DE102018113627A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz sowie Computerprogrammprodukt - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz (1, 1') mit mehreren Leitungen (L12, L13, L23) und mehreren Knoten (K1, K2, K3), wobei wenigstens zwei Leitungen Abgangsleitungen (L12, L13) sind, wenigstens eine Leitung eine Querleitung (L23) ist, welche ein Paar von Abgangsleitungen (L12, L13) verbindet, ein Knoten ein durch eine Wechselspannungsquelle (4) gespeister Sammelknoten (K1) ist, an den die Abgangsleitungen (L12, L13) angeschlossen sind, und wenigstens zwei Knoten Querverbindungsknoten (K2, K3) sind, an welchen das Paar von Abgangsleitungen (L12, L13) an die Querleitung (L23) angeschlossen ist, wobei ein Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert zwischen einem Fehlerort (F) auf einer fehlerhaften Leitung und einem der Knoten (K1, K2, K3) in Abhängigkeit von- Querwechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Querwechselstromwiderstand (Z, Z) einer an eine Abgangsleitung (L12, L13) angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtung (7a, 7b) in einem Gegensystem beschreiben,- Leitungswechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Wechselstromwiderstand (Z, Z, Z) einer der Leitungen (L12, L13, L23) beschreiben, und- Abgangsleitungsstromwerten, die jeweils einen am Sammelknoten (K1) in eine der Abgangsleitungen (L12, L13) fließenden Strom (I, I) im Gegensystem beschreiben, ermittelt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz mit mehreren Leitungen und mehreren Knoten, wobei wenigstens zwei Leitungen Abgangsleitungen sind, wenigstens eine Leitung eine Querleitung ist, welche ein Paar von Abgangsleitungen verbindet, ein Knoten ein durch eine Wechselspannungsquelle gespeister Sammelknoten ist, an den die Abgangsleitungen angeschlossen sind, und wenigstens zwei Knoten Querverbindungsknoten sind, an welchen das Paar von Abgangsleitungen an die Querleitung angeschlossen ist.
• Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz sowie ein Computerprogrammprodukt.
• Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus dem Dokument DE 600 18 666 T2 bekannt, welches ein Verfahren zum Berechnen der Entfernung von Fehlerstrom in einem elektrischen Stromversorgungsnetz mit ringförmiger Gestaltung offenbart.
• In modernen elektrischen Netzen, die eine Ringstruktur aufweisen, werden jedoch zunehmend dezentrale Energieumwandlungseinrichtungen, wie Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke oder kleine Wasserkraftwerke, angeschlossen. Diese weisen typischerweise eine Synchron- oder Asynchronmaschine auf, wodurch das elektrische Netz wesentlich komplexer wird und herkömmliche Verfahren zur Fehlerdiagnose nur unzureichende Ergebnisse liefern.
• Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Fehlerdiagnose in komplexen elektrischen Netzen mit einer Ringstruktur anzugeben.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, dass ein Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert zwischen einem Fehlerort auf einer fehlerhaften Leitung und einem der Knoten in Abhängigkeit von Querwechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Querwechselstromwiderstand einer an eine Abgangsleitung angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtung in einem Gegensystem beschreiben, Leitungswechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Wechselstromwiderstand einer der Leitungen beschreiben, und Abgangsleitungsstromwerten, die jeweils einen am Sammelknoten in eine der Abgangsleitungen fließenden Strom im Gegensystem beschreiben, ermittelt wird.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der, insbesondere für die Lokalisierung des Fehlers relevante, Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert beim Anschluss von Energieumwandlungseinrichtungen an das elektrische Netz wesentlich von deren Querwechselstromwiderstand beeinflusst wird. Dabei macht es sich die Erfindung zu Nutze, dass der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert mit hinreichender Genauigkeit durch eine Betrachtung des Gegensystems des elektrischen Netzes ermittelt werden kann und der Querwechselstromwiderstandswert der angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtungen typischerweise über weite Betriebszustandsbereiche bekannt und insbesondere auch konstant ist. Unter zusätzlicher Berücksichtigung der typischerweise ebenfalls bekannten Leitungswechselstromwiderstandswerte und der, beispielsweise in der Nähe des Sammelknotens gemessenen, Abgangsleitungsstromwerte kann der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert dann aufwandsarm zur Fehlerdiagnose ermittelt werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit vorteilhafterweise eine Fehlerdiagnose in komplexen elektrischen Netzen mit einer Ringstruktur, auch wenn an diese Energieumwandlungseinrichtungen angeschlossen sind. Insbesondere erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, den Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert anhand a priori bekannter Daten in Form der Querwechselstromwiderstandswerte und der Leitungswechselstromwiderstandswerte sowie in der Nähe des Sammelknotens gemessener Abgangsleitungsstromwerte mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für Fehler in Form von Kurzschlüssen, beispielsweise zweipolige Phase-Phase-Fehler oder einpolige Erdfehler.
• In der Regel ist das elektrische Netz ein mehrphasiges, insbesondere dreiphasiges, Wechselstromnetz, wie ein Mittelspannungs- oder Niederspannungsenergieversorgungsnetz. Der Begriff „Gegensystem“ im Sinne der Erfindung bezieht sich auf eine analytische Betrachtung des elektrischen Netzes nach der Methode der symmetrischen Komponenten, wobei das Netz in ein Mitsystem, das Gegensystem und ein Nullsystem aufgeteilt wird. Die Wechselstromwiderstandswerte können jeweils eine Impedanz oder eine Admittanz beschreiben. Sie können rein realwertig oder auch komplexwertig sein.
• Die Energieumwandlungseinrichtungen sind in der Regel dezentrale Energieumwandlungseinrichtungen. Beispiele für Energieumwandlungseinrichtungen sind Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke oder Wasserkraftanlagen. Die Energieumwandlungseinrichtungen können eine zur Energieeinspeisung in das elektrische Netz ausgebildete Synchronmaschine oder Asynchronmaschine aufweisen. Der Querwechselstromwiderstandswert kann bei einer Synchronmaschine aus Typenschildangaben und dergleichen abgeleitet oder ermittelt werden, da er im Wesentlichen konstruktiv bedingt ist. Bei Asynchronmaschinen hängt der Querwechselstromwiderstandswert in geringem Umfang vom Schlupf ab. Da Asynchronmaschinen im Regelfall jedoch mit sehr geringem Schlupf betrieben werden, kann ein Querwechselstromwiderstandswert für eine Asynchronmaschine bei einem vorgegebenen Schlupfwert verwendet werden, ohne die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens maßgeblich zu beeinträchtigen. Eine Energieumwandlungseinrichtung kann auch einen Umrichter zur Einspeisung in das elektrische Netz aufweisen. Auch in diesem Fall kann ein Querwechselstromwiderstandswert verwendet werden, wenn der Umrichter zur Einspeisung in das Gegensystem ausgebildet ist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann einen Schritt des Abrufens der Querwechselstromwiderstandswerte und/oder der Leitungswechselstromwiderstandswerte, beispielsweise aus einer Speichereinheit oder/oder mittels einer Kommunikationseinheit, aufweisen. Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Messens der Abgangsleitungsstromwerte aufweisen. Das Messen erfolgt bevorzugt am oder nah am Sammelknoten.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts bevorzugt in zusätzlicher Abhängigkeit eines Netzwechselstromwiderstandswerts, der einen Innenwechselstromwiderstand der Wechselspannungsquelle im Gegensystem beschreibt. Durch die Berücksichtigung des Innwechselstromwiderstands der Wechselspannungsquelle kann die Fehlerdiagnose in ihrer Genauigkeit verbessert werden.
• Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts anhand eines Modells, dem ein Ersatzschaltbild des Gegensystems des elektrischen Netzes zugrunde liegt und das einen am Fehlerort in das Gegensystem fließenden und dieses durchströmenden Fehlerstrom modelliert. Das Ersatzschaltbild weist bevorzugt lediglich passive Komponenten, wobei die Abgangsleitungsstromwerte als Ströme im Ersatzschaltbild angenommen werden. Mit anderen Worten kann der Fehlerstrom als durch eine das Gegensystem speisende Stromquelle betrachtet werden, welche die gemessenen, durch die Abgangsleitungsstromwerte beschriebenen Ströme verursacht. Da der Fehlerort zwischen einem beliebigen Paar benachbarter Knoten liegen kann, kann ein vom Fehlerort abhängiges Ersatzschaltbild verwendet werden.
• Bevorzugt wird der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert gemäß einer Berechnungsvorschrift ermittelt, die in Abhängigkeit der fehlerhaften Leitung gewählt wird oder die von der fehlerhaften Leitung abhängig ist. Die Berechnungsvorschrift kann eine vom Fehlerort abhängige oder in Abhängigkeit des Fehlerorts gewählte Gleichung sein. Alternativ ist es möglich, im Rahmen der Auswertung der Berechnungsvorschrift ein Gleichungssystem des Ersatzschaltbildes aufzustellen und den Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstand durch Lösen des Gleichungssystems, beispielsweise nach dem Knotenpotentialverfahren oder dem Maschenstromverfahren, zu lösen. Ebenso kann im Rahmen der Berechnungsvorschrift das Ersatzschaltbild sukzessive zur Berechnung des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts analysiert und/oder transformiert, beispielsweise unter Nutzung der Dreieck-Stern-Transformation, werden.
• Durch einen zusätzlichen Schritt kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die fehlerhafte Leitung in Abhängigkeit von Fehlerstrombeitragswerten ermittelt werden, die für eine jeweilige Abgangsleitung einen Beitrag des Stroms entlang der Abgangsleitung zu einem durch den Fehler verursachten Fehlerstrom im Gegensystem beschreiben.
• Dazu können die Fehlerstrombeitragswerte mit Referenzfehlerstrombeitragswerten, die für eine jeweilige Abgangsleitung einen den Beitrag eines Stroms der Abgangsleitung bei einem angenommenen Fehler am Ort eines Querverbindungsknotens beschreiben, verglichen werden. Die Referenzfehlerstrombeitragswerte können durch eine Simulation, insbesondere anhand des Ersatzschaltbilds, oder eine Messung im Vorfeld ermittelt worden sein oder im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden.
• Außerdem kann ein jeweiliger Fehlerstrombeitragswert als Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können Referenzfehlerstrombeitragswerte verwendet werden, die jeweils einen Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen beschreiben.
• Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner in Abhängigkeit des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts und des Leitungswechselstromwiderstandswerts einer nicht fehlerhaften Leitung ein Fehlerwiderstandswert, der einen Wechselstrom-, Blind- oder Wirkwiderstand zwischen dem Sammelknoten und dem Fehlerort beschreibt, ermittelt wird. Der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert kann mithin als Anteil des Leitungswechselstromwiderstandswerts der fehlerhaften Leitung aufgefasst werden, so dass der Fehlerwiderstandswert durch einfache Addition des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts mit einem oder mehreren Leitungswechselstromwiderstandswerten der nicht fehlerhaften Leitungen berechnet werden kann.
• Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fehlerdiagnose eine die Entfernung von der Sammelschiene oder eines Orts der Messung eines Abgangsleitungsstromwerts zum Fehlerort beschreibende Fehlerortsinformation ermittelt wird. Dabei kann die Fehlerortsinformation in Abhängigkeit des Fehlerwiderstandswerts oder seiner komplexen Komponenten ermittelt werden. Die Fehlerortsinformation wird insbesondere anhand einer Funktion, die die Entfernung in Abhängigkeit der komplexen Komponente, also einer Resistanz, Konduktanz, Reaktanz oder Suszeptanz, angibt, ermittelt werden. Die Funktion ist typischerweise a priori bekannt und kann beispielsweise in einer Look-Up-Tabelle abgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Fehlerortsinformation in Abhängigkeit eines Resistanz-, Konduktanz-, Reaktanz- oder Suszeptanzbelags des Netzes ermittelt werden.
• Außerdem bleiben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Lasten an weiteren Knoten der Abgangsleitungen unberücksichtigt. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass derartige Lasten im Regelfall keinen die gewünschte Genauigkeit der Fehlerdiagnose beeinträchtigenden Einfluss auf das Gegensystem haben.
• Vorzugsweise werden als Sammelknoten wird eine Sammelschiene und/oder als Wechselspannungsquelle ein einspeisendes Netz verwendet. Das Verfahren lässt sich mithin in unmittelbarer Nähe der Sammelschiene oder eines Netztransformators ausführen, wo mit besonderem Vorteil leicht auf die zur Ermittlung benötigten Wechselstromwiderstandswerte und Abgangsleitungsstromwerte zurückgegriffen werden kann.
• Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz, umfassend eine Steuerungseinrichtung, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt als Relaiseinrichtung zur Verwendung am Sammelknoten bzw. an der Sammelschiene ausgebildet.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Messeinheit zum Messen eines oder mehrerer der Abgangsleitungsstromwerte und/oder eine Trenneinheit, mittels welcher eine der Abgangsstromleitungen vom Sammelknoten in Abhängigkeit des ermittelten Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts trennbar ist und/oder eine Kommunikationseinheit zum Empfangen des oder der weiteren Abgangsleitungsstromwerte und/oder eine Speichereinheit zum Speichern der Querwechselstromwiderstandswerte und/oder der Leitungswechselstromwiderstandswerte und/oder des Netzwechselstromwiderstandswerts aufweisen.
• Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Laden in eine Speichereinheit eines Computers, insbesondere der Steuerungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend Softwarecode, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
• Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt übertragen, sodass auch mit diesen die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
• 1 ein Schaltbild eines elektrischen Netzes mit Ringstruktur;
• 2 ein Ersatzschaltbild des Gegensystems des elektrischen Netzes in einer ersten Darstellung;
• 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 5 das in 2 gezeigte Ersatzschaltbild in einer zweiten Darstellung;
• 6 eine Funktion der Entfernung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu Orten im elektrischen Netz über einer Komponente eines Fehlerwiderstandswerts; und
• 7 ein Schaltbild eines weiteren elektrischen Netzes mit Ringstruktur.
