專利名稱：用于保護(hù)電力系統(tǒng)的設(shè)備的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)AC電力系統(tǒng)的設(shè)備的裝置，該裝置包括 第一裝置，配置成檢測(cè)所述電力系統(tǒng)的電力參數(shù)， 第二裝置，配置成在將所述電力系統(tǒng)視為如下等效雙電機(jī)系統(tǒng)之時(shí)使用檢測(cè)的所述參數(shù)的值來(lái)提供與在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)限定為如下條件的磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息，該等效雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)和在其間的互連，在該條件下所述兩個(gè)理論電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的相互角度經(jīng)過(guò)180°，以及 第三裝置，配置成基于所述信息來(lái)執(zhí)行用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的設(shè)備的控制， 以及一種根據(jù)所附獨(dú)立方法權(quán)利要求的前序部分所述的用于保護(hù)這樣的電力系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
包括對(duì)任何可設(shè)想類型的AC電力系統(tǒng)的保護(hù)，并且這樣的系統(tǒng)通常但是未必包括發(fā)電機(jī)、變壓器、轉(zhuǎn)換器和用于傳輸電力的網(wǎng)絡(luò)以及其它設(shè)備。另外，本發(fā)明并不限于這樣的電力系統(tǒng)的任何特定電力、電壓或者電流電平。在這樣的電力系統(tǒng)中擾動(dòng)系統(tǒng)中的能量平衡的驟然事件(比如負(fù)載大幅躍升、出現(xiàn)故障或者緩慢故障清除)可能引起機(jī)械質(zhì)體振動(dòng)(比如在系統(tǒng)的電機(jī)中的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子加速)，并且這樣的擾動(dòng)所述平衡的振動(dòng)稱為并且這里限定為功率擺動(dòng)。在可恢復(fù)情形中，這些振動(dòng)將衰減，并且將恢復(fù)穩(wěn)定操作，這可以借助電力系統(tǒng)的不同控制設(shè)備(比如用于發(fā)電機(jī)(該發(fā)電機(jī)為系統(tǒng)的部分)的控制系統(tǒng))來(lái)獲得。然而在不可恢復(fù)情形中，功率擺動(dòng)變得如此嚴(yán)重以至于在系統(tǒng)的不同部分(比如其發(fā)電機(jī))之間失去同步，這是一種在文獻(xiàn)中稱為磁極滑動(dòng)或者失步(out-of-step)的條件。下文將“磁極滑動(dòng)”用于這樣的條件，該條件因而與“失步條件”相同。在磁極滑動(dòng)的情況下，對(duì)電力系統(tǒng)的電機(jī)的勵(lì)磁一般不受到損害，但是有由于涉及到的電機(jī)轉(zhuǎn)子的不同旋轉(zhuǎn)速度所致的對(duì)有功和無(wú)功功率的強(qiáng)振蕩。除了電現(xiàn)象之外，機(jī)械質(zhì)體的振蕩也使電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)和/或其它設(shè)備暴露于大量脈沖機(jī)械應(yīng)力。即使現(xiàn)代電力系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在防范功率擺動(dòng)并且甚至更防范磁極滑動(dòng)的高程度安全性下操作，這兩種現(xiàn)象仍然可能尤其在異常系統(tǒng)條件期間出現(xiàn)。如果允許磁極滑動(dòng)在電力系統(tǒng)的一個(gè)部分中持續(xù)，則其它電機(jī)/設(shè)備可能跟隨并且不僅有損壞轉(zhuǎn)子的軸承和其它機(jī)械部分的直接風(fēng)險(xiǎn)而且可能失去整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性而且電力系統(tǒng)的完全斷電可能是最終結(jié)果。根據(jù)上文公開內(nèi)容清楚的是，具有用于保護(hù)電力系統(tǒng)的設(shè)備以防功率擺動(dòng)和磁極滑動(dòng)的有害影響的裝置是重要的，因?yàn)檫@些影響否則可能造成巨額成本。在嚴(yán)重故障的情況下，可能絕對(duì)有必要將電力系統(tǒng)的部分與它的其余部分隔離，但是能夠確定功率擺動(dòng)是否可恢復(fù)也是重要的，因?yàn)楸仨毐苊鈱?duì)這樣的保護(hù)裝置的錯(cuò)誤斷路，因?yàn)殄e(cuò)誤斷路會(huì)造成浪費(fèi)大量成本。出于這一考慮而已經(jīng)提出這一類型將電機(jī)(比如發(fā)電機(jī))與系統(tǒng)的其余部分隔離或者在預(yù)定點(diǎn)拆分系統(tǒng)的裝置。以往已經(jīng)發(fā)現(xiàn)嘗試將電力系統(tǒng)視為如下等效雙電機(jī)系統(tǒng)是合適的，該雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)和在其間的如下互連，該互連用于能夠提供與磁極滑動(dòng)的出現(xiàn)有關(guān)的信息、即磁極滑動(dòng)可能或者將要或者已經(jīng)出現(xiàn)。如果電力系統(tǒng)可以劃分成由徑向鏈接式功率流動(dòng)路徑互連的兩個(gè)部分，則這一模型的應(yīng)用是可能的。現(xiàn)在將在參照附圖1-3之時(shí)簡(jiǎn)潔說(shuō)明用于獲得對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)的這一方式的理論。在圖1中示出了將電力系統(tǒng)視為如下等效雙電機(jī)系統(tǒng)1，該雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)2、3和表示為阻抗的互連4。兩個(gè)電機(jī)具有圖2中所示并且這里具有相同量值的電動(dòng)勢(shì)&和&。另外這里假設(shè)電阻部分很小、因此可忽略不計(jì)。 如果假設(shè)阻抗完全為電感，則在兩個(gè)電機(jī)之間流動(dòng)的電流I比矢量滯后恰好90°。 在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)E2與&之間的角度為δ。φ是在給定位置的電壓U與電流之間的角度并且沿著在兩個(gè)電機(jī)2、3之間的連接變化，而UcOSip沿著這一連接恒定。在所述理論電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E2與&之間的角度δ在功率擺動(dòng)期間改變，并且如果功率擺動(dòng)不可恢復(fù)，則這一角度將最終經(jīng)過(guò)限定為磁極滑動(dòng)的180°。圖3是示出了相對(duì)于所述角度5變化的電流ι和Ucoscp?？梢姰?dāng)δ為180°時(shí)Ucoscp將在磁極滑動(dòng)迫近零時(shí)減少，其中然后電流I最高，這可能很不利于電力系統(tǒng)的設(shè)備。因此執(zhí)行對(duì)這樣的電力系統(tǒng)的測(cè)量以便檢測(cè)感興趣的電參數(shù)以便提供與磁極滑動(dòng)的出現(xiàn)有關(guān)的信息是重要的，并且這迄今為止主要根據(jù)兩種原理來(lái)完成。這些原理之一是基于檢測(cè)Ucoscp的改變速率，并且例如在F，IIar 的"Innovations in the Detection of Power Swings in Electrical Networks" (Brown Boveri Review 1981年2月(BBC Publication Number CH-ES 35-30. IOE))中進(jìn)一步描述這一原理。在該文獻(xiàn)中提到待滿足的用于聲明磁極滑動(dòng)的不同條件、比如Ucostp的改變速率，該改變速率對(duì)于磁極滑動(dòng)條件而言通常為0. 2-8Hz數(shù)量級(jí)并且經(jīng)過(guò)UCOSCP的閾值。另一原理是基于檢測(cè)等效雙電機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)理論電機(jī)的互連阻抗的改變速率并且例如在 IEEE PSRC Tutorial 95 TP 102 的〃 IEEE Tutorial on the Protection of Synchronous Generators"中有所公開。