защита параллельных линий электрической сети энергоснабжения

Формула изобретения

1. Способ контроля многофазной электрической сети энергоснабжения, причем первый защитный прибор (13a) соединен с первой линией (11a) сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии (11a), и причем первый защитный прибор (13a) через коммуникационное соединение (15) соединен с расположенным по соседству вторым защитным прибором (13b),

отличающийся тем, что

- второй защитный прибор (13b) соединен с проходящей параллельно первой линии (11a) второй линией (11b) сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние второй линии (11b),

- оба защитных прибора (13a, 13b) передают измеренные значения, зарегистрированные ими относительно соответствующей им линии (11a, 11b), и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы на соответствующий другой защитный прибор (13a, 13b),

- каждый защитный прибор (13a, 13b) выполнен с возможностью выполнения защитной функции, в особенности функции дистанционной защиты, для своей соответствующей линии (11a, 11b) при выполнении главного алгоритма (25) защиты,

- первый защитный прибор (13а) для выполнения своего главного алгоритма (25) защиты привлекает зарегистрированные на первой линии (11a) измеренные значения, а также принятые от второго защитного прибора (13b) измеренные значения и/или сигналы, и

- второй защитный прибор (13b) для выполнения своего главного алгоритма (25) защиты привлекает зарегистрированные на второй линии (11b) измеренные значения, а также принятые от первого защитного прибора (13а) измеренные значения и/или сигналы,

- оба защитных прибора (13a, 13b) имеют устройство (21) временной метки, с помощью которого с зарегистрированными на соответствующей линии (11а, 11b) измеренными значениями ассоциируется временная метка, указывающая момент времени их регистрации, и

- совместно с измеренными значениями, передаваемыми по коммуникационному соединению (15), передается соответствующая ассоциированная временная метка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- первая и вторая линии (11a, 11b) являются, соответственно, трехфазными линиями трехфазной сети энергоснабжения,

- оба защитных прибора (13a, 13b), соответственно, для каждой фазы (A, B, C, A , B , C ) отдельно регистрируют измеренные значения соответствующей линии (11a, 11b) и

- через коммуникационное соединение (15) для каждой фазы (A, B, C, A , B , C ) передают соответствующие измеренные значения и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что

- оба защитных прибора (13а, 13b), соответственно, имеют устройство (32) контроля коммуникации, которое контролирует работоспособность коммуникационного соединения (15) и выдает сигнал отказа, если работоспособность коммуникационного соединения (15) не гарантирована, и

- защитными приборами (13a, 13b) при наличии сигнала отказа для выполнения защитной функции для соответствующей им линии (11a, 11b) применяется запасной алгоритм (31) защиты, отличающийся от главного алгоритма (25) защиты, который использует только зарегистрированные на своей линии (11a или 11b) измеренные значения, но не измеренные значения, принятые от соответствующего другого защитного прибора (13a или 13b), и/или сигналы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- защитная функция включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы (13a, 13b) для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма (25) защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии (11a, 11b), вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания,

- защитные приборы (13a, 13b) контролируют измеренные значения, зарегистрированные на их соответствующей линии (11a, 11b), относительно того, указывают ли они на электрическое колебание в линии (11a, 11b), и вырабатывают сигнал колебания, если распознано электрическое колебание в линии (11a, 11b),

- при соответствующем колебании блокируется выдача сигнала неисправности для соответствующей линии (11a, 11b),

- защитные приборы (13a, 13b) проверяют измеренные значения их соответствующей линии (11a, 11b) в том отношении, указывают ли они на электрически несимметричное состояние, и при электрически несимметричном состоянии вырабатывается сигнал несимметричности, который блокирует сигнал колебания для соответствующей линии (11a, 11b),

- защитные приборы (13a, 13b) передают между собой сигналы состояния, которые указывают, имеет ли место неисправность относительно какой-либо фазы (A, B, C, A , B , C ) их соответствующей линии (11a, 11b), и

- при сигнале состояния, который указывают неисправность относительно фазы (A, B, C, A , B , C ) соответствующей другой линии (11a, 11b), сигнал колебания для собственной линии (11a, 11b) не блокируется также в том случае, если имеет место сигнал несимметричности.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что

- сигнал состояния указывает, для какой фазы (A, B, C, A , B , C ) распознана неисправность, и

- сигнал колебания для собственной линии (11a, 11b) при наличии сигнала несимметричности только тогда не блокируется, если фаза (A, B, C, A , B , C ) собственной линии (11a, 11b), для которой распознана несимметричность, и фаза (А, В, С, А , В , С ) другой линии (11a, 11b), для которой сигнал состояния указывает неисправность, совпадают.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- защитные приборы (13a, 13b) выполняют защитную функцию для их соответствующей линии (11a, 11b), причем посредством главного алгоритма (25) защиты измеренные значения, зарегистрированные на собственной линии (11a, 11b), проверяются в том отношении, указывают ли они на неисправность в собственной линии (11a, 11b), и вырабатывается сигнал неисправности, если измеренные значения указывают на неисправность в собственной линии (11a, 11b),

- защитные приборы (13a, 13b) обмениваются друг с другом сигналами переключения, которые указывают состояние силового переключателя (12a, 12b), подсоединенного к соответствующему защитному прибору (13a, 13b), и/или команду переключения для силового переключателя (12a, 12b), и

- при наличии сигнала переключения, который указывает размыкание или замыкание силового переключателя (12a, 12b) на соответствующей другой линии (11a, 11b), защитные приборы (13a, 13b) блокируют выдачу сигнала неисправности.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что

- при имеющемся сигнале переключения, который указывает на размыкание или замыкание силового переключателя (12a, 12b) соответствующей другой линии (11a, 11b), защитные приборы (13a, 13b) блокируют выдачу сигнала неисправности для заданного интервала времени выдержки.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- защитная функция включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы (13a, 13b) для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма (25) защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии (11a, 11b), вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания,

- каждый защитный прибор (13а, 13b) передает, при однополюсной неисправности на своей соответствующей линии (11а, 11b), сигнал статуса неисправности, характеризующий неисправность, по коммуникационному соединению (15) на соответствующий другой защитный прибор (13a, 13b), и

- тот защитный прибор (13a, 13b), который принимает сигнал статуса неисправности, уменьшает область срабатывания для оценки значений импеданса.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что

- каждый защитный прибор (13a, 13b) по окончании однополюсной неисправности в своей соответствующей линии (11a, 11b) заканчивает передачу сигнала неисправности или передает сигнал отмены, характеризующий конец неисправности, по коммуникационному соединению (15) на соответствующий другой защитный прибор (13a, 13b), и

- тот защитный прибор (13a, 13b), который распознает окончание передачи сигнала неисправности или принимает сигнал отмены, вновь увеличивает область срабатывания для оценки значений импеданса.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- защитная функция включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы (13a, 13b) для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма (25) защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии (11a, 11b), вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания,

- защитные приборы (13a, 13b) обмениваются друг с другом сигналами рабочего статуса, которые по меньшей мере указывают, является ли контролируемая соответствующим защитным прибором линия (11a, 11b) полностью включенной или полностью выключенной,

- во время однополюсной неисправности на собственной линии (11а, 11b) соответствующий защитный прибор (13a, 13b) сохраняет характеристику изменения измеренных значений тока и напряжения и проверяет сигнал рабочего статуса соседнего защитного прибора (13a, 13b), и

- если проверка указывает, что соседняя линия (11a, 11b) полностью выключена, то защитный прибор (13а, 13b), который распознал неисправность на своей линии (11a, 11b), принимает от расположенного на другом конце той же линии (11a, 11b) другого защитного прибора (13c, 13d), который также сохранил на своем конце той же линии (11a, 121b) измеренные значения тока и напряжения, зарегистрированные во время неисправности, эти сохраненные измеренные значения тока и напряжения и вычисляет с помощью принятых и собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения место неисправности, которое указывает, в каком месте линии (11a, 11b) возникла неисправность,

- соответствующий защитный прибор (13c, 13d) определяет на основе вычисленного места неисправности значение для импеданса заземления, с которым при определении места неисправности только на основе собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения определялось бы то же самое место неисправности, как при применении измеренных значений тока и напряжения с обоих концов линии, и

- вычисленное значение для импеданса заземления в защитном приборе (13c, 13d) предоставляется в качестве параметра для импеданса заземления.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что

- если проверка указывает, что соседняя линия (11a, 11b) полностью включена, защитный прибор (13a, 13b), который распознал неисправность в своей линии (11a, 11b), от расположенного на другом конце той же линии (11a, 11b) другого защитного прибора (13c, 13d), который на своем конце сохранил зарегистрированные во время неисправности измеренные значения тока и напряжения, принимает эти сохраненные измеренные значения тока и напряжения и вычисляет с помощью принятых и собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения место неисправности, которое указывает, в каком месте линии (11a, 11b) возникла неисправность,

- защитный прибор (13a, 13b) определяет, на основе вычисленного места неисправности и предоставленного параметра для импеданса заземления, значение для импеданса связи, с которым, при определении места неисправности только на основе собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения, определялось бы то же самое место неисправности, как при применении измеренных значений тока и напряжения с обоих концов линии (11a, 11b), и

- вычисленное значение для импеданса связи предоставляется в защитном приборе (13a, 13b) в качестве параметра для импеданса связи.

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что

- в случае линии (например, 11b), которая частично выполнена как воздушная линия (91), а частично как кабель (92), либо с применением измеренных значений тока и напряжения с другой стороны линии (11b), либо только с помощью собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения и определенных параметров для импеданса заземления и импеданса связи выполняется определение места неисправности, и

- если неисправность находится в выполненной в виде воздушной линии (91) части линии (11b), то автоматически активируется повторное включение, которое обуславливает то, что разомкнутый для отключения неисправности силовой переключатель, по прошествии времени ожидания, вновь замыкается, и

- если неисправность находится в выполненной как кабель (92) части линии (11b), автоматическое повторное включение блокируется.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что

- в случае работоспособного коммуникационного соединения (81) между защитными приборами (например, 13b, 13d) на обоих концах линии (например, 11b) с неисправностью выполняется определение места неисправности на основе измеренных значений тока и напряжения с обоих концов линии (11b),

- в случае нарушенного или прерванного коммуникационного соединения (81) между защитными приборами (13b, 13d) на обоих концах линии (11b) с неисправностью определение места неисправности выполняется только на основе собственных измеренных значений тока и напряжения и определенных параметров для импеданса заземления и импеданса связи.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- защитная функция включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы (13а, 13b) для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма (25) защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии (11а, 11b), вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания,

- между соседними защитными приборами (13а, 13b) осуществляется обмен измеренными значениями, зарегистрированными по отношению к отдельным фазам (A, B, C, A , B , C ) соответствующей собственной линии (11а, 11b), посредством коммуникационного соединения (15),

- защитная функция для выбора, какие фазы (A, B, C, A , B , C ) являются неисправными, выполняет измерение импеданса относительно контуров проводник-проводник соответствующей линии (11а, 11b), относительно контуров проводник-заземление соответствующей линии (11a, 11b) и относительно возникающих посредством комбинаций фаз (A, B, C, A , B , C ) обеих линий (11a, 11b) смешанных контуров проводник-проводник, и путем сравнения импедансов контуров друг с другом и/или с соответствующим пороговым значением для импеданса контуров принимает решение относительно неисправного контура.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что

- защитная функция включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы (13a, 13b) для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма (25) защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии (11a, 11b), вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания,

- между соседними защитными приборами (13a, 13b) осуществляется обмен измеренными значениями, зарегистрированными по отношению к отдельным фазам (A, B, C, A , B , C ) соответствующей собственной линии (11a, 11b), посредством коммуникационного соединения (15),

- защитная функция, с учетом собственных измеренных значений и измеренных значений соответствующего другого защитного прибора (13а, 13b) выполняет проверку, имеет ли место на обеих линиях (11a, 11b) одновременно короткое замыкание заземления,

- при положительном результате проверки защитная функция побуждает срабатывание соответствующего силового переключателя (12a, 12b) только в отношении действительно неисправных фаз (A, B, C, A , B , C ) обеих линий (11a, 11b).

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что

- защитная функция для проверки того, имеет ли место в обеих линиях (11a, 11b) короткое замыкание заземления, исследует собственные и принятые от соответственно другого защитного прибора (13a, 13b) измеренные значения в отношении того, имеет ли место для одной или нескольких фаз (А, В, С, А , В , С ) превышение тока по сравнению с другими фазами (А, В, С, А , В , С ), и при превышении тока в отдельных фазах (А, В, С, А , В , С ) различных линий (11a, 11b) делает вывод о коротком замыкании заземления на обеих линиях (11a, 11b).

17. Система защиты для контроля электрической сети энергоснабжения, содержащая

- первый защитный прибор (13а), который соединен с первой линией (11a) сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии (11a), причем первый защитный прибор (13а) через коммуникационное соединение (15) соединен с расположенным по соседству вторым защитным прибором (13b),

отличающаяся тем, что

- второй защитный прибор (13b) соединен с проходящей параллельно первой линии (11a) второй линией (11b) сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние второй линии (11b),

- оба защитных прибора (13а, 13b) имеют соответствующее коммуникационное устройство (26), которое выполнено таким образом, чтобы передавать измеренные значения, зарегистрированные защитными приборами (13а, 13b) относительно соответствующей им линии (11a, 11b), и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы на соответствующий другой защитный прибор (13a, 13b),

- каждый защитный прибор (13a, 13b) имеет управляющее устройство (22), выполненное с возможностью выполнения защитной функции, в особенности функции дистанционной защиты, для соответствующей линии (11a, 11b) при выполнении главного алгоритма (25) защиты, причем первый защитный прибор (13a) для выполнения своего главного алгоритма (25) защиты привлекает зарегистрированные на первой линии (11a) измеренные значения, а также принятые от второго защитного прибора (13b) измеренные значения и/или сигналы, а второй защитный прибор (13b) для выполнения своего главного алгоритма (25) защиты привлекает зарегистрированные на второй линии (11b) измеренные значения, а также принятые от первого защитного прибора (13а) измеренные значения и/или сигналы,

- коммуникационное соединение (25) между обоими защитными приборами (13а, 13b) представляет собой широкополосное соединение передачи данных,

- оба защитных прибора (13a, 13b) имеют устройство (21) временной метки, которое выполнено с возможностью ассоциировать с зарегистрированными на соответствующей линии (11a, 11b) измеренными значениями временную метку, указывающую момент времени их регистрации, и

- коммуникационное устройство (26) выполнено с возможностью совместно с измеренными значениями передавать по коммуникационному соединению (15) соответствующую ассоциированную временную метку.

18. Система защиты по п.17, отличающаяся тем, что

- широкополосное соединение передачи данных включает в себя стекловолоконную линию.

