 0) .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass für den Fall, dass ein den Schwellenwert überschreitender Diffe- renzstromwert , nicht aber ein Sprung im Stromverlauf vor¬ liegt, ein Warnsignal erzeugt wird.
Dieses Warnsignal kann beispielsweise die Erzeugung einer Warnmeldung bewirken, die den Betreiber des Differential- schutzgerätes auf Probleme mit der Übertragungszeit der
Strommesswerte und/oder auf eine ungenaue Zeitsynchronisie- rung der einzelnen Differentialschutzgeräte hinweist, so dass dieser entsprechende Wartungsmaßnahmen anstoßen kann. Das Warnsignal kann aber beispielsweise auch dazu genutzt werden, einen automatischen Zeitabgleich aller Differentialschutzgeräte mit einem Master-Zeitsignal zu veranlassen, um eine ge¬ naue Zeitsynchronisierung der einzelnen Differentialschutzgeräte untereinander wiederherzustellen. Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Differential¬ schutzgerät zum Erzeugen eines Fehlersignals, das einen Feh¬ ler in einem elektrischen Energieversorgungsnetz angibt, ge- löst, wobei das Differentialschutzgerät dazu eingerichtet ist, an einer Messstelle einer Primärkomponente des elektri¬ schen Energieversorgungsnetzes Strommesswerte zu erfassen, mit den eigenen Strommesswerten und den Strommesswerten zumindest eines weiteren an einer anderen Messstelle der Pri- märkomponente angeordneten Differentialschutzgerätes durch vorzeichenrichtige Addition einen Differenzstromwert zu bil¬ den, und das Fehlersignal zu erzeugen, wenn der Differenzstromwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Differentialschutzgerät auch dazu eingerichtet ist, die von dem zumindest einen weiteren Differentialschutzgerät erfassten Strommesswerte zu empfangen, zu überprüfen, ob der Verlauf der eigenen Strommesswerte oder der Verlauf der Strommesswerte des zumindest einen weiteren Differentialschutzgerätes einen Sprung auf¬ weist, und das Fehlersignal nur dann zu bilden, wenn einer¬ seits der Differenzstromwert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und andererseits zumindest einer der Verläufe der Strommesswerte einen Sprung aufweist.
Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Differentialschutzgerätes wird auf die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile verwiesen. Das erfindungsgemäße Diffe¬ rentialschutzgerät ist darüber hinaus dazu eingerichtet, jede Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, so dass alles zu dem Verfahren Gesagte auch auf das Differen- tialschutzgerät bezogen werden kann.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert werden. Hierzu zeigen
Figur 1 eine schematische Ansicht einer von zwei
Differentialschutzgeräten überwachten Energieversorgungsleitung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer mehrendi¬ gen von Differentialschutzgeräten überwachten Energieversorgungsleitung; und ein Logikschaltbild zur Erläuterung eines Algorithmus zur Erzeugung eines Fehlersignals .