• 1 ist ein Schaltbild eines eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netzes 1, welches beispielsweise eine Mittel- oder Niederspannungsebene eines dreiphasigen Energieversorgungsnetzes ausbildet.
• Das elektrische Netz 1 umfasst einen durch eine Sammelschiene 2 ausgebildeten Sammelknoten K1, der durch eine Wechselspannungsquelle 4 in Form eines einspeisenden Netzes 5 gespeist wird und an den Abgangsleitungen L12, L13 angeschlossen sind, und zwei Querverbindungsknoten K2, K3, an welche die Abgangsleitungen L12, L13 an eine sie verbindende Querleitung L23 angeschlossen sind. Daneben weist das elektrische Netz 1 einen weiteren Knoten K4 auf, an den eine Last 6 angeschlossen ist. Der Knoten K4 teilt die Abgangsleitung in Abgangsleitungsabschnitte L14, L34. An die Abgangsleitungen L12, L13 ist jeweils auf der dem Sammelknoten K1 abgewandten Seite eines Querverbindungsknotens K2, K3 eine dezentrale Energieumwandlungseinrichtung 7a, 7b angeschlossen, die ihrerseits elektrische Energie in das elektrische Netz 1 einspeist. An einem Fehlerort F, der sich exemplarisch auf der Querleitung L23 befindet, liegt ein Fehler, beispielsweise ein Kurzschluss, vor, der die Querleitung L23 in einen Leitungsabschnitt L2F zwischen dem Querverbindungsknoten K2 und dem Fehlerort F sowie in einen Leitungsabschnitt L3F zwischen dem Querverbindungsknoten K3 und dem Fehlerort F aufteilt.
• In den Abgangsleitungen L12, L13 sind ferner jeweils eine Messeinheit 8a, 8b sowie eine Trenneinheit 9a, 9b angeordnet. Die Messeinheiten 8a, 8b sind dabei zur Strommessung entlang der Abgangsleitungen L12, L13 und die Trenneinheiten 9a, 9b zur Trennung der Abgangsleitung L12, L13 vom Sammelknoten K1 ausgebildet. Die Trenneinheiten 9a, 9b sowie die Messeinheiten 8a, 8b sind dabei in räumlicher Nähe zum Sammelknoten K1, nämlich wesentlich näher am Sammelknoten K1 als an den Energieumwandlungseinrichtungen 7a, 7b, angeordnet. Der Sammelknoten K1, die Wechselspannungsquelle 4, die Messeinheiten 8a, 8b und die Trenneinheiten 9a, 9b können sich beispielsweise in einer Umspannstation oder Ähnlichem befinden, von der die Energieumwandlungseinrichtungen 7a, 7b mehrere zehn oder hundert Meter oder mehrere Kilometer entfernt sind.
• 2 ist ein Ersatzschaltbild eines Gegensystems des elektrischen Netzes 1 in einer ersten Darstellung. Das Gegensystem basiert auf einer Analyse des elektrischen Netzes 1 nach der Methode der symmetrischen Komponenten.
• Darin sind ein Wechselstromwiderstand Z_L12 der Abgangsleitung L12, ein Wechselstromwiderstand Z_L13 der Abgangsleitung L13 und ein Wechselstromwiderstand Z_L23 der Abgangsleitung L23 modelliert. Der Wechselstromwiderstand Z_L13 ergibt sich als Reihenschaltung von Wechselstromwiderständen Z_L14 , Z_L34 der Abgangsleitungsabschnitte L14, L34. Bei dem hier angenommen Fehlerort F zwischen den Querverbindungsknoten K2, K3 ergibt sich der Wechselstromwiderstand Z_L23 ferner als Reihenschaltung eines Wechselstromwiderstands Z_L2F des Leitungsabschnitts L2F und eines Wechselstromwiderstands Z_L3F des Leitungsabschnitts L3F. Die dezentralen Energieumwandlungseinrichtungen 7a, 7b sind als Querwechselstromwiderstände Z_DEA1 , Z_DEA2 modelliert. Zusätzlich ist ein Innenwechselstromwiderstand Z_N der Wechselspannungsquelle 4 modelliert. Im Ersatzschaltbild bleibt die Last 6 ersichtlich unberücksichtigt, da deren Querimpedanz als wesentlich größer als die Impedanzen der Querwechselstromwiderstände Z_DEA1 , Z_DEA2 angenommen werden kann und daher nur geringen Einfluss auf die Genauigkeit der Berechnung hat. Es ist aber selbstverständlich alternativ denkbar, die Last 6 im Ersatzschaltbild zu berücksichtigen.
• Das Ersatzschaltbild wird als Netzwerk mit passiven Komponenten modelliert. Dabei wird angenommen, dass ein das Gegensystem durchströmender Fehlerstrom I_F durch den Fehler verursacht wird und die mittels Messdaten der Messeinheiten 8a, 8b ermittelten Ströme, nämlich einen Strom I_A in die Abgangsleitung L12 und einen Strom I_B in die Abgangsleitung L13, verursacht..
• Obwohl die Wechselstromwiderstände als Impedanzen mit einem Z bezeichnet sind, können selbstverständlich auch Admittanzen zur Beschreibung der Wechselstromwiderstände verwendet werden. Soweit nichts anderen angegeben ist, sind mit einem Unterstrich versehene Größen komplexwertig und beziehen sich auf das Gegensystem.
• 3 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zur Fehlerdiagnose im elektrischen Netz 1.
• Die Vorrichtung 10 umfasst eine Steuerungseinheit 11, die Messeinheit 8a zum Messen eines Stroms entlang der Abgangsleitung L12, die Trenneinheit 9a, mittels welcher die Abgangsleitung L12 vom Sammelknoten K1 trennbar ist, sowie eine Kommunikationseinheit 12 und eine Speichereinheit 13. Die Kommunikationseinheit 12 ist dabei mit der der weiteren Abgangsleitung L13 zugeordneten Messeinheit 13 für eine Datenübertragung verbunden, die ihrerseits Teil einer weiteren Vorrichtung zur Fehlerdiagnose 10' ist. Die Vorrichtungen 10, 10' können folglich als Multifunktionsrelais erachtet werden, die beispielsweise in der vorgenannten Umspannstation verbaut sind.
• In einem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 10 Messeinheiten 8a, 8b und die Trenneinheiten 9a, 9b für eine jeweilige Abgangsleitung L12, L13, die Steuerungseinheit 11 und die Speichereinheit 13. Dabei bilden die Steuerungseinheit 11 und die Speichereinheit 13 zentrale Einheiten, die zum Empfangen von Daten der Messeinheiten 8a, 8b und zum Ansteuern der Trenneinheiten 9a, 9b eingerichtet sind.
• In beiden Ausführungsbeispielen ist die Steuerungseinheit 11 zur Durchführung eines Verfahrens zur Fehlerdiagnose im elektrischen Netz 1 eingerichtet, dass im Folgenden näher beschrieben wird:
• 4 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Fehlerdiagnose im elektrischen Netz 1.
• In einem ersten Schritt S1 wird erfasst, dass auf einer der Leitungen L12, L13, L23 ein Fehler vorliegt, ohne dass zu diesem Zeitpunkt die fehlerhafte Leitung oder gar der exakte Fehlerort F bekannt sind. Diese Fehlererfassung erfolgt durch die Steuereinrichtung 11 auf herkömmliche, im Stand der Technik bekannte Weise.
• In einem folgenden Schritt S2 werden Abgangsleitungsstromwerte erfasst, die jeweils den am Sammelknoten K1 in eine der Abgangsleitungen L12, L13 fließenden Strom I_A , I_B im Gegensystem beschreiben. Die Messung erfolgt dabei mittels der Messeinheiten 8a, 8b, wozu ggf. Messwerte von der Messeinheit 8b über die Kommunikationseinheit 12 abgerufen werden.
• In einem nächsten Schritt S3 werden zur Ermittlung der fehlerhaften Leitung, hier der Querleitung L23, Fehlerstrombeitragswerte FCC_real,A,F, FCC_real,B,F ermittelt. Die Fehlerstrombeitragswerte FCC_real,A,F, FCC_real,B,F beschreiben dabei für eine jeweilige Abgangsleitung L12, L13 einen Beitrag des Stroms I_A , I_B zu dem durch den Fehler verursachten Fehlerstrom I_F im Gegensystem. Die Ermittlung der Fehlerstrombeitragswerte FCC_real,A,F, FCC_real,B,F erfolgt - unabhängig vom Fehlerort F - als Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung L12, L13 zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen L12, L13 anhand folgender Gleichungen, wobei der Operator Re {·} den Realteil beschreibt: $$FC{C}_{real,A,F}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_A}{{\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,B,F}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_B}{{\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B}\right\}$$

