用于測(cè)試供能網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)空間分布式保護(hù)設(shè)備的方法以及相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于測(cè)試供能網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)空間分布式保護(hù)設(shè)備的方法以及相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及用于測(cè)試和/或檢驗(yàn)被用于保護(hù)供能網(wǎng)絡(luò)(例如高壓電網(wǎng))的多個(gè)空間分布式保護(hù)設(shè)備的方法和測(cè)試系統(tǒng)。
[0002]用于供能網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)設(shè)備包括一個(gè)或更多個(gè)保護(hù)單元，其監(jiān)測(cè)供能網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程變量(例如電流、電壓以及例如斷路器的切換狀態(tài)或者例如變壓器的狀態(tài))并且分析這些變量以確定故障。如果通過(guò)該分析保護(hù)設(shè)備在被分配給它的、供能網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)區(qū)域中檢測(cè)到故障，那么保護(hù)設(shè)備輸出切換命令以便啟動(dòng)特別是斷路器，利用斷路器通過(guò)切斷供能網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)部分來(lái)隔離所檢測(cè)到的故障。為此，斷路器中斷供能網(wǎng)絡(luò)的能量流，其中斷路器中斷例如供能網(wǎng)絡(luò)的線路或者變壓器一側(cè)的能量流。而且，一些保護(hù)設(shè)備和保護(hù)單元能夠在一定的間歇時(shí)間之后輸出切換命令，以便再次閉合之前斷開(kāi)的斷路器。如果當(dāng)斷路器閉合時(shí)不再存在故障，那么保護(hù)設(shè)備或者保護(hù)單元返回到對(duì)供能網(wǎng)絡(luò)的正常監(jiān)測(cè)。如果另一方面在斷路器閉合時(shí)還應(yīng)存在故障，那么保護(hù)設(shè)備或者保護(hù)單元識(shí)別出這點(diǎn)，使得保護(hù)設(shè)備或者保護(hù)單元立即重新斷開(kāi)斷路器。
[0003]供能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)被理解為特別指的是包括線路之間的電壓大于1kV的線路的網(wǎng)絡(luò)。這里所指的供能網(wǎng)絡(luò)包括一方面電壓大于10kV的能量傳輸網(wǎng)絡(luò)和另一方面電壓大于1kV(例如20kV)的所謂的能量分配網(wǎng)絡(luò)。所述電壓能夠是交流電壓(例如50Hz)或者直流電壓。斷路器被配置為中斷這種高壓線路的有源電連接。斷路器能夠切換高過(guò)載電流和短路電路(最高達(dá)到SOOkA)，因此并且必須能夠?qū)⑺鼈儽３诸A(yù)定的時(shí)間間隔并且再次對(duì)它們進(jìn)行切換。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，主要通過(guò)在隔離測(cè)試中測(cè)試單獨(dú)的保護(hù)設(shè)備來(lái)執(zhí)行這些保護(hù)設(shè)備的測(cè)試。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，正確系統(tǒng)行為的證明、即所有組件(特別是保護(hù)設(shè)備)的正確交互通常不是通過(guò)功能測(cè)試而是通過(guò)相應(yīng)技術(shù)資料的檢查來(lái)提供。
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)供能網(wǎng)絡(luò)的空間分布式保護(hù)設(shè)備的測(cè)試，使得即使空間分布式保護(hù)設(shè)備的正確交互也利用為此產(chǎn)生的測(cè)試序列來(lái)驗(yàn)證。
[0006]根據(jù)本發(fā)明通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試供能網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)空間分布式保護(hù)設(shè)備的方法、通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于對(duì)供能網(wǎng)絡(luò)的被布置在空間分布位置處的多個(gè)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試系統(tǒng)、通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制設(shè)備以及通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了該目的。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的優(yōu)選和有利實(shí)施例。