Figur 1 zeigt einen Teil 10 eines im Weiteren nicht näher dargestellten elektrischen Energieversorgungsnetzes. In dem Abschnitt 10 ist eine Primärkomponente 11 angeordnet, bei der es sich beispielsweise um eine dreiphasige elektrische Frei¬ leitung des elektrischen Energieversorgungsnetzes handeln kann. Die Primärkomponente 11 wird an ihrem ersten Ende IIa mittels eines ersten Differentialschutzgerätes 12a und an ih¬ rem zweiten Ende IIb mittels eines zweiten Differential- schutzgerätes 12b überwacht. Hierfür werden für jede Phase 13a, 13b, 13c der Primärkomponente 11 mit ersten Stromwand¬ lern 14a an einer ersten Messstelle an dem ersten Ende IIa der Primärkomponente 11 und zweiten Stromwandlern 15a, 15b und 15c an einer zweiten Messstelle an dem zweiten Ende IIb der Primärkomponente 11 Stromsignale erfasst. Aus den analo¬ gen Stromsignalen werden digitale Strommesswerte erzeugt. Die Strommesswerte können beispielsweise als Stromzeigermesswerte ausgebildet sein, die eine Angabe von Amplitude und Phasen¬ winkel des Stromsignals zum Erfassungszeitpunkt angeben. Die Ermittlung digitaler Strommesswerte kann entweder in den
Stromwandlern selbst, in den Differentialschutzgeräten 12a, 12b oder in einer geeigneten Messeinrichtung, z.B. einer Phasor Measurement Unit (PMU) , einer Remote Terminal Unit (RTU) oder einer Merging Unit erfolgen. Letztlich werden die erzeugten Strommesswerte einer Datenverarbeitungseinrichtung, z.B. einer CPU oder einem Signalprozessor des jeweiligen Differentialschutzgerätes 12a, 12b zugeführt. Die Differentialschutzgeräte 12a bzw. 12b sind durch eine in Figur 1 nur schematisch angedeutete Kommunikationsverbindung 16 miteinander verbunden, bei der es sich z.B. um ein IP- basiertes Kommunikationsnetz handeln kann. Allerdings kann auch jede weitere Kommunikationsverbindung beliebiger Art zur Verbindung der Differentialschutzgeräte 12a und 12b einge¬ setzt werden. Über diese Kommunikationsverbindung 16 können dem jeweils anderen Differentialschutzgerät 12a bzw. 12b die eigenen Strommesswerte zur Verfügung gestellt werden, das heißt, es können in jedem Differentialschutzgerät 12a bzw. 12b für jede Phase 13a, 13b, 13c des Schutzobjektes 11 je¬ weils Paare aus an beiden Enden IIa und IIb aufgenommenen Strommesswerten gebildet werden. Anhand der in beiden Differentialschutzgeräten 12a und 12b verfügbaren Strommesswerte von beiden Enden IIa und IIb der Primärkomponente 11 kann in einem oder beiden Differential¬ schutzgeräten 12a bzw. 12b mittels einer Datenverarbeitungs¬ einrichtung eine Differenz der Beträge der Stromwerte pro Phase (bzw. eine vorzeichenrichtige Summe) als Differenz¬ stromwert gebildet und mit einem Schwellenwert verglichen werden .
Bei fehlerfreier Primärkomponente 11 ist der pro Phase in das Schutzobjekt 11 eintretende Strom gleich dem aus dem Schutz¬ objekt 11 austretenden Strom, so dass die Differenz der Beträge der Stromwerte (bzw. deren vorzeichenrichtige Summe) den Wert Null annehmen müsste. Aufgrund von Wandlerungenauig- keiten, Messfehlern, ungenauer Zeitsynchronisation der Diffe- rentialschutzgeräte 12a, 12b und Übertragungszeitunterschie¬ den bei der Übertragung der Strommesswerte zum jeweils ande¬ ren Differentialschutzgerät 12a, 12b nimmt der Differenz¬ stromwert auch im fehlerfreien Falle allerdings quasi nie dauerhaft exakt den Wert Null an, sondern liegt stattdessen unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes. Dieser Schwel¬ lenwert kann entweder statisch oder dynamisch, beispielsweise an die Höhe der jeweiligen Phasenströme angepasst, festgelegt werden . Der Schwellenwert kann als separater Parameter festgelegt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, eine Schwellenwertüberschreitung durch Auswertung der Lage eines Messwert- paares aus dem Differenzstromwert und einem zugehörigen Sta¬ bilisierungswert in einem Auslösediagramm zu prüfen. Hierzu werden aus zusammengehörenden, d.h. gleichzeitig erfassten, Strommesswerten Differenzstromwerte und zugehörige Stabili¬ sierungswerte gebildet und die Lage des aus einem Differenz- stromwert und einem Stabilisierungswert bestehenden Messwert¬ paares in dem Auslösediagramm geprüft. Liegt das Messwertpaar innerhalb eines Auslösebereichs, wird auf einen Fehler hin¬ schlicht der überwachten Primärkomponente geschlossen und das Fehlersignal erzeugt.
