РАСПОЗНАВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ В СЕТЯХ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H02H3/38 

Изобретение относится к способу распознавания направления, в котором возникла неисправность в трехфазной электрической сети энергоснабжения среднего напряжения относительно места измерения в сети энергоснабжения среднего напряжения, при котором управляющим устройством электрического защитного прибора для распознавания направления неисправности используются как измеренные значения тока, относящиеся к фазному проводу, так и измеренные значения напряжения, относящиеся к фазному проводу, причем измеренные значения тока регистрируются в месте измерения в сети энергоснабжения среднего напряжения. Изобретение также относится к соответственно выполненному электрическому защитному прибору.

Для распознавания направления, в котором возникла неисправность, как, например, короткое замыкание или замыкание на землю в электрической сети энергоснабжения, известно, что с помощью защитного прибора в месте измерения сети энергоснабжения регистрируется ток и напряжение, и они оцениваются для определения направления, в котором находится неисправность относительно места измерения. Конкретно, например, из US 5572138 известно определение направления неисправности, возникающей в линии передачи энергии, относительно места измерения на основе изменений относительно фазового напряжения по сравнению с изменениями относительно моделированных фазных напряжений, а также изменений первой производной от измеренных значений тока. Кроме того, из ЕР 1388920 А2 известен защитный прибор, который посредством подходящего сравнения относящихся к фазе измеренных значений напряжения и значений тока системы нулевой последовательности, вычисленных из относящихся к фазе измеренных значений тока, выполняет распознавание направления неисправности типа замыкания на землю, находящегося на линии передачи.

Особенно в сетях энергоснабжения среднего напряжения с высоким - по сравнению с ситуацией в сетях передачи высокого напряжения - числом коммутационных и трансформаторных станций, а также сравнительно малых усредненных длин линий между отдельными станциями существуют стремления выполнить системы защиты для распознавания неисправностей максимально экономичным по затратам способом.

Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить способ, а также соответствующий электрический защитный прибор, чтобы направление, в котором возникла неисправность в трехфазной электрической сети энергоснабжения среднего напряжения по отношению к месту измерения, распознавать по возможности просто и, тем самым, экономично.

Эта задача в отношении способа в соответствии с изобретением решается способом вышеуказанного типа, при котором регистрируются измеренные значения напряжения на стороне низкого напряжения трансформатора, соединяющего сеть энергоснабжения среднего напряжения с сетью энергоснабжения низкого напряжения.

В основе изобретения лежит знание о том, что распознавание направления относительно неисправности в сети энергоснабжения среднего напряжения может осуществляться также с помощью измеренных значений напряжения, зарегистрированных на стороне низкого напряжения трансформатора, так что регистрация измеренных значений напряжения на стороне среднего напряжения для распознавания направления не требуется. Особое преимущество соответствующего изобретению способа состоит в соответствии с этим в том, что посредством регистрации измеренных значений напряжения на стороне низкого напряжения трансформатора могут использоваться заметно более дешевые преобразователи напряжения, так как можно отказаться от более дорогостоящих преобразователей напряжения на стороне среднего напряжения трансформатора. При этом направление неисправности распознается защитным прибором либо как «впереди», то есть на участке сети энергоснабжения среднего напряжения, лежащем в направлении вперед относительно места измерения, или как «сзади», то есть на участке, лежащем в направлении назад от места измерения. На основе определенной информации о направлении неисправности защитный прибор может генерировать, например, соответствующий сигнал, который указывает направление неисправности и который может применяться для управления переключателем, чтобы отключить участок, на котором возникла неисправность.

Под понятием «защитный прибор» в связи с настоящим описываемым изобретением должна пониматься любая форма интеллектуальных приборов измерения, управления, контроля и/или автоматизации, которые выполнены с возможностью оценки направления неисправности. К ним относятся все так называемые IED (интеллектуальные электронные приборы), которые используются в области автоматизации энергетики, в частности, сюда относятся наряду со сложными защитными приборами, такими как известные из SIPROTEC-семейства приборов заявителя, также сравнительно простые и, тем самым, более дешевые приборы, как, например, так называемые RTU (дистанционные терминальные блоки), блоки слияния, счетчики энергии, приборы измерения энергии или мощности, измерители мощности для регистрации параметров качества мощности и регистраторы неисправностей.

Согласно предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа, предусмотрено, что для определения направления неисправности относительно места измерения в сети энергоснабжения среднего напряжения управляющее устройство защитного прибора оценивает фазовый угол, образованный фазовым положением измеренных значений напряжения относительно фазового положения измеренных значений тока.

Таким способом можно особенно просто, а именно посредством простого рассмотрения фазового угла, заключенного между измеренными значениями тока и измеренными значениями напряжения, выполнять распознавание направления неисправности. Для этого в электрическом защитном приборе обычно сохранены параметры, которые определяют пороговые значения, при превышении которых или при спадании ниже которых можно сделать вывод о наличии определенного направления неисправности.

При соответствующем изобретению способе становится возможным измеренные значения тока, зарегистрированные на стороне среднего напряжения, непосредственно сравнивать с измеренными значениями напряжения, зарегистрированными на стороне низкого напряжения, и на основе подходящих критериев предпринимать соответствующее распознавание направления неисправности. В качестве альтернативы этому, также может быть предусмотрено, что измеренные значения напряжения, зарегистрированные на стороне низкого напряжения трансформатора, с привлечением данных о конструктивных особенностях трансформатора, сначала пересчитываются во вспомогательные измеренные значения напряжения, которые характеризуют напряжение на стороне среднего напряжения трансформатора, и что для определения направления неисправности применяются измеренные значения тока и вспомогательные измеренные значения напряжения.

Таким образом, измеренные значения напряжения, зарегистрированные на стороне низкого напряжения, сначала пересчитываются в такие вспомогательные измеренные значения напряжения, которые по меньшей мере частично имеют те же самые свойства, какие имели бы измеренные значения напряжения, которые регистрировались бы непосредственно на стороне среднего напряжения. Только после пересчета выполняется определение направления неисправности.

Конкретно в этой связи может быть, например, предусмотрено, что при привлечении данных о группе соединений трансформатора из измеренных значений напряжения определяются вспомогательные измеренные значения напряжения, пересчитанные в отношении их соответствующего фазового положения.

Так называемая группа соединений трансформатора указывает схему соединения трех фаз на стороне высокого и низкого напряжения трансформатора и устанавливается посредством конструктивного типа трансформатора. Примерами обычных схем соединений являются соединение звездой, соединение треугольником или соединение зигзагом; типы соединений могут любым образом комбинироваться друг с другом. Например, на стороне высокого напряжения трансформатора может предусматриваться схема соединения треугольником, в то время как на стороне низкого напряжения имеется схема соединения звездой. В зависимости от группы соединений трансформатора, при трансформации напряжения получаются различные сдвиги фазы отдельных фазных напряжений между стороной высокого и низкого напряжения; значение соответствующего сдвига фазы, однако, посредством группы соединений трансформатора определяется однозначным образом. Поэтому при знании группы соединений трансформатора можно сделать вывод о сдвиге фазы между измеренными значениями напряжения, зарегистрированными на стороне низкого напряжения трансформатора, и имеющимися фазными напряжениями на стороне среднего значения трансформатора. Тем самым в этой форме выполнения можно вспомогательные измеренные значения напряжения пересчитать относительно их фазового положения в соответствии с фазными напряжениями, имеющимися на стороне среднего напряжения.

Так как амплитуда для определения направления неисправности не обязательно необходима, в рамках последней упомянутой формы выполнения при пересчете во вспомогательные измеренные значения напряжения она может оставаться неучтенной. В любом случае дополнительно также может предусматриваться, что при привлечении данных о коэффициенте преобразования трансформатора также определяется амплитуда соответствующих вспомогательных измеренных значений напряжения.

Для того чтобы пересчет измеренных значений напряжения выполнять не только в отношении их фазового положения, но и в отношении их амплитуды, может тогда, в частности, представлять интерес, если наряду с распознаванием направления неисправности, также должны оцениваться дополнительные взаимосвязи между измеренными значениями тока и вспомогательными измеренными значениями напряжения.

Конкретно, в этой связи может, например, быть предусмотрено, что измеренные значения тока и пересчитанные в отношении их фазового положения и их амплитуды вспомогательные измеренные значения напряжения также применяются для определения действительной мощности, и/или кажущейся мощности, и/или реактивной мощности в месте измерений в сети энергоснабжения среднего напряжения.

Таким способом могут, например, делаться указания о влияниях нагрузки или о качестве электроэнергии в месте измерения.

Согласно предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа, к тому же может быть предусмотрено, что как измеренные значения тока, так и измеренные значения напряжения регистрируются в локальной сетевой станции, включающей в себя трансформатор.

