Neuer differenzieller Spiral-Algorithmus (DiSpi) zur Regelung der Petersen-Spule

Mittels eines neuen „differenziellen Spiral-Algorithmus“ können die Nachteile der stationären Betrachtung beseitigt werden. Der Algorithmus ist wesentlich schneller, da bereits nach wenigen Perioden die Netzparameter errechnet werden können.

Die logarithmische „Spirale“ entsteht dabei durch die Transformation des abklingenden Ausschwingvorgangs der Nullspannung in die komplexe Raumzeiger-Ebene. Die zusätzliche Ableitung dieser Spirale ergibt wiederum eine Spirale, allerdings ohne Offset. Dadurch können bereits nach rund einer Periode der Nennfrequenz die Abweichung der Frequenz des Resonanzkreises des gesamten Löschbezirkes von der Nennfrequenz und die Dämpfung des gesamten Löschbezirks berechnet werden. Aus dieser Betrachtung ergibt sich die Benennung dieses neuen Verfahrens: der differenzielle Spiral-Algorithmus.

Regelung während des Erdschlusses: Auswertung der Wiederzündung

Mit dem neuen DiSpi-Algorithmus besteht nun die Möglichkeit, die Frequenz des Ausschwingvorganges innerhalb von rund einer Periode zu ermitteln. Somit kann bei einem wiederzündenden Fehler ebenfalls die Information errechnet werden, ob die aktuelle Position über- oder unterkompensiert ist und in welche Richtung die Petersen-Spule verstellt werden soll, um den Strom über die Fehlerstelle zu reduzieren. Durch den DiSpi-Algorithmus ist es nun nicht mehr notwendig, den Petersen-Spulen-Regler während eines wiederzündenden Erdschlusses zu blockieren. Somit kann auch in dieser Zeit geregelt werden.

Zusätzliche Erweiterungen wie etwa die Regelung während eines stationären Erdschlusses oder auch die Kombination aus Regelung der Petersen-Spule mit einer Erdung der fehlerhaften Phase (FPE – Faulty Phase Earthing) befinden sich aktuell in Untersuchung und zeigen zusätzliches Potenzial auf. Letzteres ist insbesondere bei Erdschlüssen in Kabelnetzen sehr vorteilhaft.

Moderne Petersen-Spulen-Regler

Es zeigt sich klar, dass hier große Chancen bestehen und dass neue Produkte für die Petersen-Spulen-Regelung einen Vorteil nicht nur für die Erdschlussbehandlung, sondern generell für die gesamte Umspannwerkstechnik erreichen. Die methodischen Benefits des neuen Regelalgorithmus‘ wurden bereits erläutert. Daraus ergibt sich zusammenfassend eine Menge an Verbesserungen:

• Reduktion der Anzahl der Regelvorgänge
• Eignung der Regelung für sehr symmetrische Netze
• Regelung auf Verstimmung und / oder maximale dauernde Verlagerungsspannung
• Berechnung der aktuellen Verstimmung, ohne den Resonanzpunkt zu überfahren
• Regelung und korrekte Behandlung von wiederzündenden Erdschlüssen

Neben diesen Vorteilen ist auch wichtig, moderne Regler als vollständig digitale Systeme im Verbund der Sekundärtechnik zu betrachten und die damit einhergehenden Funktionen zu nutzen. Durch die Integration in die Sprecon-Plattform hat Sprecher Automation unterschiedliche Vorteile für die Anwender erreicht:

• Vollständige digitale Integration des Reglers in die Stationsleittechnik und damit einhergehend auch die Möglichkeit, Regler aus der Ferne zu steuern (etwa für manuelle Spulenbewegung aus der Leitwarte), zu bedienen (über eine Weboberfläche) sowie sämtliche Messdaten flexibel über die Stationsleittechnik entsorgen zu können
• Cybersecurity auf dem Stand der Technik (unter anderem RBAC, Syslog oder digitale Zertifikate)
• Verbesserte Analysefähigkeit von statistischen Metriken bis hin zu detaillierten Aufzeichnungen im COMTRADE-Format
• Unterstützung bei der Inbetriebnahme etwa durch automatische Linearisierung der Spulen-Kennlinie

Fazit

Gesamthaft betrachtet, ergeben sich durch ein modernes, digitales Produkt mit innovativen Bedien-, Inbetriebnahme- und Analysefunktionen unterschiedliche Vorteile sowohl für die Regelung an sich als auch systemtechnisch. Sprecon-E-Ereg wurde durch Felderprobung bei ausgewählten Kunden evaluiert, befindet sich aktuell in der Serienüberleitung und wird die Erdschlussbehandlung auf neue Wege führen.