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DE112022003931T5 - Übertragungsleitungs-Fehlerortungs-, Isolierungs- und Systemwiederherstellungs-System - Google Patents

Übertragungsleitungs-Fehlerortungs-, Isolierungs- und Systemwiederherstellungs-System Download PDF

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Publication number
DE112022003931T5
DE112022003931T5 DE112022003931.0T DE112022003931T DE112022003931T5 DE 112022003931 T5 DE112022003931 T5 DE 112022003931T5 DE 112022003931 T DE112022003931 T DE 112022003931T DE 112022003931 T5 DE112022003931 T5 DE 112022003931T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fault
switching devices
power line
power
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112022003931.0T
Other languages
English (en)
Inventor
Michael John Meisinger
Martin T. Bishop
Stephen E. Williams
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
S&C Electric Co
Original Assignee
S&C Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by S&C Electric Co filed Critical S&C Electric Co
Publication of DE112022003931T5 publication Critical patent/DE112022003931T5/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/06Details with automatic reconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/30Staggered disconnection

Landscapes

  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Locating Faults (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Elektrizitätsversorgungsnetz, das Fehlerortung, Isolierung und Systemwiederherstellung verwendet. Das System weist eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen auf, die entlang einer Stromleitung stromabwärts von einer Fehlerunterbrechungsvorrichtung elektrisch verbunden sind. Die Schaltvorrichtungen haben jeweils Strom- und Spannungsabfühlfähigkeit und die Fähigkeit, Impulstests zum Feststellen des Vorhandenseins eines Fehlers bereitzustellen. Die Fehlerunterbrechungsvorrichtung führt Wiedereinschalt-Vorgänge durch, und wenn die Vielzahl von Schaltvorrichtungen eine vorgegebene Anzahl von Malen in Koordination mit einer Anzahl von Wiedereinschalt-Vorgängen, die von der Fehlerunterbrechungsvorrichtung durchgeführt werden, das Vorhandensein von Fehlern feststellen und einen Spannungsverlust feststellen, dann öffnet sich jede Schaltvorrichtung. Die Fehlerunterbrechungsvorrichtung schließt sich, wenn sich die Schaltvorrichtungen öffnen, und die Schaltvorrichtungen führen von einer am weitesten stromaufwärts befindlichen Schaltvorrichtung sequenziell Impulstests durch und schließen sich, wenn sie eine Rückkehr von Spannung und kein Vorhandensein von Fehlern feststellen, bis eine Schaltvorrichtung, die sich am nächsten zu dem Fehler befindet, einen Impulstest durchführt und das Vorhandensein eines Fehlers feststellt und offen verriegelt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität aus der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/232,318 , eingereicht am 12. August 2021, deren Offenbarung hiermit ausdrücklich für alle Zwecke durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Elektrizitätsversorgungsnetz, das Fehlerortung, Isolierung und System verwendet.
  • Erörterung des Stands der Technik
  • Ein elektrisches Stromverteilungsnetz, das häufig als Stromnetz bezeichnet wird, weist typischerweise Stromerzeugungsanlagen auf, die jeweils Stromgeneratoren haben, wie zum Beispiel Gasturbinen, Nuklearreaktoren, kohlebefeuerte Generatoren, hydroelektrische Dämme, etc. Die Kraftwerke stellen Strom mit einer Vielzahl von Mittelspannungen bereit, die dann von Transformatoren auf ein Hochspannungs-Wechselstromsignal hochtransformiert werden, um mit Hochspannungs-Übertragungsleitungen verbunden zu werden, die elektrischen Strom an Umspannwerke liefern, welche sich typischerweise in einer Gemeinde befinden, wo die Spannung durch Transformatoren auf eine Mittelspannung zur Verteilung heruntertransformiert wird. Die Umspannwerke liefern den Mittelspannungsstrom an Dreiphasen-Feeder, die drei Einphasen-Speiseleitungen aufweisen, welche Mittelspannung an verschiedene Verteilungstransformatoren und Seitenlinienverbindungen liefern. Dreiphasen- und Einphasen-Seitenlinien werden von dem Feeder abgezapft, der die Mittelspannung an verschiedene Verteilungstransformatoren liefert, wo die Spannung auf eine Niedrigspannung hinuntertransformiert wird und an Lasten, wie zum Beispiel Häuser, Betriebe, etc. geliefert wird. Stromverteilungsnetze des oben bezeichneten Typs weisen typischerweise Schaltvorrichtungen, Ausschalter, Wiedereinschalter bzw. Recloser, Unterbrecher, etc. auf, die den Stromfluss durch das Netz steuern.
