在具有分散的能量馈送的能量供应网络中的故障识别制造技术

本发明专利技术涉及一种用于识别电能供应网络(30)的网络区段(32)中的故障的方法，其中，借助保护设备(34a)采集在所述网络区段(32)的馈电线(31)中流动的电流，以形成电流测量值，将所述电流测量值与电流阈值相比较，以及在所述电流阈值被超过的情况下由所述保护设备(34a)产生故障信号，其指示在所述网络区段(32)中的故障。为了将该方法加强为使得在受监视的网络区段中进行分散的供能时，也实现可靠和选择性的故障识别而提出：在所述电能供应网络(30)的所述网络区段(32)中布置至少一个能量产生器(36a-e)，其在馈送位置将电能馈送到所述网络区段(32)中；采集电流信息，其包括关于在所述馈送位置处流动的瞬时电流的指示；将所述电流信息传送至所述保护设备(34a)；以及所述保护设备(34a)将所述电流信息用于识别所述故障。本发明专利技术还涉及一种用于执行这种方法的相应的保护设备，以及一种具有这种保护设备的保护系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在具有分散的能量馈送的能量供应网络中的故障识别
本专利技术涉及一种用于识别电能供应网络的网络区段中的故障的方法，其中，借助保护设备采集在该网络区段的馈电线中流过的电流，以形成电流测量值，将该电流测量值与电流阈值相比较，并且在电流阈值被超过的情况下由保护设备产生故障信号，其指示在该网络区段中的故障。此外，本专利技术涉及一种相应的保护设备以及一种相应的保护系统。
技术介绍
开头提及的类型的方法例如由申请人以名称“SIPROTEC7SJ80”销售的所谓的过电流时间保护设备执行，并且在设备手册“SIPROTEC–OvercurrentTimeProtection7SJ80,V4.6,Manual”,SiemensAG2010,订阅号E50417-G1140-C343-A4中描述。过电流时间保护设备例如使用在能量供应网络的低压和中压范围中的分配网络区段中，以便关于故障，例如短路保护电气装置(例如传输线路)。为此，由过电流时间保护设备采集在能量供应网络中的测量位置处流动的电流，并且将其与在过电流时间保护设备中固定设置的电流阈值相比较。如果过电流时间保护设备识别出阈值被超过，则其产生故障信号，该故障信号例如使得产生针对将受监视的网络区段与电源连接的功率开关的触发命令，以断开其开关触点，使得故障因此与其余的能量供应网络分离。电流阈值从网络计算中一次性地确定，其中在考虑已知的电压水平和对受监视的网络区段进行馈送的能量源的条件下确定在故障情况下流动的故障电流。将电流阈值选择为使得从网络计算中确定的故障电流能够可靠地与普通负载电流进行区分。过电流时间保护设备的保护原理本来是对于传统的能量供应网络开发的，其中负载流沿一个方向走向，即，从几个中心能量产生器经过能量供应网络的传输区段直至中压和低压水平的分配网络区段。然而较新的研发和电力市场的自由化引起了，在网络的较低等级，即例如在中压或低压水平的分配网络中，分散的能量产生器也向能量供应网络馈送电能。这种分散的能量产生器例如可以是小型集中供热发电站(Blockheizkraftwerke)、光伏发电设备和风力发电设备。分散的能量馈送影响了过电流时间保护设备的工作方式。例如，在具有分散的能量馈送的网络区段中存在的故障不仅通过该网络区段的馈电线、还通过该分散的能量馈送本身通过故障电流馈送。由此结果是，与在传统的单方面馈送的情况下相比，在故障情况下由过电流时间保护设备在该网络区段的馈电线中测量的电流明显更小，从而故障不被断开或者仅被延迟地断开。此外，在分散的能量馈送非常高的时刻，该能量供应网络中的能量流可能反转，从而过电流时间保护设备难以区分内部的、即位于受监视的网络区段上的和外部的、即位于该网络区段外部的故障。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，扩展开头提及的类型的方法以及相应的保护设备和保护系统，使得在受监视的网络区段中的分散的能量馈送的情况下也实现可靠和选择性的故障识别。