[发明专利]防止中压配电网络的单相故障的改进保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有上游端部和下游端部的中压馈线的电能配电网络，该上游端部意欲连接至电源。

背景技术

以两种主要等级来组织从生产中心至顾客的电能输送。第一等级对应于相间电压通常大于50kV的高压输电网（HV）。高压输电网意欲将电能从生产中心和发电厂输送至为用电区域服务的配电中心。第二等级对应于相间电压通常低于50kV的中压配电网（MV）。中压配电网能够局部地将电能从配电中心传送至最终顾客。

当前的电能配电网络保持持续发展。作为示例，可再生能源的开发和激励性规制促进了分布式发电（DG）装置的连接速率大幅提高。因此，与当前中压电网络相关联的保护系统应该适应这种发展，以改善供电和连接服务的质量。在系统中发生故障的情况下，配电器首先尝试保持连接最大数量的顾客并且在某种程度上，保持连接最大数量的本地生产商。由此，配电网优选地划分为通过沿着网络所部署的保护器所保护的区域。

通常，保护器用于检测电网中可能发生的绝缘故障。通过不断地将网络电量与阈值进行比较的多功能模块来实现保护功能。根据保护类型，多功能模块可以测量电流、电压或者还测量频率，并且通过这些被测量和其他被测量进行计算，尤其是计算功率和阻抗。当被测量或者被计算的量具有异常值时，保护器（protection）检测到故障。因此，多功能模块提供动作命令，例如，断开断路器的命令。

用于保护电能配电网的系统的效率很强地依赖于部署在网络中的保护器的选择性。选择性表示调节保护器以能够以协调的方式并且尽可能快地使保护器正确动作的方法。选择性强加进行精确调节，该精确调节启用保护器以隔离包括故障的系统区域，同时如果可能的话，保持系统中的完好的其他部分继续供电。根据配电网络的结构并且根据网络设计者可利用的方法，可以实施不同的选择性。

作为示例，微分和逻辑选择性可以用于中压配电网络的保护系统。然而，这种选择性需要保护器之间的快速通信，以有效用于串联地部署的保护系统。保护器之间的通信意味着使用附加的连接线，因此会导致更高的成本以及其他故障风险。通常，为了使几个保护器串联地运行，保护器使用计时选择性（chronometric selectivity）。从HV/MV变电站至与HV/MV变电站相对的馈线的端部，通过逐渐减少的时间延迟来调节部署在连接至HV/MV变电站的馈线中的保护器。因此，针对时间延迟限制和具有备用保护器的需要，限制可以部署的保护器的数量并且通常不超过三个保护器。

时空选择性还可以用于包括串联地配置的几个保护器的电网中。这种类型的选择性依赖于通过给定保护器确定故障发生区域。当网络为非同质网络时，很难确定故障发生的位置或者甚至故障发生区域，从而限制了这种选择类型在中压网络中的应用。现在，中压配电网越来越复杂。实际上，大部分这种网络都是可以包括分布式发电装置（DG）的异质网络。那么，确定这种类型的网络中的故障发生区域成为复杂的任务。

发明内容

本发明的目的在于，提供用于中压配电网络的保护系统，包括串联的几个保护器，该保护系统易于实施并且能够适用于不同结构的配电网络，并且尤其适用于包括异质导线的配电网络。

倾向于通过提供电能配电网络来实现该目标，该电能配电网络包括：具有上游端部和下游端部的中压馈线，上游端部意欲连接至电源；和沿着馈线设置并排列的连续的至少第一保护器和第二保护器，使得第一保护器位于馈线的上游端部和第二保护器之间，第一保护器和第二保护器限定与第一保护器相关联的第一元件的上游端部和下游端部。

此外，第一保护器包括：断路器，用于停止第一保护器下游的电能配电；和搜索模块，该搜索模块被配置为检测第一保护器的下游的单相永久性故障，搜索模块设置有相电压和相电流测量电路。

第一保护器还包括：用于通过被测量的相电压和相电流计算具有实部Re（Zi）和虚部Im（Zi）的复量（complex quantity）Zi的系统；和用于将被计算的复量Zi与第一复阈值和第二复阈值进行比较的电路，该第一复阈值和第二复阈值对应于在与坐标系（O，Re（Z1），Im（Z1））相关联的复平面内的第一直线和第二直线。

第一复阈值在复平面内限定第一域，该第一域被配置为表示监控区域中的单相永久性故障的发生，该监控区域包括在第一元件中并具有第一保护器作为上游端部。第一阈值和第二阈值还在复平面内限定第二域，该第二域与第一域不重叠，并且被配置为表示附加监控区域中的单相永久性故障的发生，该附加监控区域不同于监控区域并且被配置在监控区域的下游，使得监控区域的下游端部对应于附加监控区域的上游端部。