電氣能量供應網的平行導線的保護的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于監視電氣能量供應網的方法，其中第一保護設備(13a)與該能量供應網的第一導線(11a)連接以采集表征所述第一導線(11a)的運行狀態的測量值，以及其中第一保護設備(13a)經由通信連接(15)與相鄰布置的第二保護設備(13b)連接。為了進一步提高在監視平行導線時的可靠性和選擇性，建議一種方法，其中第二保護設備(13b)與平行于第一導線(11a)走向的第二導線(11b)相連，兩個保護設備(13a，13b)相互交換由它們關于其各自的導線(11a，11b)采集的測量值和/或從所述測量值中推導出的信號，每個保護設備(13a，13b)被設置用于，在實施主保護算法(25)的條件下為其各自的導線(11a，11b)實施保護功能，并且每個保護設備為了實施其主保護算法(25)而采用在自己的導線(11a)上采集的測量值以及從另一個保護設備(13b)接收的測量值和/或信號。本發明還涉及一種保護系統以及一種相應的保護設備。
【專利說明】電氣能量供應網的平行導線的保護
[0001] 本案是申請日為2009年12月16日、申請號為200980162982. 1、標題為"電氣能 量供應網的平行導線的保護"的專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種用于監視多相電氣能量供應網的方法，其中第一保護設備與該能 量供應網的第一導線連接以采集表征該第一導線的運行狀態的測量值，以及其中第一保護 設備經由通信連接與相鄰布置的第二保護設備連接。此外，本發明涉及一種用于電氣能量 供應網的保護系統以及一種用于監視電氣能量供應網的導線的電氣保護設備。
【背景技術】
[0003] 為了監視電氣能量供應網的導線，采用所謂的保護設備來識別分別監視的導線的 不容許運行狀態并且自動關閉所述運行狀態，所述不容許運行狀態例如可能通過短路或接 地短路而引起。為此電氣保護設備通常記錄表征所述導線的運行狀態的測量值，例如電流 測量值和/或電壓測量值。接著為了實施其保護功能，保護設備在實施所謂的保護算法（也 就是用于分析所記錄的測量值的計算和/或邏輯組合規則）的情況下分析所述測量值，并 且必要時依據該分析的結果產生觸發信號，該觸發信號使得與保護設備連接的斷路器斷開 其開關觸點，以便將出現故障的導線與其余供電網分離開來。
[0004] 一種通常用于監視電氣能量供應網的導線的保護算法根據所謂的距離保護方法 工作，在該距離保護方法中由電流和電壓測量值計算出位于復數平面中的阻抗值，并且檢 查所述阻抗值是否位于預定的觸發范圍（也稱為觸發多邊形）內。只要阻抗值位于所述預 定的觸發范圍內，距離保護設備就確定在電氣能量供應網的由其監視的導線上存在不容許 的運行狀態，并且向一個或多個限制該導線的斷路器發送觸發信號，以便將有故障的導線 與其余能量供應網分離。
[0005] 在近幾年里，電氣保護設備已經從僅僅獨立工作的監視設備越來越強地發展為所 謂的智能電子設備（Intelligent Electronic Devices = IED)，所述智能電子設備與在共 同的通信網絡中的其它保護設備按照數據技術聯網，以便進一步改善性能并在監視能量供 應網時實現可靠性。從而例如由國際專利申請W02009/012800A1已知，保護設備經由通信 連接與其它保護設備連接并且經由該通信連接交換為執行備用保護功能所需要的測量值。 該已知的國際專利申請為此描述了一種具有備用保護功能的差分保護系統，該備用保護功 能使得所參與的保護設備可以在負責初級保護功能的保護設備失效時也能基于所傳輸的 測量值借助備用保護功能判斷在電氣能量供應網的片段中是否存在不容許的運行狀態，并 且在故障情況下斷開該片段。
[0006] 由于連接到能量供應網的電氣終端耗電器的功率消耗在最近幾年里連續增加并 且由此帶來了該能量供應網的供電導線的負擔持續增加，能量供應網的經營者在很大程度 上轉變為鋪設"平行導線"，也就是沿著能量傳輸路段相互平行布置的多個能量供應導線。 平行導線例如可以通過沿著已經存在的架空線線桿鋪設附加的傳輸導線或者通過平行地 鋪設多個地纜來實現。由此可以在安裝花費比較小的情況下一例如通過多次使用已經存在 的架空線線桿一在幾乎相同的空間上運輸更大數量的電能。除了傳輸容量的升高之外，在 安裝平行導線的情況下還提高了供電系統的冗余，因為在平行導線之一失效的情況下可以 經由其它平行導線在有限的時間段期間傳輸電能。通過這種方式，可以將對終端耗電器的 供電安全性的影響保持得盡可能的小。
【發明內容】
[0007] 本發明所基于的任務是提高對平行導線一即電氣能量供應網的相互平行走向的 導線一的運行狀態的判斷的可靠性和選擇性。
[0008] 為了解決該任務，建議一種開頭所述類型的方法，其中第二保護設備與能量供應 網的與第一導線平行走向的第二導線連接以用于采集表征第二導線的運行狀態的測量值， 這兩個保護設備將由它們關于其各自的導線采集的測量值和/或從所述測量值中推導出 的信號分別傳輸到另一個保護設備，每個保護設備被構成為在實施主保護算法的條件下為 其各自的導線實施保護功能，第一保護設備為了實施其主保護算法而采用在第一導線上采 集的測量值以及從第二保護設備接收的測量值和/或信號，以及第二保護設備為了實施其 主保護算法而采用在第二導線上采集的測量值以及從第一保護設備接收的測量值和/或 信號。
[0009] 這些保護設備為了監視其各自的導線而執行保護功能，為了實施該保護功能對主 保護算法進行處理。所述保護功能優選可以是距離保護功能。主保護算法在此可以涉及該 保護功能的一個或多個部分，而且所述保護功能也可以通過實施多個主保護算法來實現； 其示例將在下面詳細闡述。此外為了執行本發明，在保護設備中除了所述保護功能（例如 距離保護功能）之外是否還提供其它保護功能（例如差分保護功能或過電流保護功能）并 不重要。
[0010] 本發明基于以下認識：在電氣能量供應網的平行導線的情況下在所述平行導線之 間存在強的電氣稱合和/或電磁稱合，所述電氣稱合和/或電磁稱合應當在對各自的平行 導線上存在的運行狀態進行可靠的判斷時加以考慮。因此，本發明的解決方案規定，在相鄰 的保護設備之間存在通信連接，在這些保護設備中向第一保護設備分配第一導線并且向第 二保護設備分配與第一導線平行走向的第二導線，經由所述通信連接將每個保護設備針對 其導線采集的測量值和/或從所述測量值中推導出的信號分別傳輸給另一個導線，所述信 號例如說明各自導線的運行狀態或者包括分別針對另一個保護設備的控制命令。在本文中 將布置在平行導線的同一端的那些保護設備看做相鄰的保護設備。在此，相鄰的保護設備 中的一個被分配第一平行導線，而相鄰的保護設備中的另一個被分配第二平行導線。在多 于兩個平行導線的情況下，在每一端相應地存在多于兩個相鄰的保護設備，本發明也可以 相應地應用于多于兩個平行導線。
[0011] 此外，各自的保護設備可以是單個連接的設備，但是也可以通過單個設備的設備 組來形成（例如距離保護設備、開關控制設備和/或合并單元），所述設備組共同實施針對 各自導線的保護功能。但是為簡單起見，在下面的實施中分別談論一個"保護設備"。
[0012] 通過一方面考慮分別在自己的導線上采集的測量值以及另一方面考慮分別從另 一個導線的保護設備接收的測量值和/或從所述測量值中推導出的信號來用于執行針對 自己的（也就是由各自保護設備監視的）導線的保護功能，可以對該導線的運行狀態做出 明顯更精確的以及由此更具有選擇性和更可靠的判斷。由于測量值經由通信連接在保護設 備之間傳輸，因此在保護設備之間不需要鋪設直接的電氣連接導線來用于傳輸從電流和/ 或電壓轉換器向各自導線輸出的且比較高的次級電流或次級電壓。從而可以非常可靠地在 保護設備之間交換分別關于另一個導線的測量值和/或信號的信息，而不會出現在非故意 損壞直接電氣連接導線的情況下通過高的次級電流或次級電壓引起損壞的危險。
[0013] 本發明的方法的有利擴展規定，第一和第二導線分別是三相能量供應網的三相導 線，兩個保護設備分別針對每個相單獨地采集各自導線的測量值，并且經由通信連接為每 個相傳輸相應的測量值和/或從所述測量值中推導出的信號。
[0014] 通過這種方式可以相選擇地、即對能量供應網的三相中的每一相分開地執行平行 導線的監視，從而例如在有僅涉及一相的故障的情況下選擇地僅對有故障的相進行斷開。
[0015] 本發明的方法的另一有利設計規定，兩個保護設備具有用于向在各自導線上采集 的測量值分別分配說明其采集時刻的時間戳的時間戳裝置，并且與經由通信連接傳輸的測 量值一起分別傳送所屬的時間戳。
[0016] 通過這種方式可以為所采集的測量值配備說明其精確采集時刻的時間戳，從而可 以簡單地將在特定時刻由不同保護設備記錄的測量值進行比較和處理。
[0017] 此外，本發明方法的另一個有利設計規定，兩個保護設備分別包括監視通信連接 的效能并且當通信連接的效能沒有得到保證時輸出失效信號的通信監視裝置，并且在出現 失效信號的情況下為了實施針對保護設備各自導線的保護功能由保護設備使用與主保護 算法不同的替代保護算法，該替代保護算法僅使用分別在自己的導線上采集的測量值，但 是不能使用分別從另一個保護設備接收的測量值和/或信號。
[0018] 由此可以實現：在兩個保護設備之間的通信連接缺乏效能的情況下，例如由于保 護設備之間的通信導線遭到機械破壞，利用替代保護算法來執行各自導線的監視，該替代 保護算法構成為專用于僅借助自己導線的測量值來執行保護功能。由此可以避免所述保護 功能由于缺乏其它各保護設備的測量值和/或信號而導致對各自導線的運行狀態做出錯 誤的判斷。由此在本發明方法的該擴展中，對于電氣能量供應網的經營者來說總是保證對 能量供應網的盡可能最佳的保護。其具體的意思是，對于能量供應網的經營者來說，所述經 營者針對平行導線運營沒有應用本發明方法的現有保護系統，在配備用于執行本發明方法 的保護系統的情況下不可能出現目前狀態的惡化。因為在現有的通信連接的情況下通過應 用主保護算法出現了監視的改善，而在經由通信連接的傳輸被干擾的情況下通過應用替代 保護算法可以說是返回到現狀，由此不會發生監視的惡化。
[0019] 為此例如可以規定，兩個保護算法，即主保護算法和替代保護算法彼此并行地執 行，并且通過監視通信連接僅判斷應當使用哪些結果。在這種情況下，在通信連接具有效能 的情況下使用主保護算法的結果，而在通信連接受到干擾的情況下使用替代保護算法的結 果。由此可以保證在兩個保護算法之間進行無縫切換。
