-  Forschungsprojekt Nr. 13561 N


Herstellerunabhängiges Datenmodell für die Parametrierung und die Verwaltung von Netzschutzgeräten in der elektrischen Energieversorgung
 

Wissenschaftliche Problemstellung

Elektrische Fehler in den Energieversorgungsnetzen müssen durch Schutzeinrichtungen ausgeschaltet werden, da sie in der Regel zu unzulässigen Betriebsparametern führen. Diese unzulässigen Betriebsparameter können auf die unmittelbare Umgebung der Fehlerstelle begrenzt sein oder auch in weiten Teilen des Netzes auftreten und führen zu einer Beeinträchtigung der Personensicherheit, zu einer Gefährdung der Betriebsmittel und zu einer Beeinträchtigung der Versorgungsqualität der Kunden.

Da das Auftreten von elektrischen Fehlern in den Energieversorgungsnetzen nicht verhindert werden kann, ist es wichtig, die Auswirkungen und die Dauer der elektrischen Fehler so gering wie möglich zu halten. Von besonderer Bedeutung sind daher die Selektivität der Ausschaltung und die Dauer bis zur Ausschaltung. Die geforderten Ausschaltdauern können durch manuelle Bedienung nicht erreicht werden, daher werden die Netze der elektrischen Energieversorgung durch automatisierte Einrichtungen für den Netzschutz überwacht.

Jedes Schutzgerät muss dabei individuell an das zu schützende Netzelement und das allgemeine Schutzkonzept des Netzes angepasst sein. Diese Anpassung erfolgt über Parameter, die die Funktionalität des Schutzgerätes entsprechend definieren. Moderne digitale Schutzrelais bieten dazu bis zu einige hundert Parameter. Zusätzlich sind in modernen Relais in der Regel mehrere Parametersätze abgelegt, von denen abhängig von bestimmten Betriebszuständen jeweils der passende aktiv geschaltet ist.

Die Schutzdaten werden in den Unternehmen für verschiedene Aufgaben benötigt. Für jeden Aufgabenbereich stehen heute leistungsfähige Softwareprodukte zur Verfügung. Diese stellen deutlich unterschiedliche Anforderungen an den Umfang der benötigten Schutzdaten und haben daher in der Regel ein eigenes Format und eine eigene, meist proprietäre Ablage zur Speicherung dieser Daten entwickelt. Die Datenbeschaffung für Aufgaben im Bereich der Schutztechnik ist damit sehr zeit- und personalaufwändig, da in der Regel kein automatischer Datenaustausch zwischen den einzelnen Applikationen möglich ist. Eine Datenhaltung und ein

Datenaustausch in der gewünschten Qualität ist nach dem heutigen Stand – insbesondere unter den aktuellen Rahmenbedingungen der Liberalisierung, die eine Kosten- und Personalreduzierung auf der einen und gleichzeitig eine Steigerung der Qualität auf der anderen Seite erfordern – nicht wirtschaftlich zu realisieren und wird daher in der betrieblichen Praxis oft vernachlässigt.

Während also die modernen digitalen Relais eine Fülle neuer bzw. verbesserter Schutzfunktionen anbieten und die Verfahren für eine optimierte Parametrierung mit Hilfe geeigneter Softwaretools vorhanden sind bzw. entwickelt werden, scheitert ein breiter Einsatz in der Regel an der zu aufwändigen Beschaffung der benötigten detaillierten Daten der Schutzeinrichtungen. Anregekriterien von Distanzschutzgeräten werden in der Regel mit standardisierten Parametersätzen auch für die Reserveschutzbereiche versehen, die auf die lokale Netzumgebung wenig Rücksicht nehmen. Auch die Staffelung für den Distanzentscheid wird in den Reserveschutzbereichen meist rein kilometrisch vorgenommen. Beides führt zu unnötig hohen Auslösezeiten.

Angestrebte Forschungsergebnisse

Das primäre Ziel des Forschungsvorhabens ist die Definition eines flexiblen, leistungsfähigen und soweit wie möglich herstellerunabhängigen Datenmodells für Schutzdaten. Dieses Datenmodell, das auch als formale Beschreibungssprache für Schutzrelais (Relay Markup Language, RelayML) bezeichnet werden kann, soll als gemeinsame zentrale Datenablage für alle Anwendungsbereiche im Bereich der Schutztechnik dienen und einen automatischen Datenaustausch ermöglichen.

Innovativer Beitrag der angestrebten Forschungsergebnisse

Die dargestellten Forschungsergebnisse werden einen automatischen Datenaustausch zwischen den verschiedensten Anwendungsprogrammen im Bereich der Schutztechnik ermöglichen. Damit wird der Aufwand für die Bereitstellung von Daten für einzelne Aufgaben bei deutlich gesteigerter Qualität und Aktualität der Daten entscheidend verringert. Eine zentrale Datenhaltung kann durch die Nutzung des Datenmodells wirtschaftlich realisiert werden.

Die Forschungsergebnisse sind somit die Grundlage für ein allgemeines Schutzrelais-Informationssystem und schaffen damit die Basis für die Optimierung der Relaisparametrierung in der betrieblichen Praxis der Netzbetreiber.

 

Projektleiter

Dr.-Ing. Michael Schwan      Telefon  +49 621 8047-130