Способ и система для испытаний нескольких пространственно-распределенных защитных устройств сети электроснабжения

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение проверки правильного взаимодействия пространственно распределенных защитных устройств. Согласно способу испытания нескольких пространственно-распределенных защитных устройств (SE₁, SE₂) сети (3) электроснабжения, которые выполнены таким образом, что в случае обнаружения в сети (3) электроснабжения неисправности (5) они изолируют неисправность (5) в сети (3) электроснабжения, выполняют:

a) создание предварительной последовательности операций испытания;

b) выдачу последовательности операций испытания защитным устройствам (SE₁, SE₂);

c) определение выходных параметров защитных устройств (SE₁, SE₂), которые были выданы защитными устройствами (SE₁, SE₂) на основании последовательности операций испытания;

d) анализ выходных параметров и создание входных параметров защитных устройств (SE₁, SE₂) в зависимости от выходных параметров. Если входные параметры не являются частью последовательности операций испытания, такие входные параметры включаются в последовательность операций испытания и способ переходит на стадию (b), в противном случае - на стадию (е):

e) оценивание всех выходных параметров защитных устройств (SE₁, SE₂).

Каждая последовательность операций испытания предусматривает входные параметры в виде технологических переменных сети (3) электроснабжения по меньшей мере одного из защитных устройств (SE₁, SE₂). 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу и системе для испытаний, предназначенных для проведения испытаний нескольких пространственно-распределенных защитных устройств, которые обеспечивают защиту сети электроснабжения (например, сеть высокого напряжения).

Защитные устройства сетей электроснабжения содержат одно или несколько устройств релейной защиты, которые следят за состоянием технологических переменных (например, ток, напряжение, а также, например, коммутационные состояния автоматических выключателей или состояния, например, трансформаторов) сети электроснабжения и анализируют их на наличие неисправностей. При обнаружении посредством такого анализа неисправности на защищаемом участке сети электроснабжения выделенное для этого участка защитное устройство отдает команды на коммутацию, в частности, активируя автоматический выключатель, который выключает соответствующий выявленный неисправный участок сети электроснабжения. С этой целью автоматический выключатель прерывает поток энергии в сети электроснабжения, то есть автоматический выключатель отключает, например, линию сети электроснабжения или прерывает поток энергии на одной стороне трансформатора. Более того, некоторые защитные устройства и устройства релейной защиты после определенной длительности паузы способны отдавать команды на коммутацию для включения ранее выключенного автоматического выключателя. Если при включении автоматического выключателя неисправность не обнаруживается, защитное устройство или устройство релейной защиты возобновляет нормальный режим контроля сети электроснабжения. Однако если при включении автоматического выключателя обнаруживается, что неисправность не была устранена, защитное устройство или устройство релейной защиты определяет это, и защитное устройство или устройство релейной защиты тут же повторно выключает автоматический выключатель.

Под сетью электроснабжения понимается, в частности, сеть с линиями, характеризующимися напряжением в более чем 10 кВ. Описываемая в настоящем документе сеть электроснабжения предусматривает, с одной стороны, сети передачи энергии, характеризующиеся напряжением свыше 100 кВ, и, с другой стороны, так называемые сети распределения энергии, характеризующиеся напряжением свыше 10 кВ (например, 20 кВ). Это напряжение может быть напряжением переменного тока (например, 50 Гц) или напряжением постоянного тока. Автоматический выключатель предназначен для размыкания активного электрического соединения в такой линии высокого напряжения. Автоматический выключатель выполнен с возможностью коммутации высоких токов перегрузки и токов короткого замыкания (до 800 кА) и должен удерживать такие состояния в течение заданного промежутка времени и возвращать их в исходное состояние.

Испытания таких защитных устройств проводят в соответствии с уровнем техники, главным образом, посредством проведения изолированного испытания отдельного защитного устройства. Доказательство правильной работы системы, то есть правильного взаимодействия всех компонентов (в частности, защитных устройств), обычно обеспечивается в соответствии с уровнем техники не посредством проверки работоспособности, а на основании соответствующих технических документов.

Следовательно, целью настоящего изобретения является усовершенствование испытаний пространственно-распределенных защитных устройств сети электроснабжения таким образом, чтобы сделать возможной даже проверку правильного взаимодействия пространственно-распределенных защитных устройств в ходе выполнения последовательности операций испытания, разработанных с этой целью.

Эта цель в соответствии с настоящим изобретением достигается способом испытания нескольких пространственно-распределенных защитных устройств сети электроснабжения по п. 1, системой испытания по п. 10 для испытания нескольких защитных устройств сети электроснабжения, расположенных на распределенных в пространстве участках, устройством управления по п. 12 и компьютерным программным продуктом по п. 13. В зависимых пунктах формулы изобретения определены предпочтительные и преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения.