  • Periodisch treten in dem Verteilungsnetz Fehler als Folge verschiedener Dinge auf, wie zum Beispiel durch Tiere, die die Leitungen berühren, Blitzeinschläge, Äste, die auf die Leitungen fallen, Fahrzeugkollisionen mit Strommasten, etc. Fehler können einen Kurzschluss erzeugen, der die Last auf dem Netz erhöht, was dazu führen kann, dass der Stromfluss vom Umspannwerk entlang des Fehlerpfads signifikant größer wird, beispielweise bei einem Vielfachen über dem normalen Strom liegt. Diese Strommenge verursacht ein signifikantes Erhitzen und gegebenenfalls Schmelzen der elektrischen Leitungen und könnte auch mechanischen Schaden an verschiedenen Komponenten im Umspannwerk und im Netz verursachen. Häufig ist der Fehler ein temporärer oder intermittierender Fehler, im Gegensatz zu einem anhaltenden oder dauerhaften Fehler, wobei der Gegenstand, der den Fehler verursacht hat, kurz nach dem Auftreten des Fehlers entfernt wird, beispielsweise bei einem Blitzeinschlag, bei dem das Verteilnetz nach einer kurzen Trennung von der Stromquelle fast unverzüglich wieder normal zu arbeiten beginnt.
  • Fehlerunterbrecher, wie zum Beispiel Recloser bzw. Wiedereinschalter, die Vakuumunterbrecher verwenden, werden auf Strommasten und in Untergrundschaltungen entlang einer Stromleitung bereitgestellt und haben einen Schalter, um Stromfluss stromabwärts des Wiedereinschalters zu ermöglichen oder zu verhindern. Diese Wiedereinschalter erfassen den Strom und die Spannung auf dem Feeder, um Stromfluss zu überwachen, und haben Steuerungen, die Probleme mit der Netzschaltung angeben, zum Beispiel das Feststellen eines Hochstroms während eines Fehlerereignisses. Wenn ein solcher Fehler-Hochstrom festgestellt wird, wird der Wiedereinschalter im Ansprechen darauf geöffnet, und wird dann nach einer kurzen Verzögerung geschlossen, um zu ermitteln, ob der Fehler immer noch auf der Schaltung vorhanden ist. Wenn Fehler-Hochstrom fließt, wenn der Wiedereinschalter nach dem Öffnen geschlossen wird, wird er unverzüglich gemäß dem Timing, das in dem Wiedereinschalter eingestellt ist, wieder geöffnet. Wenn der Fehlerstrom während folgender Öffnungs- und Schließvorgänge ein zweites Mal oder mehrere Male festgestellt wird, was einen andauernden Fehler anzeigt, dann bleibt der Wiedereinschalter offen, wobei der Zeitraum zwischen den Feststellungstests nach jedem Test verlängert werden kann. Für einen typischen Wiedereinschalt-Vorgang für Fehlerfeststellungstests laufen ca. 3 bis 6 Zyklen oder 50 bis 100 ms Fehlerstrom durch den Wiedereinschalter, bevor er geöffnet wird, aber das Testen auf verzögerten Kurven kann ermöglichen, dass Fehlerstrom viel länger fließt, was für verschiedene Komponenten im Netz signifikante Belastung verursachen könnte.
  • Um dieses Problem zu überwinden, sind im Stand der Technik Fehlerunterbrecher entwickelt worden, die Impulstesttechniken verwenden, bei denen das Schließen und dann das Öffnen von beispielsweise Vakuumunterbrecherkontakten gepulst stattfinden, so dass der volle Basisfrequenzmehrfachzyklus-Fehlerstrom nicht an das Netz angelegt wird, während der Wiedereinschalter testet, um zu ermitteln, ob der Fehler immer noch vorhanden ist. Typischerweise betragen diese Impulse ungefähr die Hälfte eines Basisfrequenzstromzyklus. Außerdem schließen diese Fehlerunterbrecher zum geeigneten Punkt auf der Spannungswellenform, um den asymmetrischen Strom zu beseitigen, was die Belastungen aufgrund von Hochstrom in den Komponenten reduziert.
  • Wenn ein Fehler festgestellt wird, ist es wünschenswert, dass der erste Fehlerunterbrecher stromaufwärts von dem Fehler möglichst bald geöffnet wird, so dass der Fehler schnell aus dem Netz entfernt wird, um eine Beschädigung von Ausrüstung, Personenschäden, Brände, etc. zu verhindern, und so dass die Lasten stromaufwärts von diesem Fehlerunterbrecher nicht von der Stromquelle getrennt werden und der Dienst für sie nicht unterbrochen wird. Es ist des Weiteren wünschenswert, dass, wenn sich der erste Fehlerunterbrecher stromaufwärts von dem Fehler aus welchem Grund auch immer nicht öffnet, ein nächster Fehlerunterbrecher stromaufwärts von dem Fehler geöffnet wird, und so weiter. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, dass eine Art Kommunikations- oder Koordinationsschutzsystem in dem Netz verwendet wird, so dass der gewünschte Fehlerunterbrecher im Ansprechen auf den Fehler geöffnet wird.
