用于定位电能供应网中短路的方法和布置的制作方法
【专利说明】用于定位电能供应网中短路的方法和布置
[0001]本发明涉及用于确定电能供应网，尤其是中压电网中过流方向的方法和布置。
[0002]在电能供应网，也称为配电电网中，使用局部电网站或变压站来变压和分配电流。将电流网的中压级和低压级互相连接的局部电网站或变压站通常由中压转换设备、变压器和低压配电设备构造。在局部电网站中安装短路指示器(其指示出现的过流)，以便于定位中压电网中的短路。
[0003]明确导向的负载流和径向运行的电网先前导致电能供应网中明确的短路方向，以便能够利用短路指示器来绝缘故障点。如果中压电网在闭合的环路中或者作为多分支电网(就是说，在该电网中每个电网节点连接一个或多个其他的电网节点)运行，那么可能出现从不同的方向为短路供电。
[0004]此外，分散的设备导致变化的负载流并且可能对过流提供贡献。在两种情况下，为了明确地绝缘故障点仅仅过流的识别是不够的。而明确地定位有故障点的电网区段只能够通过增加短路或过流的方向信息来实现。为此，较近期的短路指示器使用中压转换设备的电容拾取器，其在适当的意义下只提供用于以降低的测量质量确立电压测量的电压的不存在。如果尤其是在空气绝缘的设备中电容拾取器不存在，则不能进行短路或者过流的方向识别。
[0005]因此本发明的目的是给出用于确定电能供应网、尤其是中压电网中过流的方向的方法和布置，其中利用所述的方法和布置能够实现可靠地绝缘由短路或过流造成的故障点，尤其是在即使电能供应网的转换设备不具有电容拾取器的时候。
[0006]该目的通过根据权利要求1的确定电能供应网中过流的方向的方法以及通过根据并列的权利要求7的布置得以解决。
[0007]有利的实施例在从属权利要求中公开。
[0008]根据本发明，提供用来确定电能供应网中过流方向的方法，所述电能供应网通过变压器互相连接中压电网和低压电网(也称中压级和低压级)，其中布置在中压级和低压级之间的变压器将中压变压到低压。
[0009]根据本发明的方法包括以下步骤。
[0010]在第一步中，借助第一测量变换器，在至少一个中压级的输出线路中执行电流测量以及在下游布置的低压配电单元或者变压器的低压级中执行电压测量以及检测过流。在此例如，使用电流转换器或电流传感器来测量电流。低压级中的电压测量能够以有利的方式通过直接记录测量变换器中或处理单元中的电压进行。电压转换器或者电压传感器不是必须的。
[0011]在第二步中，在中压级I中测得的电流和在低压级3中测得的电压之间的相位差根据电流测量和电压测量确定。
[0012]在第一测量变换器中或者与所述第一测量变换器交互的处理单元(例如远程单元)中，在考虑到变压器相位旋转的情况下评估在中压级中所测的电流和在低压级中所测的电压之间的相位差，结果是相关于变压器的相位旋转确定过流的方向并且校正有关该方向所做出的确定。根据参考系能够定位在测量位置的上游或下游的故障。该方向能够根据相位差的值确定。
[0013]为了更准确地确定过流的方向，在本发明的一个实施例中，能够在第一测量变换器或者处理单元中设置修正相位角，而该修正相位角例如考虑到线路相位角。线路相位角考虑电流的相位旋转，该相位旋转由导线阻抗造成。
[0014]在根据本发明方法的优选实施例中，第二测量变换器布置在变压器的低压级上，且利用所述变压器在低压级执行额外的电流测量和电压测量，其中根据额外的测量，确定通过变压器的功率流(Leitungsf Iuss)且由此根据该功率流和相位角的量确定取决于负载的电压差。这通过应用在处理单元中实施的变压器等效电路图或变压器模型进行。利用该确定的相位角，能够额外地修正在中压电流和低压级中的电压之间的相位差，这即使在例如通过以分散方式布置在供电网中的电能设备，发生通过变压器的负载流时的短路情况下也尤其有用，且这使得相位旋转角不容忽视。
[0015]作为使用测得的电流和测得的电压之间的相位差的备选方式，利用之前描述的方法也能够确定功率流以及由此确定中压电网中的功率流方向。基于功率流方向同样能够确定有关过流方向的方向决定，其中故障位于电力的供电方向。
[0016]在根据本发明的方法的另一个实施例中，在集成入测量变换器或者处理单元中的存储器中，在短路发生或者过流发生处的上游执行电压的外推，并且基于这些存储的值从所述外推确定电流的方向，由此在非常小的电压值的情况下以有利的方式提高确定方向的可靠性。
[0017]根据本发明的另一方面，提供用来确定在带有至少一个局部电网站或变电站的电能供应网中的过流方向的布置，所述电能供应网通过变压器互相连接中压级和低压级。
[0018]根据本发明的布置配备有第一测量变换器，在所述测量变换器中在中压级识别过流并确定电流的方向。
[0019]第一测量变换器布置在至少一个中压级的输出线路上，并且在中压级上执行电流测量以及在变压器的低压级上执行电压测量，并且根据以上测量检测待决的过流。
[0020]第一测量变换器或者与所述第一测量变换器交互的处理单元根据电流测量和电压测量确定在电流和电压之间的相位差或者确定中压级中的功率流并且考虑到变压器的相位旋转评估所述相位差或功率流，并且根据以上所述的评估确定过流的方向。
[0021]根据有关本发明的布置的有利的实施例提供第二测量变换器，所述第二测量变换器与第一测量变换器交互并且在变压器的低压级上实施额外的电流测量和电压测量。接着能够根据该测量，确定通过变压器的功率流且能够由此根据功率流和相位角的量确定取决于负载的电压差。
[0022]测量变换器的电流测量实施为电流转换器或者电流传感器。
[0023]根据本发明，第一测量变换器和/或第二测量变换器通过通信单元连接以便通过远程分析来绝缘在电能供应网中的故障点，所述通信单元具有电网控制中心或者更高级的系统，其例如实施为管理/控制系统，该管理/控制系统接收关于由局部电网站或者变压站的测量变换器或者处理单元提供的过流方向的测量值或者通知，以用于进一步处理。例如，控制系统能够因此根据接收自多个局部电网站或变压站的通知借助于所存储的电网拓扑自动地绝缘故障点，所述控制系统之后可建议用来排除受影响的电网部分的转换操作以及建议再次提供未受影响的电网部分，或者所述控制系统可自动地实施这些过程。
[0024]通信单元优选地安置在分开的装置中，然而也能够集成在处理单元中。
[0025]在用来定位电能供应网的中压级中的短路的根据发明的布置的实施例中，局部电网站或者变压站配备有显示装置，所述显示装置显示关于从测量值得到的过流的方向的数据和通知，以及例如可以派出故障排除队伍前往该变压站。
[0026]根据在图1中描绘的根据本发明布置的实施例，进一步解释和描述本发明以及有利的设计和改进。
[0027]图1中示意性地描绘电能供应网的部分区域，所述部分区域也能够包括分散的电能设备，所述的电能供应设备带有中压级I和低压级3。
[0028]中压电网通过(包括在本图中描绘为主要组件的变压器4的)变压站将中压级2的更高的电压变压到低压级3的更低的电压。
[0029]在中压级I和低压级3之间的变压站也称为局部电网站，因为其布置在居民区中靠近住宅并且为最终用户提供的电网电压。
[0030]在中压级I的输出线路中，电流通过第一测量变换器2测量并且检测过流。同时，