Объемом настоящего изобретения определяется способ испытания нескольких пространственно-распределенных защитных устройств сети электроснабжения. Каждое из этих защитных устройств выполнено таким образом, чтобы, после определения неисправности на участке сети электроснабжения, контролируемого соответствующим защитным устройством, изолировать неисправный участок (в частности, посредством выключения выделенного автоматического выключателя). Способ в соответствии с настоящим изобретением предусматривает следующие стадии.

a) Создание предварительной последовательности операций испытания, в соответствии с которой проводят или могут проводить испытание одного или нескольких защитных устройств. В этом случае каждая последовательность операций испытания предусматривает входные параметры для испытуемого защитного устройства в виде технологических переменных сети электроснабжения, а также целевые выходные параметры (результаты испытания), выводимые каждый раз испытуемым защитным устройством в зависимости от входных параметров.

b) Вывод или применение последовательности операций испытания защитных устройств.

c) Определение выходных параметров испытуемых защитных устройств, причем соответствующее защитное устройство выводит эти выходные параметры на основании последовательности операций испытания, примененной к соответствующему защитному устройству.

d) Анализ выходных параметров и создание входных параметров защитных устройств на основании выходных параметров. Если выходные параметры защитного устройства (например, команда на коммутацию для выключения автоматического выключателя) приводят к изменениям технологических переменных других защитных устройств, для указанных других защитных устройств в соответствии с указанными выходными параметрами создаются входные параметры (имеющие форму измененных технологических переменных).

Если эти (новые) созданные входные параметры еще не стали частью последовательности операций испытания, она будет расширена соответствующими (новыми) созданными входными параметрами, а способ продолжается выполнением стадии b или возвращается на стадию b.

Однако если (новые) созданные входные параметры уже являются частью последовательности операций испытания, способ перейдет на следующую стадию е.

e) Оценивание выходных параметров защитных устройств. Далее на этой стадии проверяют, соответствуют ли выходные параметры, созданные защитными устройствами во время испытания, целевым выходным параметрам, которые, например, могут составлять часть последовательности операций испытания. В этом случае целевые выходные параметры, в частности, обуславливают, что именно должно выводить соответствующее защитное устройство (например, в виде двоичных данных) и когда соответствующее защитное устройство должно выводить целевой выходной параметр (например, после первого временного интервала и до окончания второго временного интервала, каждый из которых начинается выполнением последовательности операций испытания). В результате оценивания всех выходных параметров защитных устройств определяют правильность выполнения защитными устройствами последовательности операций испытания.

Стадии b) и с) выполняют, в частности, синхронно, так что последовательность операций испытания выполняется на испытуемых устройствах всеми испытательными устройствами синхронно, и получаемые одновременно выходные параметры получают одинаковую отметку времени. Это достигается за счет применения в испытательных устройствах высокоточных таймеров, которые синхронизируются, например, по GPS. Ввиду этого, моменты времени, в которые происходит обнаружение заданных выходных параметров защитных устройств, также могут приниматься во внимание при выполнении анализа на стадии d) или оценивания на стадии е).

В отличие от уровня техники взаимодействие различных защитных устройств также преимущественно проверяется, даже если такие защитные устройства находятся на расстоянии друг от друга в пространстве. Под пространственно-распределенными защитными устройствами следует понимать, что по меньшей мере два из защитных устройств находятся по меньшей мере на расстоянии 1 км друг от друга. Однако также возможна ситуация, когда по меньшей мере два защитных устройства находятся на расстоянии друг от друга в несколько десятков километров, несколько сотен километров или даже несколько тысяч километров.

Выходные параметры соответствующего защитного устройства могут включать как команду на коммутацию для выключения, которая выключает автоматический выключатель, и команду на повторное включение, которая снова включает автоматический выключатель.

Если входными параметрами защитных устройств являются значения тока или напряжения, их можно задать, указав фиксированные амплитуды, фазовые углы и/или частоты. Более того, указанные входные параметры также можно задать в виде линейного изменения, то есть когда, например, амплитуда напряжения или тока увеличивается или уменьшается в пределах конкретного промежутка времени от первого значения до второго значения.

Поскольку при испытании защитных устройств во внимание принимается и выключение, и повторное включение автоматических выключателей, в ходе такого взаимодействия преимущественно испытывается система, помимо испытуемых пространственно-распределенных защитных устройств содержащая сеть электроснабжения. Поскольку выполняемые команды на коммутацию (для автоматических выключателей) отражены в технологических переменных, выключение и повторное включение автоматических выключателей преимущественно смодулировано в испытаниях защитных устройств в соответствии с настоящим изобретением.

Создание новых входных параметров на основании обнаруженных выходных параметров (например, команды на коммутацию) защитных устройств осуществляется, в частности, посредством модели сети электроснабжения, защищаемой указанными защитными устройствами. После определения выходных параметров с помощью этой модели определяют изменения технологических переменных сети электроснабжения, а затем на основании указанных изменений выводят входные параметры испытуемых защитных устройств.

Используя такую модель сети электроснабжения, преимущественно можно определить или смоделировать временный характер изменения технологических переменных сети электроснабжения в первой точке (то есть для первого защитного устройства), когда автоматический выключатель включен во второй точке (например, с помощью команды на коммутацию для второго защитного устройства). Другими словами, влияние выходных параметров (например, команды на коммутацию) второго защитного устройства на технологические переменные, обнаруженные первым защитным устройством, можно смоделировать на модели сети электроснабжения, даже если два защитных устройства находятся на расстоянии друг от друга в несколько километров.

В соответствии с настоящим изобретением такая модель может быть статической моделью, динамической моделью или моделью переходных процессов.

Статическая модель воспроизводит установившееся состояние сети электроснабжения, а динамическая модель может дополнительно воспроизводить коммутационные процессы, например, автоматических выключателей. Наиболее точной из трех моделей является переходная модель, поскольку в переходной модели технологические переменные сети электроснабжения воспроизводятся даже в случае коммутационных процессов с точной временной характеристикой.

