电气能量供应网的平行导线的保护制造技术

本发明专利技术涉及一种用于监视电气能量供应网的方法，其中第一保护设备(13a)与该能量供应网的第一导线(11a)连接以采集表征所述第一导线(11a)的运行状态的测量值，以及其中第一保护设备(13a)经由通信连接(15)与相邻布置的第二保护设备(13b)连接。为了进一步提高在监视平行导线时的可靠性和选择性，建议一种方法，其中第二保护设备(13b)与平行于第一导线(11a)走向的第二导线(11b)相连，两个保护设备(13a，13b)相互交换由它们关于其各自的导线(11a，11b)采集的测量值和/或从所述测量值中推导出的信号，每个保护设备(13a，13b)被设置用于，在实施主保护算法(25)的条件下为其各自的导线(11a，11b)实施保护功能，并且每个保护设备为了实施其主保护算法(25)而采用在自己的导线(11a)上采集的测量值以及从另一个保护设备(13b)接收的测量值和/或信号。本发明专利技术还涉及一种保护系统以及一种相应的保护设备。

【技术实现步骤摘要】
电气能量供应网的平行导线的保护 本案是申请日为2009年12月16日、申请号为200980162982. 1、标题为电气能 量供应网的平行导线的保护的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于监视多相电气能量供应网的方法，其中第一保护设备与该能 量供应网的第一导线连接以采集表征该第一导线的运行状态的测量值，以及其中第一保护 设备经由通信连接与相邻布置的第二保护设备连接。此外，本专利技术涉及一种用于电气能量 供应网的保护系统以及一种用于监视电气能量供应网的导线的电气保护设备。
技术介绍
为了监视电气能量供应网的导线，采用所谓的保护设备来识别分别监视的导线的 不容许运行状态并且自动关闭所述运行状态，所述不容许运行状态例如可能通过短路或接 地短路而引起。为此电气保护设备通常记录表征所述导线的运行状态的测量值，例如电流 测量值和/或电压测量值。接着为了实施其保护功能，保护设备在实施所谓的保护算法（也 就是用于分析所记录的测量值的计算和/或逻辑组合规则）的情况下分析所述测量值，并 且必要时依据该分析的结果产生触发信号，该触发信号使得与保护设备连接的断路器断开 其开关触点，以便将出现故障的导线与其余供电网分离开来。 一种通常用于监视电气能量供应网的导线的保护算法根据所谓的距离保护方法 工作，在该距离保护方法中由电流和电压测量值计算出位于复数平面中的阻抗值，并且检 查所述阻抗值是否位于预定的触发范围（也称为触发多边形）内。只要阻抗值位于所述预 定的触发范围内，距离保护设备就确定在电气能量供应网的由其监视的导线上存在不容许 的运行状态，并且向一个或多个限制该导线的断路器发送触发信号，以便将有故障的导线 与其余能量供应网分离。 在近几年里，电气保护设备已经从仅仅独立工作的监视设备越来越强地发展为所 谓的智能电子设备（Intelligent Electronic Devices = IED)，所述智能电子设备与在共 同的通信网络中的其它保护设备按照数据技术联网，以便进一步改善性能并在监视能量供 应网时实现可靠性。从而例如由国际专利申请WO 2009/012800A1已知，保护设备经由通信 连接与其它保护设备连接并且经由该通信连接交换为执行备用保护功能所需要的测量值。 该已知的国际专利申请为此描述了一种具有备用保护功能的差分保护系统，该备用保护功 能使得所参与的保护设备可以在负责初级保护功能的保护设备失效时也能基于所传输的 测量值借助备用保护功能判断在电气能量供应网的片段中是否存在不容许的运行状态，并 且在故障情况下断开该片段。 由于连接到能量供应网的电气终端耗电器的功率消耗在最近几年里连续增加并 且由此带来了该能量供应网的供电导线的负担持续增加，能量供应网的经营者在很大程度 上转变为铺设平行导线，也就是沿着能量传输路段相互平行布置的多个能量供应导线。 平行导线例如可以通过沿着已经存在的架空线线杆铺设附加的传输导线或者通过平行地 铺设多个地缆来实现。由此可以在安装花费比较小的情况下一例如通过多次使用已经存在 的架空线线杆一在几乎相同的空间上运输更大数量的电能。除了传输容量的升高之外，在 安装平行导线的情况下还提高了供电系统的冗余，因为在平行导线之一失效的情况下可以 经由其它平行导线在有限的时间段期间传输电能。通过这种方式，可以将对终端耗电器的 供电安全性的影响保持得尽可能的小。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是提高对平行导线一即电气能量供应网的相互平行走向的 导线一的运行状态的判断的可靠性和选择性。 为了解决该任务，建议一种开头所述类型的方法，其中第二保护设备与能量供应 网的与第一导线平行走向的第二导线连接以用于采集表征第二导线的运行状态的测量值， 这两个保护设备将由它们关于其各自的导线采集的测量值和/或从所述测量值中推导出 的信号分别传输到另一个保护设备，每个保护设备被构成为在实施主保护算法的条件下为 其各自的导线实施保护功能，第一保护设备为了实施其主保护算法而采用在第一导线上采 集的测量值以及从第二保护设备接收的测量值和/或信号，以及第二保护设备为了实施其 主保护算法而采用在第二导线上采集的测量值以及从第一保护设备接收的测量值和/或 信号。 