19. Система защиты по п.17 или 18, отличающаяся тем, что первая и вторая линии (11a, 11b) представляют собой, соответственно, трехфазные линии трехфазной сети энергоснабжения,

- оба защитных прибора (13а, 13b) имеют, соответственно, устройство (20) регистрации измеренных значений, которое выполнено с возможностью регистрировать отдельно для каждой фазы измеренные значения соответствующей линии (11a, 11b), и

- коммуникационные устройства (26) защитных приборов (13а, 13b) выполнены с возможностью передавать по коммуникационному соединению (15) для каждой фазы соответствующие измеренные значения и/или сигналы.

20. Система защиты по п.17, отличающаяся тем, что

- оба защитных прибора (13а, 13b), соответственно, имеют устройство (32) контроля коммуникации, которое выполнено с возможностью контроля работоспособности коммуникационного соединения (15) и выдачи сигнала отказа, если работоспособность коммуникационного соединения (15) не гарантирована, и

- управляющее устройство (22) защитных приборов (13а, 13b) выполнено с возможностью применения, при наличии сигнала отказа, для выполнения защитной функции для соответствующей ему линии (11a, 11b) запасного алгоритма (31) защиты, отличающегося от главного алгоритма (25) защиты и использующего только зарегистрированные на соответствующей собственной линии (11a, 11b) измеренные значения, но не измеренные значения и/или сигналы, принятые от соответствующего другого защитного прибора (13а, 13b).

21. Система защиты по п.17, отличающаяся тем, что

- управляющее устройство (22) соответствующего защитного прибора (13а, 13b) выполнено с возможностью выполнять способ по любому из пп.4-16.

22. Электрический защитный прибор для контроля первой линии (11a) электрической сети энергоснабжения, содержащий

- устройство (20) регистрации измеренных значений, которое может соединяться с первой линией (11а) сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии (11а), и

- устройство (26) коммуникации, через которое может устанавливаться коммуникационное соединение (15) между защитным прибором (13а) и расположенным по соседству с данным защитным прибором (13а) вторым защитным прибором (13b),

отличающийся тем, что

- при существующем коммуникационном соединении (15) между защитными приборами (13а, 13b) измеренные значения и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы передаются между защитными приборами (13а, 13b),

- защитный прибор (13а) имеет управляющее устройство (22), которое выполнено с возможностью выполнения защитной функции, в особенности функции дистанционной защиты, для первой линии (11а) при выполнении главного алгоритма (25) защиты, причем защитный прибор (13а) для выполнения своего главного алгоритма (25) защиты привлекает зарегистрированные на первой линии (11а) измеренные значения, а также принятые от второго защитного прибора (13b) измеренные значения и/или сигналы относительно второй линии (11b), проходящей параллельно первой линии (11а),

- при этом управляющее устройство (22) защитного прибора (13а) выполнено с возможностью выполнять способ по любому из пп.4-16.

23. Электрический защитный прибор по п.22, отличающийся тем, что

- защитный прибор (13а) имеет устройство (32) контроля коммуникации, которое выполнено с возможностью контроля работоспособности коммуникационного соединения (15) и выдачи сигнала отказа, если работоспособность коммуникационного соединения (15) не гарантирована, и

- управляющее устройство (22) выполнено с возможностью применения, при наличии сигнала отказа, для выполнения защитной функции для его линии (11a), запасного алгоритма (31) защиты, отличающегося от главного алгоритма (25) защиты и использующего только зарегистрированные на первой линии (11a) измеренные значения, но не измеренные значения и/или сигналы, принятые от второго защитного прибора (13b).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу контроля многофазной электрической сети энергоснабжения, причем первый защитный прибор соединен с первой линией сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии, и причем первый защитный прибор через коммуникационное соединение соединен с расположенным рядом вторым защитным прибором. Изобретение также относится к системе защиты для электрической сети энергоснабжения, а также к электрическому защитному прибору для контроля линии электрической сети энергоснабжения.

Для контроля линий электрической сети энергоснабжения используются так называемые защитные приборы, чтобы распознавать недопустимые рабочие состояния соответствующей контролируемой линии, которые могут быть вызваны короткими замыканиями или короткими замыканиями заземления и автоматически отключать ее. Для этого электрический защитный прибор воспринимает обычно измеренные значения, например, измеренные значения тока и/или напряжения, которые характеризуют рабочее состояние линии. Для выполнения своих защитных функций защитный прибор оценивает затем измеренные значения при выполнении так называемого алгоритма защиты, таким образом, вычислительного и/или логического предписания связывания для оценки воспринятых измеренных значений и генерирует в зависимости от результата оценки соответствующий сигнал срабатывания, который побуждает силовой переключатель, связанный с защитным прибором, размыкать свои переключающие контакты, чтобы неисправную линию отсоединить от остальной сети энергоснабжения.

Часто используемый для контроля линий электрической сети энергоснабжения алгоритм защиты работает по так называемому способу дистанционной защиты, при котором из измеренных значений тока и напряжения вычисляются лежащие в комплексной числовой плоскости значения импеданса, и проверяется, находятся ли значения импеданса внутри заданной области срабатывания, также называемой полигоном срабатывания. Если значения импеданса находятся внутри заданной области срабатывания, то устройство дистанционной защиты устанавливает наличие недопустимого рабочего состояния на контролируемой им линии электрической сети энергоснабжения и посылает сигнал срабатывания на один или несколько ограничивающих линию силовых переключателей, чтобы неисправную линию отделить от остальной электрической сети энергоснабжения.

В последние годы электрические защитные приборы от исключительно самостоятельно работающих устройств контроля все более эволюционизируют к так называемым интеллектуальным электронным приборам (IED), которые с другими защитными приборами связаны в общую коммуникационную сеть информационно-техническими средствами, чтобы добиться дополнительного улучшения производительности и надежности при контроле сети энергоснабжения. Так, например, из WO 2009/012800 А известно, что защитные приборы через коммуникационное соединение соединены с другими защитными приборами и через это коммуникационное соединение обмениваются измеренными значениями, которые необходимы для выполнения защитной функции резервирования. Вышеуказанный документ описывает для этого систему дифференциальной защиты с защитной функцией резервирования, которая позволяет участвующим защитным приборам и при отказе защитного прибора, отвечающего за первичную защитную функцию, на основе передаваемых измеренных значений посредством защитной функции резервирования принимать решение, имеет ли место недопустимое рабочее состояние на участке электрической сети энергоснабжения, и отключать этот участок в случае неисправности.

На основе непрерывно растущего в последние годы потребления мощности подключенных к сети энергоснабжения электрических конечных потребителей и вводимой этим постоянно растущей нагрузки питающих линий сети энергоснабжения, операторы сетей энергоснабжения в значительной мере переходят к тому, чтобы прокладывать так называемые «параллельные линии», то есть несколько линий энергоснабжения, расположенных параллельно друг другу вдоль участка передачи энергии. Параллельные линии могут, например, быть реализованы посредством прокладки дополнительных линий передачи вдоль уже существующих опор воздушной линии или посредством параллельной прокладки нескольких подземных кабелей. Тем самым можно, при сравнительно незначительных затратах на установку, например, за счет многократного использования существующих опор воздушной линии, в практически том же пространстве транспортировать большее количество электрической энергии. Наряду с повышением емкости передачи, при установке параллельных линий также повышается избыточность системы энергоснабжения, так как при отказе одной из параллельных линий электрическая энергия для ограниченного интервала времени может передаваться через другую параллельную линию. Таким способом нанесение ущерба надежности питания для конечных потребителей может поддерживаться по возможности малым.

В основе изобретения лежит задача повысить надежность и избирательность решений о рабочих состояниях параллельных линий, то есть параллельно друг другу проходящих линий электрической сети энергоснабжения.

Для решения этой задачи предложен способ вышеуказанного типа, при котором второй защитный прибор соединен с проходящей параллельно первой линии второй линией сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние второй линии, оба защитных прибора передают измеренные значения, зарегистрированные ими относительно соответствующей им линии, и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы на соответствующий другой защитный прибор, каждый защитный прибор выполнен с возможностью выполнения защитной функции для своей соответствующей линии при выполнении главного алгоритма защиты, первый защитный прибор для выполнения своего главного алгоритма защиты привлекает зарегистрированные на первой линии измеренные значения, а также принятые от второго защитного прибора измеренные значения и/или сигналы, и второй защитный прибор для выполнения своего главного алгоритма защиты привлекает зарегистрированные на второй линии измеренные значения, а также принятые от первого защитного прибора измеренные значения и/или сигналы.

Защитные приборы выполняют для контроля своих соответствующих линий защитную функцию, для выполнения которой обрабатывается главный алгоритм защиты. Защитная функция может предпочтительно представлять собой способ дистанционной защиты. Главный алгоритм защиты может при этом касаться одной или нескольких частей защитной функции, защитная функция также может осуществляться путем выполнения нескольких главных алгоритмов защиты; соответствующие примеры будут пояснены более конкретно ниже. Для осуществления изобретения, кроме того, является некритичным, обеспечены ли в защитных приборах наряду с упомянутой защитной функцией, например функцией дистанционной защиты, еще другие защитные функции, например функция дифференциальной защиты или функция защиты от тока перегрузки.

В основе изобретения лежит идея о том, что при параллельных линиях электрической сети энергоснабжения между параллельными линиями существует сильная электрическая и/или электромагнитная связь, которая должна учитываться при принятии надежного решения о рабочем состоянии, имеющем место для соответствующей параллельной линии. Поэтому соответствующее изобретению решение предусматривает, что между соседними защитными приборами, из которых первый защитный прибор ассоциирован с первой линией, а второй защитный прибор ассоциирован с второй линией, проходящей параллельно первой линии, существует коммуникационное соединение, через которое те измеренные значения, которые каждый защитный прибор зарегистрировал для своей линии, и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы, которые, например, указывают рабочее состояние соответствующей линии или включают в себя команду управления для соответствующего другого защитного прибора, передаются к соответствующей другой линии. В качестве соседних защитных приборов в этой связи рассматриваются такие защитные приборы, которые размещены на том же конце параллельных линий. При этом один из соседних защитных приборов ассоциирован с первой, а другой - с второй параллельной линией. В случае более чем двух параллельных линий на каждом конце соответственно имеется более двух соседних защитных приборов, соответственно изобретение может применяться на более чем двух параллельных линиях.

Кроме того, соответствующие защитные приборы могут быть одиночным отдельным прибором или также могут быть образованы группой отдельных приборов (например, из прибора дистанционной защиты, блока управления переключателем и/или блока объединения), которые совместно выполняют защитную функцию для соответствующей линии. Для простоты в последующем описании говорится о «защитном приборе».

За счет учета, с одной стороны, измеренных значений, зарегистрированных, соответственно, на собственной линии, и с другой стороны, измеренных значений, принятых от защитного прибора соответствующей другой линии, и/или выведенных из них сигналов для выполнения защитной функции для собственной (то есть контролируемой соответствующим защитным прибором) линии может приниматься заметно более точное - и тем самым более избирательное и более надежное - решение о рабочем состоянии линии. Так как измеренные значения передаются по коммуникационному соединению между защитными приборами, не требуется прокладывать между защитными приборами прямых электрических соединительных линий для передачи выданных в соответствующую линию преобразователями тока и/или напряжения сравнительно высоких вторичных токов или вторичных напряжений. Так можно обмениваться информацией об измеренных значениях и/или сигналами соответствующей другой линии очень надежным образом между защитными приборами без опасности того, что при существенном повреждении прямой электрической соединительной линии будет вызвано повреждение из-за высоких вторичных токов или вторичных напряжений.

Предпочтительное дальнейшее развитие соответствующего изобретению способа предусматривает, что первая и вторая линия являются, соответственно, трехфазными линиями трехфазной электрической сети энергоснабжения, оба защитных прибора, соответственно, для каждой фазы отдельно регистрируют измеренные значения соответствующей линии и через коммуникационное соединение для каждой фазы передают соответствующие измеренные значения и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы.

Таким способом может выполняться контроль параллельных линий избирательно по фазе, то есть отдельно для каждой из трех фаз электрической сети энергоснабжения, так что при неисправности, которая касается только одной фазы, избирательно осуществляется отключение только неисправной фазы.

Другое предпочтительное выполнение соответствующего изобретению способа предусматривает, что оба защитных прибора имеют устройство временной метки, с помощью которого с зарегистрированными на соответствующей линии измеренными значениями ассоциируется временная метка, указывающая момент времени их регистрации, и совместно с измеренными значениями, передаваемыми по коммуникационному соединению, передается соответствующая ассоциированная временная метка.

Таким способом измеренные значения могут снабжаться временной меткой, указывающий точный момент времени их регистрации, так что простым способом возможно сравнение и обработка измеренных значений, полученных к определенному моменту времени различными защитными приборами.

Другое предпочтительное выполнение соответствующего изобретению способа, кроме того, предусматривает, что оба защитных прибора, соответственно, имеют устройство контроля коммуникации, которое контролирует работоспособность коммуникационного соединения и выдает сигнал отказа, если работоспособность коммуникационного соединения не гарантирована, и защитными приборами при наличии сигнала отказа для выполнения защитной функции для соответствующей им линии применяется запасной алгоритм защиты, отличающийся от главного алгоритма защиты, который использует только зарегистрированные на своей линии измеренные значения, но не измеренные значения, принятые от соответствующего другого защитного прибора, и/или сигналы.

За счет этого может достигаться то, что случае неработоспособности коммуникационного соединения между обоими защитными приборами, например, ввиду механического разрушения коммуникационного соединения между защитными приборами, контроль соответствующей линии выполняется с помощью запасного алгоритма защиты, который специально выполнен с возможностью выполнять защитную функцию только на основе измеренных значений от собственной линии. Тем самым можно предотвратить то, что защитная функция, ввиду отсутствующих измеренных значений и/или сигналов соответствующего другого защитного прибора приведет к ошибочным решениям относительно рабочего состояния соответствующей линии. Таким образом, в этом варианте соответствующего изобретению способа для оператора электрической сети энергоснабжения всегда гарантируется оптимальная защита сети энергоснабжения. Конкретно, это означает, что для оператора сети энергоснабжения, который эксплуатирует для параллельных линий существующую систему защиты, которая не предусматривает применения соответствующего изобретению способа, при оснащении системы защиты с возможностью выполнения соответствующего изобретению способа не может возникнуть ухудшения относительно предшествующего состояния. При существующем коммуникационном соединении, в частности, путем применения главного алгоритма защиты, имеет место улучшение контроля, в то время как при возникновении помех передаче по коммуникационному соединению, за счет применения запасного алгоритма защиты, происходит восстановление, так сказать, статус-кво, и при этом не происходит ухудшения контроля.

Для этого может быть, например, предусмотрено, что оба алгоритма защиты, то есть главный алгоритм защиты и запасной алгоритм защиты, выполняются параллельно друг другу и посредством контроля коммуникационного соединения только принимается решение, какие результаты должны применяться. В этом случае при работоспособном коммуникационном соединении применяются результаты главного алгоритма защиты, а при неисправном коммуникационном соединении - результаты запасного алгоритма защиты. Тем самым гарантируется плавный переход между обоими алгоритмами защиты.