Защитное устройство обеспечивает защиту сети электроснабжения или, более конкретно, участка сети электроснабжения, за который отвечает это защитное устройство, то есть после определения неисправности в сети электроснабжения защитное устройство отдает команду на коммутацию. Команда на коммутацию передается на автоматический выключатель, выделенный для этого защитного устройства, причем после получения этой команды на коммутацию выключатель отключает линию высокого напряжения или часть сети электроснабжения, тем самым обеспечивая защиту участка сети электроснабжения защитным устройством от последствий такой неисправности.

Чтобы проконтролировать сеть электроснабжения, защитное устройство обнаруживает технологические переменные сети электроснабжения, такие как ток, протекающий, например, в линии высокого напряжения, или высокое напряжение, присутствующее между двумя линиями высокого напряжения. Для этого напряжение или ток преимущественно преобразуют посредством трансформатора, включенного в сеть электроснабжения соответствующего защитного устройства, и защитное устройство может контролировать технологические переменные в виде сравнительно низкого напряжения (например, 100 В) и/или в виде сравнительно невысокого тока (например, 1 А). Более того, существуют альтернативные трансформаторы (например, измерительные трансформаторы Роговского), которые преобразуют высокое напряжение и/или большой ток непосредственно в слабые сигналы (в диапазоне мВ) или цифровые сигналы, которые затем контролируются подключенным защитным устройством. В зависимости от технологических переменных, преобразованных таким образом, защитное устройство устанавливает наличие неисправности в сети электроснабжения. Неисправность возникает в том случае, если, например, ток превышает пороговый ток или если напряжение опускается ниже порогового напряжения.

Последовательность операций испытания проверяемого защитного устройства может быть представлена или задана в виде слабых сигналов, цифровых сигналов (например, посредством сетевого соединения (например, LAN)) (в соответствии со стандартом IEC 61850-9-2). Однако также возможно, что последовательность операций испытания будет задаваться в форме классических аналоговых сигналов (диапазон напряжения).

Более того, между одним из защитных устройств и другими защитными устройствами может быть установлено коммуникационное соединение, обеспечиваемое по коммуникационному каналу с малым периодом задержки (например, по оптоволоконному кабелю, который также проходит в линии высокого напряжения). Ввиду этого, эти два защитных устройства могут обнаруживать информацию (например, технологические переменные, неисправные состояния или (предстоящие) команды на коммутацию) от другого защитного устройства в режиме практически реального времени. В зависимости от этой информации соответствующее защитное устройство принимает решение, должно ли соответствующее защитное устройство в случае обнаружения неисправности в сети электроснабжения ее изолировать.

Например, если защитное устройство на основании обнаруженных им технологических переменных обнаруживает неисправность и одновременно на основании информации, переданной ему по коммуникационному каналу, узнает, что эта неисправность также была обнаружена другим защитным устройством, в этом случае защитное устройство может отложить выключение выделенного ему автоматического выключателя и, например, подождать, пока неисправность будет или не будет изолирована другим защитным устройством.

Также настоящее изобретение предусматривает испытание, согласно которому описанный выше коммуникационный канал между защитными устройствами специально выключают, таким образом обеспечивая проверку так называемых режимов резервирования и резервной защиты защитных устройств (т.е. режим защиты без коммуникационного канала).

Способ в соответствии с настоящим изобретением преимущественно выполняется автоматически центральным устройством управления, которое соединено с каждым испытуемым защитным устройством посредством коммуникационного соединения, например через испытательные устройства.

Поскольку каждое из локально распределенных испытательных устройств соединено с центральным устройством управления посредством коммуникационного соединения, устройство управления может преимущественно контролировать и управлять каждым испытательным устройством. Однако результаты испытания всех защитных устройств, обнаруженных соответствующим испытательным устройством, находятся централизовано в устройстве управления.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения может быть задана последовательность стадий вывода данных. Каждая из стадий вывода данных предусматривает или определяет один или несколько входных параметров или оцениваемых переменных. Под входным параметром или оцениваемой переменной понимается по меньшей мере один элемент из группы, включающей:

- Входной параметр в виде технологических переменных (например, ток, напряжение) сети электроснабжения для защитного устройства.

- Состояние (например, коммутационное состояние) автоматического выключателя, состояние (например, коммутационное состояние) разъединителя или другой переменной двоичного процесса, связанной с двоичным входным параметром защитного устройства.

- Информация или данные, передаваемые одним защитным устройством по коммуникационному каналу на другое из защитных устройств.

Стадии вывода данных выдаются на защитные устройства в виде последовательности операций испытания. Так, порядок выдачи стадий вывода данных на защитные устройства определяется так называемыми инициирующими событиями. Другими словами, порядок, в котором возникают инициирующие события, обуславливает порядок, в котором происходит выдача стадий вывода данных на защитные устройства в виде последовательности операций испытания. Каждое из инициирующих событий может быть сформировано на основании по меньшей мере одного события из группы событий, причем указанная группа событий предусматривает такие события:

- Событие, возникающее по истечении заданного промежутка времени.

- Событие, возникающее после поступления конкретного элемента данных, переданного от одного защитного устройства по коммуникационному каналу на другое из защитных устройств.

- Событие, возникающее при выключении конкретного автоматического выключателя.

- Событие, возникающее при включении конкретного автоматического выключателя.