這一原理除了其它因素之外還基于如下理解當(dāng)測(cè)量的阻抗點(diǎn)在阻抗平面中與線相交時(shí)，這將是磁極滑動(dòng)出現(xiàn)時(shí)的確切瞬間。然而這一理論是基于對(duì)電力系統(tǒng)的阻抗的相當(dāng)粗略估計(jì)。當(dāng)然正在嘗試增加在引言中限定的類型的如下裝置的可靠性，該裝置用于僅在絕對(duì)必要時(shí)使設(shè)備斷路、然后保證在損害系統(tǒng)的任何昂貴設(shè)備之前做到這一點(diǎn)。也希望增加恢復(fù)電力系統(tǒng)的平衡而未在將其任何部分從系統(tǒng)的其余部分?jǐn)嚅_完全不可行時(shí)這樣做的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在引言中限定的類型的如下裝置，該裝置在關(guān)于這樣的裝置的至少一些已知方面上有所改進(jìn)。這一目的根據(jù)本發(fā)明通過(guò)提供這樣的具有以下附加特征的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)所述第一裝置被配置成檢測(cè)沿著在所述兩個(gè)理論電機(jī)之間的所述互連在電力系統(tǒng)中的至少一個(gè)位置測(cè)量電流和電壓頻率，并且該裝置包括第四裝置，配置成使用由所述第一裝置測(cè)量的電流和電壓頻率值來(lái)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述電力系統(tǒng)中，功率擺動(dòng)限定為在所述電動(dòng)勢(shì)之間的所述角度由于出現(xiàn)所述電力系統(tǒng)的任何擾動(dòng)而改變；并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)則確定所述測(cè)量位置是否沿著所述互連位于潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上，所述中心限定為電壓在所述磁極滑移期間變成零時(shí)所在的位置；并且進(jìn)一步向所述第三裝置發(fā)送這一信息以便在用于保護(hù)電力系統(tǒng)的所述控制中使用。因此，本發(fā)明是基于如下新方式，該方式用于將沿著在所述兩個(gè)理論電機(jī)之間的互連在電力系統(tǒng)中的至少一個(gè)位置的電流和電壓頻率測(cè)量結(jié)果用于確定潛在磁極滑動(dòng)電中心位于何處。對(duì)潛在磁極滑動(dòng)電中心的位置的這一確定將不依賴于對(duì)電力系統(tǒng)的阻抗的任何估計(jì)并且將很可靠。另外，可以通過(guò)很早進(jìn)行的這一方式確定如果出現(xiàn)磁極滑動(dòng)則應(yīng)當(dāng)以后在何處采取作為設(shè)備隔離的措施并且可以及早開始用于獲得對(duì)任何失衡的恢復(fù)的控制過(guò)程以便在可能時(shí)避免對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的隔離或斷路。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第四裝置被配置成如果所述第一裝置遞送的所述電流和電壓頻率值表明測(cè)量的電流相量開始比測(cè)量的電壓相量更快/更慢旋轉(zhuǎn)并且其相對(duì)角度持續(xù)增加/減少則確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)。因而可以用這一方式確定事實(shí)上出現(xiàn)功率擺動(dòng)，從而可以判決測(cè)量位置位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的哪一側(cè)(發(fā)電機(jī)側(cè)或者電動(dòng)機(jī)側(cè))上以用于在保護(hù)電力系統(tǒng)的設(shè)備時(shí)使用。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述第四裝置被配置成在確定出現(xiàn)所述功率擺動(dòng)時(shí)如果所述第一裝置測(cè)量的電流頻率在所述位置高于電壓頻率則確定所述位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)上、而如果所述第一裝置測(cè)量的電流頻率在所述位置低于電壓頻率則確定所述位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上?？梢酝ㄟ^(guò)很簡(jiǎn)單和可靠的手段通過(guò)使用這些頻率測(cè)量結(jié)果來(lái)判決所述測(cè)量位置位于潛在磁極滑動(dòng)電中心的哪一側(cè)上，從而可以采取適當(dāng)動(dòng)作用于保護(hù)電力系統(tǒng)。因而，發(fā)明人已經(jīng)借此提供一種用于針對(duì)AC電力系統(tǒng)確定潛在磁極滑動(dòng)電中心的位置的方法，其中這一電力系統(tǒng)視為如下等效雙電機(jī)系統(tǒng)，該等效雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)和在其間的互連，測(cè)量沿著在所述兩個(gè)理論電機(jī)之間的所述互連在電力系統(tǒng)中的至少一個(gè)位置的電流和電壓頻率，測(cè)量的電流和電壓頻率值用來(lái)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述電力系統(tǒng)中，并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)，則確定所述測(cè)量位置是否沿著所述互連在潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述第一裝置被配置成在又一所述位置測(cè)量電流和電壓頻率，并且所述第四裝置被配置成在確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)時(shí)如果所述第一裝置測(cè)量的電流頻率在所述又一位置高于電壓頻率，則確定所述又一位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)上、而如果所述第一裝置測(cè)量的電流頻率在所述又一位置低于電壓頻率，則確定所述又一位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上。通過(guò)在所述又一位置測(cè)量并且比較這一測(cè)量的結(jié)果與在先提到的位置的測(cè)量結(jié)果，可以確定所述潛在磁極滑動(dòng)電中心位于這些位置的哪一側(cè)上。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該裝置被配置成保護(hù)電力系統(tǒng)，該電力系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)和變壓器組成的塊，該變壓器經(jīng)過(guò)高壓電站連接到用于傳輸電力的高電壓系統(tǒng)，該裝置包括位于在所述發(fā)電機(jī)/變壓器塊與所述高壓電站之間的互連中的所述第一裝置，并且所述第三裝置被配置成在從所述第二裝置接收與出現(xiàn)磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息而從所述第四裝置接收測(cè)量位置在雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)上這樣的信息時(shí)在獲得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方向上影響控制所述發(fā)電機(jī)/變壓器塊的操作的設(shè)備和/或控制部件以將所述發(fā)電機(jī)從所述高電壓電力系統(tǒng)斷開或者停止所述發(fā)電機(jī)的操作。因此，等效雙電機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)理論電機(jī)這里一方面為所述發(fā)電機(jī)/變壓器塊而另一方面為所述高電壓系統(tǒng)， 并且將通過(guò)這一類型的裝置及早和可靠地確定測(cè)量位置位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的哪一側(cè)上。另外如果確定測(cè)量位置在電動(dòng)機(jī)側(cè)上，則可以先影響發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)用于嘗試獲得發(fā)電機(jī)的適當(dāng)操作以便恢復(fù)電力系統(tǒng)中的平衡，并且如果這未成功，則可以在出現(xiàn)任何磁極滑動(dòng)之前將發(fā)電機(jī)斷路并且從高電壓系統(tǒng)斷開。