用于保護電網(wǎng)免受故障影響的系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于保護電網(wǎng)使其免受電故障影響的系統(tǒng)和方法。其中，至少第一斷路器與第一電子單元相關(guān)聯(lián)并且布置在第一層級處，并且一個或多個其他斷路器中的每個斷路器包括對應(yīng)的第二電子單元并且布置在層次上低于第一層級并且彼此級聯(lián)的一個或多個其他層級處。第一斷路器包括至少一個半導體電子斷開器件，并且第一電子單元被配置成：當在電網(wǎng)區(qū)域中出現(xiàn)電故障時，驅(qū)動半導體電子斷開器件以至少將流經(jīng)半導體電子斷開器件的電流限制預(yù)定時長，并且給較低層級上的斷路器發(fā)送干預(yù)指令，該干預(yù)指令適于能夠使得對檢測到故障的斷路器中的布置在離故障發(fā)生的區(qū)域最近并且緊接地處于所述區(qū)域的上游的斷路器進行干預(yù)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于保護電網(wǎng)免受故障影響的系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及一種用于保護電網(wǎng)免受電故障影響的系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
如已知的，供電網(wǎng)或供電系統(tǒng)使用保護器件，通常是斷路器，保護器件起到為了確保插入有保護器件并連接有負載的電氣電路的正確操作所需的多種功能。例如，保護器件確保能夠獲得多個設(shè)施所必需的標稱電流，使得負載能夠正確地插入電路以及與電路斷開，具體地，保護器件保護電網(wǎng)和安裝在電網(wǎng)中的負載使其免受故障事件如過載和短路影響。針對此目的，存在有大量的用于上述器件的工業(yè)解決方案。最通常的和傳統(tǒng)的方案使用一對或多對觸頭，這些觸頭通過機械裝置或機電裝置耦接或分離以斷開或恢復流動電流。其他更先進的保護器件包括設(shè)置有電子保護單元的自動斷路器，該電子保護單元在發(fā)生故障時觸發(fā)引起斷路器觸頭的分離的運動鏈。已知，在電網(wǎng)的故障事件期間，獲得對上述保護器件的非常高的干預(yù)選擇性尤其重要。術(shù)語“干預(yù)選擇性”或簡言之“選擇性”被理解成是表示與電網(wǎng)的靠近故障位置的電源相對地有限的部分相隔離的能力。換言之，術(shù)語“選擇性”表示以協(xié)調(diào)和有限的方式進行操作的能力，以降低由故障引起的無效性，將無效性限制到電網(wǎng)的僅實際上處于風險中的部分，因此，同時保持系統(tǒng)或電網(wǎng)的其余部分的操作狀態(tài)。另一方面，已知，在系統(tǒng)設(shè)計中獲得高水平的選擇性是特別難的方面。實際上，必須協(xié)調(diào)對更好的干預(yù)可靠性的需求與對建造和管理電網(wǎng)的成本的控制的明顯需要。在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，通過遍及經(jīng)區(qū)分的層級來分布保護器件（從基于電源的觀點來看，離電源較近的上游的層級傳統(tǒng)上被認為屬于較高的層次）以及根據(jù)器件所占據(jù)的層級來選擇針對每個保護器件的脫扣特性，從而獲得特定的選擇性水平。假定電網(wǎng)的每個分支被標定尺寸以安全地傳導充足的電力來供給連接到電網(wǎng)的所有較低層級，則通過利用存在于屬于不同的層級的保護器件中的脫扣參數(shù)（脫扣電流、脫扣時間、觸頭機械慣性等）的微分來獲得選擇性。以這種方式，由故障事件引起的無效性僅影響電網(wǎng)的以下部分：由具有緊接地位于自身出現(xiàn)故障的層級或位置的上方的層級的保護器件來控制的部分。一些已知類型的技術(shù)解決方案提供了所謂EFDP（早期故障檢測預(yù)防）類型的保護器件的使用，其具有在彼此之間通信的能力，以在故障事件時協(xié)調(diào)各自的干預(yù)模態(tài)。根據(jù)選擇性和自下而上型的干預(yù)邏輯來設(shè)計這些確立的解決方案，即，如果EFDP器件檢測到故障，則不管其在電網(wǎng)上的位置，EFDP器件都生成發(fā)送到位于電網(wǎng)的上游處的所有其他的EFDP器件的聯(lián)鎖信號，該聯(lián)鎖信號抑制EFDP器件的干預(yù)能力。如果所討論的EFDP器件自身沒有被位于下游的另一個EFDP器件聯(lián)鎖，則EFDP器件直接操作斷開電流。雖然已知類型的解決方案使得能夠執(zhí)行方案的被設(shè)計的相當好的功能，但是，沒有進一步改善的空間和需要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的是提供關(guān)于已知方案的改進方案；特別是關(guān)于當對在電網(wǎng)上的電故障進行檢測時的選擇性干預(yù)。根據(jù)以下的描述和由所附權(quán)利要求所限定的描述，通過用于保護電網(wǎng)免受電故障影響的系統(tǒng)及方法來實現(xiàn)該目的。