Такие локальные сетевые станции предусмотрены обычно в сетях среднего напряжения, чтобы, с одной стороны, осуществлять трансформацию среднего напряжения на уровень низкого напряжения, подходящий для электрических потребителей, и, с другой стороны, образовывать выходной узел для распределения электрической энергии на уровне низкого напряжения к электрическим потребителям. Обычно локальная сетевая станция содержит один или более трансформаторов, которые осуществляют преобразование среднего напряжения в низкое напряжение. Кроме того, локальная сетевая станция может содержать, например, приборы автоматизации, как, например, специальные защитные приборы для распознавания направления неисправности. В описанной здесь форме выполнения на электрический защитный прибор согласно описанному способу подаются измеренные значения тока, зарегистрированные в локальной сетевой станции на стороне среднего напряжения трансформатора, и измеренные значения напряжения, зарегистрированные на стороне низкого напряжения трансформатора. Таким способом в локальной сетевой станции особенно предпочтительным образом может приниматься решение о том, имеется ли неисправность в направлении вперед, то есть, например, на участке провода, соединяющем несколько локальных сетевых станций, сети энергоснабжения среднего напряжения или в направлении назад, то есть, например, на сборной шине внутри локальной сетевой станции.

Согласно другой предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа, предусмотрено, что зарегистрированные измеренные значения тока и/или напряжения исследуются на то, в отношении каких фазных проводников возникла неисправность, что в зависимости от распознанных фазных проводников определяется тип неисправности для возникшей неисправности, и что в зависимости от определенного типа неисправности выбираются те измеренные значения тока и/или критерии распознавания направления, которые привлекаются для распознавания направления неисправности.

При этой форме выполнения соответствующего изобретению способа, например, в заземленных сетях сначала зарегистрированные измеренные значения тока исследуются на наличие скачков тока, указывающих на замыкания на землю, и в зависимости от затронутых фаз принимается решение о типе неисправности, то есть о затронутом неисправностью контуре. В незаземленных сетях из зарегистрированных измеренных значений напряжения вычисляется напряжение перемещения относительно соответствующей затронутой неисправностью фазы, и на основе распознанного перемещения напряжения принимается решение об определенном типе неисправности. Примерами для различных типов неисправностей являются замыкание на землю между соответствующей фазой и землей (фаза А - земля, фаза В - земля, фаза С - земля), трехфазное замыкание на землю (фазы А, В, С - земля), трехфазное короткое замыкание (фазы А, В, С), замыкание на землю провод - провод (фаза А - фаза В - земля, фаза В - фаза С - земля, фаза С - фаза А - земля) или короткое замыкание провод - провод (фаза А - фаза В, фаза В - фаза С, фаза С - фаза А). В соответствии с соответствующим типом неисправности могут использоваться различные критерии («критерии распознавания направления»), чтобы однозначно распознать направление неисправности. Критерии распознавания направления могут, в частности, включать в себя указание тех фаз тока и напряжения, между которыми фазовый угол исследуется для определения направления вперед или назад неисправности. Поэтому перед распознаванием направления неисправности сначала должен определяться тип неисправности для возникающей неисправности, и на основе типа неисправности должен затем делаться выбор, какие критерии распознавания направления должны привлекаться для распознавания направления неисправности.

Согласно другой предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа, предусмотрено, что зарегистрированные измеренные значения напряжения непрерывно сохраняются в запоминающем устройстве защитного прибора, и для определения направления трехфазной неисправности применяются те измеренные значения напряжения, которые были сохранены в запоминающем устройстве непосредственно перед появлением неисправности.

За счет сохранения зарегистрированных измеренных значений напряжения можно также при специальных типах неисправностей, как, например, при трехфазных неисправностях, сделать вывод о направлении неисправности, так как в этом случае в качестве измеренных значений напряжения могут применяться так называемые «значения перед неисправностью», которые, в противоположность к полностью прерванным в случае неисправности напряжениям всех трех фаз, позволяют выполнить определение фазового угла относительно соответствующих измеренных значений тока.

В отношении защитного прибора, вышеуказанная задача решается электрическим защитным прибором для распознавания направления, в котором возникает неисправность в трехфазной электрической сети энергоснабжения среднего напряжения относительно места измерения в сети энергоснабжения среднего напряжения, причем защитный прибор имеет управляющее устройство, которое выполнено с возможностью использования для распознавания направления неисправности как относящиеся к фазному проводнику измеренные значения тока, так и относящиеся к фазному проводнику измеренные значения напряжения. В соответствии с изобретением предусмотрено, что управляющее устройство выполнено с возможностью осуществления способа согласно любому из пунктов 1-9 формулы изобретения.