这些保护设备为了监视其各自的导线而执行保护功能，为了实施该保护功能对主 保护算法进行处理。所述保护功能优选可以是距离保护功能。主保护算法在此可以涉及该 保护功能的一个或多个部分，而且所述保护功能也可以通过实施多个主保护算法来实现； 其示例将在下面详细阐述。此外为了执行本专利技术，在保护设备中除了所述保护功能（例如 距离保护功能）之外是否还提供其它保护功能（例如差分保护功能或过电流保护功能）并 不重要。 本专利技术基于以下认识：在电气能量供应网的平行导线的情况下在所述平行导线之 间存在强的电气稱合和/或电磁稱合，所述电气稱合和/或电磁稱合应当在对各自的平行 导线上存在的运行状态进行可靠的判断时加以考虑。因此，本专利技术的解决方案规定，在相邻 的保护设备之间存在通信连接，在这些保护设备中向第一保护设备分配第一导线并且向第 二保护设备分配与第一导线平行走向的第二导线，经由所述通信连接将每个保护设备针对 其导线采集的测量值和/或从所述测量值中推导出的信号分别传输给另一个导线，所述信 号例如说明各自导线的运行状态或者包括分别针对另一个保护设备的控制命令。在本文中 将布置在平行导线的同一端的那些保护设备看做相邻的保护设备。在此，相邻的保护设备 中的一个被分配第一平行导线，而相邻的保护设备中的另一个被分配第二平行导线。在多 于两个平行导线的情况下，在每一端相应地存在多于两个相邻的保护设备，本专利技术也可以 相应地应用于多于两个平行导线。 此外，各自的保护设备可以是单个连接的设备，但是也可以通过单个设备的设备 组来形成（例如距离保护设备、开关控制设备和/或合并单元），所述设备组共同实施针对 各自导线的保护功能。但是为简单起见，在下面的实施中分别谈论一个保护设备。 通过一方面考虑分别在自己的导线上采集的测量值以及另一方面考虑分别从另 一个导线的保护设备接收的测量值和/或从所述测量值中推导出的信号来用于执行针对 自己的（也就是由各自保护设备监视的）导线的保护功能，可以对该导线的运行状态做出 明显更精确的以及由此更具有选择性和更可靠的判断。由于测量值经由通信连接在保护设 备之间传输，因此在保护设备之间不需要铺设直接的电气连接导线来用于传输从电流和/ 或电压转换器向各自导线输出的且比较高的次级电流或次级电压。从而可以非常可靠地在 保护设备之间交换分别关于另一个导线的测量值和/或信号的信息，而不会出现在非故意 损坏直接电气连接导线的情况下通过高的次级电流或次级电压引起损坏的危险。 本专利技术的方法的有利扩展规定，第一和第二导线分别是三相能量供应网的三相导 线，两个保护设备分别针对每个相单独地采集各自导线的测量值，并且经由通信连接为每 个相传输相应的测量值和/或从所述测量值中推导出的信号。 通过这种方式可以相选择地、即对能量供应网的三相中的每一相分开地执行平行 导线的监视，从而例如在有仅涉及一相的故障的情况下选择地仅对有故障的相进行断开。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监视多相电气能量供应网的方法，其中，第一保护设备(13a)与该能量供应网的第一导线(11a)连接以采集表征所述第一导线(11a)的运行状态的测量值，并且其中，第一保护设备(13a)经由通信连接(15)与相邻布置的第二保护设备(13b)连接，‑第二保护设备(13b)与能量供应网的与第一导线(11a)平行走向的第二导线(11b)连接，以用于采集表征第二导线(11b)的运行状态的测量值，‑两个保护设备(13a，13b)将由它们关于其各自的导线(11a，11b)所采集的测量值和/或从所述测量值中推导出的信号分别传输到另一个保护设备(13b，13a)，‑每个保护设备(13a，13b)被设置用于，在实施主保护算法(25)的条件下为其各自的导线(11a，11b)实施保护功能，尤其是距离保护功能，‑第一保护设备(13a)为了实施其主保护算法(25)而采用在第一导线(11a)上所采集的测量值以及从第二保护设备(13b)所接收的测量值和/或信号，以及‑第二保护设备(13b)为了实施其主保护算法(25)而采用在第二导线(11b)上所采集的测量值以及从第一保护设备(13a)所接收的测量值和/或信号，其中，‑所述保护设备(13a，13b)执行用于其各自导线(11a，11b)的保护功能，其中，借助主保护算法(25)对在自己导线(11a，11b)上所采集的测量值检查其是否说明在自己导线(11a，11b)上存在故障，并且如果所述测量值说明在自己导线(11a，11b)上存在故障则产生故障信号，‑所述保护设备(13a，13b)相互交换说明连接到各自保护设备(13a，13b)的断路器(12a，12b)的状态和/或说明用于该断路器(12a，12b)的开关命令的开关信号，并且‑在出现说明分别在另一个导线(13a，13b)处的断路器(12a，12b)断开或闭合的开关信号的情况下，所述保护设备(13a，13b)阻止故障信号的输出。...