具體地，本專利技術(shù)提供了一種用于保護電網(wǎng)免受電故障影響的系統(tǒng)，包括：–多個斷路器，多個斷路器中的每個斷路器與對應(yīng)的電網(wǎng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)，所述多個斷路器包括至少第一斷路器和一個或多個其他斷路器，其中，第一斷路器與第一電子單元操作地相關(guān)聯(lián)并且布置在第一層級處，一個或多個其他斷路器中的每個其他斷路器包括對應(yīng)的第二電子單元并且布置在層次上低于上述第一層級的并且彼此級聯(lián)的一個或多個其他層級處，其特征在于，所述第一斷路器包括至少一個半導體電子斷開器件，并且所述第一電子單元配置成使得當在電網(wǎng)區(qū)域中出現(xiàn)電故障時：–第一電子單元驅(qū)動上述半導體電子斷開器件，以至少將流經(jīng)所述半導體電子斷開器件的電流限制預(yù)定時長；–以及給所述一個或多個其他斷路器中的至少一個斷路器發(fā)送干預(yù)指令，該干預(yù)指令適于使得能夠?qū)z測到故障的斷路器中的布置在離故障發(fā)生的區(qū)最近并且緊處于所述區(qū)的上游的斷路器進行干預(yù)。本專利技術(shù)也包括用于保護設(shè)置有多個斷路器的電網(wǎng)的方法，多個斷路器中的每個斷路器與對應(yīng)的待保護以免受電故障影響的電網(wǎng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)，其特征在于，該方法包括以下步驟：–在第一層級處至少布置與第一電子單元操作地相關(guān)聯(lián)并且包括至少一個半導體電子斷開器件的第一斷路器，以及在層次上低于所述第一層級并且彼此級聯(lián)的一個或多個其他層級處布置一個或多個其他斷路器，所述一個或多個其他斷路器中的每個其他斷路器包括對應(yīng)的第二電子單元；–當在電網(wǎng)區(qū)域中出現(xiàn)電故障時，借助于所述第一電子單元來驅(qū)動所述半導體電子斷開器件以至少將流經(jīng)所述半導體電子斷開器件的電流限制預(yù)定時長；–給所述一個或多個其他斷路器中的至少一個斷路器發(fā)送干預(yù)指令，該干預(yù)指令適于使得能夠打開檢測到故障的斷路器中的布置在離故障發(fā)生的區(qū)域最近并且緊處于故障發(fā)生的區(qū)域的上游的斷路器。附圖說明下文中，從對根據(jù)本專利技術(shù)的系統(tǒng)及方法的優(yōu)選但非排他的實施方式的描述中，特征和優(yōu)點會變得更加明顯，上述描述僅通過附圖中的非限制性示例來示出，其中：圖1和圖2是示意性地示出了在根據(jù)本專利技術(shù)的系統(tǒng)及方法中使用的斷路器的兩種可能的實施方式的框圖；圖3是示意性地示出了可以在圖1或圖2的斷路器中使用的電子單元的框圖；圖4和圖5示意性地示出電網(wǎng)的兩個示例，其中，多個斷路器分別布置在兩個與三個層級上；圖6是示意性地表示根據(jù)本專利技術(shù)的保護方法的不同步驟的框圖；圖7是示出塑殼斷路器的示例的立體圖。具體實施方式為了簡化起見，在以下描述中，在下文中示出的不同實施方式中將要使用相同的附圖標記來表示在功能和/或結(jié)構(gòu)上相同或類似的元件。圖4和圖5示意性地示出了電網(wǎng)101，該電網(wǎng)101操作地連接到供電源102并且設(shè)置有多個斷路器10、20、21、22、30、31、32、33等。這些斷路器沿著電網(wǎng)101的分支結(jié)構(gòu)布置在兩個層級或更多個層級上，每個斷路器與連接到其上的相應(yīng)負載一起保護各種寬度的對應(yīng)的電網(wǎng)區(qū)域，在圖中由附圖標記103示意性地表示這些負載。在圖4中的示意性示例中，斷路器僅布置在兩個層級（A）、（B）上，而在圖5中的示例中，具有其他第三層級（C）；顯然這些示例不應(yīng)理解為以任何方式的限制，這是由于在不考慮斷路器的數(shù)量和布置有斷路器的層級的情況下，可類似地應(yīng)用根據(jù)本專利技術(shù)的方法200及系統(tǒng)100和下文中將要描述的細節(jié)。此外，術(shù)語“負載”應(yīng)被理解為在斷路器的（相對于源的）下游看到的電網(wǎng)部分，包括連接到該下游區(qū)域的設(shè)施。該區(qū)域可以具有任何擴展和配置并且可以包括任何端設(shè)施（或其他等效負載）。在根據(jù)本專利技術(shù)的系統(tǒng)100及方法200中，至少將與第一電子指令和控制單元110操作地相關(guān)聯(lián)的第一斷路器10布置在（圖6中示出的方法的步驟201）電網(wǎng)的第一層級（A）處；此外（步驟201），各包括有對應(yīng)的第二電子單元120、121、122、130、131、132、n等的一個或多個其他斷路器20、21、22、30、31、32、n等布置在層次上低于第一層級（A）并且彼此級聯(lián)的一個或多個其他層級（B）、（C）處，即，第三層級在層次上低于第二層級，第四層級在層次上低于第三層級，等等。