- Другое событие, возникающее (например, при условии заданного изменения в технологической переменной) и определяемое испытательным устройством на основании оценивания двоичных входных параметров.

В этом случае возникновение конкретного инициирующего события может стать причиной незамедлительного завершения выполнения текущей стадии вывода данных или отложенного завершения выполнения текущей стадии вывода данных. После завершения выполнения текущей стадии вывода данных активируется стадия вывода данных, которая зависит от соответствующего инициирующего события. Также стадии вывода данных могут иметь заданный порядок, и после завершения выполнения текущей стадии вывода данных активируется следующая согласно этому порядку стадия вывода данных, но при условии, что при инициировании инициирующего события не будет определена другая стадия вывода данных. Стадия вывода данных, следующая за текущей стадией вывода данных, может зависеть либо только от текущей стадии вывода данных (в этом случае инициирующее событие определяет время перехода от текущей к следующей стадии вывода данных), либо только от имеющегося инициирующего события, либо и от текущей стадии вывода данных, и от имеющегося инициирующего события.

Другими словами, когда возникает конкретное инициирующее событие, оцениваемые переменные или входные параметры, которые действуют на защитных устройствах в соответствии с текущей стадией вывода данных, заменяются, незамедлительно или с задержкой, оцениваемыми переменными или входными параметрами, определяемыми на следующей стадии вывода данных, которая выполняется после завершенной стадии вывода данных в зависимости от имеющегося инициирующего события.

Инициирующее событие может возникать, только если присутствует одно событие из указанной выше группы событий. Например, одно инициирующее событие может возникнуть, если автоматический выключатель включен, тогда как другое инициирующее событие может возникнуть, если тот же автоматический выключатель выключен. Также возможна ситуация, когда конкретное инициирующее событие определяется посредством логического соединения нескольких событий. Например, одно инициирующее событие может возникать, если два (или более) автоматических выключателя соответственно включены (логическое И), тогда как другое инициирующее событие может возникать, если включен по меньшей мере один из двух (или более) автоматических выключателей (логическое ИЛИ).

В соответствии с другим вариантом осуществления входные параметры защитных устройств создаются, в частности, не только в зависимости от выходных параметров защитных устройств, но также входные параметры могут быть изменены по истечении заданного промежутка времени (независимо от выходных параметров).

В соответствии с другим описанным вариантом осуществления создание входных параметров защитных устройств происходит в зависимости от выходных параметров защитных устройств на основании заданных стадий вывода данных, а входные параметры согласно вариантам осуществления, описанным выше, определяются, например, на основании модели сети электроснабжения в зависимости от выходных параметров. В соответствии с этим вариантом осуществления, в отличие от создания входных параметров на основании моделирования сети (т.е. на основании модели сети электроснабжения), может возникнуть изменение состояния, которое в реальной ситуации не происходит. Таким образом преимущественно открываются новые возможности испытания сценариев неисправности, определенных относительно простым способом, которые обычно могут возникать в реальных ситуациях значительно редко (или вообще не возникают).

Даже в таком варианте осуществления реакция одного или нескольких защитных устройств влияет на создание конечной последовательности операций испытания. Более того, возможные периоды задержки коммуникационного соединения между испытательными устройствами предотвращают обычное создание конечной последовательности операций испытания без выполнения циклического повторения. Другими словами, настоящее изобретение также обеспечивает создание конечной последовательности операций испытания и, следовательно, испытание нескольких пространственно-распределенных защитных устройствах в случае, если входные параметры защитных устройств получены посредством заданных стадий вывода данных, зависящих от выходных параметров защитных устройств (согласно другому варианту осуществления).

В частности, предварительная последовательность операций испытания в соответствии с другим вариантом осуществления выдается на защитные устройства без инициирующих событий (т.е. без коммутации автоматических выключателей). Затем оценивают реакции защитных устройств на (предварительную) последовательность операций испытания и вычисляют соответствующие инициирующие события, с помощью которых затем создают дополнительные входные параметры защитных устройств, расширяя таким образом последовательность операций испытания. Такая расширенная последовательность операций испытания снова выдается на защитные устройства, что в дальнейшем также может привести к возникновению дополнительных инициирующих событий. Такой цикл повторяют до тех пор, пока не будут определены дополнительные релевантные выходные параметры защитных устройств, способные обеспечить дополнительную адаптацию последовательности операций испытания.

В соответствии с настоящим изобретением предоставлена система для испытаний, которая обеспечивает испытание нескольких защитных устройств сети электроснабжения, расположенных в распределенных в пространстве местоположениях (например, подстанции). Система для испытаний содержит устройство управления и несколько испытательных устройств. В каждом месте расположения защитных устройств находится по меньшей мере одно из испытательных устройств. Между устройством управления и каждым из испытательных устройств установлено коммуникационное соединение. Соответствующее испытательное устройство выполнено с возможностью испытания одного или нескольких защитных устройств, находящихся в том же местоположении, что и соответствующее испытательное устройство. Более того, система для испытаний выполнена с возможностью осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.

Преимущества системы для испытаний в соответствии с настоящим изобретением соответствуют преимуществам способа в соответствии с настоящим изобретением, подробно описанном ранее; поэтому их описание в данном случае повторяться не будет.

Устройство управления может быть объединено с одним из испытательных устройств, поэтому устройство управления и соответствующее испытательное устройство объединены в одно устройство.

