BA – Entwicklung und Aufbau einer Schutzkomponente zur Erkennung von Fehlern in Niederspannungs-Gleichstromnetzen

Die Erkennung von Fehlerereignissen wie serielle Störlichtbögen in Niederspannungs-Gleichstromnetzen erfordert die Nutzung von Sensoren zur Messung von Strom- und Spannungssignalen sowie die Anwendung von Signalverarbeitungsmethoden unter Einbeziehung von Verfahren der Mustererkennung. Auch bei gleichem Fehlertyp sind dabei je nach den aktuellen Arbeitspunkten der Komponenten im System variable Charakteristika der Signalabschnitte nach Ereigniseintritt zu erwarten. Zur Ermittlung der fehlertypischen, aber arbeitspunktabhängigen Signalcharakteristika wurden bisher Verfahren der Systemidentifikation entwickelt, welche im Nennbetrieb erfasste, transiente Ereignisse auswerten, um damit arbeitspunktabhängige Modelle des Kleinsignalübertragungsverhaltens zu bestimmen.

Alternativ zu dieser Methode soll im Rahmen dieser Bachelorarbeit untersucht werden, wie mit Hilfe von einer kurzzeitig mit Leitungshalbleitern in den Kreis geschalteten Komponente eine arbeitspunktabhängige Systemreaktion erzeugt werden kann, welche als Basis für die Erstellung von fehlertypischen Signalmustern für den nächsten Zeitabschnitt dienen kann. Wird mit einem geeigneten adaptiven Trigger nachfolgend ein Ereignis registriert, ist dieses anhand eines Vergleichs der dann erfassten Signalabschnitte mit den aktuell gültigen fehlertypischen Signalmustern zu klassifizieren. Bei einer regelmäßigen Wiederholung des Zuschaltens der Komponente und der Erstellung fehlertypischer Signalmuster soll damit eine Fehlererkennung erstellt werden, welche sich an dynamisch wechselnde Systemarbeitspunkte anpasst.

Die Arbeit kann weitgehend auf bestehender Hardware aufbauen. Softwareseitig ist die arbeitspunktabhängige Antwort im Stromsignal auf das aktive kurzzeitige Zuschalten aufzuzeichnen; diese Signalabschnitte sind dann als Muster zum Vergleich mit Signalabschnitten bei weiteren im Laufe des Betriebs festgestellten transienten Ereignissen zu verwenden, um so serielle Fehler erkennen zu können. Die hierzu im Rahmen der Arbeit zu entwickelnden Aufbauten und Algorithmen sind in einem DC 48V-Testsystem zu validieren, weiterhin soll aufgezeigt werden, wie sie auf ein DC 380V-System übertragen werden können.

Bearbeiter: Patrick Schneider

Betreuer: Christian Strobl (ETA), R. Schwanninger (LEE)

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik, WING

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März