另一方面，當(dāng)確定測(cè)量位置在雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上時(shí)，可以在出現(xiàn)所述磁極滑動(dòng)之后等待預(yù)定時(shí)間段，并且當(dāng)電力系統(tǒng)然后仍然不穩(wěn)定時(shí)將從高電壓電力系統(tǒng)斷開發(fā)電機(jī)/變壓器塊。因此可以等待在所述高電壓電力系統(tǒng)中執(zhí)行的任何糾正動(dòng)作等的可能積極結(jié)果，從而在真正有必要為了保護(hù)所述發(fā)電機(jī)/變壓器塊而斷開它之前不這樣斷開，從而如果這樣的斷開并非絕對(duì)必要?jiǎng)t可以避免這樣的斷開。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該裝置被配置成保護(hù)電力系統(tǒng)，該電力系統(tǒng)具有作為電動(dòng)機(jī)來(lái)操作的同步電機(jī)，該電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)高壓電站連接到用于傳輸電力的高電壓系統(tǒng)，所述第一裝置位于在所述同步電機(jī)與所述高壓電站之間的互連中，并且所述第三裝置被配置成在從所述第二裝置接收與出現(xiàn)磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息而從所述第四裝置接收測(cè)量位置在雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上這樣的信息時(shí)在獲得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方向上影響控制所述同步電機(jī)的操作的設(shè)備和/或控制部件以將所述同步電機(jī)從所述高電壓電力系統(tǒng)斷開或者停止所述同步電機(jī)的操作。根據(jù)本發(fā)明的裝置針對(duì)同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)來(lái)操作的情況具有與針對(duì)發(fā)電機(jī)相同的有利特征。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該裝置被配置成保護(hù)主電力系統(tǒng)這一形式的電力系統(tǒng)，該主電力系統(tǒng)包括第一和第二電力系統(tǒng)以及在其間的互連，所述第四裝置位于所述互連的與所述第一電力系統(tǒng)連接的一端，該裝置包括如下設(shè)備，該設(shè)備被配置成使用由所述第一裝置在互連的所述一端測(cè)量的電流和電壓頻率值并且基于存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的所述互連的性質(zhì)信息來(lái)執(zhí)行計(jì)算以便估計(jì)在所述互連的與第二電力系統(tǒng)連接的另一端的主導(dǎo)電壓和電流相量，并且所述第四裝置被配置成在確定出現(xiàn)所述功率擺動(dòng)時(shí)a)如果電流頻率在互連的一端高于電壓頻率并且同時(shí)電流頻率在互連的另一端低于電壓頻率，則確定所述電中心位于所述互連內(nèi)，并且b)如果電流頻率在所述互連的兩端同時(shí)高于或者低于電壓頻率，則確定所述電中心在電力系統(tǒng)中位于電流頻率與電壓頻率之差最小的互連一端?？梢赃@樣通過(guò)簡(jiǎn)單手段可靠和及早獲得(見上文)潛在磁極滑動(dòng)電中心位于兩個(gè)互連電力系統(tǒng)這一形式的電力系統(tǒng)的哪個(gè)部分，從而可以采取用于保護(hù)主電力系統(tǒng)的設(shè)備的相關(guān)措施。因此僅有必要在一個(gè)位置測(cè)量電壓和電流頻率，并且借助所述互連的性質(zhì)信息確定所述電中心位于何處。根據(jù)作為上述最后實(shí)施例的又一發(fā)展的本發(fā)明另一實(shí)施例，所述第三裝置被配置成在從所述第二裝置接收與出現(xiàn)磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息時(shí)針對(duì)所述第四裝置根據(jù)a)的先前確定在出現(xiàn)磁極滑動(dòng)之前或者之后控制部件以將所述互連從電力系統(tǒng)斷開以便使它對(duì)所述兩個(gè)電力系統(tǒng)的影響最小、而針對(duì)所述第四裝置根據(jù)b)的先前確定在獲得這一系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方向上影響對(duì)具有所述電中心的所述電力系統(tǒng)的組件的操作進(jìn)行控制的設(shè)備和/ 或控制部件以將這一電力系統(tǒng)從所述互連斷開。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，該裝置被配置成保護(hù)網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)這一形式的電力系統(tǒng)，所述第一裝置被配置成在所述網(wǎng)狀電力系統(tǒng)中的至少兩個(gè)位置測(cè)量電流和電壓頻率， 并且所述測(cè)量位置被選擇成使得所述第一裝置在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的相同功率流動(dòng)通道內(nèi)執(zhí)行測(cè)量從而使所述第二裝置能夠?qū)⑺鼍W(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)視為等效雙電機(jī)系統(tǒng)，并且所述第四裝置被配置成在確定出現(xiàn)所述功率擺動(dòng)時(shí)a)如果電流頻率在一個(gè)所述測(cè)量位置高于電壓頻率并且同時(shí)電流頻率在所述另一位置低于電壓頻率則確定所述電中心將在所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所述兩個(gè)測(cè)量位置之間的某處并且b)如果電流在所述兩個(gè)測(cè)量位置同時(shí)具有比電壓更高或者更低的頻率則確定所述電中心位于網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的由所述測(cè)量位置限制的部分以外并且相對(duì)于其而言在所述兩個(gè)測(cè)量位置中的電流頻率與電壓頻率之差最小的測(cè)量位置之后。電壓和電流頻率測(cè)量及其評(píng)估結(jié)果可以這樣用于獲得對(duì)網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的磁極滑動(dòng)保護(hù)這樣的主要任務(wù)、即確定潛在磁極滑動(dòng)電中心是否位于電力網(wǎng)絡(luò)的由測(cè)量位置限制的部分內(nèi)。這一信息然后可以用于判決是否將斷開所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的在所述測(cè)量位置之間的任何部分或者將采取其它類型的糾正措施。所述第四裝置然后可以被配置成如果所述第一裝置遞送的所述電流和電壓頻率值表明測(cè)量的電流相量在所述兩個(gè)測(cè)量位置中的任何位置開始比測(cè)量的電壓相量更快/更慢旋轉(zhuǎn)并且所述電流相量和電壓相量的相對(duì)角度持續(xù)增加/減少則確定功率擺動(dòng)出現(xiàn)于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該裝置被配置成保護(hù)網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)這一形式的電力系統(tǒng)，該網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)不同位置具有PMU(相量測(cè)量單元)，所述第二裝置被配置成在PMU的每個(gè)所述位置將所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的在此處互連的兩個(gè)部分視為所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)使用來(lái)自適當(dāng)數(shù)目的PMU的分布式測(cè)量并且將所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的在這樣的位置互連的兩個(gè)部分視為所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)，可以有可能檢測(cè)潛在磁極滑動(dòng)電中心位于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的哪個(gè)部分中。然后重要的是為PMU恰當(dāng)選擇位置以便覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。