SE524670C2 - En anordning och ett förfarande för effektbalansering - Google Patents

Description

20 25 30 35 524 670 - ; n . .a kopplingsplan, för en allmän beskrivning av lastbortkoppling och för selektion av kopplingsplan hänvisas till (P Kundur): Power System Engineering Series, Power system Stability and Control, 1993, EPRI Editors, sidorna 623-626.

Ett frekvensreläskydd kan såsom utlösningskriterium utnyttja elkraftsystemets nätfrekvens, ett annat alternativ är att utnyttja frekvensens derivata.

Inom ett geografiskt område med en fastställd nominell frekvens exempelvis 50 Hz eller 60 Hz tillåtes nätfrekvensen att variera inom ett fastställt frekvensintervall innefattande den nominella frekvensen. Vid behov av effektbalansering i ett sådant elkraftsystem, sker lastbortkopplingen i ett fastställt antal steg enligt en, av nätdriftledningen för nämnda elkraftsystem, fastställd kopplingsplan vid olika frekvensnivåer och tidsfördröjning i olika noder, med frekvensnivå och tidsfördröjning, i beroende av aktuell frekvensnivå, baserad på aktuella bestämmelser för området i fråga. För varje steg kan en funktion med direkt lastbortkoppling och / eller en tidsfördröjd funktion med konstanttidsfördröjd lastbortkoppling utföras.

Inom Nordel där den nominella frekvensen är 50 Hz tillåtes nätfrekvensen normalt att variera mellan 49,9 Hz och 50,1 Hz. Vid behov av effektbalansering i ett elkraftsystem inom Nordel, sker lastbortkopplingen såsom ovan nämnts i ett fastställt antal steg enligt en, av nätdriftledningen för nämnda elkraftsystem, fastställd kopplingsplan vid olika frekvensnivåer och tidsfördröjning i olika noder, med frekvensnivå och tidsfördröjning i beroende av aktuell frekvensnivå baserad på Nordels bestämmelser. Typiska värden för tidsfördröjningen är 0,15 s för direkt lastbortkoppling och 20 s för konstanttidsfördröjning av lastbortkopplingen.

Ett frekvensreläskydd som har en tidsfördröjning för konstanttidsfördröjning inställd initialt när systemet driftsätts kan ställas om med en ny tidsfördröjning, exempelvis efter det att en lastfrånkoppling initierats av nämnda frekvensreläskydd, nämnda omställning med en ny tidsfördröjning görs med syfte att optimera nämnda frekvensreläskydds inställning i det aktuella elkraftsystemet. Detta förfarande ändrar gällande kopplingsplan, eftersom frekvensreläskydden är inbördes relaterade enligt denna kopplingsplan, vilket medför en omställning även av övriga frekvensreläskydd i elkraftsystemet. 10 15 20 25 30 35 o u n u oc . - Q - q u n- 524 670 u n u - s; Produktionsbortkoppling är en annan känd metod som används i många elkraftsystem som en skyddsfunktion för att undvika sammanbrott i elkraftsystem. Procluktionsbortkoppling är överfrekvensstyrd och utförs med ett frekvensreläskydd av samma typ som ovan beskrivits för underfrekvensstyrning men vars frekvens- och tidparametrar givits andra värden.

Det kan dock inträffa att en sådan lastbortkoppling eller produktionsbortkoppling sker i en för kraftsystemets aktuella tillstånd olämplig nod, kopplingspunkt, vilket leder till att nämnda bortkoppling förvärrar det otillåtna tillståndet, och därmed aktiverar ytterligare skyddsfunktioner vilket ytterligare förvärrar det otillåtna tillståndet och leder till att ett sammanbrott inträffar i elkraftssystemet. För att möjliggöra fortsatt drift är det således av stor betydelse i vilka kopplingspunkter, noder, i elkraftsystemet som lastbortkopplingen görs.

Effektbalansering medelst underfrekvensstyrd lastfrånkoppling eller överfrekvensstyrd produktionsbortkoppling sker som ovan beskrivits enligt känd teknik genom bortkoppling av last eller produktion, nämnda bortkoppling visserligen utförd i beroende av den momentana nätfrekvensen, men enligt en kopplingsplan med en förutbestämd selektion av inbördes ordning mellan elkraftsystemets kopplingspunkter, noder. Detta kan dock leda till att en för kraftsystemets aktuella tillstånd olämplig nod, kopplingspunkt, bortkopplas.

REDoGöRELsE FöR UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för effektbalansering i ett elkraftsystem, samt en anordning för genomförande av förfarandet.

Enligt uppfinningen åstadkommes detta och andra ändamål genom att i ett elkraftsystem, innefattande ett antal noder, avkänna ett momentanvärde av elkraftsystemets nätfrekvens och att i beroende av närnnda momentanvärdes frekvensavvikelse från ett referensfrekvensvärde koppla bort en vald del av 10 15 20 25 30 35 524 670 elkraftsystemet ansluten i en nod, i nämnda nod, och att avkänna ett spänningsamplitudvärde i nämnda nod, och att bilda ett storleksmått på nämnda spänningsamplitudvärdes avvikelse relativt ett referensamplitudvärde och att bilda en tidsfördröjning i beroende av nämnda storleksmått och att koppla bort nämnda del av elkraftsystemet i beroende av nämnda tidsfördröjning.

