Herleitung und Validierung eines innovativen Sensorkonzeptes zur galvanisch entkoppelten Spannungsbestimmung von Freileitungsanordnungen

Conference: VDE-Hochspannungstechnik 2018 - ETG-Fachtagung
11/12/2018 - 11/14/2018 at Berlin, Deutschland

Proceedings: ETG-Fb. 157: VDE-Hochspannungstechnik

Pages: 6Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Burkhardt, Erwin; Jenau, Frank (Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Hochspannungstechnik, Deutschland)

Abstract:
Der weltweit zunehmende Einsatz erneuerbarer Energien verändert die gewohnten Lastflüsse in den Energieverteilnetzen. Insbesondere die Energieflussrichtung ist nicht mehr klar von der Kraftwerkserzeugung zum Verbraucher definiert. Dies stellt die Netzbetreiber bei der Überwachung ihrer Netze vor neue Herausforderungen. Zur Lokalisierung von Fehlerorten müssen in regelmäßigen Abständen an den Freileitungen Sensoren zur Strom- und Spannungsbestimmung eingesetzt werden. Die herkömmlichen Freileitungsanzeiger in Mittelspannungsnetzen überwachen lediglich die Stromwerte, sodass im Fehlerfall keine Aussage getroffen werden kann, auf welcher Seite des Freileitungsanzeigers die Fehlerstelle vorliegt. Dazu muss zusätzlich zur Stromwertüberwachung eine Kenntnis des Hochspannungsverlaufs vorhanden sein. Eine Integration von konventioneller Spannungsmesstechnik, wie der Einsatz von Spannungsteilern oder Spannungswandlern, in das Gehäuse eines Freileitungsanzeigers wird aus Dimensions- und Gewichtsgründen, sowie vornehmlich auch aus sicherheitstechnischen und wirtschaftlichen Gründen ausgeschlossen. Daher liegt die Motivation, die Spannungsbestimmung galvanisch entkoppelt zum Erdpotential durchzuführen, nahe. Dazu wird ein Sensorkonzept vorgestellt, in dem Freileitungsanzeiger mit floatenden Messsonden erweitert werden. Basierend auf einen mathematischen Algorithmus kann die anliegende Hochspannung errechnet werden. Die Basisidee des Konzeptes stellt die Lösung der Laplace-Gleichung dar, wo bei Kenntnis der Leitergeometrieparameter, die Hochspannung mit den Sensorspannungen korreliert wird. Der Einfluss eines in der Nähe angebrachten Erdleiters wird in einem weiteren Berechnungsalgorithmus mitberücksichtigt. Die messtechnische Validierung des Sensorkonzeptes und des mathematischen Berechnungsverfahrens erfolgt im Laboraufbau an Freileitungsnachbildungen. Die statistische Auswertung der Laborexperimente wird bezüglich der Messabweichungen diskutiert und evaluiert.