Более того, предоставлено устройство управления для системы для испытаний нескольких пространственно-распределенных защитных устройств сети электроснабжения. Устройство управления выполнено с возможностью связи с несколькими испытательными устройствами через соответствующие коммуникационные соединения (например, Интернет, телефонная сеть), которые выделены соответственно одному или нескольким защитным устройствам. Каждое из таких испытательных устройств выполнено с возможностью испытания одного или нескольких защитных устройств. Само устройство управления выполнено с возможностью осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.

Коммуникационное соединение, посредством которого испытательные устройства соединены с устройством управления, также может быть медленным соединением с большим периодом задержки (например, мобильная сеть, UMTS), так как согласно настоящему изобретению преимущественно не выполняются никакие запросы в реальном времени, использующие такое коммуникационное соединение.

Более того, настоящее изобретение предлагает компьютерный программный продукт, в частности компьютерную программу или программное обеспечение, которое можно загрузить в накопитель программируемого контроллера или компьютера. С помощью такого компьютерного программного продукта, если запустить его на контроллере или компьютере, можно осуществить все или некоторые ранее описанные варианты осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. Для компьютерного программного продукта могут потребоваться программные средства, например библиотеки и справочные функции, необходимые для реализации соответствующих вариантов осуществления способов. Другими словами, на компьютерную программу или, в частности, программное обеспечение, которое обеспечивает осуществление одного из вариантов осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, описанных выше, также распространяется правовая охрана, объем которой указан в пункте формулы изобретения, объектом которого является компьютерный программный продукт. В качестве программного обеспечения можно использовать исходный код (например, С++), который, однако, необходимо компилировать (транслировать) и встраивать, или который необходимо только интерпретировать, или выполняемый программный код, который необходимо только загрузить в соответствующий блок обработки (компьютер) для выполнения.

Далее настоящее изобретение будет описано с учетом разных аспектов.

Настоящее изобретение обеспечивает испытание нескольких пространственно-распределенных защитных устройств сети электроснабжения. В частности, технологические переменные в местах установки испытуемых защитных устройств вычисляют с помощью соответствующей модели сети электроснабжения и задают их для защитных устройств с помощью испытательных устройств с целью проведения испытания. Таким образом происходит моделирование нормальной работы, неисправных состояний и выключенных состояний, тем самым испытывая защитные устройства для различных режимов и состояний работы системы (сеть электроснабжения, содержащая защитные устройства). Модель, используемая для вычисления технологических переменных, влияет на точные значения технологических переменных, с одной стороны, и на распространение технологических переменных при их появлении в ответ на возникновение неисправности или при коммутации автоматических выключателей. С этой целью необходимо устранить такую проблему. Время задержки, возникающей во время передачи команды на коммутацию автоматического выключателя по коммуникационной сети (например, Интернет, телефонная сеть), с помощью которой испытательные устройства соединены с устройством управления, значительно превышает скорость распространения сигналов коммутационного процесса по сети электроснабжения. Настоящее изобретение устраняет эту проблему, предлагая ступенчатое построение или расширение последовательности операций испытания. Сначала характеристики соответствующего защитного устройства являются однозначными, так что после многократного применения одинаковых оцениваемых переменных характеристики соответствующего защитного устройства (в том числе и выделенного автоматического выключателя) не меняются и остаются в пределах конкретных допусков (например, при выдаче команд на коммутацию).

В целях настоящего изобретения испытательные устройства подают аналоговые входные параметры тока/напряжения защитных устройств вместе с соответствующими оцениваемыми переменными или входными параметрами. Также в целях испытания будет полезно, если конкретные двоичные входные параметры защитных устройств, на основании которых определяются коммутационные состояния автоматических выключателей, например, будут подаваться совместно с соответствующими оцениваемыми переменными или входными параметрами.

По сравнению с уровнем техники настоящее изобретение предлагает следующие преимущества.

Результаты испытаний всех защитных устройств находятся, в частности, на центральном устройстве управления, и поэтому их можно оценивать централизовано.

Поскольку во время испытания защитных устройств во внимание также принимается ответ сети электроснабжения на команды на коммутацию, в частности, между испытуемой системой (сеть электроснабжения с защитными устройствами) и испытательной моделью системы устанавливается обратная связь.

Во время испытания во внимание могут браться все выходные параметры защитных устройств, а также команды на повторное включение для автоматических выключателей.

Испытание в соответствии с настоящим изобретением также позволяет проверить правильность работы системы при циклическом выполнении выключения и повторного включения автоматических выключателей, так что при проведении испытания во внимание принимаются любые несоответствия, возникшие из-за неправильных настроек различных защитных устройств и несинхронизированной работы системы, способные создать отрицательный результат испытания.

Настоящее изобретение позволяет проводить испытания защитных устройств, обеспечивающих защиту сети электроснабжения. Само собой разумеется, что настоящее изобретение не ограничивается таким конкретным вариантом применения, поскольку с помощью настоящего изобретения также можно проводить испытания защитных устройств, которые только были выпущены с производства или прошли техническое обслуживание.

Более подробно настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые фигуры и предпочтительные варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 1 система для испытаний в соответствии с настоящим изобретением показана совместно с сетью электроснабжения, которую защищают два защитных устройства.