  
• In einem Schritt S4 werden die Fehlerstrombeitragswerte FCC_real,A,F, FCC_real,B,F mit Referenzfehlerstrombeitragswerten FCCreal,A,K2,ref, FCCreal,A,K3,ref, FCCreal,B,K2,ref, FCC_{real,B,K3,ref} verglichen, die für eine jeweilige Abgangsleitung L12, L13 einen den Beitrag eines Stroms I_A,ref, I_B,ref, der bei einem angenommenen Fehler am Ort eines Querverbindungsknotens K2, K3 in die Abgangsleitung L12, L13 fließt, beschreiben.
• Die Referenzfehlerstrombeitragswerte FCC_{real,A,K2,ref}, FCC_{real,A,K3,ref}, FCC_{real,B,K2,ref}, FCC_{real,B,K3,ref} sind mithin bereits zum Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers (a priori) bekannt und können durch Simulation oder Messung ermittelt worden sein. Sie sind in der Speichereinheit 13 abgespeichert und werden durch die Steuerungseinheit 11 abgerufen. Die Referenzfehlerstrombeitragswerte FCC_{real,A,K2,ref}, FCC_{real,B,K2,ref}, für die ein Fehler am Querverbindungsknoten K2 angenommen wird, ergeben sich aus folgenden Gleichungen: $$FC{C}_{real,A,K\mathrm{2,}ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{A,ref,K2}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref,K2}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref,K2}}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,B,K\mathrm{2,}ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{B,ref,K2}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref,K2}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref,K2}}\right\}$$

