具有改进选择性的电气保护系统和方法技术方案

用于检测电气设施中电气故障的电气保护方法包括以下步骤:

【技术实现步骤摘要】
具有改进选择性的电气保护系统和方法


[0001]本专利技术涉及电气保护系统和方法。本专利技术更一般地涉及配电设施中的电气保护领域。

技术介绍

[0002]人们早就知道，如果发生电气故障(例如短路)，可以使用断路器等电气保护装置，允许中断向电气负载或电气设施的电源供应。
[0003]作为为电气设施的规模定义的选择性规则的功能，保护装置也允许电气设施中作为电气故障来源的部分被隔离以允许电气设施的其余部分正常工作。
[0004]例如，在设施中以分层方式协调保护装置，以便将位于最靠近电气负载和/或电源的保护装置设置为，当发生电气故障时，它们比位于更上游的保护装置触发得更快，以只隔离导致故障的电气负载或电源并且防止上游保护装置触发和中断对电气设施的整个部分的电力供应。
[0005]这种保护装置一般包括触发器，其功能是检测电气故障，使用机电和/或电子检测手段，以便检测电流的幅值何时变得过高。
[0006]这种触发器在长时间内令人满意。然而，最近的例如与可再生能源发展相关联的技术发展，需要开发满足新需求的保护装置。
[0007]实际上，要提供电源的当地或家用电气设施越来越普遍，例如由光伏电源和/或能够偶尔作为发电机运行的电力存储装置供电。
[0008]这种电源通常基于由电源开关操作的开关电源转换器，例如电源半导体组件。然而，由于这些电源开关的存在，在发生电气故障时，这些电源的表现与传统发电机不同。
[0009]特别地，由于所使用的半导体组件的固有技术特性，故障电流，特别是短路电流的幅值比传统设施中的低得多。
[0010]在仅由公共电网(市电)供电的传统设施中，因为它们的幅值只受上游变压器的阻抗和/或配电电缆的阻抗的限制，通常遇到的短路电流可以有高的幅值，有时可达几千安(kA)。相比之下，在由一个或多个开关转换器组成的设施中，故障电流的幅值较低，例如低十倍甚至更糟。
[0011]因此，在由一个或多个开关电源转换器组成的现代设施中，更难检测到某些电气故障。
[0012]因此，存在风险即在发生故障时，连接在下游靠近电源或负载的保护装置可能对为该装置编写的选择性规则反应不够快或根本没有反应，考虑到半导体转换器提供的实际电流，因此，电源本身可能通过停止供电来保护自己，从而中断由该电源供电的电气设施的部分。
[0013]这导致了对用户的服务质量很差。
[0014]本专利技术更具体地打算通过提出包括开关电源转换器的电气设施中的电气保护系统和方法来克服这些缺点。

技术实现思路

[0015]为此目的，本专利技术的一个方面涉及用于检测电气设施中的电气故障的电气保护方法，所述电气设施包括基于开关电源转换器的至少一个电源和保护系统，所述电源通过相导体连接到三相电气设施的其余部分，该保护系统包括至少一个保护装置和与该电源相关联的辅助保护装置，该方法包括以下步骤:
[0016]‑
通过辅助保护装置测量电变量，该电变量与相导体相关联；
[0017]‑
通过辅助保护装置的电子控制装置自动分析被测电变量，以识别代表所述相导体之间短路的状况；
[0018]‑
基于测量的电变量检测电气故障，例如在没有涉及任何中性导体的情况下与所述相导体相关联的三个电气相之间的短路；
[0019]‑
当电子控制装置识别出电气故障时，触发辅助保护装置的开关装置的打开，以断开所述相导体之一，所述开关装置连接到所述电源和电气设施其余部分之间的所述相导体之一。
[0020]根据有利但非必要的方面，这种方法可以单独或根据技术上允许的任何组合，结合下列一种或多种特性:
[0021]‑
电变量是在将所述电源连接到电气设施其余部分的相导体上测量的交变电压，所述电压的测量由辅助保护装置的电压传感器进行；
[0022]‑
在通过辅助保护装置打开开关装置之后，电流在所述电源和电气设施的其余部分之间在未被打开的所述相导体中流通，该电流导致至少一个保护装置的触发；
[0023]‑
自动分析被测电变量包括将至少一些被测值与预定义的参考阈值或参考波形进行比较，其中如果被测值被认为足够低和/或相似，则检测到电气故障，例如三个电气相之间的短路；
[0024]‑
保护装置配置为对电气设施的规模具有预定义的选择性。
[0025]根据另一个方面，本专利技术涉及用于包括基于开关电源转换器的至少一个电源的电气设施的电气保护系统，该保护系统包括至少一个电气保护装置和与电源相关联的辅助保护装置，该辅助保护装置被配置为:
[0026]‑
通过辅助保护装置测量电变量，该电变量与相导体相关联；
[0027]‑
通过辅助保护装置的电子控制装置自动分析被测电变量，以识别代表所述相导体之间的短路的状况；
[0028]‑
基于测量的电变量检测电气故障，例如与所述相导体相关联的三个电气相之间的短路；
[0029]‑
当电子控制装置识别出电气故障时，触发辅助保护装置的开关装置的打开，以断开所述相导体之一，所述开关装置连接到所述电源和电气设施其余部分之间的所述相导体之一。
[0030]根据有利但非必要的方面，这种方法可以单独或根据技术上允许的任何组合，结合下列一种或多种特性:
[0031]‑
开关装置包括机电开关，或半导体开关或混合开关；
[0032]‑
辅助保护装置集成在与所述电源相关联的保护装置中；
[0033]‑
辅助保护装置是与所述电源相关联的保护装置分离的装置。
[0034]根据另一方面，本专利技术涉及电气设施，包括基于开关电源转换器的电源和保护系统。
附图说明
[0035]根据以下描述本专利技术将被更好地理解并且其中其他优点将变得更加显而易见，以下描述仅以示例的方式并参考附图提供，其中:
[0036]图1是根据本专利技术包括电气保护系统的电气设施示例的框图；
[0037]图2显示了图1的部分电气保护系统的更多细节；
[0038]图3是图1的电气设施的控制装置的框图；
[0039]图4显示了图1的电气保护装置在运行过程中电流随时间的演变示例；
[0040]图5是显示根据本专利技术的方法的示例的框图。
具体实施方式
[0041]图1显示了电气设施2的示例，例如在建筑物内或在一组建筑物内的配电设施。
[0042]该电气设施2包括至少一个电网、电气负载、包括开关电源转换器(包括一个或多个电源开关，例如电力半导体组件)的电源。此后，该电源被认为是基于半导体的。该设施还包括用于将电气设施与电网、保护装置和电导体分离的组件，允许由一个或多个电源产生的电流分配到一个或多个电气负载。
[0043]在这种情况下电气设施2配置为分配交流电(AC)。
[0044]优选地，电气设施2配置为分配没有中性线的三相电流。因此用于连接每个电源或每个负载的电导体的数量相应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测电气设施(2)中的电气故障的电气保护方法，所述电气设施包括基于开关电源转换器的至少一个电源(12)和保护系统(4)，所述电源(12)通过相导体连接到三相电气设施的其余部分，所述保护系统(4)包括至少一个保护装置(CB_1_2、CB_1_3、CB_3_1、CB_2_2、CB_2_3)和与所述电源相关联的辅助保护装置(20)，所述方法包括以下步骤:
‑
通过所述辅助保护装置(20)测量(S100)电变量，所述电变量与相导体相关联；
‑
通过所述辅助保护装置(20)的电子控制装置(46)自动分析(S102)所测的电变量，以识别代表所述相导体之间短路的状况；
‑
基于测量的电变量检测(S104)电气故障，例如在没有涉及任何中性导体的情况下，与所述相导体相关联的三个电气相之间的短路；
‑
当所述电子控制装置(46)识别出电气故障时，触发(S106)所述辅助保护装置(20)的开关装置(48)的打开，以断开所述相导体之一，所述开关装置(48)连接到所述电源(12)和所述电气设施其余部分之间的所述相导体之一。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电变量是在将所述电源(12)连接到所述电气设施其余部分的相导体上测量的交变电压(V1、V2、V3)，所述电压的测量由所述辅助保护装置(20)的电压传感器(40、42、44)进行。3.根据权利要求1或2所述的电气保护方法，其中在通过所述辅助保护装置(20)打开所述开关装置(48)之后，电流在所述电源(12)和所述电气设施的其余部分之间在未打开的所述相导体中流通，该电流导致至少一个所述保护装置(CB_2_2、CB_2_3)的触发(S108)。4.根据上述权利要求中任意一项所述的电气保护方法，其中自动分析(S102)测量的电变量包括至少一些测量值与预定义的参考阈值或参考波形的比较，其中如果所述测量值被认为足够低和/或相似，则检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：D冈萨雷斯，
申请(专利权)人：施耐德电气工业公司，
类型：发明
国别省市：