На фиг. 2 показана блок-схема способа в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 1 сеть электроснабжения показана в виде одной линии 3 передачи. В соответствии с настоящим изобретением сеть электроснабжения может содержать несколько линий передачи, прочие линии высокого напряжения, параллельные линии и трансформаторы, объединенные с образованием сети. На обоих концах линии 3 передачи соответственно находится шина SS₁, SS₂, расположенная в соответствующей подстанции UW₁, UW₂. Внутри соответствующей подстанции находится автоматический выключатель, который может прерывать электрическое соединение между частью линии 3 передачи, соединяющей две подстанции UW₁, UW₂, и соответствующими шинами SS₁, SS₂. Более того, внутри соответствующей подстанции UW₁, UW₂ находится трансформатор, который преобразует большой ток (фазовый ток), протекающий по линии 3 передачи, и высокое напряжение, присутствующее в линии 3 передачи, причем результат такого преобразования в виде тока и напряжения с малой амплитудой (например, 1 А и 100 В) подается на соответствующее защитное устройство в качестве технологических переменных. Соответствующее защитное устройство контролирует сеть электроснабжения и линию 3 передачи на основании этих технологических переменных. Точка, в которой находится соответствующий автоматический выключатель и соответствующий трансформатор, обозначена на фиг. 1 как K₁ или K₂.

При возникновении в линии 3 передачи неисправности 5 (например, короткое замыкание) соответствующее защитное устройство SE₁; SE₂ обнаруживает эту неисправность 5 на основании технологических переменных, то есть, например, когда ток превышает пороговый ток или напряжение опускается ниже порогового напряжения. Как только соответствующее защитное устройство SE₁; SE₂ обнаруживает неисправность 5, оно отдает выделенному автоматическому выключателю команду на коммутацию для прерывания электрического соединения и, следовательно, изолирования неисправности 5. После определения неисправности 5 и истечения заданной длительности паузы соответствующее защитное устройство SE₁; SE₂ отдает выделенному автоматическому выключателю команду на коммутацию для возобновления электрического соединения. Если в этот момент обнаруживается, что неисправность 5 не была устранена, соответствующее защитное устройство SE₁; SE₂ обнаруживает ее на основании полученных технологических переменных линии 3 передачи и отдает другую команду на коммутацию для повторного прерывания электрического соединения посредством выделенного автоматического выключателя.

Помимо прочего, два защитных устройства соединены по коммуникационному каналу 2 с помощью коммуникационной технологии. Посредством такого коммуникационного канала 2 указанные два защитных устройства SE₁, SE₂ обмениваются определенной информацией (например, переменными процесса, командами на коммутацию) в режиме практически реального времени.

Для испытания защитных устройств SEi, SE2 в каждой подстанции UW₁, UW₂ предоставлено испытательное устройство PE₁, РЕ₂, причем соответствующее испытательное устройство РЕ₁, РЕ₂ соединено по испытательной линии PL₁, PL₂ с защитным устройством SE₁; SE₂, расположенным в этой же подстанции UW₁, UW₂. Также предоставлен центральный контроллер 1, который соединен посредством коммуникационной линии 6 и коммуникационного соединения 4 WAN с обоими испытательными устройствами PE₁, РЕ₂.

Каждое из испытательных устройств PE₁, РЕ₂ оснащено высокоточным таймером, причем таймеры испытательных устройств РЕ₁, РЕ₂ синхронизированы главным образом по GPS, тем самым показывая точное время. Синхронизированные таймеры имеют очень большое значение при выполнении последовательности операций испытания и при определении выходных параметров отдельных защитных устройств SE₁, SE₂.

В целях испытания защитных устройств SE₁, SE₂ указанные защитные устройства SE₁, SE₂ отключают от сети 3 электроснабжения, отключив линии SL₁, SL₂ управления. В ходе испытания защитные устройства SE₁; SE₂ получают технологические переменные, запрашиваемые ими же через трансформатор по соответствующим испытательным линиям PL₁; PL₂, и по испытательной линии PL₁; РL₂ отдают команды на коммутацию, которые в нормальном режиме работы отдаются по линиям SL₁, SL₂ управления. Таким образом, во время испытания сеть электроснабжения остается без защиты защитных устройств SE₁, SE₂, но также в этот момент она не принимает команды на коммутацию, создаваемые в ходе испытания.

На фиг. 2 показана блок-схема способа испытания нескольких пространственно-распределенных защитных устройств SE₁, SE₂ сети электроснабжения в соответствии с настоящим изобретением.

На стадии S1 создают последовательность операций испытания для одного, нескольких или всех защитных испытуемых устройств SE₁, SE₂. С помощью этой последовательности операций испытания проверяют правильность работы соответствующего защитного устройства SE₁; SE₂ во время перехода от нормального режима работы сети к неисправному состоянию (т.е. обнаруживает ли соответствующее защитное устройство SE₁; SE₂ неисправность в сети электроснабжения). С этой целью технологические переменные, обнаруживаемые в случае возникновения в сети электроснабжения или линии 3 передачи неисправности, подаются на соответствующие защитные устройства SE₁, SE₂ по испытательной линии PL₁; PL₂.

На стадии S2 устройство 1 управления распределяет последовательность операций испытания по испытательным устройствам PE₁, РЕ₂, и указанные испытательные устройства PE₁, РЕ₂ передают эту последовательность на соответствующие защитные устройства SE₁, SE₂ в одно и то же время, то есть соответствующее защитное устройство SE₁; SE₂ получает соответствующие данные испытания по соответствующей испытательной линии PL₁; PL₂. Ответ защитных устройств SE₁, SE₂ на указанные данные испытания определяют на стадии S3, то есть соответствующее испытательное устройство PE₁, РЕ₂ обнаруживает в соответствующей испытательной линии PL_1; PL₂ выходные параметры соответствующего защитного устройства SE₁; SE₂ и снабжает их точной отметкой времени. Эти выходные параметры предусматривают, например, команды на коммутацию выделенных соответствующему защитному устройству SE₁; SE₂ автоматических выключателей.