Соответствующий изобретению способ может использоваться при различных защитных функциях для повышения надежности и избирательности.

Первый пример выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, например, что защитная функция включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии, вычисляют комплексные значения импедансов и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импедансов лежат внутри области разрешения, защитные приборы контролируют измеренные значения, зарегистрированные на их соответствующей линии, относительно того, указывают ли они на электрическое колебание в линии, и вырабатывают сигнал колебания, если распознано электрическое колебание в линии; при наличии сигнала колебания блокируется выдача сигнала неисправности для соответствующей линии. Защитные приборы проверяют измеренные значения их соответствующей линии в том отношении, указывают ли они на электрически несимметричное состояние, и при электрически несимметричном состоянии вырабатывается сигнал несимметричности, который блокирует сигнал колебания для соответствующей линии. Защитные приборы передают между собой сигналы состояния, которые указывают, имеет ли место относительно какой-либо фазы их соответствующей линии неисправность, и при сигнале состояния, который указывает неисправность относительно фазы соответствующей другой линии, сигнал колебания для собственной линии не блокируется и в том случае, если имеет место сигнал несимметричности.

Таким способом может предотвращаться ошибочное отбрасывание распознавания колебания для случая, когда неисправность возникает на параллельной линии, то есть соответствующей другой линии, и за счет электрической или электромагнитной связи вызывает несимметричное состояние на собственной линии. Таким способом предотвращается ненамеренное отключение работоспособной линии и повышается стабильность сети энергоснабжения.

В этой связи предпочтительное дальнейшее развитие соответствующего изобретению способа предусматривает, что сигнал состояния указывает, для какой фазы распознана неисправность и что сигнал колебания для собственной линии при наличии сигнала несимметричности только тогда не блокируется, когда фаза собственной линии, для которой распознана несимметричность, и фаза другой линии, для которой сигнал состояния указывает неисправность, совпадают.

Таким способом повышенная надежность гарантируется и для редких, но не являющихся невозможными случаев, когда на обеих линиях фактически в различных фазах возникают одновременно неисправности, которые делают необходимым блокирование сигнала колебания, так что может формироваться сигнал неисправности.

Согласно второму примеру выполнения соответствующего изобретению способа может быть также предусмотрено, что защитные приборы выполняют защитную функцию для их соответствующей линии, причем посредством главного алгоритма защиты измеренные значения, зарегистрированные на собственной линии, проверяются в том отношении, указывают ли они на неисправность в собственной линии, и вырабатывается сигнал неисправности, если измеренные значения указывают на неисправность в собственной линии. Защитные приборы обмениваются друг с другом сигналами переключения, которые указывают состояние силового переключателя, подсоединенного к соответствующему защитному прибору, и/или команду переключения для силового переключателя, и при наличии сигнала переключения, который указывает размыкание или замыкание силового переключателя на соответствующей другой линии, защитные приборы блокируют выдачу сигнала неисправности.

В этой форме выполнения могут предпочтительным образом компенсироваться такие влияния, которые вызываются манипулированием переключения в отношении параллельной линии. Такое манипулирование переключения может в соответствующей другой линии вызвать скачок тока и/или напряжения и там привести к выдаче сигнала неисправности. Такая ненамеренная выдача сигнала неисправности может быть предотвращена при учете сигнала переключения.

В этой связи, согласно дальнейшему предпочтительному варианту, может быть предусмотрено, что при имеющемся сигнале переключения, который указывает на размыкание или замыкание силового переключателя соответствующей другой линии, защитные приборы блокируют выдачу сигнала неисправности для заданного интервала времени выдержки.

За счет того, что предусмотрен интервал времени выдержки, может быть обеспечено то, что для случая, когда в течение манипулирования переключения, происходящего в параллельной линии, в собственной линии действительно возникает неисправность, сигнал неисправности может выдаваться спустя интервал времени выдержки. При этом интервал времени выдержки должен выбираться по возможности коротким, перекрывающим в общем случае по меньшей мере интервал времени обычного, вызываемого манипулированием переключения в параллельной линии скачка тока и/или напряжения.

Третий пример выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, что функция защиты включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии, вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания. Каждый защитный прибор передает, при однополюсной неисправности, на свою соответствующую линию сигнал статуса неисправности, характеризующий неисправность, по коммуникационному соединению на соответствующий другой защитный прибор, и этот защитный прибор, который принимает сигнал статуса неисправности, уменьшает область срабатывания для оценки значений импеданса.

При однополюсной неисправности, в параллельной линии может происходить то, что за счет электрической связи через сборную шину (особенно из-за изменений нулевых токов системы) и/или электромагнитной связи между линиями возникают воздействия на исправную линию, которые проявляются таким образом, что импеданс одной или нескольких фаз, вычисленный защитным прибором исправной линии, находится внутри области срабатывания, хотя на соответствующих фазах в действительности нет никаких неисправностей. В таком случае срабатывание силового переключателя в исправной линии привело бы к ненужному отключению исправной линии. Чтобы избежать этого, согласно описываемому примеру выполнения предусмотрено, что тот защитный прибор, который в своей линии распознает однополюсную неисправность, посылает сигнал статуса неисправности, характеризующий неисправность, на другой защитный прибор. Защитный прибор, который принимает сигнал статуса неисправности, может затем стабилизировать свои критерии срабатывания путем уменьшения области срабатывания. При этом сигнал статуса неисправности может включать в себя указание, что распознан сигнал статуса неисправности, и указание, какой контур (например, определенный контур проводник-заземление или контур проводник-проводник) затронут неисправностью. Область срабатывания может представлять собой основную область срабатывания (так называемую зону Z1, которая без задержки срабатывания реагирует на импеданс внутри Z1 области срабатывания) и/или ступенчатую область (например, зону Z2, Z3, , при которых срабатывание силового переключателя осуществляется с определенной ступенчатой задержкой времени).

В этой связи в качестве особенно предпочтительного рассматривается то, что каждый защитный прибор по окончании однополюсной неисправности в своей соответствующей линии заканчивает передачу сигнала неисправности или передает сигнал отмены, характеризующий конец неисправности, по коммуникационному соединению на соответствующий другой защитный прибор, и тот защитный прибор, который распознает окончание передачи сигнала неисправности или принимает сигнал отмены, вновь увеличивает область срабатывания для оценки значений импеданса.

В этой форме выполнения можно очень быстро переключиться на первоначальную область срабатывания, как только однополюсная неисправность в параллельной линии окончена.

Четвертый пример выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, что функция защиты включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии, вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания. Защитные приборы обмениваются друг с другом сигналами рабочего статуса, которые по меньшей мере указывают, является ли контролируемая соответствующим защитным прибором линия полностью включенной или полностью выключенной. Во время однополюсной неисправности на собственной линии соответствующий защитный прибор сохраняет характеристику изменения измеренных значений тока и напряжения и проверяет сигнал рабочего статуса соседнего защитного прибора. Если проверка указывает, что параллельная линия полностью выключена, то защитный прибор, который распознал неисправность на своей линии, принимает от расположенного на другом конце той же линии другого защитного прибора, который также сохранил на своем конце зарегистрированные во время неисправности измеренные значения тока и напряжения, эти сохраненные измеренные значения тока и напряжения, и вычисляет с помощью принятых и собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения место неисправности, которое указывает, в каком месте линии возникла неисправность. Защитный прибор определяет на основе вычисленного места неисправности значение для импеданса заземления, с которым при определении места неисправности только на основе собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения определялось бы то же самое место неисправности, как при применении измеренных значений тока и напряжения от обоих концов линии, и предоставляет вычисленное значение для импеданса заземления качестве параметра для импеданса заземления.

Подобный способ для определения импеданса заземления при отдельных линиях уже известен из WO2008/134998 А1 того же заявителя.

Теперь можно за счет использования изобретения также и при параллельных линиях, посредством по возможности точного определения параметра для импеданса заземления, который требуется для функции дистанционной защиты для вычисления возможных контуров неисправности заземления (например, фаза А- заземление, фаза В - заземление, фаза С - заземление), заметно улучшить функцию дистанционной защиты. Обычно такие значения для импеданса заземления должны либо с помощью затратных измерений однократно определяться, либо используются только (сравнительно неточные) опытные или табличные значения для импеданса заземления.

В противоположность этому, с помощью предложенного метода значение для импеданса заземления может определяться сравнительно точно без требующих высоких затрат измерительных устройств. Он основывается на вычислении конкретного места неисправности посредством двустороннего способа определения места неисправности, то есть метода, при котором с помощью измеренных значений с обоих концов линии с неисправностью определяется место неисправности. Такие двусторонние способы обеспечивают заметно более точные результаты, чем односторонние способы определения места неисправности, при которых в основу положены только измеренные значения одного конца линии. После того, как описано, как точное значение для импеданса заземления определено, можно - наряду с лучшим различением внутренних и внешних неисправностей и, тем самым, повышением избирательности функции дистанционной защиты - также посредством одностороннего способа определения места неисправности определить сравнительно точное место неисправности.

В этой связи в качестве предпочтительного варианта рассматривается, если, при условии, что проверка указывает, что другая линия полностью включена, защитный прибор, который распознал неисправность в своей линии, от расположенного на другом конце той же линии другого защитного прибора, который на своем конце сохранил зарегистрированные во время неисправности измеренные значения тока и напряжения, принимает эти сохраненные измеренные значения тока и напряжения, и вычисляет с помощью принятых и собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения место неисправности, которое указывает, в каком месте линии возникла неисправность. Защитный прибор определяет на основе вычисленного места неисправности и предоставленных параметров для импеданса заземления значение для импеданса связи, с которым при определении места неисправности только на основе собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения определялось бы то же самое место неисправности, как при применении измеренных значений тока и напряжения обоих концов линии. Вычисленное значение для импеданса связи предоставляется в защитном приборе в качестве параметра для импеданса связи.

Таким способом можно также сравнительно точно определить импеданс связи, возникающий за счет электрического или электромагнитного влияния друг на друга параллельных линий. Этот импеданс связи дополнительно входит в вычисление возможных контуров неисправности и представляет собой, если обе параллельные линии включены, составляющую вычисления дистанционной защиты, которой нельзя пренебречь. Описанным способом импеданс связи, для которого ранее использовались только экспериментально определенные значения, может определяться сравнительно точно, так как он вновь основывается на определении места неисправности посредством (точного) двустороннего метода определения места неисправности. Вышеописанное вычисленное точное значение для импеданса заземления используется для определения импеданса связи.

В этой связи другой предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению способа состоит в том, что в случае линии, которая частично выполнена как воздушная линия, а частично как кабель, либо с применением измеренных значений тока и напряжения с другой стороны линии, либо только с помощью собственных сохраненных измеренных значений тока и напряжения для импеданса заземления и импеданса связи выполняется определение места неисправности, и если неисправность находится в выполненной в виде воздушной линии части линии, то автоматически активируется повторное включение, которое обуславливает то, что разомкнутый для отключения неисправности силовой переключатель по прошествии времени ожидания вновь замыкается, в то время как если неисправность находится в выполненной как кабель части линии, автоматическое повторное включение блокируется.

В случае неисправности в такой «смешанной» линии, то есть линии, выполненной частично как воздушная линия, а частично как подземный кабель, необходимо в отношении автоматического повторного включения проводить различие относительно того, в какой части (воздушной линии или кабеле) возникает неисправность. В то время как на воздушной линии неисправность часто спустя кратковременное отключение неисправной фазы сама собой устраняется (например, потому что неисправность была вызвана временным касанием деревом или воздействием со стороны животных), неисправность в кабеле обычно обусловлена повреждением кабеля, так что автоматическое повторное включение скорее означало бы дальнейший ущерб в поврежденном месте.

Если, за счет точного определения местоположения, либо посредством двустороннего способа, либо посредством одностороннего способа с точно вычисляемыми значениями для импеданса заземления и импеданса связи, обеспечивается различение того, в какой части линии находится неисправность, то соответственно в случае части воздушной линии активируется автоматическое повторное включение, а в случае кабельной части - таковое блокируется.

В этой связи в качестве предпочтительного рассматривается то, что в случае работоспособного коммуникационного соединения между защитными приборами на обеих сторонах линии с неисправностью выполняется определение места неисправности на основе измеренных значений тока и напряжения с обоих концов линии, в то время как в случае нарушенного или прерванного коммуникационного соединения между защитными приборами на обеих сторонах линии с неисправностью определение места неисправности выполняется только на основе собственных измеренных значений тока и напряжения и определенных параметров для импеданса заземления и импеданса связи.

Так как обычным образом и при точно вычисленных значениях для импеданса заземления и импеданса связи посредством двустороннего способа определения места неисправности определяются более точные значения для места неисправности, он должен - в случае существующего коммуникационного соединения между обеими сторонами линии - применяться предпочтительным образом. Только при отказе этого коммуникационного соединения или подавленной помехами или слишком медленной передаче измеренных значений, можно возвратиться к одностороннему определению места неисправности с точными значениями для импеданса заземления и импеданса связи.

Пятый пример выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, что функция защиты включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии, вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания. Между соседними защитными приборами осуществляется обмен измеренными значениями, зарегистрированными по отношению к отдельным фазам соответствующей собственной линии, посредством коммуникационного соединения. Защитная функция соответствующего защитного прибора выполняет для выбора, какие фазы являются неисправными, измерение импеданса относительно, с одной стороны, контуров проводник-проводник и контуров проводник-заземление соответствующей собственной линии, и с другой стороны, относительно образованных комбинацией фаз обеих линий смешанных контуров проводник-проводник, и путем сравнения импедансов контуров друг с другом и/или с соответствующим пороговым значением для импеданса контуров принимает решение относительно неисправного контура.

Тем самым наряду с неисправностями, которыми затронута, соответственно, только одна из линий, также могут распознаваться так называемые межсистемные неисправности, когда неисправность возникает между фазами обеих линий, и выполняется избирательное отключение.

Шестой пример выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, наконец, что функция защиты включает в себя функцию дистанционной защиты, причем защитные приборы для выполнения функции дистанционной защиты посредством главного алгоритма защиты из измеренных значений, зарегистрированных на их соответствующей линии, вычисляют комплексные значения импеданса и вырабатывают сигнал неисправности, если значения импеданса лежат внутри области срабатывания. Между соседними защитными приборами осуществляется обмен измеренными значениями, зарегистрированными по отношению к отдельным фазам соответствующей собственной линии посредством коммуникационного соединения. Защитная функция соответствующего защитного прибора выполняет, с учетом собственных измеренных значений и измеренных значений соответствующего другого защитного прибора проверку, имеет ли место на обеих линиях (почти) одновременно короткое замыкание заземления. При положительном результате проверки защитная функция вызывает срабатывание соответствующего силового переключателя только в отношении действительно неисправной фазы обеих линий.