Изобретение поясняется далее более подробно на примере выполнения. Для этого на чертежах показано следующее:

Фиг. 1 - схематичное представление двух локальных сетевых станций для соединения сети энергоснабжения среднего напряжения с ветвями распределительной сети низкого напряжения; и

Фиг. 2 - схематичное представление электрического защитного прибора для распознавания направления неисправности в сети энергоснабжения среднего напряжения.

Фиг. 1 показывает устройство 10 с первой локальной сетевой станцией 11а и второй локальной сетевой станцией 11b. Локальные сетевые станции 11а, 11b выполнены, по существу, одинаково и служат для соединения трехфазной сети энергоснабжения среднего напряжения 12а, которая на фиг. 1а указана только фрагментарно, с ветвями 12b и 12с распределительной сети низкого напряжения, которые на фиг. 1а также указаны только фрагментарно. Как уровни среднего напряжения, так и низкого напряжения показаны на фиг. 1 в виде так называемого «представления одной линией», в котором посредством единственной линии должны указываться все три фазы.

На основе локальной сетевой станции 11а в качестве примера будут пояснена структура локальных сетевых станций 11а, 11b. Локальная сетевая станция 11а содержит трансформатор 13, подключение 16 среднего напряжения для соединения локальной сетевой станции 11а с сетью 12а энергоснабжения среднего напряжения и подключение 17 низкого напряжения для соединения локальной сетевой станции 11а с ветвью 12b распределительной сети. Подключение 16 среднего напряжения имеет к тому же переключающие устройства 14а, 14b и 14с и сборную шину 15. Кроме того, локальная сетевая станция 11а обычно имеет распределительное устройство для управления и контроля способа функционирования локальной сетевой станции 11а; для наглядности из такого распределительного устройства показан только защитный прибор 18а, с помощью которого - наряду с другими функциями - может распознаваться направление, в котором находится неисправность относительно места 19а измерения в сети энергоснабжения среднего напряжения. Для распознавания направления неисправности защитный прибор 18а использует относящиеся к фазе, то есть зарегистрированные отдельно для каждой из трех фаз измеренные значения тока и напряжения и исследует измеренные значения согласно поясненным ниже более подробно критериям распознавания направления на наличие неисправности в направлении вперед и назад.

Локальная сетевая станция 11b имеет соответствующие компоненты, в частности защитный прибор 18b, который предпринимает распознавание неисправностей по отношению к месту 19b измерения.

Для того чтобы выполнить локальные сетевые станции 11а, 11b по возможности экономичным образом и несмотря на это иметь возможность осуществлять надежное распознавание направления в отношении неисправностей, возникающих в сети энергоснабжения среднего напряжения, предусмотрено, что только относящиеся к фазе измеренные значения тока регистрируются в местах 19а или 19b измерений, в то время как относящиеся к фазе измеренные значения напряжения определяются в местах 24а или 24b измерений, которые размещены на стороне низкого напряжения соответствующей локальной сетевой станции 11а или 11b. Таким способом можно использовать заметно меньшие и более экономичные преобразователи напряжения для регистрации измеренных значений напряжения, так что локальные сетевые станции 11а или 11b могут в целом создаваться с заметно меньшими затратами.

В качестве примера на фиг. 1 представлена первая неисправность 20 в форме короткого замыкания или замыкания на землю посредством первого символа молнии; эта неисправность возникает в проводе, соединяющем обе локальных сетевых станции 12а и 12b сети 12а энергоснабжения среднего напряжения. Обычно направление неисправности в защитных приборах определяется таким образом, что неисправность на первичной контролируемой защитной зоне, в предложенном примере провод между обеими локальными сетевыми станциями, распознается в качестве лежащей в направлении вперед. Поэтому защитные приборы 18а и 18b выполнены таким образом, что они должны распознавать неисправность 20, лежащую на соединительном проводе, соответственно, в направлении вперед, которое обозначено стрелками 21а и 21b.

Кроме того, на фиг. 1 представлена вторая указанная символом молнии неисправность 22 в форме короткого замыкания или замыкания на землю, которая возникает на сборной шине 15, лежащей между переключающими устройствами 14а и 14b локальной сетевой станции 11а. Соответственно, защитное устройство 18а распознает эту неисправность как лежащую в направлении назад, как это обозначено стрелкой 23. Защитный прибор 18b распознает также эту неисправность - по отношению к месту 19b измерения - в направлении вперед.