На стадии S4 анализируют выходные параметры (в частности, команды на коммутацию), обнаруженные на предыдущей стадии S3. В ходе анализа проверяют, повлияли ли значения на выходе защитного устройства SE₁, SE₂ на технологические переменные сети 3 электроснабжения, что может произойти, например, если выходные параметры будут содержать команду на коммутацию для выключения только что включенного автоматического выключателя. С помощью модели сети 3 электроснабжения технологические переменные во всех узлах K₁, K₂ сети 3 электроснабжения, в которых технологические переменные выявляются защитными устройствами SE₁, SE₂ в режиме нормальной работы (работа не во время испытания), моделируются на основании команд на коммутацию, определенных на стадии S3. На основании технологических переменных, полученных посредством такого моделирования, получают соответствующие входные параметры защитных устройств SE₁, SE₂. (Например, команда на коммутацию защитного устройства SE₁ обеспечивает выключение автоматического выключателя в узле K₁ и меняет технологические переменные в узле K₂, меняя таким образом входные параметры, поступившие на защитное устройство SE₂ по испытательной линии PL₂.)

Если стадия S5 выполняется по меньшей мере второй раз, на стадии S5 проверяют, совпадают ли текущие выходные параметры с предыдущими выходными параметрами с учетом заданных допусков (детерминировано). Отрицательный результат, полученный на стадии S5, не обязательно обуславливает получение отрицательного результата испытания. Обычно способ повторяют с полученным на стадии S5 отрицательным результатом, причем при необходимости допуски увеличивают. Оценить результат, полученный на стадии S5, также можно вручную. В этом случае способ будет повторяться только после получения отрицательного результата и с согласия контролирующего испытание инженера.

На стадии S6 проверяют, содержит ли последовательность операций испытания входные параметры, полученные на предыдущей стадии S4. Скорее всего, в ходе первой итерации стадии S6 и при условии, что на стадии S3 были обнаружены команды на коммутацию, результат окажется отрицательным. Если будут обнаружены входные параметры, которые еще не стали частью последовательности операций испытания, на стадии S7 указанные входные параметры будут включены в последовательность операций испытания. В этом случае способ в соответствии с настоящим изобретением вернется на стадию S2. Такой способ называется рекурсивным.

При выполнении новой итерации стадий S2-S6 проверяют переход от нормальной работы к неисправному состоянию, а затем к состоянию, следующему за коммутационными процессами автоматических выключателей, инициированными защитными устройствами SE₁, SE₂, используя последовательность операций испытания, измененную на последней стадии S7. На стадии S6 снова проверяют, присутствуют ли на предыдущей стадии S4 выходные параметры (в частности, команды на коммутацию), которые отсутствовали при предыдущей итерации. Такое может случиться, например, если одно из защитных устройств SE₁, SE₂ отдает команду на коммутацию для повторного включения выделенного ему автоматического выключателя.

Стадии S2-S6 будут выполняться до тех пор, пока защитные устройства SE₁, SE₂ больше не будут создавать новые или дополнительные выходные параметры (в частности, команды на коммутацию). В этом случае способ перейдет на стадию S8, на которой оценивают выходные параметры защитных устройств SE₁, SE₂, обнаруженные соответствующими испытательными устройствами, для получения результата испытания.

Включение дополнительных входных параметров в последовательность операций испытания обычно предполагает включение целевых выходных параметров, которые выдаются защитными устройствами SE₁, SE₂ в зависимости от новых включенных входных параметров. Для этого, например, на стадии S4 в ходе выполнения анализа выходных параметров можно проверить правильность выходных параметров защитных устройств SE₁, SE₂, обнаруженных, соответственно, испытательными устройствами PE₁, РЕ₂, или проверить, была ли ранее обнаружена неисправность защитных устройств SE₁, SE₂, что может стать причиной отрицательного результата испытания и, следовательно, приведет к преждевременному завершению выполнения испытания.

Более того, на каждой дополнительной итерации стадий S2-S6 можно проверить соответствие выходных параметров защитных устройств SE₁, SE₂ выходным параметрам защитного устройства SE₁; SE₂, проверенным на предыдущей итерации, то есть, в частности, выдавались ли каждый раз одинаковые команды на коммутацию. В противном случае испытание завершают, получив отрицательный результат.

1 Контроллер

2 Коммуникационный канал

3 Линия передачи

4 Коммуникационное соединение WAN

5 Неисправность

6 Коммуникационная линия

K₁, K₂ Узлы (автоматический выключатель и трансформатор)

PE₁, РЕ₂ Испытательное устройство

PL₁, PL₂ Испытательная линия

SL₁, SL₂ Линия управления

S1-S8 Стадия способа

SS₁, SS₂ Шина

USW₁, USW₂ Подстанция.