[0007]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，提供了用于測(cè)試供能網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)空間分布式保護(hù)設(shè)備的方法。這些保護(hù)設(shè)備中的每個(gè)被配置為在供能網(wǎng)絡(luò)的由相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備監(jiān)測(cè)的區(qū)域中檢測(cè)到故障時(shí)，隔離該故障(特別通過(guò)斷開(kāi)被分配的斷路器)。根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟:
[0008]a)生成初始測(cè)試序列，使用該初始測(cè)試序列能夠測(cè)試和/或檢驗(yàn)一個(gè)或更多個(gè)保護(hù)設(shè)備。在這種情況下，每個(gè)測(cè)試序列包括用于待測(cè)試保護(hù)設(shè)備的供能網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程變量形式的輸入并且還能夠包括目標(biāo)輸出(測(cè)試響應(yīng))兩者，所述目標(biāo)輸出待由被測(cè)試保護(hù)設(shè)備在每種情況下根據(jù)輸入來(lái)輸出。
[0009]b)將測(cè)試序列輸出或應(yīng)用到保護(hù)設(shè)備。
[0010]c)檢測(cè)被測(cè)試保護(hù)設(shè)備的輸出，其中，相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備基于被應(yīng)用到相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備的測(cè)試序列來(lái)輸出這些輸出。
[0011]d)分析輸出并且根據(jù)輸出生成保護(hù)設(shè)備的輸入。如果保護(hù)設(shè)備的輸出(例如斷開(kāi)斷路器的切換命令)導(dǎo)致其他保護(hù)設(shè)備的過(guò)程變量的改變，那么為這些其他保護(hù)設(shè)備生成對(duì)應(yīng)于這些輸出的(以被改變的過(guò)程變量的形式的)輸入。
[0012]如果這些(新)生成的輸入還不是測(cè)試序列的一部分，那么測(cè)試序列被相應(yīng)的(新)生成的輸入擴(kuò)充，并且方法返回到步驟b或者繼續(xù)進(jìn)行步驟b。
[0013]如果另一方面，(新)生成的輸入已經(jīng)是測(cè)試序列的一部分，那么方法繼續(xù)進(jìn)行下面的步驟e。
[0014]e)評(píng)估保護(hù)設(shè)備的輸出。最晚在該步驟中驗(yàn)證在測(cè)試期間由保護(hù)設(shè)備生成的輸出是否對(duì)應(yīng)于目標(biāo)輸出，所述目標(biāo)輸出能夠例如是測(cè)試序列的一部分。在這種情況下，目標(biāo)輸出特別確立了相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備應(yīng)該輸出什么(例如以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式)和相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備應(yīng)該在何時(shí)輸出目標(biāo)輸出(例如在第一時(shí)間間隔之后和在第二時(shí)間間隔結(jié)束之前，這兩個(gè)時(shí)間間隔均以測(cè)試序列的應(yīng)用開(kāi)始)。保護(hù)設(shè)備的所有輸出的評(píng)估結(jié)果是保護(hù)設(shè)備是否已經(jīng)正確執(zhí)行測(cè)試序列。
[0015]步驟b)和c)特別地在時(shí)間上同步發(fā)生，使得測(cè)試序列被所有測(cè)試設(shè)備同步應(yīng)用到保護(hù)設(shè)備并且同時(shí)的輸出接收相同的時(shí)間標(biāo)記。這通過(guò)在測(cè)試設(shè)備中的例如通過(guò)GPS同步的高精度時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，還能夠在步驟d)中的分析中或者在步驟e)中的評(píng)估中考慮對(duì)保護(hù)設(shè)備的某些輸出進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)間點(diǎn)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，即使各種保護(hù)設(shè)備被定位為在空間上彼此遠(yuǎn)離，也有利地驗(yàn)證了這些保護(hù)設(shè)備的交互?？臻g分布式保護(hù)設(shè)備應(yīng)被理解為指的是這些保護(hù)設(shè)備中的至少兩個(gè)彼此遠(yuǎn)離至少1km。然而，這些保護(hù)設(shè)備中的至少兩個(gè)還能夠彼此遠(yuǎn)離幾十千米、幾百千米甚至幾千千米。