Распознавание соответствующего направления неисправности может применяться, например, для управления переключающими устройствами, например переключателями 14а, 14b и 14с, чтобы затронутые неисправностями участки сети энергоснабжения среднего напряжения могли отсоединяться от остальной сети энергоснабжения. Так неисправность 20 посредством размыкания переключающего устройства 14b первой локальной сетевой станции 11а, а также переключающего устройства 14а второй локальной сетевой станции 11b может отсоединяться от остальной сети 12а энергоснабжения среднего напряжения, в то время как ветвь 12b распределительной сети низкого напряжения через замкнутые переключающие устройства 14а и 14с первой локальной сетевой станции 11а и ветвь 12с распределительной сети низкого напряжения через замкнутые переключающие устройства 14b и 14с второй локальной сетевой станции 11b могут продолжать эксплуатироваться. Напротив, неисправность 22 на сборной шине 15 первой локальной сетевой станции 11а посредством размыкания всех переключающих устройств 14а, 14b и 14с, ограничивающих эту сборную шину 15, должна отделяться, чем также затрагивается ветвь 12b распределительной сети низкого напряжения. Если при этом может осуществляться фазоселективное отделение, то есть при наличии только однофазного замыкания на землю отключается только действительно затронутая неисправностью фаза, то ветвь 12b распределительной сети низкого напряжения и после отключения неисправности 22 - по меньшей мере при ограничении не затронутыми неисправностью фазами - может продолжать эксплуатироваться.

Способ функционирования распознавания направления будет далее описан со ссылкой на фиг. 2, на которой показано схематичное представление защитного прибора - в качестве примера для пояснения выбран защитный прибор 18а.

Через входы 31а, 31b, 31с измерения тока на защитный прибор 18а подаются относящиеся к фазе сигналы тока, зарегистрированные в месте 19а измерения. Опциональный дополнительный вход 31b измерения тока служит для подачи тока системы нулевой последовательности, если имеется соответствующий преобразователь тока для регистрации тока системы нулевой последовательности (например, так называемый преобразователь переналаживания) в месте 19а измерения. Через входы 32а, 32b, 32с измерения напряжения на защитный прибор 18а подаются относящиеся к фазе сигналы напряжения, зарегистрированные в месте 24а измерения.

Относящиеся к фазе сигналы тока через устройства 33а, 33b и 33c регистрации измеренных значений, которые, например, включают в себя вторичные преобразователи тока и аналого-цифровые преобразователи для формирования соответствующих цифровых измеренных значений тока, подаются на устройство 34 предварительной обработки измеренного значения. Если через вход 31d измеренного значения тока подается ток системы нулевой последовательности, то и он через соответствующее устройство 33d регистрации измеренного значения подается на устройство 34 предварительной обработки измеренного значения. Устройство 34 предварительной обработки измеренного значения может осуществлять, например, фильтрацию и/или усиление и определение амплитуды и фазового угла измеренных значений тока (например, в рамках формирования векторного значения).

Сигналы напряжения, подаваемые на входы 32а, 32b, 32с измерения напряжения, через соответствующие устройства 35а, 35b и 35c регистрации измеренных значений подаются на устройство 36 предварительной обработки измеренного значения. Устройство 34 предварительной обработки измеренного значения может осуществлять, например, фильтрацию и/или усиление и определение амплитуды и фазового угла измеренных значений напряжения. Также устройство 36 предварительной обработки измеренного значения при необходимости может выполнять пересчет зарегистрированных на стороне низкого напряжения трансформатора 13 измеренных значений напряжения с привлечением данных о конструкции трансформатора 13. Этот момент будет рассмотрен ниже более подробно.

Защитный прибор 18а также имеет управляющее устройство 37, например микропроцессор, которое с применением измеренных значений тока и измеренных значений напряжения принимает решение о том, находится ли возникшая в сети энергоснабжения среднего напряжения неисправность, по отношению к месту измерения 19а, в направлении вперед или направлении назад. Результат исследования может в качестве сигнала направления подаваться, например, на управляющий вход 38, который выполнен, например, с возможностью управления переключающими устройствами 14а, 14b и/или 14с. Для этого управляющий выход может предоставлять электрические и/или оптические сигнальные выходы. Информация о направлении неисправности может, кроме того, передаваться посредством устройства 39 связи защитного прибора 18а, например, через Modbus (последовательный коммуникационный протокол)-интерфейс на соответствующую систему связи, чтобы информировать оператора сети энергоснабжения среднего напряжения о неисправности и соответствующем направлении неисправности. Для этого выдаваемая информация может, например, подаваться в сетевой пункт управления.