  • Ein Sectionalizer bzw. Trennschalter ist eine unabhängige, schaltungsöffnende Vorrichtung, die typischerweise in Kombination mit quellenseitigen Schutzvorrichtungen, wie zum Beispiel Recloser bzw. Wiedereinschaltern oder Stromunterbrechern, verwendet wird, um fehlerhafte Abschnitte eines elektrischen Verteilungsnetzes automatisch zu isolieren. Sectionalizer sind typischerweise zwischen und unter den Wiedereinschaltern verteilt, um ein System zum Isolieren kleinerer Abschnitte des Netzes im Ansprechen auf einen Fehler bereitzustellen. Sectionalizer bauen typischerweise auf das Beobachten einer Sequenz von Fehlerströmen und das Vorhandensein und die Abwesenheit von Spannung, um entweder das Vorhandensein eines Fehlers anzugeben oder die Anzahl von Wiedereinschaltversuchen zu zählen, und dann Schaltungsisolierung durch Öffnen der stromführenden Kontakte in der Vorrichtung durchzuführen, wenn die vorgegebene Anzahl von Wiedereinschaltversuchen erreicht worden ist. Existierende Stromverteilungsschaltungs-Sectionalizer ermitteln den Durchgang von Fehlerströmen, einschließlich sowohl des Anfangsfehlerereignisses und nachfolgender vom Wiedereinschalter initiierter Ereignisse, als Teil von verbesserten Fehlerisolations- und Wiederherstellungsvorgängen. Diese Vorgänge können das Zählen diskreter Intervalle von Fehlerstromdurchgängen oder das Zählen diskreter Intervalle von Spannungsvorhandensein und -abwesenheit aufweisen. Ausrüstung und Vorrichtungen, die Impulstestvorgänge erkennen, messen Strom und/oder Spannung und erfordern Sensoren und Steuerungen, die Impulserkennungsalgorithmen implementieren können.
  • ÜBERBLICK
  • Die folgende Erörterung offenbart und beschreibt ein Elektrizitätsversorgungsnetz, das Fehlerortung, Isolierung und Systemwiederherstellung verwendet. Das Netz weist eine Stromleitung, eine Stromquelle, die die Stromleitung mit Strom versorgt, und eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung auf, die elektrisch mit der Stromleitung verbunden ist, wobei die Fehlerunterbrechungsvorrichtung dazu betreibbar ist, Fehlerstrom festzustellen und Wiedereinschalt-Vorgänge durchzuführen, um einen Test hinsichtlich des kontinuierlichen Vorhandenseins eines Fehlers bereitzustellen. Das Netz weist auch eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen auf, die entlang der Stromleitung stromabwärts von der Fehlerunterbrechungsvorrichtung elektrisch verbunden sind. Die Schaltvorrichtungen haben jeweils Strom- und Spannungsabfühlfähigkeit, die Fähigkeit, hinsichtlich des kontinuierlichen Vorhandenseins von Fehlern unter Verwendung eines Niedrigenergieimpulses zu testen, und haben die gleiche oder eine ähnliche Öffnungsansprechzeit in Abhängigkeit von den Einflüssen von Last. Im Ansprechen auf einen Fehler auf der Stromleitung führt die Fehlerunterbrechungsvorrichtung die Wiedereinschalt-Vorgänge durch, und die Vielzahl von Schaltvorrichtungen akkumulieren jeweils die Anzahl von Malen, in denen sie Fehlerstrom als Folge der Wiedereinschalt-Vorgänge feststellen. Wenn die akkumulierte Anzahl von Malen eine vorgegebene Anzahl von Malen erreicht, wie zum Beispiel zwei, und als Folge des Öffnens der Fehlerunterbrechungsschaltung Spannungsverlust festgestellt wird, dann öffnen sich die Vielzahl von Schaltvorrichtungen. Wenn sich die Vielzahl von Schaltvorrichtungen öffnen, stellt die Fehlerunterbrechungsvorrichtung den Fehlerstrom nicht fest und schließt sich. Die Vielzahl von Schaltvorrichtungen führen dann von einer am weitesten stromaufwärts befindlichen Schaltvorrichtung im Ansprechen auf das Feststellen von Spannung an ihrer stromaufwärtigen Seite und das Nicht-Feststellen von Fehlerstrom an ihrer stromabwärtigen Seite sequenziell Impulstesten und Schließen durch, bis die Schaltvorrichtung, die sich am nächsten zu dem Fehler befindet, Fehlerstrom feststellt, wenn sie Impulstesten durchführt, und offen verriegelt.