所述第四裝置然后被配置成使用由所述PMU在每個(gè)所述位置測(cè)量的電流和電壓頻率值來(lái)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)中并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)則確定在測(cè)量的電流頻率高于測(cè)量的電壓頻率時(shí)所在PMU的位置在網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)機(jī)側(cè)上而在測(cè)量電流頻率低于測(cè)量的電壓頻率時(shí)所在PMU的位置在網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)側(cè)上，并且根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述第四裝置被配置成利用來(lái)自所述PMU 的與在電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上的所述位置有關(guān)的信息來(lái)確定潛在磁極滑動(dòng)電中心位于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的哪個(gè)部分中。這樣將有可能在出現(xiàn)第一磁極滑動(dòng)之前采取任何可設(shè)想的糾正動(dòng)作以便使它對(duì)所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的其余部分的影響最小。所述第四裝置被配置成如果測(cè)量的電流相量在所述測(cè)量位置中的任何測(cè)量位置開始比測(cè)量的電壓相量更快/更慢旋轉(zhuǎn)并且電流相量和電壓相量的相對(duì)角度持續(xù)增加/減少則確定功率擺動(dòng)已經(jīng)出現(xiàn)于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)中。本發(fā)明也涉及一種根據(jù)所附獨(dú)立方法權(quán)利要求的用于保護(hù)AC電力系統(tǒng)的方法。 依照對(duì)根據(jù)本發(fā)明的裝置的上文公開清楚地顯現(xiàn)根據(jù)在從屬權(quán)利要求中限定的所述方法發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)及其有利特征。根據(jù)本發(fā)明的方法很好地適合于由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明也涉及一種根據(jù)所附權(quán)利要求的計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。另外，本發(fā)明也涉及一種AC電力系統(tǒng)(該AC電力系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的設(shè)備的裝置)以及一種將這樣的裝置用于保護(hù)AC電力系統(tǒng)的設(shè)備的用途。根據(jù)下文描述將顯現(xiàn)本發(fā)明的更多優(yōu)點(diǎn)以及有利特征。


下文參照附圖具體描述作為示例而引用的本發(fā)明實(shí)施例。在附圖中圖1是圖示了等效雙電機(jī)系統(tǒng)這一形式的AC電力系統(tǒng)的非常簡(jiǎn)化的視圖，圖2是與根據(jù)圖1的系統(tǒng)有關(guān)的矢量圖，圖3是示出了圖1中的兩個(gè)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的相對(duì)于角度δ變化的UCOSCP和 I的圖形，圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明的所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化視圖，圖5是在磁極滑動(dòng)期間在圖4中的不同位置的相對(duì)于時(shí)間的電壓的簡(jiǎn)化視圖形，圖6是相對(duì)于在圖4中所示互連上的位置的電壓頻率的簡(jiǎn)化視圖形，圖7是圖示了在圖4中所示雙電機(jī)系統(tǒng)的兩端的電壓量值對(duì)潛在磁極滑動(dòng)電中心位置的影響的非常簡(jiǎn)化的視圖，圖8是圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的如下裝置的簡(jiǎn)化視圖，該裝置應(yīng)用于如下電力系統(tǒng)，該電力系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)和如下變壓器組成的塊，該變壓器經(jīng)過(guò)高壓電站連接到用于傳輸電力的高電壓系統(tǒng)，圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的如下裝置的與圖8類似的視圖，該裝置用于保護(hù)如下主電力系統(tǒng)這一形式的電力系統(tǒng)，該主電力系統(tǒng)包括第一和第二電力系統(tǒng)和在其間的互連，圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的裝置如何可以應(yīng)用于保護(hù)網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)這一形式的電力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化視圖，圖11是圖10中所示網(wǎng)絡(luò)的等效雙電機(jī)系統(tǒng)的與圖8類似的視圖，并且圖12是圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的如下裝置的與圖10類似的視圖，該裝置用于保護(hù)如下網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)這一形式的電力系統(tǒng)，該網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)具有分布于廣闊區(qū)域內(nèi)的 PMU。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在參照?qǐng)D4-圖7之時(shí)說(shuō)明本發(fā)明所基于的理論、即沿著在等效雙電機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)理論電機(jī)之間的互連在電力系統(tǒng)的至少一個(gè)位置測(cè)量電流和電壓的頻率用于確定潛在磁極滑動(dòng)電中心的位置。圖4圖示了如下兩個(gè)電機(jī)2、3這一形式的如圖1中所示的雙電機(jī)系統(tǒng)，這些電機(jī)由具有5表示的阻抗的互連4互連。6和7表示互連的兩端，其中電壓分別為仏和隊(duì)。用A、C和B標(biāo)記此圖和以下圖中的沿著互連的被監(jiān)視位置。位置C對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的潛在磁極滑動(dòng)電中心。圖5示出了在不同位置的電壓量值如何在磁極滑動(dòng)期間相對(duì)于時(shí)間變化，并且清楚的是當(dāng)磁極滑動(dòng)出現(xiàn)時(shí)電壓在位置C(即在所述電中心)為零。限定如下如果電流和電壓的頻率值表明電流相量開始比電壓相量更快/更慢旋轉(zhuǎn)并且其相對(duì)角度持續(xù)增加/減少，則出現(xiàn)功率擺動(dòng)，并且這里假設(shè)在位置6的頻率高于在位置7的頻率f2以用于說(shuō)明功率擺動(dòng)和磁極滑動(dòng)現(xiàn)象。電流f。u的頻率如圖6的圖形中所示沿著徑向系統(tǒng)相同并且與在6和7的兩個(gè)電壓的平均頻率((fl+f2)/2)相同。UCOSCP 沿著將位置6和7互連的徑向鏈路在每個(gè)瞬間恒定。在潛在磁極滑動(dòng)電中心測(cè)量的電流與電壓之間的相角差幾乎恒定，這意味著這兩個(gè)數(shù)量具有相同旋轉(zhuǎn)速度并且因而具有相同頻率。這意味著所述電中心C位于電壓的頻率線與電流的頻率線相交處(見圖6)。這一理解可以用來(lái)確定用于測(cè)量電流和電壓頻率的位置將位于這樣的電中心的哪一側(cè)上。因此如果執(zhí)行這樣的測(cè)量并且電壓相量在復(fù)平面中比電流相量更快旋轉(zhuǎn)，則這一位置將在磁極滑動(dòng)期間在電中心C左側(cè)、即100這一側(cè)(稱為發(fā)電機(jī)操作模式)。這然后意味著如果電流相量在復(fù)平面中比電壓相量更快旋轉(zhuǎn)，則測(cè)量位置將在磁極滑動(dòng)期間在點(diǎn)C右側(cè)、即200這一側(cè)(稱為電動(dòng)機(jī)操作模式)。