  
• Die Referenzfehlerstrombeitragswerte FCC_{real,A,K3,ref}, FCC_{real,B,K3,ref}, für die ein Fehler am Querverbindungsknoten K3 angenommen wird, ergeben sich aus folgenden Gleichungen: $$FC{C}_{real,A,K\mathrm{3,}ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{A,ref,K3}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref,K3}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref,K3}}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,B,K\mathrm{3,}ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{B,ref,K3}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref,K3}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref,K3}}\right\}$$

  
• Dabei beschreiben I_A,ref,K2 und I_A,ref,K3 Abgangsleitungsstromwerte entlang der Abgangsleitung L12 und I_B,ref,K2 und I_B,ref,K3 Abgangsleitungsstromwerte entlang der Abgangsleitung L13 bei Annahme des Fehlers am Querverbindungsknoten K2 bzw. K3.
• In Abhängigkeit des Vergleichs wird anhand der folgenden Tabelle die fehlerhafte Leitung ermittelt:

  FCCreal,A,F	FCCreal,B,F	Fehlerhafte Leitung
  > FCCreal,A,K2,ref	< FCCreal,B,K2,ref	L12
  Λ ≤ 1	Λ ≥ 0
  < FCCreal,A,K2,ref	< FCCreal,B,K3,ref	L23
  Λ > FCCreal,A,K3,ref	Λ > FCCreal,B,K2,ref
  > FCCreal,A,K3,ref	> FCCreal,B,K3,ref	L13
  Λ≥0	Λ ≤ 1

• Ergänzend dazu sind noch der Spezialfall $${\text{FCC}}_{\text{real}\text{,A}\text{,F}}={\text{FCC}}_{\text{real}\text{,A}\text{,K2}\text{,ref}}\text{ bzw}.{\text{ FCC}}_{\text{real}\text{,B}\text{,F}}={\text{FCC}}_{\text{real}\text{,B}\text{,K2}\text{,ref}},$$

  

  der einen Fehler unmittelbar am Querverbindungsknoten K2 oder innerhalb der Energieumwandlungseinrichtung 7a beschreibt, und der Spezialfall $${\text{FCC}}_{\text{real}\text{,A}\text{,F}}={\text{FCC}}_{\text{real}\text{,A}\text{,K3}\text{,ref}}\text{ bzw}.{\text{ FCC}}_{\text{real}\text{,B}\text{,F}}={\text{FCC}}_{\text{real}\text{,B}\text{,K3}\text{,ref}},$$

  