Nämnda spänningsamplitudvärde representerar exempelvis ett medelvärde, ett effektivvärde, eller en symmetrisk komponent i en trefasspänning.

I ytterligare en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen bildas nämnda storleksmått såsom absolutbeloppet av en differens av nämnda spänningsamplitudvärde och nämnda referensamplitudvärde.

I ännu en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen bildas nämnda storleksmått såsom en kvot av det momentana amplitudvärdet och referensamplitudvärdet.

I ytterligare en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen bildas nämnda tidsfördröjning såsom en inverttidsfördröjning i beroende av nämnda storleksmått.

I ännu en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen bildas nämnda tidsfördröjning såsom en funktion av logaritmen av nämnda storleksmått.

I ytterligare en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen bildas nämnda tidsfördröjning enligt en beräkningsmodell i beroende av nämnda storleksmått, eller i beroende av en ur den elektriska växelspänningen härledd storhet, såsom exempelvis växelspänningens amplituds tidsderivata, nämnda tidsfördröjning kan även erhålla ett förutbestämt värde, såsom en konstanttidsfördröjning.

I ännu en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen är nämnda valda del av elkraftsystemet är en last och nämnda referensfrekvensvärde är valt såsom ett minsta tillåtna momentanvärde av elkraftssystemets nätfrekvens och nämnda del av elkraftsystemet kopplas bort om nämnda frekvensavvikelse 10 15 20 25 30 524 670 u o n . .n indikerar att momentanvärdet av elkraftssystemets nätfrekvens understiger nämnda referensfrekvensvärde.

I ytterligare en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen är nämnda valda del av elkraftsystemet är kraftproducerande och nämnda referensfrekvensvärde är valt såsom ett största tillåtna momentanvärde av elkraftssystemets nätfrekvens och nämnda del av elkraftsystemet kopplas bort om nämnda frekvensavvikelse indikerar att momentanvärdet av elkraftssystemets nätfrekvens överstiger nämnda referensfrekvensvärde.

I ännu en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen innefattar anordningen dataprogramprodukter innehållande dataarkitektur eller dataprogramkod innefattande programinstruktioner som styr en dator eller en datorprocess att utföra eller simulera ett förfarande för Stabilisering av effektbalansen i ett elkraftsystem i enlighet med uppfinningen.

I ytterligare en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen innefattar ett dataprogram programinstruktioner som styr en dator eller en datorprocess att styra eller simulera ett förfarande för Stabilisering av effektbalansen i ett elkraftsystem i enlighet med uppfinningen.

I ännu en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen är ett dataprogram som styr en dator eller en datorprocess att styra eller simulera ett förfarande för Stabilisering av effektbalansen i ett elkraftsystem i enlighet med uppfinningen inspelat på ett eller flera datorläsbara media.

Ytterligare vidareutvecklingar av uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning och patentkrav.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare förklaras genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, i vilka 10 15 20 25 30 35 524 670 ''''' " 6 figur 1 visar ett elkraftsystem innefattande ett skyddsdon enligt känd teknik samt en utföringsform av uppfinningen, såsom ett enlinjeschema och ett blockschema, figur 2 visar en utföringsform av ett skyddsdon enligt känd teknik såsom ett enlinjeschema och ett blockschema, figur 3A visar en utföringsform av uppfinningen såsom ett enlinjeschema och ett blockschema, figur 3B visar en beräkningsenhet innefattad i uppfinningen såsom ett enlinjeschema och ett blockschema, figur 4A visar en utföringsform av uppfinningen såsom ett flödesschema och figur 4B visar ytterligare en utföringsform av uppfinningen såsom ett flödesschema.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Den följande beskrivningen avser såväl förfarandet som anordningen.

Anordningen innefattar organ, i figurerna visade såsom flödesschemor och blockschemor. Blockschemorna kan uppfattas både som ett signalflödesdiagram och ett blockdiagram beskrivande en utrustning för anordningen. En funktion utförd i ett flödesschema eller av ett block visat i blockdiagrammet kan i tillämpliga delar implementeras genom analog och/ eller digital teknik, men utföres med fördel som program i en mikroprocessor, i ett dataprogram eller såsom ett dataprogramkodelement utfört i en dator eller en datorprocess. Det skall förstås att då de i figuren visade flödena och blocken benämns såsom i ett fysiskt utförande som don, apparat etc. är de, i synnerhet då funktionen är implementerad som mjukvara i en rnikroprocessor, att uppfatta som medel för att åstadkomma en önskad funktion. Följaktligen, såsom det kan vara i detta fall, kan uttrycket ”signal” även uttolkas som ett värde genererat av ett dataprogram och även uppträda 10 15 20 25 30 35 o - o n - u _.

I - o > . ,, 524 670 - . . . .o enbart i denna form. Blocken nedan gives endast en funktionell beskrivning eftersom dessa funktioner på i och för sig känt sätt kan implementeras av en fackman.

För att ej tynga framställningen med för fackmannen självklara distinktioner, används i allmänhet samma beteckningar för de storheter som uppträder i ledningar, skyddsdon och last, som för de mot dessa storheter svarande mätvärden och signaler/ beräkningsvärden som påförs och behandlas i det följande beskrivna skyddsdonet.