Тем самым можно избирательным образом почти одновременно отключать возникающие на обеих линиях короткие замыкания заземления, то есть перекрывающиеся внутри временного интервала в несколько 100 мс короткие замыкания заземления.

В этой связи может быть конкретно предусмотрено, что защитная функция для проверки того, имеет ли место в обеих линиях короткое замыкание заземления, исследует собственные и принятые от соответственно другого защитного прибора измеренные значения относительно того, имеет ли место для одной или нескольких фаз превышение тока по сравнению с другими фазами, и при превышении тока в отдельных фазах различных линий делает вывод о коротком замыкании заземления на обеих линиях.

Вышеуказанная задача, кроме того, решается системой защиты для контроля электрической сети энергоснабжения, содержащей первый защитный прибор, который соединен с первой линией сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии, причем первый защитный прибор через коммуникационное соединение соединен с расположенным рядом вторым защитным прибором. В соответствии с изобретением в такой системе защиты предусмотрено, что второй защитный прибор соединен с проходящей параллельно первой линии второй линией сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние второй линии, оба защитных прибора имеют соответствующее коммуникационное устройство, которое выполнено таким образом, чтобы передавать измеренные значения, зарегистрированные защитными приборами относительно соответствующей им линии, и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы на соответствующий другой защитный прибор, каждый защитный прибор выполнен с возможностью выполнения защитной функции для своей соответствующей линии при выполнении главного алгоритма защиты, первый защитный прибор для выполнения своего главного алгоритма защиты привлекает зарегистрированные на первой линии измеренные значения, а также принятые от второго защитного прибора измеренные значения и/или сигналы, а второй защитный прибор для выполнения своего главного алгоритма защиты привлекает зарегистрированные на второй линии измеренные значения, а также принятые от первого защитного прибора измеренные значения и/или сигналы.

Предпочтительным образом коммуникационное соединение между обоими защитными приборами представляет собой широкополосное соединение передачи данных, которое образовано, например, стекловолоконной линией. Тем самым обеспечивается возможность двунаправленной передачи измеренных значений почти в реальном времени, то есть без существенной временной задержки после их регистрации.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению системы защиты предусматривает, что первая и вторая линии представляют собой соответственно трехфазные линии трехфазной сети энергоснабжения, оба защитных прибора имеют, соответственно, устройство регистрации измеренных значений, которое выполнено с возможностью регистрировать отдельно для каждой фазы измеренные значения соответствующей линии, и коммуникационные устройства защитных приборов выполнены с возможностью передавать по коммуникационному соединению для каждой фазы соответствующие измеренные значения и/или сигналы.

Кроме того, согласно другой предпочтительной форме выполнения соответствующей изобретению системы защиты предусматривается, что оба защитных прибора имеют устройство временной метки, которое выполнено с возможностью ассоциировать с зарегистрированными на соответствующей линии измеренными значениями временную метку, указывающую момент времени их регистрации, и коммуникационное устройство выполнено с возможностью совместно с измеренными значениями передавать по коммуникационному соединению соответствующую ассоциированную временную метку.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению системы защиты предусматривает, что оба защитных прибора, соответственно, имеют устройство контроля коммуникации, которое выполнено с возможностью контроля работоспособности коммуникационного соединения и выдачи сигнала отказа, если работоспособность коммуникационного соединения не гарантирована, и управляющее устройство защитных приборов выполнено с возможностью применения, при наличии сигнала отказа, для выполнения защитной функции для соответствующей ему линии запасного алгоритма защиты, отличающегося от главного алгоритма защиты и использующего только зарегистрированные на своей линии измеренные значения, но не измеренные значения и/или сигналы, принятые от соответствующего другого защитного прибора.

Наконец, другая предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению системы защиты предусматривает, что управляющее устройство соответствующего защитного прибора выполнено с возможностью выполнять способ по любому из пп.5-17 формулы изобретения.

Вышеуказанная задача, кроме того, решается электрическим защитным прибором для контроля первой линии электрической сети энергоснабжения, содержащим устройство регистрации измеренных значений, которое может соединяться с первой линией сети энергоснабжения для регистрации измеренных значений, характеризующих рабочее состояние первой линии, и коммуникационное устройство, через которое может устанавливаться коммуникационное соединение между защитным прибором и расположенным рядом с данным защитным прибором вторым защитным прибором. В соответствии с изобретением предусмотрено, что при существующем коммуникационном соединении между защитными приборами измеренные значения и/или выведенные из этих измеренных значений сигналы передаются между защитными приборами, причем защитный прибор имеет управляющее устройство, которое выполнено с возможностью выполнения защитной функции для первой линии при выполнении главного алгоритма защиты, причем защитный прибор для выполнения своего главного алгоритма защиты привлекает зарегистрированные на первой линии измеренные значения, а также принятые от второго защитного прибора измеренные значения и/или сигналы относительно второй линии, проходящей параллельно первой линии.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению защитного прибора предусматривает, что защитный прибор имеет устройство контроля коммуникации, которое выполнено с возможностью контроля работоспособности коммуникационного соединения и выдачи сигнала отказа, если работоспособность коммуникационного соединения не гарантирована, и управляющее устройство выполнено с возможностью применения, при наличии сигнала отказа, для выполнения защитной функции для его линии запасного алгоритма защиты, отличающегося от главного алгоритма защиты и использующего только зарегистрированные на первой линии измеренные значения, но не измеренные значения и/или сигналы, принятые от второго защитного прибора.

Наконец, другая предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению защитного прибора предусматривает, что управляющее устройство защитного прибора выполнено с возможностью выполнять способ по любому из пп.5-17 формулы изобретения.

Изобретение поясняется далее более подробно со ссылками на примеры выполнения, при этом на чертежах показано следующее:

Фиг. 1 - схематичный вид системы защиты для параллельных линий.

Фиг. 2 - схематичный вид выполнения электрического защитного прибора.

Фиг. 3 - схематичный вид другого выполнения электрического защитного прибора.

Фиг. 4 - логическая схема последовательности операций для пояснения защитной функции.

Фиг. 5 - логическая схема последовательности операций для пояснения другой защитной функции.

Фиг. 6 - логическая схема последовательности операций для пояснения альтернативного выполнения защитной функции согласно фиг. 5.

Фиг. 7 - схематичное представление области срабатывания для функции дистанционной защиты.

Фиг. 8 - другой схематичный вид системы защиты для параллельных линий.

Фиг. 9 - схематичный вид смешанной линии, которая выполнена частично как воздушная линия, а частично как кабель.

Фиг. 10 - схематичный вид системы защиты для распознавания межсистемных неисправностей.

Фиг. 11 - схематичный вид системы защиты для распознавания двойных неисправностей заземления с участием обеих линий.

На фиг. 1 показан фрагмент 10 сети более подробно не показанной трехфазной электрической сети энергоснабжения. Фрагмент 10 сети имеет первую трехфазную линию 11а с тремя фазными проводниками А, В, С и параллельно с ней проходящую вторую трехфазную линию 11b с фазными проводниками А', В', С'. Параллельно проходящие линии 11а и 11b (далее отдельно или совместно упоминаемые как «параллельные линии») на своих концах 16а, 16b линии ограничены соответственно посредством трехполюсных силовых переключателей 12a, 12b, 12c, 12d. На каждом конце 16а, 16b линии параллельных линий находится, кроме того, защитный прибор 13a, 13b, 13c, 13d. Конкретно, на левом на фиг. 1 конце 16а линии обеих линий 11а и 11b размещены соседние по отношению друг к другу защитные приборы 13a и 13b, в то время как на правом конце 16b линии размещены соседние по отношению друг к другу защитные приборы 13c, 13d. Защитные приборы 13a - 13d регистрируют на местах 14a, 14b, 14c, 14d измерений с помощью не показанных измерительных преобразователей измеренные значения, характеризующие рабочее состояние соответствующих линий 11а или 11b. С учетом зарегистрированных измеренных значений они выполняют защитную функцию, при этом они выполняют главный алгоритм защиты, который с учетом зарегистрированных измеренных значений, например, принимает решение о том, имеется ли в соответственно контролируемых линиях 11а или 11b недопустимое рабочее состояние или нет. Если распознано недопустимое рабочее состояние, то соответствующий защитный прибор 13a-13d выдает сигнал срабатывания Т, обозначенный как «сигнал размыкания», чтобы одну или более фаз отсоединить от остальной сети энергоснабжения.

Так как параллельно проходящие линии 11а и 11b находятся в пространственной близости друг к другу, между обеими линиями 11а и 11b имеет место электрическое или электромагнитное влияние, которым нельзя пренебречь. Электрическое влияние имеет место, например, через сборные шины, с которыми обе линии 11а и 11b электрически соединены, в то время как электромагнитное влияние возникает беспроводным способом вследствие близкого соседства параллельных линий 11а, 11b. Электромагнитное влияние следует особенно учитывать в случае воздушных линий, так как подземные кабели обычно экранированы. Особенно в случае неисправности на одной из обеих линий 11а или 11b, которая вызывает высокий ток короткого замыкания на неисправной линии, на линии, не затронутой этой неисправностью, проявляется заметный эффект связи. Такой эффект связи - если он особо не принимается во внимание при выполнении главного алгоритма защиты - создает помехи функции защиты исправной линии, так что в экстремальном случае может быть вызвано неумышленное отключение исправной линии.

Чтобы предотвратить это, в показанной на фиг.1 системе защиты соответственно соседние защитные приборы 13a и 13b или 13c и 13d одного конца 16а и 16b линии соединены через коммуникационное соединение 15. Через коммуникационное соединение 15 между соседними защитными приборами 13a и 13b или 13c и 13d производится обмен зарегистрированными на соответствующей линии 11а и 11b измеренными значениями или сигналами, выведенными из этих измеренных значений посредством соответствующих защитных приборов, как, например, сигналами статуса, которые указывают рабочее состояние соответствующей линии. Так, например, на левом конце 16а линии к защитному устройству 13а подаются зарегистрированные защитным прибором 13b на второй линии 11b измеренные значения и/или сигналы, выведенные из них, так что его главный алгоритм защиты может выполнять свою защитную функцию для контроля рабочего состояния первой линии 11а с применением, с одной стороны, измеренных значений, зарегистрированных самим защитным прибором 13a в месте измерения 14а первой линии 11а, а с другой стороны, измеренных значений, зарегистрированных защитным прибором 13b в месте измерения 14b второй линии 11b, и/или выведенных из этих измеренных значений сигналов.

За счет непосредственного учета влияний связи, вызванных другой параллельной линией, главный алгоритм защиты может определять более точные результаты, так что, например, может выполняться более надежное и более избирательное отключение именно тех фаз линий 11а или 11b, которые действительно являются неисправными, в то время как те фазы, на которых только ввиду эффектов связи распознаются кажущиеся недопустимыми рабочие состояния, остаются включенными.

На фиг. 2 в качестве примера более детально показан электрический защитный прибор 13a по фиг. 1. Остальные защитные приборы 13b, 13c, 13d выполнены соответственно, так что объяснение способа функционирования защитного прибора 13a иллюстрирует также способ функционирования всех защитных приборов от 13а до 13d. Защитный прибор 13a имеет устройство 20 регистрации измеренных значений, которое через электрические соединительные линии 21 соединено с сенсорами не показанного на фиг. 2 места 14а измерения первой линии 11а. Такие сенсоры могут, например, представлять собой первичные преобразователи тока и напряжения, которые на стороне выхода выдают сигналы тока или напряжения, пропорциональные току, протекающему в месте 14а измерения в соответствующей фазе, или напряжению, приложенному в месте 14а измерения к соответствующей фазе, и подают на устройство 20 регистрации измеренных значений защитного прибора 13a. Устройство 20 регистрации измеренных значений может, например, иметь вторичный преобразователь тока или напряжения, чтобы еще сравнительно высокий уровень выданных первичными преобразователями сигналов тока или напряжения преобразовывать на низкий уровень тока или напряжения таким образом, что может осуществляться безопасная последующая обработка в защитном приборе 13а.

Кроме того, устройство 20 регистрации измеренных значений может иметь аналого-цифровой преобразователь, который измеренные сигналы, выданные вторичными преобразователями тока или напряжения, преобразует в цифровые измеренные значения М_а. Устройство 20 регистрации измеренных значений может также иметь устройство фильтрации, чтобы подвергнуть характеристику изменения сформированных таким образом цифровых измеренных значений М_а цифровой фильтрации, например, чтобы устранять возможные помеховые влияния, которые могут возникать при регистрации и/или преобразовании измеренных значений, или чтобы из измеренных сигналов вычислять комплексные вектора тока и напряжения.

В одной форме выполнения защитный прибор 13a может, кроме того, содержать устройство 27 временной метки, которое может представлять собой приемник GPS, который принимает внешний сигнал времени и выдает информацию времени ZI с микросекундной точностью на устройство 20 регистрации измеренных значений. С помощью этой информации времени ZI может осуществляться временная маркировка измеренных значений М _а, то есть с каждым измеренным значением М_а ассоциируется информация времени ZI, указывающая его момент времени регистрации.

Сформированные таким образом и, при необходимости, маркированные метками времени измеренные значения М_а подаются на управляющее устройство 22 защитного прибора 13а, которое с помощью вычислительного устройства 23, например CPU и/или цифрового процессора сигналов выполняет программное обеспечение в форме сохраненного в области 24 памяти главного алгоритма 25 защиты. Главный алгоритм защиты предназначен для выполнения защитной функции для контроля первой линии 11а. Как схематично указано на фиг. 2, главный алгоритм 25 защиты обрабатывает, в том числе, измеренные значения М_а, выданные устройством 20 регистрации измеренных значений, которые были зарегистрированы в месте 14а измерений первой линии 11а.

Защитный прибор 13a также имеет коммуникационное устройство 26, которое через коммуникационное соединение 15, которое может быть выполнено как проводное соединение (например, стекловолоконное коммуникационное соединение) или беспроводное соединение (например, радио, WLAN), соединено с соответствующим коммуникационным устройством соседнего защитного прибора 13b. Через коммуникационное соединение 15 оба защитных прибора 13a и 13b обмениваются измеренными значениями таким образом, что измеренные значения М_а, выданные устройством 20 регистрации измеренных значений, передаются через коммуникационное устройство 26 и коммуникационное соединение 15 на соседний защитный прибор 13b, в то время как от защитного прибора 13b зарегистрированные на месте 14b измерения второй линии 11b измеренные значения M_b передаются через коммуникационное соединение 15 на коммуникационное устройство 26 первого защитного прибора 13а. Дополнительно или в качестве альтернативы измеренным значениям, между соседними защитными приборами 13a и 13b также может производиться обмен сигналами, выведенными из измеренных значений на соответствующей собственной линии. Для этого в защитном приборе 13a собственные измеренные значения М_а подаются на вычислительное устройство 23, которое оценивает эти измеренные значения М_а и вырабатывает сигналы S_a, которые, например, указывают рабочее состояние собственной линии 11а (например, неисправность в фазном проводнике линии 11а). Эти сигналы от вычислительного устройства 23 подаются на коммуникационное устройство 26 и через коммуникационное соединение 15 передаются на соседний защитный прибор 13b. Соответствующим образом защитным прибором 13b путем оценки измеренных значений M_b могут формироваться сигналы S_b и передаваться на защитный прибор 13a.