  der einen Fehler unmittelbar am Querverbindungsknoten K3 oder innerhalb der Energieumwandlungseinrichtung 7b beschreibt, genannt. Daneben weisen Fehlerstrombeitragswerte FCC_real,A,F > 1 oder FCC_real,A,F < 0 oder FCC_real,B,F > 1 oder FCC_real,B,F < 0 auf eine nicht dreipolige Leiterunterbrechung im elektrischen Netz 1 hin, da in solchen Fällen die Realteile der Gegensystemströme unterschiedliche Vorzeichen aufweisen.
• In einem anschließenden Schritt S5 wird ein Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert zwischen dem Fehlerort F und einem benachbarten Knoten K1, K2, K3, K4 ermittelt. In dem in 2 gezeigten Fall eines Fehlers auf der Querleitung L23 kann mithin wahlweise als Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert der Wert des Wechselstromwiderstands Z_L2F des Leitungsabschnitts L2F oder der Wert des Wechselstromwiderstands Z_L3F des Leitungsabschnitts L3F berechnet werden, nachdem die Querleitung L23 im Schritt S4 als fehlerhafte Leitung ermittelt wurde.
• Der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert wird dabei gemäß einer Berechnungsvorschrift ermittelt wird, die in Abhängigkeit der fehlerhaften Leitung L23 gewählt wird oder die von der fehlerhaften Leitung L23 abhängig ist. Diese Berechnungsvorschrift wird durch die Steuerungseinheit 11 ausgeführt. Dazu ruft die Steuerungseinheit 11 bekannte Querwechselstromwiderstandswerte, die jeweils einen der Querwechselstromwiderstände Z_DEA1 , Z_DEA2 , beschreiben, Leitungswechselstromwiderstandswerte, die jeweils einen der Wechselstromwiderstände Z_L12 , Z_L23 , Z_L34 , Z_L14 beschreiben, sowie einen Netzwechselstromwiderstandswert, der den Innenwechselstromwiderstand Z_N beschreibt, aus der Speichereinheit 13 ab. Die Querwechselstromwiderstandswerte, die Leitungswechselstromwiderstandswerte, der Netzwechselstromwiderstandswert sowie die im Schritt S2 erfassten Abgangsleitungsstromwerte sind dabei Variablen der Berechnungsvorschrift.
• Im Folgenden wird die netzwerktheoretische Herleitung dieser Berechnungsvorschrift anhand des in 2 gezeigten Fehlers auf der Querleitung L23 beschrieben, was jedoch nicht bedeutet, dass die beschriebenen Analyse- und Transformationsschritte auch von der Steuerungseinheit 11 selbst durchgeführt werden müssten:
• Es sind folgende Werte a priori bekannt: Z_L12 , Z_L23 , Z_L34 , Z_L14 , Z_DEA1 , Z_DEA2 . Als gemessene bzw. abgerufene Werte sind ferner I_A , I_B bekannt. Aus der Ermittlung der fehlerhaften Leitung folgt der Zusammenhang Z_L23 = Z_L2F + Z_L3F für die Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerte. Zur besseren Verdeutlichung der Herleitung wird dabei auf 5 Bezug genommen, die eine äquivalente zweite Darstellung des Ersatzschaltbilds in 2 ist.
• In 5 sind zusätzlich ein erster Teilfehlerstrom I_L-F in einem links dargestellten Zweig zwischen dem Fehlerort F und einem benachbarten Knoten, hier dem Querverbindungsknoten K2, und ein zweiter Teilfehlerstrom I_R-F in einem rechts dargestellten Zweig zwischen dem Fehlerort F und dem anderen benachbarten Knoten, hier dem Querverbindungsknoten K3, gezeigt. Die Teilfehlerströme I_L-F , I_L-R ergeben in Summe den Fehlerstrom I_F . Ferner sind Spannungen U_L und U_R über mit den benachbarten Knoten verbundenen Wechselstromwiderständen, hier Spannungen U_DEA1 , U_DEA2 über den Querwechselstromwiderständen Z_DEA1 bzw. Z_DEA2 , gezeigt.
• Die Teilfehlerströme I_L-F , I_L-R können wie folgt ermittelt werden:
  Für die Spannung U_N gilt: $${\underset{\_}{U}}_N=-\left({\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B\right)\cdot {\underset{\_}{Z}}_N$$

  
• Damit ergeben sich in einer Masche 14 folgende Größen: $${\underset{\_}{U}}_L={\underset{\_}{U}}_N-{\underset{\_}{I}}_A\cdot {\underset{\_}{Z}}_{L12}={\underset{\_}{U}}_{DEA1}$$

  

  $${\underset{\_}{I}}_{DEA1}=-\frac{{\underset{\_}{U}}_{DEA1}}{{\underset{\_}{Z}}_{DEA1}}$$

  
• Analog ergibt sich für eine Masche 15: $${\underset{\_}{U}}_R={\underset{\_}{U}}_N-{\underset{\_}{I}}_B\cdot \left({\underset{\_}{Z}}_{L14}+{\underset{\_}{Z}}_{L34}\right)={\underset{\_}{U}}_{DEA2}$$

  

  $${\underset{\_}{I}}_{DEA1}=-\frac{{\underset{\_}{U}}_{DEA2}}{{\underset{\_}{Z}}_{DEA2}}$$

  
• Für die Teilfehlerströme I_L-F , I_L-R folgt damit allein aus den bekannten Werten: $${\underset{\_}{I}}_{L-F}={\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_{DEA1}={\underset{\_}{I}}_A+\frac{\left({\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B\right)+{\underset{\_}{Z}}_N+{\underset{\_}{I}}_A\cdot {\underset{\_}{Z}}_{L12}}{{\underset{\_}{Z}}_{DEA1}}$$

  

  $${\underset{\_}{I}}_{R-F}={\underset{\_}{I}}_B+{\underset{\_}{I}}_{DEA2}={\underset{\_}{I}}_B+\frac{\left({\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B\right)+{\underset{\_}{Z}}_N+{\underset{\_}{I}}_B\cdot \left({\underset{\_}{Z}}_{L12}+{\underset{\_}{Z}}_{L34}\right)}{{\underset{\_}{Z}}_{DEA2}}$$

  
• Aus einem Umlauf einer Gesamtmasche aus den Maschen 14, 15 und einer Masche 16 ergibt sich ferner: $${\underset{\_}{U}}_L-{\underset{\_}{I}}_{L-F}\cdot {\underset{\_}{Z}}_{L-F}={\underset{\_}{U}}_R-{\underset{\_}{I}}_{R-F}\cdot {\underset{\_}{Z}}_{R-F}$$

  
• Dabei beschreiben Z_L-F und Z_R-F die Wechselstromwiderstände der Knoten-Fehlerort-Widerstandswerte und entsprechen hier Z_L2F bzw. Z_L3F . Aus dem bekannten Zusammenhang für den Wechselstromwiderstand der fehlerhaften Leitung Z_F = Z_L-F + Z_R-F , wobei vorliegend Z_L23 = Z_L2F + Z_L3F gilt, folgt mithin: $${\underset{\_}{U}}_L-{\underset{\_}{I}}_{L-F}\cdot {\underset{\_}{Z}}_{L-F}={\underset{\_}{U}}_R-{\underset{\_}{I}}_{R-F}\cdot \left({\underset{\_}{Z}}_F-{\underset{\_}{Z}}_{L-F}\right)$$