  • Zusätzliche Merkmale der Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • Die 1 und 3-6 sind vereinfachte schematische Diagramme eines Elektrizitätsversorgungsnetzes, das Schaltpositionen für ein System und ein Verfahren zur Fehlerortung, Isolierung und Systemwiederherstellung bzw. Fault Location, Isolation and System Restoration (FLISR) zeigt.
    • 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Schaltvorrichtung; und
    • 7 ist eine schematisches Diagramm eines elektrischen Hochspannungs-Stromübertragungsnetzes, das ein System und ein Verfahren für FLISR zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Erörterung der Ausführungsformen der Offenbarung, die auf ein Elektrizitätsversorgungsnetz gerichtet ist, das Fehlerortung, Isolierung und Systemwiederherstellung verwendet, ist nur von exemplarischer Natur und soll keineswegs die Offenbarung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen einschränken.
  • 1 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Elektrizitätsversorgungsnetzes 10, wie zum Beispiel eines radialen Mittelspannungs-Stromverteilungsnetzes, das zwischen 12.000 und 38.000 Volt arbeitet, das ein System und ein Verfahren zur Fehlerortung, Isolierung und Systemwiederherstellung bzw. Fault Location, Isolation and System Restoration (FLISR) zeigt. Das Netz 10 weist eine Wechselstrom-Stromquelle 12, wie zum Beispiel ein Umspannwerk auf, das Stromtransformatoren aufweist, die Hochspannungsstrom von einer Hochspannungs-Stromleitung (nicht gezeigt) auf Mittelspannung heruntertransformieren, die an einem Ende eines Feeders 14 bereitgestellt wird. Eine Reihe von fünf Schaltvorrichtungen 18, 20, 22, 24 und 26 ist entlang des Feeders 14 verteilt, wobei eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung 16 zwischen der Quelle 12 und der ersten Schaltvorrichtung 18 bereitgestellt ist, und wobei die Vorrichtung 16 Wiedereinschaltfähigkeiten hat. In der vorliegenden Verwendung können die Schaltvorrichtungen 18, 20, 22, 24 und 26 beliebige geeignete Vorrichtungen sein, wie zum Beispiel eine Impulstest-Schaltvorrichtung, die nicht miteinander in Verbindung sind, Strom- und Spannungsabfühlfähigkeit haben, und die Fähigkeit haben, die Schaltung leitungsabwärts hinsichtlich des Vorhandenseins eines Fehlers unter Verwendung einer Impulstesttechnik zu testen, jedoch keine Fehlerunterbrechungsvorrichtungen sind, wobei die Schaltvorrichtungen 18, 20, 22, 24 und 26 in Abhängigkeit von den Einflüssen von Last die gleiche oder eine ähnliche Öffnungsansprechzeit haben. Ein Feedersegment 28 ist zwischen der Vorrichtung 16 und der ersten Schaltvorrichtung 18 definiert, ein Feedersegment 30 ist zwischen den Schaltvorrichtungen 18 und 20 definiert, ein Feedersegment 32 ist zwischen den Schaltvorrichtungen 20 und 22 definiert, ein Feedersegment 34 ist zwischen den Schaltvorrichtungen 22 und 24 definiert, und ein Feedersegment 36 ist zwischen den Schaltvorrichtungen 24 und 26 definiert.
  • 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Schaltvorrichtung 40 und soll eine nicht einschränkende Darstellung einer beliebigen der Schaltvorrichtungen 18, 20, 22, 24 und 26 sein, wobei die Vorrichtung 40 einen Schalter 42, Spannungs-/Stromsensoren 44, einen Controller 46, einen Timer 48 und einen Puffer 66 aufweist.