Überschreitet für eine bestimmte Phase der Differenzstromwert den vorgegebenen Schwellenwert, so weist dies auf einen Feh¬ ler hinsichtlich der betreffenden Phase der Primärkomponente 11 hin, bei dem es sich beispielsweise um einen Erdschluss oder einen zwei- oder mehrpoligen Kurzschluss, d.h. einen Kurzschluss zwischen zwei oder mehr Phasen der Primärkompo¬ nente, handeln kann. Für diejenige Phase, bei der der Fehler erkannt worden ist, geben die Differentialschutzgeräte 12a und 12b über Steuerleitungen 17a, 17b ein entsprechendes Aus¬ lösesignal an phasenselektiv schaltbare Leistungsschalter 18 bzw. 19 ab, wodurch der entsprechende phasenbezogene Leis¬ tungsschalter 18a, 18b, 18c bzw. 19a, 19b, 19c zum Öffnen seiner Schaltkontakte veranlasst wird und die von dem Fehler betroffene Phase 13a, 13b, 13c vom restlichen Energieversor¬ gungsnetz abtrennt.
Liegt beispielsweise auf der Phase 13b ein Erdschluss vor, so erkennen die Differentialschutzgeräte 12a bzw. 12b dies an- hand eines den jeweiligen Schwellenwert übersteigenden Diffe¬ renzstromwertes und geben Auslösesignale an die phasenbezoge¬ nen Leistungsschalter 18b bzw. 19b ab, um die Phase 13b der Primärkomponente 11 von dem Energieversorgungsnetz abzutrennen .
Obwohl gemäß Figur 1 eine dreiphasige Primärkomponente 11 mit lediglich zwei Enden IIa bzw. IIb gezeigt ist, kann das er¬ finderische Verfahren auch bei beliebigen ein- oder mehrphasigen Primärkomponenten mit zwei oder mehr Enden, beispielsweise elektrischen Sammelschienen mit mehreren Abzweigen, eingesetzt werden.
Figur 2 zeigt in schematischer Ansicht einen Teil 20 eines elektrischen Energieversorgungsnetzes mit einer Primärkompo¬ nente in Form einer Sammelschiene 21 mit einem Abzweig 21a. Zur besseren Übersichtlichkeit ist auf die Darstellung von weiteren von der Sammelschiene 21 abgehenden Abzweigen verzichtet worden. Außerdem ist der Einfachheit halber eine einphasige Darstellung gewählt worden; die Sammelschiene 21 selbst kann jedoch eine beliebige Anzahl von Phasenleitern (z.B. drei) aufweisen.
Die Sammelschiene 21 weist im Bereich ihrer Enden je eine Messstelle 22a, 22b, 22c und ist an jedem Ende von je einem Leistungsschalter 23a, 23b, 23c begrenzt. An den Messstellen 22a, 22b, 22c werden mit lediglich schematisch angedeuteten Stromwandlern Sekundärstrome erfasst und Differentialschutzgeräten 24a, 24b, 24c zugeführt. Diese erfassen die Sekundär¬ ströme in Form von Strommesswerten und ziehen diese Strommesswerte zur Bildung eines Differenzstromwertes und ggf. auch eines Stabilisierungswertes heran. Darüber hinaus über- mittein die Differentialschutzgeräte 24a-c die eigenen Strom¬ messwerte über eine Kommunikationsverbindung 25, bei der es sich beispielhaft um ein Kommunikationsnetz in Ringstruktur handeln kann, an die jeweils anderen Differentialschutzgerä¬ te. Die Differentialschutzgeräte stehen mit der Kommunikati- onsverbindung 25 über Netzwerkkomponenten 26a, 26b und 26 c in Verbindung, bei denen es sich beispielsweise um Netzwerk- switche handeln kann. Die von den jeweiligen Differentialschutzgeräten empfangenen Strommesswerte werden zusätzlich zu den eigenen Strommesswerten zur Bildung des Differenzstromwertes und ggf. eines Stabilisierungswertes verwendet. Unter Verwendung der jeweiligen Differenzstromwerte trifft eines oder mehrere der Differentialschutzgeräte 24a-c eine Ent- Scheidung darüber, ob hinsichtlich der Sammelschiene 21 ein Fehler vorliegt oder nicht und erzeugt ggf. ein Fehlersignal.
Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als auch bei demjenigen nach Figur 2 kann es durch ungenaue Zeitsynchroni- sation der internen Zeitgeber der Differentialschutzgeräte und/oder durch unterschiedliche Übertragungszeiten der Strommesswerte zwischen den Differentialschutzgeräten zu einer Überfunktion des Differentialschutzes kommen, d.h. ein oder mehrere Differentialschutzgeräte erkennen trotz fehlerfreier Primärkomponente einen signifikanten Differenzstromwert und erzeugen dementsprechend ein Fehlersignal zum Auslösen des jeweiligen Leistungsschalters. Die fehlerhafte Berechnung des Differenzstromwertes resultiert in diesem Fall daraus, dass zu seiner Berechnung Strommesswerte von unterschiedlichen Messstellen verwendet werden, die zeitlich jedoch nicht zueinander gehören. Da eine solche Überfunktion nach Möglichkeit zu vermeiden ist, müssen Maßnahmen getroffen werden, um den Differentialschutzalgorithmus dagegen zu stabilisieren. Hier¬ zu könnte zwar die Größe des zur Bewertung des Differenz- stromwertes heranzuziehenden Schwellenwertes bzw. des Auslö¬ sebereiches entsprechend angepasst werden, dies geht jedoch zu Lasten der Empfindlichkeit bei einem tatsächlich vorlie¬ genden Fehler. Daher soll im Zusammenhang mit Figur 3 ein Algorithmus beschrieben werden, mit dem mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Unterscheidung eines Differenzstromwertes, der einen tatsächlichen Fehler angibt, von solchen Differenzstromwerten, die aufgrund der oben genannten Effekte fehlerhaft berechnet worden sind, getroffen werden kann. Zu diesem Zweck wird neben dem Differenzstromwert auch eine Information darüber ausgewertet, ob der Stromverlauf an einer der Mess¬ stellen einen sprunghaften Verlauf aufweist. Ist ein solcher sprunghafter Verlauf bezüglich zumindest einer der Messstellen erkennbar, so wird auf einen tatsächlich vorliegenden Fehler erkannt, andernfalls wird ein fehlerhaft berechneter Differenzstromwert angenommen.
Hierzu ist in Figur 3 ein schematisches Logikschaltbild ge- zeigt, das den in einem Differentialschutzgerät ablaufenden Algorithmus zeigt, wobei angenommen wird, dass ein Differen¬ tialschutzsystem aus drei Differentialschutzgeräten besteht. Das beschriebene Verfahren kann ohne weiteres an beliebige Anzahlen von Differentialschutzgeräten angepasst werden. Der in Figur 3 dargestellte Algorithmus wird üblicherweise in
Form einer Gerätesoftware im jeweiligen Differentialschutzge¬ rät implementiert.
In einem ersten Block 30a wird über eine Messeinrichtung des Differentialschutzgerätes ein lokaler Strommesswert IA be¬ reitgestellt. Ein lokaler Strommesswert ist ein solcher
Strommesswert, der an der Messstelle erfasst worden ist, der das fragliche Differentialschutzgerät selbst zugeordnet ist. In weiteren Blöcken 30b und 30c werden solche Strommesswerte IB und Ic bereitgestellt, die von an entfernten Messstellen angeordneten Differentialschutzgeräten aufgenommen worden sind und an das lokale Differentialschutzgerät übertragen worden sind. Der lokale Strommesswert IA und die Strommess¬ werte IB und Ic können beispielsweise in Form von Stromzei- gern bestimmt werden.