[0020] 本發明的方法可以在不同的保護功能的情況下用于提高可靠性和選擇性。
[0021] 本發明方法的第一實施例例如規定，保護功能包括距離保護功能，其中保護設備 為了執行該距離保護功能而借助主保護算法從在其各自導線上采集的測量值中計算出復 數阻抗值，并且當所述阻抗值位于觸發范圍內時產生故障信號，所述保護設備也對在其各 自導線上采集的測量值監視它們是否說明所述導線上存在電振蕩，并且當在該導線上識別 出電振蕩時產生振蕩信號；在出現振蕩信號的情況下，阻止針對各自導線的故障信號的輸 出。所述保護設備還對其各自導線的測量值檢查它們是否說明電氣非對稱狀態，并且在有 電氣非對稱狀態的情況下產生阻止針對各自導線的振蕩信號的非對稱信號。所述保護設備 相互傳輸說明就其各自導線的一相來說是否存在故障的狀態信號，并且在有說明分別就另 一個導線的一相來說存在故障的狀態信號的情況下，即使在出現非對稱信號的情況下也不 阻止針對自己導線的振蕩信號。
[0022] 通過這種方式可以針對以下情況防止錯誤地丟棄對振蕩的識別，即在平行導線 上、也就是分別在另一個導線上出現故障并且通過電氣或電磁耦合在自己導線上引起非對 稱狀態。通過這種方式，防止無故障導線的不期望斷開，從而提高能量供應網的穩定性。
[0023] 在本文中，本發明方法的一種有利擴展還規定，狀態信號說明對于哪一相識別出 了故障，并且在出現非對稱信號的情況下僅在自己導線的被識別出不對稱的相以及被狀態 信號說明另一個導線的存在故障的相一致時才不阻止針對自己導線的振蕩信號。
[0024] 通過這種方式，即使對于以下雖然很少但是并不是不可能的情況也保證可靠性得 到提高，即在兩個導線上實際上在不同的相中同時出現故障，所述故障使得阻止振蕩信號 成為必要，從而才能產生故障信號。
[0025] 此外根據本發明方法的第二實施例可以規定，保護設備執行用于其各自導線的保 護功能，其中借助主保護算法對在自己導線上采集的測量值檢查其是否說明在自己導線上 存在故障，并且當所述測量值說明在自己導線上存在故障時產生故障信號。保護設備相互 交換說明連接到各自保護設備的斷路器的狀態和/或用于該斷路器的開關命令的開關信 號，并且在出現說明分別在另一個導線處的斷路器斷開或閉合的開關信號的情況下，所述 保護設備阻止故障信號的輸出。
[0026] 在該實施方式中，可以通過有利的方式補償通過涉及平行導線的開關處理而引起 的影響。這樣的開關處理可能分別在另一個導線上引起電流跳躍和/或電壓跳躍，并分別 在另一個導線上必要時導致故障信號的輸出。這樣的不期望的故障信號輸出可以通過考慮 開關信號來得到避免。
[0027] 在本文中，根據一種有利的擴展可以規定，在出現說明分別在另一個導線處的斷 路器斷開或閉合的開關信號的情況下，保護設備在預定的保持持續時間內阻止故障信號的 輸出。
[0028] 通過設置保持持續時間可以實現：對于在平行導線上進行的開關處理期間實際上 在自己導線上出現故障的情況下可以在所述保持持續時間過去之后輸出所述故障信號。所 述保持持續時間在此應當被選擇為盡可能地短，但是至少跨越通過平行導線上的開關處理 而引起的電流跳躍和/或電壓跳躍的常見的持續時間。
[0029] 本發明方法的第三實施例規定，保護功能包括距離保護功能，其中所述保護設備 為了執行所述距離保護功能而借助主保護算法從在其各自導線上采集的測量值中計算出 復數阻抗值，并且當所述阻抗值位于觸發范圍內時產生故障信號。每個保護設備在其各自 導線上存在單極故障的情況下將標識該故障的故障狀態信號經由通信連接分別傳送給另 一個保護設備，并且接收該故障狀態信號的那個保護設備縮小用于對阻抗值進行評價的觸 發范圍。
[0030] 因為在平行導線上存在單極故障的情況下，可能出現通過經由母線的電氣耦合 (尤其是通過改變零序系統電流）和/或導線之間的電磁耦合出現對健康導線的影響，這些 影響按照以下方式發揮作用，即由健康導線的保護設備計算出的一相或多相的阻抗位于觸 發范圍內，盡管在所涉及的相上實際上不存在故障。在這樣的情況下，在健康導線上的斷路 器的觸發將引起對該健康導線的不必要的斷開。為了避免這一點，根據所描述的實施方式 規定，在其導線上識別出單極故障的那個保護設備將標識所述故障的故障狀態信號分別發 送給另一個保護設備。然后，接收所述故障狀態信號的保護設備可以通過以下方式穩定其 觸發標準，即該保護設備縮小所述觸發范圍。在此，所述故障狀態信號可以包括關于已識別 出單極故障的說明以及關于所述故障涉及哪些回路（例如特定的導體-地回路或導體-導 體回路）的說明。所述觸發范圍可以是主觸發范圍（所謂的Z1區，其對Z1觸發范圍內的 阻抗進行反應而沒有觸發延遲）和/或階梯式觸發范圍（例如Z2區，Z3區，…，其中斷路 器的觸發被延遲特定的階梯式時限地進行）。
[0031] 在本文中，被看做特別有利的是，每個保護設備在其各自導線上的單極故障結束 之后結束對故障信號的傳輸或者將標識所述故障的結束的取消信號經由通信連接分別傳 送給另一個保護設備，并且識別所傳輸的故障信號的結束或者接收取消信號的那個保護設 備再次擴大用于評價阻抗值的觸發范圍。
[0032] 在該實施方式中，只要平行導線上的單極故障結束，就可以非常快速地又返回原 始的觸發范圍。
[0033] 本發明方法的第四實施例規定，所述保護功能包括距離保護功能，其中所述保護 設備為了執行所述距離保護功能而借助主保護算法從在其各自導線上采集的測量值中計 算出復數阻抗值，并且當所述阻抗值位于觸發范圍內時產生故障信號。所述保護設備相互 交換至少說明由各自保護設備所監視的導線是完全接通還是完全斷開的運行狀態信號。在 自己導線上存在單極故障期間，相應的保護設備存儲電流和電壓測量值的歷程，并且檢查 相鄰保護設備的運行狀態信號。只要該檢查得出平行導線完全斷開，則在其導線上識別出 故障的保護設備從布置在同一導線的另一端的其它保護設備（其同樣存儲了在故障期間 在其端部采集的電流和電壓測量值）接收所存儲的電流和電壓測量值，并且用接收的和自 己存儲的電流和電壓測量值來計算故障地點，所述故障地點說明在導線的什么位置上出現 所述故障。保護設備借助所計算的故障地點確定對地阻抗的值，利用該值在確定故障地點 時僅僅借助自己存儲的電流和電壓測量值就確定出與在使用導線兩端的電流和電壓測量 值情況下相同的故障地點，并且將所計算的對地阻抗的值作為對地阻抗的參數提供。
[0034] 類似的用于在單導線情況下確定對地阻抗的方法已經由本 申請人:的 W02008/134998A1 公開。
[0035] 現在通過使用本發明在平行導線的情況下也可以通過盡可能精確地確定對地阻 抗的參數而明顯改善距離保護功能，所述對地阻抗是所述距離保護功能為了計算可能的接 地故障回路（例如相A-地，相B-地，相C-地）而需要的。因為通常對地阻抗的這樣的值 必須通過費事的測量一次性確定或者針對對地阻抗僅采用（比較不精確的）經驗值或表格 值。
[0036] 相反，利用在此所介紹的方法可以比較精確地并且無需費事的測量設備地確定對 地阻抗的值。因為該值基于借助兩側故障定位方法來計算具體的故障地點，該故障地點方 法也就是一種利用有故障的導線兩端的測量值來確定故障地點的方法。這樣的兩側方法比 單側故障定位方法提供明顯更精確的結果，在單側故障定位方法中僅基于導線一端的測量 值。在如上所述確定了對地阻抗的更精確的值之后，除了更好地區分內部和外部故障并且 由此提高距離保護功能的選擇性之外還可以借助單側故障定位方法確定比較精確的故障 地點。
[0037] 在本文中，被看做是有利的擴展的是，只要所述檢查表明另一個導線完全接通，則 已在其導線上識別了故障的保護設備從布置在相同導線的另一端處的、已存儲了在所述故 障期間在其端部采集的電流和電壓測量值的其它保護設備接收所存儲的電流和電壓測量 值，并且利用所接收的以及自己存儲的電流和電壓測量值來計算故障地點，該故障地點說 明在導線的什么位置出現故障。保護設備借助所計算的故障地點以及所提供的對地阻抗的 參數確定耦合阻抗的值，利用該耦合阻抗的值在確定故障地點時僅僅借助自己存儲的電流 和電壓測量值就已經確定與在使用導線兩端的電流和電壓測量值的條件下相同的故障地 點。所計算的耦合阻抗的值在保護設備中作為耦合阻抗的參數來提供。
[0038] 通過這種方式，可以比較精確地確定通過平行導線相互之間的電氣和/或電磁影 響而產生的耦合阻抗。該耦合阻抗附加地用于計算可能的故障回路，并且當兩個平行導線 都接通時是距離保護計算的不可忽略的部分。通過所描述的方式，到目前僅采用經驗值的 耦合阻抗可以被比較精確地確定，因為該耦合阻抗又基于借助（精確的）兩側故障定位方 法對故障地點的確定。對地阻抗的事先已經計算的精確值被用于確定耦合阻抗。
[0039] 在本文中，本發明方法的另一種有利的擴展在于，在導線被部分實施為架空線并 且部分實施為電纜的情況下，通過使用該導線另一端的電流和電壓測量值或者僅借助自己 存儲的電流和電壓測量值以及所確定的對地阻抗和耦合阻抗的值來確定故障地點，并且只 要故障處于該導線的實施為架空線的部分上就激活自動重合閘，該自動重合閘引起為了斷 開故障而斷開的斷路器在等待一定的等待時間之后重新閉合，而只要該故障處于該導線的 實施為電纜的部分上就阻止所述自動重合閘。
[0040] 因為在故障處于這樣的"混合"導線（也就是部分實施為架空線、部分實施為地下 鋪設的電纜的導線）上的情況下，就自動重合閘來說必須區分在哪一部分（架空線還是電 纜）上出現故障。在架空線上故障通常在有故障的相被短暫斷開之后自己消除（例如由于 該故障基于通過樹的短暫接觸或者基于通過動物的影響），而在電纜中的故障通常是由于 該電纜的損壞，從而自動重合閘可能更意味著對損壞位置的附加的危險。
[0041] 只要通過精確的故障定位（不管是通過兩側方法還是使用精確計算的對地阻抗 和耦合阻抗的值的單側故障定位）使得可以區分在導線的哪一部分上存在故障，就可以相 應地在架空線部分中激活自動重合閘并且在電纜部分中阻止自動重合閘。
[0042] 在本文中，還被看作是有利的是，在所述故障所涉及的導線的兩端的保護設備之 間的通信連接能工作的情況下借助該導線兩端的電流和電壓測量值來確定故障地點，而在 所述故障所涉及的導線的兩端的保護設備之間的通信連接受干擾或中斷的情況下借助自 己存儲的電流和電壓測量值以及所確定的對地阻抗和耦合阻抗的參數來確定故障地點。 [0043] 因為，由于通常在精確計算對地阻抗和耦合阻抗的值的情況下也要通過兩側故障 定位方法確定故障地點的更精確的值，因此在導線兩端之間已存在通信連接的情況下優選 使用兩側故障定位方法。僅在該通信連接失效或受干擾或測量值被太緩慢地傳輸的情況下 可以利用具有精確的對地阻抗和耦合阻抗的值的單側故障定位。
