546 2022 Endringsartikkel 3375

1 Endringsinformasjon

EndringsID	3375
Forslagsdato	19.08.2022
Forslagsstiller	Steinar Danielsen
Klassifisering	Nytt krav
Bok	546 Banestrømforsyning, prosjektering og bygging
Kapittel	20 Vern
Avsnitt	TRV:03419
Forslagstekst	Avstand til feil-funksjonen i AT system oppleves unøyaktig. Dersom en kombinerer avstandsinformasjonen fra vern på begge sider av strekningen kan en identifisere et område for feilstedet. Forutsetningen er at unøyaktigheten er konsekvent. Det kan sikres ved at vernet alltid overestimerer avstanden. Da må en i vernet oppgi sløyfeimpdansen PL-NL som strekningsimpedansen. Foreslår å legge til en beskrivelse av dette i lærebokstekst og underkrav om at det er PL-NL-sløyfeimpedansen som skal angis i vernet.
Referansedokumenter

2 Systemdefinisjon

Hjelpetekst: Definisjon av systemet regelendringen gjelder, hvilke funksjoner systemet har som berøres av endringen, hvordan disse funksjonene påvirker og påvirkes av systemets omgivelser, og hvilke betingelser som må være oppfylt for at systemet skal fungere som påkrevd. Systemet er objektet reglene er assosiert med, det være seg et teknisk system, en konstruksjon, en profil, skilting, naturinngrep, utstyr, en prosess, en fremgangsmåte, en måte å organisere noe på, etc. Systemets funksjoner er de eksterne egenskapene systemet har som gir den ønskede virkning på omgivelsene, bestemt ut fra systemets formål og hensikt.

Moderne distansevern tilbyr funksjonen «avstand til feil» (eng: Fault locator)7) 8)9) for å lette leder for koblings feilsøking ved kortslutning i kontaktledningsanlegget. Systemet består av:

• Kontaktledingsanlegget
• Vern i koblingsanlegg
• Driftskontrollsystemet
• Leder for kobling

Funksjonen «avstand til feil» fungerer ved at feilimpedansen som distansevernet beregner multipliseres med en brukerangitt impedansverdi per kilometer spor. Følgende kan påvirke nøyaktigeheten av funksjonen:

• den matematiske algoritmen og innstillingsmuligheter (leverandøravhengig),
• feilklareringstid (lenger feil gir flere målinger/samplinger, mindre innvirkning av overharmoniske og større sikkerhet),
• feilsituasjonen (eks. feilmotstand (eks. lysbuemotstand), tosidig mating, belastning/tilbakemating), og
• banestrekningens utforming gjennom hvor jevnt impedansen er distribuert utover strekningen (de fleste vernene tilbyr å dele opp strekningen i et antall seksjoner med ulike impedansverdier).

SBB har ved hjelp av tester anslått at fault locator for et gitt vern har 3 % unøyaktighet under ideelle forhold (300 meter på 10 km). Utredningen av vern i AT-system (EB.800033-000) for norske forhold anslo at de ulike typene feil i autotransformatorsystem gir en usikkerhet i feillokaliseringen på 15 km.

I autotransformatorsystem finnes det flere mulige feiltilfeller:

• enfasefeil (1~sc): kontaktledning(KL)-kjøreskinne(RR), positivleder(PL)-kjøreskinne(RR) og negativleder(NL)-kjøreskinne.
• tofasefeil (2~sc): kontaktledning-negativleder.

Det er antatt at enkle enfasefeil opptrer oftere enn komplekse tofasefeil siden det skal mer til får å kortslutte mellom to ledere som ikke er inni fallsonen til hverandre enn at en leder får jordslutning, enten direkte eller indirekte. En kan anta at kortslutning KL-RR er mest sannsynlig fordi denne henger lavest.

Feiltilfellene og den diskrete plasseringen av autotransformatorer gjør at det ikke en entydig sammenheng mellom feilimpedans og avstand til feilen. Dette er vist i Figur V1.1 hvor en enkelt impedansverdi i prinsippet kan representere flere feilsteder (4) tilhørende flere (2) ulike seksjoner eller linjesegmenter mellom sløyfene. Feillokaliseringen ved hjelp av en impedansverdi har derfor en usikkerhet på nesten 15 km.

Figur V1.1: Linjeimpedans sett fra koblingsanlegg ved km 0 for enfaset og tofaset feil. For en oppgitt impedansverdi finnes det flere mulige lokasjoner på banestrekningen.

Linjeimpedans sett fra koblingsanlegg ved km 0 for enfaset og tofaset feil. For en oppgitt impedansverdi finnes det flere mulige lokasjoner på banestrekningen.

Feillokaliseringen kan fungere på flere ulike måter. Det vanlige er å kunne angi en impedans per km for ett eller flere linjesegmenter i serie. Det gjør at lokaliseringsfunksjonens impedans (Zfloc) som funksjon av avstand til feil (x) kan uttrykkes med leverandøruavhengige Zfloc=ax+b. I figur V1.1 er Zfloc vist for (a=KL-NL sløyfeimpedans for dobbeltspor, b=0). Siden den er lavere enn alle feilimpedansene for vil den overestimere avstanden til feilstedet med opp til 18 km.

For et gitt feilsted og en gitt parametrisering gir de to feillokalisatorene på hver side av strekningen derfor vidt forskjellig resultat. Dersom feillokalisatorene er paramtrisert likt vil feillokaliseringen være systematisk. Det vil si at begge enten overestimerer eller underestimerer avstanden og siden de ser i hver sin retning, vil lokaliseringen være på hver sin side. Det virkelige feilstedet må altså ligge et sted i mellom, midt imellom (gjennomsnitt) synes som et godt estimat.

Figur V1.2 viser:

• hvordan feilstedet estimeres for langt til venstre og høyre sett fra de to sidene,
• hvordan gjennomsnittet av feilstedsestimatene gir vesentlig reduksjon i unøyaktigheten ned til
• +/- 2 km for enfasefeil og
• +/- 0,3 km for tofasefeil,
• hvordan avstanden mellom de to feilestimatene kan indikere type feil på linja ved at
• større avstand enn 6 km må være enfasefeil og
• mindre avstand enn 6 km er sannsynligvis tofasefeil.

Figur V1.2: Estimert feilsted ved ensidig og tosidig feillokalisering.

Oppsummert gir kombinasjon av feillokaliseringen fra hver side av strekningen vesentlig reduksjon i unøyaktigheten og feil på linja kan med stor sannsynlighet identifiseres mellom de riktige autotransformatorene/sløyfene. Usikkerheten er størst i nærheten av en autotransformator/sløyfene.

I eksemplene her er følgende inndata brukt i en svært enkel beregningsmodell:

• Sløyfeimpedans KL-NL = 0,0452 Ohm/km for dobbeltspor
• Sløyfeimpedans KL-RR = 0,211 Ohm/km for tilleggsimpedans mellom to autotransformatorer.

3 Vurdering av endringen

Hjelpetekst: For hver RAMSLØK-parameter gis en selvstendig vurdering, underbygget med argumentasjon, av hvordan endringen vil påvirke aspektene listet nedenfor for den aktuelle parameteren, sammen med eventuelle antakelser, forutsetninger eller kompenserende tiltak.

Se forslag til endret kravtekst nederst i artikkelen der kunnskapen om avstand til feil i autotransformatorutforming av kontaktledningen hensyntas. Krav til avstand til feil funksjonalitet i vern og i driftskontrollanlegg finnes allerede i Teknisk regelverk. Informasjonen om forståelse av informasjonen finnes allerede om koblingskonsepter på dobbeltspor allerede i Teknisk regelverk. Endringen er å generalisere kravene slik at mest mulig av teksten står generelt i regelverkene for driftskontrollsystemer eller vern og ikke spesielt for koblingskonsepter.

Angivelse av riktig impedans i distansevernene må hensyntas i verninnstillingen. Dette gjøres slik en forstår allerede. Valg av detaljer i presentert feillokalisering for leder for elkraft må gjøres av brukerne og eventuelt implementeres i sentralkontrollanlegget.

3.1 R - pålitelighet

Hjelpetekst: Systemets evne til å fungere som påkrevd, betingelsene som må være oppfylt for at systemet skal fungere som påkrevd, og måtene systemet kan svikte på.

Ingen endring.

3.2 A - tilgjengelighet

Hjelpetekst: Hvor stor del av tiden systemet vil fungere som påkrevd.

Foreslått endring gir raskere lokalisering av feil og tilsvarende kortere tid til feilsøking. Det kan øke tilgjengeligheten til infrastrukturen.

3.3 M - vedlikeholdbarhet

Hjelpetekst: Vedlikeholdet som må utføres for at systemet skal kunne opprettholde og gjenopprette sin evne til å fungere som påkrevd. Ingen endring.

3.4 S - sikkerhet

Hjelpetekst: Systemets evne til å kontrollere farer på overordnet jernbanesystemnivå.

Hjelpetekst: Muligheten for at farer kan oppstå dersom systemet svikter. Ingen endring.

3.5 L - levetid og kapasitet

Hjelpetekst: Systemets forventede levetid.

Hjelpetekst: Relevante kapasitetsfaktorer (antall tog/skift, hastighet, hastighetsprofil, bremsekurver, kryssingstid, punktlighet, toglengde, plattformadkomst, aksellast, sportilgang, fleksibilitet, hensetting, strømforsyning, databehandling, kommunikasjon, kabelføringsveier, menneskelige faktorer, belastningsmotstand, robusthet, arbeid i og ved spor, etc.). Ingen endring

3.6 Ø - økonomi

Hjelpetekst: Systemets livsløpskostnader. Dette er programvarefunksjoner. Noen av funksjonene finnes allerede i dag. De som ikke finnes bør eventuelt implementeres i driftskontrollsystemet.

3.7 K - klima og miljø

Hjelpetekst: Betingelsene knyttet til klimatiske forhold.

Hjelpetekst: Miljøbelastninger.

Ingen endring

3.8 Oversikt over dokumenter som er relevante for vurderingen av endringen

• 201700616-15 Feillokaliseringsfunksjon -- informasjonsmøte og diskusjon
• 201700616-28 Høring Endringsforslag impedans i distansevern for AT-system
• 201700616-29 Endringsforslag TRV feillokalisering

3.9 Høringskommentarer

Forslaget om impedansinnstilling har vært hørt med relevernressurs i Energi Plan og prosjekt og AT-ressurs i Teknikk Elkraftsystem med positiv tilbakemelding.

Forslaget om implementering i driftskontrollsystemet er kort hørt med gruppeledere elkraftsentralene, driftsleder, systemdrift i Energi og relevernressurs i Energi uten tilbakemeldinger.

4 Forslag til ny kravtekst

• Uendret tekst
• Ny tekst
• Slettet tekst

4.1 Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Vern

h) Feillokalisering. Funksjonen «avstand til feil» bør brukes når den er tilgjengelig (for å forenkle feilsøking og raskere reetablere strømforsyning på den delen av strekningen som ikke er feilbelagt).

1. Utførelse: «Avstand til feil»-funksjonen i distansevernet skal legge til grunn gjennomsnittlig impedans per km for separerte eller sammenkoblede dobbeltspor (avhengig av koblingskonsept) og for autotransformatorsystem impedansen i sløyfen positivleder-negativleder.
2. Utførelse: Signalet Avstand til feil fra feillokalisator og maksimal strømstyrke skal overføres til elkraftsentral og gjøres synlig for operatøren leder for kobling.
3. Operative tiltak: Elkraftsentralen skal ha rutine for å håndtere og nyttegjøre signalet fra feillokalisator ved feilsøking.

4.2 Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem/Koblingskonsept 2L

b) Avstand til feil: "Avstand til feil" beregnet av impedansvernet skal vises for elkraftoperatør for rask og enkel lokalisering av kortslutning i kontaktledningsanlegget.

1. Utførelse: Elkraftoperatør bør presenteres estimert feilsted referert banens kilometrering beregnet fra vern på begge sider av matestrekningen samt gjennomsnittet av disse (dersom vernet er i stand til å estimere avstanden).
2. Utførelse: Elkraftoperatør bør presenteres kortslutningsstrøm målt på hver utgående avgang til dobbeltsporet samt sum strøm fra hvert koblingsanlegg.
3. Utførelse: "Avstand til feil"-funksjonen i distansevernet skal legge til grunn gjennomsnittlig impedans per km for begge sporenes kontaktledningsanlegg sammenkoblet mellom kabelendebryterne (og for tofasesutforminger impedansen i sløyfen positivleder-negativleder).

Stor avstand mellom estimatene tyder stor overestimering og dermed fase-jord feil og/eller feil utpå en linjeseksjon mellom sporsløyfene. Liten avstand mellom esitmatene tyder på feil nær sammenkoblingen i sporsløyfene, eventuelt tofasefeil. Basert på dette forventes "avstand til feil"-funksjonen å indikere rundt hvilken sporsløyfe eller linjeseksjon kortslutningen har oppstått og hvor feilsøkingen bør konsentreres.

4.3 Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem/Koblingskonsept 2M

b) Avstand til feil: «Avstand til feil» beregnet av impedansvernet skal vises for elkraftoperatør for rask og enkel lokalisering av kortslutning i kontaktledningsanlegget.

1. Utførelse: Elkraftoperatør bør presenteres estimert feilsted referert banens kilometrering beregnet fra vern på begge sider av matestrekningen samt gjennomsnittet av disse (dersom vernet er i stand til å estimere avstanden).
2. Utførelse: Elkraftoperatør bør presenteres kortslutningsstrøm målt på hver utgående avgang til dobbeltsporet fra koblingsanlegg.
3. Utførelse: «Avstand til feil»-funksjonen i distansevernet skal legge til grunn gjennomsnittlig impedans per km for separerte spor (og for autotransformatorsystem impedansen i sløyfen positivleder-negativleder).

4.4 Felles elektro/Prosjektering og bygging/Driftskontrollsystemer for elektriske forsyningsanlegg#Fjernkontroll

Feillokalisering: «Avstand til feil» beregnet av underimpedansvernet og maksimal strømstyrke skal vises (når den er tilgjengelig) for leder for kobling for rask og enkel lokalisering av kortslutning i kontaktledningsanlegget.

1. Utførelse: Leder for kobling bør presenteres estimert feilsted referert banens kilometrering beregnet fra vern på begge sider av matestrekningen samt gjennomsnittet av disse (dersom vernet er i stand til å estimere avstanden).
2. Utførelse: Leder for kobling bør presenteres kortslutningsstrøm målt på hver utgående avgang til dobbeltsporet fra koblingsanlegg.
3. Operative tiltak: Det skal finnes operative regler for å håndtere og nyttegjøre signalet fra feillokalisator ved feilsøking.

«Avstand til feil»-funksjonen har en endelig nøyaktighet. Usikkerheten er imidlertid systematisk: Overgangsmotstand og tilbakemating fra tog bidrar til overestimering av avstanden til feilen. Effektforbruk i tog bidrar til underestimering. Med elektrisk utførelse system E oppstår ytterligere usikkerhet for kortslutninger som befinner seg på kontaktledningen. Når avstand til feil estimeres fra vern i begge ender av matestrekningen, er det derfor sannsynlig at feilen befinner på strekningen mellom de to estimatene. Gjennomsnittet av estimatene er forventet å indikere feilstedet med rimelig nøyaktighet. Stor avstand mellom estimatene tyder på stor overestimering og dermed feil mellom fase og jord, eller feil på kontaktledningen. Liten avstand mellom estitmatene tyder på tofasefeil.

Ved høy kortslutningsstrøm vil sannsynligvis hurtig overstrømsvern løse før «avstand til feil»-funksjonen får beregnet et estimat. I disse tilfellene vil høy kortslutningsstrøm indikere at kortslutningen er nær koblingsanlegget og «avstand til feil»-rapport fra koblingsanlegg i motsatt ende av matestrekningen indikere minimum avstand fra koblingsanlegget nærmest feilen.

5 Innstilling fra fagansvarlig

• Banestrømforsyning: Innstiller på endringen. --Steinar Danielsen (diskusjon) 29. aug. 2022 kl. 14:44 (CEST)
• Felles elektro: Innstiller på endringen.--Jse (diskusjon) 29. aug. 2022 kl. 14:49 (CEST)

6 Behandling i godkjenningsrådet

6.1 Trafikk

ok--Erik Borgersen (diskusjon) 6. sep. 2022 kl. 10:24 (CEST)

6.2 Prosjekter

OK - --Fospal (diskusjon) 5. sep. 2022 kl. 13:25 (CEST) ok--Magheg (diskusjon) 7. sep. 2022 kl. 14:47 (CEST)- OK --Nerbre (diskusjon) 7. sep. 2022 kl. 22:36 (CEST)

6.3 Infrastruktureier

ok--Tbr (diskusjon) 6. sep. 2022 kl. 17:47 (CEST)

6.4 Teknologi

ok --Christopher Schive (diskusjon) 8. sep. 2022 kl. 07:42 (CEST)

6.5 Konklusjon

Endringen gjennomføres

Hjelpetekst: Husk å endre kategori til \"Endringsartikler til godkjenning\" når forslaget er klart!