[发明专利]用于检测电网络中的拓扑改变的装置、方法和计算机软件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及检测电网络中的拓扑改变的方法并且特地、但是并非排他地涉及一种用于检测电网络中的拓扑的方法、电网络通信调制解调器和用于监视用于网络控制的电网络拓扑模型的计算机程序。

背景技术

尽管来自可再生能源的分布式发电（DPG）被视为将来能量供应的关键要素，但是目前存在的电网未被设计用于集成分布式发电机的稳定增长的份额。如今在多数网络中运用的分级网络拓扑被设计用于单向功率流和/或无源操作。因此，为了适应发电在目前电网中的添加并且为了避免过于昂贵的电网加强，用于有源电网操作的新解决方案是必需的。

为了满足不断增加的能量生成需要和目标，需要进一步增加部署基于可再生能源（RES）的分布式发电（DPG）。然而DPG的高渗透水平（penetration level）目前受无源操作的配电系统（distribution system）的特性限制。从历史观点来看，配电网络被设计用于供应最终用户（负载）并且不用于连接发电机。基于从具有中央发电单元的传输网络的高电压电平到配电网络和到在低电压电平的消耗者的单向功率流操作常见无源网络。

在DPG的更高渗透水平，前者纯无源配电系统变成有源并且单向流改变成双向负载流。然而这一发展在它来到网络操作时通常未被反映，因为在多数情况下DPG被简单地视为负的负载（negative load）。真实有源操作意味着配电系统内的发电、网络和消耗（负载）活跃地交互并且根据实际负载流情形相互适配。

网络从无源到有源操作的转换引入许多挑战，这些挑战考虑DPG网络集成、功率质量、用于网络规划的概念和策略、控制和监督以及信息和通信技术。

在将来的配电网络中，将连接越来越多的分散式和波动发电部件。能量流以前纯粹地从集中式发电厂经由高电压传输线路朝着中/低电压配电网络中的消耗者。在将来，能量流方向有望改变，并且这具有对网络操作的影响，而且将超过电压和电流的限制。

为了满足和解决上述挑战，已经建议智能电力网络控制机制。然而这些控制机制经常依赖于如下模型，这些模型依赖于已知电力网络结构和它的参数构建。因而，必须已知网络拓扑和网络参数以应用智能控制机制。

然而尤其在较旧的配电网络中，网络的参数，诸如线缆类型、长度和拓扑经常未确切地已知或者仅在网络的部分中已知。另外，网络拓扑可能通过开关的手动断开和闭合而突然改变，这些开关的手动断开和闭合连接/断开网络的部分。

甚至在已知网络拓扑的情况下，经由测量网络模型的线路阻抗来标识网络模型也是困难的。绝对电压测量设备对节点电压的测量是不够的，因为需要节点之间的电压差以计算线路阻抗。这些电压差小并且因此测量单元的必需测量分辨率和准确性对于实际系统实现而言太高。

另一可能性是直接测量在节点之间的电压差。这一解决方案涉及到单独测量网络的安装，并且因此昂贵。

因此仍然存在对实现高效控制和监督、诊断和保护电力网络的其他解决方案的需要。

发明内容

本发明通过提供权利要求1的用于检测电网络中的拓扑改变的方法、权利要求2的电网络通信调制解调器和权利要求3的可在电网络通信调制解调器中加载的计算机程序产品来提供对上述问题的解决方案。

根据本发明的一个实施例，设想一种检测电网络中的拓扑改变的方法，电网络包括多个通信路径、在通信路径上的多个开关、多个功率测量设备和多个频率分析设备。该方法包括以下步骤：在所述电网络中安装多个耦合器，其中安装所述耦合器使得至少一个开关存在于两个相继耦合器之间的通信路径上，并且其中所述两个相继耦合器是传输耦合器和接收耦合器，在两个相继耦合器之间的所述通信路径上传输经由所述传输耦合器生成的信号，经由所述功率测量设备之一测量在所述接收耦合器处的接收的功率，经由所述多个频率分析设备之一处理在所述接收耦合器处接收的所述信号；导出关于在两个相继耦合器之间的所述通信路径上存在的所述开关的状态的信息，并且基于开关的所需状态更新用于网络控制的网络拓扑模型。