圖7圖示了所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的位置如何依賴于在互連4的兩端的電壓的相對(duì)量值，并且示出了這一電中心將位置更接近電壓量值最低的一端。在圖8中非常示意地圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的裝置。這一裝置被配置成保護(hù)如下電力系統(tǒng)，該電力系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)11和變壓器12組成的塊10，該變壓器經(jīng)過(guò)高壓電站13連接到用于傳輸電力的高電壓系統(tǒng)14。這一高電壓系統(tǒng)14可以視為等效雙電機(jī)系統(tǒng)中的具有無(wú)窮功率的電機(jī)。該裝置具有如下第一裝置15，該第一裝置位于發(fā)電機(jī)/變壓器塊10與高壓電站13之間的互連中并且配置成測(cè)量在這一位置16的電流(15a)和電壓(15b)的頻率。該裝置還包括智能電子設(shè)備IED 17這一形式的繼電器，該裝置具有如下第二裝置18，該第二裝置接收測(cè)量的電流和電壓頻率值并且配置成在將電力系統(tǒng)視為等效雙電機(jī)系統(tǒng)(該等效雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)和在其間的互連)之時(shí)使用這些值來(lái)提供與在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)限定為如下條件的磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息，在該條件下如上文公開的那樣所述兩個(gè)理論電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的相互角度經(jīng)過(guò)180°。 該裝置也包括如下第四裝置19，該第四裝置接收所述測(cè)量值并且配置成使用測(cè)量的這些電流和電壓頻率值來(lái)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述電力系統(tǒng)中(功率擺動(dòng)限定為在所述電動(dòng)勢(shì)之間的角度S由于出現(xiàn)電力系統(tǒng)的任何擾動(dòng)而改變)，并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)，則確定所述位置16是否沿著所述互連位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心(該中心限定為電壓在所述磁極滑動(dòng)期間變成零時(shí)所在的位置)的電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上。因而這通過(guò)利用上文具體參照?qǐng)D6呈現(xiàn)的理論來(lái)完成。第四裝置將進(jìn)一步向也包括在所述IED中的如下第三裝置20發(fā)送這一信息，該第三裝置被配置成基于來(lái)自第二和第四裝置的信息來(lái)執(zhí)行用于保護(hù)電力系統(tǒng)的設(shè)備的控制。當(dāng)出現(xiàn)功率擺動(dòng)并且確定測(cè)量位置16位于所述電中心設(shè)備的電動(dòng)機(jī)側(cè)時(shí)，可以在獲得電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方向上影響控制發(fā)電機(jī)/變壓器塊的操作的設(shè)備和/或可以控制部件21 (比如斷路器或者斷開器)以將發(fā)電機(jī)從高電壓電力系統(tǒng)斷開或者可以停止發(fā)電機(jī)的操作。與此相反，如果確定測(cè)量位置16位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上，則將有可能在出現(xiàn)所述磁極滑動(dòng)之后等待預(yù)定時(shí)間段可能直至已經(jīng)出現(xiàn)2或者3個(gè)磁極滑動(dòng)、然后如果電力系統(tǒng)仍然不穩(wěn)定則將發(fā)電機(jī)/變壓器塊從高電壓電力系統(tǒng)斷開用于保護(hù)此塊。這也意味著如果在第一磁極滑動(dòng)之后恢復(fù)電力系統(tǒng)的平衡則永遠(yuǎn)不會(huì)斷開所述塊，因?yàn)檫@并非是保護(hù)它所必需的，從而造成相對(duì)于如下現(xiàn)有技術(shù)裝置而言的明顯成本節(jié)省，這些裝置可能一旦已經(jīng)確定磁極滑動(dòng)出現(xiàn)就斷開該塊而未考慮磁極滑動(dòng)電中心的位置。
圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的如下裝置，該裝置被配置成保護(hù)如下主電力系統(tǒng)這一形式的電力系統(tǒng)，該主電力系統(tǒng)包括第一 2’和第二 3’電力系統(tǒng)以及在其間的互連4’。根據(jù)這一實(shí)施例的裝置的與圖8中所示實(shí)施例的部分對(duì)應(yīng)的部分在這里具有附帶單引號(hào)的相同標(biāo)號(hào)?；ミB在這里由阻抗代表。因此兩個(gè)電力系統(tǒng)和互連形成徑向鏈路，從而兩個(gè)電機(jī)理論完全適用。所述第一裝置15’被配置成測(cè)量在互連4’的一側(cè)上的位置16’ 的電流和電壓頻率。另外，該裝置包括如下設(shè)備25，該設(shè)備被配置成使用測(cè)量的電流和電壓頻率值并且基于存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的互連的性質(zhì)信息來(lái)執(zhí)行計(jì)算而又使用不同已知模型中的任何已知模型以便估計(jì)在互連4’的另一端的主導(dǎo)電壓和電流相量。所述性質(zhì)為圖9中所示三個(gè)阻抗22、4’和23。然而在實(shí)踐中，僅互連阻抗4’固定并且公知，而兩個(gè)電源阻抗 22,23可變并且非常依賴于兩個(gè)電力系統(tǒng)的實(shí)際連接狀態(tài)。在所述IED中包括的所述第四裝置19’被配置成在確定所述功率擺動(dòng)出現(xiàn)時(shí)a)如果電流頻率在互連的一端高于電壓頻率而同時(shí)電流頻率在互連的另一端低于電壓頻率，則確定所述電中心位于所述互連4’內(nèi)， 并且b)如果電流頻率在所述互連的兩端同時(shí)高于或者低于電壓頻率，則確定所述電中心在電力系統(tǒng)中位于電流頻率與電壓頻率之差最小的互連端。通過(guò)獲得對(duì)所述潛在磁極滑動(dòng)電中心位于電力系統(tǒng)中的哪個(gè)部分中的了解，可以采取適當(dāng)措施用于保護(hù)如上文公開的系統(tǒng)。圖10圖示了網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)30這一形式的電力系統(tǒng)(瑞典電力系統(tǒng))，并且根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的裝置被配置成通過(guò)選擇用于通過(guò)第一裝置；34、35測(cè)量電流和電壓頻率的兩個(gè)位置31、32使得將在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在相同功率流動(dòng)通道中執(zhí)行這些測(cè)量從而使所述第二裝置能夠?qū)⑺鼍W(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)視為如圖11中所示等效雙電機(jī)系統(tǒng)來(lái)保護(hù)這一網(wǎng)狀電力系統(tǒng)。因而圖11中所示系統(tǒng)與圖9中所示系統(tǒng)不同僅在于這里在兩個(gè)不同位置(即在互連的每端)執(zhí)行測(cè)量。這意味著不必知道兩個(gè)電源或所述互連的任何阻抗的值，但是可以僅依賴于所述頻率測(cè)量結(jié)果以確定潛在磁極滑動(dòng)電中心位于圖11中所示等效雙電機(jī)系統(tǒng)的哪個(gè)部分中。這里需要通信鏈路33用于在兩個(gè)位置31與32之間交換測(cè)量值。最后，圖12圖示了在廣闊區(qū)域內(nèi)(這里在瑞典和鄰國(guó)內(nèi))延伸的網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)40 這一形式的電力系統(tǒng)，該網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)不同位置具有PMU(相量測(cè)量單元)41-46。為PMU恰當(dāng)選擇位置以便覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是重要的。