  
• Durch Umformen der Gleichung erhält man somit für den Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert allein aus den bekannten Werten: $${\underset{\_}{Z}}_{L-F}=\frac{{\underset{\_}{U}}_L-{\underset{\_}{U}}_R+{\underset{\_}{I}}_{R-F}\cdot {\underset{\_}{Z}}_F}{{\underset{\_}{I}}_{L-F}+{\underset{\_}{I}}_{R-F}}=\frac{{\underset{\_}{U}}_{DEA1}-{\underset{\_}{U}}_{DEA2}+{\underset{\_}{I}}_{3F}\cdot {\underset{\_}{Z}}_{L23}}{{\underset{\_}{I}}_{2F}+{\underset{\_}{I}}_{3F}}$$

  
• Alternativ kann auch der andere Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert aus Basis des Wechselstromwiderstands Z_R-F bzw. Z_L3F berechnet werden. Anhand der vorangegangenen Herleitung kann der Fachmann auch entsprechende Berechnungsvorschriften für Fehler auf anderen fehlerhaften Leitungen ermitteln. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel führt die Steuerungseinheit 11 die zuvor beschriebenen Analyse- und Transformationsschritte im Rahmen des Verfahrens selbst durch.
• In einem folgenden Schritt S6 wird in Abhängigkeit des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts und des Leitungswechselstromwiderstandswerts einer nicht fehlerhaften Leitung ein Fehlerwiderstandswert, der einen Wechselstrom-, Blind- oder Wirkwiderstand zwischen dem Sammelknoten K1 und dem Fehlerort F beschreibt, ermittelt.
• Dazu wird lediglich der Leitungswechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z_L12 der Abgangsleitung L12 zum Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z_L2F addiert: $${\underset{\_}{Z}}_{A-F}={\underset{\_}{Z}}_{L12}+{\underset{\_}{Z}}_{L-F}$$

  
• Alternativ wird der Leitungswechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z_L13 der Abgangsleitung L13 zum Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert für den Wechselstromwiderstand Z_L3F addiert: $${\underset{\_}{Z}}_{B-F}={\underset{\_}{Z}}_{L14}+{\underset{\_}{Z}}_{L34}+{\underset{\_}{Z}}_{R-F}$$

  
• In einem anschließenden Schritt S7 wird zur Fehlerdiagnose eine die Entfernung von der Sammelschiene oder eines Orts der Messung eines Abgangsleitungsstromwerts zum Fehlerort F beschreibende Fehlerortsinformation ermittelt. Dazu werden entweder Resistanzen RA-F = Re { ZA-F }, RB-F = Re { ZB-F } oder Reaktanzen X_A-F = Im { Z_A-F }, X_B-F = Im { Z_B-F } ermittelt, wobei der Operator Im {·} den Imaginärteil beschreibt. Aus bekannten Resistanz- bzw. Reaktanzbelägen des Netzes 1 kann somit die Entfernung des Fehlerorts F vom Sammelknoten K1 bzw. vom Ort der Messung bestimmt werden. Dazu zeigt 6 eine Funktion der Entfernung der Vorrichtung 10 zu Orten im elektrischen Netz 1 über einer Komponente eines Fehlerwiderstandswerts.
• 7 ist ein weiteres Beispiel eines Netzes 1' mit einer Ringstruktur, welches jedoch im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Netz 1 vier parallele Abgangsleitungen aufweist. Bei einem solchen Netz 1' oder Netzen mit noch mehr Abgangsleitungen lässt sich das zuvor beschriebene Verfahren analog anwenden.
• Dabei werden im Schritt S2 für alle Abgangsleitungen Abgangsleitungsstromwerte, die jeweils einen Strom I_A , I_B , I_C , I_D beschreiben erfasst. Im Schritt S3 werden entsprechend Fehlerstrombeitragswerte für eine jeweilige Abgangsleitung ermittelt: $$FC{C}_{real,A,F}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_A}{{\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B+{\underset{\_}{I}}_C+{\underset{\_}{I}}_D}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,B,F}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_B}{{\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B+{\underset{\_}{I}}_C+{\underset{\_}{I}}_D}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,C,F}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_C}{{\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B+{\underset{\_}{I}}_C+{\underset{\_}{I}}_D}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,D,F}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_D}{{\underset{\_}{I}}_A+{\underset{\_}{I}}_B+{\underset{\_}{I}}_C+{\underset{\_}{I}}_D}\right\}$$

  
• Im Schritt S4 werden entsprechend Referenzfehlerstrombeitragswerte für alle Knoten Kx mit Querleitungen und alle Abgangsleitungen ermittelt $$FC{C}_{real,A,Kx,ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{A,ref}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref}+{\underset{\_}{I}}_{C,ref}+{\underset{\_}{I}}_{D,ref}}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,B,Kx,ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{B,ref}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref}+{\underset{\_}{I}}_{C,ref}+{\underset{\_}{I}}_{D,ref}}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,C,Kx,ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{C,ref}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref}+{\underset{\_}{I}}_{C,ref}+{\underset{\_}{I}}_{D,ref}}\right\}$$

  

  $$FC{C}_{real,D,Kx,ref}=Re\left\{\frac{{\underset{\_}{I}}_{D,ref}}{{\underset{\_}{I}}_{A,ref}+{\underset{\_}{I}}_{B,ref}+{\underset{\_}{I}}_{C,ref}+{\underset{\_}{I}}_{D,ref}}\right\}$$

