Untersuchung der Funktionsanforderungen an Distanzschutzgeräte

Abstract

Bei steigender Dezentralisierung der Stromerzeugung in Europa drängt sich die Frage auf, wie die unterschiedlichsten Fehler an elektrischen Betriebsmitteln zuverlässig und möglichst schnell erkannt werden. Die steigende dezentrale Einspeisung erneuerbarer Energien stellt neue Anforderungen an die Schutztechnik, welche zu einem Fehlverhalten bezüglich der Auslöseentscheide von Schutzgeräten führen könnten. Das häufige Auftreten von Kurzschlüssen an elektrischen Betriebsmitteln (insbesondere Freileitungen und Kabeln) mit teilweise zwangsläufiger Abschaltung fehlerbehafteter Leitungsstrecken, soll vom Energieendkunden im besten Fall nicht wahrgenommen werden. Die schnelle und selektive Methode um solche Fehler in Mittel- und Hochspannungsnetzen zu finden und anschließend erfolgreich zu klären basiert in den meisten Fällen auf der Verwendung von Distanzschutzgeräten. Da Hersteller der eingesetzten Distanzschutzgeräte bestrebt sind die Eignung ihrer Schutzgeräte nachzuweisen und ständige Verbesserungen aus den Anforderungen zu erzielen, wurde die DIN IEC 60255-121 und deren deutsche Fassung VDE 0435-3121 eingeführt. In dieser Norm, welche sich zum Zeitpunkt der Verfassung dieser Arbeit noch im Entwurfsstadium befand, werden die Funktionsanforderungen für die Distanzschutzfunktion festgelegt, wobei sich zeigte, dass Defizite in der Erfüllung dieser Funktionsanforderungen von Seiten der Hersteller von Distanzschutzgeräten vorhanden sind. In Anlehnung an diese Norm wurde jeweils ein Distanzschutzgerät der Hersteller Schneider-Electric und Siemens untersucht, wobei Funktionsprüfungen an beiden Geräten durchgeführt wurden. Die erzielten Messergebnisse werden anschließend für die Distanzschutzgeräte angeführt und ausgewertet.

With increasing distributed generation in Europe, the question arises how all kinds of errors in an electrical power system can be detected reliably and as quickly as possible. The increasing decentralized feed in of renewable energy presents new challenges to the protection devices, which could lead to faulty decisions regarding protection relay tripping. The frequent occurrence of short circuits in an electrical power system (especially power lines and cables), with some inevitable shutdown of faulty line sections, should not perceived by end-users of energy. In most cases distance protection relays are used, to find and clear such short circuit line faults quickly and selective in medium and high voltage grids. As manufacturers of distance protection devices are anxious to prove the suitability of their protective devices and achieve continual improvement, the DIN IEC 60255-121 and the German release VDE 0435-3121 was introduced. This standard, which was still in draft stage when writing this paper, contains the functional standard for distance protection devices. During the functional test of the distance protection devices, it revealed that deficits in the fulfilment of these functional requirements by the manufacturers of distance protection devices are existent. Referring to this standard a distance protection device from Schneider Electric and Siemens was examined and functional tests were performed on both devices. The results of measurements are then listed and evaluated for each distance protection device.