Short description
(German)
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Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung und Pilotierung eines neuartigen Fehlerortungsgerätes für elektrische Verteilnetze bis 38 kV. Das Gerät arbeitet mit einer einzigen Messstelle und ist für Netze mit dezentralen Erzeugungseinheiten aus erneuerbaren Quellen geeignet. Ziel des Projekts ist es, den derzeitigen Prototyp durch die Entwicklung intelligenter Funktionen zu verbessern, um seine Integration in moderne und digitale elektrische Unterstationen zu ermöglichen. Konkret zielt das Projekt darauf ab, ein fortschrittliches Auslösesystem zu entwickeln, um das Vorhandensein einer Störung zu erkennen, das Ergebnis in das SCADA-System des Versorgungsunternehmens zu integrieren und die Verbindung und Schnittstelle mit der Kundendatenbank für den Datenaustausch zu entwickeln. Darüber hinaus soll die Genauigkeit der Lokalisierung weiter verbessert werden. Die Leistungsfähigkeit der Entwicklung wird in einer Monitoring-Phase untersucht und anhand von Feldtests in einem Verteilnetz in der Region Freiburg evaluiert.
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Short description
(English)
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The project deals with the development and pilot testing of a novel fault locator for electrical distribution networks up to 38 kV. The device uses a single measuring point and is suitable for networks with distributed generation units from renewable sources. The objective of the project is to improve the current prototype by developing smart functions to allow its integration in the modern and digital electrical substations. Specifically, the project aims at: developing an advanced triggering system to identify the presence of a fault; integrating the result into the SCADA system of the utility; and developing the connection and interface with the customer's database for data exchange. In addition, the aim is to further improve the accuracy of the localization. The performance of the development will be examined during a monitoring phase and evaluated thanks to field tests on a distribution network in the Freiburg region.
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Short description
(French)
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Le projet porte sur le développement et l'essai pilote d'un nouveau localisateur de défauts pour les réseaux de distribution électrique jusqu'à 38 kV. L'appareil utilise un seul point de mesure et convient aux réseaux avec des unités de production distribuées à partir de sources renouvelables. L'objectif du projet est d'améliorer le prototype actuel en développant des fonctions intelligentes pour permettre son intégration dans les sous-stations électriques modernes et numériques. Plus précisément, le projet vise à développer un système de déclenchement avancé pour identifier la présence d'un défaut, à intégrer le résultat dans le système SCADA de la compagnie d'électricité et à développer la connexion et l'interface avec la base de données du client pour l'échange de données. En outre, l'objectif est d'améliorer encore la précision de la localisation. Les performances du développement seront examinées au cours d'une phase de surveillance et évaluées grâce à des essais sur le terrain sur un réseau de distribution dans la région de Fribourg.
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Final report
(German)
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Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung und Pilotierung eines neuartigen Fehlerorters für elektrische Verteilnetze bis 38 kV. Das Gerät nutzt einen einzigen Messpunkt und eignet sich für Netze mit verteilten Erzeugungseinheiten aus erneuerbaren Quellen. Ziel des Projekts ist es, den bestehenden Prototypen durch die Entwicklung intelligenter Funktionen zu verbessern, um seine Integration in die modernen und digitalen Umspannwerke zu ermöglichen.
Im Rahmen des Projekts wurde die Funktionalität der Software deutlich verbessert. Die Fehlerorter-Software wurde um die komplexere Version mit neuen intelligenten Funktionen erweitert. Jetzt ist der Fehlerorter in ein modernes Umspannwerk integriert, erkennt das Vorhandensein des Fehlers und klassifiziert die auf der Leitung auftretenden Ereignisse: Störungen, Phase-Erde-Fehler, Kurzschlussfehler. Wichtig sowohl für das System als auch für das Versorgungsunternehmen, wo es installiert ist – die Fehlerortungsergebnisse werden in ihr SCADA-System integriert, und der Fehlerorter erhält den Schaltstatus von SCADA, um die tatsächliche Netzwerkmodellkonfiguration zu aktualisieren. Für den Austausch der Leitungsdaten wurde die Anbindung an die Cloud-Datenbank des Versorgers mit Netzparametern entwickelt. Darüber hinaus wurde die Systemarchitektur während des Projekts geändert: Zwei Einheiten des Systems (Erfassungs- und Ausarbeitungseinheiten) wurden auf zwei verschiedene Standorte aufgeteilt und über das Internet verbunden.
Die Leistungsfähigkeit der Entwicklung wurde in einer Monitoringphase untersucht und anhand von Feldversuchen an einem Verteilnetz in der Region Freiburg evaluiert. Der Pilottest wurde durchgeführt, um die Fähigkeit des Geräts zu bewerten, Fehler (verschraubte und ohmsche Leiter-Erde-Fehler) zu lokalisieren. Betrachtet wurde ein Netz im Raum Fribourg mit drei Abgängen, die von der gleichen Primärunterstation versorgt werden. Für jede Zuleitung wurde eine Fehlerstelle ausgewählt und es wurden zwei Arten von Fehlern gemacht, einer mit und einer ohne Widerstand, die jeweils 2 Sekunden dauerten.
Die Art von Fehlern, die künstlich auf der überwachten Leitung erzeugt wurden, d. h. Phase-Erde mit kleinem Fehlerstrom zur Erde, wird mit instabiler Genauigkeit identifiziert. Als vielversprechender Ansatz für mehr Stabilität erwies sich die Methode, das mathematische Modell der Leitung zu kalibrieren, das im Fehlerortungsalgorithmus verwendet wird. Im Rahmen des Projekts wurde der zusätzliche Pilotversuch an einem realen Mittelspannungsnetz konzipiert, der die Einspeisung eines Spannungspulses auf die Leitung zur Weiterverarbeitung der erfassten Daten im Leitungsmodell beinhaltete.
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Final report
(English)
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The project deals with the development and pilot testing of a novel fault locator for electrical distribution networks up to 38 kV. The device uses a single measuring point and is suitable for networks with distributed generation units from renewable sources. The objective of the project is to improve the existing prototype by developing smart functions to allow its integration in the modern and digital electrical substations.
Within the framework of the project, the functionality of the software was significantly improved. The fault locator software has extended to the version, which is a more complex one with new smart features. Now the fault locator is integrated into a modern electrical substation, detecting the presence of the fault and classifying the events occurring on the line: disturbances, phase-to-ground faults, short-circuit faults. Important both for the system and the utility, where it is installed – the fault location results are integrated into their SCADA system as well as the switch status from SCADA is received by the fault locator for updating the actual network model configuration. The connection to the utility’s cloud database containing network parameters has been developed in order to exchange the line data. Furthermore, the system architecture has been changed during the project: two units of the system (acquisition and elaboration units) were split into two different locations and connected through internet.
The performance of the development was examined during a monitoring phase and evaluated thanks to field tests on a distribution network in the Freiburg region. The pilot test has been performed to assess the capability of the device to locate faults (bolted and resistive line-to-ground faults). A network in the area of Fribourg with three feeders supplied by the same primary substation was considered. For each feeder, a fault location had been selected, and two type of faults have been made, one with and one without resistance, lasting 2 seconds each.
The type of faults that were artificially created on the monitored line, i.e. phase-to-ground with small fault current to ground is identified with unstable accuracy. The promising approach to get more stability turned out to be the method of calibrating the mathematical model of the line that used in the fault location algorithm. Within the project, the additional pilot test on a real medium voltage network were devised, which included injection of a voltage pulse to the line for further processing of the recorded data in the line model.
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Final report
(French)
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Le projet porte sur le développement et les essais pilotes d'un nouveau localisateur de défauts pour les réseaux de distribution électrique jusqu'à 38 kV. L'appareil utilise un seul point de mesure et convient aux réseaux avec des unités de production décentralisées à partir de sources renouvelables. L'objectif du projet est d'améliorer le prototype existant en développant des fonctions intelligentes pour permettre son intégration dans les sous-stations électriques modernes et numériques.
Dans le cadre du projet, la fonctionnalité du logiciel a été considérablement améliorée. Le logiciel de localisation des défauts s'est étendu à la version, qui est plus complexe avec de nouvelles fonctionnalités intelligentes. Désormais, le localisateur de défauts est intégré dans une sous-station électrique moderne, détectant la présence du défaut et classant les événements survenant sur la ligne : perturbations, défauts phase-terre, défauts de court-circuit. Important à la fois pour le système et l'utilitaire, là où il est installé - les résultats de localisation des défauts sont intégrés dans leur système SCADA ainsi que l'état du commutateur du SCADA est reçu par le localisateur de défauts pour mettre à jour la configuration réelle du modèle de réseau. La connexion à la base de données cloud de l'utilitaire contenant les paramètres réseau a été développée afin d'échanger les données de la ligne. De plus, l'architecture du système a été modifiée au cours du projet : deux unités du système (unités d'acquisition et d'élaboration) ont été réparties sur deux sites différents et connectées via Internet.
Les performances du développement ont été examinées lors d'une phase de monitoring et évaluées grâce à des tests de terrain sur un réseau de distribution dans la région de Fribourg. Le test pilote a été réalisé pour évaluer la capacité de l'appareil à localiser les défauts (défauts ligne-terre boulonnés et résistifs). Un réseau dans la région de Fribourg avec trois départs alimentés par le même poste primaire a été considéré. Pour chaque départ, une localisation de défaut a été sélectionnée, et deux types de défauts ont été réalisés, un avec et un sans résistance, d'une durée de 2 secondes chacun.
Le type de défauts créés artificiellement sur la ligne surveillée, c'est-à-dire phase-terre avec un faible courant de défaut à la terre, est identifié avec une précision instable. L'approche prometteuse pour obtenir plus de stabilité s'est avérée être la méthode de calibrage du modèle mathématique de la ligne utilisée dans l'algorithme de localisation des défauts. Dans le cadre du projet, le test pilote supplémentaire sur un réseau moyenne tension réel a été conçu, qui comprenait l'injection d'une impulsion de tension sur la ligne pour un traitement ultérieur des données enregistrées dans le modèle de ligne.
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