[0044] 本發明方法的第五實施例規定，所述保護功能包括距離保護功能，其中所述保護 設備為了執行所述距離保護功能而借助主保護算法從在其各自導線上采集的測量值中計 算出復數阻抗值，并且當所述阻抗值位于觸發范圍內時產生故障信號。在相鄰保護設備之 間，經由通信連接分別交換針對自己的導線的各個相所采集的測量值。各自保護設備的保 護功能為了選擇哪些相被所述故障所涉及而一方面分別針對自己的導線的導體-導體回 路和導體-地回路以及另一方面針對通過組合兩個導線的相而產生的混合的導體-導體回 路來執行阻抗測量，并且通過相互比較回路阻抗和/或將回路阻抗與各自的回路阻抗閾值 相比較而推斷出分別有故障的回路。
[0045] 由此除了分別僅涉及一個導線的故障之外，還可以識別所謂的系統間故障 (Inter-System-Fault)并且選擇性地斷開這些故障，其中在系統間故障的情況下在兩個導 線的相之間出現故障。
[0046] 最后，本發明方法的第六實施例規定，保護功能包括距離保護功能，其中所述保護 設備為了執行所述距離保護功能而借助主保護算法從在其各自導線上采集的測量值中計 算出復數阻抗值，并且當所述阻抗值位于觸發范圍內時產生故障信號。在相鄰保護設備之 間，經由通信連接交換針對自己的各導線的各個相所采集的測量值。各自保護設備的保護 功能在考慮自己的測量值以及其它各保護設備的測量值的條件下檢查在兩個導線上是否 (幾乎）同時存在接地短路。在該檢查的結果是肯定的情況下，保護功能促使僅針對兩個導 線的被所述故障實際涉及的相來觸發相應的斷路器。
[0047] 由此可以選擇性地幾乎同時斷開在兩個導線上發生的接地短路，也就是在幾百毫 秒的時間段內重疊的接地短路，即所謂的"跨線故障"。
[0048] 在本文中可以具體地規定，保護功能為了檢查在兩個導線上是否存在接地短路而 對自己的以及從其它各保護設備接收的測量值檢查針對一個或多個相與其它相相比是否 出現電流過高，并且在不同導線的各個相中出現電流過高的情況下推斷出兩個導線上存在 接地短路。
[0049] 此外，上述任務通過一種用于監視電氣能量供應網的保護系統解決，該保護系統 具有第一保護設備，該第一保護設備與能量供應網的第一導線連接以采集表征第一導線的 運行狀態的測量值，其中第一保護設備經由通信連接與相鄰布置的第二保護設備連接。根 據本發明在這樣的保護系統中規定，第二保護設備與能量供應網的平行于第一導線走向的 第二導線連接以采集表征第二導線的運行狀態的測量值，這兩個保護設備分別包括通信裝 置，所述通信裝置被設計為將由保護設備針對其各自的導線采集的測量值和/或從所述測 量值中推導出的信號傳輸給另一個保護設備，每個保護設備具有控制裝置，所述控制裝置 被設計為用于在實施主保護算法的條件下針對各自的導線實施保護功能，其中第一保護設 備為了實施其主保護算法而采用在第一導線上采集的測量值以及從第二保護設備接收的 測量值和/或信號，并且第二保護設備為了實施其主保護算法而采用在第二導線上采集的 測量值以及從第一保護設備接收的測量值和/或信號。
[0050] 有利地，兩個保護設備之間的通信連接是寬帶數據連接，其例如可以通過光纖電 纜形成。由此測量值的雙向傳輸可以幾乎實時地、也就是在測量值的采集之后沒有顯著時 間延遲地實現。
[0051] 本發明的保護系統的另一種有利實施方式規定，第一和第二導線分別是三相能量 供應網的三相導線，兩個保護設備分別具有測量值采集裝置，所述測量值采集裝置被設計 為針對每個相單獨地采集各自導線的測量值，并且保護設備的通信裝置被設計為經由通信 連接為每個相傳輸相應的測量值和/或信號。
[0052] 此外，根據本發明保護系統的另一種有利設計規定，兩個保護設備具有被設計為 向在各自導線上采集的測量值分別分配說明其采集時刻的時間戳的時間戳裝置，并且所述 通信裝置被設計為與經由通信連接傳輸的測量值一起分別傳送所屬的時間戳。
[0053] 此外，本發明保護系統的另一種有利實施方式規定，兩個保護設備分別包括被設 計為監視通信連接的效能并且當通信連接的效能沒有得到保證時輸出失效信號的通信監 視裝置，并且保護設備的所述控制裝置被設計為，在出現失效信號的情況下為了實施針對 保護設備的各自導線的保護功能使用與主保護算法不同的替代保護算法，該替代保護算法 僅使用分別在自己的導線上采集的測量值，但是不使用分別從另一個保護設備接收的測量 值和/或信號。
[0054] 最后，本發明保護系統的另一種有利實施方式規定，各自保護設備的控制裝置被 設計為，實施根據權利要求5至17之一的方法。
[0055] 最后上述任務還通過一種用于監視電氣能量供應網的第一導線的電氣保護設備 來解決，該電氣保護設備具有可與能量供應網的第一導線連接以采集表征第一導線的運行 狀態的測量值的測量值采集裝置，以及通信裝置，經由所述通信裝置可以在所述保護設備 和與該保護設備相鄰布置的第二保護設備之間建立通信連接。根據本發明規定，在保護設 備之間存在通信連接的情況下在保護設備之間傳輸測量值和/或從所述測量值中推導出 的信號，所述保護設備具有控制裝置，所述控制裝置被設計為用于在實施主保護算法的條 件下針對第一導線實施保護功能，其中所述保護設備為了實施其主保護算法而采用在第一 導線上采集的測量值以及從第二保護設備接收的、涉及與第一導線平行走向的第二導線的 測量值和/或信號。
[0056] 本發明保護設備的一種有利擴展規定，所述保護設備包括被設計為監視通信連接 的效能并且當通信連接的效能沒有得到保證時輸出失效信號的通信監視裝置，并且所述控 制裝置被設計為，在出現失效信號的情況下為了實施針對所述保護設備的導線的保護功能 使用與主保護算法不同的替代保護算法，該替代保護算法僅使用在第一導線上采集的測量 值，但是不使用從第二保護設備接收的測量值和/或信號。
[0057] 最后，本發明保護設備的另一種有利實施方式規定，所述保護設備的控制裝置被 設計為，實施根據權利要求5至17之一的方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0058] 下面借助實施例詳細闡述本發明。為此
[0059] 圖1示出平行導線的保護系統的示意性視圖；
[0060] 圖2示出電氣保護設備的實施的示意性視圖；
[0061] 圖3示出電氣保護設備的另一種實施的示意性視圖；
[0062] 圖4示出用于闡述保護功能的示意性邏輯流程圖；
[0063] 圖5示出用于闡述另一種保護功能的示意性邏輯流程圖；
[0064] 圖6示出用于闡述根據圖5的保護功能的替換實施的示意性邏輯流程圖；
[0065] 圖7示出距離保護功能的觸發范圍的示意性圖示；
[0066] 圖8示出平行導線的保護系統的另一個示意性視圖；
[0067] 圖9示出部分實施為架空線、部分實施為電纜的混合導線的示意性視圖；
[0068] 圖10示出用于識別系統間故障的保護系統的示意性視圖；以及
[0069] 圖11示出用于識別兩個導線都參與的雙接地故障的保護系統的示意性視圖。
【具體實施方式】
[0070] 圖1示出本來未詳細示出的三相電氣能量供應網的電網片段10。電網片段10包括 具有相導體A，B，C的第一三相導線11a，以及與第一三相導線平行走向的具有相導體A'， B'，C'的第二三相導線lib。平行走向的導線11a和llb(下面單獨地或共同地也稱為 "平行導線"）在它們的導線端部16a，16b處分別通過三極斷路器12a，12b，12c，12d限制。 此外在這些平行導線的每個導線端部16a，16b處具有電氣保護設備13a，13b，13c，13d。具 體地說，在圖1中在兩個導線11a和lib的左側的導線端部16a處布置彼此相鄰的保護設 備13a和13b，而在右側的導線端部16b處布置彼此相鄰的保護設備13c和13d。保護設備 13a至13d在測量位置14a，14b，14c，14d處經由未詳細示出的測量互感器采集表征各自導 線11a或lib的運行狀態的測量值。在考慮所采集的測量值的條件下，這些保護設備實施 保護功能，其方式是保護設備執行在考慮所采集的測量值的條件下例如判斷在所監視的導 線11a和lib上是否分別存在不容許的運行狀態的主保護算法。如果已識別出不容許的運 行狀態，則各自的保護設備13a至13d向各自的斷路器12a至12d輸出也稱為"跳閘信號" 的觸發信號T，以便將一個或多個相與其余的能量供應網分離開來。
[0071] 由于平行走向的導線11a和lib在空間上彼此鄰近，因此在兩個導線11a和lib 之間發生不可忽略的電氣和/或電磁影響。在此，電氣影響例如經由用以將兩個導線11a， lib電氣相連的母線發生，而電磁影響由于平行導線11a，lib緊挨著而無線地出現。電磁影 響尤其是在架空線的情況下要被考慮到，因為地下電纜通常是被屏蔽了的。尤其是在兩個 導線之一 11a或lib上存在故障會引起該有故障的導線上的高短路電流的情況下，就未被 該故障涉及的（健康的）導線來說出現明顯的耦合效應。這樣的耦合效應只要它在執行主 保護算法時未被單獨考慮就可能干擾地作用于健康導線的保護功能，從而在極端情況下甚 至可能引起健康導線被不期望地斷開。
[0072] 為了避免這一點，在圖1所示的保護系統中導線端部16a或16b的相鄰保護設備 13a和13b或13c和13d分別經由通信連接15相互連接。經由通信連接15在各自導線11a 和lib的相鄰保護設備13a和13b或13c和13d之間交換所采集的測量值和/或借助各自 的保護設備從所述測量值中推導出的信號，例如說明各自導線的運行狀態的狀態信號。由 此例如在左側的導線端部16a處向保護設備13a輸送由在第二導線lib處的保護設備13b 采集的測量值和/或從所述測量值中推導出的信號，從而保護設備13a的主保護算法可以 執行其保護功能，該保護功能用于通過一方面使用在第一導線11a的測量位置14a處由保 護設備13a自身采集的測量值以及另一方面使用由保護設備13b在第二導線lib的測量位 置14b處采集的測量值和/或從這些測量值中推導出的信號來監視第一導線11a的運行狀 態。
[0073] 通過直接考慮分別通過另一個平行導線而引起的耦合影響，主保護算法可以確定 更為精確的結果，從而例如可以恰好將導線11a或lib的實際上被故障所涉及的那些相更 可靠地以及選擇地斷開，而其上僅僅由于耦合效應而被識別出表面上不容許的運行狀態的 那些相得以保持接通。
[0074] 在圖2中示例性地詳細示出圖1的電氣保護設備13a。其余的保護設備13b，13c， 13d相應地構造，從而對保護設備13a的作用方式的闡述示例性地代表了所有保護設備13a 至13d的作用方式。保護設備13a包括測量值采集裝置20,其經由電氣連接導線21與位于 第一導線11a的未在圖2中示出的測量位置14a處的傳感器連接。這樣的傳感器例如可以 是初級的電流和電壓互感器，它們在輸出端輸出與在各自相中的測量位置14a處流動的電 流或與在各自相中的測量位置14a處施加的電壓成比例的電流或電壓信號，并且輸送到保 護設備13a的測量值采集裝置20中。測量值采集裝置20例如可以包括次級的電流或電壓 互感器，以便將從初級互感器輸出的電流或電壓信號的還比較高的水平轉換為如此低的電 流或電壓水平，即在保護設備13a中可以發生無危險的進一步處理。
[0075] 此外，測量值采集裝置20可以包括模擬數字轉換器，其對由次級電流或電壓互感 器輸出的測量信號進行模擬數字轉換以形成數字測量值M a。此外，測量值采集裝置20可以 包括數字濾波器裝置，以便對這樣產生的數字測量值Ma的歷程進行數字濾波，以例如去掉 可能的干擾影響，所述干擾影響可能在測量值采集和/或測量值轉換時出現，或者以便從 測量值中計算復數電流和電壓矢量。
[0076] 在一種實施方式中，保護設備13a還可以包括時間戳裝置27,所述時間戳裝置例 如可以是接收外部時間信號并且將精確到微秒的時間信息ZI輸出到測量值采集裝置20的 GPS接收器。借助該時間信息ZI可以對測量值Ma設置時間戳，也就是說，可以向每個測量 值Ma分配說明其采集時刻的時間信息ZI。
[0077] 這樣產生以及必要時設置了時間戳的測量值叱被輸送給保護設備13a的控制裝 置22,該控制裝置22利用例如CPU和/或數字信號處理器的計算裝置23執行按照存儲在 存儲區域24中的主保護算法25形式的設備軟件。主保護算法被設計為執行用于監視第一 導線11a的保護功能。如圖2示意性表示的，主保護算法25還對由測量值采集裝置20輸 出的測量值M a進行處理，所述測量值Ma是在第一導線1 la的測量位置14a處采集的。
[0078] 保護設備13a還包括經由通信連接15與相鄰保護設備13b的相應通信裝置連接 的通信裝置26,所述通信連接15可以構成為有線連接（例如玻璃纖維通信導線）或無線連 接（例如無線電，WLAN)。兩個保護設備13a和13b經由通信連接15按照以下方式交換測 量值，即由測量值采集裝置20提供的測量值M a經由通信裝置26和通信連接15傳輸給相鄰 保護設備13b，而由相鄰保護設備13b在第二導線lib的測量位置14b處采集的測量值M b 經由通信連接15傳輸給第一保護設備13a的通信裝置26。附加或替換所述測量值，也可以 在相鄰保護設備13a，13b之間交換從各個自己的導線處的測量值中推導出的信號。為此在 保護設備13a中將自己的測量值M a輸送到計算裝置23中，所述計算裝置23對測量值Ma進 行分析并產生例如說明自己的導線11a的運行狀態（例如在導線11a的相導體中的故障） 的信號S a。所述信號從計算裝置23輸送給通信裝置26并經由通信連接15傳輸給相鄰保 護設備13b。按照相應的方式，也可以由保護設備13b通過分析測量值M b來產生信號Sb并 且傳輸給保護設備13a。
[0079] 通信連接15應當盡可能實現全雙工運行中的寬帶數據傳輸，從而測量值Ma和M b 和/或信號Sa，Sb幾乎實時地、也就是在其采集或產生之后沒有顯著延遲地分別被傳送到另 一個保護設備。
[0080] 由保護設備13a的通信裝置26接收的保護設備13b的測量值Mb和/或信號S b被 轉發給控制裝置22,并且如圖2示意性表示的除了所述測量值Mb和/或信號Sb之外測量 值化也被提供給主保護算法25。因此，主保護算法25基于由保護設備13a自身采集的測 量值M a和由相鄰保護設備13b傳送的測量值Mb和/或信號Sb來實施保護功能，也就是例 如做出關于第一導線11a上出現的運行狀態的判斷。通過考慮相鄰保護設備13b的測量值 Mb和/或信號Sb，在執行主保護算法25時補償通過平行導線的電氣和/或電磁耦合作用于 第一導線11a的影響，從而控制裝置22例如可以對第一導線11a的一個或多個相是否被故 障所涉及做出可靠和選擇的判斷。如果控制裝置22在所監視的導線11a上實際上識別出 不容許的運行狀態，則控制裝置22向斷路器12a (參見圖1)輸出觸發或跳閘信號T，以促使 斷路器斷開涉及各自的有故障相的開關觸點。
[0081] 在圖3中示出保護設備13a的第二實施例，該第二實施例與根據圖2的第一實施 例基本上相應，因此一致的部件具有相同的附圖標記。一致的部件的作用方式與關于圖2 已經闡述的作用方式相應，因此在此不再加以闡述，從而在此僅強調兩個實施例之間的差 異。
[0082] 與根據圖2的第一實施例不同，根據圖3的第二實施例的保護設備13a包括第二 存儲區域30,在該第二存儲區域中以替代保護算法31的形式存儲保護設備13a的設備軟件 的其它組成部分。替代保護算法31是專門為了僅借助在測量位置14a處由保護設備13a 自身采集的測量值Ma來盡可能精確地執行保護功能而設計的，也就是例如盡可能精確地對 導線11a上出現的運行狀態作出判斷，而無需考慮由平行導線lib引起的電氣和/或電磁 耦合。因此，主保護算法25和替代保護算法31被設計為執行相同的保護功能，但是主保護 算法25可以說基于更寬的測量值基礎。
[0083] 此外，在根據圖3的實施例中設置通信監視裝置32,其與通信裝置26耦合或者是 通信裝置26的組成部分，并且檢查保護設備13a和13b之間的通信連接15的效能（為了 所述監視，該通信連接還包括這些保護設備各自的通信裝置）并且如果保護設備13a和13b 之間的通信受到干擾或中斷則產生失效信號A。如果通信監視裝置32識別出兩個保護設備 13a，13b之間的通信受到干擾或中斷，則通信監視裝置32向控制裝置2輸出失效信號A，該 控制裝置22接著執行替代保護算法31而不是主保護算法25,因為在這種情況下不再提供 相鄰保護設備13b的可靠的測量值M b和/或信號Sb。由于替代保護算法31是專門為僅僅 借助由保護設備13a自身采集的測量值M a來執行保護功能而設計的，因此通過這種自動切 換到替代保護算法31，盡管通信連接15受到干擾或中斷但是也可以保證保護設備13a足夠 可靠地繼續工作。
[0084] 為了能夠盡可能無縫地執行在主保護算法25與替代保護算法31之間的切換，例 如可以規定，兩個保護算法始終并行執行，并且根據通信連接15的狀態使用主保護算法25 或替代保護算法31的結果。
[0085] 對通信連接15的監視例如可以通過所謂的"握手方法"來進行，其中通信監視裝 置32向另一個保護設備13b的通信監視裝置發送測試信號并且等待確認信號。如果該確 認信號長時間不出現，則推斷通信連接15無法工作。替換的，也可以由每一個通信監視裝 置定期地向其它各通信監視裝置發送測試信號。如果對測試信號的接收長時間不出現，則 各自的通信監視裝置推斷通信連接無法工作。
[0086] 只要通信監視裝置32又識別出在兩個保護設備13a和13b之間的通信能夠工作， 并且由此又可以可靠地接收所傳輸的保護設備13b的測量值Mb和/或信號Sb，則又可以通 過主保護算法25在考慮自己的測量值Ma和相鄰保護設備13b的測量值Mb和/或信號S b的 條件下執行保護功能。
[0087] 所描述的用于平行導體的保護系統在有多個保護功能的情況下可以意味著主保 護算法的結果的精度、可靠性和選擇性的改善。下面詳細闡述這樣的保護功能的若干示例。
[0088] 如開頭所提到的，由保護設備13a，13b實施的保護功能例如可以是距離保護功 能。為此圖4示出實施距離保護功能的主保護算法的示意性邏輯流程圖。
[0089] 為此在圖4中通過虛線框示意性表示兩個相鄰保護設備13a和13b。首先闡述在 保護設備13a中實施的主保護算法。在輸入側向主保護算法輸送電流測量值1 3和電壓測 量值ua作為測量值Ma(參見圖2和圖3)，它們通常是電流和電壓的（數字）采樣值。但是 替換的例如也可以使用復數的電流和電壓矢量作為測量值仏，它們除了說明各自測量值的 振幅之外還包含關于其相位角的信息。主保護算法通常以由保護設備的控制裝置所處理的 軟件的形式出現；但是為了更好的理解下面借助邏輯塊闡述主保護算法。
[0090] 在計算塊40a中，從分別關聯的（也就是在相同時刻采集的）電流和電壓測量值 中計算出復數阻抗值Z a。接著將所計算的阻抗值1輸送給另一個檢查塊41a，該檢查塊檢 查所述阻抗值1是否位于觸發范圍內。如果該檢查表明所述阻抗值1位于觸發范圍內，則 產生故障信號F a并且輸送給第一邏輯與門42a的輸入端。在此，故障信號Fa優選不僅說 明故障在導線11a上的純粹的存在性，而且說明導線11a的參與所述故障的（一個或多個） 相。
[0091] 在執行距離保護功能時，如果在所監視的導線上發生電振蕩則可能導致不期望的 觸發。因為例如在發電站附近發生短路或者電氣能量供應網的結構發生變化（例如通過大 的電源的接通或斷開）的情況下在電氣能量供應網中可能導致所謂的振蕩過程或振蕩，這 是由于在電氣能量供應網的饋入位置處的發電機必須適應新的負載狀況。這通常以衰減的 振蕩的形式發生，直到電氣能量供應網的新的工作點穩定了為止。在振蕩期間，電流和電壓 可以說沿著能量供應導線在高值和低值之間振蕩。因此在振蕩的情況下可能發生的是，電 氣距離保護設備在其測量位置處測量到低的電壓以及同時高的電流，并由此計算出處于觸 發范圍內的小的阻抗值。根據由能量供應網的經營者規定的導線的運行方式，期望在這樣 的振蕩情況下不對所述導線進行斷開。但是，在根據邏輯塊40a至42a純粹應用距離保護 功能時，保護設備13a在出現振蕩的情況下識別出不容許的運行狀態并且斷開所監視的導 線11a。由此可能發生對電氣能量供應網的特定部分的非故意斷開，這種斷開對于電氣能量 供應網的經營者來說通常帶來高的成本。此外，通過在非故意斷開的情況下突然改變的電 網結構，電氣能量供應網的仍然接通的部分發生過載，這可能導致級聯式的斷開直到所謂 的停電。
[0092] 為了防止這一點，在振蕩識別塊43a中檢查阻抗值&是否說明導線11a上的電振 蕩，在輸入側向所述振蕩識別塊輸送在計算塊40a中計算的阻抗值1。為此目的在振蕩識 別塊43a中檢查阻抗值Za的時間分布的特征性特征。對于專業人員來說在電振蕩方面對 阻抗值的檢查是本身已知的。為了檢查表明有電振蕩的特征性特征，主要檢查阻抗值的軌 跡是具有均勻的特定還是具有跳躍式的特性。阻抗值的軌跡的均勻分布表明有振蕩，而跳 躍式的不均勻的分布表明有故障。具體地說，在本文中可以檢查以下列舉的一種或多種特 征：
[0093] -與由所述阻抗值描述的軌跡的中點的距離，
[0094] -阻抗值通過所述軌跡的角速度，
[0095]-所述阻抗值通過所述軌跡的角加速度，
[0096] -所述軌跡的單調性，
[0097] -所述軌跡的分布的跳躍式變化。
[0098] 對電振蕩的檢查例如詳細地描述在本 申請人:的國際專利申請PCT/EP2008/005440 中。
[0099] 在根據圖4的實施例中，向振蕩識別塊43a輸送在計算塊中計算的阻抗值1。但是 替換的，也可以規定向振蕩識別塊43a輸送電流和電壓測量值ua和ia并且振蕩識別塊43a 自身進行阻抗計算。
[0100] 如果在振蕩識別塊43a中已經在導線11a上識別出電振蕩，則振蕩識別塊43a在 輸出側輸出振蕩信號Pa，該振蕩信號輸送給第二邏輯與門44a。第二邏輯與門44a在其輸出 端在下面詳細描述的條件下輸出振蕩信號Pa，并且將該振蕩信號轉發給第一邏輯與門42a 的另一個反相輸入端，從而僅當未同時在所述另一個（反相）輸入端上施加振蕩信號Pa時 才轉發在與門42a的所述一個輸入端上施加的故障信號F a。換句話說，只要在導線11a上 已經識別出電振蕩，第一與門42a就與振蕩識別塊43a協作地引起對故障信號F a的阻止。
[0101] 對于在導線11a上存在振蕩期間同時出現盡管存在振蕩還是一定會導致斷開的 故障的情況下，電流和電壓測量值i a和ua也被輸送給檢查塊45a，該檢查塊45a檢查這些 電流和電壓測量值是否描述導線11a上的電氣非對稱狀態。電氣非對稱狀態例如在出現更 高的逆相序系統電流和/或零序系統電流時存在。如果檢查塊45a在導線11a上識別出這 樣的非對稱狀態，則這意味著與可能同時存在的振蕩無關地在導線11a上存在故障。因此 檢查塊45a在識別出非對稱狀態的情況下產生非對稱信號US a，并且將該非對稱信號輸送給 第三邏輯與門46a。第三與門46a在下面詳細闡述的條件下將非對稱信號USa轉發給第二 與門44a的反相輸入端，在電振蕩的情況下在第二與門的另一個輸入端上施加振蕩信號P a。
[0102] 第二與門44a僅在未同時在其另一個輸入端上施加非對稱信號USa時才在輸出側 輸出在所述一個輸入端施加的振蕩信號P a。換句話說，在導線11a上識別出的非對稱性導 致對振蕩信號Pa的阻止，從而在第一與門上可能施加的故障信號F a被轉發并且在輸出側被 輸出。如果故障信號Fa出現在第一與門42a的輸出側，則該故障信號由主保護算法輸出并 且例如可以作為跳閘信號用于連接到保護設備13a的斷路器12a，以促使其觸點斷開。只要 故障信號匕也包括對該故障所涉及的（一個或多個）相的說明，開關就可以選擇性地斷開 所涉及的相。
[0103] 在輸入側向相鄰保護設備13b的主保護算法以在導線lib上記錄的電流和電壓測 量值i b和ub的形式輸送測量值Mb (參見圖2和圖3)。保護設備13b的主保護算法包括計 算塊40b、檢查塊41b和45b、振蕩識別塊43b以及邏輯與門42b、44b和46b。這些邏輯塊 40b至46b的相互作用與保護設備13a的主保護算法的邏輯塊40a至46a相互作用相應，從 而在此不再次進行描述。
[0104] 只要保護設備之一 13a或13b產生故障信號Fa或Fb，該故障信號就經由通信連接 15 (參見圖1)分別傳輸到另一個保護設備。具體地說，這意味著由保護設備13a產生的故 障信號Fa被傳輸到保護設備13b的主保護算法的第三與門46b的反相輸入端，而由保護設 備13b產生的故障信號F b被傳輸到保護設備13a的主保護算法的第三與門46a的反相輸入 端。施加在第三與門46a或46b上的故障信號F a或Fb導致可能在所涉及的第三與門46a 或46b的另一個輸入端上施加的非對稱信號USa或USb在輸出側不從與門46a或46b輸出。 換句話說，分別從另一個導線的保護設備接收的故障信號F a*Fb引起用于自己的導線的振 蕩信號即使在自己的導線上已經識別出電氣非對稱的情況下也不被阻止。
[0105] 因為在平行導線上出現的例如單極故障對自己的導線具有以下影響，即通過兩個 導線之間的電氣和/或電磁耦合效應也可以在自己的導線上引起非對稱狀態。但是該非對 稱狀態不是由于在自己的導線上實際存在故障，因此不應當導致對健康導線的斷開。通過 考慮來自另一個導線的故障信號F a*Fb，可以識別出非對稱狀態的原因，并且防止對健康 導線的非故意斷開。
[0106] 優選的，通過來自另一個導線的故障信號Fa或Fb對非對稱信號US a或USb的阻止 僅在一個導線的通過該故障信號Fa或Fb說明為被該故障所涉及的相分別與另一個導線的 被非對稱所涉及的相一致時才執行。也就是說，在導線11a的相A(參見圖1)中的故障不 會導致對說明關于導線lib的相B'的非對稱性的非對稱信號US b的阻止，相反會發生對說 明關于導線lib的相A'的非對稱性的非對稱信號USb的阻止。
[0107] 現在如果在保護設備13a和13b之間存在的通信連接15出現中斷，則故障信號Fa 或Fb可能不再分別傳輸給另一個保護設備13a或13b。由此對非對稱信號的阻止不再正確 工作，并且可能由于由有錯的導線饋入的電氣非對稱性而出現對健康導線的斷開。
[0108] 為了防止這一點，根據一種優選的實施方式對于這樣的情況規定，保護設備13a， 13b中包含的通信監視裝置32(參見圖3)識別出通信連接缺乏效能并且將失效信號A輸出 到保護設備13a，13b的控制裝置。由此控制裝置被設計為，為了執行保護功能使用替代保 護算法而不是主保護算法。替代保護算法被設計為，僅借助在自己的導線上采集的測量值 (即沒有可能從另一個導線接收的故障信號F a，Fb)執行保護功能。
[0109] 為此在圖4的實施例中，替代保護算法例如包含經過改變的檢查塊45a，其獲得特 殊的檢查標準以便在沒有來自另一個導線lib的故障信號F b的情況下也能區分所識別的 非對稱性是由實際上存在于自己的導線11a上的故障產生，還是僅通過另一個導線上的故 障狀態的饋入而引起。為此目的例如可以檢查在三相之一中是否發生特定規模的電流升 高，而在其他相中的電流幾乎保持恒定。替換的或附加的，檢查被檢查的電流和電壓測量值 的相位角的特性，以確定在自己的導線上實際上是否存在故障。作為用于該檢查的閾值，例 如可以使用經驗值或仿真結果。
[0110] 通過這種方式借助替代保護算法執行的對電氣非對稱性的更精確的檢查，除了輸 出或阻止故障信號之外，由于與在通信連接無損壞的情況下使用主保護算法相比提高了計 算耗費而需要更高的持續時間。但是，通過這種方式與在通信連接受干擾情況下使用主保 護算法可能的相比，利用替代保護算法可以在通信連接受干擾的情況下仍然產生更可靠的 故障信號。
[0111] 圖5以邏輯流程圖的形式示出主保護算法的另一種實施方式。該實施方式可以替 換或附加于針對圖4闡述的實施方式地采用。在圖5中通過虛線框示意性表示兩個相鄰保 護設備13a和13b。首先還是闡述在保護設備13a中實施的主保護算法。
[0112] 在輸入側向主保護算法輸送測量值Ma，所述測量值例如可以具有電流和電壓測量 值i a和ua的形式。所述測量值被輸送給將所述測量值用于監視導線11a上的故障的檢查 塊50a。該監視如在根據圖4的實施例中那樣相應于距離保護原理進行，在此距離保護可以 增加在圖4中詳細闡述的用于振蕩識別和用于阻止振蕩信號的檢查步驟。但是替換的，該 監視也可以根據其它的、專業人員本身已知的保護原理而執行，例如差分保護原理、過電流 保護原理或過電壓保護原理。
[0113] 如果檢查塊50a在監視時在由保護設備13a監視的導線上識別出故障，則檢查塊 50a在輸出側輸出故障信號？ 3，該故障信號被輸送給后置的與門51a的輸入端。與門51a在 下面詳細闡述的條件下在其輸出端輸出故障信號F a。然后故障信號Fa例如可以作為跳閘 信號用于控制斷路器12a。
[0114] 此外，向主保護算法輸送連接到保護設備13a的斷路器12a(參見圖1)的狀態信 號zs a。這樣的狀態信號zsa例如說明該開關是斷開還是閉合。必要時該說明可以精確到 相地進行，也就是說狀態信號zs a包括關于哪些相閉合而哪些相斷開的信息。
[0115] 狀態信號ZSa被輸送給開關監視塊52a，所述開關監視塊在斷路器的至少一個相的 狀態瞬時改變時（即在該開關從斷開狀態轉換到閉合狀態或反過來時）輸出開關信號S a。
[0116] 按照相應的方式，向監視導線lib的保護設備13b的主保護算法輸送例如電流和 電壓測量值i b，ub形式的測量值Mb，并且借助檢查塊50b監視這些測量值是否說明在導線 lib上存在故障。在識別出故障的情況下，檢查塊50b輸出故障信號Fb，該故障信號被輸送 給與門51b的輸入端。此外，連接到保護設備13b的斷路器12b(參見圖1)的狀態信號ZS b 被傳送給主保護算法的開關監視塊52b。開關監視塊52b在借助狀態信號ZSb識別出斷路 器12b的狀態變化時產生開關信號S b。
[0117] 開關信號&和Sb經由通信連接15 (參見圖1)分別傳輸到另一個保護設備13a或 13b并且在那里分別輸送到保持塊53a或53b。因此具體地說，第一保護設備13a的可能施 加在開關監視塊52a上的開關信號S a被傳送給第二保護設備13b的主保護算法的保持塊 53b，而必要時由開關監視塊52b產生的開關信號Sb被傳輸給第一保護設備13a的主保護 算法的保持塊53a。
[0118] 在此應當示例性闡述保持塊53a的作用方式；保持塊53b的作用方式是相應的。 保持塊53a在施加開關信號S b的情況下開始一個保持持續時間。在該保持持續時間期間由 保持塊在輸出側輸出保持信號Ha，該保持信號被輸送給與門51a的反相輸入端。保持塊53a 因此與說明在相鄰導線lib上斷路器12b的開關處理的開關信號Sb協作，引起對可能在與 門51a上施加的故障信號Fa的阻止，也就是不由與門51a在輸出側輸出。由此實現了，在 所監視的導線11a上的非基于實際故障而是僅通過相鄰導線lib上的開關處理引起的電流 或電壓躍變不會導致對健康導線11a的非故意斷開。因為這樣的電流或電壓躍變被檢查塊 50a評估為表示在導線11a上存在故障，并且相應地導致故障信號F a的產生。但是由于在 這樣的情況下該故障信號Fa因為通過相鄰導線lib上的開關處理引起的保持信號H a而通 過與門51a被阻止，因此不會導致對斷路器12a的非故意觸發。但是如果在相鄰導線lib 上不存在開關處理，則相應地也不會產生開關信號Sb，也不會產生保持信號Ha，從而故障信 號F a不會被阻止，而是由與門51a輸出。
[0119] 保持塊53a或53b的保持持續時間應當被設定為，使得該保持持續時間長到足以 在通過在相鄰導線lib上的開關處理而引起的對自己導線11a的測量值的完整影響期間將 保持信號繞開。盡管如此，保持持續時間應當被選擇得盡可能地短，以便可以足夠快地斷開 可能實際上在自己導線11a上與在相鄰導線lib上的開關處理同時出現的故障。
[0120] 在替換的實施方式中，狀態信號ZSa或ZSb也可以分別直接傳送給另一個保護設備 13a或13b。該情況在圖6中示出。根據該實施方式，如果識別出開關處理，則借助開關監 視塊52a或52b分別監視另一個導線的斷路器的開關狀態信號ZS a或ZSb。然后該開關信號 Ss或Sb被分別輸送給自己的保持塊53a或53b，所述保持塊然后又產生保持信號Ha或H b。
[0121] 對于兩個保護設備之間的通信連接15受干擾的情況下，開關信號Sa，Sb或狀態信 號ZS a，ZSb不會被分別傳輸給另一個保護設備13a或13b。在這種情況下，根據一種有利的 實施方式，由通信監視裝置32 (參見圖3)識別受到干擾的通信連接，并且各自保護設備的 控制裝置促使使用替代保護算法而不是主保護算法，該替代保護算法在沒有傳送的開關信 號S a，Sb或狀態信號ZSa，ZSb的情況下工作。替代保護算法在此例如可以更為精確地檢查 通過相鄰導線上的開關處理而饋入的電流或電壓躍變并且借助預定的閾值確定所述電流 或電壓躍變是說明自己導線上的實際故障還是僅通過相鄰導線上的開關處理饋入。閾值在 此例如可以通過仿真來確定。對電流或電壓躍變的精確檢查當然需要更高的計算耗費并由 此在最終關于故障信號的輸出做出判斷之前需要更長的持續時間，盡管如此可以通過使用 替代保護算法保持對該判斷的比較好的選擇性。
[0122] 保護功能的另一種實施方式是具有穩定的觸發范圍的距離保護功能。為此在圖7 中示意性地以R-X圖示出可以用于距離保護功能的觸發范圍70。所示出的圖是復數平面， 在該復數平面中繪制具有實部"電阻" R和虛部"電抗"X的阻抗的值。為此，距離保護功能 從由各自保護設備13a，13b記錄的以電流和電壓測量值形式的測量值中計算出相應的阻 抗矢量，并且顯示在圖7所示的圖中。在正常情況下，也就是當兩個平行導線是無故障的 時，為了對各自導線11a，lib上的故障做出判斷而使用大的觸發范圍70a。只要阻抗矢量位 于該觸發范圍內，則推斷在相應的導線上存在故障并且觸發各自的斷路器。
[0123] 但是只要在導線上已經存在單極故障，則健康導線的保護設備可以通過耦合效 應一尤其是通過健康導線的負載提高以及健康導線的零序系統電流的影響一可以確定落 在觸發范圍內并且非故意地導致該導線的單極或多極斷開的阻抗。在根據圖7的示例中， 通過耦合效應，阻抗矢量71落在大的觸發范圍70a中并且因此導致該導線的斷開。
[0124] 為了防止這一點規定，在自己的導線11a，lib上識別出故障的那個保護設備13a， 13b將故障狀態信號經由通信連接分別發送到另一個保護設備13a，13b，該故障狀態信號 促使健康導線處的保護設備的保護算法暫時使用縮小的觸發范圍70b來代替大的觸發范 圍以用于評價阻抗矢量。如圖7所示，阻抗矢量71未落入該縮小的觸發范圍70b，因此不會 導致健康導線的斷開。
[0125] 只要平行導線上的故障結束，例如在短暫中斷之后，該導線的保護設備就結束故 障狀態信號的傳輸或者經由通信連接發送取消信號。由此促使健康導線的保護設備又切換 到所述大的觸發范圍以評價阻抗。
[0126] 為簡單起見，在圖7中示出的示例僅包括用于唯一的一個所謂保護區的觸發范 圍。在本發明中，當然還可以設置多個觸發范圍，其中最小的觸發范圍引起所涉及的斷路器 的立即觸發，而更大的觸發范圍分別可以具有不同的階梯時間，也就是說當阻抗矢量在所 涉及的觸發范圍內停留得比預定持續時間（階梯時間）更長時才在這樣的更大的觸發范圍 內進行觸發。在本發明的范圍中，臨時的縮小既可以應用于用于立即觸發的觸發范圍也可 應用于其它階梯式觸發范圍。
[0127] 圖8示出用于兩個相互平行分布的導線11a和lib的保護系統80的另一個實施 例。利用附圖標記82表示兩個導線lla，llb的所有三個相導體A，B，C或V，B<，（Τ共 同的接地端。為了測量接地電流，保護設備13a，13b，13c，13d與地82連接，但是出于一目 了然的原因這僅對保護設備13b和13d清楚地示出。
[0128] 與根據圖1的保護系統不同，在根據圖8的實施例中不僅相鄰保護設備（13a和 13b以及13c和13d)分別經由通信連接15互相連接，而且在處于每個導線11a或lib的 兩個端部處的保護設備之間（具體的是保護設備13a和13c以及13b和13d ;下面的實施 僅示例性地涉及保護設備13b和13d)分別存在另一個通信連接81。所述另一個通信連接 81既可以實施為電纜連接也可以實施為無線的，并且不需要連續地在兩個保護設備13b和 13d之間存在或激活。例如可能的是，在兩個保護設備13b，13d之間以無線連接的形式建立 臨時通信連接，或者在兩個保護設備13b，13d之間經由相應的調制解調器裝置建立臨時電 信連接。所述另一個通信連接81還可以是具有比較小的數據傳輸容量的通信連接。
[0129] 應當在下面詳細闡述圖8所示的保護系統80的作用方式。在圖8中第一導線11a 例如為了維護目的而被完全斷開；斷路器12a和12c的所有極都位于斷開的狀態。下面涉 及替換地也可以完全接通第一導線11a ;然后斷路器12a和12c的所有極都處于閉合狀態。 中間狀態（例如在第一導線11a上單極斷開的斷路器）雖然可能出現，但是不用于下面描 述的方法。
[0130] 示例性地假定，在第二導線lib的相與地82之間出現在圖1中通過閃電符號 表示的接地短路。保護設備13b和13d通過以下方式識別所出現的短路，即這些保護設備 連續地在各自的測量位置14b和14d處采集電流和電壓測量值并且利用它們首先計算所有 現有回路的阻抗，也就是三個導體-導體回路（相A'至相B'，相A'至相C'，相B'至相 C')和三個導體-地回路（相A'至地，相B'至地，相C'至地）的阻抗。通過將所確定 的阻抗與存儲在設備中的觸發范圍相比較，檢查第二導線lib上的故障。在存在故障的情 況下確定故障類型，也就是說該故障是導體-導體短路還是導體-地短路。此外確定參與 該故障的相。此外借助所計算的阻抗可以推斷出短路所出現的故障地點。如果出現故障并 且所述故障地點出現在第二導線lib上，則所涉及的相經由所屬的斷路器12b，12d與其余 的能量供應網分離開來。在圖8中，示例性地被接地短路所涉及的第二導線lib的相C'經 由斷路器12b和12c的斷開顯示的觸點斷開。
[0131] 在圖8所示的導體-地短路的情況下，短路電流從所涉及的第二導線lib的相C' 經由地82反饋到各自的保護設備13b和13d。在此存在的接地阻抗通常沒有以高的精度已 知，到目前為止必須通過費事的測量（其中導線lib必須與其余電網分離開來）或者通過 從表中估計或讀取來確定，并且作為參數輸入各自的保護設備。
[0132] 只要在與第二導線lib平行走向的第一導線11a中發生電流流動（例如當導線 11a完全接通時），兩個平行導線相互影響，從而在這種情況下還要考慮導線的所謂耦合阻 抗。到目前為止耦合阻抗的值只能通過仿真或經驗值來估計，或者甚至被完全忽略。但是 在忽略耦合阻抗的情況下，就故障定位來說可能出現多達40%的不精確。因此下面應當闡 述一種使得可以通過簡單的方式確定對地阻抗和耦合阻抗的規定值。
[0133] 在相C'與地82之間的短路所出現的地點應當通過故障地點值m說明。為此將根 據第二基爾霍夫定律公知的基爾霍夫電壓定律應用于在圖8中示出的網眼83和84,這些網 眼分別存在于短路地點與各自保護設備13b或13d之間。由此對于第一保護設備13b與短 路之間的網眼83給出以下網眼等式（1):
[0134] _nb+IbL · m · Ζι+ΙΡΕ · m · ZK+HF+IbE · m · ZE = 〇 ⑴
[0135] 在此這些公式符號（還參見圖8)意思是：
[0136] 仏：由保護設備13b測量的電壓矢量，該電壓矢量說明第二導線lib的相C'與地 82之間的電壓；
[0137] :由保護設備13b測量的電流矢量，該電流矢量說明在第二導線lib的相中 流動的電流；
[0138] m:保護設備13b至故障地點的距離，其涉及導線lib的總長度（=故障地點值）；
[0139] Zr導線lib的相的順相序系統阻抗；
[0140] IPE :由相鄰保護設備13a測量的接地電流矢量（未在圖8中示出）；
[0141] Ζκ :說明兩個導線11a和lib之間的影響的耦合阻抗（未在圖8中示出）；
[0142] 仏：在故障地點處的電壓降；
[0143] IbE :由保護設備13b測量的接地電流矢量；以及
[0144] ZE:對地阻抗。
[0145] 對于保護設備13d與短路之間的第二網眼84可以按照相應的方式提出網眼等式 (2)：
[0146] -仏+1也·（Ι-m) · Ζι+ΙΡΕ ·(卜m) · ZK+nF+IdE · (Ι-m) · ZE = 〇 ⑵
[0147] 在此，附加的公式符號（還參見圖8)意思是：
[0148] 仏：由保護設備13d測量的電壓矢量，該電壓矢量說明第二導線lib的相C'與地 82之間的電壓；
[0149] Ιι:由保護設備13d測量的電流矢量，該電流矢量說明在第二導線lib的相中 流動的電流；以及
[0150] IdE :由保護設備13d測量的接地電流矢量。
[0151] 通過使用各自的等式，保護設備13b或13d可以確定說明故障地點的故障地點值 m。在已知導線的順相序阻抗的情況下，作為附加參數必須存在對地阻抗和耦合阻抗的規定 值。
[0152] 如果第一導線11a被完全斷開（如在圖8中所示），則不會通過平行導線發生影 響，從而在這種情況下也不會出現耦合阻抗。因此首先規定，相鄰保護設備13a和13b或13c 和13d經由通信連接15交換運行狀態信號，所述運行狀態信號分別說明相鄰的導線11a或 lib是完全接通還是完全斷開。如果保護設備13b接收說明第一導線11a完全斷開的運行 狀態信號，則可以計算對地阻抗的規定值。在這種情況下不存在耦合阻抗，并且上述等式 (1)和（2)相應地簡化為：
[0153] -Ub+IbL · m · ZL+UF+IbE . m . ZE = 0 (3)
[0154] 或
[0155] _nd+IdL · (1-m) · A+nF+IdE · (1-m) · = 〇 ⑷
[0156] 在導線的順相序系統阻抗已知的情況下，在這種情況下除了故障地點值m之外對 地阻抗是唯一的未知數。
[0157] 在保護設備13b和13d的第一次啟動時，作為對地阻抗的參數的起始值例如可以 使用從經驗值中推導出的規定值。由此為了確定可能的起始值，例如可以采用經驗值，使得 電氣能量傳輸導線的零序系統阻抗與順相序系統阻抗之間的實部之比和虛部之比通常大 致在1附近。由此可以估計對地阻抗的規定值，該規定值雖然精度不高，但是無論如何都保 證保護設備的效能。
[0158] 在第二導線lib的相C'上出現接地短路的情況下，首先所涉及的相C'與其余的 電氣能量供應網經由斷路器12b和12d隔離。
[0159] 在成功地斷開所涉及的相C'之后，在接地短路期間所記錄的以及在處于第二導 線lib的兩個端部處的保護設備13b，13d的內部數據存儲器中存儲的電流和電壓測量值經 由另一個通信連接81在保護設備13b和13d之間傳輸。在此，可以發生單向傳輸，其中例 如由保護設備13d記錄的電流和電壓測量值被傳輸給保護設備13b。替換的還可以發生雙 向傳輸，其中兩個保護設備13b和13d將其電流和電壓測量值分別傳輸給另一個保護設備。 由于接地短路在該時刻已經被斷開，則各自電流和電壓測量值的傳輸可以在任意長的時間 內進行，從而對于通信連接81來說具有比較小的數據傳輸容量的連接就足以。
[0160] 接著，利用在接地短路期間記錄的自己的電流和電壓測量值以及從導線lib的 另一個端部記錄的電流和電壓測量值，可以由一個或多個保護設備13b，13d執行所謂的 兩側故障定位算法，利用該故障定位算法可以非常精確地確定接地短路所出現的故障地 點。為此已知現有技術中的多種可能的故障定位方法，例如可以使用在德國專利文獻 DE4441334C1中描述的兩側故障定位方法。通過使用這樣的兩側故障定位算法，可以精確地 確定故障地點值m，其說明接地短路的涉及總導體長度的故障地點：
[0161]
【權利要求】
1. 一種用于監視多相電氣能量供應網的方法，其中，第一保護設備（13a)與該能量供 應網的第一導線（11a)連接以采集表征所述第一導線（11a)的運行狀態的測量值，并且其 中，第一保護設備（13a)經由通信連接（15)與相鄰布置的第二保護設備（13b)連接， 其中， -第二保護設備（13b)與能量供應網的與第一導線（11a)平行走向的第二導線（11b) 連接，以用于采集表征第二導線（11b)的運行狀態的測量值， -兩個保護設備（13a，13b)將由它們關于其各自的導線（11a，lib)所采集的測量值和 /或從所述測量值中推導出的信號分別傳輸到另一個保護設備（13b，13a)， -每個保護設備（13a，13b)被設置用于，在實施主保護算法（25)的條件下為其各自的 導線（11a，lib)實施保護功能，尤其是距離保護功能， -第一保護設備（13a)為了實施其主保護算法（25)而采用在第一導線（11a)上所采集 的測量值以及從第二保護設備（13b)所接收的測量值和/或信號，以及 -第二保護設備（13b)為了實施其主保護算法（25)而采用在第二導線（11b)上所采集 的測量值以及從第一保護設備（13a)所接收的測量值和/或信號， 其中， -所述保護功能包括距離保護功能，其中，所述保護設備（13a，13b)為了執行所述距離 保護功能而借助主保護算法（25)從在其各自導線（11a，lib)上所采集的測量值中計算出 復數阻抗值，并且如果所述阻抗值位于觸發范圍內則產生故障信號； -在相鄰保護設備（13a，13b)之間，經由通信連接（15)交換分別針對自己的導線的各 個相（A，B，C，A'，B'，C')所采集的測量值； -保護功能為了選擇哪些相（A，B，C，A'，B'，C')被所述故障所涉及而針對各自導 線（11a，lib)的導體-導體回路、針對各自導線（11a，lib)的導體-地回路以及針對通過 組合兩個導線（11&，1113)的相仏，8，(：，4 /，8/，(^)而產生的混合的導體-導體回路執 行阻抗測量，并且通過相互比較回路阻抗和/或將回路阻抗與各自的回路阻抗閾值相比較 而推斷出分別有故障的回路。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， -第一和第二導線（11a，lib)分別是三相能量供應網的三相導線， _兩個保護設備（13&，1313)分別針對每個相仏，8，（：，4'，8'，(：'）單獨地采集各自 導線（11a，lib)的測量值，以及 -經由通信連接（15)為每個相（A，B，C，A'，B'，C')傳輸相應的測量值和/或從所 述測量值中推導出的信號。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， -兩個保護設備（13a，13b)具有用于向在各自導線（11a，lib)上所采集的測量值分別 分配說明其采集時刻的時間戳的時間戳裝置（21)，以及 -與經由通信連接（15)所傳輸的測量值一起分別傳送所屬的時間戳。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， -兩個保護設備（13a，13b)分別包括監視通信連接（15)的效能并且當通信連接（15) 的效能沒有得到保證時輸出失效信號的通信監視裝置（32)，以及 -在出現失效信號的情況下為了實施針對保護設備各自導線（lla，llb)的保護功能由 保護設備（13a，13b)使用與主保護算法（25)不同的替代保護算法（31)，該替代保護算法僅 使用分別在自己的導線（11a或lib)上所采集的測量值，而不使用分別從另一個保護設備 (13a或13b)所接收的測量值和/或信號。
5. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于， -所述保護功能包括距離保護功能，其中，所述保護設備（13a，13b)為了執行該距離保 護功能而借助主保護算法（25)從在其各自導線（11a，lib)上所采集的測量值中計算出復 數阻抗值，并且如果所述阻抗值位于觸發范圍內則產生故障信號， -所述保護設備（13a，13b)也對在其各自導線（11a，lib)上所采集的測量值監視它們 是否說明所述導線（11a，lib)上存在電振蕩，并且如果在該導線（11a，lib)上識別出電振 蕩則產生振蕩信號， -在出現振蕩信號的情況下，針對各自導線（lla，llb)阻止故障信號的輸出， -所述保護設備（13a，13b)還對其各自導線（lla，llb)的測量值檢查它們是否說明電 氣非對稱狀態，并且在有電氣非對稱狀態的情況下產生非對稱信號，該非對稱信號阻止針 對各自導線（lla，llb)的振蕩信號， -所述保護設備（13a，13b)相互傳輸說明就其各自導線（11a，lib)的一相（A, B，C， A'，B'，C')來說是否存在故障的狀態信號，以及 -在有說明分別就另一個導線的一相（A，B，C，A'，B'，C')來說存在故障的狀態信 號的情況下，即使在出現非對稱信號的情況下也不阻止針對自己導線（11a，lib)的振蕩信 號。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于， -所述狀態信號說明對于哪一相（A，B，C，A'，B'，C')識別出了故障，并且 -在出現非對稱信號的情況下，僅在自己導線的被識別出不對稱的相（A，B，C，A'， 8'，(：'）以及另一個導線（11 &，1113)的被狀態信號說明存在故障的相仏，8，(：^'，8'， C') 一致時，才不阻止針對自己導線（lla，llb)的振蕩信號。
7. 根據權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于， -所述保護設備（13a，13b)執行用于其各自導線（11a，lib)的保護功能，其中，借助 主保護算法（25)對在自己導線（11a，lib)上所采集的測量值檢查其是否說明在自己導線 (11a，lib)上存在故障，并且如果所述測量值說明在自己導線（11a，lib)上存在故障則產 生故障信號， -所述保護設備（13a，13b)相互交換說明連接到各自保護設備（13a，13b)的斷路器 (12a，12b)的狀態和/或說明用于該斷路器（12a，12b)的開關命令的開關信號，并且 -在出現說明分別在另一個導線（13a，13b)處的斷路器（12a，12b)斷開或閉合的開關 信號的情況下，所述保護設備（13a，13b)阻止故障信號的輸出。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于， -在出現說明分別在另一個導線（11a，lib)處的斷路器（12a，12b)斷開或閉合的開關 信號的情況下，所述保護設備（13a，13b)對于預定的保持持續時間阻止故障信號的輸出。
9. 根據權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于， -所述保護功能包括距離保護功能，其中，所述保護設備（13a，13b)為了執行所述距離 保護功能而借助主保護算法（25)從在其各自導線（11a，lib)上所采集的測量值中計算出 復數阻抗值，并且如果所述阻抗值位于觸發范圍內在產生故障信號， -每個保護設備（13a，13b)在其各自導線（11a，lib)上存在單極故障的情況下，將標識 該故障的故障狀態信號經由通信連接（15)分別傳送給另一個保護設備（13a，13b)，并且 -接收該故障狀態信號的那個保護設備（13a，13b)縮小用于評價阻抗值的觸發范圍。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于， -每個保護設備（13a，13b)在其各自導線（lla，llb)上的單極故障結束之后結束對故 障信號的傳輸，或者將標識所述故障的結束的取消信號經由通信連接（15)分別傳送給另 一個保護設備（13a，13b)，并且 -識別所傳輸的故障信號的結束或者接收取消信號的那個保護設備（13a，13b)再次擴 大用于評價阻抗值的觸發范圍。