Damit derselbe Algorithmus auch in den anderen Differential¬ schutzgeräten ablaufen kann, stellt der Algorithmus in Block 31 den eigenen Strommesswert zum Versand an die anderen Dif- ferentialschutzgeräte zur Verfügung. Der bereitgestellte
Strommesswert kann z.B. über eine Kommunikationsschnittstelle des Differentialschutzgerätes an die Kommunikationsverbin¬ dung, z.B. ein Kommunikationsnetzwerk, abgegeben werden. Dazu kann der Strommesswert beispielsweise in die Form eines Da- tentelegramms überführt werden, das anschließend übertragen wird . In Block 32 wird aus dem eigenen Strommesswert IA und den empfangenen zugehörigen Strommesswerten IB und Ic der anderen Differentialschutzgeräte durch vorzeichenrichtige Addition ein Differenzstromwert Ionf berechnet und an Block 33 über- mittelt.
In Block 33 wird dieser Differenzstromwert Ionf mit einem Schwellenwert SDiff verglichen. Wie bereits erwähnt, kann die¬ ser Schwellenwertverglich mit einem fest eingestellten
Schwellenwert oder einem dynamisch angepassten Schwellenwert erfolgen. Der dynamisch angepasste Schwellenwert kann sich beispielsweise anhand der Lage eines aus Differenzstrom und Stabilisierungsstrom gebildeten Messwertpaares in einem Auslösediagramm ableiten. Wird in Block 33 eine Schwellenwert- Verletzung festgestellt, d.h. überschreitet der Differenz¬ stromwert Ioiff den Schwellenwert SDiff, so wird ein entspre¬ chendes Ausgangssignal an einen Eingang eines UND-Gliedes 34 abgegeben . Der in Block 30a bereitgestellte Strommesswert IA wird wei¬ terhin dazu verwendet, um den Verlauf der lokalen Strommess¬ werte hinsichtlich eines möglichen Stromsprungs zu untersu¬ chen. Liegt ein solcher Stromsprung gleichzeitig mit einem signifikanten Differenzstromwert vor, so deutet dies auf spontan ansteigenden Stromfluss (z.B. resultierend aus einem Fehlerstrom) und damit auf einen tatsächlich vorliegenden Fehler in der überwachten Primärkomponente hin. Zur Untersuchung auf einen Stromsprung wird der Strommesswert IA auch einem Block 35 zugeführt, der einen Sprungdetektor ausführt. Hierzu kann der aktuelle lokale Strommesswert beispielsweise durch Differenzbildung mit einem eine ganzzahlige Anzahl N (N=l...n) von Periodendauern zuvor aufgenommenen lokalen Strommesswert verglichen werden: ΔΙ = I (t) - I (t-N*T) .
Liegt diese Differenz oberhalb eines vorgegebenen Sprungschwellenwertes S spmng , so wird ein in dem Verlauf der lokalen Strommesswerte vorliegender Stromsprung erkannt und ein ent¬ sprechendes Signal in Form eines Sprungindikators JA an einen ersten Eingang eines ODER-Gliedes 36 abgegeben. Der Sprungindikator kann beispielsweise ein Binärwert sein, der angibt, ob ein Sprung vorliegt (JA=1) oder nicht (JA=0) . Außerdem wird der Sprungindikator JA auch in einem Block 37 zum Versand an die anderen Differentialschutzgeräte bereitgestellt. Die Übermittlung kann beispielsweise innerhalb desselben Da¬ tentelegramms erfolgen, mit dem auch der aktuelle lokale Strommesswert IA übertragen wird.