Коммуникационное соединение 15 должно обеспечивать по возможности широкополосную передачу данных в полнодуплексном режиме, так что измеренные значения М_а и M_b и сигналы S_a и S_b передаются по существу в реальном времени, то есть без значительной задержки после их регистрации или формирования, к соответственно другому защитному прибору.

Принятые от коммуникационного устройства 26 защитного прибора 13a измеренные значения M_b и/или сигналы S_b защитного прибора 13b передаются далее на управляющее устройство 22 и, как схематично указано на фиг. 2, предоставляются главному алгоритму 25 защиты. Главный алгоритм 25 защиты может, следовательно, на основе измеренных значений М_а, зарегистрированных самим защитным прибором 13a, и переданных от соседнего защитного прибора 13b измеренных значений M_b и сигналов S_b выполнять защитную функцию, то есть, например, принимать решение об имеющем место в первой линии 11а рабочем состоянии. За счет учета измеренных значений M_b и сигналов S_b соседнего защитного прибора 13b, при выполнении главного алгоритма 25 защиты могут компенсироваться эффекты, воздействующие через электрическую или электромагнитную связь от параллельной линии на первую линию 11а, так что управляющее устройство 22 может принять более надежное и более эффективное решение о том, являются ли одна или несколько фаз первой линии 11а неисправными. Если управляющее устройство 22 распознает на контролируемой линии 11а действительно недопустимое рабочее состояние, то оно выдает сигнал Т срабатывания или размыкания на силовой переключатель 12а (см. фиг. 1), чтобы побудить его к размыканию переключающих контактов, относящихся к соответствующей неисправной фазе.

На фиг. 3 показан второй пример выполнения защитного прибора 13a, который в значительной степени соответствует первому примеру выполнения согласно фиг. 2, поэтому совпадающие компоненты обозначены теми же ссылочными позициями. Способ функционирования совпадает со способом функционирования, поясненным со ссылкой на фиг. 2, и поэтому не требует дополнительного пояснения, так что здесь будут рассмотрены только различия между обоими примерами выполнения.

В противоположность первому примеру выполнения согласно фиг. 2, защитный прибор 13а второго примера выполнения согласно фиг. 3 имеет вторую область 30 памяти, в которой сохранена дополнительная составная часть программного обеспечения защитного прибора 13а в форме запасного алгоритма 31 защиты. Запасной алгоритм 31 защиты специально выполнен с возможностью выполнять защитную функцию по возможности точно только на основе измеренных значений М_а, зарегистрированных в месте 14а измерения самим защитным прибором 13а, то есть, например, принимать по возможности точное решение об имеющем место в линии 11а рабочем состоянии, без учета электрической и/или электромагнитной связей, обусловленной параллельной линией 11b. Главный алгоритм 25 защиты и запасной алгоритм 31 защиты, таким образом, выполнены с возможностью выполнения той же самой защитной функции, однако главный алгоритм 25 защиты может опираться на более широкую базу измеренных значений.

В примере выполнения согласно фиг. 3, кроме того, предусмотрено устройство 32 контроля коммуникации, которое связано с коммуникационным устройством 26 или является его составной частью и проверяет работоспособность коммуникационного соединения 15 между защитными приборами 13а и 13b, которое, для контроля, включает в себя также соответствующие коммуникационные устройства защитных приборов, и вырабатывает сигнал отказа А, если коммуникация между защитными приборами 13а и 13b нарушена или прервана. Если устройство 32 контроля коммуникации распознает нарушенную или прерванную коммуникацию между обоими защитными приборами 13а и 13b, то оно выдает сигнал отказа А на управляющее устройство 22, которое затем выполняет запасной алгоритм 31 защиты вместо главного алгоритма 25 защиты, так как в этом случае отсутствуют вообще или отсутствуют надежные измеренные значения M_b и/или сигналы S_b защитного прибора 13b. Так как запасной алгоритм 31 защиты специально выполнен для того, чтобы выполнять защитную функцию исключительно на основе измеренных значений М_а, зарегистрированных самим защитным прибором 13а, можно посредством этого автоматического перехода на запасной алгоритм 31 защиты, несмотря на прерванное или нарушенное коммуникационное соединение 15, гарантировать достаточно надежное дальнейшее функционирование защитного прибора 13а.

Для того чтобы выполнять по возможности плавно переход от главного алгоритма 25 защиты на запасной алгоритм 31 защиты, может, например, предусматриваться, что оба алгоритма защиты постоянно выполняются параллельно, и в зависимости от состояния коммуникационного соединения 15 применяются результаты главного алгоритма 25 защиты или запасного алгоритма 31 защиты.

Контроль коммуникационного соединения 15 может, например, осуществляться так называемым «способом квитирования», при котором устройство 32 контроля коммуникации посылает тестовые сигналы на устройство контроля коммуникации другого защитного прибора 13b и ожидает сигнала квитирования. Если этот сигнал квитирования отсутствует дольше, то принимается решение о неработоспособном коммуникационном соединении 15. В качестве альтернативы, каждое устройство контроля коммуникации может регулярно посылать тестовые сигналы на соответствующее другое устройство контроля коммуникации. Если прием тестовых сигналов длительное время отсутствует, то соответствующее устройство контроля коммуникации принимает решение о неработоспособном коммуникационном соединении.

Как только устройство 32 контроля коммуникации вновь распознает работоспособную коммуникацию между обоими защитными приборами 13а и 13b, и тем самым передаваемые измеренные значения M_b и/или сигналы S_b защитного прибора 13b вновь могут надежно приниматься, то защитная функция может вновь выполняться главным алгоритмом 25 защиты с учетом собственных измеренных значений М_а и измеренных значений M_b и/или сигналов S_b защитного прибора 13b.

Описанная система защиты для параллельных линий может при множестве защитных функций означать улучшение точности, надежности и избирательности результатов главного алгоритма 25 защиты. Некоторые примеры таких защитных функций ниже рассматриваются более подробно.

Как уже упомянуто выше, защитные функции, выполняемые защитными приборами 13а и 13b, могут представлять собой, например, функции дистанционной защиты. В этом отношении фиг. 4 показывает схематичную логическую последовательность операций главного алгоритма защиты, который выполняет функцию дистанционной защиты.

На фиг.4 оба соседних защитных прибора 13а и 13b обозначены пунктирными рамками. Сначала поясняется выполняемый в защитном приборе 13а главный алгоритм защиты. Со стороны входа на главный алгоритм защиты подаются в качестве измеренных значений М_а (см. фиг. 2 и 3) измеренные значения тока i_a и напряжения u_a, которые обычно представляют собой (цифровые) значения выборок тока и напряжения. Однако в качестве альтернативы могут, например, в качестве измеренных значений М_а также применяться комплексные радиус-вектора тока и напряжения, которые, наряду с данными об амплитуде соответствующего измеренного значения, также содержат информацию о его фазовом угле. Главный алгоритм защиты обычно имеется в форме обрабатываемого управляющим устройством защитного прибора программного обеспечения, однако для лучшего понимания выполнение главного алгоритма защиты далее поясняется на основе логических блоков.

В вычислительном блоке 40а из совпадающих - то есть зарегистрированных в тот же самый момент времени - измеренных значений тока и напряжения вычисляются комплексные значения импеданса Z_a . Вычисленные значения импеданса Z_a затем подаются на блок 41а проверки, который выполняет проверку, находятся ли значения импеданса Z_a внутри области срабатывания. Если проверка показывает, что значения импеданса Z _a находятся внутри области срабатывания, то формируется сигнал неисправности F_a и подается на вход первой логической схемы И 42а. Сигнал неисправности F_a указывает при этом не просто на наличие неисправности в линии 11а, но и фазу(ы) линии 11а, в которой(ых) имеет место неисправность.

При выполнении функции дистанционной защиты могут происходить неумышленные срабатывания, если в контролируемой линии имеет место электрическое колебание. Например, при кротких замыканиях близко к энергетической установке, или при изменениях в структуре электрической сети энергоснабжения (например, при подключении или отключении крупных частей сети), в электрической сети энергоснабжения могут происходить так называемые колебательные процессы или колебания, так как генераторы в местах ввода энергии электрической сети энергоснабжения должны устанавливаться на новую ситуацию нагрузки. Это происходит обычно в форме затухающего колебания, пока новая рабочая точка электрической сети энергоснабжения не стабилизируется. В ходе такого колебания ток и напряжение колеблются в линиях энергоснабжения между высокими и низкими значениями. Поэтому при колебании может произойти, что электрический прибор дистанционной защиты на своем месте измерения измерит низкие напряжения при одновременно высоких токах и отсюда вычислит низкие значения импеданса, которые находятся внутри области срабатывания. В зависимости от предусмотренного оператором электрической сети энергоснабжения режима работы линии, может быть желательным, в случае такого колебания не выполнять отключения линии. При простом применении функции дистанционной защиты согласно логическим блокам 40а-42а, защитный прибор 13а при имеющемся колебании распознал бы недопустимое рабочее состояние и отключил бы контролируемую линию 11а. Тем самым могут выполняться ненамеренные отключения определенных частей электрической сети энергоснабжения, которые обычно для операторов электрической сети энергоснабжения связаны с высокими затратами. Кроме того, за счет скачкообразно изменяющейся при ненамеренном отключении сетевой структуры происходит перегрузка еще включенных участков электрической сети энергоснабжения, что может привести к каскадным отключениям вплоть до полного отключения питания.

Чтобы воспрепятствовать этому, в блоке 43а распознавания колебания, на который со стороны входа подаются вычисленные в вычислительном блоке 40а значения импеданса Z_a, выполняется проверка, указывают ли значения импеданса Z_a на электрическое колебание в линии 11а. С этой целью в блоке 43а распознавания колебания анализируются характерные признаки временной характеристики изменения значения импеданса Z_a. Анализ значений импеданса в отношении электрических колебаний известен специалисту в данной области техники. Для проверки характерных признаков, которые указывают на электрическое колебание, по существу проверяется, имеет ли траектория значений импеданса равномерное или скачкообразное поведение. В то время как равномерная характеристика изменения траектории значений импеданса указывает на колебание, скачкообразная, неравномерная характеристика является указанием на неисправность. Конкретно в этой связи могут проверяться один или более признаков из следующего перечня:

- расстояние от средней точки траектории, описываемой значениями импеданса,

- угловая скорость, с которой значения импеданса проходят траекторию,

- угловое ускорение, с которым значения импеданса проходят траекторию,

- монотонность траектории,

- скачкообразные изменения хода траектории.

Детально проверка на наличие электрического колебания описана, например в международной заявке РСТ/ЕР2008/005440 того же заявителя.

В примере выполнения согласно фиг. 4 на блок 43а распознавания колебания подаются вычисленные в вычислительном блоке значения импеданса Z_a. Однако в качестве альтернативы также может быть предусмотрено, что на блок 43а распознавания колебания подаются измеренные значения тока i _a и напряжения u_a, и блок 43а распознавания колебания сам выполняет вычисление импеданса.

Если в блоке 43а распознавания колебания распознано электрическое колебание в линии 11а, то блок 43а распознавания колебания выдает на выход сигнал колебания Р_а, который подается на вторую логическую схему И 44а. Эта вторая логическая схема И 44а выдает на свой выход сигнал колебания Р_а при описанных ниже условиях и направляет его на другой инвертирующий вход первой логической схемы И 42а, так что существующий на первом входе схемы И 42а сигнал неисправности F_a только тогда направляется дальше, если одновременно на другом (инвертирующем) входе не приложен электрический сигнал колебания Р_а. Иными словами, первая схема И 42а обеспечивает во взаимодействии с блоком 43а распознавания колебания блокирование сигнала неисправности F_a, если в линии 11а распознано электрическое колебание.

Для случая, когда во время имеющегося колебания в линии 11а одновременно возникает неисправность, которая несмотря на колебание должна привести к отключению, измеренные значения тока i_a и напряжения u_a подаются также на блок 45а проверки, который выполняет проверку, не описывают ли они электрически несимметричное состояние в линии 11а. Электрически несимметричное состояние имеет место, например, в том случае, когда возникают повышенные токи обратной последовательности фаз или нулевой последовательности. Если блок 45а проверки распознает такое несимметричное состояние в линии 11а, то это указывает, несмотря на одновременно имеющееся колебание, на неисправность в линии 11а. Поэтому блок 45а проверки, при распознанном несимметричном состоянии, формирует сигнал несимметричности US_a и подает его на третью логическую схему И 46а. Третья схема И 46а подает сигнал несимметричности US_a при описанных ниже условиях на инвертирующий вход второй схемы И 44а, на другом входе которой в случае электрического колебания имеется сигнал колебания Р_а.

Вторая схема И 44а выдает на стороне выхода имеющийся на ее входе сигнал колебания Р _а только в том случае, если одновременно сигнал несимметричности US_a не приложен на ее другом входе. Иными словами, распознанная несимметричность в линии 11а приводит к блокированию сигнала колебания Р_а, так что имеющийся на первой схеме И сигнал неисправности F_a и направляется далее и выдается на выходе. Если сигнал неисправности F_a имеется на стороне выхода на первой схеме И 42а, то это указывается от главного алгоритма защиты и может применяться, например, как сигнал размыкания для подключенного к защитному прибору 13а силового переключателя 12а, чтобы вызывать размыкание его контактов. Если сигнал неисправности F_a также включает в себя указание на неисправную(ые) фазу(ы), то переключатель может избирательно отключить соответствующую фазу.

На главный алгоритм защиты соседнего защитного прибора 13b со стороны входа подаются измеренные значения M_b (см. фиг. 2 и 3) в форме принимаемых от линии 11b измеренных значений тока i_b и напряжения u_b. Главный алгоритм защиты защитного прибора 13b включает в себя вычислительный блок 40b, блоки 41b и 45b проверки, блок 43b распознавания колебания, а также логические схемы И 42b, 44b и 46b. Взаимодействие этих логических схем 40b-46b соответствует взаимодействию логических схем 40a-46a главного алгоритма защиты защитного прибора 13а, так что здесь их повторное описание не приводится.

Как только один из защитных приборов 13а или 13b вырабатывает сигнал неисправности F_a или F_b, последний через коммуникационное соединение 15 (см. фиг. 1) передается на соответственно другой защитный прибор. Конкретно, это означает, что сигнал неисправности F_a , выработанный посредством защитного прибора 13а, подается на инвертирующий вход третьей схемы И 46b главного алгоритма защиты защитного прибора 13b, в то время как сигнал неисправности F _b, выработанный посредством защитного прибора 13b, подается на инвертирующий вход третьей схемы И 46a главного алгоритма защиты защитного прибора 13a. Сигнал неисправности F_a или F_b, приложенный к одной из третьих логических схем 46а или 46b, приводит к тому, что приложенный на другом входе соответствующей третьей логической схемы 46а или 46b сигнал несимметричности US_a или US_b не выдается на выходе схемы И 46а или 46b. Иными словами, сигнал неисправности F_a или F_b, принятый от защитного прибора соответственно другой линии, вызывает то, что сигнал колебания для собственной линии не блокируется и в том случае, когда электрическая несимметричность распознана на собственной линии.