  • Wenn ein andauernder Fehler 38 in dem Leitungssegment 34 auftritt, ist es wünschenswert, die Schaltvorrichtungen 22 und 24 zu öffnen, um den Fehler 38 in dem Segment 34 zu isolieren, so dass Strom an die Segmente 28, 30 und 32 von der Quelle 12 und ggf. an das Segment 36 von einer anderen Quelle (nicht gezeigt) geliefert werden kann. Wenn der Fehler 38 auftritt, stellen die Vorrichtung 16 und die Schaltvorrichtungen 18, 20 und 22 fest, dass der Fehlerstrom von der Quelle 12 in den Fehler 38 fließt. Wenn die Vorrichtung 16 den Fehlerstrom feststellt, öffnet sie sich und führt dann Wiedereinschalt-Vorgänge durch, um zu ermitteln, ob der Fehler 38 immer noch vorhanden ist. Die Schaltvorrichtungen 18, 20 und 22 sind dazu konfiguriert, die Anzahl von Malen, in denen sie den Fehlerstrom feststellen, in Koordination mit der Anzahl von Malen, in denen die Vorrichtung 16 einen Wiedereinschalt-Vorgang durchführt, zum Beispiel in dem Puffer 66 zu akkumulieren, und werden das erste Mal, in dem sie einen Fehlerstrom feststellen, geschlossen bleiben. Wenn die akkumulierte Anzahl von Malen, in denen die Schaltvorrichtungen 18, 20 und 22 den Fehlerstrom feststellen, einen vorgegebenen Schwellenwert, wie zum Beispiel zwei, erreicht, und dann die Schaltvorrichtungen 18, 20 und 22 Spannungsverlust feststellen, wenn sich die Vorrichtung 16 das nächste Mal öffnet, werden sie sich alle übereinstimmend öffnen, wie in 3 gezeigt ist.
  • Die Vorrichtung 16 schaltet sich dann wieder ein, um hinsichtlich des Fehlers 38 zu testen, und weil sich der Fehler 38 stromabwärts von der Schaltvorrichtung 18 befindet und diese offen ist, stellt die Vorrichtung 16 keinen Fehlerstrom fest und bleibt geschlossen. Die Schaltvorrichtung 18 fühlt dann eine Rückkehr von Spannung an ihrer stromaufwärtigen Seite ab und führt Impulstesten hinsichtlich des Fehlers 38 durch, wie in 4 gezeigt ist. Weil sich der Fehler 38 stromabwärts von der Schaltvorrichtung 20 befindet und diese offen ist, stellt die Schaltvorrichtung 18 kein Vorhandensein des Fehlers fest und schließt sich. Die Schaltvorrichtung 20 fühlt dann eine Rückkehr von Spannung an ihrer stromaufwärtigen Seite ab und führt Impulstesten hinsichtlich des Fehlers 38 durch, wie in 5 gezeigt ist. Weil sich der Fehler 38 stromabwärts von der Schaltvorrichtung 22 befindet und diese offen ist, stellt die Schaltvorrichtung 20 kein Vorhandensein des Fehlers fest und schließt sich. Die Schaltvorrichtung 22 fühlt dann eine Rückkehr von Strom an ihrer stromaufwärtigen Seite ab und führt Impulstesten hinsichtlich des Fehlers 38 durch, wie in 6 gezeigt ist. Weil der Fehler 38 in dem Segment 34 vorliegt, stellt die Vorrichtung 22 das Vorhandensein des Fehlers fest und verriegelt offen.
  • Das System und das Verfahren für FLISR, wie oben im Allgemeinen beschrieben, kann auf Hochspannungs-Übertragungsleitungen, wie zum Beispiel 69.000 Volt und höher, erweitert werden. 7 ist ein schematisches Diagramm eines elektrischen Stromübertragungsnetzes 50, das ein System und ein Verfahren für FLISR zeigt, das diese Ausführungsform zeigt. Das Netz 50 weist ein großes Hochspannungsumspannwerk 52 auf, das ein Paar von Transformatoren 54 und 56 hat, die extra hohe Spannung, wie zum Beispiel 345.000 Volt, auf den Leitungen 58 bzw. 60 von einem Kraftwerk (nicht gezeigt) auf Hochspannung heruntertransformieren, die auf den Busabschnitten 62 bzw. 64 bereitgestellt wird. Stromunterbrecher 70 sind zwischen die Busabschnitte 62 und 64 geschaltet und steuern, ob Strom auf den Hochspannungsübertragungsleitungen 72 platziert wird. Zwei Stromunterbrecher 74 und 76, die Wiedereinschalt- und Fehlerunterbrechungsfähigkeiten haben, sind mit den Busabschnitten 62 und 64 verbunden, um den Strom, der auf einem Ende einer Hochspannungsübertragungsleitung 78 platziert ist, zu steuern. Das Netz 50 weist auch ein kleines Hochspannungsumspannwerk 80 auf, das ein Paar von Transformatoren 82 und 84 hat, die extra hohe Spannung auf den Leitungen 86 bzw. 88 von einem Kraftwerk (nicht gezeigt) auf Hochspannung heruntertransformieren, die auf den Busabschnitten 90 und 92 bereitgestellt wird. Zwei Stromunterbrecher 94 und 96, die Wiedereinschalt- und Fehlerunterbrechungsfähigkeit haben, sind mit den Busabschnitten 90 und 92 verbunden und steuern den Strom, der auf dem gegenüberliegenden Ende der Hochspannungsübertragungsleitung 78 platziert ist.
  • Eine Reihe von vier Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 ist entlang der Leitung 78 verteilt. Wie oben können die Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 beliebige geeignete Vorrichtungen sein, wie zum Beispiel eine Schaltvorrichtung, die Impulstestfähigkeit hat, die nicht miteinander in Verbindung sind, Strom- und Spannungsabfühlfähigkeit haben, und dazu fähig sind, hinsichtlich des kontinuierlichen Vorhandenseins eines Fehlers unter Verwendung eines Niedrigenergieimpulses zu testen, jedoch keine Fehlerunterbrechungseigenschaften haben, wobei die Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 in Abhängigkeit von den Einflüssen von Last die gleiche oder eine ähnliche Öffnungsansprechzeit haben. Ein Leitungssegment 108 ist zwischen den Schaltvorrichtungen 100 und 102 definiert, ein Leitungssegment 110 ist zwischen den Schaltvorrichtungen 102 und 104 definiert, und ein Leitungssegment 112 ist zwischen den Schaltvorrichtungen 104 und 106 definiert. Ein Mittelspannungsumspannwerk 114 ist von dem Segment 108 abgezweigt, und ein Mittelspannungsumspannwerk 116 ist von dem Segment 112 abgezweigt. Die Umspannwerke 114 und 116 weisen jeweils ein Paar von Sicherungen 120 und 122, ein Paar von Transformatoren 124 und 126, die die Hochspannung auf eine Mittelspannung hinuntertransformieren, und Stromunterbrecher 128 auf, die den Mittelspannungsstrom steuern, der auf den Feedern 130 platziert ist.
  • Das System und das Verfahren für FLISR, die in dem Netz 50 arbeiten, sind ähnlich dem System und dem Verfahren für FLISR, die in dem Netz 10 arbeiten. Wenn in dem Segment 110 ein andauernder Fehler auftritt, stellen die Stromunterbrecher 74 und 76 und die Schaltvorrichtungen 100 und 102 Fehlerstrom von dem Umspannwerk 52 in den Fehler fest, und die Stromunterbrecher 94 und 96 und die Schaltvorrichtungen 104 und 106 stellen Fehlerstrom von dem Umspannwerk 80 in den Fehler fest. Wenn die Stromunterbrecher 74 und 94 zum Beispiel den Fehlerstrom feststellen, öffnen sie sich zunächst und führen dann Wiedereinschalt-Vorgänge durch, um festzustellen, ob der Fehler immer noch vorhanden ist. Die Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 akkumulieren den Anzahl von Malen, in denen die Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 Fehlerstrom in Koordination mit der Anzahl von Wiedereinschalt-Vorgängen, die von den Stromunterbrechern 74 und 94 durchgeführt werden, feststellen, wobei sie das erste Mal, wenn sie Fehlerstrom feststellen, wahrscheinlich geschlossen bleiben. Wenn die akkumulierte Anzahl von Malen, in denen die Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 den Fehlerstrom feststellen, einen vorgegebenen Schwellenwert, wie zum Beispiel zwei, erreicht, und dann die Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 Spannungsverlust feststellen, wenn sich die Stromunterbrecher 74 und 94 das nächste Mal öffnen, dann öffnen sie sich alle.
  • Wenn sich die Stromunterbrecher 74 und 94 das nächste Mal wieder einschalten, werden sie den Fehlerstrom nicht feststellen, weil die Schaltvorrichtungen 100, 102, 104 und 106 offen sind, und werden geschlossen bleiben. Wenn die Schaltvorrichtungen 100 und 106 eine Rückkehr von Spannung auf ihrer stromaufwärtigen Seite feststellen, werden sie Impulstesten durchführen, und da die Schaltvorrichtungen 102 und 104 offen sind, werden sie das Vorhandensein des Fehlers nicht feststellen und werden sich schließen. Wenn die Schaltvorrichtungen 102 und 104 eine Rückkehr von Spannung auf ihrer stromaufwärtigen Seite feststellen, werden sie Impulstesten geschlossen durchführen, und da der Fehler sich in dem Abschnitt 110 befindet, werden sie das Vorhandensein des Fehlers feststellen und werden sich nicht schließen, und werden sich dann offen verriegeln. Somit ist der Fehler in dem Abschnitt 110 isoliert und Strom wird für die Umspannwerke 114 und 116 wiederhergestellt.