[0017]各個(gè)保護(hù)設(shè)備的輸出能夠包括切換斷開(kāi)命令和重新閉合命令，使用開(kāi)關(guān)斷開(kāi)命令使斷路器斷開(kāi)，使用重新閉合命令使斷路器再次閉合。
[0018]如果保護(hù)設(shè)備的輸入是電流或電壓，則這些能夠被固定幅值、相位角和/或頻率的指示所限定。然而，這些輸入還能夠被限定為斜坡的形式，其在于電壓或電流的幅值例如在一定時(shí)間段內(nèi)從第一數(shù)值增大或減小到第二數(shù)值。
[0019]由于當(dāng)測(cè)試保護(hù)設(shè)備時(shí)考慮了斷路器的斷開(kāi)和重新閉合兩者，所以除了包括待測(cè)試空間分布式保護(hù)設(shè)備之外還包括供能網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)有利地在其交互中被測(cè)試。由于觀察到的切換命令(對(duì)斷路器來(lái)說(shuō))被反映在過(guò)程變量中，所以斷路器的斷開(kāi)和重新閉合有利地在根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備的測(cè)試中被模擬。
[0020]特別地借助于由保護(hù)設(shè)備保護(hù)的供能網(wǎng)絡(luò)的模型來(lái)根據(jù)檢測(cè)到的保護(hù)設(shè)備輸出(例如切換命令)生成新的輸入。從檢測(cè)到的輸出出發(fā)，借助于該模型確定供能網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程變量的改變，用于待測(cè)試保護(hù)設(shè)備的輸入然后源自這些改變。
[0021]通過(guò)使用供能網(wǎng)絡(luò)的模型，如果斷路器在第二位置處閉合(例如通過(guò)第二保護(hù)設(shè)備的切換命令)，則能夠有利地在第一位置處(即對(duì)于第一保護(hù)設(shè)備)確定或者模擬供能網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程變量的時(shí)間行為。換言之，通過(guò)供能網(wǎng)絡(luò)的模型能夠模擬第二保護(hù)設(shè)備的輸出(例如切換命令)對(duì)由第一保護(hù)設(shè)備檢測(cè)到的過(guò)程變量的影響，即使兩個(gè)保護(hù)設(shè)備間隔很多千米也是如此。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，該模型是靜態(tài)、動(dòng)態(tài)或暫態(tài)模型。
[0023]靜態(tài)模型對(duì)供能網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定狀態(tài)建模，而動(dòng)態(tài)模型還能夠?qū)鐢嗦菲鞯那袚Q過(guò)程建模。由于暫態(tài)模型即使在具有精確時(shí)間響應(yīng)的切換過(guò)程的情況下也對(duì)供能網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程變量建模，所以暫態(tài)模型是三個(gè)當(dāng)中最準(zhǔn)確的。
[0024]保護(hù)設(shè)備保護(hù)供能網(wǎng)絡(luò)或者更確切地保護(hù)供能網(wǎng)絡(luò)的被分配給該保護(hù)設(shè)備的區(qū)域，其中在檢測(cè)到供能網(wǎng)絡(luò)中的故障時(shí)，保護(hù)設(shè)備輸出切換命令。切換命令被傳輸?shù)奖环峙浣o保護(hù)設(shè)備的斷路器，一旦接收到該切換命令，該斷路器中斷高壓線路或者供能網(wǎng)絡(luò)的一部分，以便因此保護(hù)由該保護(hù)設(shè)備保護(hù)的供能網(wǎng)絡(luò)不受故障的影響。
[0025]為了監(jiān)測(cè)供能網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)設(shè)備檢測(cè)供能網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程變量，例如在高壓線路中流動(dòng)的電流，例如或者在兩條高壓線路之間存在的高電壓。為此，借助于連接到相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備的供能網(wǎng)絡(luò)的變壓器來(lái)有利地轉(zhuǎn)換電壓或電流，使得保護(hù)設(shè)備能夠監(jiān)測(cè)較低電壓(例如100V)形式的和/或較低電流(例如1A)形式的過(guò)程變量。而且，存在替代的變壓器(例如Rogowski變壓器)，其將高電壓和/或強(qiáng)電流直接轉(zhuǎn)換為小信號(hào)(mV范圍)或者數(shù)字信號(hào)，這些信號(hào)然后由被連接的保護(hù)設(shè)備監(jiān)測(cè)。根據(jù)以這種方式轉(zhuǎn)換的過(guò)程變量，保護(hù)設(shè)備確定在供能網(wǎng)絡(luò)中是否存在故障。例如如果電流升高到高于電流閾值或者如果電壓下降到低于電壓閾值，則在這種情況下存在故障。
[0026]保護(hù)設(shè)備的待驗(yàn)證測(cè)試序列能夠以小信