在圖4和圖5中由虛線104表示的雙向控制總線適于在第一電子單元110與第二電子單元120、121、122、130、131等中的一個或多個電子單元之間建立通信，各第二電子單本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于保護電網(wǎng)（101）免受電故障影響的系統(tǒng)（100），包括：多個斷路器（10、20、30），所述多個斷路器（10、20、30）中的每個斷路器與對應(yīng)的電網(wǎng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)，所述多個斷路器包括至少第一斷路器（10）和一個或多個其他斷路器（20、21、22、30、31、32、33），所述第一斷路器（10）與第一電子單元（110）操作地關(guān)聯(lián)并且布置在第一層級處，所述一個或更多個其他斷路器（20、21、22、30、31、32、33）中的每個其他斷路器包括對應(yīng)的第二電子單元（120、121、122、130、131、132、133）并且布置在層次上低于所述第一層級并且彼此級聯(lián)的一個或多個其他層級處，其特征在于，所述第一斷路器包括至少一個半導體電子斷開器件（11），并且所述第一電子單元被配置成在電網(wǎng)區(qū)域中出現(xiàn)電故障時：驅(qū)動所述半導體電子斷開器件，以至少將流經(jīng)所述半導體電子斷開器件的電流限制預(yù)定時長；以及，給所述一個或多個其他斷路器中的至少一個斷路器發(fā)送干預(yù)指令，所述干預(yù)指令適于使得對檢測到故障的斷路器中的布置在離故障發(fā)生的區(qū)域最近并且緊處于所述區(qū)域的上游的斷路器進行干預(yù)。

【技術(shù)特征摘要】
2011.07.28 EP 11175713.41.一種用于保護電網(wǎng)(101)免受電故障影響的系統(tǒng)(100)，包括：多個斷路器(10、20、30)，所述多個斷路器(10、20、30)中的每個斷路器與對應(yīng)的電網(wǎng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)，所述多個斷路器包括至少第一斷路器(10)和一個或多個其他斷路器(20、21、22、30、31、32、33)，所述第一斷路器(10)與第一電子單元(110)操作地關(guān)聯(lián)并且布置在第一層級處，所述一個或更多個其他斷路器(20、21、22、30、31、32、33)中的每個其他斷路器包括對應(yīng)的第二電子單元(120、121、122、130、131、132、133)并且布置在層次上低于所述第一層級并且彼此級聯(lián)的一個或多個其他層級處，其特征在于，所述第一斷路器包括至少一個半導體電子斷開器件(11)，并且所述第一電子單元被配置成在電網(wǎng)區(qū)域中出現(xiàn)電故障時：驅(qū)動所述半導體電子斷開器件，以至少將流經(jīng)所述半導體電子斷開器件的電流限制預(yù)定時長；以及，給所述一個或多個其他斷路器中的至少一個斷路器發(fā)送干預(yù)指令，所述干預(yù)指令適于使得對檢測到故障的斷路器中的布置在離故障發(fā)生的區(qū)域最近并且緊處于所述區(qū)域的上游的斷路器進行干預(yù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當在電網(wǎng)區(qū)域中出現(xiàn)電故障時，所述第一電子單元被配置成：驅(qū)動所述半導體電子斷開器件并且將流經(jīng)所述半導體電子斷開器件的電流斷開預(yù)定時長。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每當對所述一個或多個其他斷路器中的斷路器進行了干預(yù)時，與所述被干預(yù)的斷路器相關(guān)聯(lián)的第二電子單元被配置成給所述第一電子單元發(fā)送信號，所述信號適于請求恢復所述第一斷路器在所述故障之前的操作狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每當在經(jīng)過預(yù)定時長之后，在所述一個或多個其他斷路器中沒有斷路器被干預(yù)時，所述第一電子單元被配置成將流經(jīng)所述第一斷路器的電流斷開無限期時長。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電子單元被配置成周期性地驅(qū)動所述半導體電子斷開器件的打開與閉合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個其他斷路器至少布置在層次上低于所述第一層級的第二層級和在層次上低于所述第二層級的第三層級，其中，布置在所述第二層級處的所述斷路器的所述第二電子單元被配置成將所述第一電子單元發(fā)送的所述干預(yù)指令傳播到所述第三層級的斷路器。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電子單元被配置成直接對故障端進行驗證并且從而恢復所述第一斷路器在所述故障之前的所述操作狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一斷路器包括由半導體電子斷路器實現(xiàn)的單個斷開器件。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：安東內(nèi)洛·安東尼亞齊，盧卡·拉奇蒂，
申請(專利權(quán))人：ABB公司，
類型：發(fā)明
國別省市：