[发明专利]电气保护系统和方法

说明书

本方法包括以下步骤：‑测量(102，104)电气链路中的电压和电流；‑依据测量的电流值重复地计算(106，108)第一移动平均和第二移动平均，第二移动平均是在比第一移动平均更长的持续时间内计算的；‑将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较(120)；‑将第一移动平均的电流值与第二移动平均的电流值进行比较(132)；‑当测量的电压值在比预定义持续时间阈值更长的持续时间内低于预定义电压阈值时并且当第一移动平均的电流值高于第二移动平均的电流值时，识别(134)保护设备的触发条件。

技术领域

本发明涉及配电网领域，更具体地，涉及微电网或纳米电网。

背景技术

微电网一般在住宅、商业或工业建筑物中使用，以在本地生产和存储电力，同时还连接到干线配电网。

微电网尤其便于分布式能源的使用，更具体地，便于可再生能源的使用，诸如风力涡轮机、潮汐流发电机或光伏板。微电网也可以包括诸如电池之类的储能设备。当主电网不够可靠时，微电网可以有利地用于确保稳定且连续的电力供应。

在实践中，微电网用于向受诸如断路器或基于保险丝的隔离开关之类的电气保护设备保护的一个或多个电气负载供电，无论这些电气保护设备是否被远程控制。

然而，微电网的缺点是，当微电网从主电网断开时，难以管理电气故障。

尤其希望能够快速隔离和定位电气故障的源头，而不影响微电网其余部分的电力供应。

典型地，当微电网连接到主电网时，后者吸收负载的瞬时变化，并且确保电压的幅度和频率稳定。此外，在短路或绝缘故障类型的电气故障的情况下，由该故障导致的过电流具有高量级的值，例如大约为设施的标称电流值的10至20倍。受故障影响的电气保护设备自动且快速地做出反应，这允许微电网中引起电气故障的部分被隔离，而不影响微电网其余部分的运行。

然而，当主电网断开时，这种性能是不保证的。

传统上，除了储能系统和可再生能源之外，许多微电网还包括发动机驱动型发电机(engine-generator)，这在很长一段时间内都是令人满意的。

一般地，这种发动机驱动型发电机包括耦接到旋转机械(诸如交流发电机)的内燃机(诸如柴油发动机)。

具体地，当微电网从主电网断开时，发动机驱动型发电机允许微电网被稳定化，并且在电气故障的情况下起到与主电网正常发挥的作用相当的作用，这允许确保电气故障的处理令人满意。

然而，由于新的环境标准和增加的监管约束，有时不再希望在微电网中使用柴油发动机驱动型发电机。尽管如此，仍有必要确保在电气故障的情况下微电网的性能令人满意。

在实践中，在不存在发动机驱动型发电机的情况下，当微电网从主电网断开时，借助于储能设备和可再生能源生产设备的逆变器来确保电力供应，然而，逆变器具有不同于发动机驱动型发电机的交流发电机的性能，特别是因为交流发电机由于其结构而拥有机械惯性，所以便于在破损的情况下稳定化微电网并且在短路的情况下输送显著的过电流。

具体地，诸如太阳能板之类的能源一般是受电压源的电压伺服控制(servocontrol)的电流源，那么在这种微电网中，电压源由储能设备的逆变器构成。

一个问题是，在电气故障的情况下，储能设备的逆变器只能在非常短的持续时间内维持供电，典型地，在出现故障并终止向微电网供电之前最多维持几秒钟。

此外，逆变器的过电流的大小非常接近标称电流的大小，例如大约为标称电流的大小的1.2倍。这种过电流在大小和持续时间方面都不足以保证大多数传统的诸如保险丝或机电断路器之类的电气保护设备被实际触发。