1. Способ испытания нескольких пространственно-распределенных защитных устройств (SE₁, SE₂) сети (3) электроснабжения, причем каждое защитное устройство (SE₁, SE₂) выполнено с возможностью изолирования неисправности (5) в сети (3) электроснабжения при возникновении в сети (3) электроснабжения события неисправности (5), при этом указанный способ содержит следующие стадии:

a) создание предварительной последовательности операций испытания,

b) выдача последовательности операций испытания защитным устройствам (SE₁, SE₂),

c) определение выходных параметров защитных устройств (SE₁, SE₂), которые были выданы защитными устройствами (SE₁, SE₂) на основании последовательности операций испытания,

d) анализ выходных параметров и создание входных параметров защитных устройств (SE₁, SE₂) в зависимости от выходных параметров, причем если входные параметры не являются частью последовательности операций испытания, эти входные параметры включаются в последовательность операций испытания, а способ продолжают выполнением стадии b, в противном случае - стадии е, и

e) оценивание всех выходных параметров защитных устройств (SE₁, SE₂),

причем каждая последовательность операций испытания содержит входные параметры в виде технологических переменных сети (3) электроснабжения по меньшей мере для одного из защитных устройств (SE₁, SE₂).

2. Способ по п. 1, причем выходные параметры по меньшей мере одного из защитных устройств (SE₁, SE₂) содержат команду на коммутацию для выключения, которая выключает автоматический выключатель для изоляции неисправности (5), и/или команду на повторное включение, которая отменяет изоляцию неисправности (5), включая автоматический выключатель.

3. Способ по п. 1 или 2, причем создание входных параметров зависит от выходных параметров, то есть после определения выходных параметров изменения в технологических переменных сети (3) электроснабжения определяют в зависимости от модели сети (3) электроснабжения.

4. Способ по п. 3, причем модель представляет собой статическую модель, динамическую модель или модель переходных процессов.

5. Способ по п. 1 или 2, причем после возникновения в сети (3) электроснабжения неисправности (5) каждое защитное устройство (SE₁, SE₂) выдает команду на выключение автоматического выключателя с целью изолировать неисправность (5).

6. Способ по п. 1 или 2, причем для каждого из защитных устройств (SE₁, SE₂) с помощью трансформатора, включенного в сеть (3) электроснабжения, определяют технологические переменные сети (3) электроснабжения, и на основании указанных технологических переменных устанавливают присутствие неисправности (5) в сети (3) электроснабжения.

7. Способ по п. 1 или 2, причем одно из защитных устройств (SE₁, SE₂) подключают по коммуникационному каналу (2) к другому защитному устройству (SE₁, SE₂), причем указанное защитное устройство (SE₁, SE₂) запрашивает по коммуникационному каналу (2) у другого защитного устройства (SE₁, SE₂) информацию, и, в случае возникновения неисправности (5) в сети (3) электроснабжения, на основании этой информации защитные устройства (SE₁, SE₂) принимают решение, изолирована ли неисправность (5) защитными устройствами.

8. Способ по п. 1 или 2, причем автоматическое осуществление способа обеспечивают посредством центрального устройства (1) управления.

9. Способ по п. 1 или 2, причем задают стадии вывода данных, причем каждая стадия вывода данных предусматривает по меньшей мере один входной параметр; стадии вывода данных выдаются на защитные устройства (SE₁, SE₂) в виде последовательности операций испытания и в порядке, определяемом инициирующими событиями, причем каждое инициирующее событие зависит, по меньшей мере, от одного события из группы событий, предусматривающей следующие события:

- истечение заданного промежутка времени,

- передача по коммуникационному каналу от одного из защитных устройств на другое из защитных устройств конкретного элемента данных, и

- изменение команды на коммутацию автоматического выключателя.

10. Система для испытаний нескольких защитных устройств (SE₁, SE₂) сети (3) электроснабжения, расположенных в распределенных в пространстве местоположениях, при этом указанная система содержит устройство (1) управления и несколько испытательных устройств (PE₁, РЕ₂), причем по меньшей мере одно из испытательных устройств (PE₁, РЕ₂) находится в каждом месте расположения (USW₁; USW₂) защитных устройств (SE₁, SE₂), устройство (1) управления соединено с каждым из испытательных устройств (PE₁, РЕ₂) посредством коммуникационного соединения (4; 6); каждое испытательное устройство (PE₁, РЕ₂) выполнено с возможностью испытания по меньшей мере одного из защитных устройств (SE₁, SE₂), находящегося в том же местоположении (USW₁; USW₂), что и соответствующее испытательное устройство (PE₁; РЕ₂); и система для испытаний (1, PE₁, РЕ₂) выполнена с возможностью осуществления способа по любому из предыдущих пунктов.

11. Система для испытаний по п. 10, причем устройство (1) управления объединено с одним из испытательных устройств (PE₁, РЕ₂).

12. Устройство (1) управления системы для испытаний нескольких пространственно-распределенных защитных устройств (SE₁, SE₂) сети (3) электроснабжения, причем указанное устройство (1) управления выполнено с возможностью связи с несколькими испытательными устройствами (PE₁, РЕ₂), выделенными указанным защитным устройствам (SE₁, SE₂) соответственно, причем каждое испытательное устройство (PE₁; РЕ₂) выполнено с возможностью проведения испытания по меньшей мере одного из защитных устройств (SE₁, SE₂), причем устройство (1) управления выполнено с возможностью осуществления способа по любому из пп. 1-9.

13. Машиночитаемый накопитель для хранения программируемых команд для использования при осуществлении компьютером способа по любому из пп. 1-9.