這些PMU使得有可能測(cè)量電流和電壓頻率并且參照GPS信號(hào)確定電流和電壓相量在復(fù)平面中的位置，這意味著可以確定這些相量在一個(gè)位置相對(duì)于另一位置的相移。所述第二裝置被配置成在PMU的每個(gè)所述位置將所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的在此處互連的兩個(gè)部分視為所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)，并且第四裝置被配置成使用在每個(gè)所述位置由PMU測(cè)量的電流和電壓頻率值來(lái)確定是否已經(jīng)在所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)功率擺動(dòng)并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)則確定在測(cè)量的電流頻率高于測(cè)量的電壓頻率時(shí)所在PMU的位置在電力網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)機(jī)側(cè)上而在測(cè)量電流頻率低于測(cè)量的電壓頻率時(shí)所在PMU的位置在網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)側(cè)上。來(lái)自所有PMU的與在電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上的所述位置有關(guān)的這一信息然后可以用來(lái)確定潛在磁極滑動(dòng)電中心位于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的哪個(gè)部分中。計(jì)算機(jī)47可以通過(guò)適當(dāng)計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行用于確定所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的位置的計(jì)算，從而可以在第一磁極滑動(dòng)出現(xiàn)之前采取任何可能糾正動(dòng)作以便使它對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的其余部分的影響最小。這樣的動(dòng)作可以是斷開網(wǎng)絡(luò)的部分或者其任何設(shè)備。
本發(fā)明當(dāng)然不以任何方式限于上文描述的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚其許多修改可能性而未脫離如在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明范圍。如上文已經(jīng)提到的那樣，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以被配置成保護(hù)除了上文描述的電力系統(tǒng)類型之外的電力系統(tǒng)類型，并且可以在數(shù)目與圖中所示位置數(shù)目不同的位置執(zhí)行頻
率測(cè)量。該裝置可以被設(shè)計(jì)用于保護(hù)如下AC電力系統(tǒng)的設(shè)備，該電力系統(tǒng)也具有經(jīng)過(guò)換流站連接到電力系統(tǒng)的DC鏈路。指出在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的第二、第三和第四裝置并非必須為物理上分離的部分，但是它們可以集中于單個(gè)物體(比如適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī))中。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)AC電力系統(tǒng)的設(shè)備的裝置，包括 第一裝置(15，15，，34，35，41-46)，配置成檢測(cè)所述電力系統(tǒng)的電力參數(shù)， 第二裝置(18，18’)，配置成在將所述電力系統(tǒng)視為如下等效雙電機(jī)系統(tǒng)之時(shí)使用檢測(cè)的所述參數(shù)的值來(lái)提供與在所述電力系統(tǒng)中出現(xiàn)限定為如下條件的磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息，所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)0，3，2’，3’ ) 和在其間的互連(4，4’)，在所述條件下所述兩個(gè)理論電機(jī)的所述電動(dòng)勢(shì)的相互角度經(jīng)過(guò) 180°，以及 第三裝置(20，20’)，配置成基于所述信息來(lái)執(zhí)行用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的設(shè)備的控制，其特征在于所述第一裝置被配置成沿著在所述兩個(gè)理論電機(jī)之間的所述互連在所述電力系統(tǒng)中的至少一個(gè)位置(16，16’，31，32)測(cè)量電流和電壓頻率，并且所述裝置包括第四裝置(19，19’)，配置成使用由所述第一裝置測(cè)量的電流和電壓頻率值來(lái)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述電力系統(tǒng)中，功率擺動(dòng)限定為在所述電動(dòng)勢(shì)之間的所述角度由于出現(xiàn)所述電力系統(tǒng)的任何擾動(dòng)而改變；并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)，則確定所述測(cè)量位置是否沿著所述互連位于潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上，所述中心限定為電壓在所述磁極滑動(dòng)期間變成零時(shí)所在的位置；并且進(jìn)一步向所述第三裝置(20，20’ )發(fā)送這一信息以便在用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的所述控制中使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第四裝置(19，19’)被配置成如果所述第一裝置遞送的所述電流和電壓頻率值表明測(cè)量的電流相量開始比測(cè)量的電壓相量更快/ 更慢旋轉(zhuǎn)并且其相對(duì)角度持續(xù)增加/減少，則確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的裝置，其特征在于所述第四裝置(19，19’)被配置成在確定出現(xiàn)所述功率擺動(dòng)時(shí)如果所述第一裝置(15，15’，34，35，41-46)測(cè)量的電流頻率在所述位置(16，16’，31，32)高于電壓頻率，則確定所述位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)上、而如果所述第一裝置測(cè)量的電流頻率在所述位置低于電壓頻率，則確定所述位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述第一裝置(1 被配置成在又一所述位置測(cè)量電流和電壓頻率，并且所述第四裝置(19)被配置成在確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)時(shí)如果所述第一裝置測(cè)量的電流頻率在所述又一位置高于電壓頻率，則確定所述又一位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)上、而如果所述第一裝置測(cè)量的電流頻率在所述又一位置低于電壓頻率，則確定所述又一位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述裝置被配置成保護(hù)電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)(11)和變壓器(1 組成的塊(10)，所述變壓器經(jīng)過(guò)高壓電站(1 連接到用于傳輸電力的高電壓系統(tǒng)(14)，所述裝置包括位于在所述發(fā)電機(jī)/變壓器塊與所述高壓電站之間的互連中的所述第一裝置(15)，并且所述第三裝置00)被配置成在從所述第二裝置(18)接收與出現(xiàn)磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息而從所述第四裝置(19)接收所述測(cè)量位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)上這樣的信息時(shí)在獲得所述電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方向上影響控制所述發(fā)電機(jī)/變壓器塊的操作的設(shè)備和/或控制部件以將所述發(fā)電機(jī)從所述高電壓電力系統(tǒng)斷開或者停止所述發(fā)電機(jī)的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述第三裝置00)被配置成在從所述第二裝置(18)接收與出現(xiàn)磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息而從所述第四裝置(19)接收所述測(cè)量位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上這樣的信息時(shí)在出現(xiàn)所述磁極滑動(dòng)之后等待預(yù)定時(shí)間段并且在所述第二裝置然后仍然遞送所述電力系統(tǒng)不穩(wěn)定這樣的信息時(shí)控制所述部件以將所述發(fā)電機(jī)/變壓器塊從所述高電壓電力系統(tǒng)斷開。