Управляющее устройство 37 защитного прибора 18а может быть выполнено таким образом, что оно принимает решение о направлении неисправности на основе фазового угла, который образован фазовым положением измеренных значений напряжения по сравнению с фазовым положением измеренных значений тока. В общем, для этого оценивается тот фазовый угол, который образуется между вектором тока затронутой неисправностью фазы и вектором напряжения, причем используемый вектор напряжения указывается посредством зависимого от типа неисправности критерия направления. Если определенный фазовый угол лежит между 0° и 180°, то делается вывод о неисправности в направлении вперед, в то время как при фазовом угле между 180° и 360°, то делается вывод о неисправности в направлении назад. На практике от соответствующих границ углового диапазона для оценки фазового угла должны вычитаться значения допусков, зависимые от точности измерения используемого преобразователя. Эти значения допусков лежат, например, при около 2°, так что в этом примере для неисправности в прямом направлении справедлив фазовый угол от 2° до 178°, а для неисправности в обратном направлении справедлив фазовый угол от 182° до 358°.

При этом управляющее устройство 37 может, например, использовать измеренные значения напряжения, зарегистрированные на стороне 34 низкого напряжения, непосредственно для сравнения с измеренными значениями тока и на основе сохраненных в качестве параметров критериев распознавания направления принимать решение о направлении неисправности.

При непосредственном применении измеренных значений напряжения, измеренных на стороне низкого напряжения, границы диапазона фазовых углов для соответствующих направлений неисправностей согласуются посредством зависимого от конструкции трансформатора угла коррекции, чтобы компенсировать смещение фазового угла, создаваемое трансформацией. Следующая таблица А для примера трансформатора в схеме соединений Dyn 11 указывает критерии направления, которые, с одной стороны, включают вектор тока, рассматриваемый как опорное измеренное значение тока, и, с другой стороны, рассматриваемый вектор напряжения. Возможное применяемое значение для коррекции границ диапазона фазовых углов также приводится в столбце векторов напряжения в скобках.

Таблица А Неисправность в фазе А Неисправность в фазе В Неисправность в фазе С Тип
неисправности Опорный ток Напряжение Опорный ток Напряжение Опорный ток Напряжение Фаза А
-
Земля
I_A V_b(+90°)или V_ac(0°)
--
--
--
-- Фаза В
-
Земля
--
--
I_B V_c(+90°) или V_ba(0°)
--
-- Фаза С
-
Земля
--
--
--
-- I_C V_a(+90°)
или
V_cb(0°) Фаза А
-
Фаза В I_A V_b(+90°) или V_bc(+90°) I_B V_c(+90°) или V_ca(+90°)
--
-- Фаза В
-
Фаза С
--
--
I_B V_c(+90°) или V_ca(+90°)
I_C V_a(+90°)
или V_ab(+90°) Фаза С
-
Фаза А
I_A V_b(+90°) или V_bc(+90°)
--
--
I_C V_a(+90°)
или
V_ab(0°) Фаза А
-
V_b(+90°) или
V_c(+90°) или Фаза В
-
Земля I_A V_bc(+90°) I_B V_ca(+90°) -- -- Фаза В
-
Фаза С
-
Земля

--

--

I_B
V_c(+90°)
или V_ca(+90°)

I_C
V_a(+90°)
или V_ab(+90°) Фаза C
-
Фаза A
-
Земля

I_A
V_b(+90°) или V_bc(+90°)

--

--

I_C
V_a(+90°)
или
V_ab(0°) Фаза A
-
Фаза B
-
Фаза С

I_A
V_b(+90°) или V_ac(0°)

I_B
V_c(+90°)
или V_ba(0°)

I_C
V_a(+90°)
или
V_cb(0°) Фаза А
-
Фаза В
-
Фаза С
-
Земля


I_A

V_b(+90°) или V_ac(0°)


I_B

V_c(+90°)
или V_ba(0°)


I_C

V_a(+90°)
или
V_cb(0°)