Figur 1 visar såsom ett blockschema och ett enlinjeschema ett elkraftsystem innefattande ett antal noder V1, V2,..., elutrustning såsom produktionsenheter, generatorer G1, G2,. . ., motorer M1,. . ., transformatorer T1, T2,. . ., belastningar L1, L2,. .. . Till varje nod i elkraftsystemet är en del av elkraftsystemet tillordnad såsom exempelvis en samlingsskena, en eller flera laster, växelströmsmaskiner, eller produktionsenheter såsom generatorer, till ett urval av noderna är även ett skyddsdon för var och en av de valda noderna anslutet, nämnda skyddsdon exempelvis innefattande ett frekvensrelä. I figuren visas även två sådana skyddsdon, 4A som utnyttjas såsom underfrekvensskydd och 4C som utnyttjas såsom överfrekvensskydd. Skyddsdonet 4A, som utnyttjas såsom underfrekvensskydd, är anslutet till en av noderna V4, nämnda skyddsdon möjliggör effektbalanseríng med känd teknik medelst frekvensstyrd lastbortkoppling i nämnda nod, i detta fall av en till noden ansluten transformator T3 med en last L1. Till en ytterligare nod V1 är skyddsdonet 4C, som utnyttjas såsom överfrekvensskydd, samt en transformator T1 ansluten till en generator G1 anslutna, nämnda skyddsdon möjliggör effektbalanseríng medelst frekvensstyrd produktionsbortkoppling. Lastbortkopplingen respektive produktionsbortkoppling utförs i beroende av avkänd aktuell frekvens i respektive nod, V4 och V1.

Figur 2 visar såsom ett blockschema och ett enlinjeschema mer utförligt ovan beskrivna skyddsdon 4A i nod V4, belastning L1, och transformator T3, samt en elektrisk linje 6, ett spänningsmätdon 7, ett strömbrytdon 8, samt en elkraftnätdel 1 innefattande det övriga elkraftsystemet. Skyddsdonet innefattar på känt sätt ett frekvensrelä 41 innefattande rnikroprocessorer med tillhörande hjälpelektronik, samt en manöverkrets 432. coon 10 15 20 25 30 35 a | u n u < . , __ I n n . . .. 524 670 I nämnda nod är transformatorn med en belastning, samt elkraftnätdelen innefattande det övriga elkraftsystemet ansluten. Den elektriska linjen förbinder noden med transformatorn, mellan noden och transformatorn i nämnda linje är brytdonet anslutet. Till brytdonet är nämnda skyddsdon anslutet, vilket skyddsdon är ämnat att styra strömbrytdonet. Mellan transformatorn och noden är även spänningsmätdonet anslutet till linjen, vilket spänningsmätdon i detta fall är en spänningstransformator, med syfte att avkänna ett mätvärde representerande en växelspänning som utnyttjas för att bilda ett värde representerande den momentana nätfrekvensen.

Det aktuella värdet för nätfrekvensen är såsom känt gemensam för hela det synkrona växelspänningssystemet, detta utnyttjas i skyddsdonet med utförande enligt uppfinningen såsom en felindikerande funktion.

Det skall förstås att nedanstående beskrivning av ett frekvensrelä är en modell för ett frekvensrelä, och för att ej tynga framställningen med för fackmannen självklara konstruktionsförutsättningar förutsätts exempelvis nämnda väljare och tidkrets vara modeller för en väljare och en tidkrets, exempelvis implementerade som digitala kretsar eller som programkod i ett dataprogram, samt att vid en fysisk implementering av ett sådant frekvensrelä förutsätts detta på känt sätt dessutom innefatta hjälpelektronik och driftmedel.

Frekvensreläet innefattar på känt sätt en signalingång för ovan nämnda mätvärde, samt ett antal signalutgångar, en första mätvärdesbildande krets 411, en första jämförande krets 412a, en andra jämförande krets 413a, en tredje jämförande krets 412b, en fjärde jämförande krets 413b, en första tidkrets 414, och en Eller-krets 415. Frekvensreläet innefattar vidare en väljare med tvâ lägen, vilka lägen ställs in med två synkroniserade kontakter S1 och S2, i ett första läge (A, C), utnyttjas frekvensreläet för lastbortkoppling, och i ett andra läge (B, D) utnyttjas frekvensreläet för produktionsbortkoppling.

Figur 2 visar väljaren (S1, S2) inställd i det första läget (A, C) för lastbortkoppling, frekvensreläet utnyttjar därmed en länk för direkt bortkoppling, innefattande den första jämförande kretsen 412a, samt en 10 15 20 25 30 35 . . . . . . , __ ~ . . . . ., 524 670 konstanttidlänk innefattande den andra jämförande kretsen 413a samt den första tidkretsen 414.

Mätdonet avkänner kontinuerligt en växelspänning som påförs belastningen, mätdonet bildar i beroende därav ett växelspänningsrepresenterande mätvärde U1 som påförs frekvensreläet i skyddsdonet. Frekvensreläet avkänner nämnda växelspänningsrepresenterande mätvärde med ett valt tidsintervall. Ett typiskt tidsintervall är cza 1 ms mellan varje avkännande av växelspänningen.

Frekvensreläet påförs det växelspänningsrepresenterande mätvärdet U1, och den första mätvärdesbildande kretsen 411 i frekvensreläet bildar med ett regelbundet tidsintervall i beroende därav ett värde representerande ett momentanvärde av elkraftsystemets nätfrekvens Fm.

Den första och den andra jämförande kretsen 412a respektive 413a påförs därefter samtidigt momentanvärdet av nätfrekvensen Fm. Den första jämförande kretsen 412a i frekvensreläet påförs samtidigt ett första referensfrekvensvärde Frl-. I den första jämförande kretsen detekteras sedan nämnda nätfrekvens momentanvärdes eventuella frekvensavvikelse från det första referensfrekvensvärdet. Om den första jämförande kretsen 412a detekterar en frekvensavvikelse på så sätt att momentanvärdet av nätfrekvensen understiger nämnda första referensfrekvensvärde påförs Eller- kretsen 415 en aktiverande signal.

Om Eller-kretsen påförs minst en aktiverande signal, påför Eller- kretsen i sin tur manöverkretsen en aktiverande signal varvid manöverkretsen 432 aktiverar det skyddsdonsstyrda strömbrytdonet 8 som därmed bryter strömmen i linjen 6 mellan nämnda nod V1 och transformator TB, såsom en lastbortkoppling.

Den andra jämförande kretsen 413a påförs såsom ovan nämnts momentanvärdet av nätfrekvensen Fm samt ett andra referensfrekvensvärde Fr2-. I den andra jämförande kretsen 413a detekteras nätfrekvensens momentanvärdes eventuella frekvensavvikelse från det andra referensfrekvensvärdet. Om den andra jämförande kretsen detekterar en frekvensavvikelse på så sätt att momentanvärdet av nätfrekvensen understiger nämnda andra referensfrekvensvärde och om den första tidkretsen 414 10 15 20 25 30 35 o ø - - » v _ - - n - . . , 524 670 10 detekterar att frekvensavvikelsen kvarstår motsvarande en tidsfördröjning ATI, påförs Eller-kretsen en aktiverande signal. Eller-kretsen aktiverar i sin tur såsom ovan beskrivits manöverkretsen som aktiverar strömbrytdonet som bryter strömmen i linjen 6, i detta fall såsom en konstanttidsfördröjd lastbortkoppling.

Nämnda referensfrekvensvärden väljs så, det första referensfrekvensvärdet Frl- väljs att representera en lägre frekvens än det andra referensfrekvensvärdet Fr2-.

För produktionsbortkoppling, då en kraftproducerande del av elkraftsystemet bortkopplas, är väljaren (S1, S2) inställd i det andra läget (B, D), frekvensreläet utnyttjar därmed en länk för direkt bortkoppling innefattande den tredje jämförande kretsen 412b, och en konstanttidlänk innefattande den fjärde jämförande kretsen 413b samt den första tidkretsen 414.

Den tredje jämförande kretsen 412b påförs nämnda momentanvärde av nätfrekvensen Fm samt ett tredje referensfrekvensvärde Fr1+. I den tredje jämförande kretsen detekteras nätfrekvensens momentanvärdes eventuella frekvensavvikelse från det tredje referensfrekvensvärdet. Om den tredje jämförande kretsen detekterar en frekvensavvikelse på så sätt att momentanvärdet av nätfrekvensen överstiger nämnda tredje referensfrekvensvärde påförs Eller-kretsen en aktiverande signal.

Samtidigt som den tredje jämförande kretsen 412b i frekvensreläet påförs momentanvärdet av nätfrekvensen Fm, påförs detta frekvensvärde även den fjärde jämförande kretsen 412b i frekvensreläet, och ett fjärde referensfrekvensvärde Fr2+. I den fjärde jämförande kretsen detekteras nätfrekvensens momentanvärdes eventuella frekvensavvikelse från det fjärde referensfrekvensvärdet. Om den fjärde jämförande kretsen 413b detekterar en frekvensavvikelse på så sätt att momentanvärdet av elkraftsystemets nätfrekvens överstiger nämnda fjärde referensfrekvensvärde och om den första tidkretsen 414 detekterar att frekvensavvikelsen kvarstår under ett tidsintervall, motsvarande en tidsfördröjning AT1 med ett enligt aktuell kopplingsplan för systemet inställt värde, påförs Eller-kretsen en aktiverande signal.

Into nns u 10 15 20 25 30 35 524 670 I . | » s ' _ 4 0 11 För produktionsbortkoppling väljs det tredje referensfrekvensvärdet Fr1+ större än det fjärde referensfrekvensvärdet Fr2+.

Tidsfördröjning och referensamplitudvärden väljs och justeras enligt den förutbestämda aktuella kopplingsplanen för nämnda elkraftsystem.

Det skall förstås att även en aktiverande signal för direkt bortkoppling skapas med en tidsfördröjning, företrädesvis från mekanisk fördröjning i brytdonet och funktionstid hos frekvensreläet, men att denna tidsfördröjning som är av karaktären tiondelar av en sekund benämns direkt, i relation till tidsfördröjningen i konstanttidlänken som kan vara av karaktären tiotals sekunder.

Det skall också förstås att för ett frekvensrelä kan konstanttidlänken, innefattande den andra jämförande kretsen 413a och den första tidkretsen 414 för lastbortkopplíng, eller den fjärde jämförande kretsen 413b och den första tidkretsen 414 för produktionsbortkoppling, funktionellt utelämnas.

