用于定位電能供應(yīng)網(wǎng)中短路的方法和布置的制作方法
【專利說明】用于定位電能供應(yīng)網(wǎng)中短路的方法和布置
[0001]本發(fā)明涉及用于確定電能供應(yīng)網(wǎng)，尤其是中壓電網(wǎng)中過流方向的方法和布置。
[0002]在電能供應(yīng)網(wǎng)，也稱為配電電網(wǎng)中，使用局部電網(wǎng)站或變壓站來變壓和分配電流。將電流網(wǎng)的中壓級和低壓級互相連接的局部電網(wǎng)站或變壓站通常由中壓轉(zhuǎn)換設(shè)備、變壓器和低壓配電設(shè)備構(gòu)造。在局部電網(wǎng)站中安裝短路指示器(其指示出現(xiàn)的過流)，以便于定位中壓電網(wǎng)中的短路。
[0003]明確導(dǎo)向的負(fù)載流和徑向運(yùn)行的電網(wǎng)先前導(dǎo)致電能供應(yīng)網(wǎng)中明確的短路方向，以便能夠利用短路指示器來絕緣故障點。如果中壓電網(wǎng)在閉合的環(huán)路中或者作為多分支電網(wǎng)(就是說，在該電網(wǎng)中每個電網(wǎng)節(jié)點連接一個或多個其他的電網(wǎng)節(jié)點)運(yùn)行，那么可能出現(xiàn)從不同的方向為短路供電。
[0004]此外，分散的設(shè)備導(dǎo)致變化的負(fù)載流并且可能對過流提供貢獻(xiàn)。在兩種情況下，為了明確地絕緣故障點僅僅過流的識別是不夠的。而明確地定位有故障點的電網(wǎng)區(qū)段只能夠通過增加短路或過流的方向信息來實現(xiàn)。為此，較近期的短路指示器使用中壓轉(zhuǎn)換設(shè)備的電容拾取器，其在適當(dāng)?shù)囊饬x下只提供用于以降低的測量質(zhì)量確立電壓測量的電壓的不存在。如果尤其是在空氣絕緣的設(shè)備中電容拾取器不存在，則不能進(jìn)行短路或者過流的方向識別。
[0005]因此本發(fā)明的目的是給出用于確定電能供應(yīng)網(wǎng)、尤其是中壓電網(wǎng)中過流的方向的方法和布置，其中利用所述的方法和布置能夠?qū)崿F(xiàn)可靠地絕緣由短路或過流造成的故障點，尤其是在即使電能供應(yīng)網(wǎng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備不具有電容拾取器的時候。
[0006]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的確定電能供應(yīng)網(wǎng)中過流的方向的方法以及通過根據(jù)并列的權(quán)利要求7的布置得以解決。
[0007]有利的實施例在從屬權(quán)利要求中公開。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提供用來確定電能供應(yīng)網(wǎng)中過流方向的方法，所述電能供應(yīng)網(wǎng)通過變壓器互相連接中壓電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)(也稱中壓級和低壓級)，其中布置在中壓級和低壓級之間的變壓器將中壓變壓到低壓。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟。
[0010]在第一步中，借助第一測量變換器，在至少一個中壓級的輸出線路中執(zhí)行電流測量以及在下游布置的低壓配電單元或者變壓器的低壓級中執(zhí)行電壓測量以及檢測過流。在此例如，使用電流轉(zhuǎn)換器或電流傳感器來測量電流。低壓級中的電壓測量能夠以有利的方式通過直接記錄測量變換器中或處理單元中的電壓進(jìn)行。電壓轉(zhuǎn)換器或者電壓傳感器不是必須的。
[0011]在第二步中，在中壓級I中測得的電流和在低壓級3中測得的電壓之間的相位差根據(jù)電流測量和電壓測量確定。
[0012]在第一測量變換器中或者與所述第一測量變換器交互的處理單元(例如遠(yuǎn)程單元)中，在考慮到變壓器相位旋轉(zhuǎn)的情況下評估在中壓級中所測的電流和在低壓級中所測的電壓之間的相位差，結(jié)果是相關(guān)于變壓器的相位旋轉(zhuǎn)確定過流的方向并且校正有關(guān)該方向所做出的確定。根據(jù)參考系能夠定位在測量位置的上游或下游的故障。該方向能夠根據(jù)相位差的值確定。
[0013]為了更準(zhǔn)確地確定過流的方向，在本發(fā)明的一個實施例中，能夠在第一測量變換器或者處理單元中設(shè)置修正相位角，而該修正相位角例如考慮到線路相位角。線路相位角考慮電流的相位旋轉(zhuǎn)，該相位旋轉(zhuǎn)由導(dǎo)線阻抗造成。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實施例中，第二測量變換器布置在變壓器的低壓級上，且利用所述變壓器在低壓級執(zhí)行額外的電流測量和電壓測量，其中根據(jù)額外的測量，確定通過變壓器的功率流(Leitungsf Iuss)且由此根據(jù)該功率流和相位角的量確定取決于負(fù)載的電壓差。這通過應(yīng)用在處理單元中實施的變壓器等效電路圖或變壓器模型進(jìn)行。利用該確定的相位角，能夠額外地修正在中壓電流和低壓級中的電壓之間的相位差，這即使在例如通過以分散方式布置在供電網(wǎng)中的電能設(shè)備，發(fā)生通過變壓器的負(fù)載流時的短路情況下也尤其有用，且這使得相位旋轉(zhuǎn)角不容忽視。