Возникающая на параллельной линии, например, однополюсная неисправность имеет воздействие на собственную линию, состоящее в том, что посредством электрических или электромагнитных эффектов связи между обеими линиями также на собственной линии может быть вызвано несимметричное состояние. Это несимметричное состояние вообще нельзя свести к фактически имеющейся неисправности на собственной линии, и поэтому не должно приводить к отключению исправной линии. Посредством учета сигнала неисправности F_a или F _b от другой линии можно распознать причину несимметричного состояния и предотвратить ненамеренное отключение исправной линии.

Предпочтительным образом блокировка сигнала несимметричности US_a или US_b посредством сигнала неисправности F_a или F_b, от другой линии предпринимается только тогда, когда указанная сигналом неисправности F_a или F_b фаза одной линии совпадает с фазой, соответствующей несимметричности, соответственно другой линии. То есть, неисправность в фазе А линии 11а ( см. фиг. 1) не привела бы к блокированию сигнала неисправности F_b, который указывает несимметричность относительно фазы В' линии 11b, в то время как, напротив, осуществлялось бы блокирование сигнала неисправности F_b , который указывает несимметричность относительно фазы А' линии 11b.

Если теперь возникает прерывание коммуникационного соединения 15 между защитными приборами 13а и 13b, то сигналы неисправности F_a или F_b больше не передаются к соответственно другому защитному прибору 13а и 13b. За счет этого блокировка сигнала несимметричности больше не функционирует корректным образом, и могло бы возникать отключение исправной линии ввиду введенной неисправной линией электрической несимметричности.

Чтобы воспрепятствовать этому, согласно предпочтительной форме выполнения, для такого случая предусмотрено, что устройство 32 контроля коммуникации (см. фиг. 3), содержащееся в защитных приборах 13а и 13b, распознает отсутствие работоспособности коммуникационного соединения и выдает сигнал А отказа на управляющие устройства защитных приборов 13а и 13b. Тем самым управляющие устройства побуждаются к тому, чтобы для выполнения защитной функции применять вместо главного алгоритма защиты запасной алгоритм защиты. Запасной алгоритм защиты выполнен с возможностью выполнять защитную функцию только на основе измеренных значений, зарегистрированных на собственной линии, то есть принятого от другой линии сигнала неисправности F_a, F_b.

В примере выполнения по фиг. 4 запасной алгоритм защиты для этого имел бы, например, измененный блок 45а проверки, который содержит особые критерии, чтобы и без сигнала неисправности F_b от другой линии 11b иметь возможность различить, сформирована ли распознанная несимметричность действительно неисправностью, имеющей место на собственной линии, или только за счет ввода состояния неисправности в другой линии. С этой целью может, например, осуществляться проверка, происходит ли на одной из трех фаз повышение тока в определенной мере, в то время как токи в других фазах остаются почти постоянными. В качестве альтернативы или дополнительно, может проверяться поведение фазового угла анализируемых измеренных значений тока и напряжения, чтобы установить, действительно ли имеет место неисправность в собственной линии. В качестве порогового значения для проверки могут, например, применяться экспериментально установленные значения или результаты моделирования.

Таким способом выполненная посредством запасного алгоритма защиты точная проверка электрической несимметричности требует большего времени до выдачи или блокировки сигнала неисправности, ввиду повышенных вычислительных затрат по сравнению с применением главного алгоритма защиты при работоспособном коммуникационном соединении. Во всяком случае, таким способом с помощью запасного алгоритма защиты, несмотря на неисправное коммуникационное соединение, вырабатывается более надежный сигнал неисправности, чем это было бы возможно при применении главного алгоритма защиты при неработоспособном коммуникационном соединении.

Фиг. 5 показывает другую форму выполнения главного алгоритма защиты в форме логической последовательности операций. Эта форма выполнения может использоваться в качестве альтернативы или дополнительно к рассмотренной со ссылками на фиг. 4 форме выполнения. На фиг. 5 оба соседних защитных прибора 13а и 13b схематично обозначены пунктирными рамками. Сначала поясняется выполняемый в защитном приборе 13а главный алгоритм защиты.

Со стороны входа на главный алгоритм защиты подаются измеренные значения М_а, которые, например, могут иметь форму измеренных значений тока i_a и напряжения u_a. Измеренные значения подаются на блок 50а проверки, который применяет их для контроля линии 11а на наличие неисправности. Этот контроль может осуществляться, как в примере выполнения согласно фиг. 4, согласно принципу дистанционной защиты, при этом дистанционная защита может быть расширена на детально показанные на фиг. 4 шаги проверки для распознавания колебания и для блокировки сигнала колебания. В качестве альтернативы, контроль может также выполняться согласно другому, известному специалистам принципу защиты, например, принципу дифференциальной защиты, принципу защиты от тока перегрузки или по принципу защиты от напряжения перегрузки.

Если блок 50а проверки при контроле неисправности распознает неисправность на линии, контролируемой защитным прибором 13а, то он на стороне выхода выдает сигнал неисправности F_a, который подается на вход расположенной далее схемы И 51а. Схема И 51а, при поясненных далее условиях, выдает сигнал неисправности F_a на свой выход. Сигнал неисправности F_a может, например, применяться как сигнал размыкания для управления силовым переключателем 12а.

Кроме того, на главный алгоритм защиты подается сигнал состояния ZS_a подключенного к защитному прибору 13а силового переключателя 12а (см. фиг. 1). Такой сигнал состояния ZS_a указывает, например, на то, является ли переключатель замкнутым или разомкнутым. При обстоятельствах, это указание может осуществляться с точностью до фазы, то есть сигнал состояния ZS_a содержит информацию о том, какая фаза замкнута, а какая разомкнута.

Сигнал состояния ZS_a подается на блок 52а контроля переключателя, который выдает сигнал S_a переключателя, если в данный момент состояние по меньшей мере одной фазы силового переключателя изменяется, то есть, если переключатель переходит из разомкнутого состояния в замкнутое состояние или наоборот.

Соответствующим образом в главный алгоритм защиты защитного прибора 13b, контролирующего линию 11b, подаются измеренные значения M_b, например, в форме измеренных значений тока i_b и напряжения u _b, и посредством блока 50b проверки контролируется, указывают ли они на неисправность в линии 11b. В случае распознанной неисправности, блок 50b проверки выдает сигнал неисправности F_b, который подается на вход схемы И 51b. Кроме того, сигнал состояния ZS_b подключенного к защитному прибору 13b силового переключателя 12b (см. фиг. 1) передается на блок 52b контроля переключателя главного алгоритма защиты. Блок 52b контроля переключателя формирует сигнал S_b переключателя, если на основе сигнала состояния ZS_b распознается изменение положения силового переключателя 12b.

Сигналы S_a , S_b переключателей через коммуникационное соединение 15 (см. фиг. 1) передаются к соответствующему другому защитному прибору 13а или 13b и там подаются на соответствующий блок 53а или 53b удерживания. Конкретно, существующий на блоке 52а контроля переключателя сигнал S_a переключателя первого защитного прибора 13а передается на блок 53b удерживания главного алгоритма защиты второго защитного прибора 13b, а сформированный блоком 52b контроля переключателя сигнал S_b переключателя передается на блок 53а удерживания главного алгоритма защиты первого защитного прибора 13а.

Далее в качестве примера поясняется способ функционирования блока 53а удерживания; способ функционирования блока 53b удерживания является соответствующим. Блок 53а удерживания запускает при наличии сигнала S_b переключателя интервал времени удерживания. В течение интервала времени удерживания блок удерживания выдает на стороне выхода сигнал удерживания Н_а, который подается на инвертирующий вход схемы И 51а. Таким образом, блок 53а удерживания, во взаимодействии с сигналом S_b переключателя, который указывает операцию переключения силового переключателя 12b на соседней линии 11b, действует так, что приложенный к схеме И 51а сигнал неисправности F_a блокируется, то есть не выдается на выходе схемы И 51а. Тем самым достигается то, что скачки тока или напряжения на контролируемой линии 11а, которые не основываются на действительной неисправности, а только вызваны действием переключения на соседней линии 11b, не приведут к ненамеренному отключению исправной линии 11а. Такой скачок тока или напряжения мог бы блоком 50а проверки оцениваться как признак неисправности в линии 11а и соответственно приводить к формированию сигнала неисправности F_a. Так как этот сигнал неисправности F_a на основе сигнала удерживания Н_а, вызванного действием переключения на соседней линии 11b, в таком случае, однако, блокируется посредством схемы И 51а, то не происходит ненамеренного срабатывания силового переключателя 12а. Если, однако, не имеет места никого действия переключения на соседней линии 11b, то в соответствии с этим не вырабатывается сигнал S_b переключателя и не вырабатывается сигнал удерживания Н_а, так что сигнал неисправности F_a не блокируется, а выдается на схему И 51а.

Интервал времени удерживания блока 53а или 53b удерживания должен быть выбран таким образом, что он является достаточно длинным, чтобы перекрывать сигнал удерживания в течение полного, вызванного действием переключения на соседней линии 11b влияния на измеренные значения собственной линии 11а. Однако интервал времени удерживания должен быть выбран по возможности коротким, чтобы иметь возможность достаточно быстро отключить неисправность, возникающую в собственной линии 11а одновременно с действием переключения в соседней линии 11b.

В альтернативной форме выполнения сигнал состояния ZS_a или ZS_b также может непосредственно передаваться на соответственно другой защитный прибор 13а или 13b. Этот случай показан на фиг. 6. Согласно этой форме выполнения посредством блоков 52а или 52b контроля переключателей контролируется сигнал состояния ZS_a или ZS_b силового переключателя соответственно другой линии, и вырабатывается сигнал S_a или S_b переключателя, если распознано действие переключения. Этот сигнал S_a или S_b переключателя затем подается собственному блоку 53а или 53b удерживания, который затем формирует сигнал удерживания Н_а, H_b .

В случае неисправного коммуникационного соединения 15 между обоими защитными приборами, сигналы S_a или S_b переключателя или сигналы состояния ZS_a , ZS_b не могут передаваться на соответствующий другой защитный прибор 13а или 13b. В этом случае согласно предпочтительной форме выполнения, устройства 32 контроля коммуникации (см. фиг. 3) распознают неисправное коммуникационное соединение и побуждают управляющее устройство соответствующего защитного прибора вместо главного алгоритма защиты применять запасной алгоритм защиты, который работает без переданных сигналов S_a, S _b переключателя или сигналов состояния ZS_a, ZS_b. При этом запасной алгоритм защиты может точнее анализировать скачки тока или напряжения, введенные вследствие действия переключения на соседней линии, и на основе заданных значений пороговых значений определять, указывают ли они на фактическую неисправность в собственной линии или только введены из-за действия переключения на соседней линии. Пороговые значения могут при этом определяться посредством моделирования. Более точный анализ скачков тока или напряжения требует, разумеется, более высоких вычислительных затрат и, тем самым, более длительного времени до окончательного решения о выдаче сигнала неисправности, однако за счет применения запасного алгоритма защиты может поддерживаться относительно хорошая избирательность решения.

Другая форма выполнения защитной функции представляет собой функцию дистанционной защиты со стабилизированной областью срабатывания. Для этого на фиг. 7 схематично представлена на RX-диаграмме область 70 срабатывания, которая может применяться для функции дистанционной защиты. Представленная диаграмма представляет собой комплексную числовую плоскость, на которой записываются значения импеданса с действительной частью «сопротивление» R и с мнимой частью «реактивность» Х. Для этого функция дистанционной защиты вычисляет из принятых соответствующим защитным прибором 13а, 13b измеренных значений в форме измеренных значений тока и напряжения соответствующие радиус-вектора импеданса и представляет их на диаграмме, представленной на фиг. 7. В нормальном случае, то есть когда обе параллельные линии исправны, для решения о неисправности на соответствующей линии 11а, 11b применяется большая область 70а срабатывания. Если радиус-вектор импеданса лежит в пределах этой области срабатывания, принимается решение относительно неисправности на соответствующей линии, и соответствующий силовой переключатель срабатывает.

Если на линии имеет место однополюсная неисправность, защитный прибор исправной линии за счет эффектов связи - особенно за счет повышения нагрузки и влияния тока системы нулевой последовательности исправной линии - может определить импеданс, который попадает в область срабатывания и ненамеренно приводит к однополюсному или многополюсному отключению линии. В примере согласно фиг. 7 из-за эффектов связи радиус-вектор 71 импеданса попадает в большую область 70а срабатывания и вследствие этого привел бы к отключению линии.

Чтобы предотвратить это, предусмотрено, что тот защитный прибор 13а, 13b, который распознает неисправность в своей линии 11а, 11b, посылает сигнал статуса неисправности на соответствующий другой защитный прибор 13а, 13b через коммуникационное соединение, который побуждает защитный алгоритм защитного прибора на исправной линии к тому, чтобы вместо большой области срабатывания для оценки радиус-вектора импеданса временно применять уменьшенную область 70b срабатывания. Как показано на фиг. 7, радиус-вектор 71 импеданса не попадает в уменьшенную область 70b срабатывания и поэтому не приводит к отключению исправной линии.

Как только неисправность на параллельной линии закончится, например, после короткого прерывания, защитный прибор этой линии заканчивает передачу сигнала статуса неисправности или посылает сигнал отмены по коммуникационному соединению. Тем самым защитный прибор исправной линии побуждается к тому, чтобы для оценки импедансов вновь переключиться на большую область срабатывания.

Показанный на фиг. 7 пример включает, для простоты, только область срабатывания для единственной так называемой защитной зоны. В рамках изобретения, могут, разумеется, предусматриваться также несколько областей срабатывания, причем наименьшая область срабатывания обуславливает немедленное срабатывание соответствующего силового переключателя, в то время как соответственно большим областям срабатывания могут соответствовать различные ступенчато установленные интервалы времени, то есть срабатывание осуществляется в такой большей области срабатывания только тогда, когда радиус-вектор импеданса дольше, чем заданный временной интервал («ступенчато установленный интервал времени»), находится внутри соответствующей области срабатывания. В рамках изобретения временное уменьшение может применяться как для области срабатывания для немедленного срабатывания, так и для других ступенчатых областей срабатывания.

На фиг. 8 показан другой пример выполнения системы 80 защиты для обеих проходящих параллельно друг другу линий 11а и 11b. Ссылочной позицией 82 обозначено заземление, общее для всех трех фазных проводников А, В, С или A', B', C' обеих линий 11а и 11b. Для измерения тока заземления защитные приборы 13а, 13b, 13c, 13d соединены с заземлением 82, это, однако, из соображений наглядности явно показано только для защитных приборов 13b, 13d.