【技术特征摘要】
1. 一种用于监视多相电气能量供应网的方法，其中，第一保护设备（13a)与该能量供 应网的第一导线（11a)连接以采集表征所述第一导线（11a)的运行状态的测量值，并且其 中，第一保护设备（13a)经由通信连接（15)与相邻布置的第二保护设备（13b)连接， -第二保护设备（13b)与能量供应网的与第一导线（11a)平行走向的第二导线（11b) 连接，以用于采集表征第二导线（11b)的运行状态的测量值， -两个保护设备（13a，13b)将由它们关于其各自的导线（11a，lib)所采集的测量值和 /或从所述测量值中推导出的信号分别传输到另一个保护设备（13b，13a)， -每个保护设备（13a，13b)被设置用于，在实施主保护算法（25)的条件下为其各自的 导线（11a，lib)实施保护功能，尤其是距离保护功能， -第一保护设备（13a)为了实施其主保护算法（25)而采用在第一导线（11a)上所采集 的测量值以及从第二保护设备（13b)所接收的测量值和/或信号，以及 -第二保护设备（13b)为了实施其主保护算法（25)而采用在第二导线（11b)上所采集 的测量值以及从第一保护设备（13a)所接收的测量值和/或信号， 其中， -所述保护设备（13a，13b)执行用于其各自导线（11a，lib)的保护功能，其中，借助 主保护算法（25)对在自己导线（11a，lib)上所采集的测量值检查其是否说明在自己导线 (11a，lib)上存在故障，并且如果所述测量值说明在自己导线（11a，lib)上存在故障则产 生故障信号， -所述保护设备（13a，13b)相互交换说明连接到各自保护设备（13a，13b)的断路器 (12a，12b)的状态和/或说明用于该断路器（12a，12b)的开关命令的开关信号，并且 -在出现说明分别在另一个导线（13a，13b)处的断路器（12a，12b)断开或闭合的开关 信号的情况下，所述保护设备（13a，13b)阻止故障信号的输出。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， -第一和第二导线（11a，lib)分别是三相能量供应网的三相导线， -两个保护设备（13a，13b)分别针对每个相（A，B，C，A'，B'，C')单独地采集各自 导线（11a，lib)的测量值，以及 -经由通信连接（15)为每个相（A，B，C，A'，B'，C')传输相应的测量值和/或从所 述测量值中推导出的信号。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， -两个保护设备（13a，13b)具有用于向在各自导线（lla，llb)上所采集的测量值分别 分配说明其采集时刻的时间戳的时间戳装置（21)，以及 -与经由通信连接（15)所传输的测量值一起分别传送所属的时间戳。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， -两个保护设备（13a，13b)分别包括监视通信连接（15)的效能并且当通信连接（15) 的效能没有得到保证时输出失效信号的通信监视装置（32)，以及 -在出现失效信号的情况下为了实施针对保护设备各自导线（lla，llb)的保护功能由 保护设备（13a，13b)使用与主保护算法（25)不同的替代保护算法（31)，该替代保护算法仅 使用分别在自己的导线（11a或lib)上所采集的测量值，而不使用分别从另一个保护设备 (13a或13b)所接收的测量值和/或信号。5. 根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于， -所述保护功能包括距离保护功能，其中，所述保护设备（13a，13b)为了执行该距离保 护功能而借助主保护算法（25)从在其各自导线（11a，lib)上所采集的测量值中计算出复 数阻抗值，并且如果所述阻抗值位于触发范围内则产生故障信号， -所述保护设备（13a，13b)也对在其各自导线（11a，lib)上所采集的测量值监视它们 是否说明所述导线（11a，lib)上存在电振荡，并且如果在该导线（11a，lib)上识别出电振 荡则产生振荡信号， -在出现振荡信号的情况下，针对各自导线（lla，llb)阻止故障信号的输出， -所述保护设备（13a，13b)还对其各自导线（lla，llb)的测量值检查它们是否说明电 气非对称状态，并且在有电气非对称状态的情况下产生非对称信号，该非对称信号阻止针 对各自导线（lla，llb)的振荡信号， -所述保护设备（13a，13b)相互传输说明就其各自导线（11a，lib)的一相（A, B，C， A'，B'，C')来说是否存在故障的状态信号，以及 -在有说明分别就另一个导线的一相（A，B，C，A'，B'，C')来说存在故障的状态信 号的情况下，即使在出现非对称信号的情况下也不阻止针对自己导线（11a，lib)的振荡信 号。