用于測試供能網(wǎng)絡的多個空間分布式保護設(shè)備的方法以及相應的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于測試供能網(wǎng)絡的多個空間分布式保護設(shè)備的方法以及相應的測試系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及用于測試和/或檢驗被用于保護供能網(wǎng)絡(例如高壓電網(wǎng))的多個空間分布式保護設(shè)備的方法和測試系統(tǒng)。
[0002]用于供能網(wǎng)絡的保護設(shè)備包括一個或更多個保護單元，其監(jiān)測供能網(wǎng)絡的過程變量(例如電流、電壓以及例如斷路器的切換狀態(tài)或者例如變壓器的狀態(tài))并且分析這些變量以確定故障。如果通過該分析保護設(shè)備在被分配給它的、供能網(wǎng)絡的保護區(qū)域中檢測到故障，那么保護設(shè)備輸出切換命令以便啟動特別是斷路器，利用斷路器通過切斷供能網(wǎng)絡的相應部分來隔離所檢測到的故障。為此，斷路器中斷供能網(wǎng)絡的能量流，其中斷路器中斷例如供能網(wǎng)絡的線路或者變壓器一側(cè)的能量流。而且，一些保護設(shè)備和保護單元能夠在一定的間歇時間之后輸出切換命令，以便再次閉合之前斷開的斷路器。如果當斷路器閉合時不再存在故障，那么保護設(shè)備或者保護單元返回到對供能網(wǎng)絡的正常監(jiān)測。如果另一方面在斷路器閉合時還應存在故障，那么保護設(shè)備或者保護單元識別出這點，使得保護設(shè)備或者保護單元立即重新斷開斷路器。
[0003]供能網(wǎng)絡應被理解為特別指的是包括線路之間的電壓大于1kV的線路的網(wǎng)絡。這里所指的供能網(wǎng)絡包括一方面電壓大于10kV的能量傳輸網(wǎng)絡和另一方面電壓大于1kV(例如20kV)的所謂的能量分配網(wǎng)絡。所述電壓能夠是交流電壓(例如50Hz)或者直流電壓。斷路器被配置為中斷這種高壓線路的有源電連接。斷路器能夠切換高過載電流和短路電路(最高達到SOOkA)，因此并且必須能夠?qū)⑺鼈儽３诸A定的時間間隔并且再次對它們進行切換。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，主要通過在隔離測試中測試單獨的保護設(shè)備來執(zhí)行這些保護設(shè)備的測試。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，正確系統(tǒng)行為的證明、即所有組件(特別是保護設(shè)備)的正確交互通常不是通過功能測試而是通過相應技術(shù)資料的檢查來提供。
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于改進供能網(wǎng)絡的空間分布式保護設(shè)備的測試，使得即使空間分布式保護設(shè)備的正確交互也利用為此產(chǎn)生的測試序列來驗證。
[0006]根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試供能網(wǎng)絡的多個空間分布式保護設(shè)備的方法、通過根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于對供能網(wǎng)絡的被布置在空間分布位置處的多個保護設(shè)備進行測試的測試系統(tǒng)、通過根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制設(shè)備以及通過根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機程序產(chǎn)品實現(xiàn)了該目的。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的優(yōu)選和有利實施例。
[0007]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，提供了用于測試供能網(wǎng)絡的多個空間分布式保護設(shè)備的方法。這些保護設(shè)備中的每個被配置為在供能網(wǎng)絡的由相應的保護設(shè)備監(jiān)測的區(qū)域中檢測到故障時，隔離該故障(特別通過斷開被分配的斷路器)。根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟:
[0008]a)生成初始測試序列，使用該初始測試序列能夠測試和/或檢驗一個或更多個保護設(shè)備。在這種情況下，每個測試序列包括用于待測試保護設(shè)備的供能網(wǎng)絡的過程變量形式的輸入并且還能夠包括目標輸出(測試響應)兩者，所述目標輸出待由被測試保護設(shè)備在每種情況下根據(jù)輸入來輸出。
[0009]b)將測試序列輸出或應用到保護設(shè)備。
[0010]c)檢測被測試保護設(shè)備的輸出，其中，相應的保護設(shè)備基于被應用到相應的保護設(shè)備的測試序列來輸出這些輸出。
[0011]d)分析輸出并且根據(jù)輸出生成保護設(shè)備的輸入。如果保護設(shè)備的輸出(例如斷開斷路器的切換命令)導致其他保護設(shè)備的過程變量的改變，那么為這些其他保護設(shè)備生成對應于這些輸出的(以被改變的過程變量的形式的)輸入。
[0012]如果這些(新)生成的輸入還不是測試序列的一部分，那么測試序列被相應的(新)生成的輸入擴充，并且方法返回到步驟b或者繼續(xù)進行步驟b。
[0013]如果另一方面，(新)生成的輸入已經(jīng)是測試序列的一部分，那么方法繼續(xù)進行下面的步驟e。
[0014]e)評估保護設(shè)備的輸出。最晚在該步驟中驗證在測試期間由保護設(shè)備生成的輸出是否對應于目標輸出，所述目標輸出能夠例如是測試序列的一部分。在這種情況下，目標輸出特別確立了相應的保護設(shè)備應該輸出什么(例如以二進制數(shù)據(jù)的形式)和相應的保護設(shè)備應該在何時輸出目標輸出(例如在第一時間間隔之后和在第二時間間隔結(jié)束之前，這兩個時間間隔均以測試序列的應用開始)。保護設(shè)備的所有輸出的評估結(jié)果是保護設(shè)備是否已經(jīng)正確執(zhí)行測試序列。
[0015]步驟b)和c)特別地在時間上同步發(fā)生，使得測試序列被所有測試設(shè)備同步應用到保護設(shè)備并且同時的輸出接收相同的時間標記。這通過在測試設(shè)備中的例如通過GPS同步的高精度時鐘來實現(xiàn)。因此，還能夠在步驟d)中的分析中或者在步驟e)中的評估中考慮對保護設(shè)備的某些輸出進行檢測的時間點。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)對比，即使各種保護設(shè)備被定位為在空間上彼此遠離，也有利地驗證了這些保護設(shè)備的交互?？臻g分布式保護設(shè)備應被理解為指的是這些保護設(shè)備中的至少兩個彼此遠離至少1km。然而，這些保護設(shè)備中的至少兩個還能夠彼此遠離幾十千米、幾百千米甚至幾千千米。
[0017]各個保護設(shè)備的輸出能夠包括切換斷開命令和重新閉合命令，使用開關(guān)斷開命令使斷路器斷開，使用重新閉合命令使斷路器再次閉合。
[0018]如果保護設(shè)備的輸入是電流或電壓，則這些能夠被固定幅值、相位角和/或頻率的指示所限定。然而，這些輸入還能夠被限定為斜坡的形式，其在于電壓或電流的幅值例如在一定時間段內(nèi)從第一數(shù)值增大或減小到第二數(shù)值。
[0019]由于當測試保護設(shè)備時考慮了斷路器的斷開和重新閉合兩者，所以除了包括待測試空間分布式保護設(shè)備之外還包括供能網(wǎng)絡的系統(tǒng)有利地在其交互中被測試。由于觀察到的切換命令(對斷路器來說)被反映在過程變量中，所以斷路器的斷開和重新閉合有利地在根據(jù)本發(fā)明的保護設(shè)備的測試中被模擬。
[0020]特別地借助于由保護設(shè)備保護的供能網(wǎng)絡的模型來根據(jù)檢測到的保護設(shè)備輸出(例如切換命令)生成新的輸入。從檢測到的輸出出發(fā)，借助于該模型確定供能網(wǎng)絡的過程變量的改變，用于待測試保護設(shè)備的輸入然后源自這些改變。
[0021]通過使用供能網(wǎng)絡的模型，如果斷路器在第二位置處閉合(例如通過第二保護設(shè)備的切換命令)，則能夠有利地在第一位置處(即對于第一保護設(shè)備)確定或者模擬供能網(wǎng)絡的過程變量的時間行為。換言之，通過供能網(wǎng)絡的模型能夠模擬第二保護設(shè)備的輸出(例如切換命令)對由第一保護設(shè)備檢測到的過程變量的影響，即使兩個保護設(shè)備間隔很多千米也是如此。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，該模型是靜態(tài)、動態(tài)或暫態(tài)模型。
[0023]靜態(tài)模型對供能網(wǎng)絡的穩(wěn)定狀態(tài)建模，而動態(tài)模型還能夠?qū)鐢嗦菲鞯那袚Q過程建模。由于暫態(tài)模型即使在具有精確時間響應的切換過程的情況下也對供能網(wǎng)絡的過程變量建模，所以暫態(tài)模型是三個當中最準確的。
[0024]保護設(shè)備保護供能網(wǎng)絡或者更確切地保護供能網(wǎng)絡的被分配給該保護設(shè)備的區(qū)域，其中在檢測到供能網(wǎng)絡中的故障時，保護設(shè)備輸出切換命令。切換命令被傳輸?shù)奖环峙浣o保護設(shè)備的斷路器，一旦接收到該切換命令，該斷路器中斷高壓線路或者供能網(wǎng)絡的一部分，以便因此保護由該保護設(shè)備保護的供能網(wǎng)絡不受故障的影響。
[0025]為了監(jiān)測供能網(wǎng)絡，保護設(shè)備檢測供能網(wǎng)絡的過程變量，例如在高壓線路中流動的電流，例如或者在兩條高壓線路之間存在的高電壓。為此，借助于連接到相應的保護設(shè)備的供能網(wǎng)絡的變壓器來有利地轉(zhuǎn)換電壓或電流，使得保護設(shè)備能夠監(jiān)測較低電壓(例如100V)形式的和/或較低電流(例如1A)形式的過程變量。而且，存在替代的變壓器(例如Rogowski變壓器)，其將高電壓和/或強電流直接轉(zhuǎn)換為小信號(mV范圍)或者數(shù)字信號，這些信號然后由被連接的保護設(shè)備監(jiān)測。根據(jù)以這種方式轉(zhuǎn)換的過程變量，保護設(shè)備確定在供能網(wǎng)絡中是否存在故障。例如如果電流升高到高于電流閾值或者如果電壓下降到低于電壓閾值，則在這種情況下存在故障。
[0026]保護設(shè)備的待驗證測試序列能夠以小信