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述裝置被配置成保護(hù)電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)具有作為電動(dòng)機(jī)來(lái)操作的同步電機(jī)，所述同步電機(jī)經(jīng)過(guò)高壓電站連接到用于傳輸電力的高電壓系統(tǒng)，所述第一裝置(1 位于在所述同步電機(jī)與所述高壓電站(1 之間的互連中，并且所述第三裝置OO)被配置成在從所述第二裝置(18)接收與出現(xiàn)磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息而從所述第四裝置接收所述測(cè)量位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上這樣的信息時(shí)在獲得所述電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方向上影響控制所述同步電機(jī)的操作的設(shè)備和/或控制部件以將所述同步電機(jī)從所述高電壓電力系統(tǒng)斷開或者停止所述同步電機(jī)的操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述裝置被配置成保護(hù)主電力系統(tǒng)這一形式的電力系統(tǒng)，所述主電力系統(tǒng)包括第一 O’)和第二(3’)電力系統(tǒng)以及在其間的互連(4’)，所述第四裝置(19’ )位于所述互連的與所述第一電力系統(tǒng)(2’ ) 連接的一端，所述裝置包括如下設(shè)備(25)，所述設(shè)備被配置成使用由所述第一裝置(15’ ) 在所述互連的所述一端測(cè)量的電流和電壓頻率值并且基于存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的所述互連的性質(zhì)信息來(lái)執(zhí)行計(jì)算以便估計(jì)在所述互連的與所述第二電力系統(tǒng)(3’ )連接的另一端的主導(dǎo)電壓和電流相量，并且所述第四裝置(19’)被配置成在確定出現(xiàn)所述功率擺動(dòng)時(shí)a)如果電流頻率在所述互連的一端高于電壓頻率并且同時(shí)電流頻率在所述互連的另一端低于電壓頻率則確定所述電中心位于所述互連(4’ )內(nèi)，并且b)如果電流頻率在所述互連的兩端同時(shí)高于或者低于電壓頻率則確定所述電中心在所述電力系統(tǒng)中位于電流頻率與電壓頻率之差最小的所述互連一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述第三裝置Q0’)被配置成基于來(lái)自所述第二裝置(18’ )的與出現(xiàn)磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息，針對(duì)所述第四裝置(19’ )根據(jù)a)的先前確定在出現(xiàn)磁極滑動(dòng)之前或者之后控制部件01’ )以將所述互連從所述電力系統(tǒng)斷開以便使它對(duì)所述兩個(gè)電力系統(tǒng)的影響最小、而針對(duì)所述第四裝置根據(jù)b)的先前確定在獲得這一系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方向上影響對(duì)具有所述電中心的所述電力系統(tǒng)的組件的操作進(jìn)行控制的設(shè)備和/或控制部件以將這一電力系統(tǒng)從所述互連斷開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述裝置被配置成保護(hù)網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)(30)這一形式的電力系統(tǒng)，所述第一裝置(34,3 被配置成在所述網(wǎng)狀電力系統(tǒng)中的至少兩個(gè)位置(31,3 測(cè)量電流和電壓頻率，并且所述測(cè)量位置被選擇成使得所述第一裝置在所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的相同功率流動(dòng)通道內(nèi)執(zhí)行測(cè)量從而使所述第二裝置能夠?qū)⑺鼍W(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)視為等效雙電機(jī)系統(tǒng)，并且所述第四裝置被配置成在確定出現(xiàn)所述功率擺動(dòng)時(shí)a)如果電流頻率在一個(gè)所述測(cè)量位置高于電壓頻率并且同時(shí)電流頻率在所述另一位置低于電壓頻率則確定所述電中心將在所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所述兩個(gè)測(cè)量位置(31,3 之間的某處并且b)如果電流在所述兩個(gè)測(cè)量位置同時(shí)具有比電壓更高或者更低的頻率則確定所述電中心位于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的由所述測(cè)量位置限制的部分以外并且相對(duì)于其而言在所述兩個(gè)測(cè)量位置中的電流頻率與電壓頻率之差最小的測(cè)量位置之后。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述第四裝置被配置成如果所述第一裝置(34,3 遞送的所述電流和電壓頻率值表明測(cè)量的電流相量開始在所述兩個(gè)測(cè)量位置中的任何測(cè)量位置比測(cè)量的電壓相量更快/更慢旋轉(zhuǎn)并且所述電流相量和電壓相量的相對(duì)角度持續(xù)增加/減少則確定功率擺動(dòng)出現(xiàn)于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述裝置被配置成保護(hù)網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)GO)這一形式的電力系統(tǒng)，所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)在所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)不同位置具有PMU (41-46)(相量測(cè)量單元)，并且所述第二裝置被配置成在PMU的每個(gè)所述位置將所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的在此處互連的兩個(gè)部分視為所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述第四裝置被配置成使用由所述 PMU(41-46)在每個(gè)所述位置測(cè)量的電流和電壓頻率值來(lái)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)中并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)則確定在測(cè)量的電流頻率高于測(cè)量的電壓頻率時(shí)所在PMU的位置在所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)機(jī)側(cè)上而在測(cè)量電流頻率低于測(cè)量的電壓頻率時(shí)所在PMU的位置在所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)側(cè)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于所述第四裝置被配置成利用來(lái)自所有所述PMW41-46)的與在電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上的所述位置有關(guān)的信息來(lái)確定潛在磁極滑動(dòng)電中心位于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)GO)的哪個(gè)部分中。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述第四裝置被配置成如果測(cè)量的電流相量在所述測(cè)量位置中的任何測(cè)量位置開始比測(cè)量的電壓相量更快/更慢旋轉(zhuǎn)并且電流相量和電壓相量的相對(duì)角度持續(xù)增加/減少則確定功率擺動(dòng)已經(jīng)出現(xiàn)于所述網(wǎng)狀電力網(wǎng)絡(luò)GO)中。
