[发明专利]识别多相电力输电网络中的对称短路的方法和保护设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在多相电力输电网络中识别对称短路的方法，在其中以第一保护设备对于输电网络的第一段落监控对称短路和以第二保护设备对于输电网络的第二段落监控对称短路。在此所述第二保护设备构造为，作为备用保护设备在执行远距离保护功能的前提下也对于输电网络的第一段落监控对称短路且在第一段落中识别出对称短路时经过规定的阶梯式时限之后向功率开关发出断开指令。此外设置振荡识别装置，其对于输电网络监控电气振荡的存在和当振荡在输电网络中被识别时，发出阻碍通过第二保护设备发出断开指令的振荡信号。本发明还涉及用于监控电力输电网络的电气保护设备。

背景技术

电力输电网络通常逐段落地以所谓的保护设备监控不被允许的运行状态，例如短路或接地故障。在这样的不被允许的运行状态出现时保护设备将故障涉及的输电网络的部分与其余的网络通过断开相应的功率开关来分离，从而避免对于人员和电力输电网络的组件的危害。为了监控电力输电网络的单个段落由保护设备执行所谓的保护算法。在这里基于测量值（例如为可能表示电力输电网络的测量位置的电流或电压特征的测量值）的使用而做出判断，是否存在不被允许的或被允许的运行状态。

一种经常在此上下文关系中应用的保护算法按照所谓的远距离保护方法工作，在此方法中从电流和电压测量值中算出位于复数平面的阻抗值并且对其检查，以便确定阻抗值是否位于规定的区域（也被称为触发多边形）之内。如果所述阻抗值位于该规定区域之内，远距离保护设备对于由其监控的电力输电网络的段落确定不被允许的运行状态并向界定该段落的一个或多个功率开关发出触发信号，以便将有故障的段落和其余输电网络分离。在这里远距离保护算法区分所谓的内部故障（涉及到电力输电网络的由所述远距离保护设备直接监控的段落）和外部故障（位于所述段落以外而落入另一个保护设备的直接责任区域之内）。当出现内部故障时远距离保护设备必须刻不容缓地安排有故障的段落断开，而其在出现外部故障时被通常用作备用保护。当负责外部故障的另外的保护设备没有在规定的阶梯式时限之内断开所述故障时，由作为备用保护工作的远距离保护设备在等待该时间间隔之后安排断开。在作为备用保护工作的远距离保护设备之内也可以设置多个不同长度的阶梯式时限。

在突然的负载改变或电力输电网络的结构变化（例如通过较大的电源的闭合或断开）的情况下，可以导致电力输电网络中的振荡过程或网络振荡（以下简称为“振荡”），因为发动机必须在电力输电网络的馈电点对于新的负载情况适配。其通常以衰减振荡的形式发生，直至电力输电网络的新工作点被稳定下来。在振荡期间，可以说电流和电压沿着输电线在高值和低值之间振荡。由此在振荡时通常可以发生，电气远距离保护设备在其测量位置测得低电压和同时的高电流，从而计算出位于触发多边形之内的小的阻抗值。因为衰减的（也被称为同步的）振荡通常并不表示电力输电网络的危险的运行状态，在这样的情况下不应该进行触发。在仅仅应用远距离保护功能的情况下，远距离保护设备会识别到不被允许的运行状态，并断开其监控的电力输电网络的段落。从而可能发生电力输电网络的特定部分的无意的错误断开，其通常导致对于电力输电网络的运营者较高的成本。此外通过由于错误断开引起的跳跃性变化的网络结构导致了仍然接通的电力输电网络的段落的过载，其可以导致级联断开直至所谓的大范围停电。

为避免在振荡时无意的错误触发，通常设置所谓的振荡识别装置。当振荡识别装置识别出振荡时，其发出振荡信号。该振荡信号可以例如被如此使用，使得阻碍通过远距离保护设备将触发信号发出到电气功率开关。在这里振荡识别装置可以作为保护设备的集成的组成部分或者形成与保护设备有效连接的独立的装置。

具有集成的振荡识别的远距离保护设备由申请人例如以名称“SIPROTEC远距离保护7SA6”提供。相应设备以西门子公司2010年的“SIPROTEC远距离保护7SA6，V4.7”设备手册和西门子公司订单号C5300-G1100-C156-8而公知。在该设备手册的2.3节“网络振荡时的措施”中描述，为了识别振荡，对于由位于复数平面中的阻抗值所形成的曲线变化检查特征属性例如“连续性”、“单调性”和“突变特性”并结合检查结果在识别出振荡的情况下生成振荡信号。