CN102239645A

CN102239645A - 电力网管理系统

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Publication number: CN102239645A
Application number: CN2009801490772A
Authority: CN
Inventors: A·奥达洛夫; O·戈尔利茨; T·科克; C·弗雷; 张艳
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: WO2010063816A1; EP2194656A1; EP2194656B1; CN102239645B; US20110282507A1

Abstract

本发明涉及用于使对于具有多个开关装置(CB)的电力网的至少一个智能电子装置(IED)调整至少一个参数集合的方法和设备，包括：a)读取电力网的当前网络状态，其中该网络状态包括多个开关装置(CB)的状态；b)仿真电力网中的至少一个网络故障(F)；c)在考虑电力网的当前网络状态和网络拓扑的情况下，使用由至少一个仿真网络故障所引发的仿真故障电流来推断至少一个智能电子装置的至少一个新参数集合；d)在所述至少一个智能电子装置中的至少一个智能电子装置中设置至少一个参数集合。此外，本发明涉及用于对于具有多个开关装置(CB)的电力网的至少一个智能电子装置(IED)调整至少一个参数集合的设备和方法，包括：a)读取电力网的当前网络状态，其中所述网络状态包括多个开关装置(CB)的状态；b)根据当前网络状态从多个参数集合中选择所述至少一个智能电子装置的至少一个参数集合；c)在至少一个智能电子装置中设置至少一个参数集合。

Description

电力网管理系统

技术领域

一般来说，本发明涉及一种用于将至少一个参数集合应用于具有多个开关装置的电力网的至少一个智能电子装置的方法。此外，它涉及一种适合于将至少一个参数集合应用于具有多个开关装置的电力网的至少一个智能电子装置的设备。

背景技术

通过使用智能电子装置(IED)来防止电力网出故障(例如短路)。IED中的保护功能例如在IEEE/ANSI标准中已经被标准化，并且在IEC61850中例如作为逻辑节点是可用的。

每一个保护性设定(setting)的目标是实现选择性，即，最接近故障位置(例如在放射状网络的情况下为上游)的保护继电器使断路器跳闸。所有其它继电器可检测故障，但不会切断或者至少仅在预定义延迟之后才切断。这在常规保护出故障时确保备用保护。

通常，对于给定电力网状态在策划(engineering)时定义保护功能的参数。但是，这种状态可随时间而改变，并且因而应当调整保护参数。在一些情况下，策划确实通过定义不同网络状态的设定组(例如夏季/冬季设定)来考虑那种情况，设定组通常定义保护功能的值集合。设置正确活动设定组则是公用事业的保护工程师或操作员的职责。

通过引入基于微处理器的继电器，形成了使用继电器的新处理能力和可编程性在操作期间调整保护系统的行为的思路。直到那时，通常采用在继电器的多种参数中体现的不可变行为来设计和实现保护系统。保护工程师将系统设计成使得它正确响应设计时可想到的电力系统中的所有意外事故。但是，由于保护系统可在大量不同情况下进行正确响应，所以这种行为往往损害有利于可靠性的故障选择性和网络可用性。

与此不同，基于计算机的继电器甚至在已经将它们安装在电力系统之后也允许改变其特性。

虽然存在所提出的许多思路，但是继电器设定调整的最值得注意的实现是设定组。数字继电器具有存储在不同系统条件下控制其行为的多个参数集合的容量。设定在策划时定义并且上载到继电器。在操作期间，人类操作员能够通过向继电器发送控制信号来切换活动设定组。关于切换时间以及切换到哪一组的判定仍然由操作员做出。

此外，主要难题之一是微网的可响应主网故障和微网故障的保护系统，其中微网连接到主网。在第一种情况下，保护系统可以所需的速度将微网与主网分隔，以便保护微网负载。在第二种情况下，保护系统可在清除故障时分隔微网的最小部分。微网的分段、即多个孤岛或子微网的创建可由微源(micro-source)和负载控制器来支持。在这些情况下，与保护系统的选择性(错误的、不必要跳闸)和灵敏度(未检测到的故障或延迟的跳闸)相关的问题会出现。尤其是，看到主网连接和孤岛模式中的故障电流之间的较大差异可引起微网的保护中的差错。微网保护系统可具有对故障的高灵敏度以及对分隔/划分微网的选择性，特别是在具有功率电子(PE)接口(低故障电流电平)的分布式能量资源(DER)的情况下。

实际上，关于在故障情况下是划分微网还是将其关闭的判定取决于微网客户的需要以及所涉及成本(保护和通信)对于通过划分(例如降低的最终客户中断时间)所获得的利益是否是合理的。

实际上，微网的操作条件由于间断微源(风力和太阳能)和周期负载变化而不断变化。通常，短路电流的方向和幅度也将改变。同样，网络拓扑可定期改变，旨在损耗最小化或者实现其它经济或操作目标。另外，可因主网中或者微网内部的故障而形成不同尺寸和内容的可控孤岛。

在这类情况下，继电器协调的丢失可能发生，并且具有单个设定组的通用过电流(OC)保护可能变得不充分，即，它不会对于所有可能故障保证选择性操作。因此，必要的是确保为OC保护继电器所选的设定考虑电网拓扑以及位置、类型和发电量的变化。否则，不希望的操作或者需要时无法进行操作可能发生。

为了处理由具有功率电子接口的微源所主导的微网中的双向功率流和低短路电流电平，需要新的保护原理，其中可周期地检查/更新继电器的设定参数，以便确保它们仍然是适当的。

发明内容

本发明的目的是提供针对(尤其包括分布式能量资源的)电力网中的故障的改进保护。

按照第一方面，提供一种用于对于具有多个开关装置的电力网的至少一个智能电子装置调整至少一个参数集合的方法，包括：a)读取电力网的当前网络状态，其中网络状态包括多个开关装置的状态；b)仿真电力网中的至少一个网络故障；c)在考虑电力网的当前网络状态和网络拓扑的情况下，使用由至少一个仿真网络故障所引发的仿真故障电流来推断至少一个智能电子装置的至少一个新参数集合；d)在所述至少一个智能电子装置的至少一个中设置所述至少一个参数集合。

在可与本文的其它实施例进行组合的一个典型实施例中，在步骤c)，在考虑预定义范围之内的预测信息的情况下进一步推断所述至少一个新参数集合。预测信息的预定义范围通常可以是0.5h、1h、6h、12h或24h。在另一个实施例中，预测信息包括与天气、例如风力涡轮机、光伏发电厂等分布式能量资源的状态和/或负载的未来状态有关的信息。

尤其是，本发明处理保护电力网的智能电子装置(IED)的保护参数设定。本发明的思路是扩大IED检测保护设定调整的需要并且通知人类操作员关于该需要(例如通过报警)或者自动且自主地执行参数设定的能力，最终目标是提高选择性、灵敏度(继电器必须感测不同故障但不感测浪涌电流)和速度(继电器必须在最短可能时间内反应)。

在一个典型实施例中，按照本发明的方法针对下列步骤：检测对作为描述电力网的状态(例如开关的位置)的变量的布尔函数的保护设定的调整的需要；在一个典型实施例中，通知操作员关于更新一个或多个IED的保护设定的需要；自动建议正确保护参数-在一个典型实施例中向操作员自动建议；在一个典型实施例中，每当检测到对调整的需要时，由IED(或者能够与IED通信的装置)自动地(并且自主地)更新保护参数。

在一个典型实施例中，按照本发明的方法可适用于可能包括分布式发电的放射状网络中的过电流保护的设定。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，网络拓扑包括低压和中压线路、多个开关装置之间的连接等等。

在另一个实施例中，智能电子装置可控制电力网中的至少一个开关装置、尤其是断流器。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的一个典型实施例中，参数集合包括至少一个参数，尤其是包括多个参数。

在一个典型实施例中，参数集合的参数可包括至少一个智能电子装置的保护设定。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，参数集合的参数包括跳闸电压、跳闸时间、跳闸条件或跳闸特性。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的一个典型实施例中，开关装置的状态可包括两种状态，具体而言是断开开关状态和闭合开关状态。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，仿真网络故障可位于电力网中。在另一个实施例中，仿真网络故障可位于负载和/或分布式能量资源中。

在另一个实施例中，分布式能量资源中的故障通常可通过装置的保护(例如发电机保护)来清除。在一个典型实施例中，负载上的故障应当通过负载的保护(例如到电网的家庭连接处的主熔丝)来清除。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，电力网可包括两个以上不同的智能电子装置，其中至少两个不同的智能电子装置具有不同的参数集合。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的一个典型实施例中，电力网是中压和/或低压配电网。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，仿真基本上全部可预测网络故障。

在另一个实施例中，网络故障包括短路、负载错误、闪电和/或类似的。

在可与其它实施例进行组合的另一个实施例中，网络状态可包括离散化测量和/或状态值，例如电流、电压、分布式发电(DG)源等等。

按照本发明的另一个方面，提供一种用于对于具有多个开关装置的电力网的至少一个智能电子装置调整至少一个参数集合的方法，包括：a)读取电力网的当前网络状态，其中网络状态包括多个开关装置的状态；b)根据当前网络状态从多个参数集合中选择至少一个智能电子装置的至少一个参数集合；c)在至少一个智能电子装置中设置至少一个参数集合。

但是在一个典型实施例中，设定或参数集合可在使用电力网之前预先计算。

在可与本文的其它实施例进行组合的一个典型实施例中，在步骤b)，在考虑预定义范围之内的预测信息的情况下选择至少一个新参数集合。预测信息的预定义范围通常可以是0.5h、1h、6h、12h或24h。在另一个实施例中，预测信息包括与天气、例如风力涡轮机、光伏发电厂等分布式能量资源的状态和/或负载的未来状态有关的信息。

按照一个典型实施例，通过遍历(through)多个网络状态进行置换来创建多个参数集合，其中，对于各网络状态：i)在电力网中仿真至少一个网络故障；以及ii)在考虑至少一个仿真网络故障、网络状态和网络拓扑的情况下推断至少一个智能电子装置的至少一个新参数集合。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，将各网络状态编码为逻辑表达式、尤其是布尔表达式，尤其使得通过包含二进制值的向量来表示网络状态。

在另一个实施例中，步骤i)和ii)通过遍历基本上全部网络状态进行置换来创建。

在一个典型实施例中，方法还可包括创建包含具体编码为逻辑表达式的网络状态的表和/或数据库，并且参数集合对应于表和/或数据库中的各网络状态。

在另一个实施例中，基本上只有对至少一个智能电子装置的保护系统的行为具有影响的网络状态才可存储在表和/或数据库中。

在一个典型实施例中，表和/或数据库存储在智能电子装置中和/或变电站中、配电区中、网络控制中心中的存储装置中。

按照可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例，在步骤a)之后，该方法包括：a1)将实际网络状态编码为逻辑表达式、尤其是布尔表达式，尤其使得通过包含二进制值的向量来表示网络状态。

但是，布尔值简化参数集合的推断或者参数集合的选择。此外，在一个典型实施例中，布尔值可简化关于继电器或开关设定是否必须调整的确定。

在一个典型实施例中，步骤a)、b)、c)和/或d)在事件之后执行。

但是，可确定、尤其是可自动确定调整继电器设定或者智能电子装置的设定的必要性。

在一个典型实施例中，事件可以是网络状态的变化、天气的变化、时间的变化。

此外，在一个典型实施例中，至少一个新参数集合的推断可包括与未来负载、未来可用能量资源等等有关的预测信息。但是，在另一个实施例中，预测可具有预测时间，其中尤其是，大致在预测时间应用至少一个智能电子装置中的至少一个参数集合的设定。

在另一个实施例中，事件可以是分布式能量资源的连接或断开、例如到孤岛模式或者到连接模式的网络拓扑变化。

此外，事件可包括分布式发电(DG)级的预测的变化。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的一个典型实施例中，系统状态或网络状态可以仅在变化时、尤其是在使网络状态离散化时尤其经由通信基础设施来发送。网络状态可经由IEC 61850的GOOSE消息来发送。

在另一个实施例中，周期地执行步骤a)。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，步骤b)、c)和/或d)可以仅当实际网络状态与前一个网络状态不同时才执行。

在一个典型实施例中，仅当至少一个参数与至少一个实际参数不同时才设置至少一个智能电子装置的参数集合。

在一个典型实施例中，继电器设定和/或参数集合仅发送给受影响继电器或智能电子装置。因此，可减少通信消息量。

在另一个实施例中，网络状态包括所有开关的位置。

按照一个典型实施例，网络状态包括连接到电力网的分布式能量资源的状态和/或连接到电力网的负载的状态。

在一个典型实施例中，分布式能量资源可以是柴油发电机、光伏能量源和/或风力能量源。

在可与其它实施例进行组合的另一个实施例中，自动设置应用于智能电子装置的参数集合。

本发明的另一个方面可针对一种适合于对于具有多个开关装置的电力网的至少一个智能电子装置调整至少一个参数集合的设备，其中该设备适合接收电力网的当前网络状态，其中所述网络状态包括多个开关装置的状态；其中该设备包括计算单元，该计算单元适合用于仿真电力网中的至少一个网络故障，并且用于在考虑电力网的当前网络状态和网络拓扑的情况下使用由至少一个仿真网络故障所引发的仿真故障电流来推断至少一个智能电子装置的至少一个新参数集合；其中该设备还将参数集合提供给至少一个智能电子装置，用于更新智能电子装置的参数。

