[发明专利]用于保护电网免受故障影响的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于保护电网免受电故障影响的系统及方法。

背景技术

如已知的，供电网或供电系统使用保护器件，通常是断路器，保护器件起到为了确保插入有保护器件并连接有负载的电气电路的正确操作所需的多种功能。例如，保护器件确保能够获得多个设施所必需的标称电流，使得负载能够正确地插入电路以及与电路断开，具体地，保护器件保护电网和安装在电网中的负载使其免受故障事件如过载和短路影响。

针对此目的，存在有大量的用于上述器件的工业解决方案。最通常的和传统的方案使用一对或多对触头，这些触头通过机械装置或机电装置耦接或分离以断开或恢复流动电流。

其他更先进的保护器件包括设置有电子保护单元的自动断路器，该电子保护单元在发生故障时触发引起断路器触头的分离的运动链。

已知，在电网的故障事件期间，获得对上述保护器件的非常高的干预选择性尤其重要。

术语“干预选择性”或简言之“选择性”被理解成是表示与电网的靠近故障位置的电源相对地有限的部分相隔离的能力。

换言之，术语“选择性”表示以协调和有限的方式进行操作的能力，以降低由故障引起的无效性，将无效性限制到电网的仅实际上处于风险中的部分，因此，同时保持系统或电网的其余部分的操作状态。

另一方面，已知，在系统设计中获得高水平的选择性是特别难的方面。实际上，必须协调对更好的干预可靠性的需求与对建造和管理电网的成本的控制的明显需要。

在传统电网中，通过遍及经区分的层级来分布保护器件（从基于电源的观点来看，离电源较近的上游的层级传统上被认为属于较高的层次）以及根据器件所占据的层级来选择针对每个保护器件的脱扣特性，从而获得特定的选择性水平。

假定电网的每个分支被标定尺寸以安全地传导充足的电力来供给连接到电网的所有较低层级，则通过利用存在于属于不同的层级的保护器件中的脱扣参数（脱扣电流、脱扣时间、触头机械惯性等）的微分来获得选择性。

以这种方式，由故障事件引起的无效性仅影响电网的以下部分：由具有紧接地位于自身出现故障的层级或位置的上方的层级的保护器件来控制的部分。

一些已知类型的技术解决方案提供了所谓EFDP（早期故障检测预防）类型的保护器件的使用，其具有在彼此之间通信的能力，以在故障事件时协调各自的干预模态。

根据选择性和自下而上型的干预逻辑来设计这些确立的解决方案，即，如果EFDP器件检测到故障，则不管其在电网上的位置，EFDP器件都生成发送到位于电网的上游处的所有其他的EFDP器件的联锁信号，该联锁信号抑制EFDP器件的干预能力。

如果所讨论的EFDP器件自身没有被位于下游的另一个EFDP器件联锁，则EFDP器件直接操作断开电流。

虽然已知类型的解决方案使得能够执行方案的被设计的相当好的功能，但是，没有进一步改善的空间和需要。

发明内容

因此，本发明的目的是提供关于已知方案的改进方案；特别是关于当对在电网上的电故障进行检测时的选择性干预。

根据以下的描述和由所附权利要求所限定的描述，通过用于保护电网免受电故障影响的系统及方法来实现该目的。

具体地，本发明提供了一种用于保护电网免受电故障影响的系统，包括：

–多个断路器，多个断路器中的每个断路器与对应的电网区域相关联，所述多个断路器包括至少第一断路器和一个或多个其他断路器，其中，第一断路器与第一电子单元操作地相关联并且布置在第一层级处，一个或多个其他断路器中的每个其他断路器包括对应的第二电子单元并且布置在层次上低于上述第一层级的并且彼此级联的一个或多个其他层级处，其特征在于，所述第一断路器包括至少一个半导体电子断开器件，并且所述第一电子单元配置成使得当在电网区域中出现电故障时：

–第一电子单元驱动上述半导体电子断开器件，以至少将流经所述半导体电子断开器件的电流限制预定时长；

–以及给所述一个或多个其他断路器中的至少一个断路器发送干预指令，该干预指令适于使得能够对检测到故障的断路器中的布置在离故障发生的区最近并且紧处于所述区的上游的断路器进行干预。

本发明也包括用于保护设置有多个断路器的电网的方法，多个断路器中的每个断路器与对应的待保护以免受电故障影响的电网区域相关联，其特征在于，该方法包括以下步骤：