根据本专利技术，上述技术问题通过如下方法来解决，其中，在电能供应网络的网络区段中布置至少一个能量产生器，其在馈送位置将电能馈送到该网络区段中；采集电流信息，其包括对在该馈送位置处流动的瞬时电流的指示；将电流信息传送至保护设备；并且保护设备使用该电流信息来识别故障。因此，在根据本专利技术的方法中，有利地利用关于瞬时馈送情况、尤其关于在该至少一个能量产生器的馈送位置处流动的电流的信息，以便向保护设备提供关于在该网络区段中分别主导的负载流状态的概览。由此，保护设备能够在产生故障信号时使用所传送的信息并且将保护方法的执行匹配于此。由此，对网络区段的监视可以明显更可靠和更有选择性地进行，从而例如能够在分散地馈送的电能的值很高时更好地识别内部故障，此外可以以高可靠性将内部故障与外部故障区分。按照根据本专利技术的方法的一个有利的实施形式设置为，电流信息包括在馈送位置采集的电流矢量测量值，其指示在该馈送位置处的电流的幅度和相位角。借助这种电流矢量测量值可以特别有利地示出在网络区段中存在的瞬时电流流动情况。替选地还可以设置为，电流信息包括在馈送位置处采集的功率测量值。即，通常总是由能量产生器提供指示由能量产生器馈送到网络中的瞬时功率的功率测量值，从而该功率测量值可以有利地被传送给保护设备。保护设备由此可以在了解电压水平的情况下计算瞬时电流测量值。根据本专利技术的方法的另一有利实施形式设置为，电流信息由馈送装置产生，其构建为将由至少一个能量产生器输出的电能耦合到能量供应网络的网络区段中。在该实施形式中，电流信息例如由变流器提供，其构建为将由能量产生器，例如光伏或风力发电设备提供的电能以正确的频率和电压馈送到该网络区段中。然而还可以设置为，电流信息由传感器装置产生，其构建为用于测量在馈送位置处的电流和/或功率。在该实施形式中，为了产生电流信息而使用单独的传感器装置，其布置在网络区段中的馈送位置处。在多个分散的馈送器的情况下还可以实现混合运行，即在几个能量产生器中借助馈送装置(变流器)提供电流信息，而在其它能量产生器中通过借助单独的传感器装置进行测量提供电流信息。根据本专利技术的方法的另一有利实施形式设置为，保护设备在存在故障信号的情况下将开关命令发往布置在网络区段的馈电线中的开关装置，其使得开关装置中断流过馈电线的电流。由此可以实现故障电流的流过该馈电线的部分的快速断开。因为通常还将简单的故障识别装置集成到分散的能量产生器的控制装置中，所以故障电流的剩余部分由这些故障识别装置断开。按照根据本专利技术的方法的另一有利实施形式设置为，在网络区段中除了该至少一个能量产生器之外还设有至少另一个同类型的能量产生器，并且根据所述至少一个能量产生器的电流信息估计该至少另一个能量产生器的馈送位置的电流信息。在该实施形式中，还可以在保护设备的保护评估中考虑这种本身不具有对于电流信息的测量或传输可能性的能量产生器。在特定同类型的、布置在同一网络区段中和由此通常相对接近地布置的能量产生器(例如两个光伏发电设备)的情况下，就可以在知道一个能量产生器的电流信息和两个能量产生器的规定参数(例如最大馈送量、相对于太阳的取向角)的条件下，估计由未构建为提供电流信息的另一能量产生器馈送的瞬时功率和由此估计其电流信息。其原因在于，这些相同类型的、从在网络区段的环境中存在的初级能量(例如阳光、风)获得其电能的能量产生器通常经受很相近的环境条件(例如日射、风力)。按照根据本专利技术的方法的另一有利实施形式设置为，保护设备使用电流信息来调整电流阈值，方法是，在由所述至少一个能量产生器馈送到所述网络区段中的电能增加的情况下使用相应减小的电流阈值。在该实施形式中，有利地将电流信息用于将用于评价故障状态在受监视的网络区段中的存在的电流阈值匹配于该网络区段中的馈送情况。也就是说，在通过分散的能量产生器增加网络区段中的电流馈送的情况下，在网络区段中存在的故障也部分地通过分散地馈送的电流一起馈送，从而故障电流的流过网络区段的馈电线的部分相应地减小，由此可能位于原本在保护设备中设置的电流阈值以下，从而保护设备识别不出故障或者由于相应的电流-时间保护特性而被延迟地触发。