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于， -所述状态信号说明对于哪一相（A，B，C，A'，B'，C')识别出了故障，并且 -在出现非对称信号的情况下，仅在自己导线的被识别出不对称的相（A，B，C，A'， B'，C')以及另一个导线（lla，llb)的被状态信号说明存在故障的相（A，B，C，A'，B'， C') 一致时，才不阻止针对自己导线（lla，llb)的振荡信号。7. 根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于， -在出现说明分别在另一个导线（11a，lib)处的断路器（12a，12b)断开或闭合的开关 信号的情况下，所述保护设备（13a，13b)对于预定的保持持续时间阻止故障信号的输出。8. 根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于， -所述保护功能包括距离保护功能，其中，所述保护设备（13a，13b)为了执行所述距离 保护功能而借助主保护算法（25)从在其各自导线（11a，lib)上所采集的测量值中计算出 复数阻抗值，并且如果所述阻抗值位于触发范围内在产生故障信号， -每个保护设备（13a，13b)在其各自导线（11a，lib)上存在单极故障的情况下，将标识 该故障的故障状态信号经由通信连接（15)分别传送给另一个保护设备（13a，13b)，并且 -接收该故障状态信号的那个保护设备（13a，13b)缩小用于评价阻抗值的触发范围。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于， -每个保护设备（13a，13b)在其各自导线（lla，llb)上的单极故障结束之后结束对故 障信号的传输，或者将标识所述故障的结束的取消信号经由通信连接（15)分别传送给另 一个保护设备（13a，13b)，并且 -识别所传输的故障信号的结束或者接收取消信号的那个保护设备（13a，13b)再次扩 大用于评价阻抗值的触发范围。10. 根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于， -所述保护功能（13a，13b)包括距离保护功能，其中，所述保护设备（13a，13b)为了执 行所述距离保护功能而借助主保护算法（25)从在其各自导线（11a，lib)上所采集的测量 值中计算出复数阻抗值，并且如果所述阻抗值位于触发范围内则产生故障信号， -所述保护设备（13a，13b)相互交换至少说明由各自保护设备（13a，13b)所监视的导 线（11a，lib)是完全接通还是完全断开的运行状态信号； -在自己导线（11a，lib)上存在单极故障期间，相应的保护设备（13a，13b)存储电流和 电压测量值的历程，并且检查相邻保护设备（13a，13b)的运行状态信号；以及 -只要该检查表明相邻导线（11a，lib)完全断开，则在其导线（11a，lib)上识别出故 障的保护设备（13a，13b)从布置在同一导线（11a，lib)的另一端的其它保护设备（13c， 13d)接收所存储的电流和电压测量值，所述其它保护设备存储了在故障期间在同一个导线 (11a，lib)的端部采集的电流和电压测量值，并且用所接收的和自己存储的电流和电压测 量值来计算故障地点，所述故障地点说明在导线（11a，lib)的什么位置上出现所述故障； -所涉及的保护设备（13c，13d)借助所计算的故障地点确定对地阻抗的值，利用该值 在确定故障地点时仅仅借助自己存储的电流和电压测量值就确定出与在使用导线两端的 电流和电压测量值情况下相同的故障地点；并且 -将所计算的对地阻抗的值在所述保护设备（13c，13d)中作为对地阻抗的参数提供。11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于， -只要所述检查表明相邻导线（11a，lib)完全接通，则已在其导线（11a，lib)上识别了 故障的保护设备（13a，13b)从布置在同一导线（11a，lib)的另一端处的、已存储了在所述 故障期间在其端部采集的电流和电压测量值的其它保护设备（13c，13d)接收所存储的电 流和电压测量值，并且利用所接收的以及自己存储的电流和电压测量值来计算故障地点， 该故障地点说明在导线（11a，lib)的什么位置出现所述故障； -所述保护设备（13a，13b)借助所计算的故障地点以及所提供的对地阻抗的参数确定 耦合阻抗的值，利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：J布卢姆沙因，M克瑞特，T塞兹，G斯泰恩伯格，Y耶尔金，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE