能量供應(yīng)網(wǎng)中的故障識(shí)別的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別電能供應(yīng)網(wǎng)(10，40)中的故障的方法，其中對(duì)于多個(gè)測(cè)量位置(M1，M2，M3)確定狀態(tài)值，所述狀態(tài)值說(shuō)明了在各自的測(cè)量位置(M1，M2，M3)處呈現(xiàn)的能量供應(yīng)網(wǎng)(10，40)的電狀態(tài)；所述狀態(tài)值被傳輸?shù)桨嗽u(píng)估裝置(18)的中央控制裝置(17)；和狀態(tài)值由評(píng)估裝置(18)考慮，以用于識(shí)別在能量供應(yīng)網(wǎng)(10，40)中存在的故障。為了擴(kuò)展這樣的方法，使得特別是在具有小的短路電流的能量供應(yīng)網(wǎng)中，也可以以較高的可靠性和選擇性來(lái)識(shí)別出現(xiàn)的故障，建議，借助評(píng)估裝置(18)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，所述狀態(tài)估計(jì)使用電能供應(yīng)網(wǎng)(10，40)的模型描述，所述模型描述適合于根據(jù)狀態(tài)變量描述能量供應(yīng)網(wǎng)(10，40)的可能的電狀態(tài)；在狀態(tài)估計(jì)期間檢查，通過(guò)模型描述是否可以描述電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān)于對(duì)于各自的測(cè)量位置(M1，M2，M3)所使用的狀態(tài)變量至少近似地與各自的狀態(tài)值一致；和在缺少這樣的狀態(tài)時(shí)由評(píng)估裝置(18)產(chǎn)生故障識(shí)別信號(hào)，該故障識(shí)別信號(hào)說(shuō)明了在能量供應(yīng)網(wǎng)(10，40)中的故障的存在。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)構(gòu)造的中央控制裝置(17)。
【專利說(shuō)明】能量供應(yīng)網(wǎng)中的故障識(shí)別
[0001] 以下描述的發(fā)明是在西門子公司和布魯塞爾自由大學(xué)ULB(University LibredeBruxelles)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院生物、機(jī)電系統(tǒng)（FacultyofAppliedSciences Bi〇-，Electr〇-AndMechanicalSystems)之間的合作范圍內(nèi)在Dr.Maun教授指導(dǎo)下開發(fā) 的。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別在電能供應(yīng)網(wǎng)中的故障的方法，其中對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)中 的多個(gè)測(cè)量位置確定狀態(tài)值，所述狀態(tài)值說(shuō)明了在各自的測(cè)量位置處呈現(xiàn)的能量供應(yīng)網(wǎng)的 電狀態(tài)，所述狀態(tài)值被傳輸?shù)桨嗽u(píng)估裝置的中央控制裝置，并且所述狀態(tài)值由評(píng)估裝 置考慮以用于識(shí)別在能量供應(yīng)網(wǎng)中呈現(xiàn)的故障。本發(fā)明還涉及一種用于識(shí)別在電能供應(yīng)網(wǎng) 中的故障的中央控制裝置，具有用于采集對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)中的多個(gè)測(cè)量位置而確定的狀態(tài) 值的評(píng)估裝置，所述狀態(tài)值說(shuō)明了在各自的測(cè)量位置上呈現(xiàn)的能量供應(yīng)網(wǎng)的電狀態(tài)，并且 所述中央控制裝置被構(gòu)造為用于根據(jù)狀態(tài)值來(lái)識(shí)別在能量供應(yīng)網(wǎng)中呈現(xiàn)的故障。

【背景技術(shù)】
[0003] 電能供應(yīng)網(wǎng)通常逐段地利用所謂的保護(hù)設(shè)備監(jiān)視故障，例如短路或接地。在出現(xiàn) 這樣的不允許的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)保護(hù)設(shè)備通過(guò)斷開相應(yīng)的斷路器將故障所涉及的能量供應(yīng)網(wǎng) 部分與其余電網(wǎng)分開并且由此避免對(duì)于人和電能供應(yīng)網(wǎng)的其余部件的危險(xiǎn)。為了監(jiān)視電能 供應(yīng)網(wǎng)的各個(gè)片段，保護(hù)設(shè)備執(zhí)行所謂的保護(hù)算法。在此使用測(cè)量值來(lái)作出關(guān)于是呈現(xiàn)不 允許的還是允許的運(yùn)行狀態(tài)的判斷，所述測(cè)量值例如可以是表征了在電能供應(yīng)網(wǎng)的測(cè)量位 置處的電流和電壓的測(cè)量值。
[0004] 例如US6, 518, 768B1描述了一種由多個(gè)差動(dòng)保護(hù)設(shè)備組成的系統(tǒng)，所述差動(dòng)保護(hù) 設(shè)備用于關(guān)于故障的出現(xiàn)來(lái)監(jiān)視具有多個(gè)端部的導(dǎo)線段。
[0005] 同時(shí)此外還存在目標(biāo)，將對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)的保護(hù)評(píng)估中央地綜合。例如從 US6, 985, 784B2中公知，將在能量供應(yīng)網(wǎng)中的多個(gè)測(cè)量位置處記錄的測(cè)量值傳輸?shù)街醒氲?控制系統(tǒng)。描述的中央的控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)裝置，借助所述計(jì)算機(jī)裝置，通常在各個(gè)分散的 保護(hù)設(shè)備中進(jìn)行的保護(hù)算法在使用傳輸?shù)臏y(cè)量值的條件下被中央地進(jìn)行。在識(shí)別故障的 情況下將相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)傳輸?shù)介_關(guān)，所述開關(guān)將涉及的電網(wǎng)片段與其余的能量供應(yīng)網(wǎng)分 離。
[0006] 因?yàn)槔弥醒氲目刂葡到y(tǒng)幾乎在一個(gè)計(jì)算機(jī)裝置上運(yùn)行多個(gè)保護(hù)設(shè)備，所以在規(guī) 劃、投入運(yùn)行和參數(shù)化中央的控制系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生相對(duì)高的費(fèi)用。
[0007] 在目前具有大量分散的電能饋送、例如通過(guò)光伏或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備饋送的能量供應(yīng) 網(wǎng)中，還產(chǎn)生問(wèn)題，即，由于通過(guò)變流器控制的饋送僅相對(duì)小的短路電流可用，即，即使在能 量供應(yīng)網(wǎng)中呈現(xiàn)故障的情況下，短路電流也相對(duì)弱地增加，從而利用已知的保護(hù)算法難以 檢測(cè)。該問(wèn)題特別地在所謂的"微型電網(wǎng)"，也就是小的、本身封閉的能量供應(yīng)網(wǎng)中，和孤島 電網(wǎng)中產(chǎn)生，但是在具有增加份額的來(lái)自于再生能源的電能饋送的更大的、更復(fù)雜的能量 供應(yīng)網(wǎng)中也能觀察到。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，這樣繼續(xù)開發(fā)開頭提到的類型的方法和中央控制裝 置，使得可以以高的可靠性和選擇性識(shí)別出現(xiàn)的故障，特別是在具有小的短路電流的能量 供應(yīng)網(wǎng)中出現(xiàn)的故障。
[0009] 為了解決上述關(guān)于方法的技術(shù)問(wèn)題，建議一種開頭提到的類型的方法，其中借助 評(píng)估裝置執(zhí)行狀態(tài)估計(jì)，所述狀態(tài)估計(jì)使用對(duì)電能供應(yīng)網(wǎng)的模型描述，所述模型描述適合 于根據(jù)狀態(tài)變量描述能量供應(yīng)網(wǎng)的可能的電狀態(tài)，在狀態(tài)估計(jì)期間檢查，通過(guò)模型描述是 否可以描述能量供應(yīng)網(wǎng)的電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān)于對(duì)于各自的測(cè)量位置所使用的狀態(tài)變量 至少近似地與各自的狀態(tài)值一致，并且在缺少這樣的狀態(tài)的情況下由評(píng)估裝置產(chǎn)生故障識(shí) 別信號(hào)，所述故障識(shí)別信號(hào)說(shuō)明了在能量供應(yīng)網(wǎng)中存在故障。
[0010] 按照本發(fā)明的方法在此以新的方式利用在相應(yīng)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)中也稱為 "State-Estimator"的狀態(tài)估計(jì)器的工作方式。
[0011] 在狀態(tài)估計(jì)時(shí)，原則上根據(jù)盡可能冗余呈現(xiàn)的對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)的多個(gè)測(cè)量位置的 狀態(tài)值確定能量供應(yīng)網(wǎng)的電狀態(tài)。在此困難在于，通常不是對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)中的所有可能 的位置都已知狀態(tài)值，例如因?yàn)槌鲇诔杀驹蚨鴥H安裝了有限數(shù)量的測(cè)量傳感器。在狀態(tài) 估計(jì)器的通常運(yùn)行中由此借助狀態(tài)估計(jì)器實(shí)現(xiàn)所考察的能量供應(yīng)網(wǎng)的盡可能精確的數(shù)學(xué) 模型，利用所述數(shù)學(xué)模型根據(jù)對(duì)于存在的測(cè)量位置所呈現(xiàn)的狀態(tài)值，所述狀態(tài)值例如可以 以電流、電壓或功率的形式呈現(xiàn)，可以確定在能量供應(yīng)網(wǎng)的所有可能的點(diǎn)處的電網(wǎng)狀態(tài)。這 樣的狀態(tài)在數(shù)學(xué)上由狀態(tài)變量的矢量綜合而成，所述狀態(tài)變量例如說(shuō)明了在能量供應(yīng)網(wǎng)的 所有考察的點(diǎn)處的電壓。其他狀態(tài)變量例如可以是在不同步的測(cè)量設(shè)備中的相位差的改 變、分支電流和變壓器抽頭位置的設(shè)置。通常的狀態(tài)估計(jì)器由此用于監(jiān)視和可視化能量供 應(yīng)網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)并且通常在電網(wǎng)中央控制室被采用。此外，利用狀態(tài)估計(jì)器可以識(shí)別記錄 狀態(tài)值的測(cè)量設(shè)備的傳感器故障。
[0012] 用于監(jiān)視能量供應(yīng)網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì)器例如從A.Abur和A.GomezExposito的文 獻(xiàn)"PowerSystemStateEstimation",NewYork:MarcelDekker, 2004，中公知。對(duì) 于三相的配電網(wǎng)也采用狀態(tài)估計(jì)器的可能性，此外例如在C.Lu，J.Teng和W. -H.E.Liu 的文獻(xiàn)''Distributionsystemstateestimation"，IEEETransactionsonPower Systems,pp. 229-240, 1995 中描述。此外在MichaelHurtgen文章"Advantagesofpower systemstateestimationusingPhasorMeasurementUnits"，Proceedingsofthe PowerSystemsComputationConference, 2008 中描述了所謂的相量測(cè)量設(shè)備（"Phasor MeasurementUnits"）作為用于采集對(duì)于狀態(tài)估計(jì)器的狀態(tài)值的測(cè)量設(shè)備的應(yīng)用。
[0013] 通過(guò)檢查，借助模型描述是否可以反映可以與采集的狀態(tài)值盡可能一致的能量供 應(yīng)網(wǎng)的狀態(tài)，本發(fā)明現(xiàn)在按照新的方式采用用于識(shí)別在能量供應(yīng)網(wǎng)中的故障的狀態(tài)估計(jì) 器。如果是，則能量供應(yīng)網(wǎng)被看作是無(wú)故障的并且相應(yīng)地不產(chǎn)生故障識(shí)別信號(hào)。相反，如果 狀態(tài)值與由模型描述可以描述的能量供應(yīng)網(wǎng)的狀態(tài)不一致，則可以得出，在能量供應(yīng)網(wǎng)中 呈現(xiàn)故障并且由此產(chǎn)生故障識(shí)別信號(hào)。
[0014] 按照本發(fā)明的故障識(shí)別方法可以有利地作為初級(jí)側(cè)保護(hù)、特別是除了存在的分散 的保護(hù)設(shè)備之外作為系統(tǒng)范圍內(nèi)的中央的備用保護(hù)被采用。此外利用存儲(chǔ)的狀態(tài)值還可以 進(jìn)行離線故障分析。
[0015] 在按照本發(fā)明的方法的有利的實(shí)施方式中，借助評(píng)估裝置對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)的鄰接 的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，在狀態(tài)估計(jì)期間檢查，通過(guò)模型描述是否可以描述保護(hù)區(qū)域的 電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān)于對(duì)于在保護(hù)區(qū)域中的各自的測(cè)量位置所使用的狀態(tài)變量至少近似 地與各自的狀態(tài)值一致，并且在缺少這樣的狀態(tài)時(shí)由評(píng)估裝置產(chǎn)生以故障區(qū)域信號(hào)的形式 的故障識(shí)別信號(hào)，所述故障識(shí)別信號(hào)說(shuō)明了在保護(hù)區(qū)域中出現(xiàn)故障。
[0016] 在該實(shí)施方式中幾乎對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)的一個(gè)（或多個(gè)）單保護(hù)區(qū)域進(jìn)行局部的狀 態(tài)估計(jì)。根據(jù)狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果可以直接得出，監(jiān)視的保護(hù)區(qū)域是否具有故障。
[0017] 在此可以設(shè)置，在出現(xiàn)對(duì)于由故障所涉及的保護(hù)區(qū)域的故障區(qū)域信號(hào)時(shí)，確定在 保護(hù)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)端部呈現(xiàn)的對(duì)于電流和電壓的值，并且借助這樣地例如從對(duì)于健康 的能量供應(yīng)網(wǎng)部分確定的狀態(tài)估計(jì)中確定的對(duì)于電流和電壓的值，進(jìn)行保護(hù)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)故 障的那個(gè)位置的計(jì)算。
[0018] 以這種方式可以在監(jiān)視的保護(hù)區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行精確的故障定位。根據(jù)能量供應(yīng)網(wǎng) 的模型描述和對(duì)于在有問(wèn)題的保護(hù)區(qū)域之外的、能量供應(yīng)網(wǎng)的無(wú)故障的部分片段的狀態(tài)變 量，可以對(duì)于保護(hù)區(qū)域的邊界或端部作出關(guān)于在那里呈現(xiàn)的電流和電壓的說(shuō)明。從這些值 中可以根據(jù)公知的故障定位算法導(dǎo)出精確的故障位置；在此可以對(duì)于故障定位使用保護(hù)區(qū) 域的一個(gè)端部或多個(gè)端部的電流和電壓。例如對(duì)于故障定位方法，例如參見US 5, 929, 642 或M. M. Saha, J. Izykowski和E. Rosolowski的文章〃Fault Location on Power Networks 〃，2010, London, Springer-Verlago
[0019] 借助這樣的精確故障定位可以有利地支持修理和維護(hù)管理；此外故障定位還可以 為了其他保護(hù)目的（類似于距離保護(hù)設(shè)備中那樣）而被考慮。
[0020] 也就是原則上直至故障定位經(jīng)歷兩級(jí)的方法：首先連續(xù)地對(duì)于有問(wèn)題的保護(hù)區(qū)域 在使用狀態(tài)估計(jì)器的條件下檢查故障的出現(xiàn)。如果識(shí)別到故障，則然后可以通過(guò)計(jì)算在有 故障的片段的邊界處的電流和電壓，在使用在狀態(tài)估計(jì)器中采用的模型描述和對(duì)于所考察 的保護(hù)區(qū)域之外的健康的電網(wǎng)部分所確定的狀態(tài)變量的條件下，借助通常的故障定位方法 推導(dǎo)出具體的故障位置。
[0021] 按照本發(fā)明的方法的一種替換的有利的實(shí)施方式，在出現(xiàn)故障識(shí)別信號(hào)的情況 下，能量供應(yīng)網(wǎng)被劃分為多個(gè)邏輯的部分片段，對(duì)于單個(gè)的部分片段或部分片段的組合，借 助狀態(tài)估計(jì)來(lái)檢查，對(duì)于各自的部分片段或部分片段的組合通過(guò)模型描述是否可以描述能 量供應(yīng)網(wǎng)的電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān)于對(duì)于各自的測(cè)量位置所使用的狀態(tài)變量來(lái)說(shuō)至少近似 地與各自的狀態(tài)值一致，并且在缺少這樣的狀態(tài)的情況下由評(píng)估裝置關(guān)于確定的部分片段 或部分片段的組合，產(chǎn)生故障區(qū)域信號(hào)，所述故障區(qū)域信號(hào)說(shuō)明了能量供應(yīng)網(wǎng)的識(shí)別到故 障的那個(gè)部分片段。
[0022] 在該實(shí)施方式中，對(duì)于沒有單獨(dú)監(jiān)視的保護(hù)區(qū)域的復(fù)雜的能量供應(yīng)網(wǎng)，除了粗略 確定，在能量供應(yīng)網(wǎng)中是否出現(xiàn)故障之外，還對(duì)由故障所涉及的電網(wǎng)部分進(jìn)行標(biāo)識(shí)。為此將 狀態(tài)估計(jì)器算法應(yīng)用于能量供應(yīng)網(wǎng)的部分，從而從該檢查的結(jié)果的比較中可以導(dǎo)出，能量 供應(yīng)網(wǎng)的哪個(gè)部分片段出現(xiàn)故障。
[0023] 考察的部分片段在此必須是本身封閉的并且關(guān)于其測(cè)量位置采集的狀態(tài)值具有 冗余。在此狀態(tài)估計(jì)器算法也可以應(yīng)用于部分片段的組合，直到確保，通過(guò)比較多個(gè)考察的 部分片段和/或部分片段的組合可以可靠識(shí)別單個(gè)有故障的部分片段。
[0024] 如果部分片段被識(shí)別為由故障所涉及，則產(chǎn)生相應(yīng)的故障區(qū)域信號(hào)，所述故障區(qū) 域信號(hào)說(shuō)明了有問(wèn)題的片段。故障區(qū)域信號(hào)在使用按照本發(fā)明的方法的情況下可以被用于 能量供應(yīng)網(wǎng)的初級(jí)側(cè)或備用保護(hù)，用于觸發(fā)相應(yīng)的開關(guān)設(shè)備（例如斷路器）。
[0025] 按照另一個(gè)有利的實(shí)施方式，此外可以設(shè)置，在出現(xiàn)故障區(qū)域信號(hào)的情況下對(duì)于 由故障涉及的能量供應(yīng)網(wǎng)部分片段，確定在部分片段的一個(gè)或多個(gè)端部呈現(xiàn)的對(duì)于電流和 電壓的值，并且借助這樣確定的對(duì)于電流和電壓的值進(jìn)行在部分片段內(nèi)部的出現(xiàn)故障的那 個(gè)位置的計(jì)算。
[0026] 以這種方式可以在標(biāo)識(shí)的能量供應(yīng)網(wǎng)部分片段內(nèi)部進(jìn)行精確的故障定位。根據(jù)能 量供應(yīng)網(wǎng)的模型描述和在故障識(shí)別時(shí)和故障區(qū)域標(biāo)識(shí)時(shí)確定的對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)的無(wú)故障 的部分片段的狀態(tài)變量，可以對(duì)于由故障所涉及的部分片段的邊界或端部，作出關(guān)于在那 里呈現(xiàn)的電流和電壓的說(shuō)明。從這些值中可以根據(jù)已知的故障定位算法導(dǎo)出精確的故障位 置；在此可以對(duì)于故障定位使用部分片段的一個(gè)端部或多個(gè)端部的電流和電壓。例如對(duì)于 故障定位方法，例如見于US5, 929, 642或M.M.Saha,J.Izykowski和E.Rosolowski的文章 ''FaultLocationonPowerNetworks"，2010,London,SpringerVerlag。
[0027] 借助這樣的精確的故障定位，可以有利地支持修理和維護(hù)管理。
[0028] 也就是原則上在該實(shí)施方式中直至故障定位經(jīng)歷多級(jí)的方法：首先連續(xù)地在使用 狀態(tài)估計(jì)器的條件下關(guān)于整個(gè)能量供應(yīng)網(wǎng)檢查故障的一般出現(xiàn)。如果識(shí)別到故障，則然后 通過(guò)對(duì)各個(gè)部分片段或部分片段的組合應(yīng)用狀態(tài)估計(jì)器，進(jìn)行由故障所涉及的部分片段的 標(biāo)識(shí)。通過(guò)計(jì)算在有故障的片段的邊界處的電流和電壓，在使用在狀態(tài)估計(jì)器中采用的模 型描述和對(duì)于健康的電網(wǎng)部分事先確定的狀態(tài)變量的條件下，然后可以借助通常的故障定 位方法得出具體的故障位置。
[0029] 此外根據(jù)按照本發(fā)明的方法的有利擴(kuò)展可以設(shè)置，為了檢查，通過(guò)模型描述是否 可以描述能量供應(yīng)網(wǎng)的電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān)于對(duì)于各自的測(cè)量位置所使用的狀態(tài)變量至 少近似地與各自的狀態(tài)值一致，借助評(píng)估裝置對(duì)通過(guò)模型描述所描述的能量供應(yīng)網(wǎng)的狀態(tài) 的成本函數(shù)進(jìn)行最小化，并且如果成本函數(shù)的結(jié)果高于可設(shè)置的閾值，則得出缺少可描述 的狀態(tài)。
[0030] 通過(guò)最小化成本函數(shù)，可以從所有可能的狀態(tài)變量中確定如下組的狀態(tài)變量，借 助所述狀態(tài)變量，利用模型描述可以反映實(shí)際上呈現(xiàn)的狀態(tài)值。
[0031] 具體地在此可以設(shè)置，作為成本函數(shù)，使用矩陣方程
[0032]J=[z_h (x)]TIT1[z_h (X)]
[0033] 其中
[0034]J:成本函數(shù)
[0035]z:對(duì)于測(cè)量位置所確定的狀態(tài)值的矢量；
[0036]x:狀態(tài)變量的矢量；
[0037] h(x):用于能量供應(yīng)網(wǎng)的模型描述的狀態(tài)方程的矢量；
[0038]R:矢量z)的協(xié)方差矩陣；
[0039]T:表示涉及的矩陣的轉(zhuǎn)置；
[0040] -1:表示涉及的矩陣的逆。
[0041] 該方程對(duì)于三相系統(tǒng)被最小化并且得出狀態(tài)變量x的一個(gè)組或矢量，利用其狀態(tài) 值在模型描述中可以以足夠的精度導(dǎo)出。換言之：成本函數(shù)通過(guò)變量X被最小化。為此將 成本函數(shù)的結(jié)果J與閾值比較；如果低于閾值，則可以假定是無(wú)故障的狀態(tài)。
[0042] 為了再次提高狀態(tài)估計(jì)器的說(shuō)法的可靠性，在此可以根據(jù)按照本發(fā)明的方法的另 一個(gè)擴(kuò)展，設(shè)置為，由評(píng)估裝置還對(duì)于各自的作為結(jié)果從成本函數(shù)的最小化中得出的、狀態(tài) 變量的矢量f，按照下式確定檢查值LNR

【權(quán)利要求】
1. 一種用于識(shí)別電能供應(yīng)網(wǎng)（10,40)中的故障的方法，其中 -對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)（1〇,40)中的多個(gè)測(cè)量位置（M1，M2，M3)確定狀態(tài)值，所述狀態(tài)值說(shuō) 明了在各自的測(cè)量位置（M1，M2，M3)處呈現(xiàn)的能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)的電狀態(tài)； -所述狀態(tài)值被傳輸?shù)桨嗽u(píng)估裝置（18)的中央控制裝置（17);和 -所述狀態(tài)值由評(píng)估裝置（18)考慮，以用于識(shí)別在能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)中存在的故 障； 其特征在于， -借助評(píng)估裝置（18)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，所述狀態(tài)估計(jì)使用電能供應(yīng)網(wǎng)（10,40)的模型描 述，所述模型描述適合于根據(jù)狀態(tài)變量描述能量供應(yīng)網(wǎng)（1〇,40)的可能的電狀態(tài)； -在狀態(tài)估計(jì)期間檢查，通過(guò)模型描述是否能夠描述能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)的電狀態(tài)，所 述電狀態(tài)關(guān)于對(duì)于各自的測(cè)量位置（Ml，M2, M3)所使用的狀態(tài)變量至少近似地與各自的狀 態(tài)值一致；和 -在缺少這樣的狀態(tài)的情況下由評(píng)估裝置（18)產(chǎn)生故障識(shí)別信號(hào)，所述故障識(shí)別信號(hào) 說(shuō)明了在能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)中的故障的存在。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， -借助評(píng)估裝置（18)對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)的鄰接的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)； -在狀態(tài)估計(jì)期間檢查，通過(guò)模型描述是否能夠描述保護(hù)區(qū)域的電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān) 于對(duì)于在保護(hù)區(qū)域中的各自的測(cè)量位置（Ml，M2, M3)所使用的狀態(tài)變量至少近似地與各自 的狀態(tài)值一致；并且 -在缺少這樣的狀態(tài)的情況下由評(píng)估裝置（18)產(chǎn)生以故障區(qū)域信號(hào)的形式的故障識(shí) 別信號(hào)，所述故障識(shí)別信號(hào)說(shuō)明了在保護(hù)區(qū)域中的故障的存在。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法， -在出現(xiàn)對(duì)于由故障所涉及的保護(hù)區(qū)域的故障區(qū)域信號(hào)的情況下，確定在保護(hù)區(qū)域的 一個(gè)或多個(gè)端部呈現(xiàn)的對(duì)于電流和電壓的值，并且借助這樣確定的對(duì)于電流和電壓的值進(jìn) 行保護(hù)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)故障的那個(gè)位置的計(jì)算。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， -在出現(xiàn)故障識(shí)別信號(hào)的情況下，能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)被劃分為多個(gè)邏輯的部分片段 (45a,45b,45c)； -對(duì)于單個(gè)的部分片段（45a，45b，45c)或部分片段（45a，45b，45c)的組合，借助狀態(tài)估 計(jì)來(lái)檢查，對(duì)于各自的部分片段（45a，45b，45c)或部分片段（45a，45b，45c)的組合，通過(guò)模 型描述是否能夠描述能量供應(yīng)網(wǎng)（1〇,40)的電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān)于對(duì)于各自的測(cè)量位置 (Ml，M2, M3)所使用的狀態(tài)變量至少近似地與各自的狀態(tài)值一致；并且 -在缺少這樣的狀態(tài)的情況下由評(píng)估裝置（18)關(guān)于確定的部分片段（45a，45b，45c)或 部分片段（45a，45b，45c)的組合，產(chǎn)生故障區(qū)域信號(hào)，所述故障區(qū)域信號(hào)說(shuō)明了能量供應(yīng) 網(wǎng)（10,40)的已經(jīng)識(shí)別到故障的那個(gè)部分片段（45a，45b，45c)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， -在出現(xiàn)故障區(qū)域信號(hào)的情況下，對(duì)于由故障涉及的能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)的部分片段 (45a，45b，45c)確定在部分片段（45a，45b，45c)的一個(gè)或多個(gè)端部呈現(xiàn)的對(duì)于電流和電壓 的值，并且借助這樣確定的對(duì)于電流和電壓的值，進(jìn)行在部分片段（45a，45b，45c)內(nèi)部的 出現(xiàn)故障的那個(gè)位置的計(jì)算。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， -為了檢查，通過(guò)模型描述是否能夠描述能量供應(yīng)網(wǎng)（1〇,40)的電狀態(tài)，所述電狀態(tài)關(guān) 于對(duì)于各自的測(cè)量位置（Ml，M2, M3)所使用的狀態(tài)變量至少近似地與各自的狀態(tài)值一致， 借助評(píng)估裝置對(duì)通過(guò)模型描述能夠描述的、能量供應(yīng)網(wǎng)（1〇,40)的狀態(tài)的成本函數(shù)進(jìn)行最 小化；并且 -如果成本函數(shù)的結(jié)果高于可設(shè)置的閾值，則推導(dǎo)出缺少可描述的狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于， -作為成本函數(shù)，使用方程 J= [z-h(x)]T R_1[z-h(x)] 其中， J :成本函數(shù) z :對(duì)于測(cè)量位置所確定的狀態(tài)值的矢量； X :狀態(tài)變量的矢量； h(x):用于能量供應(yīng)網(wǎng)的模型描述的狀態(tài)方程的矢量； R :矢量z的協(xié)方差矩陣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， -由評(píng)估裝置還對(duì)于各自的作為結(jié)果從成本函數(shù)的最小化中得出的、狀態(tài)變量的矢量， 按照以下等式確定檢查值
其中，下標(biāo)i表示對(duì)于通過(guò)能量供應(yīng)系統(tǒng)的模型描述的狀態(tài)方程組的矢量的第i個(gè)分 量描述的、模型描述的狀態(tài)；并且 -如果檢查值超過(guò)可設(shè)置的檢查閾值，則推導(dǎo)出缺少可描述的狀態(tài)。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， -計(jì)算或估計(jì)對(duì)于確定的測(cè)量位置（Ml，M2, M3)的至少幾個(gè)狀態(tài)值。
10. -種用于識(shí)別電能供應(yīng)網(wǎng)（1〇,40)中的故障的中央控制裝置（17)，具有評(píng)估裝置 (18)，用于采集對(duì)于能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)中的多個(gè)測(cè)量位置（Ml，M2, M3)所確定的狀態(tài)值， 所述狀態(tài)值說(shuō)明了在各自的測(cè)量位置（M1，M2，M3)處呈現(xiàn)的能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)的電狀態(tài)， 其中，所述評(píng)估裝置（18)被構(gòu)造為用于根據(jù)狀態(tài)值識(shí)別在能量供應(yīng)網(wǎng)（10,40)中出現(xiàn)的故 障； 其特征在于， -所述評(píng)估裝置（18)被構(gòu)造為用于執(zhí)行按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】H02H6/00GK104380554SQ201280074195
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】P.詹森, J-C.蒙 申請(qǐng)人:西門子公司