  • Die vorstehende Erörterung offenbart und beschreibt nur beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Fachleute werden aus dieser Erörterung und aus den beigefügten Zeichnungen und Patentansprüchen ohne Weiteres erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifizierungen und Variationen vorliegend erfolgen können, ohne vom Geist und Umfang der in den folgenden Patentansprüchen definierten Offenbarung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63232318 [0001]

Claims (19)

  1. Stromwiederherstellungssystem für ein Elektrizitätsversorgungssystem, wobei das System aufweist: eine Stromleitung; wenigstens eine Stromquelle, die die Stromleitung mit Strom versorgt; wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung, die elektrisch mit der Stromleitung verbunden ist, wobei die Fehlerunterbrechungsvorrichtung dazu betreibbar ist, Fehlerstrom festzustellen und Wiedereinschalt-Vorgänge durchzuführen; und eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen, die entlang der Stromleitung stromabwärts von der wenigstens einen Fehlerunterbrechungsvorrichtung elektrisch verbunden sind, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen jeweils Strom- und Spannungsabfühlfähigkeit haben, die Fähigkeit haben, Impulstesten zum Feststellen des Vorhandenseins von Fehlern unter Verwendung eines Niedrigenergieimpulses bereitzustellen, und die gleiche oder eine ähnliche Öffnungsansprechzeit haben, wobei im Ansprechen auf einen Fehler auf der Stromleitung die wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung Wiedereinschalt-Vorgänge durchführt, und wobei, wenn die Vielzahl von Schaltvorrichtungen eine vorgegebene Anzahl von Malen in Koordination mit Wiedereinschalt-Vorgängen, die von der Fehlerunterbrechungsvorrichtung durchgeführt werden, Fehlerstrom feststellen und einen Spannungsverlust feststellen, wenn sich die wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung wieder öffnet, sie sich öffnen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei sich die wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung schließt, wenn die Vielzahl von Schaltvorrichtungen als Ergebnis des Feststellens der vorgegebenen Anzahl von Fehlerstromdurchgängen geöffnet werden, und wobei die Vielzahl der Schaltvorrichtungen von einer am weitesten stromaufwärts befindlichen Schaltvorrichtung sequenziell Impulstests durchführen und sich schließen, wenn sie die Rückkehr von Spannung und kein Vorhandensein eines Fehlers feststellen, bis eine Schaltvorrichtung, die sich am nächsten zu dem Fehler befindet, Impulstests durchführt und das Vorhandensein eines Fehlers feststellt und offen verriegelt.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen unter Verwendung eines externen Kommunikationssystems nicht in Verbindung miteinander stehen.
  4. System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen keine Fehlerunterbrechungsvorrichtungen sind.
  5. System nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Stromquelle eine erste Stromquelle ist, die ein Ende der Stromleitung mit Strom versorgt, und eine zweite Stromquelle, die ein anderes Ende der Stromleitung mit Strom versorgt, und die wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung eine erste Fehlerunterbrechungsvorrichtung an dem einen Ende der Stromleitung und eine zweite Fehlerunterbrechungsvorrichtung an dem anderen Ende der Stromleitung ist.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das Elektrizitätsversorgungsnetz ein Mittelspannungs-Stromverteilungsnetz ist.