В отличие от системы защиты по фиг. 1 в примере выполнения согласно фиг. 8 не только соседние защитные приборы (13а и 13b, а также 13c и 13d) соединены друг с другом через коммуникационное соединение 15, но также существует другое коммуникационное соединение 81 между защитными приборами на обоих концах каждой линии 11а и 11b (конкретно это защитные приборы 13а и 13b, а также 13c и 13d; последующие выкладки относятся только в качестве примера к защитным приборам 13b и 13d). Другое коммуникационное соединение 81 может быть выполнено как кабельным, так и беспроводным, и не должно непрерывно существовать между обоими защитными приборами 13b и 13d или быть активным. Например, возможно установить временное коммуникационное соединение в форме радиосоединения между обоими защитными приборами 13b, 13d, или установить временное телекоммуникационное соединение между обоими защитными приборами 13b, 13d через соответствующее модемное устройство. Другое коммуникационное соединение 81, кроме того, может представлять собой коммуникационное соединение сравнительно низкой пропускной способности передачи данных.

Способ функционирования показанной на фиг. 8 системы 80 защиты далее поясняется более подробно. На фиг. 8 первая линия 11а, например, в целях технического обслуживания, полностью отключена; все полюса силовых переключателей 12а и 12с находятся в положении размыкания. В другом месте будет указываться, что альтернативно первая линия 11а может быть полностью включена; все полюса силовых переключателей 12а и 12с находятся тогда в положении замыкания. Промежуточные положения (например, однополюсно открытый силовой переключатель на первой линии 11а), хотя и могут возникнуть, однако для описываемого далее способа не применяются.

В качестве примера предполагается, что между фазой C' второй линий 11b и землей 82 возникает обозначенное на фиг. 8 символом молнии короткое замыкание заземления. Защитные приборы 13b и 13d распознают возникшее короткое замыкание за счет того, что они непрерывно регистрируют значения тока и напряжения на соответствующих местах 14b и 14d измерений и с их помощью вычисляют сначала импедансы всех имеющихся контуров, то есть трех контуров «проводник-проводник» (от фазы А' к фазе В', от фазы А' к фазе C', от фазы B' к фазе C') и трех контуров «проводник-заземление» (от фазы А' к заземлению, от фазы В' к заземлению, от фазы С' к заземлению). Путем сравнения определенных импедансов с сохраненными в приборе областями срабатывания вторая линия 11b проверяется на наличие неисправности. В случае неисправности определяется тип неисправности, то есть, является ли это коротким замыканием от проводника к проводнику или коротким замыканием от проводника к заземлению. Дополнительно определяются фазы, затронутые неисправностью. На основе вычисленного импеданса, кроме того, принимается решение о месте неисправности, в котором возникло короткое замыкание. Если неисправность существует и место неисправности находится во второй линии 11b, то соответствующие фазы через относящийся к ним силовой переключатель 12b и 12d отсоединяются от остальной сети энергоснабжения. На фиг. 8 в качестве примера фаза С' с коротким замыканием заземления второй линии 11b отключена с помощью показанного разомкнутым контакта силовых переключателей 12b и 12с.

В случае показанного на фиг. 8 короткого замыкания между проводником и заземлением ток короткого замыкания протекает от неисправной фазы C' второй линии 11b через заземление 82 к соответствующему защитному прибору 13b и 13d. При этом имеющийся импеданс обычно известен не с высокой точностью, и поэтому должен определяться посредством затратных измерений, при которых линия 11b должна быть отсоединена от остальной сети, или посредством оценок или считывания из таблиц и в качестве параметра вводиться в соответствующий защитный прибор.

Если в первой линии 11а, проходящей параллельно второй линии 11b, происходит протекание тока (например, когда линия 11а полностью включена), обе параллельные линии оказывают влияние, так что в этом случае следует также учитывать так называемый импеданс связи на линиях. Значение импеданса связи может до сих пор оцениваться только путем моделирования или с помощью экспериментальных значений, или им полностью пренебрегают. Однако если импедансом связи пренебрегают, то по отношению к определению местоположения неисправности может возникнуть неточность до 40%. Далее поясняется способ, который позволяет просто определять установочные значения для импеданса заземления и импеданса связи.

Место, на котором возникает короткое замыкание между фазой C' и заземлением 82, должно указываться посредством значения m места неисправности. Для этого применяется известное правило контуров согласно второму закону Кирхгофа к показанным на фиг. 8 контурам 83 и 84, которые соответственно имеют место между местом короткого замыкания и соответствующим защитным прибором 13b или 13d. Отсюда получается для контура 83 между первым защитным прибором 13b и коротким замыканием следующее уравнение (1) контурных токов:

При этом символы в формуле обозначают следующее (см. также фиг. 8):

U_b : измеренный защитным прибором 13b радиус-вектор напряжения, который указывает напряжение между фазой C' второй линии 11b и заземлением 82;

I_bL: измеренный защитным прибором 13b радиус-вектор тока, который указывает ток, протекающий в фазе C' второй линии 11b;

m: расстояние от защитного прибора 13b до места неисправности по отношению к всей длине линии 11b (=значение места неисправности);

Z_L: импеданс системы прямой последовательности фазы C' линии 11b;

I_PE: измеренный соседним защитным прибором 13а радиус-вектор тока заземления (на фиг. 8 не показан);

Z_K: импеданс связи, который указывает влияние между обеими линиями 11а и 11b (на фиг. 8 не показан);

U_F: снижение напряжения на месте неисправности;

I_bE: измеренный защитным прибором 13b радиус-вектор тока заземления;

Z_E: импеданс заземления.

Для второго контура 84 между первым защитным прибором 13d и коротким замыканием можно составить следующее уравнение (2) контурных токов:

При этом символы в формуле обозначают следующее (см. также фиг. 8):

U_d : измеренный защитным прибором 13d радиус-вектор напряжения, который указывает напряжение между фазой C' второй линии 11b и заземлением 82;

I_dL: измеренный защитным прибором 13d радиус-вектор тока, который указывает ток, протекающий в фазе C' второй линии 11b;

I_dE: измеренный защитным прибором 13d радиус-вектор тока заземления.

При применении соответствующего уравнения защитный прибор 13b или 13d может определить значение m места неисправности, указывающее место неисправности. При известном импедансе системы прямой последовательности линии в качестве дополнительных параметров должны быть установочные значения импеданса заземления и импеданса связи.

Если первая линия 11а полностью отключена (как показано на фиг. 8), не происходит никакого влияния за счет параллельных линий, так что в этом случае также не возникает импеданса связи. Поэтому, прежде всего, предусмотрено, что соседние защитные приборы 13а и 13b или 13c и 13d через коммуникационное соединение 15 обмениваются сигналами рабочего состояния, которые указывают, является ли соответственно соседняя линия 11а или 11b полностью включенной или полностью выключенной. Если защитный прибор 13b принимает сигнал рабочего состояния, который указывает, что первая линия 11а полностью выключена, то он может инициировать вычисление установочного значения для импеданса заземления. В этом случае не существует импеданс связи, и приведенные выше уравнения упрощаются:

или

При известном импедансе системы прямой последовательности линии в этом случае наряду со значением m места неисправности, также импеданс заземления является единственной неизвестной.

При первом пуске в эксплуатацию защитных приборов 13b и 13d в качестве начального значения для параметра импеданса заземления может применяться, например, установочное значение, выведенное из экспериментальных значений. Для определения возможного начального значения может, таким образом, применяться экспериментальное значение, так что отношение как действительной части, так и мнимой части между импедансом системы нулевой последовательности и импедансом системы прямой последовательности электрической линии передачи энергии обычно примерно равно 1. Отсюда можно оценить установочное значение для импеданса заземления, которое хотя и не является высокоточным, однако в любом случае гарантирует работоспособность защитных приборов.

При возникновении короткого замыкания заземления на фазе С' второй линии 11b, прежде всего эта фаза С' изолируется от остальной электрической сети энергоснабжения посредством силовых переключателей 12b и 12d.

После успешного отключения неисправной фазы С', значения тока и напряжения, которые были приняты в течение короткого замыкания заземления и сохранены во внутренних блоках памяти данных защитных приборов 13b и 13d на обоих концах второй линии 11b, могут передаваться через другое коммуникационное соединение 81 между защитными приборами 13b и 13d. При этом может осуществляться однонаправленная передача, при которой, например, принятые защитным прибором 13d значения тока и напряжения передаются на защитный прибор 13b. Альтернативно, может также осуществляться двунаправленная передача, при которой оба защитных прибора 13b и 13d передают свои значения тока и напряжения на соответственно другой защитный прибор. Так как короткое замыкание заземления к этому моменту времени уже отключено, передача соответствующих измеренных значений тока и напряжения может осуществляться за любое по длительности время, так что для коммуникационного соединения 81 достаточно соединение со сравнительно низкой пропускной способностью передачи данных.

С помощью собственных принятых в течение короткого замыкания заземления измеренных значений тока и напряжения и полученных с другого конца линии 11b измеренных значений тока и напряжения может затем одним или обоими защитными приборами 13b, 13d выполняться так называемый двусторонний алгоритм определения места неисправности, с помощью которого может очень точно определяться место неисправности, в котором возникло короткое замыкание заземления. Для этого из уровня техники известно множество возможных способов определения места неисправности, например, может применяться описанный в патенте Германии DE 44441334 С1 двусторонний алгоритм определения места неисправности. С применением такого двустороннего алгоритма определения места неисправности можно точно определить значение m места неисправности, которое указывает место короткого замыкания заземления по отношению ко всей длине линии:

,

Где l_b-F: участок отрезка линии от места 14b измерений до места неисправности;

l_ges: длина всей линии 11b.

Преимущество применения такого двустороннего алгоритма определения места неисправности заключается, в частности, в том, что он использует измеренные значения тока и напряжения на обоих концах линии 11b и поэтому может выполняться без знания импеданса заземления.

С помощью определенного на основе двустороннего алгоритма определения места неисправности значения m места неисправности в том защитном приборе, в котором измеренные значения тока имеются на обеих сторонах (то есть, при однонаправленной передаче в одном защитном приборе, а при двунаправленной передаче - в обоих защитных приборах) с применением соответствующего уравнения контурных токов (3) или (4) может определяться значение для импеданса заземления, которое соответствует значению m места неисправности, вычисленному с помощью двустороннего алгоритма определения места неисправности.

Иными словами, при этом вычисляется тот импеданс заземления, который при применении одностороннего определения места неисправности одним из защитных приборов 13b, 13d дал бы то же самое место неисправности, как при двустороннем вычислении места неисправности.

Для этого, например, уравнение (3) для защитного прибора 13b переписывается таким образом, что получается следующее уравнение:

Соответственно, при перестановке уравнения (4) для другого защитного прибора 13d получается следующее уравнение в качестве уравнения для расчета импеданса заземления:

Некоторые способы для двустороннего определения места неисправности, как, например, описанный в DE 4441334 С1 двусторонний способ определения места неисправности, выдают в качестве результата значение для снижения напряжения U_F на месте неисправности, так что это значение непосредственно может быть введено в соответствующее расчетное уравнение (6) или (7). Если значение для снижения напряжения U_F на месте неисправности не известно, то можно им, без особо заметного влияния на конечный результат, пренебречь и установить в нуль.

Так как в случае отключенной параллельной линии - таким образом, без влияния за счет импеданса связи - остальные значения, которые необходимы для уравнений (3) или (4), известны либо из измерений, либо как параметры линии, можно без проблем определить импеданс заземления Z _E. Вычисленный таким образом импеданс заземления может далее применяться как установочное значение для параметра «импеданс заземления» в защитных приборах 13b и 13d.

Если установочное значение для импеданса заземления описанным образом определено с высокой точностью, то при последующем коротком замыкании заземления, которое возникает при полностью включенной параллельной линии (на фиг. 8 не показано), может определяться установочное значение для импеданса связи. Таким образом, если защитный прибор 13b принимает от своего соседнего защитного прибора 13а во время короткого замыкания заземления сигнал рабочего состояния, который указывает на полностью включенную первую линию 11а, то он выполняет вышеописанным способом с помощью зарегистрированных во время короткого замыкания заземления измеренных значений тока и напряжения с обоих концов второй линии 11b двусторонний способ определения места неисправности, чтобы определить значение m места неисправности. С применением значения m места неисправности и уже определенного значения для импеданса заземления можно затем при перестановке уравнения (1) вычислить значение для импеданса связи:

Для этого только требуется передать зарегистрированный соседним защитным прибором 13а ток заземления I_PE по коммуникационному соединению 15 на защитный прибор 13b.

Соответственно, посредством перестановки уравнения (2) можно определить для другого защитного прибора 13d расчетное уравнение для импеданса связи.

Если точное значение для импеданса заземления еще не было определено, например, потому что параллельная линия еще никогда во время короткого замыкания заземления на второй линии 11b не отключалась, то можно зарегистрированные во время короткого замыкания заземления на обоих концах второй линии 11b измеренные значения тока и напряжения сохранять для последующего определения импеданса связи. Импеданс связи может тогда определяться в более поздний момент времени, когда для импеданса заземления будет иметься более точное установочное значение.

Если вычисление установочных значений для импеданса заземления и связи осуществляется в обоих защитных приборах 13b и 13d, то можно оба результата для импеданса заземления и связи сравнивать друг с другом. Если возникают слишком высокие отклонения между соответствующими результатами, то может предусматриваться, что, ввиду неопределенности результатов, вычисленные установочные значения отбрасываются и не применяются в качестве параметров для защитных приборов 13b и 13d.

Кроме того, может быть предусмотрено, что способ для вычисления установочных значений для импеданса заземления и связи сначала посредством выжидания нескольких коротких замыканий заземления выполняется многократно, и затем формируется среднее значение из нескольких вычисленных установочных значений. В этом случае соответствующее среднее значение применяется как новое установочное значение для защитных приборов 13b и 13d.

Особое преимущество описанного способа состоит в том, что вычисление установочных значений для импеданса заземления и связи выполняется некритичным образом по времени, то есть сначала осуществляется срабатывание соответствующих силовых переключателей 12b, 12d, чтобы отделить неисправность от электрической сети энергоснабжения, и только потом - в зависимости от состояния параллельной линии во время короткого замыкания заземления - осуществляется вычисление соответствующего установочного значения. Тем самым требования к другому коммуникационному соединению 81 поддерживаются сравнительно низкими, так как время передачи между защитными приборами 13b и 13d не играет никакой роли.

Защитные приборы 13b и 13d могут принимать измеренные значения тока и напряжения несинхронным образом. В этом случае в качестве алгоритма двустороннего определения места неисправности должен использоваться такой алгоритм, который измеренные значения тока и напряжения с обеих сторон линии 11b дополнительно синхронизирует и затем вычисляет значение m места неисправности. При таком способе обычно должно существовать непрерывное коммуникационное соединение между защитными приборами.