Таблица А показывает опорные измеренные значения тока, применяемые в зависимости от типа неисправности и затронутой фазы (те измеренные значения тока, которые используются для определения фазового угла), и соответственно предназначенные для распознавания направления неисправности (вперед, назад) измеренные значения напряжения с соответственно применяемыми корректирующими значениями для границ диапазона фазовых углов. При этом I обозначает ток, V - напряжение и индексы А, В, С обозначают соответствующие фазные провода стороны среднего напряжения, в то время как индексы a, b, c указывают фазный провод на стороне низкого напряжения. Так, например, согласно таблице А, для однофазной неисправности между фазой А и землей в качестве базы для определения направления неисправности в основу берутся зарегистрированные для фазы А измеренные значения тока, а также зарегистрированные для фазы b (на стороне низкого напряжения) измеренные значения напряжения, включая корректирующее значение 90° для фазового угла. Если несколько столбцов таблицы заполнены для одного типа неисправности, то приведенные там критерии распознавания направления должны рассматриваться как логически связанные с помощью «ИЛИ».

Альтернативно также может предусматриваться, что измеренные значения напряжения, например, в управляющем устройстве 37 или в устройстве 36 предварительной обработки измеренного значения сначала пересчитываются во вспомогательные измеренные значения напряжения, которые непосредственно содержат указанный в таблице А корректирующий угол, причем и здесь для пересчета используются данные о типе конструкции трансформатора 13.

Если управляющее устройство 37 принимает решение о направлении неисправности на основе только информаций о фазовом угле измеренных значений тока и измеренных значений напряжения, то достаточно, на основе группы соединений трансформатора 13, определить фазовый сдвиг, который возникает при трансформации среднего напряжения, приложенного на стороне высокого напряжения трансформатора 13, в низкое напряжение, приложенное на стороне низкого напряжения трансформатора 13. При этом группа соединений трансформатора указывает однозначно имеющийся фазовый сдвиг, так что с информацией о группе соединений из измеренных значений напряжения, зарегистрированных на стороне низкого напряжения, однозначно можно вычислить фазовое положение вспомогательных измеренных значений напряжения. Вычисленное таким образом фазовое положение вспомогательных измеренных значений напряжения соответствует, следовательно, фазовому положению напряжения, имеющегося на стороне среднего напряжения. Если, кроме того, с помощью управляющего устройства 37 также должны вычисляться другие параметры, указывающие электрическую энергию на стороне среднего напряжения, как, например, действительная, реактивная или кажущаяся мощность, а также точное значение напряжения, имеющегося на стороне среднего напряжения, например, чтобы с помощью защитного прибора 18а для места 19а измерения одновременно иметь возможность осуществлять контроль качества электроэнергии согласно стандарту EN 50160, то предлагается, что измеренные значения напряжения также должны пересчитываться относительно их амплитуды в соответствующие вспомогательные измеренные значения напряжения, причем для этого дополнительно должен использоваться коэффициент трансформации трансформатора 13. При знании группы соединений и коэффициента трансформации трансформатора 13 можно, таким образом, однозначно пересчитать измеренные значения напряжения, измеренные на стороне низкого напряжения трансформатора 13, в соответствующие вспомогательные измеренные значения напряжения, соответствующие напряжению на стороне среднего напряжения трансформатора 13.

Управляющее устройство 37 защитного прибора 18а может быть выполнено таким образом, что оно на основе скачков тока в измеренных значениях тока или возникающих напряжений смещения, которые могут быть определены на основе измеренных значений напряжения или вспомогательных измеренных значений напряжения, сначала распознает, относительно какой фазы возникла неисправность, и отсюда выводит информацию о типе неисправности. В зависимости от типа неисправности, затем управляющее устройство 37 выбирает измеренные значения тока, которые должны быть положены в основу сравнения, а также подлежащие использованию критерии распознавания направления для распознавания направления неисправности, например, с помощью таблицы А.

