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8 ANGABEN ÜBER DIE FUNKTIONSWEISE
8.1 ÜBERSICHT
8 ANGABEN ÜBER DIE FUNKTIONSWEISE 8.1ÜBERSICHT
8.1.1 L90 DESIGN
Alle Differenztechniken richten sich nach dem Umstand, dass die Summe der Ströme, die aus allen angeschlossenen
Klemmen in die einzelnen Phasen einer Übertragungsleitung einfließen, dem Ladestrom für diese Phase entspricht. Neben
dem grundlegenden Differenzprinzip sind die drei wichtigsten technischen Aspekte: Datenkonsolidierung, Haltecharakteri-
stik und Abtastsynchronisierung. Das L90 verwendet in diesen Bereichen neue und einzigartige Konzepte.
Die Datenkonsolidierung bezieht sich auf die Extraktion geeigneter Parameter, die aus Rohdaten der Phasenströmen der
Übertragungsleitung übermittelt werden. Mit der Datenkonsolidierung wird eine Balance zwischen Einschwingverhalten
und Bandbreitenbedarf erreicht. Eine Konsolidierung kann entlang zweier Dimensionen erfolgen: Zeit und Phasen. Die
Zeitkonsolidierung besteht aus dem Kombinieren einer zeitlichen Abfolge von Abtastungen, um die benötigte Bandbreite zu
reduzieren. Die Phasenkonsolidierung besteht aus dem Kombinieren von Daten aus drei Phasen und dem Neutralleiter.
Eine Phasenkonsolidierung ist zwar möglich, wird im Allgemeinen jedoch nicht in digitalen Schemas angewendet, da ein
Ermitteln der fehlerhaften Phase wünschenswert ist. Das L90-Gerät überträgt Daten für alle drei Phasen.
Zeitkonsolidierung reduziert den Bedarf an Kommunikationsbandbreite. Die Zeitkonsolidierung erhöht außerdem die Sicher-
heit, da die Möglichkeit einer Fehlinterpretation einer einzelnen fehlerhaften Datenabtastung als Fehler ausgeschlossen ist.
Das Gerätesystem des L90 verwendet eine neue Konsolidierungstechnik, die als „Phaselets" bezeichnet wird. Phaselets
sind Teilsummen der der an einer vollständigen Phasorberechnung beteiligten Ausdrücke. Der Einsatz von Phaselets beim
Design des L90 verbessert das Einschwingverhalten, ohne den Bandbreitenbedarf zu erhöhen.
Phaselets selbst sind nicht dasselbe wie Phasoren, können jedoch über jedes Zeitfenster, das an einer ganzen Zahl von
Phaselets ausgerichtet ist, zu Phasoren kombiniert werden. Die Anzahl der Phaselets, die je Zyklus der einzelnen Phasen
übermittelt werden müssen, entspricht der Anzahl der Abtastungen je Zyklus, geteilt durch die Anzahl der Abtastungen je
Phaselet. Das Design des L90 verwendet 64 Abtastungen je Zyklus und 32 Abtastungen je Phaselet. Dies führt zu einem
Bandbreitenbedarf für die Phaselet-Kommunikation von 2 Phaselets je Zyklus. Eine Kommunikationsbandbreite von
64 Kbaud ist mehr als ausreichend für zwei Phaselets je Zyklus. Mit diesen zwei Phaselets lassen sich Fehler innerhalb
eines halben Zyklus zuzüglich der Kanalverzögerung erkennen.
Der zweite wichtige technische Aspekt besteht in der Haltecharakteristik. Sie bildet die Entscheidungsgrenze zwischen
Situationen, die zu einem Fehler erklärt werden, und solchen, die kein Fehler sind. Das L90 verwendet einen innovativen,
anpassbaren Entscheidungsprozess auf Grundlage einer Onlineberechnung der Quellen von Messfehlern. Bei diesem
anpassbaren Ansatz ist der Haltebereich eine Ellipse mit variabler Hauptachse, Nebenachse und Ausrichtung. Die Para-
meter der Ellipse variieren über die Zeit, um die Genauigkeit der Strommessungen optimal zu nutzen.
Die dritte Hauptfunktion des L90-Designs ist die Abtastsynchronisierung. Damit das Differenzschema funktioniert, müssen
die zu vergleichenden Daten gleichzeitig erfasst werden. Dies bildet eine Herausforderung, wenn die Daten an entfernten
Standorten genommen werden.
Der GE-Ansatz zur Synchronisierung der Uhr stützt sich auf verteilte Synchronisierung. Die verteilte Synchronisierung wird
erreicht, indem die Uhren miteinander, und nicht mit einer Master-Uhr synchronisiert werden. Die Uhren sind miteinander
phasensynchronisiert und mit der Stromnetzfrequenz frequenzsynchronisiert. Jedes Gerät vergleicht die Phase seiner Uhr
mit der Phase der anderen Uhren und die Frequenz seiner Uhr mit der Frequenz des Stromnetzes und nimmt die geeigneten
Anpassungen vor. Solange ausreichend Kanäle im Betrieb sind, um für Schutz zu sorgen, werden die Uhren synchronisiert.
8.1.2 L90 ARCHITEKTUR
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Das L90-System verwendet eine Peer-to-Peer-Architektur mit identischen Geräten an jedem einzelnen Anschluss. Jedes
Gerät berechnet Differenzstrom, und die Uhren werden miteinander in einer verteilten Weise synchronisiert. Die Peer-to-
Peer-Architektur basiert auf zwei Hauptkonzepten, die die Abhängigkeit des Systems von den Kommunikationskanälen
reduziert: Replikation von Schutz und verteilte Synchronisierung.
Replikation von Schutz bedeutet, dass jedes Gerät so gestaltet ist, dass es Schutz für das gesamte System bieten kann
und dieses auch tut, wann immer es über ausreichend Informationen verfügt. Daher bietet ein Gerät Schutz, wann immer
es in der Lage ist, direkt mit allen anderen Geräten zu kommunizieren. Bei einem System mit mehreren Anschlüssen wird
der Replikationsgrad durch das Ausmaß der Kommunikationsverbindungen bestimmt. Wenn zwischen jedem Gerätepaar
ein Kanal vorhanden ist, liefert jedes Gerät Schutz. Andernfalls bieten nur solche Geräte Schutz, die mit allen anderen
Geräten verbunden sind.
Jedes L90-Gerät misst 64 Mal je Zyklus drei Phasenströme. Die Synchronisierung der Abtastung wird über die verteilte
Synchronisierungstechnik im ganzen System aufrecht erhalten.
GE Multilin
L90 Leitungsdifferentialschutz
8-1
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