Также может быть предусмотрено, что защитные приборы 13b и 13d принимают свои измеренные значения тока и напряжения синхронно во времени, то есть взятие выборок в обоих защитных приборах выполняется синхронно. Для этого защитные приборы 13b и 13d имеют соответствующие внутренние устройства 27 временных меток (см. фиг. 2), которые через внешний датчик времени синхронизируются друг с другом. В качестве внешнего датчика времени может, например, использоваться GPS спутник, который с регулярными интервалами (например, с секундными интервалами) передает сигнал, из которого может извлекаться абсолютный сигнал времени. Защитные приборы синхронизируют свои внутренние устройства 27 временных меток с внешним датчиком времени тем, что они принимают GPS-сигналы и посредством не показанного GPS-приемника извлекают сигнал времени из GPS-сигнала. Вместо GPS-сигнала может также применяться любой другой сформированный внешним образом сигнал времени. Измеренные значения тока и напряжения ассоциируются с временной меткой, которая указывает момент времени их регистрации с точностью, например, в одну микросекунду, так что простым способом возможно сопоставление относящихся друг к другу измеренных значений тока и напряжения с обоих концов линии 11b для двустороннего способа определения места неисправности. Временная метка совместно с соответствующими измеренными значениями тока и напряжения передается между защитными приборами 13b и 13d. При таких измеренных значениях тока и напряжения с временными метками достаточным является лишь временно существующее коммуникационное соединение между защитными приборами. Если между защитными приборами не существует никакого коммуникационного соединения, то в таком случае также возможно измеренные значения тока и напряжения передавать между защитными приборами вручную с помощью носителя данных.

С помощью точно определенных описанным способом значений для импеданса заземления и импеданса связи можно очень точно выполнить одностороннее определение места неисправности. Наряду с преимуществами надежного различения внутренних и внешних неисправностей и точным указанием места неисправности на линии и связанными с этим невысокими затратами на ручные операции для поиска места неисправности, точное указание места неисправности также может использоваться для управления автоматическим повторным включением смешанных линий, которые выполнены частично как воздушная линия, а частично - как кабельная линия. Это поясняется более подробно со ссылкой на фиг. 9.

Фиг. 9 показывает в схематичном представлении линию 11b, которая выполнена в форме смешанной линии. Не показана параллельно к ней проходящая линия (например, линия 11а, см., например, фиг. 8). Первая часть 91 линии 11b выполнена как воздушная линия, при этом параллельные линии проведены через общие мачты воздушных линий. Вторая часть 92, напротив, выполнена как подземный кабель.

Многие неисправности на воздушных линиях электрических сетей энергоснабжения существуют лишь временно, так как они, например, вызваны контактом с животными или растениями. Поэтому такие неисправности часто после короткой фазы отключения уже устраняются. Это знание изготовители защитных приборов принимают во внимание посредством функции, определяемой как «автоматическое повторное включение» или «короткое прерывание». При этом разомкнутый ввиду неисправности силовой переключатель спустя короткое время ожидания (например, 1 секунду) автоматически вновь замыкается. Если неисправность в течение этого времени ожидания устранена, то линия может затем вновь эксплуатироваться. Если, однако, неисправность продолжает существовать, то соответствующий защитный прибор распознает ее вновь и снова размыкает силовой переключатель.

Этот способ действий может применяться для воздушных линий, так как там могут возникать временные неисправности, но не для подземных кабелей, для которых в случае неисправности следует исходить из продолжающейся помехи, например, разрушения изоляции. Поэтому автоматическое повторное включение может использоваться только для воздушных линий, но не для кабелей.

За счет точного указания места неисправности можно и при смешанных линиях, как в случае показанной на фиг. 9 линии 11b, проводить надежное различение неисправности на части 91 воздушной линии и неисправности на кабельной части 92. Для этого нужно на указанных местах 14b и 14d измерений на концах линии 11b, где, например, находятся подстанции сети энергоснабжения, предусмотреть защитные приборы 13b и 13d (см., например, фиг. 8), которые выполняют функцию дистанционной защиты. Они могут осуществлять определение места неисправности на линии 11b либо с помощью двустороннего определения места неисправности, либо одностороннего определения места неисправности с точно определенными параметрами для импеданса заземления и импеданса связи.

Предпочтительным образом выполняется двустороннее определение места неисправности, если между защитными приборами на обоих местах 14b и 14d измерений существует коммуникационное соединение. Если, напротив, соединение нарушено, то определение места неисправности может также осуществляться односторонним способом с точно определенными параметрами для импеданса заземления и импеданса связи.

Посредством точного указания места неисправности можно затем сделать вывод, где точно находится место неисправности на линии 11b. Если оно находится на части 91 воздушной линии, то может активироваться автоматическая функция повторного включения в защитных приборах 13b и 13d. Если, напротив, оно находится на кабельной части 92, то автоматическая функция повторного включения блокируется или деактивируется, чтобы не вызвать дополнительного ущерба или угрозы из-за повторного включения протекания тока на существующей неисправности.

Фиг. 10 показывает другой пример выполнения системы 100 защиты для параллельных линий, в котором выполняется распознавание так называемых «межсистемных неисправностей», то есть неисправностей, в которых участвуют, соответственно, по меньшей мере одна фаза обеих линий 11а и 11b. На фиг. 10 для примера показана межсистемная неисправность между фазой С первой линии 11а и фазой A' второй линии 11b. Межсистемные неисправности могут, однако, затрагивать также более чем две фазы (например, фазы А и В первой линии 11а и фазу C' второй линии 11b).

Обычно главные алгоритмы защиты функций дистанционной защиты защитных приборов 13а и 13b выполняют измерение тока и напряжения на соответствующих местах 14а и 14b измерений и определяют из них импедансы контуров для соответствующих базовых контуров. Защитный прибор 13а вычисляет на основе полученных на месте 14а измерений первой линии измеренных значений тока и напряжения импедансы контуров для следующих контуров проводник-проводник первой линии 11а:

- фаза А - фаза В (А-В),

- фаза А - фаза С (А-С),

- фаза В - фаза С (В-С).

Кроме того, определяются импедансы контуров для следующих контуров проводник-заземление первой линии 11а:

- фаза А - заземление (А-Е),

- фаза В - заземление (В-Е),

- фаза С - заземление (С-Е).

Из этих базовых импедансов контуров посредством комбинаций можно сделать выводы относительно более сложных контуров, например, контуров проводник-проводник-заземление (например, А-В-Е, А-С-Е, В-С-Е, А-В-С-Е) или контуров 3-проводника (А-В-С). Импедансы контуров отдельных контуров сравниваются между собой или с пороговым значениями (например, числовыми пороговыми значениями или областями активирования в комплексной числовой плоскости), и может приниматься избирательное, то есть относящееся к соответствующей фазе решение о наличии неисправности, например, когда импедансы контуров спадают ниже соответствующего порогового значения или импеданс одного контура заметно ниже, чем импедансы других контуров.

Для соседнего защитного прибора 13b на второй линии 11b, на основе зарегистрированных на месте 14b измерения значений тока и напряжения, соответственно способу для первой линии 11а, определяются базовые импедансы контуров для следующих контуров:

- фаза А' - фаза В' (А'-В'),

- фаза А' - фаза С' (А'-С'),

- фаза В' - фаза С' (В'-С')

- фаза А' - заземление (А'-Е),

- фаза В' - заземление (В'-Е),

- фаза С' - заземление (С'-Е).

Отсюда для второй линии 11b можно принять избирательное решение относительно затронутых неисправностью контуров.

В случае параллельных линий, в частности, воздушных линий, проходящих на тех же самых мачтах воздушных линий, наряду с неисправностями, которые относятся только к одной из обеих линий, из-за ненамеренных электрических соединений между фазами обеих линий 11а и 11b, могут возникать межсистемные неисправности, которые должны по возможности избирательным образом отключаться, то есть должны отключаться только неисправные фазы. В случае показанной на фиг. 10 межсистемной неисправности С-А' должны отключаться, следовательно, только фаза С первой линии 11а и фаза A' второй линии 11b. Остальные фазы не затронуты неисправностью и поэтому могут продолжать без опасения эксплуатироваться, благодаря чему сохраняется стабильность электрической сети энергоснабжения.

Если оба защитных прибора 13а и 13b соответственно применяют только измеренные значения их собственных линий 11а или 11b для вычисления импедансов контуров, то такие межсистемные неисправности не могут быть распознаны корректным образом, так как существует опасность трехполюсного отключения (вместо соответственно избирательного однополюсного отключения на обеих линиях 11а и 11b).

Поэтому в примере выполнения по фиг. 10 между защитными приборами 13а и 13b по коммуникационному соединению 15 непрерывно выполняется обмен по меньшей мере измеренными значениями тока и напряжения всех фаз, так что защитному прибору 13а, наряду с его собственными, зарегистрированными на месте 14а измерения измеренными значениями тока и напряжения фаз А, В, С, также предоставляются зарегистрированные защитным прибором 13b на месте 14b измерения измеренные значения тока фаз А', B', C'. Так как обе линии 11а и 11b обычно запитываются от общей сборной шины, напряжение, зарегистрированное на местах 14а и 14b измерений для обеих линий 11а и 11b, должно совпадать, так что достаточно передавать измеренные значения тока. В качестве альтернативы, однако, также возможно, дополнительно также передавать точные измеренные значения напряжения от соответственно другого защитного прибора через коммуникационное соединение 15.

С помощью принятых от соседнего защитного прибора 13b измеренных значений тока и, при необходимости, напряжения, защитный прибор 13а может, дополнительно к шести базовым импедансам контуров собственных фаз, также определить базовые импедансы контуров следующих контуров межсистемных неисправностей:

- фаза А - фаза A' (А-A'),

- фаза А - фаза B' (А-B'),

- фаза A - фаза С' (A-С'),

- фаза B - фаза A' (B-A'),

- фаза B - фаза B' (B-B'),

- фаза B - фаза C' (B-C'),

- фаза C - фаза A' (C-A'),

- фаза C - фаза B' (C-B'),

- фаза C - фаза С' (C-С').

Соответственно защитный прибор 13bc помощью принятых от защитного прибора 13а измеренных значений тока и напряжения, дополнительно к шести базовым импедансам контуров собственных фаз, также может определить базовые импедансы контуров следующих контуров межсистемных неисправностей:

- фаза А' - фаза A (А'-A),

- фаза А' - фаза B (А'-B),

- фаза A' - фаза С (A'-С),

- фаза B' - фаза A (B'-A),

- фаза B' - фаза B (B'-B),

- фаза B' - фаза C (B'-C),

- фаза C' - фаза A (C'-A),

- фаза C' - фаза B (C'-B),

- фаза C' - фаза С (C'-С).

Так как обычно через сборную шину одинаковые фазы (например, фазы А и A') обеих линий 11а и 11b уже электрически связаны, то вычисление соответствующих контуров неисправностей было бы излишним. Однако могут быть конфигурации (например, прерванные сборные шины), в которых также вычисление этих контуров неисправности является целесообразным.

Посредством вычисления всех базовых импедансов контуров оба защитных прибора 13а и 13b могут теперь распознать также межсистемные неисправности и выполнить избирательное отключение.

В предпочтительном примере выполнения имеющиеся в защитных приборах устройства 32 контроля коммуникации (см. фиг. 3) распознают сбой, в случае, когда коммуникационное соединение 15 прервано или коммуникация неисправна, и выдают соответствующий сигнал отказа. За счет этого защитные приборы вынуждаются к тому, чтобы вместо главного алгоритма защиты, при котором также проверяются контуры межсистемных неисправностей, применять запасной алгоритм защиты, при котором проверяются только собственные контуры неисправностей. Тем самым, с одной стороны, экономится вычислительная мощность, за счет того, что за неимением измеренных значений от параллельной линии неполные контуры межсистемных неисправностей больше не проверяются. Кроме того, ввиду отсутствующих измеренных значений от параллельных линий, надежно исключаются ложные решения, если контуры межсистемных неисправностей исключаются из проверки.

Фиг. 11 показывает пример выполнения системы 110 защиты, которая выполнена с возможностью распознавания двойных неисправностей заземления с участием обеих линий 11а и 11b. Такие неисправности обозначаются так же как перекрестные неисправности. На фиг. 11 только для примера представлены неисправности заземления по отношению к фазе С первой линии 11а и фазе A' второй линии 11b.

Такие двойные неисправности заземления, то есть одновременно (или по меньшей мере почти одновременно) возникающие одиночные неисправности заземления (то есть неисправности заземления, при которых возникает короткое замыкание между отдельной фазой и заземлением) на обеих параллельных линиях при определении импеданса различных контуров в соответствующих защитных приборах 13а и 13b за счет эффектов связи могут дать неточные результаты, из которых отдельные защитные приборы 13а и 13b могут ложным образом сделать вывод о многофазном коротком замыкании заземления его собственной линии, следствием чего будет многополюсное отключение.

Чтобы иметь возможность избирательного распознавания фазы с неисправностью заземления, в системе 110 защиты по фиг. 11 измеренные значения, в частности измеренные значения тока, которые получены на местах 14а и 14b измерений от защитных приборов 13а и 13b, обмениваются посредством коммуникационного соединения 15. На основе собственных и принятых от другого защитного прибора 13а и 13b измеренных значений, функции защиты отдельных защитных приборов 13а и 13b могут проверить, возникают ли указывающие на состояние неисправности измеренные значения только по отношению к одной из обеих линий 11а и 11b или по отношению к обеим линиям 11а и 11b. Например, для этого измеренные значения тока по отношению к фазам А, В, С, А', B', C' сравниваются между собой или с определенными пороговыми значениями, чтобы из-за сравнительно высоких протекающих токов можно было принять решение о неисправности отдельных фаз обеих линий. Если одновременно соответствующий радиус-вектор импеданса для фазы, которой соответствует такое повышенное протекание тока, лежит в области срабатывания, то от защитных приборов 13а и 13b могут посылаться соответствующие сигналы срабатывания на соответствующие силовые переключатели 12а и 12b, чтобы побуждать их отключать фазы, затронутые неисправностью заземления.

В представленном примере радиус-вектора импеданса по меньшей мере неисправных фаз С и A' лежали бы в соответствующих областях срабатывания; на основе эффектов связи могут также другие радиус-вектора импеданса остальных - не затронутых неисправностью - фаз лежать в соответствующих областях срабатывания. На основе учета отдельных фазных токов собственной и соответствующей другой линии 11а или 11b защитные приборы 13а и 13b могут, однако, принять решение о том, что короткие замыкания заземления должны иметь место относительно обеих линий 11а и 11b, так как фазные токи в фазах С и А' заметно превышены. Таким способом может вызываться избирательное отключение только неисправных фаз С и А', без ненужного полного отключения одной или обеих линий.

Отдельные описанные со ссылками на фиг. 4-11 примеры выполнения различных защитных функций могут отдельно или в любой комбинации использоваться в защитных приборах, так что обеспечивается возможность всеобъемлющей защиты параллельных линий.