專利名稱：用于在電網(wǎng)故障時將電站設(shè)備與電網(wǎng)可靠隔離的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在電網(wǎng)故障時將電站設(shè)備與供電電網(wǎng)可靠隔離的裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種帶有這種裝置的電站設(shè)備，以及一種帶有對應(yīng)的電站設(shè)備的工業(yè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
帶有電站設(shè)備的工業(yè)設(shè)備、例如工業(yè)蒸汽輪機設(shè)備或燃氣輪機設(shè)備通過從其所耦合的供電電網(wǎng)中的提取為其耗電裝置提供所需要的功率的一部分，并且通過在電站設(shè)備內(nèi)部的能量產(chǎn)生來滿足所設(shè)置的耗電裝置的其余需要。
對于這種電站設(shè)備來說，供電電網(wǎng)中的電網(wǎng)故障是嚴(yán)重的，并且需要電站一側(cè)的安全措施，以便保證設(shè)備的至少即使是受限制的運行，以及隨后按照一種所謂的孤島方案以適當(dāng)?shù)姆绞较驗樵摴I(yè)設(shè)備所配備的耗電裝置供電。
尤其要在不符合規(guī)定的電網(wǎng)情況的條件下，將電站設(shè)備可靠地與供電電網(wǎng)隔離。這種隔離過程也被稱為去耦合。
不符合規(guī)定的電網(wǎng)情況可以是由電網(wǎng)側(cè)的故障造成的，例如短路，其結(jié)果是電壓突然增加；功率虧損，其結(jié)果是頻率下降；所謂的蠕變過載，其結(jié)果是發(fā)電機過電流；或者饋電導(dǎo)線開路(frei geschaltet)，其結(jié)果是頻率的改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于在不符合規(guī)定的電網(wǎng)情況下將電站設(shè)備、特別是工業(yè)電站設(shè)備與供電電網(wǎng)可靠隔離的裝置，其中，在出現(xiàn)電網(wǎng)故障之后電站設(shè)備繼續(xù)保證了工業(yè)運行。
按照本發(fā)明，上述技術(shù)問題是通過按照權(quán)利要求1的用于可靠隔離電站設(shè)備的裝置、按照權(quán)利要求7的電站設(shè)備以及按照權(quán)利要求10的工業(yè)設(shè)備來解決的。本發(fā)明的優(yōu)選擴展在從屬權(quán)利要求中描述。
按照本發(fā)明，一種用于在電網(wǎng)故障時將電站設(shè)備與電網(wǎng)可靠隔離的裝置配備有去耦合裝置以及卸載裝置，所述去耦合裝置可以將所述電站設(shè)備與所述供電電網(wǎng)去耦合，而所述卸載裝置可以根據(jù)在電網(wǎng)故障之前從該供電電網(wǎng)所取得的功率來分級地減小由此所產(chǎn)生的孤島負載。此外，在該裝置中將該卸載裝置與該去耦合裝置集成為一個結(jié)構(gòu)單元、特別是可以預(yù)先配置的結(jié)構(gòu)單元。
按照本發(fā)明，利用這種裝置實現(xiàn)了一種既保護與電站設(shè)備連接的耗電器、又保護電站設(shè)備本身免受電網(wǎng)故障或者外部故障影響的電網(wǎng)耦合裝置。該保護尤其包括了上面提到短路、功率虧損、蠕變過載、饋電導(dǎo)線開路等故障。此外，按照本發(fā)明電網(wǎng)卸載是根據(jù)此前從電網(wǎng)中取得的功率分級地實現(xiàn)的。在此，按照本發(fā)明去耦合裝置和卸載裝置被集成為一個結(jié)構(gòu)單元，其中，預(yù)先規(guī)劃的去耦合裝置和卸載裝置以標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為基礎(chǔ)。按照本發(fā)明，利用這種方式構(gòu)成的裝置，可以省去迄今為止用于單獨的設(shè)計以及對不同設(shè)備的特定應(yīng)用的開銷。同時，為去耦合和卸載提供了一體化的方案。