Защитный прибор 18а имеет, кроме того, запоминающее устройство 40, которое может представлять собой, например, кольцевое запоминающее устройство, в котором могут сохраняться в течение определенного времени зарегистрированные измеренные значения тока и напряжения. Если имеется трехфазная неисправность, для распознавания направления неисправности используются так называемые измеренные значения напряжения перед неисправностью, то есть сравнение с соответствующими измеренными значениями тока осуществляется на основе тех измеренных значений тока, которые были зарегистрированы в месте 24а измерения непосредственно перед возникновением неисправности и сохранены в запоминающем устройстве. В отношении измеренных значений тока используются измеренные значения тока, которые регистрируются во время неисправности.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности и простоты определения направления неисправности. Согласно способу распознавания направления, в котором возникла неисправность в трехфазной электрической сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения относительно места (19а, 19b) измерения в сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения, управляющим устройством (37) электрического защитного прибора (18а, 18b) для распознавания направления неисправности используются как измеренные значения тока, относящиеся к фазному проводу, так и измеренные значения напряжения, относящиеся к фазному проводу. Измеренные значения тока регистрируются в месте (19а, 19b) измерения в сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения. Для того чтобы направление, в котором возникла неисправность, по отношению к месту (19а, 19b) измерения распознавать по возможности просто и, тем самым, экономично, предложено, что измеренные значения напряжения регистрируются на стороне низкого напряжения трансформатора (13), соединяющего сеть (12а) энергоснабжения среднего напряжения с сетью энергоснабжения низкого напряжения. Изобретение также относится к соответственно выполненному электрическому защитному прибору (18а, 18b). 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ распознавания направления, в котором возникла неисправность в трехфазной электрической сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения относительно места (19а, 19b) измерения в сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения, в котором в управляющем устройстве (37) электрического защитного прибора (18а, 18b) для распознавания направления неисправности используют как измеренные значения тока, относящиеся к фазному проводу, так и измеренные значения напряжения, относящиеся к фазному проводу, причем измеренные значения тока регистрируют в месте (19а, 19b) измерения в сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения,

отличающийся тем, что

- измеренные значения напряжения регистрируют на стороне низкого напряжения трансформатора (13), соединяющего сеть (12а) энергоснабжения среднего напряжения с сетью энергоснабжения низкого напряжения,

- оценивают фазовый угол, образованный фазовым положением измеренных значений напряжения относительно фазового положения измеренных значений тока, причем на основе фазового угла определяют направление неисправности относительно места (19а, 19b) измерения в сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения управляющим устройством (37) защитного прибора (18а, 18b).

2. Способ по п. 1,

отличающийся тем, что

- зарегистрированные на стороне низкого напряжения трансформатора (13) измеренные значения напряжения с использованием данных о конструкции трансформатора (13) сначала пересчитывают во вспомогательные измеренные значения напряжения, которые характеризуют напряжение на стороне среднего напряжения трансформатора (13), и

- для определения направления неисправности применяют измеренные значения тока и вспомогательные измеренные значения напряжения.

3. Способ по п. 2,

отличающийся тем, что

- при привлечении данных о группе соединений трансформатора (13) из измеренных значений напряжения определяют вспомогательные измеренные значения напряжения, пересчитанные в отношении их соответствующего фазового положения.

4. Способ по п. 3,

отличающийся тем, что

- при привлечении данных о коэффициенте трансформации трансформатора (13) также определяют амплитуду соответствующих вспомогательных измеренных значений напряжения.

5. Способ по п. 4,

отличающийся тем, что

- измеренные значения тока и пересчитанные в отношении их фазового положения и их амплитуды вспомогательные измеренные значения напряжения также применяют для определения действительной мощности, и/или кажущейся мощности, и/или реактивной мощности в месте (19а, 19b) измерений в сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения.

6. Способ по п. 1,

отличающийся тем, что

- как измеренные значения тока, так и измеренные значения напряжения регистрируют в локальной сетевой станции (11а, 11b), включающей в себя трансформатор (13).

7. Способ по п. 1,

отличающийся тем, что

- зарегистрированные измеренные значения тока и/или напряжения исследуют на то, в отношении каких фазных проводников возникла неисправность,

- в зависимости от распознанных фазных проводников определяют тип неисправности для возникшей неисправности и

- в зависимости от определенного типа неисправности выбирают те измеренные значения тока и/или критерии распознавания направления, которые применяют для распознавания направления неисправности.

8. Способ по п. 1,

отличающийся тем, что

- зарегистрированные измеренные значения напряжения непрерывно сохраняют в запоминающем устройстве (40) защитного прибора (18а, 18b) и для определения направления трехфазной неисправности применяют те измеренные значения напряжения, которые были сохранены в запоминающем устройстве (40) непосредственно перед появлением неисправности.

9. Электрический защитный прибор (18а, 18b) для распознавания направления, в котором возникла неисправность в трехфазной электрической сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения относительно места (19а, 19b) измерения в сети (12а) энергоснабжения среднего напряжения, с управляющим устройством (37), которое выполнено с возможностью использования для распознавания направления неисправности как относящихся к фазному проводнику измеренных значений тока, так и относящихся к фазному проводнику измеренных значений напряжения,

отличающийся тем, что управляющее устройство (37) выполнено с возможностью выполнения способа по любому из пп. 1-9.