Fehlerlokalisierung in Mittelspannungsnetzen mit resonanzgeerdetem Sternpunkt

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Mittelspannungsnetze dienen zur Verteilung elektrischer Energie von der Hochspannungsübertragungsebene zu den dezentralen Verbrauchern. Noch vor einigen Jahren war dieser Energiefluss unidirektional, d.h. es gab nur eine Richtung vom Übertragungsnetz zum Verteilnetz und letztendlich zum Verbraucher. Heute, mit zunehmender dezentraler Energieerzeugung, kehrt sich die Richtung des elektrischen Energieflusses häufig um und wird somit bidirektional. Die Energie, die in einem Mittelspannungsnetz "erzeugt" wird, ist oftmals größer als der Verbrauch und der Energieüberschuss wird in das Übertragungsnetz zurückgespeist. Um die geforderte Netzstabilität zu gewährleisten, ist die hohe Verfügbarkeit der in den Mittelspannungsnetzen "erzeugten" elektrischen Energie auch im Fehlerfall sicherzustellen. Dies macht eine starke Vermaschung der Mittelspannungsnetze unabdingbar. Das führt wiederum zu einer Erhöhung der Komplexität des Netzes, die Suche nach einer Störung wird dadurch erschwert. Um einen möglichen größeren Schaden abzuwenden, muss eine Störung im Teilnetz schnell lokalisiert und beseitigt werden. Der häufigste Störfall im Verteilnetz ist der einfache Erdschluss oder Erdkurzschluss. Die schnelle Lokalisierung eines Erdschlusses stellt im isolierten oder resonanz-sternpunktgeerdeten, vermaschten Netz zugleich eine Herausforderung dar, die oftmals zusätzliche Schalthandlungen erfordert. Untersucht wurde eine Methode, die eine schnelle Lokalisierung des erdschlussbehafteten Leitungsabschnitts oder Betriebsmittels in einem isolierten oder resonanz-sternpunktgeerdeten, vermaschten Netz, z. B. einem Ringnetz, ermöglicht. Dabei sind keine zusätzlichen Schalthandlungen erforderlich. Die durch die gewonnenen Ergebnisse der Untersuchung belegte Methode kann z. B. in ein Leitungsdifferentialschutzgerät implementiert werden, das für den Einsatz im vermaschten Netz bevorzugt verwendet werden sollte. Die Untersuchungen wurden mit Unterstützung des Netzwerksimulationsprogramms PSS(R)NETOMAC und der Echtzeitsimulation RTDS(R) durchgeführt. Die Simulationsergebnisse wurden zusätzlich mit einem in MATLAB/SIMULINK(R) erstellten Modell des Verfahrens analysiert. Die Praxistauglichkeit des Verfahrens wurde damit nachgewiesen. Die entwickelte Methode erlaubt eine schnelle und präzise Lokalisierung der fehlerhaften Leitung. Ein Verfahren zur Lokalisierung von Erdschlüssen in isolierten oder gelöschten Netzen wurde von der Siemens AG unter der Offenlegungsnummer WO 2011/029464 A1 zum Patent angemeldet.