  7. System nach Anspruch 1, wobei das Elektrizitätsversorgungsnetz ein Hochspannungs-Stromübertragungsnetz ist.
  8. System nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Stromquelle ein Umspannwerk ist.
  9. Stromwiederherstellungssystem für ein elektrisches Stromübertragungsnetz, wobei das System aufweist: eine Übertragungsstromleitung; ein erstes Umspannwerk, das ein Ende der Stromleitung mit Hochspannungsstrom versorgt; ein zweites Umspannwerk, das ein gegenüberliegendes Ende der Stromteitung mit Hochspannungsstrom versorgt; eine erste Fehlerunterbrechungsvorrichtung, die mit dem einen Ende der Stromleitung elektrisch verbunden ist, wobei die erste Fehlerunterbrechungsvorrichtung dazu betreibbar ist, Fehlerstrom festzustellen und Wiedereinschalt-Vorgänge durchzuführen; eine zweite Fehlerunterbrechungsvorrichtung, die mit dem gegenüberliegenden Ende der Stromleitung elektrisch verbunden ist, wobei die zweite Fehlerunterbrechungsvorrichtung dazu betreibbar ist, Fehlerstrom festzustellen und Wiedereinschalt-Vorgänge durchzuführen; und eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen, die entlang der Stromleitung zwischen der ersten und der zweiten Fehlerunterbrechungsvorrichtung elektrisch verbunden sind, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen jeweils Strom- und Spannungsabfühlfähigkeit haben, die Fähigkeit haben, Impulstesten zum Feststellen des Vorhandenseins von Fehlern bereitzustellen, und die gleiche oder eine ähnliche Öffnungsansprechzeit haben, wobei im Ansprechen auf einen Fehler auf der Stromleitung die erste und die zweite Fehlerunterbrechungsvorrichtung Wiedereinschalt-Vorgänge durchführen, und wobei, wenn die Vielzahl von Schaltvorrichtungen eine vorgegebene Anzahl von Malen in Koordination mit Wiedereinschalt-Vorgängen, die von den Fehlerunterbrechungsvorrichtungen durchgeführt werden, Fehlerstrom feststellen und Spannungsverlust feststellen, wenn die Fehlerunterbrechungsvorrichtungen sich nach einem Wiedereinschalt-Vorgang öffnen, sie sich öffnen.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Fehlerunterbrechungsvorrichtungen sich schließen, wenn sich die Vielzahl von Schaltvorrichtungen sich öffnen, und wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen von einer am weitesten stromaufwärts befindlichen Schaltvorrichtung sequenziell Impulstesten durchführen und sich schließen, wenn sie die Rückkehr von Spannung feststellen und kein Vorhandensein von Fehlern festgestellt wird, bis eine Schaltvorrichtung, die sich am nächsten zu dem Fehler befindet, Impulstesten durchführt und das Vorhandensein eines Fehlers feststellt und offen verriegelt.
  11. System nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen unter Verwendung eines externen Kommunikationssystems nicht miteinander in Verbindung sind.
  12. System nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen keine Fehlerunterbrechungsvorrichtungen sind.
  13. Verfahren zum Wiederherstellen von Strom in einem Elektrizitätsversorgungsnetz, das aufweist: Feststellen von Fehlerstrom auf einer Stromleitung, der von wenigstens einer Stromquelle zu einem Fehler fließt, durch wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung und eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen, die entlang der Stromleitung verteilt sind, wobei die Schaltvorrichtungen jeweils Strom- und Spannungsabfühlfähigkeit haben, dazu fähig sind, Impulstests zum Feststellen des Vorhandenseins von Fehlern bereitzustellen, und die gleiche oder eine ähnliche Öffnungsansprechzeit in Abhängigkeit von den Einflüssen von Last haben; Durchführen von Wiedereinschalten durch die wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung, um zu ermitteln, ob der Fehler immer noch vorhanden ist; Akkumulieren der Male, in denen die Vielzahl von Schaltvorrichtungen Fehlerstrom feststellen, im Ansprechen auf die Wiedereinschalt-Vorgänge, die von der wenigstens einen Fehlerunterbrechungsvorrichtung durchgeführt werden; Öffnen aller der Vielzahl von Schaltvorrichtungen, wenn die akkumulierte Anzahl von Malen eine vorgegebene Anzahl erreicht, und Feststellen von Spannungsverlust, wenn sich die wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung nach einem Wiedereinschalt-Vorgang öffnet; Schließen der wenigstens einen Fehlerunterbrechungsvorrichtung, wenn sich die Vielzahl von Schaltvorrichtungen öffnen; und sequenzielles Impulstesten und Schließen der Schaltvorrichtungen von einer am weitesten stromaufwärts befindlichen Schaltvorrichtung, wenn die Rückkehr von Spannung und kein Vorhandensein von Fehlern festgestellt wird, bis eine Schaltvorrichtung, die sich am nächsten zu dem Fehler befindet, Impulstesten durchführt und das Vorhandensein eines Fehlers feststellt und offen verriegelt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen unter Verwendung eines externen Kommunikationssystems nicht in Verbindung miteinander sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Schaltvorrichtungen keine Fehlerunterbrechungsvorrichtungen sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Feststellen von Fehlerstrom auf einer Stromleitung das Feststellen von Fehlerstrom auf einer Stromleitung, der von einer ersten Stromquelle an einem Ende der Stromleitung und einer zweiten Stromquelle an einem entgegengesetzten Ende der Stromleitung fließt, aufweist, und wobei die wenigstens eine Fehlerunterbrechungsvorrichtung eine erste Fehlerunterbrechungsvorrichtung an dem einen Ende der Stromleitung und eine zweite Fehlerunterbrechungsvorrichtung an dem anderen Ende der Stromleitung ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Elektrizitätsversorgungsnetz ein Mittelspannungs-Stromverteilungsnetz ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Elektrizitätsversorgungsnetz ein Hochspannungs-Stromübertragungsnetz ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die wenigstens eine Stromquelle ein Umspannwerk ist.
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