在本發(fā)明裝置的優(yōu)選的擴展中，所述去耦合裝置具有一個監(jiān)測和分析單元，利用該單元在需要時在特定的電網(wǎng)故障的條件下可以這樣控制一個饋電開關(guān)，使得造成與供電電網(wǎng)的去耦合。
通過如下的方式進一步改善了這種裝置所述監(jiān)測和分析單元包括一個帶有可調(diào)整的分析邏輯和信號輸出端的邏輯單元，其中，該分析邏輯可以識別和分析電網(wǎng)故障，而該信號輸出端可以傳遞去耦合命令。按照這種方式，可以針對不同的上述電網(wǎng)故障進行識別并且根據(jù)需要進行隔離。
為了根據(jù)在電網(wǎng)故障之前從電網(wǎng)中取得的功率實現(xiàn)對孤島負載的特別精確的減小，所述卸載裝置包括一個測量裝置和一個存儲器裝置，其中，該測量裝置可以連續(xù)地測量當(dāng)前的傳輸功率，而所述存儲器裝置可以將該傳輸功率存儲一個預(yù)先給定時間間隔、特別是大約一秒鐘。這樣，按照這種方式，在對于可能的減小的確定中可以調(diào)用這類存儲的值。
如果電站設(shè)備連接有多個耗電器，則所述卸載裝置優(yōu)選地包括一個帶有可調(diào)整的卸載邏輯和多個輸出端的邏輯單元，為這些輸出端配設(shè)有耗電器。此外，這樣構(gòu)造所述輸出端，使得通過其可以有針對性地向所配設(shè)的耗電器傳輸斷路命令。
此外，利用按照本發(fā)明的卸載裝置優(yōu)選地頻率分級和/或功率分級地減小所產(chǎn)生的孤島負載。為此，例如根據(jù)在電網(wǎng)故障之前所取得的功率來分級地減小由此所產(chǎn)生的孤島負載，首先減小一個或多或少高的負載。為此，例如在多個對應(yīng)于早先功率輸入的輸出端上發(fā)布斷開命令。然后，如果需要的話再優(yōu)選地根據(jù)頻率按照小的級別進行進一步的去負載。
優(yōu)選地，將按照本發(fā)明的裝置用于電站設(shè)備、特別是工業(yè)電站設(shè)備，其帶有一個燃氣輪機和/或蒸汽輪機以及一個與其耦合的發(fā)電機。
在這種工業(yè)設(shè)備中，優(yōu)選地除了電站設(shè)備之外，還提供了多個耗電器和用于從外部供電電網(wǎng)中取得電能的饋電裝置，其中，對于所述耗電器來說可以從所述電站設(shè)備和/或從所述外部供電電網(wǎng)取得電能。


下面對照所附示意圖進一步說明用于在電網(wǎng)故障時將電站設(shè)備與供電電網(wǎng)隔離的本發(fā)明裝置的一種實施方式。圖中圖1表示將本發(fā)明的裝置集成到工業(yè)設(shè)備中的電路圖，圖2表示圖1所示裝置的去耦合裝置的邏輯圖，以及圖3表示圖1所示裝置的卸載裝置的邏輯圖。
具體實施例方式
圖1中示出了工業(yè)設(shè)備10，其為了對兩個耗電器12和14供電而既與供電電網(wǎng)16連接、又配備有兩個發(fā)電機18和20作為電站設(shè)備。為了在供電電網(wǎng)16中發(fā)生故障時保護電站設(shè)備以及耗電器12和14并且盡可能地維持工業(yè)設(shè)備的至少是受限制的繼續(xù)運行，將被集成為一個結(jié)構(gòu)單元的去耦合和卸載裝置22接入到所述結(jié)構(gòu)單元的電氣聯(lián)合(Verbund)中。為此，去耦合和卸載裝置22特別是與饋電開關(guān)24在運行上耦合，借助于該開關(guān)其可以選擇性地斷開供電電網(wǎng)16的饋電導(dǎo)線26。此外，去耦合和卸載裝置22配備有至少一個輸出端28，借助于該輸出端其可以有針對性地向耗電器12和/或14傳輸斷路命令。
下面，針對供電電網(wǎng)的選擇性斷開以及耗電器12和/或14的斷路，進一步說明去耦合和卸載裝置22的確切的功能。
使用去耦合和卸載裝置的目的在于，保護工業(yè)設(shè)備10以及其電站設(shè)備特別是免受短路、功率虧損、蠕變過載、饋電導(dǎo)線開路等故障的影響。
短路情況是最經(jīng)常出現(xiàn)的故障。在圖1中用虛線30示出了在供電電網(wǎng)16中的短路。由于短路可能危及發(fā)電機18或20的穩(wěn)定運行。因為對應(yīng)的發(fā)電機18或20由于這種故障而在耦合裝置、驅(qū)動裝置、螺栓或繞組體上尤其要以機械方式承受極端負載，因此這種故障是必須避免的。最嚴(yán)重的故障是靠近電站的3個極性的短路。在這種短路的情況下，不會向電網(wǎng)輸出功率或僅僅輸出極少的功率。發(fā)電機18和20將其運行功率(例如，作為運行渦輪機的燃氣輪機和蒸汽輪機的功率)轉(zhuǎn)換為動能。發(fā)電機18和20對應(yīng)地加速，這起初可能還沒有問題，但是也只是持續(xù)到發(fā)電機18或20的轉(zhuǎn)子角到達與電網(wǎng)相位相反的位置。
為了避免這種情況，必須盡可能地在一個大約100ms至大約120ms的短時間內(nèi)消除短路故障。相反，持續(xù)時間在大約200ms至大約400ms的短路已經(jīng)是嚴(yán)重的了。此外，去耦合和卸載裝置22的設(shè)定要與對發(fā)電機18和20的保護的再保護裝置(Rückabsicherung)相協(xié)調(diào)，以便不會出現(xiàn)交疊。
本發(fā)明的去耦合和卸載裝置22特別是通過為本發(fā)明的去耦合和卸載裝置22配備可以利用其測量來自供電電網(wǎng)16的傳輸功率的測量裝置32，而考慮了這些時間。這些測量值隨后在一個同樣屬于去耦合和卸載裝置22的邏輯單元34中被分析。這樣，電網(wǎng)去耦合僅僅對于外部故障作出反應(yīng)。此外，其借助于第二測量裝置36對中間系統(tǒng)(即，在供電電網(wǎng)16、發(fā)電機18和20以及耗電器12和14之間的系統(tǒng))進行檢測。這樣，其實現(xiàn)了例如在單極性的故障下，在大約500ms至大約1000ms之間的故障時間之后才進行斷路或者去耦合。
作為對于去耦合的標(biāo)準(zhǔn)，測量并確定電壓U是否低于預(yù)先設(shè)定的固定值或者特征曲線。尤其根據(jù)發(fā)電機18和20的穩(wěn)定性邊界選擇用于去耦合的時間，電壓下降的越多則將該時間選擇得越小。此外，優(yōu)選地，確定指向供電電網(wǎng)的電流強度I，以便識別故障位置。在此，將時間延遲值選擇為小于穩(wěn)定性值。同樣考慮饋電開關(guān)24的一個在大約60ms至大約80ms之間的開關(guān)固有動作時間。
功率虧損的故障直接地反映在供電電網(wǎng)16的電網(wǎng)頻率特性中。在歐洲電網(wǎng)中，可以考慮在聯(lián)合系統(tǒng)中小于大約50mHz的電網(wǎng)波動。不過，在大的干擾的條件下也會對應(yīng)地出現(xiàn)較大的偏差，盡管電網(wǎng)的保留容量被設(shè)計為大于大約3000MW，并且具有頻率下降為大約125mHz。在轉(zhuǎn)換或者下降到一個首先未知的孤島方案的情況下，各種頻率下降以及各種理論上的下限頻率都是可能的。
作為去耦合的標(biāo)準(zhǔn)，在這種功率虧損故障情況下根據(jù)不同的附加要求下限頻率采用一個從大約49Hz至大約48Hz的范圍。作為附加要求例如考慮一個應(yīng)該被分級地去耦合的卸載。對于一個在故障情況之后要轉(zhuǎn)換或者收集到自用電量的電站設(shè)備或者工業(yè)運行來說，選擇一種迅速的去耦合，由此將穿過或者經(jīng)歷的頻率范圍保持為小。尤其推薦一個在大約48Hz下的、應(yīng)該幾乎無時間延遲的去耦合，以便能夠也考慮頻率的恢復(fù)。
蠕變過載的故障情況可能是通過供電電網(wǎng)16的緩慢下降的電網(wǎng)電壓而造成的。在極端情況下其導(dǎo)致電壓崩潰(“voltage collapse”)。所連接的耗電器12和14通過提高的無功功率輸出作出反應(yīng)。因為勵磁機系統(tǒng)被設(shè)計為在最大的上限電壓(Deckenspannung)下被熱激勵一個從大約15秒至大約30秒的時間段，隔離必須對應(yīng)地在此前完成。
為此，為了去耦合而采用發(fā)電機18和20的電流強度I作為參數(shù)，并且確定其對于約3秒至約4秒之間的時間t而言是否大于額定值的約120％至約130％。此外，為了識別故障位置而檢驗該電流強度I是否定向至供電電網(wǎng)16。最后，也在發(fā)電機過流保護下對該延遲時間進行分級。
根據(jù)在供電電網(wǎng)16中的超過額定頻率或頻率過低或者過電壓的不同組合而產(chǎn)生饋電導(dǎo)線斷開的故障情況。在這種故障情況下的去耦合，按照本發(fā)明也是在不進行關(guān)于功率方向是流出還是流入供電電網(wǎng)取向的測量或者評價的情況下進行的。除了其它的標(biāo)準(zhǔn)之外，為了進行監(jiān)視，作為判斷標(biāo)準(zhǔn)特別還監(jiān)視在測量裝置32和/或36上的頻率變化的速度df/dt，其中f表示頻率而t表示時間。
去耦合和卸載裝置22按照這種方式特別用于，在故障(例如，帶有或不帶有3個極性短路或者接地的短路)的情況下，將工業(yè)運行可靠地與供電電網(wǎng)16隔離，并且借助于發(fā)電機18和20至少受限制地維持所連接的耗電器12和14的繼續(xù)運行。此外，去耦合和卸載裝置22排除在電壓恢復(fù)的情況下的電網(wǎng)饋電的異步接通。在此，去耦合和卸載裝置22是這樣可自由配置的，使得無論是在中間系統(tǒng)或者電網(wǎng)中使用僅僅一個還是多個不同大小的發(fā)電機18和20，該裝置總是可以被采用。此外，該裝置使得可以觀察以及從下面提供對于局部供電企業(yè)(“Grid Code，電網(wǎng)代碼”)的去耦合的邊界值。
在去耦合和卸載裝置22中，優(yōu)選地集成一個頻帶(預(yù)先設(shè)置在約98％至約102％nn，對應(yīng)于約+/-0.1Hz)，在該頻帶之外在發(fā)電機18和20上阻塞所屬渦輪機的功率和預(yù)壓調(diào)節(jié)器，并且將該渦輪機轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)上。進行這點是為了使得渦輪機的調(diào)節(jié)器不能不受控制地漂移到末端位置。對渦輪機的功率和預(yù)壓調(diào)節(jié)器的阻塞，還額外地根據(jù)饋電開關(guān)24的開關(guān)位置來進行。此外，優(yōu)選地將頻帶設(shè)置為比上面提到的值更寬一些。按照本發(fā)明，對于無功功率調(diào)節(jié)器或者所謂的COS PHI調(diào)節(jié)器的阻塞，僅僅根據(jù)饋電開關(guān)24的開關(guān)位置來進行。因此，饋電開關(guān)24的斷開是必須的。這也被稱為孤島運行識別。在電站內(nèi)部故障的條件下，去耦合和卸載裝置22不被觸發(fā)。因此，首先利用所測量的值電壓U、頻率F、頻率變化df/dt、發(fā)電機過電流、以及電流方向和功率方向來實現(xiàn)去耦合。必要時，也可以根據(jù)客戶的愿望實現(xiàn)一種向量階躍函數(shù)。
在采用SIPROTEC保護技術(shù)設(shè)備7UM61的條件下實現(xiàn)了該去耦合和卸載裝置22，前者是一個多功能的機器保護裝置并且在其實現(xiàn)中實施了帶有去耦合裝置(df/dt和可能的向量階躍)選項的發(fā)電機標(biāo)準(zhǔn)7UM6111-5BB00-0BEO。此外，也可以采用設(shè)備7UM62。
在設(shè)備7UM611中，在實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中額外的去耦合包含了下列功能，其中，括號數(shù)字是ANSI標(biāo)記，X表示總是采用的功能，Z表示需要時采用的功能定向或不定向的標(biāo)準(zhǔn)接地保護(59N，64G，67G)Z靈敏的接地電流保護(50/51GN) Z過載保護(49) Z帶有欠電壓保持的過電流時間保護(51) X定向的過電流時間(UMZ)保護(50/51/67) X依賴型的過電流時間保護(AMZ)(51V) (Z)過電壓保護(59) X欠電壓保護(27) X頻率保護(81) X
回程功率保護(32R) -過激勵保護(U/f)(24)Z保險絲故障監(jiān)視器(60FL) X耦合 X前向功率監(jiān)視(32F) X欠激勵保護(40) Z觸接負載保護(46) Z開關(guān)故障保護(50BF) (Z)二進制輸 X功率改變保護(81R)(df/dt) X向量階躍 (Z)按照設(shè)備7UM61的完整版本還可以實現(xiàn)下列功能接入保護(50/27)帶有第三諧波的SES(59NT，27TN(3.H))阻抗保護(21) Z這些功能僅僅對阻抗保護有意義。
所述設(shè)備或者以嵌入并且在一個柜子中布線的方式提供，或者以構(gòu)造在一個帶有電流接頭、電壓接頭和命令接頭以及附件的內(nèi)置板上的方式提供。在此，選擇一種可以作為內(nèi)置設(shè)備被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機架中的設(shè)備。
在該設(shè)備中實現(xiàn)了CFC接合(Continuous Function Chart，連續(xù)功能圖)，并且將設(shè)備的動作借助于可供使用的LED存儲地顯示出來。該設(shè)備還有條件地提供了帶有分析程序的故障描述分析(例如DIGSI/SIGRA)的可能性。在此，總是采用具有220V交流供電電壓的設(shè)備，以便也不必在110V的供電電壓下匹配靈敏度。去耦合和卸載裝置內(nèi)部的去耦合裝置部分設(shè)計為可以以利用外部開關(guān)進行通知的方式斷開。此外，該裝置以及輔助電路是利用自身的保護開關(guān)來保險的。如果該裝置發(fā)生故障或者由于電壓變換器保護開關(guān)情況而被阻塞，則發(fā)出一個對應(yīng)的消息。壽命觸點(Life-Kontakt)(通知裝置出故障)出現(xiàn)在用于外部消息的接頭上。
這種去耦合裝置在三個電流變換器被連接到帶有xx/1A(安培)的饋電位置(電網(wǎng)耦合開關(guān))上。一安培是因為極小的電流變換器負載(Stromwandlerbebürdung)而選擇的，如果在設(shè)備中已經(jīng)內(nèi)置了5A變換器，則5安培也是可以的。
該設(shè)備被連接到特別是按照電站匯流排形式構(gòu)造的中間系統(tǒng)的電壓上。從三個電壓變換器yy/100V出發(fā)，110V或125V是可能的。也可以采用按照V形電路形式的兩個電壓變換器。在電壓變換器保護開關(guān)-FAAA出故障時或者相應(yīng)于FF監(jiān)視，阻塞依賴于電壓的去耦合功能并且進行故障通知。為了進行通知，電壓變換器保護開關(guān)-FAAA的故障通知存在于控制系統(tǒng)(Leitsystem)中。因此，在去耦合中對欠電壓觸發(fā)的釋放，僅僅在電壓變換器保護開關(guān)接通的條件下才給出。額外地，設(shè)備內(nèi)部的保險絲故障功能被用于阻塞。
該裝置的外部連接如下電壓供電100-220V直流電3相饋電位置的電流，1A(可以是5A)測量電壓電壓變換器的3相3×110V交流(或者2×100V V-電壓)電壓變換器保護開關(guān)NC的輔助觸點(BE1H)發(fā)電機開關(guān)RM的位置接通(取決于設(shè)備)(BE2H)發(fā)電機的二進制輸入信號過載(BE3H)外部跳閘裝置1饋電開關(guān)(電網(wǎng)耦合開關(guān))RM的位置斷開(BE4H)通過開關(guān)釋放去耦合裝置接通(BE5H)來自外部的故障描述激勵(任選) (BE6H)用于對LT的時鐘同步的信號(可采用) (BE7H)至耦合開關(guān)的斷開指令 BA3在卸載1上的斷開指令 BA12在卸載2上的斷開指令 BA13在卸載3上的斷開指令 BA14在卸載4上的斷開指令 BA15通知裝置出故障(壽命觸點)通知裝置已經(jīng)被去耦合 BA18通知裝置已經(jīng)被卸載BA19此外，還提供了對于饋電開關(guān)26的自動和/和手動同步，因為最終必須在某個時刻將被去耦合的并且被在能量產(chǎn)生上保護的工業(yè)運行再次與供電電網(wǎng)16進行同步，而不必停止該工業(yè)運行。
圖1在示出了去耦合和卸載裝置22是如何連接在饋電導(dǎo)線26上的。如果設(shè)置了第二饋電導(dǎo)線，則將兩條導(dǎo)線上的同相電流疊加，并且將去耦合命令發(fā)給為兩條饋電導(dǎo)線分別配設(shè)的饋電開關(guān)。
如果電流比I/In(其中I為實測電流，而In為額定電流)在大約3秒至大約4秒之后大于大約120％至大約130％，則從發(fā)電機保護的UMZ級別中產(chǎn)生用于去耦合的過電流信號(I＞信號)。該時間無論如何被選擇為比發(fā)電機18和20的過流時間保護的每個更短。在圖1中還可以看出，在供電電網(wǎng)16可以有其它外部開關(guān)，如果這些開關(guān)斷開則必然引起去耦合。
圖2中示出了去耦合和卸載裝置22內(nèi)部的去耦合部分的所屬邏輯圖。在該邏輯圖內(nèi)部，采用通過BE(見耦合裝置的外部連接)耦合的各發(fā)電機保護的過流激勵作為發(fā)電機過載。一個BE接頭對于n個發(fā)電機是可以接受的。
此外，為了安全起見，電壓變換器保護開關(guān)一同被詢問，因為在該保護開關(guān)開路時激發(fā)欠電壓，并且如果功率方向的標(biāo)準(zhǔn)還沒有消失則可能引起錯誤的觸發(fā)。在此，向外的功率方向或者電流方向意味著，有效負載流朝著供電電網(wǎng)16流動。
如果不采用頻率(f)標(biāo)準(zhǔn)或者電壓(U)標(biāo)準(zhǔn)，則可以將時間延遲設(shè)置為無限或者將將功能按照連續(xù)功能圖截尾(abgeschnitten)。
特別是對于特殊的希望，可以至少按照受限制的方式利用去耦合裝置實現(xiàn)下列附加的功能定向的或者非定向的接地保護在耦合到供電電網(wǎng)16的條件下要區(qū)分，是直接接入至中壓電網(wǎng)還是通過饋電變壓器接入至高壓電網(wǎng)的。利用按照本發(fā)明的去耦合裝置在中間系統(tǒng)的匯流排上進行測量。在此，接地通知對于匯流排而言總是有意義的。
過載保護過載保護僅僅在一定條件下是有意義的。
依賴型的過電流時間保護(AMZ)其被按照特殊的用戶要求實現(xiàn)，因為不同的特征曲線并不總是可以足夠可選擇地設(shè)置的。
過激勵保護(U/f)其對于所連接的變壓器是特別有意義的保護可能性，并且還是按照用戶要求實現(xiàn)的。為了進行設(shè)置，要求有過激勵特征曲線。
欠激勵保護其在本發(fā)明的去耦合裝置在不能有意義地使用。
蠕變負載保護利用這種保護首次提供了在饋電位置所對蠕變負載進行測量的可能性，并且在饋電導(dǎo)線26中發(fā)生相位中斷時可靠地進行去耦合。在此，考慮設(shè)置單極KU(在高壓電網(wǎng)中)。
利用BE的電路開路監(jiān)視(Auskreisüberwachung)在此，不斷地對磨損進行監(jiān)視，看是否出現(xiàn)了觸發(fā)電壓并且電路直到由觸發(fā)線圈閉合。在出現(xiàn)故障時，電路開路監(jiān)視通知該故障。為此，需要兩個自由的BE。
利用BE的開關(guān)失效保護如果饋電開關(guān)從保護設(shè)備處得到斷開命令且在預(yù)先設(shè)定的時間之內(nèi)沒有對其斷開應(yīng)答信號作出回復(fù)，則可以將該斷開命令傳遞到下一個重復(fù)的開關(guān)。不過，該開關(guān)可能不再位于本發(fā)明的去耦合和卸載裝置22的使用者的作用范圍內(nèi)。因此，不實現(xiàn)該功能。
這些附加的保護功能被布置在同一個命令繼電器KR1(BA1)上，如去耦合裝置一樣。此外，可以將單個的附加功能按照集體通知的形式進行顯示。
在此，最后針對附加功能檢查可供使用的BE和BA(見外部接入)的數(shù)量。
圖3中示出了在本發(fā)明的去耦合和卸載裝置22內(nèi)部的卸載裝置的組成部分的邏輯圖。
如果在工業(yè)設(shè)備10中在正常運行的情況下總是或者偶爾地輸入功率，則在外部故障以及由此的電網(wǎng)饋電的故障的條件下，耗電器12或14的負載被完全或者部分地卸載。這點是必須的，以便工業(yè)設(shè)備10以及特別是其渦輪機及發(fā)電機18和20不過載。反之，在僅僅輸出功率的條件下則不需要卸載。
在此，原則上僅僅在接通去耦合裝置的條件下才進行卸載。此外，只有在也被稱為電網(wǎng)耦合開關(guān)的饋電開關(guān)24開路或者被斷開的條件下，才允許卸載。
區(qū)分卸載的兩種類型功率分級的卸載和頻率分級的卸載。
在功率分級的卸載中不斷地利用測量裝置32測量傳輸功率并且將其與兩個邊界值進行比較。此外，將傳輸功率利用一個(沒有示出的)存儲器裝置在大約1秒鐘的時間間隔上進行臨時存儲。如果實現(xiàn)了去耦合，則自動地在與此前功率輸入所對應(yīng)的數(shù)量的輸出端28上分配斷開命令。
例如，如果能夠最大輸入10MW并且輸入大于3MW，則在去耦合的條件下卸載4MW。如果輸入大于6MW，則在去耦合的條件下降低4MW+4MW＝8MW。關(guān)于從哪些耗電器中卸載的決定，是由本發(fā)明的去耦合和卸載裝置22的用戶或使用者做出的。
通過這種卸載為渦輪機組以及發(fā)電機18和20去除了負載，而不會突然地不必要地過載。在用戶具有其它的不重要的耗電器的情況下，如果需要的話，進行取決于頻率的按照小級別的、即頻率分級的去負載。如果不需要，則進行由頻率過低對渦輪機組的觸發(fā)。這些命令通過帶有多個觸點的輔助繼電器施加到接頭上。
將卸載裝置的設(shè)置特定于用戶地調(diào)整為與傳輸功率分布相一致。卸載由用戶對應(yīng)地在其耗電器網(wǎng)絡(luò)中施加。
利用設(shè)備7UM61，除了頻帶之外還可以為了向上和向下去耦合而將另外兩個頻率過低級別時間延遲地應(yīng)用于負載斷開。例如，它們是在0.1秒下小于約48.0Hz的f3；在0.1秒下小于約47.8Hz的f4。借助于CFC按照本發(fā)明實現(xiàn)了兩個另外的邊界值級別，即，例如在0.1秒下小于47.3Hz的f5以及在0.1秒下小于47.0Hz的f6。邊界值的滯后為大約5％，因此在約95％nn上的設(shè)置是不可能的。預(yù)先設(shè)定為40Hz。
按照一種可容易匹配的設(shè)定值列表建立其它的預(yù)選設(shè)定。此外，在該列表中還給出了有意義的設(shè)定范圍。對于理論上正確的設(shè)定的確定是視各自的設(shè)備而定地通過網(wǎng)絡(luò)計算實現(xiàn)的。相比之下，去耦合裝置和卸載裝置的組合是預(yù)先布線的、預(yù)先檢驗的和預(yù)先設(shè)定的。在檢驗中將響應(yīng)值和觸發(fā)值歸檔。
為了實現(xiàn)這種受保護的工業(yè)設(shè)備10，用戶必須給出對規(guī)劃的下列說明安裝地點、安裝國家、工業(yè)運行的類型、供電電網(wǎng)的電壓、現(xiàn)有的KU單極或者3極、供電電網(wǎng)的接地處理、在孤島運行中網(wǎng)絡(luò)的接地處理、安裝的功率產(chǎn)生、安裝的渦輪機組的數(shù)量、最大的功率輸入和功率輸出、通常的運行狀態(tài)(裝置應(yīng)該在其上進行設(shè)計)、安裝的消耗、計劃的和可能的卸載級別、饋電位置或饋電單元的電流和電壓變換器數(shù)據(jù)、饋電位置的控制電壓、供電企業(yè)關(guān)于去耦合邊界值的條件，關(guān)于渦輪機組的運行類型的說明(在發(fā)電機或者饋電位置上預(yù)壓調(diào)節(jié)的、MW功率調(diào)節(jié)的、無功功率調(diào)節(jié)的、COS PHI調(diào)節(jié)的渦輪機組激勵的類型(靜態(tài)的或者利用RG激勵))。
最后，用戶還必須確定發(fā)電機過流的標(biāo)準(zhǔn)(UMZ信號、而不是AMZ信號)。在多個發(fā)電機的條件下其為所有并行的發(fā)電機的組合。該標(biāo)準(zhǔn)為例如＞1.2I/In的值。然后，在去耦合裝置中共同對于所有的發(fā)電機進行時間延遲。
用戶還必須在其可開關(guān)的耗電器(組)上確定例如四個卸載級別。為此，每個級別為其提供了四個無電位的觸點供使用。此外，還必須確定，是否要實現(xiàn)四個頻率級別或者所存儲的依賴于負載的卸載。然后，按照上面描述的方式以對應(yīng)的預(yù)先設(shè)定實現(xiàn)本發(fā)明的去耦合和卸載裝置22的接入。
權(quán)利要求
1.一種用于在電網(wǎng)故障時將電站設(shè)備(18，20)與供電電網(wǎng)(16)可靠隔離的裝置，包括去耦合裝置以及卸載裝置，其中，所述去耦合裝置可以將所述電站設(shè)備(18，20)與所述供電電網(wǎng)(16)去耦合，而所述卸載裝置可以根據(jù)在電網(wǎng)故障之前從該供電電網(wǎng)(16)所取得的功率來分級地減小由此所產(chǎn)生的孤島負載，并且其中，將該卸載裝置與該去耦合裝置集成為一個結(jié)構(gòu)單元(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述去耦合裝置具有一個監(jiān)測和分析單元(32，36)，利用該單元在需要時在特定的電網(wǎng)故障的條件下可以這樣控制饋電開關(guān)(24)，使得造成與所述供電電網(wǎng)(16)的去耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述監(jiān)測和分析單元(32，36)包括帶有可調(diào)整的分析邏輯和信號輸出端的邏輯單元，其中，該分析邏輯可以識別和分析電網(wǎng)故障，而該信號輸出端可以傳遞去耦合命令。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中，所述卸載裝置包括測量裝置(32)和存儲器裝置，其中，該測量裝置(32)可以連續(xù)地測量當(dāng)前傳輸功率，而所述存儲器裝置可以將該傳輸功率存儲預(yù)先給定時間間隔、特別是大約一秒鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述卸載裝置包括一個帶有可調(diào)整的卸載邏輯和多個輸出端(28)的邏輯單元(34)，為這些輸出端配設(shè)有耗電器(12，14)，并且所述輸出端(28)可以有針對性地向所配設(shè)的耗電器(12，14)傳輸斷開命令。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述卸載裝置可以頻率分級和/或功率分級地減小所產(chǎn)生的孤島負載。
7.一種電站設(shè)備(18，20)、特別是工業(yè)電站設(shè)備，其帶有一個根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電站設(shè)備，其帶有一個燃氣輪機以及一個與該燃氣輪機耦合的發(fā)電機。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電站設(shè)備，其帶有一個蒸汽輪機以及一個與該蒸汽輪機耦合的發(fā)電機。
10.一種工業(yè)設(shè)備(10)，包括根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的電站設(shè)備(18，20)，多個耗電器(12，14)，和用于從外部供電電網(wǎng)(16)中取得電能的饋電裝置(26)，其中，對于所述耗電器(12，14)來說可以從所述電站設(shè)備(18，20)和/或從所述外部供電電網(wǎng)取得電能。
全文摘要
在一種用于在電網(wǎng)故障時將電站設(shè)備(18，20)與供電電網(wǎng)(16)可靠隔離的裝置中，提供了去耦合裝置以及卸載裝置，其中，所述去耦合裝置可以將所述電站設(shè)備(18，20)與所述供電電網(wǎng)(16)去耦合，而所述卸載裝置可以根據(jù)在電網(wǎng)故障之前從該供電電網(wǎng)(16)所取得的功率來分級地減小由此所產(chǎn)生的孤島負載。此外，在該裝置中還將該卸載裝置與該去耦合裝置集成為一個結(jié)構(gòu)單元(22)。
文檔編號H02H3/38GK101044663SQ200580035616
公開日2007年9月26日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者哈特穆特·埃克爾, 埃瓦爾德·赫爾曼 申請人:西門子公司