[0015]作為使用測得的電流和測得的電壓之間的相位差的備選方式，利用之前描述的方法也能夠確定功率流以及由此確定中壓電網(wǎng)中的功率流方向?；诠β柿鞣较蛲瑯幽軌虼_定有關(guān)過流方向的方向決定，其中故障位于電力的供電方向。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個實施例中，在集成入測量變換器或者處理單元中的存儲器中，在短路發(fā)生或者過流發(fā)生處的上游執(zhí)行電壓的外推，并且基于這些存儲的值從所述外推確定電流的方向，由此在非常小的電壓值的情況下以有利的方式提高確定方向的可靠性。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用來確定在帶有至少一個局部電網(wǎng)站或變電站的電能供應(yīng)網(wǎng)中的過流方向的布置，所述電能供應(yīng)網(wǎng)通過變壓器互相連接中壓級和低壓級。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的布置配備有第一測量變換器，在所述測量變換器中在中壓級識別過流并確定電流的方向。
[0019]第一測量變換器布置在至少一個中壓級的輸出線路上，并且在中壓級上執(zhí)行電流測量以及在變壓器的低壓級上執(zhí)行電壓測量，并且根據(jù)以上測量檢測待決的過流。
[0020]第一測量變換器或者與所述第一測量變換器交互的處理單元根據(jù)電流測量和電壓測量確定在電流和電壓之間的相位差或者確定中壓級中的功率流并且考慮到變壓器的相位旋轉(zhuǎn)評估所述相位差或功率流，并且根據(jù)以上所述的評估確定過流的方向。
[0021]根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的布置的有利的實施例提供第二測量變換器，所述第二測量變換器與第一測量變換器交互并且在變壓器的低壓級上實施額外的電流測量和電壓測量。接著能夠根據(jù)該測量，確定通過變壓器的功率流且能夠由此根據(jù)功率流和相位角的量確定取決于負(fù)載的電壓差。
[0022]測量變換器的電流測量實施為電流轉(zhuǎn)換器或者電流傳感器。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，第一測量變換器和/或第二測量變換器通過通信單元連接以便通過遠(yuǎn)程分析來絕緣在電能供應(yīng)網(wǎng)中的故障點，所述通信單元具有電網(wǎng)控制中心或者更高級的系統(tǒng)，其例如實施為管理/控制系統(tǒng)，該管理/控制系統(tǒng)接收關(guān)于由局部電網(wǎng)站或者變壓站的測量變換器或者處理單元提供的過流方向的測量值或者通知，以用于進(jìn)一步處理。例如，控制系統(tǒng)能夠因此根據(jù)接收自多個局部電網(wǎng)站或變壓站的通知借助于所存儲的電網(wǎng)拓?fù)渥詣拥亟^緣故障點，所述控制系統(tǒng)之后可建議用來排除受影響的電網(wǎng)部分的轉(zhuǎn)換操作以及建議再次提供未受影響的電網(wǎng)部分，或者所述控制系統(tǒng)可自動地實施這些過程。
[0024]通信單元優(yōu)選地安置在分開的裝置中，然而也能夠集成在處理單元中。
[0025]在用來定位電能供應(yīng)網(wǎng)的中壓級中的短路的根據(jù)發(fā)明的布置的實施例中，局部電網(wǎng)站或者變壓站配備有顯示裝置，所述顯示裝置顯示關(guān)于從測量值得到的過流的方向的數(shù)據(jù)和通知，以及例如可以派出故障排除隊伍前往該變壓站。
[0026]根據(jù)在圖1中描繪的根據(jù)本發(fā)明布置的實施例，進(jìn)一步解釋和描述本發(fā)明以及有利的設(shè)計和改進(jìn)。
[0027]圖1中示意性地描繪電能供應(yīng)網(wǎng)的部分區(qū)域，所述部分區(qū)域也能夠包括分散的電能設(shè)備，所述的電能供應(yīng)設(shè)備帶有中壓級I和低壓級3。
[0028]中壓電網(wǎng)通過(包括在本圖中描繪為主要組件的變壓器4的)變壓站將中壓級2的更高的電壓變壓到低壓級3的更低的電壓。
[0029]在中壓級I和低壓級3之間的變壓站也稱為局部電網(wǎng)站，因為其布置在居民區(qū)中靠近住宅并且為最終用戶提供的電網(wǎng)電壓。
[0030]在中壓級I的輸出線路中，電流通過第一測量變換器2測量并且檢測過流。同時，