Figur 3A visar såsom ett blockschema och ett enlinjeschema ett elkraftsystem innefattande en utföringsform av uppfinningen, implementerad i ett skyddsdon 4B innefattande mikroprocessorer med tillhörande hjälpelektronik.

Nämnda skyddsdon är anslutet i en nod V4 i ett elkraftsystem även innefattande en belastning Ll, en transformator T3, en elektrisk linje 6, ett mätdon 7, och ett strömbrytdon 8, samt en elkraftnätdel 1 innefattande det övriga elkraftsystemet, nämnda elkraftsystem med samma uppbyggnad som det ovan i figur 2 beskrivna elkraftsystemet.

Belastningen, transformatorn, och mätdonet, i detta fall en spänningstransformator, samt elkraftnätdelen är förbundna med nämnda nod V4 via linjen på samma sätt som i elkraftsystemet visat i figur 2. Skyddsdonet 4B är ämnat att styra strömbrytdonet. Skyddsdonet med utförande enligt uppfinningen är anslutet till strömbrytdonet på samma sätt som ovan beskrivits för skyddsdonet med utförande enligt känd teknik. 10 15 20 25 30 35 ~ u ø . - ~ ._ ' ø o . . ., 524 670 12 Skyddsdonet 4B med utförande enligt uppfinningen innefattar ett frekvensrelä 41, en beräkningsenhet 42, en andra tidkrets 431, och en manöverkrets 432.

Frekvensreläet 41 har utförande och funktion enligt känd teknik, såsom ovan beskrivits för skyddsdonet 4A, i detta exempel är frekvensreläet inställt för lastbortkoppling. Det skall förstås att även nedanstående beskrivning är en modell, exempelvis förutsätts nämnda tidkrets vara en modell för en tidkrets samt nämnda beräkningsenhet vara en modell för en beräkningsenhet, implementerade exempelvis som digitala kretsar eller som programkod i ett dataprogram.

Enligt denna utföringsform av uppfinningen bildas en aktiveringsorder till nämnda strömbrytdon på följande sätt.

Det växelspänningsrepresenterande mätvärdet U1 påförs samtidigt beräkningsenheten 42 och frekvensreläet 41 i skyddsdonet 4B i utförandet enligt uppfinningen.

Den andra tidkretsen 431 har en påverkbar tidsfördröjning, såsom en andra tidsfördröjning AT2. I beräkningsenheten 42 avkännes växelspänningens momentana spänningsamplitud och i beroende därav utförs en selekterande funktion i vilken den andra tidsfördröjning AT2 selekteras och i beroende därav bildas i nämnda beräkningsenhet en signal SAT2, representerande den andra tidsfördröjningen AT2. Genom att påföra nämnda signal på den andra tidkretsen, sätts den andra tidsfördröjning AT2. Den andra tidsfördröjningen AT2 i den andra tidkretsen 431 startar när frekvensreläet påför nämnda andra tidkrets en aktiverande signal, efter nämnda tidsfördröjning påförs manöverkretsen 432 en aktiverande signal och därmed aktiverar nämnda manöverkrets det skyddsdonsstyrda strömbrytdonet 8 som därmed bryter strömmen i linjen 6 mellan nämnda nod och transformator, såsom en lastbortkoppling.

Om under nämnda andra tidsfördröjning växelspänningens momentana spänningsamplitud väsentligen förändras, sätts en ny tidsfördröjning i beroende av spänningsamplitudens förändring genom att en ny signal, representerande nämnda nya tidsfördröjning, påförs den andra tidkretsen 431. 10 15 20 25 30 35 ø ø o - . - _.

I - o . s , _ a 524 670 13 Figur 3B visar en utföringsform av nämnda beräkningsenhet 42 innefattande en andra mätvärdesbildande krets 421, en första beräkningskrets 423, och en andra beräkningskrets 424.

Mätvärdet U1 representerande en växelspänning påförs den andra mätvärdesbildande kretsen 421 i beräkningsenheten 42, vilken andra mätvärdesbildande krets i beroende därav bildar ett värde Vm representerande ett momentant amplitudvärde på nämnda växelspänning. Den första beräkningskretsen 423 påförs därefter mätvärdet representerande ett momentant amplitudvärde Vm på växelspänningen samt ett referensamplitudvärde Vr, referensamplitudvärdet Vr har exempelvis ett värde motsvarande önskad spänning i noden. Den första beräkningskretsen bildar ett storleksmått AM på nämnda momentana spänningsamplitudvärdes avvikelse från referensamplitudvärdet enligt åtminstone två olika sätt, exempelvis såsom absolutbeloppet | AU | av differensen AU av det momentana amplitudvärdet Vm amplitudavvikelse från referensamplitudvärdet Vr, |AU|=|Vr-Vm| (1) Nämnda storleksmått AM är i detta fall lika med absolutbeloppet | AU | av nämnda differens, vilket storleksmått därefter påförs den andra beräkningskretsen 424 i vilken en andra tidsfördröjning AT2 selekteras i beroende av nämnda storleksmått. Den andra tidsfördröjning AT2 bildas på ett flertal olika sätt, exempelvis såsom en inverttidsfördröjning i beroende av nämnda storleksmått i detta fall absolutbeloppet av nämnda differens, ju större differens desto kortare tid kommer tidsfördröjning att representera, Arz = G1(1/( I AU | )) (2) I den andra beräkningskretsen bildas därefter i beroende av den andra tidsfördröjning AT2 nämnda signal SATZ, representerande den andra tidsfördröjningen AT2. Nämnda signal påförs den andra tidkretsen 431, vilken signal sätter den andra tidsfördröjningen ATZ i nämnda andra tidkrets. Ännu en fördelaktig utföringsform är att såsom ett storleksmått på nämnda momentana spänningsamplitudvärdes ändring relativt referensamplitudvärdet 10 15 20 25 30 35 o ~ u n . u __ ' ø o Q . ., 524 670 14 bilda en kvot Vm/ Vr av det momentana amplitudvärdet och referensamplitudvärdet. Nämnda kvot påförs därefter den andra beräkningskretsen 424 i vilken den andra tidsfördröjningen AT2 i detta fall selekteras i beroende av den naturliga logaritmen av nämnda kvot, enligt följande funktion AT2 = G2 = A + B * 1n(Vm/ Vr) (3) där A och B är konstanter. I den andra beräkningskretsen bildas därefter på samma sätt som ovan beskrivits i beroende av den andra tidsfördröjning ATZ nämnda signal SATZ, representerande den andra tidsfördröjningen ATZ.

Då ovanstående funktioner (1-3) är implementerade som mjukvara exempelvis i en mikroprocessor, är giltighetsornrådet för funktionerna begränsat till relevanta värden, tidsfördröjningar kan exempelvis endast erhålla positiva värden.

Ytterligare en beräkningsmodell att selektera nämnda andra tidsfördröjning AT2 är i beroende av en ur växelspänningen härledd storhet, såsom exempelvis spänningens amplituds tidsderivata. Den andra tidsfördröjningen ATZ kan även ställas in som ett förutbestämt värde, såsom en konstanttidsfördröjning.

I ännu en utföringsform, för produktionsbortkoppling då den andra tidsfördröjningen AT2 väljs att bildas såsom en inverttidsfördröjning i beroende av nämnda storleksmått och nämnda storleksmått väljs att bildas såsom en kvot Vm / Vr av det momentana amplitudvärdet och referensamplitudvärdet, inverteras nämnda storleksmått i ovanstående funktion för inverttidsfördröjning (2), ju större kvoten Vm/ Vr är desto kortare tidsfördröjning kommer den att representera.

I skyddsdonet i utförande enligt uppfinningen ingår följande i förväg inställbara parametrar referensfrekvensvärdena Fr1-, Fr2-, Fr1+ och Fr2+, referensamplitudvärdet Vr och tidsfördröjningen AT1, aktuellt värde på var och en av nämnda parameter ställs in före driftsättning av skyddsdonet, i enlighet med den förutbestämda aktuella kopplingsplanen för nämnda elkraftsystem. 10 15 20 25 30 35 ø ø o - . n ._ ~ n n | » ., 524 670 n - ~ - »n 15 Figur 4A visar såsom ett blockschema och ett flödesschema ett utföringsexempel av förfarandet för lastbortkoppling implementerat som program i en rnikroprocessor, i ett dataprogram eller såsom ett dataprogramkodelement utfört i en dator eller en datorprocess i skyddsdonet 4B. En aktuell löptid T införs, aktuell löptid i varje tidpunkt är densamma som aktuell tid minus aktuell tid vid tillfället för återställande av aktuell löptid.

En aktuell löptid T för kretsen återställs (10).

Ett växelspänningsrepresenterande mätvärde U1 avkännes (11).

Växelspänningens momentana frekvens Fm identifieras (12).

Växelspänningens amplitud Vm identifieras (13).

Ett storleksmått AM på växelspänningens amplituds Vm avvikelse i jämförelse med ett referensamplitudvärde Vr bildas (14).

En selekterande funktion utförs där en tidsfördröjning ATZ selekteras i beroende av ett storleksmått AM (15).

Växelspänningens momentana frekvens Fm jämförs med ett första referensfrekvensvärde Frl-, om referensfrekvensvärdet är mindre än den momentana frekvensen utförs nästa steg (17), om referensfrekvensvärdet är större än den momentana frekvensen utelämnas nästa steg och flödet återupptas på anvisat steg (19), (16).

Växelspänningens momentana frekvens Fm jämförs med ett andra referensfrekvensvärde Fr2-, om referensfrekvensvärdet är mindre än den momentana frekvensen omstartas flödet (10), om referensfrekvensvärdet är större än den momentana frekvensen utförs nästa steg (18), (17).

Aktuell löptid T jämförs med en första tidsfördröjning AT1, om aktuell löptid är mindre än den första tidsfördröjningen avkännes en ny momentan frekvens 10 15 20 25 30 35 a ~ u n . - , __ I n n a ~ ,., 524 670 n ~ n - .n 16 (11), om aktuell löptid är större än en första tidsfördröjning utförs nästa steg (19), (13)- Aktuell löptid T jämförs med en andra tidsfördröjning AT2, om aktuell löptid är mindre än den andra tidsfördröjningen detekteras en ny momentan frekvens (11), om aktuell löptid är större än en andra tidsfördröjning utförs nästa steg (20), (19)- En aktiverande signal sänds och flödet omstartas (10), (20).

Ovanstående beskrivna utföringsform implementeras med fördel såsom en skyddsprincip i ett skyddsdon såsom ett mikroprocessorbaserat frekvensreläskydd, exempelvis såsom ett underfrekvensreläskydd avsett för underfrekvensstyrd lastbortkoppling i ett elkraftsystem, exempelvis i en transformatorstation.

Figur 4B visar såsom ett blockschema och ett flödesschema ett utföringsexernpel av ett förfarande för produktionsbortkoppling implementerat som program i en rnikroprocessor, i ett dataprogram eller såsom ett dataprogramkodelement utfört i en dator eller en datorprocess i skyddsdonet 4B.

Blockschemat och ett flödesschemat för ett utföringsexempel av ett förfarande för produktionsbortkoppling skiljer sig endast från det ovan beskrivna blockschemat och ett flödesschemat för förfarandet för lastbortkoppling genom att det första referensfrekvensvärde Frl- byts ut mot ett tredje referensfrekvensvärde Fr1+ och att det andra referensfrekvensvärde Fr2- byts ut mot ett fjärde referensfrekvensvärde Fr2+, samt att följande del av flödet (14); "Växelspänningens momentana frekvens Fm jämförs med ett första referensfrekvensvärde Fr1-, om referensfrekvensvärdet är mindre än den momentana frekvensen utförs nästa steg (17), om referensfrekvensvärdet är större än den momentana frekvensen utelämnas nästa steg och flödet återupptas på anvisat steg (19), (16). 10 15 20 25 30 35 -a .u . . 524 670 ='- -- - -- - - " "** I u ' l ' o u. a» un: »nu s. " u v n . I _ ~ . . .. 2:. :fl- - - -. . '. _'° - . . . ,, __ j.. . _ _ - .. . .. ø ~ » . an 17 Växelspänningens den momentana frekvensen Fm jämförs med ett andra referensfrekvensvärde Fr2-, om referensfrekvensvärdet är mindre än den momentana frekvensen omstartas flödet (10), om referensfrekvensvärdet är större än den momentana frekvensen utförs nästa steg (18), (17)”, byts ut mot; ”Växelspänningens momentana frekvens Fm jämförs med ett tredje referensfrekvensvärde Fr1+, om referensfrekvensvärdet är mindre än den momentana frekvensen utelämnas nästa steg och flödet återupptas på anvisat steg (19), om referensfrekvensvärdet är större än den momentana frekvensen utförs nästa steg (22), (21).

Växelspänningens momentana frekvens Fm jämförs med ett fjärde referensfrekvensvärde Fr2+, om referensfrekvensvärdet är mindre än den momentana frekvensen utförs nästa steg (18), om referensfrekvensvärdet är större än den momentana frekvensen omstartas flödet ( 10), (22)”.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen utan fackmannen kan givetvis modifiera den på ett flertal sätt inom ramen för den av patentkraven definierade uppfinningen. Således kan nämnda växelspännings amplitudvärde, avkännas såsom ett effektivvärde, medelvärde, eller en symmetrisk komponent i en trefasspänning. De i skyddsdonet ingående i förväg inställbara och beräknade parametrarna referensfrekvensvärden, referensamplitudvärde, och tidsfördröjningar, kan pâverkas över ett nätverk såsom internet, intranät eller exempelvis via elektronisk post, även val av beräkningsmodell med syfte att selektera den andra tidsfördröjning AT2 i den andra beräkningskretsen kan utföras på detta sätt.

En eller flera dataprogram eller dataprogramprodukter innehållande dataarkitektur, eller dataprogramkodelement avsedda att i en dator eller datorprocess utföra ett förfarande i enlighet med uppfinningen kan lagras åtminstone i delar i eller på olika medium som är datorläsbara, och kan även ingå som en del av en distribuerad applikation, vilken applikation är möjlig att utföra på flera olika datorer eller datorsystem samtidigt eller vid mer eller mindre samma tillfälle.

Claims (18)

10 15 20 25 30 35 u. nu ~ . ø | a g . 524 670 18 PATENTKRAV

1. Förfarande för Stabilisering av effektbalansen i ett elkraftsystem, innefattande ett antal noder, varvid ett momentanvärde av elkraftsystemets nätfrekvens (Fm) avkännes och varvid i beroende av nämnda momentanvärdes frekvensavvikelse från ett referensfrekvensvärde (Fr1-, Fr2-, Fr1+, Fr2+) en vald del av elkraftsystemet (T3, Tl), ansluten i en nod (V4, V1), kopplas bort i nämnda nod, k ä n n e t e c k n a t av att ett spänningsamplitudvärde (Vm) avkännes i nämnda nod, och att ett storleksmått (AM) på nämnda spänningsamplitudvärdes avvikelse från ett referensamplitudvärde (Vr) bildas och att en tidsfördröjning (ATZ) bildas i beroende av nämnda storleksmått (AM) och att nämnda del av elkraftsystemet kopplas bort i beroende av nämnda tidsfördröjning.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda storleksmått (AM) bildas såsom absolutbeloppet av en differens av nämnda spänningsamplitudvärde och nämnda referensamplitudvärde.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda storleksmått (AM) bildas såsom en kvot av det momentana amplitudvärdet och referensamplitudvärdet.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e te c k n a t av att nämnda tidsfördröjníng (ATZ) bildas såsom en inverttidsfördröjning i beroende av nämnda storleksmått (AM).

