[发明专利]电网中的短路识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路识别方法，尤其是一种用于电网中的短路的早期识别的方法。

背景技术

通常在网络中防止短路使每个电网安全。对此，在私人的室内布线的领域中设有微型断路器。在工业应用中，特别是在电力设备中或者在机械中，防止短路是通过断路器形式的保护装置实现的，这些保护装置通过适合的触发单元在短路情况下打开。

这样的保护装置为了既保护电力设备(电缆、汇流排(Stromschienen)等)又保护接通的负荷(机器等)在短路情况下首先限制流动的电流。在短路情况下，该电流限制促使在电力设备的动态负荷(通过电流平方给出)和热负荷(通过电流平方的积分给出)的降低。该负荷取决于开关的响应时间，响应时间应该尽可能地小于0.5ms。该响应时间特别取决于这种时间(固有时间)，电子分析评估单元需要该时间以用于识别短路。

电子触发单元的短路识别时间长(远大于100μs)的问题特别也可以从断路器的特性曲线族(Kennlinienfeldern)中看出。如果将两个具有相同的机械结构和不同的触发单元(电子的和热磁的)的断路器的断开特征曲线(Ausschaltkennlinie)进行比较，则因此特别是在高的短路电流中记录了具有电子触发单元的断路器的明显更高的断开时间。由于作用持续时间更长，这导致要保护的设备的自身的高负荷并且由于在开关中转换的高的能量而也对断路器的切换能力产生负面效果。

为了识别短路，在许多电子触发器中将流动电流的瞬时值与阈值相比较，这根据短路的形式可以持续相对较长的时间。

为了缩短直到识别出短路的时间而已经提出了，将电流曲线(电流的第一时间导数(zeitliche Ableitung))的斜率考虑作为可替换的准则。这种形式的触发仅响应于电流曲线的斜率，但是并不响应于所到达的电流强度。该准则首先仅用于在直流电快速开关中缩短断开时间，这是因为在交流电系统或者三相交流电系统中，电流增加速度、短路电流和电压之间的关系取决于短路的时间点和电网的功率因数。

在DE 36 42 136 C2中提出了两个准则的组合、电流的瞬时值和电流斜率。对此，在每条主电路中将传感器、例如Rogowski电流互感器(Wandler)用于确定电流斜率。接下来由电流斜率和电流的瞬时值形成了数字的数值对(Wertepaaren)，并将该电流瞬时值与预定的阈值相比较。这种比较优选地通过轨迹准则来实现。DE 3642 136 C2中所述算法的缺点在于，该算法只能在没有起始电流的情况下实现切换过程的评估。因此，功率因数的改变，例如通过接通或者断开大的机器或者通过其他的电流变化，就可能已经导致触发，尽管该改变仍然在允许的范围之内。

在DE 015 88 096 A中，将电流的第一和第二导数的总和应用作为用于短路识别的准则。其中，第二导数通过LC电路由电流的第一导数产生，因此，该信号通过补偿元件得到保障。此外，该信号基于LC电路而是功率相对较弱的，这使得其分析评估变得困难。对响应值g的测定和因数x和y的确定没有在DE 015 88 096 A中进行说明。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于改进保护装置的切换时间(Schaltzeit)的方法。

本发明的目的在方法方面通过权利要求1所述的特征来实现。

该方案设计为：将电流以及电流的第一和第二时间导数分别在同一个时间点和以相同的时间间隔连续地、依次测定，并且分别作为数字的数值序列继续处理；每个数值序列分配有一个预定的极限值；三个数值序列中的数值与分别分配的极限值比较；每个超过所分配的极限值的数值分配有一个加权数；属于同一个时间点的加权数分别求和得出第一加权总和；分别针对预定数量的紧邻依次排列的时间点将第一加权总和求和得出第二加权总和；第二加权总和与另一个预定的极限值比较；当第二加权总和超过预定的极限值时，识别为短路。根据本发明的方法能够使得短路识别时间小于100μs并且因此明显改进了相应的电网的电流受限的特性。

如果将第一时间导数分别在同一个时间点和以相同的时间间隔连续地、依次测定；并且，如果由第一时间导数通过积分计算出电流，以及由第一时间导数通过微分计算出电流的第二时间导数，那么这在技术上是简单的。

附图说明

以下借助实施例对本发明进行详细描述。其中示出了：

图1示出了短路电流的时间曲线和该电流的第一和第二导数，

图2示出了欧姆电感电路形式的电网的等效电路图，

图3以标准化的视图示出了根据图2所示电网在接通时间点的电流的第二导数，