In entsprechender Weise werden Sprungindikatoren JB und Jc der anderen Differentialschutzgeräte ermittelt, an das lokale Differentialschutzgerät übertragen und dort in Blöcken 38a und 38b bereitgestellt. Die Sprungindikatoren JB und Jc der anderen Differentialschutzgeräte werden den anderen Eingängen des ODER-Glieds 36 zugeführt.
Das ODER-Glied 36 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn zumindest einer der eingangsseitig anliegenden Sprungindikatoren JA-Jc einen Stromsprung angibt, d.h., wenn an zumindest einer Messstelle der überwachten Primärkomponente ein Stromsprung im Verlauf der jeweiligen Strommesswerte erkannt worden ist. Das vom ODER-Glied 36 erzeugte Ausgangssignal wird dem anderen Eingang des UND-Gliedes 34 zugeführt.
Das UND-Glied 34 erzeugt genau dann ein Ausgangssignal in Form eines einen Fehler bezüglich der Primärkomponente angebenden Fehlersignals F, wenn gleichzeitig sowohl der Diffe- renzstromwert I onf den Schwellenwert SDiff überschreitet als auch hinsichtlich mindestens einer Messstelle der Primärkomponente ein Sprung im Verlauf der Strommesswerte erkannt wor¬ den ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei Vorliegen ei¬ nes den Schwellenwert SDiff überschreitenden Differenzstrom¬ wertes I üiff / aber bei fehlender Sprungerkennung bezüglich mindestens einer Messstelle der Primärkomponente kein Fehler- signal erzeugt wird, wodurch der Differentialschutzalgorithmus gegen fehlerhafte Berechnungen des Differentialstromwertes stabilisiert wird, die aus einer ungenauen Zeitsynchronisation der Differentialschutzgeräte und/oder unterschiedli- chen Übertragungszeitdauern der Strommesswerte zwischen den Differentialschutzgeräten beruhen .
Optional kann zudem vorgesehen sein, dass für den Fall, dass in Block 33 ein den Schwellenwert überschreitender Differenz- stromwert erkannt worden ist, nicht aber ein Sprung im Strom¬ verlauf an zumindest einer der Messstellen vorliegt, ein Warnsignal erzeugt wird. Dieses Warnsignal kann beispielswei¬ se die Erzeugung einer Warnmeldung bewirken, die den Betreiber des Differentialschutzgerätes auf Probleme mit der Über- tragungszeit der Strommesswerte und/oder auf eine ungenaue Zeitsynchronisierung der einzelnen Differentialschutzgeräte hinweist, so dass dieser entsprechende Wartungsmaßnahmen an¬ stoßen kann. Das Warnsignal kann aber beispielsweise auch da¬ zu genutzt werden, einen automatischen Zeitabgleich aller Differentialschutzgeräte mit einem Master-Zeitsignal zu ver¬ anlassen, um eine genaue Zeitsynchronisierung der einzelnen Differentialschutzgeräte untereinander wiederherzustellen.
Die zuletzt beschrieben Option ist in Figur 3 der Übersicht- lichkeit halber nicht dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Differentialschutzverfahren zum Erzeugen eines Fehlersignals, das einen Fehler hinsichtlich einer Primärkomponente (11, 21) eines elektrischen Energieversorgungsnetzes angibt, bei dem
- an mindestens zwei unterschiedlichen Messstellen (lla-b, 22a-c) der Primärkomponente (11, 21) des elektrischen Ener¬ gieversorgungsnetzes jeweils Strommesswerte erfasst werden, - mit den Strommesswerten durch vorzeichenrichtige Addition ein Differenzstromwert gebildet wird, und
- das Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Differenzstromwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- für jede Messstelle (lla-b, 22a-c) zusätzlich überprüft wird, ob der Verlauf der dort jeweils erfassten Strommess¬ werte einen Sprung aufweist; und
- das Fehlersignal nur gebildet wird, wenn einerseits der
Differenzstromwert den vorgegebenen Schwellenwert über- schreitet und andererseits der Verlauf der Strommesswerte an zumindest einer der Messstellen (lla-b, 22a-c) einen Sprung aufweist.
2. Differentialschutzverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die an den unterschiedlichen Messstellen (lla-b, 22a-c) erfassten Strommesswerte in Form von Datentelegrammen über ein Kommunikationsnetz übertragen werden.
3. Differentialschutzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- zur Überprüfung, ob der Differenzstromwert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, aus den Strommesswerten der einzelnen Messstellen (lla-b, 22a-c) auch Stabilisierungs- werte gebildet werden und im Rahmen einer Aus- lösebereichsprüfung überprüft wird, ob ein unter Heranziehung eines Differenzstromwertes und eines jeweils zugehöri- gen Stabilisierungswertes gebildetes Messwertpaar in einem vorgegebenen Auslösebereich liegt, und
- eine Überschreitung des Schwellenwertes erkannt wird, wenn das Messwertpaar innerhalb des Auslösebereichs liegt.
4. Differentialschutzverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- zur Überprüfung, ob der Verlauf der Strommesswerte an einer Messstelle (lla-b, 22a-c) einen Sprung aufweist, die Diffe¬ renz aus einem aktuellen Strommesswert und einem eine ganzzahlige Anzahl N von Perioden früher erfassten Strommesswert gebildet wird; und
- das Vorliegen eines Sprungs im Stromverlauf erkannt wird, wenn diese Differenz einen vorgegebenen Sprungschwellenwert überschreitet .
5. Differentialschutzverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Ergebnis der Überprüfung auf einen vorliegenden Sprung im Verlauf der Strommesswerte in Form eines Sprungindika¬ tors gemeinsam mit dem jeweiligen Strommesswert übertragen wird .
6. Differentialschutzverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- für den Fall, dass ein den Schwellenwert überschreitender Differenzstromwert, nicht aber ein Sprung im Stromverlauf vorliegt, ein Warnsignal erzeugt wird.
7. Differentialschutzgerät (12a-b, 24a-c) zum Erzeugen eines Fehlersignals, das einen Fehler hinsichtlich einer Primärkom- ponente (11, 21) eines elektrischen Energieversorgungsnetzes angibt, wobei
- das Differentialschutzgerät (12a-b, 24a-c) dazu eingerich¬ tet ist, an einer Messstelle (lla-b, 22a-c) der Primärkom- ponente (11, 21) des elektrischen Energieversorgungsnetzes Strommesswerte zu erfassen, mit den eigenen Strommesswerten und den Strommesswerten zumindest eines weiteren an einer anderen Messstelle (lla-b, 22a-c) der Primärkomponente (11, 21) angeordneten Differentialschutzgerätes (12a-b, 24a-c) durch vorzeichenrichtige Addition einen Differenzstromwert zu bilden, und das Fehlersignal zu erzeugen, wenn der Differenzstromwert einen vorgegebenen Schwellenwert über¬ schreitet,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Differentialschutzgerät (12a-b, 24a-c) auch dazu einge¬ richtet ist, die von dem zumindest einen weiteren Differen- tialschutzgerät (12a-b, 24a-c) erfassten Strommesswerte zu empfangen;
- das Differentialschutzgerät (12a-b, 24a-c) dazu eingerich¬ tet ist, zu überprüfen, ob der Verlauf der eigenen Strommesswerte oder der Verlauf der Strommesswerte des zumindest einen weiteren Differentialschutzgerätes (12a-b, 24a-c) ei¬ nen Sprung aufweist; und
- das Differentialschutzgerät (12a-b, 24a-c) dazu eingerich¬ tet ist, das Fehlersignal nur dann zu bilden, wenn einer¬ seits der Differenzstromwert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und andererseits zumindest einer der Verläufe der Strommesswerte einen Sprung aufweist.
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