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8.1 ÜBERSICHT
8 ANGABEN ÜBER DIE FUNKTIONSWEISE
8.1.8 UHRENSYNCHRONISIERUNG
Die Synchronisierung von Datenabtastungsuhren ist in einem digitalen Differenzschutzschema notwendig, da Messungen
gleichzeitig durchgeführt werden müssen. Synchronisierungsfehler zeigen sich in Form von Phasenwinkel- und Über-
gangsfehlern bei Phasormessungen an den Klemmen. Phasenwinkelfehler heißt, dass identische Ströme Phasoren mit
unterschiedlichen Phasenwinkeln erzeugen. Übergangsfehler bedeutet, dass die Auswirkungen von sich gleichzeitig
ändernden Strömen zu unterschiedlichen Zeiten an unterschiedlichen Messpunkten beobachtet werden. Zum Erzielen der
besten Resultate sollten die Abtastungen an allen Klemmen gleichzeitig erfolgen.
Bei einer Peer-to-Peer-Architektur wird Synchronisierung erreicht, indem die Uhren miteinander, und nicht mit einer
Master-Uhr synchronisiert werden. 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. Bei normalen
Bedingungen hält der Frequenz- und Phasennachlaufalgorithmus die Messungen für 2 oder drei Klemmen an allen Gerä-
ten innerhalb eines Fehlers von plus/minus 25 Mikrosekunden. Bei 4 oder mehr Klemmen kann der Fehler je nach Qualität
der Kommunikationskanäle deutlich größer sein. Der Algorithmus ist unbedingt stabil. Bei Systemen mit 2 und 3 Klemmen
wird eine asymmetrische Verzögerung der Kommunikationskanäle automatisch ausgeglichen. In allen Fällen wird eine
Phasenfehlerschätzung berechnet und für die automatische Anpassung des zu kompensierenden Haltebereichs verwen-
det. Durch den bereitgestellten Frequenznachlauf wird jegliche normalerweise in Stromnetzen auftretende Frequenzver-
schiebung abgedeckt.
8.1.9 FREQUENZNACHLAUF UND PHASENSPERRE
Jedes Gerät verfügt über eine Digitaluhr, die bestimmt, wann Datenproben zu nehmen sind und welche davon mit allen
anderen Uhren phasensynchronisiert und mit der Stromnetzfrequenz frequenzsynchronisiert sind. Die Phasensynchroni-
sierung bringt den relativen Zeitfehler zwischen den Uhren auf null. Sie ist erforderlich, um die Unsicherheit bei Messungen
des Phasor-Phasenwinkels zu kontrollieren, die unterhalb von 26 Mikrosekunden (0,6 Grad) gehalten werden. Eine
Frequenzsynchronisierung mit dem Stromnetz eliminiert eine Fehlerquelle bei Phasormessungen, die auftritt, wenn die
Datenabtastung nicht genau einen Zyklus umspannt.
Die folgende Abbildung zeigt das Blockdiagramm für die Uhrensteuerung bei einem System mit zwei Klemmen. Jedes
Gerät nimmt auf Grundlage der Phasordrehung eine lokale Schätzung der Differenz zwischen der Stromnetzfrequenz und
der Uhrfrequenz vor. Außerdem schätzen alle Geräte lokal den Zeitunterschied zwischen der eigenen Uhr und den Uhren
der anderen Geräte. Dies erfolgt entweder durch den Austausch vonZeitplanungsinformationen über Kommunikations-
kanäle oder anhand von Informationen, die in den Stromphasoren selbst vorliegen. Welche Methode angewendet wird,
hängt davon ab, welche zum entsprechenden Zeitpunkt genauer ist. Anschließend verwendet ein Schleifenfilter die Daten
zur Frequenz- und Phasenwinkelabweichung, um Feinanpassungen an der Uhrfrequenz vorzunehmen. Der Frequenzna-
chlauf beginnt, wenn der Strom an einer oder mehreren Klemmen über 1,125 pu des Nennwerts liegt. Andernfalls wird die
Sollfrequenz verwendet.
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