11. 根據權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于， -所述保護功能（13a，13b)包括距離保護功能，其中，所述保護設備（13a，13b)為了執 行所述距離保護功能而借助主保護算法（25)從在其各自導線（11a，lib)上所采集的測量 值中計算出復數阻抗值，并且如果所述阻抗值位于觸發范圍內則產生故障信號， -所述保護設備（13a，13b)相互交換至少說明由各自保護設備（13a，13b)所監視的導 線（11a，lib)是完全接通還是完全斷開的運行狀態信號； -在自己導線（11a，lib)上存在單極故障期間，相應的保護設備（13a，13b)存儲電流和 電壓測量值的歷程，并且檢查相鄰保護設備（13a，13b)的運行狀態信號；以及 -只要該檢查表明相鄰導線（11a，lib)完全斷開，則在其導線（11a，lib)上識別出故 障的保護設備（13a，13b)從布置在同一導線（11a，lib)的另一端的其它保護設備（13c， 13d)接收所存儲的電流和電壓測量值，所述其它保護設備存儲了在故障期間在同一個導線 (11a，lib)的端部采集的電流和電壓測量值，并且用所接收的和自己存儲的電流和電壓測 量值來計算故障地點，所述故障地點說明在導線（11a，lib)的什么位置上出現所述故障； -所涉及的保護設備（13c，13d)借助所計算的故障地點確定對地阻抗的值，利用該值 在確定故障地點時僅僅借助自己存儲的電流和電壓測量值就確定出與在使用導線兩端的 電流和電壓測量值情況下相同的故障地點；并且 -將所計算的對地阻抗的值在所述保護設備（13c，13d)中作為對地阻抗的參數提供。
12. 根據權利要求11所述的方法，其特征在于， -只要所述檢查表明相鄰導線（11a，lib)完全接通，則已在其導線（11a，lib)上識別了 故障的保護設備（13a，13b)從布置在同一導線（11a，lib)的另一端處的、已存儲了在所述 故障期間在其端部采集的電流和電壓測量值的其它保護設備（13c，13d)接收所存儲的電 流和電壓測量值，并且利用所接收的以及自己存儲的電流和電壓測量值來計算故障地點， 該故障地點說明在導線（11a，lib)的什么位置出現所述故障； -所述保護設備（13a，13b)借助所計算的故障地點以及所提供的對地阻抗的參數確定 耦合阻抗的值，利用該耦合阻抗的值在確定故障地點時僅僅借助自己存儲的電流和電壓測 量值就已經確定與在使用導線（11a，lib)兩端的電流和電壓測量值的條件下相同的故障 地點；并且 -所計算的耦合阻抗的值在保護設備（13a，13b)中作為耦合阻抗的參數來提供。
13. 根據權利要求11所述的方法，其特征在于， -在導線（例如lib)被部分實施為架空線（91)并且部分實施為電纜（92)的情況下， 通過使用該導線（11b)另一端的電流和電壓測量值或者僅借助自己存儲的電流和電壓測 量值以及所確定的對地阻抗和耦合阻抗的值來確定故障地點；并且 -只要故障處于該導線（11b)的實施為架空線（91)的部分上就激活自動重合閘，該自 動重合閘引起為了斷開故障而斷開的斷路器在等待一定的等待時間之后重新閉合；以及 -只要該故障處于該導線（11b)的實施為電纜（92)的部分上就阻止所述自動重合閘。
14. 根據權利要求13所述的方法，其特征在于， -在故障所涉及的導線（例如lib)的兩端的保護設備（例如13b，13d)之間的通信連 接（81)能工作的情況下借助該導線（11b)兩端的電流和電壓測量值來確定故障地點，以及 -在故障所涉及的導線（11b)的兩端的保護設備（13b，13d)之間的通信連接（81)受干 擾或中斷的情況下僅借助自己存儲的電流和電壓測量值以及所確定的對地阻抗和耦合阻 抗的參數來確定故障地點。
15. 根據權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于， -所述保護功能包括距離保護功能，其中，所述保護設備（13a，13b)為了執行所述距離 保護功能而借助主保護算法（25)從在其各自導線（11a，lib)上所采集的測量值中計算出 復數阻抗值，并且如果所述阻抗值位于觸發范圍內則產生故障信號； -在相鄰保護設備（13a，13b)之間，經由通信連接（15)分別交換自己導線的各個相 (A，B，C，A'，B'，C')所采集的測量值； -所述保護功能在考慮自己的測量值以及其它各保護設備（13a，13b)的測量值的條件 下檢查在兩個導線（11a，lib)上是否同時存在接地短路；以及 -在該檢查的結果是肯定的情況下，保護功能促使僅針對兩個導線（11a，lib)的被所 述故障實際涉及的相仏，8，(：，4'，8'，(：'）來觸發相應的斷路器（12&，1213)。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于， -所述保護功能為了檢查在兩個導線（lla，llb)上是否存在接地短路而對自己的以及 從其它各保護設備（13a，13b)所接收的測量值檢查針對一個或多個相（A，B，C，A'，B'， C')與其它相（A，B，C，A'，B'，C')相比是否出現電流過高，并且在不同導線（lla，llb) 的各個相（A，B，C，A'，B'，C')中出現電流過高的情況下推斷出兩個導線（lla，llb)上 存在接地短路。
17. -種用于監視電氣能量供應網的保護系統，具有 -第一保護設備（13a)，該第一保護設備與能量供應網的第一導線（11a)連接以采集表 征第一導線（11a)的運行狀態的測量值，其中，第一保護設備（13a)經由通信連接（15)與 相鄰布置的第二保護設備（13b)連接， 其中， -第二保護設備（13b)與能量供應網的平行于第一導線（11a)走向的第二導線（11b) 連接以采集表征第二導線（11b)的運行狀態的測量值， -兩個保護設備（13a，13b)分別包括通信裝置（26)，所述通信裝置被設置用于，將由所 述保護設備（13a，13b)針對其各自的導線（11a，lib)所采集的測量值和/或從所述測量值 中推導出的信號分別傳輸給另一個保護設備（13a，13b)， -每個保護設備（13a，13b)具有控制裝置（22)，所述控制裝置被設置用于在實施主保 護算法（25)的條件下針對各自的導線（11a，lib)實施保護功能，尤其是距離保護功能，其 中，第一保護設備（13a)為了實施其主保護算法（25)而采用在第一導線（11a)上所采集的 測量值以及從第二保護設備（13b)所接收的測量值和/或信號，并且第二保護設備（13b) 為了實施其主保護算法（25)而采用在第二導線（11b)上所采集的測量值以及從第一保護 設備（13a)所接收的測量值和/或信號， 其中，各自保護設備（13a，13b)的控制裝置（22)被設置用于，實施根據權利要求1至 16之一的方法。
18. 根據權利要求17所述的保護系統，其特征在于， -所述通信連接（15)是寬帶數據連接。
19. 根據權利要求18的保護系統，其特征在于， -所述寬帶數據連接包括光纖電纜。
20. 根據權利要求17所述的保護系統，其特征在于， -第一和第二導線（11a，lib)分別是三相能量供應網的三相導線， -兩個保護設備（13a，13b)分別具有測量值采集裝置（20)，所述測量值采集裝置被設 置用于，針對每個相單獨地采集各自導線（lla，llb)的測量值，并且 -所述保護設備（13a，13b)的通信裝置（26)被設置用于，經由通信連接（15)為每個相 傳輸相應的測量值和/或信號。
21. 根據權利要求18所述的保護系統，其特征在于， -兩個保護設備（13a，13b)具有被設置用于向在各自導線（lla，llb)上所采集的測量 值分別分配說明其采集時刻的時間戳的時間戳裝置（21)，并且 -所述通信裝置（26)被設置用于，與經由通信連接（15)所傳輸的測量值一起分別傳送 所屬的時間戳。
22. 根據權利要求18至21之一所述的保護系統，其特征在于， -兩個保護設備（13a，13b)分別包括被設置用于監視通信連接（15)的效能并且當通信 連接（15)的效能沒有得到保證時輸出失效信號的通信監視裝置（32)，并且 -所述保護設備（13a，13b)的所述控制裝置（22)被設置用于，在出現失效信號的情況 下為了實施針對保護設備各自導線（11a，lib)的保護功能使用與主保護算法（25)不同的 替代保護算法（31)，該替代保護算法僅使用分別在自己的導線（11a或lib)上所采集的測 量值，而不使用分別從另一個保護設備（13a或13b)所接收的測量值和/或信號。
23. -種用于監視電氣能量供應網的第一導線（11a)的電氣保護設備（13a)，具有 -能夠與能量供應網的第一導線（11a)連接以采集表征第一導線（11a)的運行狀態的 測量值的測量值采集裝置（20)，以及 -通信裝置（26)，經由所述通信裝置能在所述保護設備（13a)和與該保護設備（13a) 相鄰布置的第二保護設備（13b)之間建立通信連接（15)， 其中， -在所述保護設備（13a，13b)之間存在通信連接（15)的情況下在保護設備（13a，13b) 之間傳輸測量值和/或從所述測量值中推導出的信號， -所述保護設備（13a)具有控制裝置（22)，所述控制裝置被設置用于在實施主保護算 法（25)的條件下針對第一導線（11a)實施保護功能，尤其是距離保護功能，其中，所述保護 設備（13a)為了實施其主保護算法（25)而采用在第一導線（11a)上所采集的測量值以及 從第二保護設備（13b)所接收的、涉及與第一導線（11a)平行走向的第二導線（11b)的測 量值和/或信號，其中，所述保護設備（13a)的控制裝置（22)被設置用于，實施根據權利要 求1至16之一的方法。
24.根據權利要求23所述的電氣保護設備（13a)，其特征在于， -所述保護設備（13a)包括被設置用于監視通信連接（15)的效能并且當通信連接 (15)的效能沒有得到保證時輸出失效信號的通信監視裝置（32)，并且 -所述控制裝置（22)被設置用于，在出現失效信號的情況下為了實施針對所述保護設 備的導線（11a)的保護功能使用與主保護算法（25)不同的替代保護算法（31)，該替代保護 算法僅使用在第一導線（11a)上所采集的測量值，而不使用從第二保護設備（13b)所接收 的測量值和/或信號。
【文檔編號】G01R31/08GK104065050SQ201410314582
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2009年12月16日 優先權日:2009年12月16日
【發明者】J.布盧姆沙因, M.克瑞特, T.塞茲, G.斯泰恩伯格, Y.耶爾金 申請人:西門子公司
專業數控銑床產品供應商
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