然而如果保护设备根据现有的电流信息减小用于评价故障状态的电流阈值，则可以根据网络区段中相应的馈送情况执行可靠的故障监视。关于这一点，根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别电能供应网络(30)的网络区段(32)中的故障的方法，其中，‑借助保护设备(34a)采集在所述网络区段(32)的馈电线(31)中流动的电流，以形成电流测量值，‑将所述电流测量值与电流阈值相比较，以及‑在所述电流阈值被超过的情况下由所述保护设备(34a)产生故障信号，其指示在所述网络区段(32)中的故障，其特征在于，‑在所述电能供应网络(30)的所述网络区段(32)中布置至少一个能量产生器(36a‑e)，其在馈送位置将电能馈送到所述网络区段(32)中；‑采集电流信息，其包括关于在所述馈送位置处流动的瞬时电流的指示；‑将所述电流信息传送至所述保护设备(34a)；以及‑所述保护设备(34a)将所述电流信息用于识别所述故障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于识别电能供应网络(30)的网络区段(32)中的故障的方法，其中，-借助保护设备(34a)采集在所述网络区段(32)的馈电线(31)中流动的电流，以形成电流测量值，-将所述电流测量值与电流阈值相比较，以及-在所述电流阈值被超过的情况下由所述保护设备(34a)产生故障信号，其指示在所述网络区段(32)中的故障，-在所述电能供应网络(30)的所述网络区段(32)中布置至少一个能量产生器(36a-e)，其在馈送位置将电能馈送到所述网络区段(32)中；-采集电流信息，其包括关于在所述馈送位置处流动的瞬时电流的指示；-将所述电流信息传送至所述保护设备(34a)；以及-所述保护设备(34a)将所述电流信息用于识别所述故障，其特征在于，-当所述电流阈值被超过，并且从所述至少一个能量产生器(36a-e)的电流信息中，得知馈送到所述网络区段(32)中的电能，相比于通过其余电能供应网络提供的电能和所述网络区段(32)内的能耗，超过了特定的值时，所述保护设备(34a)也产生所述故障信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-所述电流信息包括在所述馈送位置处采集的电流矢量测量值，其指示在所述馈送位置处的电流的幅度和相位角。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-所述电流信息包括在所述馈送位置处采集的功率测量值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-所述电流信息由馈送装置(39)产生，其构建为将由所述至少一个能量产生器(36a-e)输出的电能耦合到所述能量供应网络(30)的所述网络区段(32)中。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-所述电流信息由传感器装置产生，其构建为用于测量在所述馈送位置处的电流和/或功率。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-所述保护设备(34a)在存在故障信号的情况下将开关命令输出至布置在所述网络区段(32)的馈电线(31)中的开关装置(37)，该开关命令使得所述开关装置(37)中断流过所述馈电线(31)的电流。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-在所述网络区段(32)中除了所述至少一个能量产生器(例如36b)外还设有同类型的至少一个另外的能量产生器(例如36c)，以及-根据所述至少一个能量产生器(36b)的电流信息估计所述至少一个另外的能量产生器(36c)的馈送位置的电流信息。8.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K阿兹格，M克赖特，B奥皮奇，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE