Neues Distanzschutzprinzip ohne Resistanzmessung als sicherer Leitungsschutz bei hohen Lastflüssen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Johann Jäger
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 328700689

In elektrischen Energieversorgungsnetzen ist die Schutztechnik ist zur Beherrschung von Netzfehlern, wie Kurzschlüssen oder Leiterbrüchen, unverzichtbar. Ein weltweit sehr häufig eingesetztes Netzschutzrelais ist der Distanzschutz. Dieser misst die Fehlerdistanz zwischen dem Relaiseinbauort und dem Fehlerort auf Basis des Leitungsimpedanzbelages, der sich aus Resistanz und Reaktanz komplexwertig zusammensetzt. Er stellt auf diese Weise eine schnelle, selektive und zuverlässige Fehlerklärung sicher und bewahrt das Netz vor größeren Schäden und Versorgungsausfällen im Fehlerfall.Hohe fluktuierende Lastflüsse, wie sie insbesondere bei der Einspeisung von regenerativen Quellen und einem wachsenden Stromhandel auftreten, können bei diesem Prinzip zu ungewollten Versorgungsunterbrechungen und großflächigen Netzausfällen führen. Dies belegen Blackout-Szenarien der Vergangenheit weltweit. Der Grund ist die relativ kleine gemessenen Resistanz bei hohen Lastflüssen, die innerhalb der voreingestellten Schutzzone in der Impedanzebene zu liegen kommt und dem Distanzschutzrelais einen Netzfehler vortäuscht. Zudem ist die Parametrierung der resistiven Schutzzonenreichweite analytisch nur schwer darstellbar.In diesem Forschungsprojekt wird ein neuer Ansatz für das Distanzschutzprinzip verfolgt. Dieser verzichtet vollständig auf die Resistanzmessung. Die Fehlererkennung wird separat mit Hilfe physikalischer Netzgrößen durchgeführt. Die Distanzmessung basiert ausschließlich auf der gemessenen Reaktanz, was physikalisch völlig ausreichend ist. Die Vorteile liegen in einer inhärenten Sicherheit gegenüber hohen Lastflüssen, in einer hohen Flexibilität der Anpassung der Fehlerkennung an sich ändernde Netz- und Kurzschlussverhältnisse und der Vermeidung einer resistiven Schutzzonenreichweite, die bisher die häufigste Fehlerquelle bei der Distanzschutzparametrierung darstellt. Der neue Ansatz soll auf einem Labormuster implementiert und an einem Echtzeit-Netzsimulator getestet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen