SE517963C2 - Nätvärnssystem för skydd av ett totalt elkraftsystems integritet, elkraftsystem innefattande ett nätvärn, systemskyddsförfarande, systemskyddsterminal samt datorprogramprodukt - Google Patents

Description

25 30 517 965 2 världen har lett till väsentligt reducerade investeringar i infrastruktur, dvs. investeringar i maskinvara. En kontinuerligt ökande lastnivå i kombination med nya effektflödesriktningar har lett till att nya driftvillkor kan uppträda för systemoperatörerna jämfört med tidigare driftvillkor i välkända elkraftsystem. Nya driftsituationer och snabba produktionsförändringar samt därtill associerade effektflödesförändringar ökar kraven på operatörens verktyg och utrustning för att ha en kontinuerlig överblick och kontroll över elkraftsystemets driftsäkerhet och driftmarginaler. Kraven för modeller, mätdata och beräkningsprogram kommer därmed att öka.

En av anledningarna till det för närvarande, på många platser, ökande intresset för stabilitetsfrågor är att en lastökning utan en motsvarande ökning i överföringskapacitet har resulterat i att många kraftsystem idag drivs närmre deras gränser. Under de senaste decennierna har det skett en ökning i såväl genereringskapacitet som i användning av elektricitet i industriländerna. Ett problem är infrastrukturen för energileverans, vilken belastas mer i den nya hög-trafik- och mer konkurerande elindustrin.

Kraftnäten har under årens lopp blivit mer vitt sammankopplade och täcker större geografiska ytor. Kraftnäten, vilka byggdes och utvidgades under gångna decennier, planerades i många fall inte för att ta hand om det stora antalet transaktioner som sker i dagens avreglerade energimarknader. Som ett resultat finns det troligen en väsentligt ökad risk för större systemhaverier (avbrott).

Beroendet av en tillförlitlig kraftförsörjning i dagens samhälle får inte underskattas. Vidare, är fler och fler kunder idag mer och mer känsliga för störningar i elkraftsystemen. Den ökade fokuseringen på kraftkvalitetsfrågor (PQ) inbegriper både icke önskvärda variationer i kraftförsörjning i form av t.ex. såväl spänningssviktningar och spänningsfall som avbrott i kraftförsörjningen. På grund av detta måste vissa av de existerande värnen utvecklas från system utformade på 1960- eller 1970-talen för att tillgodose kraven på dagens verkliga kraftsystem. Det är vidare ur en designsynvinkel lO 15 20 25 30 517 9633 inte möjligt att bygga ett kraftsystem som kan motstå alla eventualiteter som kan inträffa.

I händelse av allvarliga fel, kombinationer av fel eller extrem last eller oväntade produktionsförändringar i kraftsystemet finns det nätskydd vid ett antal platser över världen, vilka försöker undvika omfattande nätsammanbrott och istället begränsar konsekvenserna och underlättar nätets återhämtning. Området nätvärn (eng. “system protection schemes”, SPS) innefattar ett antal olika typer av system, där de informationsbärande signalerna kan vara såväl styrsignaler som information om att vissa mätvärden har överskridit eller fallit under deras gränsvärden.

Dagens värn mot allvarliga störningar är huvudsakligen anpassade för transienta företeelser i kraftnätet, som uppträder i form av frekvensavvikelser som ett resultat av obalans i aktiv effekt. Dessa typer av nätvärn avser huvudsakligen lastbortkoppling, men det finns även värn som innefattar isolering av nätet enligt förutbestämda snitt mellan områdena vid extrema driftförhällanden. Denna typ av värn, vilken delar upp kraftsystemet i mindre områden och därmed har en bättre möjlighet att bibehålla driften, finns installerade på ett fåtal platser i nordvästra USA, Frankrike och Belgien.

Det franska systemet beskrivs i artikeln "Major Incidents on the French Electric System: Potentiality and Curative Measurement" av C. Counan et. al., IEEE Transactions on Power Systems, vol. 8, nr. 3, augusti 1993, sidorna 879-886. Systemet är uppbyggt i en hierarkisk struktur, där detektionsanordningar är utspridda över nätet enligt en viss konfiguration.

Detektionsanordningarna är anslutna till en central analysenhet som bestämmer risken för störningar. Detektionsanordningarna detekterar spänningssvängningar genom att övervaka variationerna i de lokala spänningarna. I händelse av störningar fragmenteras nätet på begäran av den centrala analysenheten i isolerade öar som har en eller flera detektionsanordningar. 10 15 20 25 30 517 9634 Det franska Värnet presenteras även i vetenskapsrapporten “Contingencies System against Loss of Synchronism Based on Phase Angle Measurements” av M. Bidet, Electricité de France (EdF) Report 93NROO009, Direction des Etudes et Recherches, mars 1993. Värnet presenteras som en sista skyddslinje för att bemöta fall av förlust av synkronism, vilken endast ska aktiveras ifall andra skyddssystem misslyckas att eliminera störningen.

Systemet baseras på synkroniserade fasvinkelmätningar som sänds till en central punkt i nätet, vilken skickar iväg t.ex. kommandon om ledningsutlösning eller lastbortkoppling i händelse av att förlust av synkronism detekteras. Den centraliserade strukturen anses som ett huvudkännetecken för det föreslagna Värnet.

Ett problem med existerande nätvärn är att de uppmätta storheterna ofta är otillräckliga för att effektivt detektera störningar. Mer detaljerad kunskap om förhållandena i olika delar av kraftsystemet efterfrågas för att uppnå en mer fullständig bild av situationen.

Ett nätskyddssystem i södra Sverige mot spänningskollaps har utformats gemensamt av Svenska Kraftnät, Vattenfall AB och Sydkraft AB och beskrivs i t.ex. "Special Protection Scheme against Voltage Collapse in the South Part of the Swedish Grid", av B. Ingelsson et. al., CIGRE Paper 38-105, Paris, augusti 1996 eller "Wide-Area Protection Against Voltage Collapse" av B.

Ingelsson et. al., IEEE Computer Applications in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 30-35. Syftet med nätskyddssystemet är att undvika en spänningskollaps efter ett allvarligt fel i en utsatt driftsituation. Systemet kan användas för att öka kraftöverföringsgränserna från den norra delen av Sverige eller för att öka systemsäkerheten eller en kombination av båda.

Ett antal indikatorer såsom begränsare för lågspänningsnivå, hög reaktiv effektgenerering och generatorström som när gränsvärden används som insignaler till en logisk beslutsfattande process som är implementerad i Sydkrafts SCADA-system (eng. “Supervisory Control And Data Acquisition”). 10 15 20 25 30 517 9635 Lokala åtgärder, såsom koppling av shuntreaktorer och shuntkondensatorer, start av gasturbiner, begäran om nödkraft från närbelägna områden, bortkoppling av laster med låg prioritet och slutligen (icke-urskiljande) lastbortkoppling, beordras från SCADA-systemet.

Nätskyddssystemet är utformat för att ha såväl en hög säkerhetsnivå, speciellt för den (icke-urskiljande) lastbortkopplingen som en hög driftsäkerhet. Ett antal indikatorer används därför för att härleda kriterierna för varje åtgärd. Det logiska systemet är utformat på ett sådant sätt att en felaktig indikator varken kan orsaka ett oönskat förfarande eller ett utelämnat förfarande hos nätskyddssystemet.

En allvarlig nackdel med systemet ovan är att svarstiderna visade sig vara SCADA- kommunikatíonssystemet användes, var faktiskt databehandlings- och för långa och obestämda. Eftersom det vanliga överföringstiderna för information och styrsignalerna i själva verket beroende av den allmänna belastningen av SCADA-systemet. SCADA-systemet är, tyvärr, typiskt sett särskilt tungt belastat vid utsatta situationer.

Indikatorerna var vidare för vissa tillämpningar inte tillräckliga för att ge ett bra beslutsunderlag, åtminstone med den enkla logik som användes.

Utrustning för mätning av komplexa växelströmsstorheter (amplitud och fas, fasmätningar) och system för utvärdering av risken för instabilitet, baserad på lokala mätstorheter, har nyligen blivit tillgänglig. Mätning och insamling av tidsmärkta komplexa storheter, fasstorheter, med avseende på ström och spänning kan utföras med en fasmätande enhet (eng. “ Phasor Measurement Unit", PMU). Dessa enheter innefattar en mycket noggrann tidsreferens, “som kan åstadkommas t.ex. genom användning av GPS-systemet (eng. “Global Positioning Satellite”). Sådana system finns installerade i t.ex. nordvästra USA för registrering av kraftsystemsförhållanden och används för att i efterhand utvärdera en nödsituation. Se t.ex. "Wide Area Measurements of Power System Dynamics - The North American WAMS Project and its 10 15 20 25 30 517 9636 Applicability to the Nordic Countries" Elforsk Report 99:50, O. Samuelsson, Lunds tekniska högskola, januari 2000.

På grund av den stora mängden data och komplexiteten i utvärdering av data från ett antal noder inom en begränsad tid har emellertid sådant data inte ännu beaktats för att inbegripas i något nätvärn på grund av begränsningarna i konfigurationer enligt känd teknik.

SAMMANFATTNING Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är således att tillhandahålla ett nätvärn som är känsligare för störningar i kraftsystemet. Ett ytterligare syfte är att använda tidsmärkta storheter och storheter härledda därur som en bas för skyddsbeslut. Ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla ett nätvärn, vilket har ett snabbt svar på störningsindikationer. Svarstiden bör företrädesvis vara oberoende av yttre faktorer. Ytterligare ett annat syfte är att tillhandahålla ett nätvärn, vilket är driftsåkert med avseende på kommunikationslänkar.

Arrangemang, anordningar, system och förfaranden enligt de bifogade patentkraven uppnår syftena ovan. I allmänna ordalag införs ett antal, åtminstone tre, systemskyddsterminaler vid lämpliga platser i elkraftsystemet. Systemskyddsterminalerna är sammankopplade av ett kommunikationssystem, genom användning av en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs.

Ett antal systemskyddsterminaler, och åtminstone två, är utrustade för insamling av mätsignaler associerade med karakteristiken för kraftsystemet vid den särskilda platsen. Mätningarna innefattar företrädesvis komplexa växelströmsstorheter och stabilitetsindikatorer. Signalerna bearbetas och data relaterat till mätningarna sprids på den dedicerade kommunikationsresursen till de andra systemskyddsterminalerna. lO 15 20 25 30 517 963 7 ' Ett antal av systemskyddsterminalerna, och åtminstone två, är utrustade för att utvärdera förhållandet i den lokala delen av kraftnätet och, om så är nödvändigt, tillhandahålla styrsignaler till kraftsystemsenheter. Utvärderingen baseras på valda delar av det data som är tillgängligt på kommunikationsresursen, lokalt tillgängligt data och/ eller data som matas in utifrån.

Systemskyddsterminalerna har företrädesvis lokala organ för lagring av data.

Datat innefattar såväl den senaste historien av systeminformation som äldre mätningar. Lagringsorganen används t.ex. vid autonoma driftsituationer, dvs. i situationer där kommunikationen inte fungerar. Det lagrade datat används även företrädesvis för uppföljning av utsatta situationer vid en efteranalys.

Lagringsorganen är företrädesvis sökbara databaser.

Den väsentligen dedicerade kommunikationsresursen som förbinder systemskyddsterminalerna är utformad med en hög kapacitet. För skydd mot transient vinkelinstabilitet, transient spänningsinstabilitet, frekvensinstabilitet och dämpning av systemvida effektsvängningar är kraven på kommunikationstiden i storleksordningen delar av en sekund, t.ex. några hundra millisekunder för transient vinkelinstabilitet och transient spänningsinstabilitet, medan nästan en sekund kan vara tillräckligt för frekvensinstabilitet och dämpningssyften. För skydd mot längre varande spänningsinstabiliteter är kommunikationstider upp mot fem sekunder vanligtvis acceptabla.

Varje systemskyddsterminal har företrädesvis tillgång till åtminstone två länkar hos kommunikationssystemet, vilket tillhandahåller en första gradens redundans med avseende på kommunikationsfel. Ytterligare redundans uppnås genom att förse åtminstone två av systemskyddsterminalerna med åtminstone tre länkar till kommunikationssystemet. Varje systemskyddsterminal innefattar en processor och lämpliga organ för kommunikation. En lokal databas tillhandahålls företrädesvis för varje terminal. lO 15 20 25 30 517 963 s Inte bara mätningarna, utan även besluten utförs härmed lokalt. Det relevanta datat samlas in från kommunikationssystemet och beslutsalgoritmerna i varje systemskyddsterminal kan anpassas efter den aktuella lokala situationen, vilken inte utsätts för någon omfattande totalanalys. Den decentraliserade utvärderingen reducerar således komplexiteten hos varje algoritm. Kommunikationen säkerställs genom att tillhandahålla systemskyddsterminalerna. dedicerade kommunikationsresurser mellan Ytterligare föredelar och exempel förstås från följande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen, tillsammans med ytterligare syften och fördelar med denna, kan bäst förstås genom hänvisningar till följande beskrivning tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 är en exemplifierande illustration av ett kraftnät med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 2 är en illustration av ett fel med en defekt samlingsskena i kraftsystemet i Fig. 1; FIG. 3 är en annan exemplifierande illustration av ett kraftnät med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 4 är ytterligare en annan exemplifierande illustration av ett kraftnät med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 5 är en illustration av ett kombinerat nätvärn, sammansatt av nätvärnen i Fig. 1, 3 och 4; FIG. 6 är en illustration av ett elkraftsystems olika drifttillstånd; FIG. 7 är en utföringsform av ett nätvärn som innefattar väsentligen identiska standardiserade systemskyddsterminaler; FIG. 8 är ett detaljerat blockdiagram över en systemskyddsterminal som används i utföringsformen i Fig. 7; samt 10 15 20 25 30 517 963 9 FIG. 9 är ett flödesdiagram över ett systemskyddsförfarande enligt den föreliggande uppfinningen.

DET ALJERAD BESKRIVNING Kraftsystemsingenjörer skiljer ofta mellan å ena sidan enhets- eller utrustningsskydd och å andra sidan systemskydd. Ett självklart krav för att möjliggöra en säker och tillförlitlig elkraftförsörjning i ett kraftnåt är att skydda de enskilda komponenterna i ett kraftsystem mot skada, när ett fel uppträder. Detta skydd, vanligen hänvisat till såsom utrustnings- eller enhetsskydd, är typsikt sett konstruerat för att förhindra strömmen, som är ett resultat av ett fel, att orsaka värmeskador på komponenterna. Sådant komponentskydd syftar vanligtvis mot att koppla från den felaktiga överföringsledningen eller -utrustningen. Ett mycket stort antal olika komponentskyddsutrustningar och -förfaranden existerar idag, men trots vikten av sådana anordningar, innefattar den föreliggande uppfinningens omfattning inte sådana komponentvärn.

Förutom komponentskydden finns det även ett behov av att skydda kraftnätets totala integritet. Uttrycket integritet har att göra med kvaliteten eller förhållandet att “något” är helt eller odelat. I detta fall har det att göra med att alla, eller åtminstone de absolut nödvändiga eller väsentliga, delarna av ett kraftnät är stabila och i synkron drift. Detta motsvarar att kraftsystemets drifttillstånd (beskrivet nedan) antingen är normalt eller i beredskap. Detta drifttillstånd kan förenklat sägas motsvara att effektflödesekvationerna (algebraiska) är uppfyllda och att det inte finns någon omedelbar risk för förlust av synkronism i elkraftsystemet. Målet är att förhindra omfattande avbrott eller strömavbrott i större områden. Säker och tillförlitlig elförsörjning är av avgörande vikt och i ljuset av den allmänna teknikutvecklingen kommer kraven på säkerhet i kraftsystemleveransen att fortsätta att öka. Avsevärda ansträngningar görs för att bibehålla elkraftförsörjningen, inte endast under normala driftförhållanden, utan även vid avvikande driftförhållanden, Ett nätvärn 9 t nu; o 10 15 20 25 30 517 963 v .non (eng. SPS) är det vanliga namnet som används när skyddets fokus är kraftnätets totala integritet.

Ett nätvärn är utformat för att detektera avvikande systemförhållanden och att vidta förutbestämd nödåtgärd för att bevara systemintegriteten och tillhandahålla acceptabel systemprestanda. Åtgärden är därför endast undantagsvis en ren isolering av felaktiga element, eftersom sådana åtgärder vanligtvis tillhandahålls av utrustningsskydd. Nätvärnsåtgärder kan istället innefatta åtgärder såsom förändringar i last, generering eller systemkonñguration. Syftet med dessa förändringar är att bibehålla systemstabilitet och att hålla spänningarna samt flöden av aktiv och reaktiv effekt vid acceptabla nivåer.

Vid definiering av nätvärn måste hänsyn tas till dagens trend att slå samman skydds- och styrfunktioner i mer och mer integrerade understationsenheter. Ett nätvärn är huvudsakligen ett värn som styr objektens drift i kraftsystem som en förebyggande åtgärd för att klara allmänna eller lokala avvikande driftförhållande. Huvudfrågan som skiljer nätvärn från skyddssystem för kraftsystemelement eller -objekt är hur användare uppfattar nätvärn. Implementationen av nätvärn är ännu inte standardiserad med vanliga (“från hyllan”) produkter enligt känd teknik.

Alla skyddssystem måste uppfylla höga krav på tillförlitlighet, vilket kan delas upp i hög pålitlighet och hög säkerhet. Hög pålitlighet har att göra med en låg sannolikhet för att få driftfel och hög säkerhet har att göra med en låg sannolikhet för en oönskad drift. Ett nätvärn bör, naturligtvis, ha hög tillförlitlighet och speciellt om ett driftfel eller en oönskad drift skulle kunna förvärra situationen eller om den inbegriper (icke-urskiljande) lastbortkoppling.

Ett allmänt kraftnät har olika drifttillstånd, beroende på den aktuella situationen avseende fel, störningar, last och genereringsefterfrågningar, etc.

Grunden till att definiera systemdrifttillstånd kan återfinnas i "Operating 10 15 20 25 30 517 96311 vv .vu under Stress and Strain" av L.H. Fink and K. Carlsen, IEEE Spectrum, vol. 15, nr. 3, mars 1978, sidorna 48-53. De generella grundläggande idéerna diskuteras kortfattat nedan i samband med den föreliggande uppfinningens avsedda användningsområde.

Drifttillstånden diskuteras i samband med Fig. 6, där fem drifttillstånd visas.

(Se Appendix 1 för en mer matematisk 'deñnition' för drifttillstånden ovan). I ett normalt drifttillstånd 40 är effektgenereríngen tillräcklig för att försörja de existerande lastkraven. Ingen utrustning är för närvarande överbelastad.

Alla villkor på kraftsystemet är uppfyllda. I detta normala drifttillstånd 40 finns normala reservmarginaler, vilka marginaler är tillräckliga för att tillhandahålla en viss säkerhetsnivå. Dessa marginaler är normalt utformade med avseende på belastningarna som system kan utsättas för, både med hänsyn till generering och överföring. Ett kraftsystem befinner sig i det normala drifttillståndet 40 under den allra mesta tiden. Eventuell avvikelse från detta tillstånd är ett undantag, dock ett allvarligt undantag.

Om förhållandena trots allt förändras 50 på ett sådant sätt att den tillhandahållna säkerhetsnivån kan vara för liten, eller att störningssannolikheten kan ha ökat, befinner sig systemet i ett beredskapstillstånd 42. I detta beredskapstillstånd 42 skulle alla villkor för systemet fortfarande vara uppfyllda ur en isolerad synvinkel, dvs. inga objekt drivs utanför dess marginaler. Det totala systemet är emellertid mindre säkert än i det normala drifttillståndet 40. De tillgängliga marginalerna för att klara av störningar kan lätt överskridas även genom ganska enkla och vanliga fel, vilket då skulle kunna resultera i överträdelse av vissa systemvillkor. Utrustning skulle vara mer eller mindre allvarligt överbelastad, jämfört med dess märkkapacitet. I beredskapstillståndet 42, kan förebyggande åtgärder 52 vidtas för att återställa systemet tillbaka till det normala drifttillståndet 40. Uttrycket att skydda integriteten för ett totalt kraftsystem kan, som tidigare diskuterats, i detta sammanhang hänföra sig till säkerställning av kraftsystemets drift i det normala och, under kortare perioder, även i beredskapsdrifttillstånden. u ana; u 10 15 20 25 30 517 963 12 I o apa; o Om sådana förebyggande åtgärder 52 inte sker innan en annan tillräckligt allvarlig störning, överförs 54 systemet till ett nödtillstånd 44. Här överskrids systemvillkoren och systemets säkerhet bryts eftersom det inte existerar någon säkerhetsnivå. Systemet är emellertid fortfarande intakt under detta nödtillstånd 44 och nödstyringripande eller “heroiska åtgärder” skulle kunna inledas för att återställa 56 systemet till åtminstone beredskapstillståndet 42. Nödstyringripande bör riktas mot att skona så många delar av systemet som möjligt och att undvika en total kollaps. När ett system väl har trätt in i nödtillståndet är de noga övervägda styrbesluten och ingripandena som är lämpliga i det normala 40 och till och med i beredskapstillståndet 42 ej längre tillräckliga. Mer omedelbara åtgärder krävs.

Om nödstyråtgärderna är för långsamma eller ineffektiva överbelastar störningen systemet. Systemet börjar att sönderdelas 58 till ett “ytterlighetstillstånd” 46. I detta tillstånd är systemvillkoren ej längre giltiga och stora delar av systemet skulle inte längre vara intakta och den största delen av systemlasten skulle förloras. Om kollapsen stoppas 62 innan alla delar av systemet förloras kommer viss återstående utrustning att fungera inom märkkapacitet och systemet kommer att inträda i ett återställande tillstånd 48. Här vidtas styråtgärder för att ta upp förlorad last och att återansluta systemet, även om hela systemet inte kan återställas omedelbart. Från detta tillstånd skulle systemet kunna övergå 66 till beredskapstillståndet 42 eller gå tillbaka 64 hela vägen till det normala drifttillståndet 40. Den verkliga vägen beror på nödsituationens omständigheter.

Den föreliggande uppfinningen kommer huvudsakligen i drift i nödtillståndet 44. Målet med nätvärnet är att känna av och identifiera situationer som normalt leder till “ytterlighetstillståndet” 46, att vidta åtgärder och återföra systemet till beredskapsläget 42. Pilen 60 i Fig. 6 illustrerar således nätvärnets ingrepp. Om den påträffade störningen är mycket allvarlig kan övergången mellan drifttillstånd ske utan att passera genom det 10 15 20 25 30 517 96313 'mellanliggandd stadiet i Fig. 6. Exempel år övergång direkt från det normala tillståndet 40 till nödtillståndet 44 om den påträffade störningen är allvarligare än felen beskrivna i kraftsystemets utformningskriterier, och även övergångar direkt från beredskapstillståndet 42 till “ytterlighetstillståndet” 46 i händelse av en mycket allvarlig störning. Oavsett den exakta vägen som tas under övergången mellan drifttillstånd är nätvärnets huvudmål och -syfte ändå detsamma.

Det föreslagna nätvärnets syfte är följaktligen att undvika (allvarliga) nätstörningar genom att stoppa eller begränsa systemets sönderfall, dvs. övergången till “ytterlighetstillståndet” 46 genom användning av så kallade “nödstyråtgärder”. Idag år automatisk lastbortkoppling huvudmekanismen vid nödstyrning. Utförda nödstyråtgärder siktar på att förflytta drifttillständet från det inträdda nödtillståndet 44 tillbaka till beredskapstillståndet 42, och att på det sättet undvika övergång till “ytterlighetstillstånd” 46 och tillhörande kraftsystemavbrott.

Det föreslagna nätvärnet fokuserar på systemskydd.

Nödskyddsanordningar/värn behandlar händelser med en relativt låg sannolikhet och enorma konsekvenser. Risken, definierad som produkten av sannolikhet och konsekvens, för sådana händelser är därför svåra att härleda. Men på grund av det stadigt växande beroendet, i dagens samhälle, av en tillförlitlig kraftförsörjning kommer det föreslagna nätvärnet att tjäna en mycket viktig roll. Strategier för att reducera risken och effekterna av stora störningar i kraftsystemet är en huvudangelägenhet för energianläggníngar - både avseende planerings- och driftaspekter.

En mer 'stringentfl matematiskt baserad, definition av ovan presenterade drifttillstånd ges i Appendix l.

Kraftsystemens drift kan kännetecknas av tre mål: kvalitet, säkerhet och ekonomi. Det övergripande driftmålet för kraftsystem är att ñnna en tillfredställande kompromiss mellan de två motstridiga målen; säkerhet och 10 15 20 25 30 517 963 14 Ivan o ekonomi. Ekonomiska överväganden har i många kraftsystem idag, delvis på grund av den pågående avreglering av kraftmarknader, störst inflytande av dessa två mål.

Baserat på presentationen av drifttillstånden ovan följer det att den avsiktliga automatiska styråtgärden, som kan tas för att rädda kraftsystemet eller återställa tillräckliga reservmarginaler, kan delas upp i förebyggande och nödåtgårder. Under normal drift ligger fokus på ekonomiska aspekter för drift av kraftsystem, och ekonomisk drift spelar alltså den viktigare rollen.

Medan under mer belastade nåtdriftförhållanden, såsom i ett beredskapstillstånd, och framför allt under nödsituationer skiftar styrmålens fokus mot säkerhet. Det yttersta målet är här att hålla så mycket som möjligt av nätet intakt och att hålla generatorer inkopplade till kraftledningsnätet. Sammanbrottet resulterar vanligtvis i ett eller flera allvarligare problem i kraftsystemet. Huvudangelägenheten i nödtillståndet är självklart systemsäkerhet. Nätvärn bildar i det här avseendet en sista försvarslinje vid allvarliga störningar. Målet för åtgärder, som tas av närvärnet, är att tillhandahålla oavbruten energiförsörjning genom användning av ibland ganska skoningslösa metoder, dvs. genom att vidta åtgärder som skulle kunna hänvisas till som sista utvägar (och som inte skulle användas under normala driftförhållanden). Syftet med nåtvärnet är att bibehålla kraftsystemets driftsäkerhet.

För att klargöra den föreliggande uppfinningens fördelar kommer ett par exempel att diskuteras. Fig. 1 visar ett elkraftsystemnät l med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen. Kraftnåtet innefattar ett antal noder 10 sammankopplade .med kraftledningar 16. (Endast ett av varje objekt är försett med ett referensnummer, såvida det inte speciellt hänvisas därtill.) Noderna skulle kunna kopplas till generatorer 12 och/eller laster 14.

Systemskyddsterminaler 18 tillhandahålls vid valda noder, förbundna med noderna genom mätanskaffande förbindelser. Ett kommunikationsnät 22, som har åtminstone en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs, sammankopplar systemskyddsterminalerna med varandra. I detta exempel 10 15 20 25 30 517 96315 är de noder som är kopplade till lasterna 14-A, 14-B och 14-C försedda med systemskyddsterminaler 18.

Det illustrerade elkraftsystemet 1 har i dess vänstra del generatorer 12 med hög kapacitet och i dess högra del många laster 14. Den allmänna överföringssituationerna är därför vanligtvis att vänstra delen genererar effekt, som överförs till lasterna i den högra delen. Två huvudkraftledningar sammankopplar den högra och den vänstra delen av kraftsystemet.

Noden 10-A i Fig. 1 visas i mer detalj i Fig. 2. Noden är en ställverksanläggning och samlingsskenor 24-A, 24-B används här för att förbinda de olika objekten 12-A och kraftledningarna 16-A, 16-B och 16-C.

Kraftledningarna och objekten är kopplade till de respektive samlingsskenorna 24-A, 24-B via effektbrytare 28. En effektbrytare 28-A tillhandahålls också vid sammankopplingen 26 mellan samlingsskenorna 24-A, 24-B.

Antag ett samlingsskensfel. Effektbrytaren 28-A har blivit obrukbar, t.ex. som ett resultat av korrosion. Under normal drift kommer kraftsystemet inte att märka denna otillräcklighet i effektbrytning, och driften fortsätter enligt normala rutiner. Antag nu att den nedre samlingsskenan 24-A plötsligt förbinds med jord, som illustreras av pilen 30. Den nedre skenan måste omedelbart kopplas från, vilket sköts av objektskyddsarrangemangens typiska åtgärder. Ett sådant arrangemang kommer att öppna de nedre effektbrytarna 28 för att separera kraftledningama 16-A, 16-B och 16-C och generatorn 12-A från den felaktiga nedre samplingsskenan 24-A. Även sammankopplingens effektbrytare 28-A beordras att öppna. På grund av korrosionen kan emellertid denna effektbrytare 28-A inte öppnas, varför även den övre samlingsskenan 24-B blir jordad. Förbindelserna 16-A, 16-B och 16-C och ledningen till generatorn 12-A måste kapas, t.ex. genom åtgärder av de övre effektbrytarna.

Om man nu återvänder till Fig. 1 har kraftsystemet 1 förlorat generatorn 12-A och kraftledningarna 16-A, 16-B och 16-C. Den genererade effekten kan kanske kompenseras av andra generatorer i kraftsystemet, men all effekt n nova q 10 15 20 25 30 517 96316 måste nu överföras av den enda kraftledningen 16-D. Kraftsystemet undergår ett inträde till ett tillstånd av spänningsinstabilitet och kanske en överbelastning av ledningen 16-D. Systemutrustningen skulle emellertid fortfarande kunna befinna sig inom tillåtna gränsvärden och inget ytterligare objekts-/utrustningsskydd aktiveras. Spänningsstabilitetsproblem kan emellertid inom en tidsperiod på mindre än en minut orsaka allmänt sammanbrott av elkraftsystemet 1, på grund av den låga spänningsnivån i lastområdet, laståterhämtning, ytterligare spänningsreduktion, frånslagning av överbelastad utrustning, och så vidare. En kedja av händelser kommer således att leda till ett sammanbrott.

Systemskyddsterminalerna 18 enligt den föreliggande uppfinningen kommer nu i funktion och räddar kraftnätet. Systemskyddsterminalerna är i detta exempel försedda med organ för att erhålla tidsmärkta spänningsvärden, vilka motsvarar respektive nod. Dessa tidsmärkta spänningsvärden bearbetas för att ge så kallade komplexa växelströmsstorheter. Dessa komplexa växelströmsstorheter meddelas i kommunikationsnätet 22 för att sprida informationen inom systemskyddsarrangemanget. Varje systemskyddsterminal 18 är i detta exempel även försedd med styrsignalstillhandahållande organ, vilka i sin tur innefattar organ för detektering av allvarlig risk för spänningsinstabilitet. Detta detektionsorgan detekterar risken för instabilitet i elkraftsystemet och tillhandahåller styrsignaler som ett svar på instabilitetsrisken, t.ex. när två av nodernas föreliggande spänningsvärden är under 90% av de nominella värdena.

Styrsignalerna skickas till respektive noder för att beordra en reduktion av storleken av var och en av lasterna l4-A, 14-B och 14-C.

I detta fall skulle ledningen 16-D kunna vara den kritiska. För att bibehålla systemets integritet är det mycket viktigt att inte slå ifrån denna ledning.

Lastbortkoppling av en del av den totala lasten i lastområdet (företrädesvis lågprioritetslast) skulle kunna vara tillräcklig för att rädda hela systemet. Om ingen åtgärd vidtas kommer hela den högra delen av kraftsystemet, dvs. lastområdet, troligen att uppleva ett avbrott. lO 15 20 25 30 517 9631, l Fig. 3 visas ett liknande kraftnät som det som illustrerades i Fig. 1. Här är fem systemskyddsterminaler 18 kopplade huvudsakligen till noder i den vänstra delen, med hög genereringskapacitet, av elkraftsystemet 1. En systemskyddsterminal 18 finns också närvarande i det högra, lastomrädet.

Antag samma felscenario som i exemplet ovan. Ställverksanläggningen i nod 10-A bryter samman och kraftledningar och en generator förloras. På grund av de långa överföringsledningarna och den asymmetriska lasten och kraftgenereringen induceras effektsvängningar i elkraftsystemet 1. Dessa svängningar dämpas inte effektivt och fortsätter under en relativt lång tidsperiod. Kraftsystemet är i ett ostabilt tillstånd och risken för sammanbrott är stor. I detta exempel innefattar varje systemskyddsterminal en fasmätande enhet (PMU-enhet), vilken karakteriserar tillståndets dynamiska utveckling i respektive nod. Fasstorheterna förvärvade frän PMU-enheterna överförs till kommuníkationssystemet 22 för att vara tillgängliga för de andra anslutna systemskyddsterminalerna. Systemskyddsterminalerna som är kopplade till noder som styr en generator 12-B, l2-C, 12-D, l2-E, och 12-F är vidare utrustade med organ för att känna av effektsvängningar. Detta avkänningsorgan använder det data som finns tillgängligt på kommuníkationssystemet för att detektera en effektsvängning och för att bestämma att svängningen i detta fall är dåligt dämpad. tillhandahåller lämpliga styrsignaler till generatorernas kraftsystemstabilatorer ( eng. “power system Systemskyddsterminalernas styrsignalsorgan stabilisers” PSS) av standardtyp. Speciellt för den ensamma enheten i det högra systemet skulle det kunna vara nödvändigt att använda mer kraftfulla dämpningsorgan, såsom regulatorförstärkning eller brytarresistorer för att uppnå tillfredsställande dämpning av svängningarna.

I Fig. 4 illustreras ett liknande kraftsystem. Här införs sju systemskyddsterminaler vid platser över hela kraftsystemet.

Systemskyddsterminalerna är sammankopplade med ett kommunikationssystem 22, vilket i detta exempel är maskat för att tillhandahålla ersättningsmöj ligheter för tekniska fel i vissa 10 15 20 25 30 51 7 96318 n o o a | g o :en o kommunikationslänkar. Låt oss anta samma samlingsskensfel som ovan, men för sådana initiala lastflödesförhållanden att vi slutar med transienta vinkelinstabílitetsproblem över den återstående ledningen 16-D som sammankopplar de två delarna av systemet. Genom en kombination av generatorförstärkning och lastbortkoppling i lastområdet skulle den utvecklande vinkelinstabilitetssituatíonen kunna motverkas och de två delarna av systemet skulle kunna hållas samman - till priset av en förhållandevis liten mängd lastbortkoppling. Det bästa mätkriteriet baseras troligen på fasvinkelskillnaden i spänning mellan de två ändarna av den återstående överföringsledningen lö-D, vilken sammanbinder de två områdena.

De tre exemplena ovan innefattar systemskyddsterminaler i olika konfigurationer. För att tillhandahålla ett bättre totalskydd kan konñgurationerna av systemskyddsterminaler kombineras. I Fig. 5 visas endast systemskyddsarrangemanget, vilket innefattar terminaler som motsvarar de tre exemplena ovan. Ett gemensamt kommunikationsnät 22 sammankopplar alla systemskyddsterminaler. l en utföringsform tillhandahålls vart och ett av de tre exemplen ovan som mer eller mindre separata system, i det att kommunikationen av kraftsystemets uppmätta egenskaper förmedlas i varsin resurs, över det gemensamma kommunikationssystemet. I en annan utföringsform har kommunikationsresurserna en sådan kapacitet att datat från alla exempel kan distribueras inom en viss tillfredsställande förutbestämd tid. I ett sådant fall väljer systemskyddsterminalerna vilken data som är av intresse för dess egna syften. Nätvärnet kan därför byggas upp på ett mycket modulärt sätt, vilket tillåter framtida anpassningar till nya driftförhållanden eller till ny installerad nätkarakteriserande utrustning. Systemets moder, vilka inte påverkas av förändringarna, kan också förbli oförändrade i nätvärnet, och endast de relevanta delarna måste uppgraderas. 10 15 20 25 30 517 963 f: ="=z. =--~ 19 - = = - Vidare, genom att låta de lokala enheterna ta de nödvändiga besluten reduceras processkraven för varje skyddsmod, eftersom endast relevant data plockas upp från kommunikationssystemet och bearbetas. Dessutom eftersom besluten tas närmare nödåtgärdens verkliga plats reduceras kraven på styrsignaleringsutrustning. En fördel är också att flera beslutsprocesser kan vara aktiva parallellt, och det finns inte något behov av att prioritera olika beslutsprocesser, såsom i fallet med en central beslutsstruktur.

Eftersom kommunikationssystemet är en av de viktigaste komponentema i den föreliggande uppfinningen är det att föredra att tillhandahålla ett kommunikationssystem som är så säkert och tillförlitligt som möjligt. Ett sätt att tillhandahålla tillförlitligheten är att tillhandahålla redundans i kommunikationssystemet. Centraliserade värn är typiskt sett baserade på kommunikationssystem, uppbyggda på ett stjärnliknande eller radiellt sätt, där den centrala enheten kommunicerar med de olika perifera enheterna. För en centraliserad konfiguration är sådana utformningar lätta att implementera.

I den föreliggande uppfinningen är det föredraget att ha ett så maskat kommunikationsnät som möjligt, åtminstone inom ekonomiskt försvarsbara ramar. Det är således en önskan att förse åtminstone tre av systemskyddsterminalerna med åtminstone två kommunikationslänkar var.

På ett sådant sätt kan en bruten kommunikationslänk kompenseras genom att skicka datat på en annan väg i kommunikationssystemet. Om alla terminaler är ordnade i en ringstruktur kan en bruten kommunikationslänk hanteras. Ett andra fel kommer emellertid att splittra kommunikationssystemet i två delar. Desto fler kommunikationslänkar som finns tillgängliga och ju mer maskade de är desto fler alternativa kommunikationsvägar finns. Det är således att föredra om åtminstone två terminaler har åtminstone tre kommunikationslänkar var.

I en utföringsform av den föreliggande uppfinningen tillhandahålls systemskyddsterminalerna som mer eller mindre identiska skyddsenheter, vilka kan vara sammankopplade av ett kommunikationsnät för att verka var som helst i ett kraftnät som delar av ett sammansatt nätvärn. En sådan 10 15 20 25 30 517 96320 - utföringsform illustreras i Fig. 7. Systemskyddsterminalerna 18 illustreras här som utbytbara enheter som innefattar identiska organ och som endast är särskiljbara genom programvarans konfiguration i varje terminal. I Fig. 7 innefattar ett elkraftsystem 1 sex systemskyddsterminaler 18, vilka är sammankopplade av ett kommunikationsnät 22. Varje systemskyddsterminal 18 är ansluten till ett styrsystem 70 för indata 72 av uppmätta kraftsystemegenskaper och för utdata 74 av styrinformation till kraftnätsobjekt. Systemskyddsterminalerna 18 i denna utföringsform är vidare utrustade med ett GPS-gränssnitt 76 och ett operatörsgränssnitt 78.

Illustrationen av kommunikationsnätet 22 i Fig. 7 bör uppfattas som en allmän framställning av ett kommunikationsnät av vilken konfiguration som helst. Som nämnts ovan kan nätet i praktiken vara gjort som t.ex. en loop eller en maskad struktur.

En mer detaljerad illustration av en systemskyddsterminal 18 enligt utföringsformen i Fig. 7 visas i Fig. 8. Indata 72 av uppmätta kraftsystemstorheter mottas i understationens styrsystem 70 med hjälp av kraftsystemomvandlare och mätanordningar 80. Mätsignalerna överförs till interna mätsignaler i en mätsignalsenhet 82. Dessa lokala signaler förmedlas till ett indatagränssnitt 88 för systemskyddsterminalen 18. En GPS- tidssynkroniserande enhet 90 använder GPS-signaler 76 för att skapa en tidsreferens för det uppmätta datat. Denna tidsreferens är ansluten till indatagränssnittet 88 för att skapa en tidsmärkning av de mottagna mätningarna. De tidsmärkta mätningarna tillhandahålls vidare till en variabeldatabas 93 för kraftsystemet. Variabeldatabasen 93 för kraftsystemet är i sin tur dubbelriktat ansluten till ett kommunikationsgränssnitt 96 med hög hastighet, vilket sköter kommunikationen på kommunikationsnätet 22 till andra systemskyddsterminaler 18.

Datat i Variabeldatabasen 93 för kraftsystemet kommer på detta sätt att innehålla information, inte endast om kraftnätsvariabler för enheter anslutna direkt till kommunikationsnätet 22 även om kraftnätets variabler associerade med systemskyddsterminalen 18 i fråga, utan genom 10 15 20 25 30 517 96321 andra systemskyddsterminaler. Variabeldatabasen 93 för kraftsystemet kan därför ha, för dess egna syften, en fullständig uppsättning av uppdaterad kraftsystemsinformation. Denna information är tillgänglig för en beslutsfattande logisk enhet 92, vilken även är försedd med en passande tidsreferens från den GPS-tidssynkroniserande enheten 90. Den beslutsfattande logiska enheten 92 utgör kärnan i den lokala delen av nätvärnet. Den beslutsfattande logiska enheten 92 tolkar det tillgängliga datat och beslutar om eventuella nödåtgärder måste utföras. Om sådana åtgärder är nödvändiga använder den beslutsfattande logiska enheten 92 ett utdatagränssnitt 91 för att skicka interna styrsignaler till en styrsignalsenhet 86 i styrsystemet 70. En kraftsystemställdonsenhet 84 överför de interna styrsignalerna till relevanta styrsignaler 74 som verkar på de associerade objekten i elkraftsystemet 1. Denna utföringsforms grundidé är således att varje systemskyddsterminal 18 är ansvarig för såväl mätningar som nödstyrsignaler till ett antal objekt i kraftsystemet. Besluten tas lokalt och kan därför lättare nå en tillräckligt kort reaktionstid på instabiliteter och störningar. Utformningen med lokala beslut för åtgärder förbättrar även skyddssystemets övergripande tillförlitlighet.

En övervakningsenhet 94 för övervakning, service, underhåll och uppdatering kommunicerar med variabeldatabasen 93 för kraftsystemet och den beslutsfattande logiska enheten 92. Denna övervakningsenhet 94 övervakar och utvärderar systemskyddsterminalens 18 drift baserat på den information som var tillgänglig i variabeldatabasen 93 för kraftsystemet. Företrädesvis innefattar eller är övervakningsenheten 94 ansluten till en databas över historisk information om kraftsystemets tillstånd. En sådan databas kan användas för efteranalys av ansträngda situationer eller som en temporär källa av lokal styrinformation om kommunikationen med andra systemskyddsterminaler bryts. Övervakningsenheten 94 är dubbelriktat ansluten till ett kommunikationsgränssnitt 97 med låg hastighet, för att möjliggöra kommunikation med en operatör via ett operatörsgränssnitt 78.

Operatören tillåts därmed att övervaka och påverka systemskyddsterminalens 18 drift. Ett sådant samspel är avsett att användas med försiktighet och 10 15 20 25 30 517 96522 används vanligtvis inte för nödsituationer som sådana.

Kommunikationsgränssnittet 97 med låg hastighet är också anslutet till en databas 95 för parameterinställningar, vilken i sin tur är läsbar av den beslutsfattande logiska enheten 92. Databasen 95 för parameterinställningar innefattar parametrar som använts av den beslutsfattande logiska enheten 92 i dess drift. Operatören har således en möjlighet att manuellt ställa in beslutslogikerna under drift, dvs. utan att ta nätvärnet ur tjänst.

I vissa fall kan systemskyddsterminalen 18 vara nödvändig för nödstyrning av vissa kraftsystemsobjekt, men inga motsvarande mätningar krävs.

Systemskyddsterminalen 18 kan i sådan fall sakna enheterna för mätindata, dvs. enheterna 80, 82 och 88. Den fullständiga informationen på vilken besluten baseras tas i sådana fall emot genom kommunikationsnätet 22 från andra systemskyddsterminaler 18. Beslutet om nödstyråtgärder tas emellertid lokalt.

I andra fall är inga nödstyråtgärder alls relevanta för de kraftsystemsobjekt som är associerade med systemskyddsterminalen 18. I sådana fall fungerar systemskyddsterminalen 18 som ett administrativt system för mätindata, och beslutslogiker och associerade enheter kan utelämnas.

I ett system som innefattar alla varianter ovan innehåller några terminaler endast mätrelaterad utrustning, några terminaler innehåller endast nödstyrningsrelaterad utrustning, och några terminaler innehåller båda. Ur en allmän synvinkel innefattar nätvärnet en uppsättning systemskyddsterminaler. En första deluppsättning av terminaler innefattar organ för mäthantering. Denna första deluppsättningen kan innehålla alla terminaler i uppsättningen eller färre. Den första deluppsättningen bör emellertid innefatta åtminstone två terminaler, eftersom det totala systemkonceptet annars skulle bli obegripligt. En andra deluppsättning av terminaler innefattar organ för nödstyrning. Denna andra deluppsättning kan innehålla alla terminaler i hela uppsättningen eller färre. Den kan även vara identiskt med den första deluppsättningen, om alla terminaler innefattar båda 10 15 20 25 30 517 963 23 i' En: .T- zu: .E..: : .v funktionerna, eller ha ett antal gemensamma terminaler. Den andra deluppsättningen bör enligt samma resonemang som för den första deluppsättningen innefatta åtminstone två terminaler. En andra deluppsättning med endast en terrninal skulle motsvara en centraliserad beslutstruktur, vilket är ett av de särdrag som den föreliggande uppfinningen ämnar undvika, på grund av de självklara nackdelarna.

I några fall, där styrätgärder är extremt enkla och sannolikheten för sådana åtgärder är mycket osannolik, kan den aktuella beslutsfattande logiska enheten anses vara inte nödvändig. En närbelägen terminal kan då genomföra driften av sådan nödstyrning, genom att tillhandahålla en anslutning mellan utdatagränssnittet 91 och kommunikationsgränssnittet 96 med hög hastighet. I en första terminal påverkar den beslutsfattande logiska enheten 92 inte endast besluten som har att göra med dess egna associerade kraftsystemsobjekt, utan även med kraftsystemsobjekt associerade med en närbelägen terminal. Om en styråtgärd på ett sådant närbeläget objekt tillhandahålls den interna kommunikationsgränssnittet 96 med hög hastighet för vidarbefordran till den bestäms, styrsignalen till närbelägna terrninalen. I den närbelägna terrninalen, vilken i grunden saknar beslutslogikerna, tas styrsignalen emot i kommunikationsgränssnittet 96 med hög hastighet och skickas vidare direkt till utdatagränssnittet 91. Sådana lösningar är emellertid inte lämpliga när tidsaspekterna är kritiska, eftersom det involverar ytterligare kommunikationssteg.

Fig. 9 visar ett flödesdiagram för ett generellt förfarande, för systemskydd enligt den föreliggande uppfinningen. Processen börjar i steg 200. I steg 202 samlas måtsignaler som motsvarar kraftsystemsegenskaper in i terminaler, som innefattas i en första deluppsättning av terminaler. Data associerat med mätningarna förmedlas till terminaler, som innefattas i en andra deluppsättning av terminaler i steg 204. Förmedlingen sker via en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs. I steg 206 bearbetar den andra deluppsättningens terminaler tillgängligt data för utvärdering av systemstabilitet och störningssituation. I steg 208 bestäms det om något 10 15 20 25 30 517 963 24 behov av nödåtgärder för systemskydd föreligger. Om inga nödskyddsåtgärder är nödvändiga fortsätter processen till steg 212. Om nödskyddsåtgärder är nödvändiga fortsätter processen till steg 210, där styrsignaler för att driva på sådana skyddsåtgärder tillhandahålls. Processen avslutas i steg 212.

Förfarandet enligt den föreliggande uppfinningen kan implementeras som programvara, maskinvara eller en kombination därav. En datorprogramsprodukt som implementerar förfarandet eller en del därav innefattar en programvara eller ett datorprogram som körs på en allmän eller en speciellt anpassad dator, processor eller mikroprocessor. Programvaran innefattar kodelement för datorprogram eller koddelar för programvara som får datorn att utföra förfarandet genom användning av åtminstone ett av stegen tidigare beskrivet i Fig. 9. Programmet kan lagras helt eller delvis på eller i ett eller flera lämpliga datorläsbara medier eller dataminnesorgan såsom en magnetdisk, CD-ROM eller DVD-disk, hårddisk, magneto-optiskt minnesorgan, i RAM eller obeständígt minne, i ROM eller flashminne, som fast programvara, eller på en dataserver.

Lämpliga primära kraftsystemstorheter som kan uppmätas och användas som indata till systemskyddsterminalerna är t.ex. spänning, ström, status för högspänningsutrustning i kraftsystem, status för styr- och skyddsutrustning i kraftsystem, såsom start- och utlösningssignaler, samt positioner eller aktuella värden för styrfunktioner. Storleken, fasvinkeln och frekvensen är de mest intressanta särdragen vid mätning av spänningar och strömmar.

Högspänningsutrustning i kraftsystem innefattar utrustning såsom transformatorer, brytare, frånskiljare, kondensatorbankar, reaktorer, och styr- och skyddsutrustning för kraftsystem spänningsregulatorer, turbinregulatorer, ställdon för ventiler, reläer som innefattar t.ex. såväl HVDC- och FACTS-regulatorer. Även andra storheter kan användas.

Storheterna är företrädesvis tidsmärkta. Från tidsmärkta mätningar kan komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter, härledas. Storheterna kan förmedlas såsom uppmätta eller kan förbearbetas innan de förmedlas till andra terminaler. lO 15 20 25 30 517 963 25 n o u o v ø n n n o q u u n Baserat på dessa storheter kan ett stort antal relaterade storheter härledas, såsom frekvens, derívator av storheterna, aktiv och reaktiv effekt. Även summor, differenser, max- och minvärden härleds lätt. Även relationsstorheter såsom gränsvärden, “större än”, “mindre än”, etc. kan räknas ut och användas.

Mätningarna kan härledas från många olika givare i kraftsystemet. Icke- begränsade exempel är t.ex. spänningstransformatorer, strömtransformatorer, binära signaler från reläer, givare för aktiv och reaktiv effekt, givare för generatorhastighet och temperaturgivare. Mer specifika givare såsom såväl fasmätutrustningar (PMU-enheter), indikatatorer för spänningsinstabilitet (eng. “ voltage instability predictors” VIP) som omvandlare känsliga för frekvensinstabilitet, svagt dämpade effektsvängningar och transienta instabiliteter, kan också användas.

En fasmätenhet (PMU-enhet) tillhandahåller kontinuerliga eller samplade fasmätningar i realtid. Synkroniserade fasmätningar beskriv t.ex. i "Synchronized Phasor Measurements in Power Systems" av A.G. Phadke i IEEE Computer Applications in Power, vol. 6, nr. 2, april 1993, sidorna 10- 15. Sådan utrustning finns kommersiellt tillgänglig från flera olika leverantörer, t.ex. PMU modell 1690 från Macrodyne, Inc. Denna PMU-enhet har en effektiv sampelfrekvens på mer än 2 kHz och är tidssynkroniserad, genom användning av GSP-tid, till en noggrannhet av lps.

Driften av en prediktor för spänningsinstabilitet (VIP) beskrivs t.ex. i "Grids Get Smart Protection and Control" av K. Vu et. al., IEEE Computer Application in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 40-44. Sådana prediktorenheter kan konstrueras för att verka direkt på mätningar och tillhandahålla styrsignaler som indata till en systemskyddsterminal. VIP- enheten verkar då endast på lokalt erhållet data och är en inmatningsanordning till systemskyddsterminalen. Alternativt, kan en VIP- enhets algoritmer användas och integreras i systernskyddsterminalens 10 15 20 25 30 517 963 26 o :nan | beslutsfattande process. VIP-enheten kommer då att utgöra en del av den beslutsfattande logiska enheten 92 (Fig. 8).

Prediktorer känsliga för frekvensinstabilitet, termiska överträdelser som påverkar stabilitetsegenskaper, svagt dämpade effektsvängningar och transienta stabiliteter kan på samma sätt utnyttjas i nätvärnet. De kan implementeras som separata enheter som endast verkar på lokala mätningar, eller kan implementeras som en del av systemskyddsterminalernas beslutslogik.

Nödstyråtgärderna skickas som order till objekt i kraftsystemet. Lämpliga, men inte begränsande exempel skulle kunna vara generatorregulatorer, spänningsregulatorer för generatorer (eng. “Automatic Voltage Regulators”), regulatorer för högspänd likström (eng. “ High Voltage Direct Current”, HVDC), regulatorer för statiska kompensatorer (eng. “Static Var Compensatox-'fl SVC) och FACTS-komponenter (eng. ”Flexible AC Transmission Systems”), lindningskopplare på transformatorer och brytare för t.ex. lastbortkoppling, generatorbortkoppling, shuntkondensatorer och shuntreaktorer. De flesta konventionella styrbara objekt kan användas för att utföra erforderliga nödstyråtgärder enligt besluten tagna av systemskyddsterrninalen.

Kommunikationssystemet är en viktig del av den föreliggande uppfinningen.

Eftersom nåtvärnet verkar i ett nöddrifttillstånd för ett kraftsystem är tiden en viktig faktor. Data måste förmedlas » mellan de olika systemskyddsterminalerna på ett sådant snabbt sätt att nödåtgärder fortfarande kan ha den avsedda effekten. Användning av ordinära kommunikationssystem, vilka delar kommunikationsresurserna, ger en oacceptabel osäkerhet i kommunikationshastigheten.

Den föreliggande uppñnningens kommunikationssystem kräver således en väsentligen declicerad kommunikationsresurs för kommunikationen mellan systemskyddsterminalerna. Sådan dedicering säkerställer att överföringstiden 10 15 20 25 30 27 ' ' o om q . u inom kommunikationsnätet kan uppskattas och allt data kan vara tillgängligt vid alla terminaler inom en förutbestämd tid. Värdet på denna tid beror på kommunikationsresursens överföringskapacitet, mängden data som ska förmedlas och kommunikationsnätets konfiguration. För att kunna upprätta skydd mot transient vinkelinstabilitet, transient spänníngsinstabilitet, frekvensinstabilitet och dämpning av systemomfattande effektsvängningar är kraven på den förutbestämda maximala kommunikationstiden i storleksordningen delar av en sekund. Ett par hundra millisekunder behövs för transient vinkelinstabilitet och transient spänningsinstabilitet. Tidsgränser på en sekund skulle kunna vara tillräckliga för frekvensinstabilitet och därnpningssyften. För skydd mot spänningsinstabiliteter i en längre tidsaspekt är kommunikationstider upp mot fem sekunder vanligtvis acceptabla.

Kommunikationsresursens kapacitet måste anpassas därefter, vilket betonar vikten av fasta (eller åtminstone förutsägningsbara) fördröjningar i kommunikationssystemet.

Uttrycket “kommunikationsresurs” avser i detta dokument vilken begränsad allokerbar kommunikationsresurs som helst. Exempel kunde vara tidluckor eller frekvensband i kommunikationssystem med radioöverföring, eller till och med separata fysiska ledningar, såsom dedicerade fibrer eller kablar. Det viktiga särdraget är att resursens kapacitet är permanent allokerad till nätvärnet och inte påverkas av konkurrerande trafik.

Den aktuella implementeringen av kommunikationssystemet kan enligt konventionell teknik utföras på många olika sätt. Fibernät, mikrovågsledningar eller för kortare avstånd även kopparkablar är möjliga lösningar, antingen separata eller i kombination. Kommunikation som använder allmänt tillgängliga nät såsom Internet skulle också vara möjliga om tillförsäkras. kraftledningsbärare kan vara ett väl passande alternativ. Sannolikheten för överföringskraven kan Kommunikation baserad på avbrott i kommunikationen ökar emellertid i samband med instabilitet i nätet. o ~>>..- 10 15 20 25 30 517 963 - 28 ' - - .. J. ..' 2 Det kommer att inses av fackmannen att olika modifieringar och ändringar kan göras av den föreliggande uppfinningen utan att avvika från dess omfattning, vilka definieras av de bifogade patentkraven.

REFERENSER C. Counan et. a1.: "Major Incidents on the French Electric System: Potentiality and Curative Measurement", IEEE Transactions on Power Systems, vol. 8, nr. 3, augusti 1993, sidorna 879-886.

M. Bidet: “Contingencies System against Loss of Synchronism based on Phase Angle Measurements”, Electricité de France (EdF) Report 93NR00009, Direction des Etudes et Recherches, mars 1993.

B. Ingelsson et. a1.: "Special Protection Scheme against Voltage Collapse in the South Part of the Swedish Grid", CIGRE Paper 38-105, Paris, augusti 1996.

B. Ingelsson et. a1.: "Wide-Area Protection Against Voltage Collapse", IEEE Computer Applications in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 30-35.

O. Samuelsson: "Wide Area Measurements of Power System Dynamics - The North American WAMS Project and its Applicability to the Nordic Countries" Elforsk Report 99:50, Lunds tekniska högskola, januari 2000.

L.H. Fínk and K. Carlsen: "Operating under Stress and Strain", IEEE Spectrum, vol. 15, nr. 3, mars 1978, sidorna 48-53.

A.G. Phadke: "Synchronized Phasor Measurements in Power Systems", IEEE Computer Applications in Power, vol. 6, nr. 2, april 1993, sidorna 10-15.

K. Vu et. al.: "Grids Get Smart Protection and Control", IEEE Computer Application in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 40-44. lO 15 20 25 30 517 963 wo va; I i g ; ".U : .I 29 APPENDIX 1 Gruppering i drifttillstånd Följande text är ett försök att definiera drifttillstånden baserade på koncepten som presenterats i L.H. Fink och K. Carlsen "Operating under Stress and Strain", IEEE Spectrum, v01. 15, nr. 3, mars 1978, både matematiskt och i ord.

Notera: Understrukna symboler (x, y, z, p) och siffror (noll) betecknar vektorer, medan versaler F, G och H används för att beteckna tillståndekvationer, likhets- respektive olikhetsvillkor. Derivator av tillståndvariabler med avseende på tiden skrivs som “x-prick”.

Kraftsystemet kan modelleras med en uppsättning av differentialekvationer och en uppsättning av algebraiska ekvationer, dvs. ett differential- algebraiskt system av ekvationer eller en DAE-modell (eng. “ Differential- Algebraic system of Equations”). En allmän form för en UAE-modell kan skrivas som: l , l |>< || '11 ß* |*< VU 7 IG ll Bl L* 1%! Vt: med en känd uppsättning av begynnelsevillkor. I formuleringen ovan är 5 en vektor med dynamiska systemtillstånd, ibland kallad tillståndsvariabler, X är en vektor med algebraiska, effektflödestillstånd (dvs. systemvariabler associerade med de icke-linjära algebraiska villkoren) och B är en vektor med parametervärden.

En andra uppsättningar av ekvationer som representerar olikhetsvillkor kan läggas till till systemet av differential-algebraiska ekvationer ovan. 10 15 20 25 30 517 963 so n , . o n v o o - | 1 o u a» Olikhetsvillkoren kan till exempel representera systemvariabler, såsom strömmar och spänningar, vilka inte får överskrida maximala nivåer som representerar begränsningar hos fysisk utrustning.

, ) IO lë< ll ll Q *fi f; g? k* re 'SL Is , l lo V Q f? |% lä: där den sista uppsättningen av ekvationer, olikhetsvillkoren, om så är nödvändigt skulle kunna delas upp i en uppsättning av strikta olikheter och en uppsättning av olikheter större än eller lika med noll; dvs. (_) > H dä, Z, p) och (_)2H2(5,;_»,p). I flesta fall är det möjligt att skriva om alla typer av olikhetsvillkor till strikta olikheter.

Drifttillstånden kan baseras på den grundläggande DAE-modellen ovan utvidgad med en säkerhetsmarginal som ger avståndet till det definierade osäkra tillståndet.

Under normal drift mäste reservmarginaler för såväl överföring som för generering vara tillräckliga för att tillhandahålla en lämplig säkerhetsnivå med hänsyn till belastningarna till vilka systemet kan vara utsatt för. Om en störning, som enligt de konstruktionskriterier som är tillärnpbara för det studerade kraftsystemet, skulle resultera i en överträdelse av vissa olikhetsvillkor (eller ännu värre likhetsvillkor) skulle marginalen i detta fall anses vara otillräcklig (negativ). Utrustningen skulle tex. vara överbelastad, mer eller mindre allvarligt, över dess märkkapaciteter.

De dynamiska tillstånden beskriver övergången, dvs. vägen för tillståndsvariabeluppsättningen, mellan jämviktspunkter, där dx/dt=O.

Drifttillständen som ska definieras, syftar huvudsakligen på kraftsystemdrift, dvs. i styrcentraler, där huvuddelarna av studierna, idag, utförs i en statisk eller åtminstone kvasistatisk miljö. Kraftsystemdynamiken 10 15 20 25 30 517 963 31 “ " ' kan generellt delas upp i elektromagnetiska, elektromekaniska eller långsiktiga fenomen. Denna uppdelning baseras på den tidsskala i vilken olika fenomen utövar deras huvudsakliga påverkan.

Såväl all elektromagnetisk och elektromekanisk dynamik hos generatorer som all dynamik hos nåt och laster anses i följande diskussion vara i stadigt tillstånd (eng. ”steady-state”), dvs. de motsvarande tillståndsvariablerna är vid jämviktsvärden. Detta verkar vara ett rimligt antagande för uppdelningen i drifttillstånd för driftöverväganden för kraftsystem, medan transienter naturligtvis måste tas i beaktande för både drift- och skyddsövervägande.

Notera att förhållandet ovan inte anger om en funnen jämviktspunkt är stabil eller inte, om sådana punkter alls existerar.

En jämviktspunkt är asymptotiskt stabil om alla närliggande lösningar inte endast stannar i närheten utan även strävar mot denna jåmviktspunkt när tiden går mot oändligheten. För normal drift antas det att driftpunkten för det studerade systemet av tillståndsvariabler efter det sista omkopplingsförfarandet, dvs. för förhållandet efter ett fel, kommer att ligga i regionen som dras till jämviktspunkten efter ett fel, vilken är en asymptotiskt stabil jämviktspunkt, om en sådan punkt existerar. Om detta antagande överskrids allvarligt, kommer det även att visa sig i likhets- och Olikhetsvillkoren.

Tre uppsättningar av generiska ekvationer, en differentiell och två algebraiska reglerar således kraftsystemets drift. Enligt beskrivningen ovan beskriver den differentiella uppsättningen de fysikaliska lagar som styr det dynamiska beteendet hos systemets komponenter. De två algebraiska “likhetsvillkor” och “olikhetsvillkofl .

Likhetsvillkoren hänför sig till systemets totala last och totala generering. uppsättningarna innefattar Olikhetsvillkoren anger att vissa systemvariabler, såsom strömmar och spänningar, inte får överskrida maximala nivåer eller falla under minimumnivåer. Maximala nivåer kan t.ex. representera begränsningar på grund av termisk belastning hos fysisk utrustning. lO 15 20 25 30 517 963 v . , ... . . . . . . . z . . .n j : v: :nu n . ,' I Q . o v , 32 " "' 'Û I Illv I Baserat på diskussionen ovan verkar det tillräckligt att inkludera ekvationssystemen för likhets- och olikhetsvillkor tillsammans med ett mått på marginalen för att definiera drifttillstånd som används för driftsyften.

Följande matematiska formulering skulle därför kunna utgöra en grund för uppdelningen i drifttillstånd. Grunden inkluderar likhets- och olikhetsvillkoren, dvs.

Glæ, l , l |o ll |“< Po 7 9 HW.

V VB tillsammans med ett “mått” av säkerhetsmarginalen, kallad M. Om M är positiv, M > 0 , är säkerhetsmarginalen tillräcklig med avseende på konstruktionskriterier för kraftsystemet, dvs. dimensioneringsregler.

Likhets- och olikhetsvillkoren anses antingen vara “ok” om de är uppfyllda eller “överträdda” om de inte är uppfyllda, medan marginalen anses vara “ok” om den är positiv och “överträdd” om den är negativ.

Drifttillstånden definierade av Fink och Carlsen skulle i den matematiska formuleringen presenterad ovan kunna klassificeras enligt listningen nedan: Normal: G ok dvs. G(J_c, X, BF Q H ok dvs. H(§,X,B)<(_) M ok dvs. M > 0 Beredskap: G ok dvs. GQ, X, 2): Q H Ok dvs. Hx,x,g)<(_) M överträdd dvs. M <0 Nödfaii; G ok dvs. G(¿,y,p)=o lO 15 20 517 963 nu nu; 33 H överträdd dvs. H (_15, y, E) > Q M överträdd dvs. M < 0 Ytterlighet: G överträdd dvs. GQ, y, 2): Q H överträdd dvs. H(1¿,y,B)> Q M överträdd dvs. M < 0 Som visat, kan de fyra drifttillstånden ovan definieras genom användning av dessa tre matematiska relationer.

Under normal drift är båda uppsättningarna av algebraiska ekvationer uppfyllda och säkerhetsmarginalen är tillräcklig med avseende på tillämpbara konstruktíonskriterier. Övergången till beredskapstillstándet sker när säkerhetsmarginalen inte längre är tillräcklig, dvs. M formuleringen ovan. Om situationen fortsätter att förvärras och olikhetsvillkor inte längre är uppfyllda, förändras drifttillståndet till nödtillståndet. Om driftsituationen förvärras ytterligare och även likhetsvillkor överträds, går drifttillståndet över till ytterlighetstillstándet, vilket motsvarar ett delvis eller totalt avbrott i elkraftsystemet.

Claims (34)

1. 0 15 20 25 30 517 963 34 u u u ø ø n ø Q n . - PATENTKRAV l. Nätvärnssystem för skydd av ett totalt elkraftsystems (1) integritet, innefattande: en uppsättning av åtminstone tre systemskyddsterrninaler (18), och kommunikationssystem (22) som förbinder systemskydds- tenninalerna (18), vilka systemskyddsterminaler (18) i sin tur innefattar: en processorenhet (92-95), och en kommunikationsenhet (96) ansluten till processorenheten (92-95) för kommunikation på kommunikationssystemet (22), kännetecknat av att systemskyddsterrninalerna (18) i en första deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterrninaler innefattar organ för erhållande av mätsignaler (88), ansluten till processorenheten (92-95) för insamling av uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1), vilken första deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), systemskyddsterminalerna (18) i en andra deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler innefattar organ för tillhandahållande av styrsignaler (91), ansluten till processorenheten (92- 95) för tillhandahållande av styrsignaler till kraftsystemenheter, vilken andra deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), samt kommunikationsenheten (96) år anordnad för förmedling av data associerat med mätsignalerna över en väsentligen dedicerad kommunikatíonsresurs i kommunikationssystemet (22).'

2. Elkraftsystem (1), innefattande ett nätvårn för skydd av ett totalt elkraftsystems (1) integritet, vilket nätvårn innefattar: en uppsättning av åtminstone tre systemskyddsterrninaler (18), och kommunikationssystem (22) som förbinder systemskydds- terminalerna (18), vilka systemskyddsterminaler (18) i sin tur innefattar: en processorenhet (92-95), och 10 15 20 25 30 517 963 35 en kommunikationsenhet (96) ansluten till processorenheten (92-95) för kommunikation på kommunikationssystemet (22), kännetecknat av att systemskyddsterminalerna (18) i en första deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler innefattar organ för erhållande av mâtsignaler (88), ansluten till processorenheten (92-95) för insamling av uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1), vilken första deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), systemskyddsterminalerna (18) i en andra deluppsåttning av uppsättningen av systemskyddsterminaler innefattar organ för tillhandahållande av styrsignaler (91), ansluten till processorenheten (92- 95) för tillhandahållande av styrsignaler till kraftsystemenheter, vilken andra deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), samt kommunikationsenheten (96) är anordnad för förmedling av data associerat med mätsignalerna över en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs i kommunikationssystemet (22).

3. System enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att karakteristiken för elkraftsystemet (1) innefattar åtminstone en av: tidsmårkta spänningsvärden: tidsmärkta strömvården; komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter; frekvens; samt stabilitetsindikatorer.

4. System enligt något av patentkraven 1 till 3, kännetecknat av att processorenheten (92-95) hos systemskyddsterminaler (18) som tillhör den andra deluppsättningen innefattar beslutsbearbetande organ (92) för kraftsystemstyrning.

5. System enligt något av patentkraven 1 till 4, kännetecknat av att var och en av processorenheterna (92-95) hos systemskyddsterminaler (18) som tillhör den andra deluppsåttningen innefattar åtminstone en av: 10 15 20 25 30 517 963 36 organ för detektering av allvarlig risk för spänningsinstabilitet; organ för detektering av allvarlig risk för frekvensinstabilitet; organ för detektering av överträdelse av termiska gränsvärden, som påverkar kraftsystemstabilitet; organ för detektering av svagt dämpade effektsvängningar; samt organ för detektering av allvarlig risk för transient vinkelinstabilitet.

6. System enligt något av patentkraven 1 till 5, kännetecknat av att den andra deluppsättningens systemskyddsterminaler (18) även innefattar minnesorgan (93, 95) för lagring/ hämtning av data.

7. System enligt något av patentkraven 1 till 6, kännetecknat av att kommunikationsresursen är dimensionerad för att överföra data mellan vilka två systemskyddsterrninaler (18) i uppsättningen som helst inom en förutbestämd tid.

8. System enligt patentkrav 7, kännetecknat av att den förutbestämda tiden är mindre än 5 s.

9. System enligt patentkrav 8, kännetecknat av att den förutbestämda tiden år mindre än 1 s.

10. System enligt något av patentkraven l till 9, kännetecknat av att åtminstone tre av systemskyddsterminalema (18) är försedda med åtminstone två kommunikationslänkar var.

11. System enligt patentkrav 10, kännetecknat av att åtminstone två av systemskyddsterminalerna ( 18) är försedda med åtminstone tre kommunikationslänkar var. 10 15 20 25 30 517 963 37

12. System enligt något av patentkraven 1 till 11, kännetecknat av att datat överfört i kommunikationssystemet (22) år tillgängligt för alla systemskyddsterminaler (18) i uppsättningen.

13. System enligt något av patentkraven 1 till 12, kännetecknat av att åtminstone en av uppsättningens systemskyddsterminaler (18) vidare innefattar organ för externt informationsutbyte (97).

14. System enligt något av patentkraven l till 13, kännetecknat av att systemskyddsterminalerna (18) är väsentligen dedicerade terminaler.

15. Systemskyddsförfarande för skydd av integriteten för ett totalt elkraftsystem (1), som har en uppsättning av åtminstone tre systemskydds- terminaler (18), innefattande stegen: att samla in mätsignaler (72) associerade med uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1) i en första deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler (18), vilken första deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), att förmedla data associerat med mätsignalerna (72) över en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs till en andra deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler (18), vilken andra deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), att i den andra deluppsättriingens skyddsterminaler (18) bearbeta datat för bestämning av eventuellt behov för systemskyddsåtgärder, samt om systemskyddsåtgärder är nödvändiga, att tillhandahålla styr- signaler till enheter i elkraftsystemet (1). i

16. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 15, kännetecknat av att karakteristiken för elkraftsystemet (1) innefattar åtminstone en av: tidsmärkta spänningsvärden: tidsmärkta strömvärden; komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter; frekvens; samt 10 15 20 25 30 517 963 38 stabilitetsindikatorer.

17. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 15 eller 16, kännetecknat av att bearbetningssteget vidare innefattar åtminstone ett av stegen: detektering av eventuell förekomst av allvarlig risk för spänningsinstabilitet; detektering av eventuell förekomst av allvarlig risk för frekvensinstabilitet; detektering av eventuell förekomst av överträdelse av termiska gränsvärden, som påverkar kraftsysternstabilitet; detektering av eventuell förekomst av svagt dämpade effektsvängningar; samt detektering av eventuell förekomst av allvarlig risk för transient vinkelinstabilitet.

18. Systemskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 17, kännetecknat av det ytterligare steget att lagra datat i den andra deluppsättningens systernskyddsterrninaler (1 8) .

19. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 18, kännetecknat av att bearbetningssteget innefattar steget att hämta det lagrade datat.

20. Systemskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 19, kännetecknat av att kommunikationssteget utförs inom en förutbestämd tid.

21. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 20, kännetecknat av att den förutbestämda tiden är mindre än 5 s.

22. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 21, kännetecknat av att den förutbestämda tiden är mindre än 1 s. 10 15 20 25 30 517 963 39 n coca n

23. Systernskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 22, kännetecknat av att kommunikationssteget vidare innefattar steget att göra allt data tillgängligt för alla systemskyddsterminaler (18) i den andra deluppsättningen. -

24. Systemskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 23, kännetecknat av att bearbetningssteget vidare innefattar steget att utbyta extern information.

25. Systemskyddsterminal (18) för skydd av ett totalt elkraftsystems (1) integritet, innefattande: en processorenhet (92-95), och en kommunikationsenhet (96) ansluten till processorenheten (92-95), kännetecknad av att systemskyddsterminalen (18) innefattar: organ för erhållande av mätsignaler (88), ansluten till processor- enheten (92-95) för insamling av uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1) , samt organ för tillhandahållande av styrsignaler (91), ansluten till processorenheten (92-95) för att tillhandahålla styrsignaler till kraftsystemenheter, vilken kommunikationsenhet (96) är anordnad för förmedling av data associerat med mätsignalerna över en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs.

26. Systemskyddsterminal enligt patentkrav 25, kännetecknad av att karakteristiken för elkraftsystemet (1) innefattar åtminstone ett av: tidsmärkta spänningsvården: tidsmärkta strömvärden; komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter; frekvens; samt stabilitetsindikatorer. 10 15 20 25 30 517 963

27. Systemskyddstermínal enligt patentkrav 25 eller 26, kännetecknad av att processorenheten (92-95) innefattar beslutsbearbetande organ (92) för kraftsystemstyrning.

28. Systemskyddsterminal enligt något av patentkraven 25 till 27, kännetecknad av att processorenheten (92-95) innefattar åtminstone ett av: organ för detektering av allvarlig risk för spänningsinstabilitet; organ för detektering av allvarlig risk för frekvensinstabilitet; organ för detektering av överträdelse av termiska gränsvärden, som påverkar kraftsystemstabilitet; organ för detektering av svagt dämpade effektsvängningar; samt organ för detektering av allvarlig risk för transient vinkelinstabilitet.

29. Systemskyddsterminal enligt något av patentkraven 25 till 28, känneteclmad av minnesorgan (93, 95) för lagring av data.

30. Systemskyddsterrninal enligt något av patentkraven 25 till 29, kännetecknad av att kommunikationsenheten (96) är anordnad för kommunikation på åtminstone två kommunikationslänkar, vid användning av den dedicerade kommunikationsresursen.

31. Systemskyddsterminal enligt patentkrav 30, kännetecknad av att kommunikationsenheten (96) är anordnad för kommunikation på åtminstone tre kommunikationslänkar, vid användning av den dedicerade kommunikationsresursen.

32. Systemskyddsterminal enligt något av patentkraven 25 till 31, kännetecknad av organ för externt informationsutbyte (97).

33. En datorprogramsprodukt som innefattar datorkodsorgan och / eller mjukvarukodsdelar för att få en processor att utföra stegen i något av patentkraven 15 till 24. 0 n u I! una: n ...' g: - - 'I 2 t: . ° ; - -- -' z n u oo : : z 'z :nn-u . ,° v 1 , n . , 517 963 41

34. En datorprogramsprodukt enligt patentkrav 33 ínrymd på, eller i, ett för datorn läsbart medium.