  

  und anhand eines gegenüber der oben gezeigten Tabelle erweiterten Bedingungssatzes der Fehlerort bestimmt. Im Schritt S5 erfolgt die Bestimmung des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts analog anhand einer Berechnungsvorschrift, der ein entsprechend erweitertes Ersatzschaltbild zugrunde liegt. Dabei ist zu beachten, dass die Berechnung bei einem Netz, das eine zusätzliche Querleitung 17 aufweist, nicht möglich ist.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 60018666 T2 [0003]

Claims (14)

1. Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz (1, 1') mit mehreren Leitungen (L12, L13, L23) und mehreren Knoten (K1, K2, K3), wobei wenigstens zwei Leitungen Abgangsleitungen (L12, L13) sind, wenigstens eine Leitung eine Querleitung (L23) ist, welche ein Paar von Abgangsleitungen (L12, L13) verbindet, ein Knoten ein durch eine Wechselspannungsquelle (4) gespeister Sammelknoten (K1) ist, an den die Abgangsleitungen (L12, L13) angeschlossen sind, und wenigstens zwei Knoten Querverbindungsknoten (K2, K3) sind, an welchen das Paar von Abgangsleitungen (L12, L13) an die Querleitung (L23) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert zwischen einem Fehlerort (F) auf einer fehlerhaften Leitung und einem der Knoten (K1, K2, K3) in Abhängigkeit von - Querwechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Querwechselstromwiderstand (Z_DEA1, Z_DEA2) einer an eine Abgangsleitung (L12, L13) angeschlossenen Energieumwandlungseinrichtung (7a, 7b) in einem Gegensystem beschreiben, - Leitungswechselstromwiderstandswerten, die jeweils einen Wechselstromwiderstand (Z_L12, Z_L13, Z_L23) einer der Leitungen (L12, L13, L23) beschreiben, und - Abgangsleitungsstromwerten, die jeweils einen am Sammelknoten (K1) in eine der Abgangsleitungen (L12, L13) fließenden Strom (I_A, I_B) im Gegensystem beschreiben, ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts in zusätzlicher Abhängigkeit eines Netzwechselstromwiderstandswerts erfolgt, der einen Innenwechselstromwiderstand (Z_N) der Wechselspannungsquelle (4) im Gegensystem beschreibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ermitteln des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts anhand eines Modells erfolgt, dem ein Ersatzschaltbild des Gegensystems des elektrischen Netzes (1, 1') zugrunde liegt und das einen am Fehlerort (F) in das Gegensystem fließenden und dieses durchströmenden Fehlerstrom (I_F) modelliert.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswert gemäß einer Berechnungsvorschrift ermittelt wird, die in Abhängigkeit der fehlerhaften Leitung gewählt wird oder die von der fehlerhaften Leitung abhängig ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die fehlerhafte Leitung in Abhängigkeit von Fehlerstrombeitragswerten ermittelt wird, die für eine jeweilige Abgangsleitung einen Beitrag des Stroms (I_A, I_B) entlang der Abgangsleitung (L12, L13) zu einem durch den Fehler verursachten Fehlerstrom (I_F) im Gegensystem beschreiben.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Fehlerstrombeitragswerte mit Referenzfehlerstrombeitragswerten, die für eine jeweilige Abgangsleitung (L12, L13) einen Beitrag eines Stroms entlang der Abgangsleitung bei einem angenommenen Fehler am Ort eines Querverbindungsknotens (K2, K3) beschreiben, verglichen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein jeweiliger Fehlerstrombeitragswert als Realteil des Verhältnisses des Stroms (I_A, I_B) entlang der Abgangsleitung (L12, L13) zur Summe der Ströme (I_A, I_B) aller Abgangsleitungen (L12, L13) ermittelt wird und/oder Referenzfehlerstrombeitragswerte verwendet werden, die jeweils einen Realteil des Verhältnisses des Stroms entlang der Abgangsleitung (L12, L13) zur Summe der Ströme aller Abgangsleitungen (L12, L13) beschreiben.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit des Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts und des Leitungswechselstromwiderstandswerts einer nicht fehlerhaften Leitung ein Fehlerwiderstandswert, der einen Wechselstrom-, Blind- oder Wirkwiderstand zwischen dem Sammelknoten (K1) und dem Fehlerort (F) beschreibt, ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Fehlerdiagnose eine die Entfernung von einer Sammelschiene (2) oder eines Orts der Messung eines Abgangsleitungsstromwerts zum Fehlerort (F) beschreibende Fehlerortsinformation ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Lasten (6) an weiteren Knoten (K4) der Abgangsleitungen (L12, L13) unberücksichtigt bleiben.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Sammelknoten (K1) eine Sammelschiene (2) verwendet wird und/oder als Wechselspannungsquelle (4) ein einspeisendes Netz (5) verwendet wird.
12. Vorrichtung (10, 10') zur Fehlerdiagnose in einem eine Ringstruktur aufweisenden elektrischen Netz (1, 1'), umfassend eine Steuerungseinheit (11), die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung (10, 10') - eine Messeinheit (8a, 8b) zum Messen eines oder mehrerer der Abgangsleitungsstromwerte und/oder - eine Trenneinheit (9a, 9b), mittels welcher eine der Abgangsstromleitungen (L12, L13) vom Sammelknoten (K1) in Abhängigkeit des ermittelten Knoten-Fehlerort-Wechselstromwiderstandswerts trennbar ist und/oder - eine Kommunikationseinheit (12) zum Empfangen des oder der weiteren Abgangsleitungsstromwerte und/oder - eine Speichereinheit (13) zum Speichern der Querwechselstromwiderstandswerte und/oder der Leitungswechselstromwiderstandswerte und/oder des Netzwechselstromwiderstandswerts aufweist.
14. Computerprogrammprodukt zum Laden in eine Speichereinheit (13) eines Computers, umfassend Softwarecode, mit dem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.

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