Digitale Messungen von Wechsel- und Drehstromgrößen für die Netzschutz — und Leittechnik

摘要

Die digitale Signalverarbeitung greift immer stärker in Prozesse ein. Sie verdrängt einerseits die analoge Technik und bietet andererseits neue Möglichkeiten. So können beispielsweise aus der Netzwerkanalyse bekannte Verfahren auch in der Meßtechnik vorteilhaft genutzt werden. In der Energietechnik lassen sich die aus der komplexen Wechselstromtheorie bekannten Zeiger mit Filtern, die auf der Diskreten Fourier Transformation basieren, einfach bestimmen. Bei Anwendungen interessiert praktisch immer der Grundschwingungsanteil, wobei übliche Meßwertverarbeitungssysteme noch Zeit für eine weitergehende Verarbeitung bieten. Aus den Zeigern kann man etwa die modalen Drehstromkomponenten gewinnen, die den Netzzustand mit einem minimalen Datensatz charakterisieren. Im ungestörten Betrieb wird zu diesem Zweck die Mitkomponente herangezogen. Viele Störungen erkennt man an charakteristischen Änderungen der symmetrischen Komponenten. Aus den Komponenten lassen sich weitere Größen wie Impedanz, Leistungen, Phasen und Frequenzen ermitteln, die sehr unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten von der HGÜ-Ventilsteue-rung biB zur Leistungs-Frequenzregelung eröffnen [3] [4] [7] [8] [9]. Im folgenden werden ausgehend von verschiedenen Darstellungen analoger Filter im Bild- und Zeitbercich nichtrekursive und rekursive digitale Eigenschaften vorgestellt. Nach einem Überblick über Drehstromkomponenten werden die Filteralgorithmen so erweitert, daß sie sowohl ein gewünschtes Frequenzverhalten zeigen, als auch die Transformation von Original- in den Bildraum durchführen. Die Abtastfrequenz muß stets ein Vielfaches der Frequenz des Meßvorganges sein, was zumeist durch einen Phasenregelkreis gewährleistet wird. Phasensprünge können zu Ausgleichvorgängen im Regelkreis führen, die zumindest einen Teil der Meßwerte verfälschen. Hier wird ein anderer Weg untersucht. Die Werte werden äquidistant abgetastet und Frequenzabweichungen über einen Algorithmus korrigiert. Falls im gesamten Netz das gleiche Zeitnormal verwendet wird, lassen sich die absoluten Phasenwinkel der Spannungen ermitteln, was die Zustandserkennung [1] vereinfacht und verbessert.