16.一種用于保護(hù)AC電力系統(tǒng)的方法，包括以下步驟a)檢測(cè)所述電力系統(tǒng)的電力參數(shù)，b)將所述電力系統(tǒng)視為如下等效雙電機(jī)系統(tǒng)并且使用檢測(cè)的所述參數(shù)來(lái)提供與在所述電力系統(tǒng)中出現(xiàn)限定為如下條件的磁極滑動(dòng)有關(guān)的信息，所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)0，3，2’，3’)和在其間的互連(4，4’)，在所述條件下所述兩個(gè)理論電機(jī)的所述電動(dòng)勢(shì)的相互角度經(jīng)過(guò)180°，并且c)基于所述信息，執(zhí)行用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的設(shè)備的控制，其特征在于步驟a)中的所述檢測(cè)包括沿著在所述兩個(gè)理論電機(jī)之間的所述互連在所述電力系統(tǒng)中的至少一個(gè)位置測(cè)量電流和電壓頻率，所述方法還包括在步驟a)與b)之間或者在步驟b)與c)之間執(zhí)行的又一步驟d)，所述步驟d)包括在使用測(cè)量的電流和電壓頻率值之時(shí)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述電力系統(tǒng)中，功率擺動(dòng)限定為在所述電動(dòng)勢(shì)之間的所述角度由于出現(xiàn)所述電力系統(tǒng)的任何擾動(dòng)而改變，并且如果在步驟d)中已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)，則所述方法執(zhí)行步驟e)，所述步驟e)包括確定所述測(cè)量位置是否沿著所述互連位于潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上，所述電中心限定為電壓在所述磁極滑動(dòng)期間變成零時(shí)所在的位置，并且在步驟c)在用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的所述控制中使用與這樣確定的所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的位置有關(guān)的信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于在步驟e)中如果測(cè)量的所述電流和電壓頻率值表明測(cè)量的電流相量開始比測(cè)量的電壓相量更快/更慢旋轉(zhuǎn)并且其相對(duì)角度持續(xù)增加/減少則確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或者17所述的方法，其特征在于在步驟d)中確定出現(xiàn)所述功率擺動(dòng)時(shí)在步驟e)中如果測(cè)量的電流頻率在所述測(cè)量位置(16，16’)高于電壓頻率則確定所述位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中位于所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)上、而如果測(cè)量的電流頻率在所述位置低于電壓頻率則確定所述測(cè)量位置在所述雙電機(jī)系統(tǒng)中在所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的發(fā)電機(jī)側(cè)上。
19.一種可直接加載到計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括用于使所述計(jì)算機(jī)針對(duì)AC電力系統(tǒng)執(zhí)行以下操作的計(jì)算機(jī)程序代碼-獲得對(duì)所述電力系統(tǒng)的電力參數(shù)的檢測(cè)，-在將所述電力系統(tǒng)視為如下等效雙電機(jī)系統(tǒng)之時(shí)計(jì)算與在所述電力系統(tǒng)中出現(xiàn)限定為如下條件的磁極滑動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，所述等效雙電機(jī)系統(tǒng)在其每個(gè)相對(duì)端具有一個(gè)具有電動(dòng)勢(shì)的理論電機(jī)和在其間的互連，在所述條件下所述兩個(gè)理論電機(jī)的所述電動(dòng)勢(shì)的相互角度經(jīng)過(guò)180°，-基于所述數(shù)據(jù)獲得用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的設(shè)備的控制，-通過(guò)沿著在所述兩個(gè)理論電機(jī)之間的所述互連在所述電力系統(tǒng)中的至少一個(gè)位置獲得對(duì)電流和電壓頻率的測(cè)量來(lái)獲得所述檢測(cè)，-在使用測(cè)量的電流和電壓頻率值之時(shí)獲得確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述電力系統(tǒng)中，功率擺動(dòng)限定為在所述電動(dòng)勢(shì)之間的所述角度由于出現(xiàn)所述電力系統(tǒng)的任何擾動(dòng)而改變，-獲得確定所述測(cè)量位置是否沿著所述互連位于潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上，所述中心限定為電壓在所述磁極滑動(dòng)期間變成零時(shí)所在的位置，并且-通過(guò)使用與這樣確定的所述潛在磁極滑動(dòng)電中心的位置有關(guān)的信息來(lái)獲得用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的所述控制。
20.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括電子單元可讀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，根據(jù)權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)上。
21.—種AC電力系統(tǒng)，其特征在于所述AC電力系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任一權(quán)利要求所述的用于保護(hù)所述電力系統(tǒng)的設(shè)備的裝置。
22.—種將根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任一權(quán)利要求所述的裝置用于保護(hù)AC電力系統(tǒng)的設(shè)備的用途。
全文摘要
一種用于保護(hù)AC電力系統(tǒng)的設(shè)備的裝置，包括第一裝置(15)，配置成沿著在等效雙電機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)理論電機(jī)之間的互連在電力系統(tǒng)中的至少一個(gè)位置(16)測(cè)量電流和電壓頻率。第四裝置(19)被配置成使用測(cè)量的電流和電壓頻率值來(lái)確定功率擺動(dòng)是否已經(jīng)出現(xiàn)于所述電力系統(tǒng)中并且如果已經(jīng)確定出現(xiàn)功率擺動(dòng)則確定測(cè)量位置(16)是否沿著所述互連位于潛在磁極滑動(dòng)電中心的電動(dòng)機(jī)側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)上，所述電中心限定為電壓在磁極滑動(dòng)期間變成零時(shí)所在的位置，并且進(jìn)一步向第三裝置(20)發(fā)送這一信息以便在用于保護(hù)電力系統(tǒng)的設(shè)備的控制中使用。
文檔編號(hào)H02H3/46GK102577006SQ200980159450
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
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