5. Förfarande enligt något av patentkrav 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda tidsfördröjning (ATZ) bildas såsom en funktion av logaritmen av nämnda storleksmått (AM).

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda valda del av elkraftsystemet är en last och nämnda referensfrekvensvärde (Fr1-, Fr2-) är valt såsom ett minsta tillåtna momentanvärde av elkraftssystemets nätfrekvens och att nämnda del av elkraftsystemet bortkopplas om nämnda frekvensavvikelse indikerar att 10 15 20 25 30 35 524 670 19 momentanvärdet av elkraftssystemets nätfrekvens understiger nämnda referensfrekvensvärde.

7. Förfarande enligt något av patentkrav 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda valda del av elkraftsystemet är kraftproducerande och nämnda referensfrekvensvärde (Fr1+, Fr2+) är valt såsom ett största tillåtna momentanvärde av elkraftssystemets nätfrekvens och att nämnda del av elkraftsystemet bortkopplas om nämnda frekvensavvikelse indikerar att momentanvärdet av elkraftssystemets nätfrekvens överstiger nämnda referensfrekvensvärde.

8. Anordning för Stabilisering av effektbalansen i ett elkraftsystem, innefattande ett antal noder, medel (411) för att avkänna ett momentanvärde av elkraftsystemets nätfrekvens och medel (412a, 413a, 412b, 413b) för att bestämma nämnda momentanvärdes frekvensavvikelse från ett referensfrekvensvärde och medel (432) för att i beroende av nämnda frekvensavvikelse koppla bort en vald del av elkraftsystemet (T3) ansluten till en nod (V4), vilken del kopplas bort i nämnda nod, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda anordning innefattar medel (421) för att i nämnda nod avkänna ett spänningsamplitudvärde för nämnda växelspänning i nämnda nod, och medel (423) för att i beroende av nämnda spänningsamplitudvärde bilda ett storleksmått (AM) på nämnda spänningsamplitudvärdes avvikelse från ett referensamplitudvärde för nämnda nod, och medel (424, 431) för att bilda en tidsfördröjning (AT2) i beroende av nämnda storleksmått för att med nämnda medel (432) för att koppla bort en vald del av elkraftsystemet koppla bort nämnda del av elkraftsystemet i nämnda nod i beroende av nämnda tidsfördröjning.

9. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e te c k n a d av att nämnda medel (423) för att i beroende av nämnda spänningsamplitudvärde bilda ett storleksmått (AM) på nämnda spänningsamplitudvärdes avvikelse från ett referensamplitudvärde för nämnda nod innefattar medel att bilda en differens av nämnda spänningsamplitudvärde och nämnda referensamplitudvärde.

10. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e te c k n a d av att nämnda medel (423) för att i beroende av nämnda spänningsamplitudvärde bilda ett 10 15 20 25 30 524 670 20 storleksmått (AM) på nämnda spänningsamplitudvärdes avvikelse från ett referensamplitudvärde för nämnda nod innefattar medel att bilda en kvot av nämnda spänningsamplitudvärdes och nämnda referensamplitudvärdet.

11. Anordning enligt något av patentkraven 8-10, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel (424, 431) för att bilda en tidsfördröjning (AT2) innefattar medel att bilda en inverttidsfördröjning i beroende av nämnda storleksmått (AM).

12. Anordning enligt något av patentkraven 8-10, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel (424, 431) för att bilda en tidsfördröjning (ATZ) innefattar medel att bilda nämnda tidsfördröjning (ATZ) i beroende av en funktion av logaritmen av nämnda storleksmått (AM).

13. Anordning enligt något av patentkraven 8-12, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda del av elkraftsystemet är en last och att nämnda anordning innefattar jämförande medel (412a, 413a) som inställts för att detektera om momentanvärdet av elkraftssystemets nätfrekvens understiger ett påfört referensfrekvensvärde valt såsom ett minsta tillåtna momentanvärde av elkraftssystemets nätfrekvens.

14. Anordning enligt något av patentkraven 8-12, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda del av elkraftsystemet är kraftproducerande och att nämnda anordning innefattar jämförande medel (412b, 413b) som inställts för att detektera om momentanvärdet av elkraftssystemets nätfrekvens överstiger ett påfört referensfrekvensvärde valt såsom ett största tillåtna momentanvärde av elkraftssystemets nätfrekvens.

15. Anordning enligt något av patentkraven 8-14, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar dataprogramprodukter innehållande dataarkitektur eller dataprogramkod innefattande programinstruktioner som styr en dator eller en datorprocess att simulera ett förfarande för stabilisering av effektbalansen i ett elkraftsystem enligt något av kraven 1-7. 10 524 670 21

16. en datorprocess att utföra ett förfarande för Stabilisering av effektbalansen i ett Dataprogram innefattande programinstruktioner som styr en dator eller elkraftsystem enligt något av patentkraven 1-7.

17. en datorprocess att simulera ett förfarande för Stabilisering av effektbalansen i Dataprogram innefattande programinstruktioner som styr en dator eller ett elkraftsystem enligt något av patentkraven 1-7.

18. flera datorläsbara media. Dataprogram enligt något av patentkraven 16-17 inspelat på ett eller