Smart Modular Switchgear – Multikriterielle Fehlerdetektion und selektive Fehlerfreischaltung in zweiseitig gespeisten Gleichstrom-Mikronetzen

Inhalt:
Es ist eine Fehlerdetektionseinheit speziell für Gleichstromschalter umgesetzt worden, welches als intelligentes Schutzsystem innerhalb von Gleichstrom-Mikronetzen in der Niederspannungsebene dient. Es basiert auf dem Ansatz, die im Gleichstrom-Mikronetz auftretenden Ausgleichsvorgänge in Echtzeit auszuwerten. Hierbei werden modulare Gleichstromschalter verteilt im Gleichstrom-Mikronetz implementiert. Die Erfassung der Messwerte wird an jedem Schalter durchgeführt, da jede Schaltereinheit mit Strom- und Spannungssensoren ausgestattet ist. Über Daten- und Steuerleitungen ist eine Kommunikation zwischen den Schaltereinheiten und der übergeordneten Fehlerdetektionseinheit möglich. Tritt im Gleichstrom-Mikronetz ein Fehler auf, führt dies zu einem Ausgleichsvorgang. Durch die Fehlerdetektionseinheit werden die damit einhergehenden Veränderungen von Strom und Spannung aufgrund der kontinuierlichen Überwachung messtechnisch erfasst. Liegen die erfassten Werte außerhalb eines zulässig definierten Bereichs, wird dies als Fehler interpretiert und entsprechende Schutzmaßnahmen eingeleitet. Die Fehlerdetektion erfolgt durch die Kombination von Auslösekriterien wie dem Augenblickswert des Stroms, des Grenzlastintegrals, sowie der Stromund Spannungsgradienten. Die Neuheit des Systems besteht in der Gesamtheit der miteinander verknüpften Fehlerdetektionskriterien und der selektiven Fehlerfreischaltung des übergeordneten Schutzsystems. Kurzzeitig auftretende, impulsartige Überströme oder schleichend ansteigende Kurzschlussströme sollen durch das neuartige Schutzkonzept im Millisekunden Bereich unterschieden werden können. Dies gewährleistet eine rasche Bewertung des Ausgleichsvorgangs und kann zu einer schnellen Fehlerdetektion führen. Für die Bestimmung der Ausschaltreihenfolge werden der Strom- und der Spannungsgradient verwendet. Diese können bei ausreichend hohen Leitungslängen ein Selektivitätsmerkmal zwischen mehreren seriell angeordneten Schaltern darstellen. Eine große Herausforderung liegt in der selektiven Fehlerfreischaltung bei mehrfach gespeisten Gleichstrom-Mikronetzen. Durch die synchrone Betrachtung mehrerer Schalter wird gezeigt, dass bei zweiseitig gespeisten Gleichstrom-Mikronetzen im Fehlerfall eine effektive selektive Fehlerfreischaltung erfolgen kann.