在一个典型实施例中，提供一种自调整保护IED。

按照另一个方面，提供一种适合对于具有多个开关装置的电力网的至少一个智能电子装置调整至少一个参数集合的设备，其中该设备适合接收电力网的当前网络状态，其中该网络状态包括多个开关装置的状态；其中该设备包括计算单元，该计算单元适合用于根据当前网络状态从多个参数集合中选择至少一个智能电子装置的至少一个参数集合；其中该设备还将参数集合提供给至少一个智能电子装置，用于更新该电子装置。

按照可与其它实施例进行组合的一个典型实施例，将网络状态编码为逻辑表达式、尤其是布尔表达式，尤其使得可通过包含二进制值的向量来表示网络状态。

在另一个实施例中，该设备适合通过遍历多个网络状态进行置换来创建多个参数集合，其中，对于各网络状态：i)仿真至少一个网络故障；以及ii)在考虑网络状态和网络拓扑的情况下使用由至少一个仿真网络故障所引发的仿真故障电流来推断至少一个智能电子装置的至少一个新参数集合。

在一个典型实施例中，电力网包括放射状网络、网格网络、过电流和定向过电流继电器、带有或没有分布式发电机(DG)的网络。

在可与其它实施例进行组合的另一个实施例中，可在例如变电站中、区域中、网络控制中心中和/或智能电子装置中的中央计算机处收集网络状态。

在一个典型实施例中，该设备是智能电子装置或继电器。

在另一个典型实施例中，可在各继电器或智能电子装置中收集网络状态。

但是在一个典型实施例中，受影响继电器或智能电子装置激活设定或参数集合，而无需与其它继电器进一步协调。因此，甚至仅在少数继电器中的新设定的激活也不会使保护系统的行为恶化。

在一个典型实施例中，电网通信基础设施可设置在智能电子装置之间。

在另一个实施例中，如果一个继电器或智能电子装置无法确定新设定，则它可经由通信基础设施从任何其它继电器得到参数的新设定或集合。在可与其它实施例进行组合的一个典型实施例中，第一继电器或第一智能电子装置可在特定时间延迟之后和/或由于由相邻装置进行的其性能检验的结果而向第二继电器或第二智能电子装置发送请求。

在一个典型实施例中，各继电器或智能电子装置计算或推断新参数集合。然后，智能电子装置使参数设定或集合准备就绪。在另一个实施例中，智能电子装置或继电器应请求，尤其是应变电站、网络控制中心和/或另一个智能电子装置或继电器的请求来计算或推断新参数集合。

在一个典型实施例中，在具有至少两个继电器或智能电子装置的电力网中，这些智能电子装置其中之一可计算或推断其它智能电子装置或继电器的参数集合或设定。但是，进行计算或推断的继电器或智能电子装置可充当第一位的(primus inter pares)，并且可负责计算或者在继电器无法执行计算时作为备用方案。

通过从属权利要求、描述和附图，其它优点、特征、方面和细节是显而易见的。

实施例还针对用于执行所公开方法并且包括用于执行所述方法步骤的设备部分的设备。此外，实施例还针对所述设备进行工作或者制造所述设备所用的方法。它还包括用于执行设备的功能或者制造设备的部分的方法步骤。方法步骤可通过硬件组件、固件、软件、通过适当软件所编程的计算机、通过其任何组合或者按照任何其它方式来执行。

因此，IED的能力扩大到检测保护设定调整的需要，并且通知人类操作员关于该需要(例如通过报警)或者自动地和/或自主地执行参数设定。因此，IED的选择性、灵敏度(继电器可感测不同故障而不感测浪涌电流)和/或速度(继电器可在最短可能时间中进行反应)得到提高。

在一个典型实施例中，本发明的基于保护继电器设定相关于微网状态(例如拓扑、发电和负载)的调整的概念。

在一个典型实施例中，可使用下列定义：自适应保护：一种在线活动，它修改对系统条件或要求的变化的优选保护性响应。它通常是自动的，但能够包括及时人工干预。自适应继电器：一种继电器，它能够通过外部生成信号或控制动作使其设定、特性或逻辑功能及时地在线改变。

通常，自适应保护的目标不是在电力系统的变化之后重新建立保护系统的正确或可靠行为，原因在于初始设定通常将在所有情况下保护系统。调整而是针对提高选择性、避免多余跳闸等等，并且因而提高网络的可用性。

通常，自适应保护可按照其技术方式来分类：

-在继电器计算和跳闸逻辑中包含附加测量，例如负载或故障特性。

-向继电器传递系统状态信息、例如开关位置，并且在跳闸逻辑中使用该信息。

-分析系统状态(离线)，并且针对当前系统状态来检查继电器设定，修改设定并且在必要时上载到继电器。

附图说明

为了能够详细了解本发明的上述特征的方式，可参照实施例来进行以上概述的对本发明的更具体描述。附图涉及本发明的实施例，并且描述如下：

图1b示出用于参数的离线计算的方法的流程图；

图1b示出使用离线计算的参数的方法的流程图；

图2示出参数的在线计算的方法的流程图；

图3示意示出网络；

图4示意示出具有故障的图3所示网络；

图5示意示出故障之后的图4所示网络；

图6示意示出网络的另一个实施例；

图7示意示出具有故障的图6所示网络；

图8示意示出具有微网中央控制器的图6所示网络；

图9示意示出断路器内部的本地保护功能；

图10示意示出事件表的结构；

图11示意示出微网保护和控制架构的一个实施例；以及

图12示意示出在线自适应保护算法的阶段。

可以设想的是，一个实施例的元件可有利地用于其它实施例中而无需进一步列举。

具体实施方式

电力系统当前经历操作要求方面的相当大变化-主要是由于解除管制并且由于增加的分布式能量资源(DER)量。在许多情况下，DER包括允许小规模(微源)发电的不同技术，并且其中一部分利用诸如太阳能、风力或水力能量之类的再生能量资源(RES)。使微源靠近负载的优点是降低传输损耗以及防止网络拥塞。此外，使连接到低压(LV)配电网的最终客户的电力供应中断的机会减小，原因在于在严重系统干扰的情况下，相邻微源、可控负载和能量存储系统可工作在孤岛模式(实际上，电力输送能够完全与主网的状态无关)。这是称作微网的一个典型实施例。微网向最终客户、公用事业和社会提供多种优点，例如：

-提高的能量效率，

-最小化的总能量消耗，

-降低的温室效应气体和污染物排放，

-提高的服务质量和可靠性，

-节省成本的电力基础设施更换。

对于下列实施例的一般描述，可假定存在适当的(in place)变电站(substation)自动化系统或者智能电子装置(IED)之间诸如基于IEC61850之类的至少一个通信基础设施。还可假定其中主保护系统由过电流(OC)继电器组成的网络。在存在连接到网络的分布式能量资源(DER)的情况下，主保护系统由定向过电流继电器组成。

在可与其它实施例进行组合的一个典型实施例中，IED是例如用于断路器、继电器、变压器和/或电容器组的电力系统设备的基于微处理器的控制器。IED可从至少一个传感器和电力设备接收数据。此外，IED可在它们感测到电压、电流或频率异常或者升高或降低的电压电平时发出诸如使断路器跳闸之类的命令，以便保持预期电平。在一个典型实施例中，IED可包含大约5至12个保护功能、用于控制单独装置的5至8个控制功能。此外，IED可包括通信功能。

在一个实施例中，能够通过分析网络的基本拓扑和基本上所有开关的当前位置来表示电力系统的相关于拓扑的状态。在可与其它实施例进行组合的一个典型实施例中，这个信息可映射到布尔逻辑的子句。逻辑公式又可对应于适合特定网络状态的继电器设定。因此，可通过使用开关状态信息作为用于评估布尔公式的输入来得到(定向)OC继电器的设定。在其它实施例中，可使用其它逻辑来映射网络状态。

在另一个实施例中，网络状态可以仅包括基本上全部开关的状态、负载的状态和/或分布式能量资源的状态。网络的拓扑则可单独存储和/或从网络状态以及(表示网络元件和网络节点等的示意性所有位置的)基本拓扑来推断。

通常，与智能电子装置(IED)同义地使用术语“继电器”。在一个典型实施例中，智能电子装置可包括继电器。

通常，用于得出特定网络状态的继电器设定的方法的两个典型实施例会是可能的。

在该方法的第一实施例中，能够预先计算所有可能的设定。布尔公式则用作选择适当设定的指标(index)。通常，当网络具有较少数量的可能状态时，可应用用于得出继电器设定的这个实施例。那就意味着，可在安装或连接网络之前计算所有状态。

在该方法的第二实施例中，可在线计算继电器设定，那就表示例如在开关的位置已经改变的情况下。确定正确继电器设定的算法将相同布尔网络表示作为输入。在这种情况下，在第一种情况下在策划时间期间使用的用于计算继电器设定的规则包含在算法中，并且能够在网络操作期间的任何时间运行。

在上述两个实施例中，可通过除了开关状态之外还使用测量结果或其它可用信息来扩大与网络状态有关的信息。尤其是，与分布式能量资源(DER)的发电水平有关的信息可用于得到更准确的网络状态表示。这个信息可经过离散化，因此可用于扩大布尔逻辑的原始子句。

在一个典型实施例中，还有可能结合预测(例如，对于DER发电水平，例如取决于气候条件等和/或负载的预测)。同样，该信息可用于扩大布尔公式或其它逻辑公式，因此可应用上述两个机制。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，系统状态信息或网络状态信息、即开关位置和/或上述扩大的离散化信息可经由变电站自动化系统的通信基础设施周期地或者在发生变化时发送。

按照一个实施例，可检测对调整控制例如断路器的IED的保护参数的需要。

除了可检测更新继电器参数的必要性的其它手段之外，布尔或其它逻辑公式的上述评估也可产生这种信息。使用所述方法，可得到当前网络状态的适当继电器设定。可将这些设定与当前活动的继电器设定进行比较。在一个实施例中，存在差异的情况下，可改变继电器设定。

当结合预测信息时，如以上对于一个实施例所述，参数调整的触发也可以是时间相关的。在一个典型实施例中，预测可定义假定所预测条件成为现实的时间或者在它们成为现实之前的所定义时间，例如在它们成为现实之前的0.5h、1h、12h或24h。因此，可在某个时间点触发继电器参数的调整。在一个典型实施例中，为了适应与预测的可能偏差，可建议实际网络状态的检查以及可能的再次校正动作。

定义对保护设定调整的需要的功能性可按照与基于拓扑的联锁规则(inter-locking rules)相同的方式来建立。在一个实施例中，使用IEC61850，使得相当于将各IED配置成监听由其它IED所发送的、通常通知它们关于相关开关的位置供它们判定对保护设定重新配置的需要的特定GOOSE消息，其方式与控制联锁(CILO)逻辑节点使用其它(相关)开关的位置的输入相关于联锁规则来确定开关能够断开还是闭合相同。在一个典型实施例中，必要时，相关开关和其它信息、例如功率流方向可在策划时间确定，尤其是按照与对于联锁进行的相似方式来确定。

注意，网络状态和/或拓扑的变化可要求调整多个保护功能的参数，并且因而可影响(尤其是独立地影响)多个IED或继电器。

在一个典型实施例中，一旦已经确定对重新配置的需要，则可通过适当手段、例如通过监测器上的警告和/或通过基础通信技术的专用报警消息来通知操作员。通过选择充分的设定组或者通过改变IED中的保护参数来采取动作则是人的(例如操作员或保护工程师的)职责。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，如果不希望有人工干预，则可自动调整保护参数，在下一小节进行描述。

在一个典型实施例中，对保护参数的重新配置的需要的检测也可由能够与IED进行通信的诸如网关或变电站中的站计算机之类的另一个计算装置(或主机(master))来接管。相同方法则适用于那个计算装置，并且它可取代它能够与其进行通信的所有IED的检测方法。

每当对布尔公式或其它适当逻辑公式的一个输入发生变化(基于事件)时执行和/或周期地执行对保护参数的重新配置的需要的检测。在一个典型实施例中，为了避免不必要的计算和/或(操作员)通知，可使用预设延迟，使得将多个连续变化“作为一个”来处理。

下面描述断路器或开关的继电器的保护设定的自动更新。

在一个实施例中，一旦确定对重新配置的需要，则相关保护参数可由IED自动更新。四种备选情况可适用，它们在一些实施例中可相互组合。

1.在策划时间期间预先计算每种可能的网络状态的保护参数，并且将其保存在IED中。然后，关于相关开关的布尔逻辑以及可能其它离散(或离散化)标准可用于确定对应网络状态并且因而确定要应用的保护参数，然后它们能够由IED独立地设置。在一个实施例中，设定组的概念可用于存储与相关网络状态对应的不同参数集合，只要IED提供足够的参数集合就可。当可能情况(具有不同设定的网络状态)的数量不是过大(对处理能力的影响低)时，这种情况特别适用。

2.在另一个实施例中，可由每个受影响IED按照与它在工程期间对于情况1进行的相似方式独立地重新计算保护参数。用于确定继电器设定的算法可以是位置无关的，即，各继电器可使用具有相同输入信息、特别是网络状态的表示的相同算法。然后在各IED中独立地设置保护参数(条件是它们与使用中的不同)。在可与其它实施例进行组合的这个实施例中，可无需人工干预而自动计算参数设定，并且IED具有运行这种算法的处理能力。

3.在另一个实施例中，能够与所有IED进行通信的另一个计算装置(或主机)(例如变电站中的站计算机、网关或者甚至继电器之一)接管对保护功能的重新配置的需要的检测。然后，同一个计算装置(按照与情况1中所述相似的方式)使用预先计算表或者(按照与情况2中所述相似的方式)通过使用专用算法来确定在当前网络状态中要使用的参数。经修改的保护参数则由主机上载到所有IED。

4.实施例情况3的变体是当网络状态变化要求重新配置在没有直接连接(以通信方式)到同一个计算装置(或主机)的IED中运行的保护参数时。在这种情况下，每一个主机可在其域中独立地执行保护参数更新(其中域是它能够与其直接通信的所有IED的集合)。

通常，用于更新继电器设定的上述四种情况在更新过程中均不要求事务行为，尤其是为了确保需要调整的所有保护功能实际上这样做，而且同时这样做。尤其是，在一个典型实施例中，没有强制受影响继电器全部更新其参数或者受影响继电器均不更新其参数。因此，在这个实施例中，不需要“提交(Commit)”或“退回(Revert back)”逻辑。“提交”或“退回”逻辑通常表示事务行为。如果应用多个设定，或者如果新设定应用于多个装置，则事务行为确保“全有或全无”。如果正确应用所有设定，则变化被提交，并且它从这个时刻开始是有效的。如果新值的任何单个应用失败，则智能电子装置可退回到前一个状态，并且丢弃所有新设定。这通常又称作“回退(rollback)”。尤其是，在一个实施例中，可以不需要事务行为中的“提交”或“退回”逻辑、即“全有或全无”。通常，保护系统没有恶化，一组继电器的一部分可能没有成功应用新设定。尤其是，这意味着，无需强制继电器之间相关于其参数更新的协调。

在一个典型实施例中，(在设计时或在线地)确定正确继电器设定的算法确保在一个继电器无法更新其参数时没有损害保护系统的行为。在(可能运行于不同IED的)多个过电流保护功能需要更新其参数的情况下，与根本没有调整参数的情况相比，即使一个没有使其设定被调整，选择性和/或灵敏度也将得到提高。

在一个实施例中，能够基于事件(例如每当相关开关的位置发生变化时)或者周期地触发对自动更新的需要。通常，能够引入预设延迟，以便避免不必要的“中间”参数调整，使得将多个连续变化“作为一个”来处理。

在另一个实施例中，代替自动更新保护参数，可应用人为监控过程：所述方法之一能够用于确定适当保护参数值；然后向人类操作员建议那些保护参数值，人类操作员则有接受它们(并且因而可自动设置它们)或者拒绝它们的选择权。

图1a示出方法的一个实施例的流程图的第一部分。在图1a和图1b所示的实施例中，图1a所示的步骤1000至1070可在策划时间、例如在网络中已经安装新开关或断路器之前执行。在图1a所示的离线分析中，对于所有网络配置，将状态进行编码，执行故障分析，并且随后计算IED的设定等等。网络的状态可包括开关的配置，例如，开关或断路器是断开还是闭合、能量源的配置、负载的配置等等。例如，由例如光伏电站等分布式能量源所产生的电力可在一天、天气和/或一年期间变化。在一个实施例中，这些状态配置的每个可通过布尔子句来编码(参见步骤1030)。在另一个实施例中，可使用另一个适当逻辑。

在另一个步骤1040，进行故障分析。故障分析可包括网络中的所有可预测故障，例如短路、负载故障等等。

在另一个步骤1050，计算所有IED的最佳设定。在一个典型实施例中，可使用向负载提供电力的最佳可用性的设定。

在计算所有网络配置的设定之后，在一个典型实施例中，仅选择有意义的配置。在一些实施例中，这个步骤可省略。尤其是，可丢弃对保护系统的行为没有影响的配置。在另一个实施例中，仅计算有意义配置的设定，即，仅对有意义配置执行图1a所示具有步骤1010、1020、1030、1040和1050的循环。那样可减小计算量。

在步骤1070，所有配置存储在查找表或数据库中。任何其它适当存储方案可用于存储配置。例如，配置可集中地存储在与所有IED连接的主服务器中。在另一个实施例中，各IED对于各网络配置仅存储供其使用的参数或设定。

下面将在一个示范实施例中说明在网络的操作期间如何调整设定或参数。针对图1b来说明这个方面。

在网络操作期间，图1b所示的方法步骤的开始可以是基于事件的、例如在开关位置已经改变之后，或者周期地和/或人工地。然后，在步骤1080，读取网络状态。例如，可读取开关的所有位置。在下一个步骤1090，对网络状态进行编码。编码可以不仅包括开关位置信息，而且还可以包括与天气、分布式能量资源所提供的电力等等有关的信息。

在对信息进行编码之后，经编码的信息用于查找所存储查找表中或数据库中的匹配条目(步骤1100)。加载IED的设定或参数。

在一个典型实施例中，在步骤3000，将这些设定或参数与IED中的当前设定进行比较。如果例如所提出设定没有与当前设定不同，则不需要动作。在所提出的新设定或参数与当前设定不同的情况下，在步骤3020，向操作员报警、向操作员报警并且对于IED提出新设定或参数或者向操作员报警并且在IED中自动设置所述设定或参数。在另一个实施例中，也可在没有报警的情况下应用新设定。

图2示出方法的第二实施例的流程图。在图2的实施例中，没有如已经针对图1a和图1b所示的方法的实施例所述在策划时间预先计算各IED的可能设定或参数，而是在已经检测到新网络状态或者可以其他方式触发方法的开始之后，在网络的操作期间来计算可能的设定或参数。

在网络操作期间，图2所示的方法步骤的开始可以是基于事件的、例如在开关位置已经改变之后，或者周期地和/或人工地。然后，在步骤2010，读取网络状态。例如，可读取开关的所有位置。在下一个步骤2020，对网络状态进行编码。在一个典型实施例中，可将网络状态编码为布尔逻辑。编码可以不仅包括开关位置信息，而且还可以包括与天气、分布式能量资源所输送的电力等等有关的信息。在另一个实施例中，省略步骤2020。

在步骤2030，将当前网络状态与前一个网络状态进行比较。尤其是，确定网络状态的变化对于保护系统是否重大。如果网络配置或状态变化不会影响保护系统的行为，则可避免故障的高成本分析。在另一个实施例中，省略比较步骤，而始终执行故障分析。

步骤2040和2050对应于图1a所示实施例的步骤1040和1050。尤其是，在这些步骤中，分析网络中可能的故障，并且计算IED或继电器的设定或参数。

步骤3000至3030对应于图1b所示的实施例的步骤3000至3030，使得为了简洁起见，参阅图1b的描述。

第一实用示例

图3中，一个实施例示出来自馈线自动化的一个示例。图3示出两个馈线10、20，它们之间具有常开开关(联络开关(tie switch))CB1。过电流保护安装在各断路器CB1、CB11、CB12、CB13、CB14、CB21、CB22、CB23和CB24级。

第一馈线10和第二馈线20由不同源12、22供电，并且通过常开开关(或联络开关)CB1分离。此外，图3示出多个负载L11、L12、L13、L14、L21、L22、L23和L24。通过IED中运行的、在各断路器CB11、CB12、CB13、CB14、CB21、CB22、CB23和CB24级的过电流保护功能来确保网络的保护。在本示例中，开关是断路器，以便简化论述。

如图4所示，故障可在到负载L12的线路上发生。如果经过正确策划(即，如果正确设置所有过电流保护功能的保护参数)，则在断路器CB12级的过电流保护功能可发起断路器CB12的跳闸。因此，不再对负载L13和L14供电，如图4所示。

在第二馈线20的电源22具有足够容量)的情况下，人工或自动馈线恢复算法可恢复送往负载L13和L14的电力，如下所述：

1.故障分隔：断开断路器CB13。

2.通过闭合联络开关或断路器CB1对负载L13和L14的供电恢复。

因此，在图4所示的情况之后，馈线恢复算法因此通过如图5所示断开断路器CB13并且然后闭合联络开关CB1，来分隔负载L12中的故障。因此，经由第二馈线20对负载L13和L14恢复供电。但是，因此，与故障前的情况相比，通过断路器CB14的功率流反向。因此，按照一个实施例，可更新断路器CB14中的过电流保护的时间延迟设定-它可比CB1(并且因而断路器CB24)中更快速地“进行反应”。换言之，如果断路器CB14处和断路器CB1处的两个过电流功能均检测到故障，则断路器CB14处的过电流功能应当更快速进行反应。因此，为了确保选择性标准，在断路器CB14级的过电流保护设定则应当设置成比断路器或联络开关CB1和断路器CB24中的时间延迟更低(和/或与之不同的跳闸电流)。

按照一个实施例，IED可检测到可在没有人工干预(或集中实体)的情况下调整断路器CB14中的过电流保护功能。通过监听由断路器CB13和联络开关CB1所发送的GOOSE(面向通用对象的变电站事件)消息，它能够确定通过断路器CB14的功率流反向，并且因而断路器CB14的过电流保护功能的当前设定不再被正确定义(不是选择性的)。

在另一个实施例中，包含断路器CB14的过电流保护功能的IED具有可用的功率流检测机制，使得这个信息足以触发过电流保护的参数的调整需要。

在这里，在一个实施例中，或者可发出报警以通知操作员(例如在使用IEC 61850时通过使用专用GGIO逻辑节点)，操作员则负责改变保护参数(例如，在一个典型实施例中，通过改变活动设定组)，或者在一个实施例中可自动更新这些设定。

在一个实施例中，在检测到过电流保护的参数需要调整时，能够自动更新参数。

通常，在一个实施例中，所有不同网络拓扑的设定经过预先计算并且存储在IED内部。例如，关于相关开关的位置的布尔逻辑可用于选择和应用正确保护设定情况。在图5的示例中，这可适用于断路器CB14。如果存在足够的设定组，则它们的使用是可能的。否则，在另一个实施例中，可使用内部表。此外，如果断路器CB14的参数不能设置成比其它断路器更低的延迟值，则“上游”、即在电流源22的方向上的过电流保护功能(也就是断路器CB1、CB24、CB23、CB22和CB21的过电流保护功能)的参数也可能需要更新。那就意味着，断路器CB14的参数可设置成使得该断路器比断路器CB1更快速地“进行反应”，断路器CB1比断路器CB24更快速地进行反应，断路器CB24比断路器CB23更快速地进行反应，断路器CB23比断路器CB22更快速地进行反应，断路器CB22比断路器CB21更快速地进行反应。在一个典型实施例中，保持这些保护功能的IED还可监听拓扑的变化，并且独立地进行反应。

在另一个实施例中，断路器CB14的IED具有电力网或网络拓扑的内部模型以及相关开关(在一个典型实施例中，图3至图5所示的所有断路器)的位置，并且自动地重新计算充分的设定。那就意味着，参数或保护设定可以不在表中查找，而是在线分析。注意，位于“上游”的断路器CB1、CB24、CB23、CB22和CB21的过电流保护功能可按照相似或独立地方式来更新。

在可与本文所述的其它实施例进行组合的另一个实施例中，具有到两个馈线10、20中的所有开关CB1、CB11、CB12、CB13、CB14、CB21、CB22、CB23和CB24的通信的集中计算装置或主机(例如站计算机、具有计算能力的网关)通过对所有所涉及IED的远程命令来自动地进行参数设定。在一个实施例中，集中计算机对于各拓扑情况具有预先计算解决方案，即，各拓扑情况存储在数据库或表中。然后将各断路器CB1、CB11、CB12、CB13、CB14、CB21、CB22、CB23和CB24的参数发送给相应IED。在另一个实施例中，集中计算装置或主机重新计算所有保护功能的设定，使得它们满足选择性标准。当IED具有受限存储容量和/或计算资源时，这种(半集中)解决方案通常是优选的。在没有单个计算装置正(例如通过与所有所涉及IED的直接通信)控制所有所涉及IED的另一个实施例中，参数设定能够分布于多个主机(例如通过它们之间可能的协调以确保时间协调设定)。

第二实用示例

下面描述具有分布式能量资源的实施例。与图3至图5所示的网络相比，图6所示的配电网在各馈线包括采用G来标记的多个分布式能量资源(DER)单元。DER可以是例如微源或能量存储源。当断路器(CB)CB1闭合时，微网连接到主中压(MV)电网。断路器CB2和CB3常闭，而断路器CB3.2和6.2常开。因此，图6所示的网络包括具有第一馈线和第二馈线的低压(LV)部分，第一馈线带有断路器CB2和开关板SWB1、SWB2和SWB2，第二馈线带有断路器CB3和开关板SWB3、SWB5和SWB6。

其中馈线是负载沿馈线段分接的放射状的分布电网(distributiongrid)的保护通常在假定单向功率流的情况下来设计，并且基于具有时间-电流鉴别能力的OC继电器。OC保护从向下流动的故障电流的高值检测到故障。在现代数字继电器中，跳闸短路电流能够在大范围之内设置(例如0.6-15×CB额定电流)。如果所测量电流高于跳闸设定，则继电器进行工作，以便以协调研究所定义并且与所使用锁定策略(没有锁定、固定分级锁定、定向分级锁定)兼容的延迟使线路上的CB跳闸。

在一个典型实施例中，分布电网可包括诸如太阳能或光伏(PV)板、风力和微气体涡轮机、燃料电池之类的一个或多个DER。通常，大多数微源和能量存储装置不适合直接向电网供应电力，而是可采用功率电子器件(PE)与电网接口。

PE接口的使用可引起(特别是孤岛模式中的)微网保护中的许多难题。

图7表示与图6所示相同的微网，其中两个馈线连接到LV母线以及经由配电变压器连接到MV母线。各馈线具有三个开关板SWB1、SWB2、SWB3、SWB4、SWB5、SWB6。各开关板可具有星形或三角形配置(delta configuration)，并且将附图中尤其采用G所标记的分布式能量资源(DER)和负载L连接到该馈线。图9中，示出两个外部微网故障(F1、F2)和两个内部微网故障(F3、F4)。所有低压断路器CB1、CB2、CB3、CB1.1、CB1.2、CB1.3、CB1.4、CB1.5、CB2.1、CB2.2、CB2.3、CB2.4、CB2.5、CB3.1、CB3.2、CB3.3、CB3.4、CB2.5、CB4.1、CB4.2、CB4.3、CB4.4、CB4.5、CB5.1、CB5.2、CB5.3、CB5.4、CB5.5、CB6.1、CB6.2、CB6.3、CB6.4、CB6.5可具有不同的额定值，但在这个实施例中，配备有过电流(OC)保护，并且用于划分微网、尤其是配电LV馈线。

一般来说，微网中的保护问题能够分为与微网操作状态有关的两组。表1示出微网保护问题的大类。表1还示出不同情况的“3S”(灵敏度、选择性和速度)要求的重要性，这为微网保护系统的设计标准提供基础。

表1

^*)在具有PE接口的DER的情况下来自微网的低故障电流贡献。

电网连接-外部故障(F1、F2)

通常，在第一故障F1的情况下，主网(MV)保护可清除故障。如果微网中存在敏感性负载，则微网可由断路器CB1以快至70ms(取决于微网中的电压暂降)来分隔。另外，在没有中压(MV)保护跳闸的情况下，微网可通过断路器CB1与主网分隔。

在微网中大多数微源通过具有内置故障电流限制(即，经过断路器CB1的电流没有明显上升)的PE接口来连接的情况下，采用通用过电流(OC)继电器对故障F1的检测会有问题。通常，除非转换器专门设计成提供高故障电流，否则它们能够向故障提供1.1-1.2×I_DERrated。这些数字比主网所提供的短路电流要低许多。如果电流用于故障检测，则断路器CB1中的定向过电流继电器可能只是一种可行解决方案。为了提高继电器灵敏度，反向电流的设定定义为来自所有已连接分布式能量资源(DER)的故障电路贡献之和(1)。在存在大量不同类型的DER的情况下，这个值将会改变。因此，当微网发电经历大变化(所连接DER的数量和类型)时，设定必须被连续监测和调整。

备选地，电压暂降(幅值和时长)和/或系统频率(瞬时值和变化率)可用作断路器CB1的跳闸的另一个指示。一些配电网运营商(DNO)可要求微网保持连接，并且向故障提供无功功率最高达数秒。

在故障F2的情况下，配电变压器OC保护通过断开断路器CB0来清除故障。断路器CB1由断路器CB0的“跟随我”功能(硬件锁)同时断开。在硬件锁失败的情况下，可能的故障灵敏度问题会发生，如同故障F1的情况那样。典型解决方案与故障F1情况相似(定向自适应OC保护、欠压和欠频保护)。

电网连接-微网中的故障(F3)

在故障F3的情况下，从两侧、即经由开关板SWB1从图7左侧所示的中压(MV)配电网以及从开关板SWB2和SWB3处的DER，向故障提供短路电流。通过断路器CB1.2的短路电流幅值将取决于断路器CB1.3的状态。在故障F3的情况下，微网保护可通过断路器CB1.2和断路器CB2.1来断开LV馈线的最小可能部分。断路器CB1.2因主MV电网所提供的短路电流的高电平而断开。如果断路器CB1.2无法跳闸，则故障F3可由作为断路器CB1.2的备用保护的断路器CB1.1来清除。但是，在大同步DER(例如柴油发电机)被安装并且在开关板SWB1中(即，在断路器CB1.1与故障F3之间)接通的情况下，断路器CB1.1中的OC保护继电器的灵敏度可能会受到干扰。在这种情况下，经过断路器CB1.1的故障电流在具有DER的情况下将比没有DER的情况下要小。换言之，如果SWB1处的DER能够提供高故障电流(例如同步发电机)并且被连接(断路器CB1.3闭合)，则故障电流将比断开DER(断路器CB1.3断开)时的情况要高。这种效果可称作保护盲目(protection blinding)(同步DER越大，则效果越大)，并且由于从继电器跳闸特性的定义时间部分到逆时间部分的故障电流转变而可引起延迟的断路器CB1.1跳闸。延迟的故障跳闸将导致本地同步DER的不必要断开(通常，低功率柴油发电机具有很低的惯性，并且在缓慢清除故障的情况下会丢失同步)。这个问题能够通过适当协调微网和DER保护系统得到解决。另一个选项是相关于当前操作条件(DER状态)调整保护设定。

但在CB1.2无法断开的情况下，断路器CB2则可断开。但是，如果开关板SWB1处的DER被连接(断路器CB1.3闭合)并且具有较高断开时间延迟，则通过断路器CB2的故障电流将会较低(例如没有DER的情况的70-90％)。由于DER对短路电流的贡献，DER与故障之间的馈线段上的电压降增加，这产生来自电网的较低故障电流。这可引起延迟的断路器CB2跳闸(因为故障电流从继电器跳闸特性的瞬时部分移动到逆时间部分)，并且可导致开关板SWB4、SWB5和SWB6中的不必要的DER断开。

如果断路器CB1.2很可能比断路器CB2.1更快速地进行操作，则它将孤立微网的一部分，其中包括连接到故障F3的开关板SWB2和SWB3。如果有可能平衡微网的孤岛段中的发电和负载，例如微源或DER能够直接地或者在减载(load shedding)之后为负载供电，则有利的是通过断开断路器CB2.1以及可能通过闭合断路器CB3.2至6.2，将那组微源和负载与故障F3分隔。

但是，在具有PE接口的DER的情况下的反向且低电平短路电流将引起断路器CB2.1的灵敏度问题，与以上在故障F1的情况下所述相似。在这里，没有定向OC保护的保护系统的灵敏度是关键的，原因在于短路电流改变方向，并且不会达到由MV电网所提供的短路电流电平。可能的解决方案包括定向自适应OC保护和断路器CB1.2的“跟随我”功能，该“跟随我”功能断开断路器CB2.1(在通信故障的情况下，断路器CB2.1的可能灵敏度问题)。定向保护的设定可考虑孤岛段中的可用DER的数量和类型。在那种情况下，在至MV电网的方向上的定向OC继电器设定比自MV电网的方向上要低许多。

电网连接-最终客户站点(site)中的故障(F4)

在故障F4的情况下，高短路电流从主网连同来自DER的贡献一起提供给该故障，并且将引起断路器CB2.4的跳闸。经常存在代替断路器的熔丝，其额定值按照使得保证最短可能故障分隔时间的方式来确定。在没有跳闸的情况下，开关板SWB2由断路器CB2.5来分隔，并且本地DER被切断。在这种情况下没有预见到灵敏度或选择性问题。

孤岛模式-微网中的故障(F3)

微网在由断路器CB1(全微网)或者沿低压(LV)馈线(微网的一段)的断路器从主MV电网特意断开时工作在孤岛模式。这种操作模式的特征在于没有由主网所提供的短路电流的高电平。通用OC继电器由定向OC继电器取代，原因在于故障电流从两个方向流动到故障F3。

如果断路器CB1.2和断路器CB2.1使用为电网连接模式所选的设定组，则在具有PE接口的DER的情况下，它们将具有检测故障F4并且在可接受时间帧之内跳闸的选择性问题(故障电流能够从继电器跳闸特性的定义时间部分转到逆时间部分。尤其是，为了人身安全，如果不存在故障电流，则需要留意故障。此外，永久故障可能扩展并且破坏更多设备。

上述问题通常可通过下列步骤来解决：

-安装高短路电流的源(例如续流(flywheel)或超级电容器)，以便采用电网连接模式的设定/额定值来使CB跳闸或者烧断熔丝。但是，PE接口的短路处理能力能够仅通过增加相应额定功率来增加，这导致更高的投资成本。

-安装使用关于可用微源/负载的状态和微网拓扑的在线数据的自适应微网保护。

孤岛模式-最终客户站点中的故障(F4)

在故障F4的情况下，低短路电流从本地DER提供给该故障。不存在电网贡献。但是，为主网连接模式所选的断路器CB2.4设定正好略高于额定负载电流。它确保即使只有具有功率电子(PE)接口的DER在微网中可用时，也将断开最终客户站点。在没有跳闸的情况下，开关板开关板SWB2可由断路器CB2.5使用定向OC继电器来分隔。与电网连接模式相似，在孤岛模式中对于最终客户站点中的故障没有预见到灵敏度或选择性问题。

下面描述一个实施例，其中预期微源(DER)和微网配置对继电器性能的影响，并且相应地改变继电器设定以确保整个微网一直受到保护。在一个实施例中，自适应保护可定义为“及时地通过外部生成信号或控制动作来修改对系统条件或要求的变化的优选保护性响应的在线活动”。

例如，在故障F3被检测并且由断路器CB2.1成功分隔的情况下，开关板SWB2和SWB3将作为称作微网的电孤岛进行操作。在这种配置中，不存在来自MV电网的高短路电流。OC保护可升级/改成定向OC继电器，原因在于在故障的情况下，短路电流将从两个方向流动到该故障。在断路器使用来自电网连接模式的设定组的情况下，如果大多数DER具有以受限故障电流贡献的功率电子(PE)接口，则它们将无法检测到故障并且瞬时跳闸。在极端情况下，来自DER的故障电流贡献只能达到额定电流的1.1-1.2倍。在这里，再次只有自适应保护能够保证继电器的检测和选择性操作。当分隔开关板SWB2和SWB3并且故障在开关板SWB2与SWB3之间发生时，以及如果两个节点均能够保持发电与消耗之间的平衡，则可修改断流器CB2.2的保护设定。如果不会进行这个操作，则断流器CB2.2和CB3.1将在相当大延迟之后断开，并且开关板SWB2和SWB3中的DER将断开，并且因而开关板SWB2和SWB3中的负载将中断。

在一个典型实施例中，在第一步骤，可检测保护参数需要调整。例如，触发事件可用于那个目的。用于更新具有DER的配电馈线中的不同IED/电子器件释放(release)的保护设定的触发事件包括：DER的连接/断开、包括孤岛模式的拓扑变化(如同前一个示例中那样)等等。

在一个典型实施例中，可使用数字式定向OC继电器。熔丝或机电和标准固态继电器特别是对于选择性通常保持为不适用，原因在于它们不提供用于跳闸特性的设定的灵活性以及没有电流方向灵敏度特征。

在可与其它实施例进行组合的另一个实施例中，数字式定向OC继电器可处理可参数化的不同跳闸特性(多个设定组)的可能性。

在可与本文所公开的其它实施例进行组合的另一个实施例中，使用新的或现有通信基础设施(例如双绞线、电力线)和标准通信协议(例如Modbus或IEC 61850)，使得单独继电器能够与中央计算机、或者在不同的单独继电器之间快速可靠地进行通信并且交换信息，以便保证所需应用性能。

在一个实施例中，断路器CB0、CB1、CB2、CB3、CB1.1、CB1.2、CB1.3、CB1.4、CB1.5、CB2.1、CB2.2、CB2.3、CB2.4、CB2.5、CB3.1、CB3.2、CB3.3、CB3.4、CB3.5、CB4.1、CB4.2、CB4.3、CB4.4、CB4.5、CB5.1、CB5.2、CB5.3、CB5.4、CB5.5、CB6.1、CB6.2、CB6.3、CB6.4、CB6.5与中央单元之间的通信提供无需人工干预而检测对定向OC继电器的保护设定的修改的需要的机会。

在开关板SWB1中的DER接通的情况下，即断路器CB1.3闭合并且将其状态传递给中央保护协调单元/其它断路器，中央保护协调单元/其它断路器能够确定通过断路器CB2的故障电流减小而通过断路器CB1.2的故障电流增加，并且OC保护继电器的当前设定不再被正确定义。

在另一个步骤，保护设定可被更新，尤其是自动地更新。在检测到OC保护的参数需要调整时，能够自动地更新这些参数。这能够通过不同方式来实现：

在一个实施例中，网络拓扑和DER的位置的所有相关组合的设定经过预先计算，并且内部地存储在断路器(低压电网中的各断路器)的IED中。

在另一个实施例中，IED具有电力网和相关开关位置(馈线和DER)的内部模型。在这种情况下，图6所示的所有断路器自动地重新计算充分的设定。

在另一个实施例中，通过与所有开关或断路器的通信，集中计算装置或主机(例如站计算机、具有计算能力的网关)通过对所有所涉及IED的远程命令来自动进行参数设定。集中计算机对于各拓扑情况(馈线和/或DER)可具有预先计算的解决方案，或者可对于所有保护功能重新计算设定，使得它们满足选择性标准。当IED具有受限存储和/或计算资源时，这种(半集中)解决方案通常是优选的。在可与其它实施例进行组合、没有单个计算装置正(通过与所有所涉及IED直接的通信)控制所有所涉及IED的一个实施例中，参数设定能够分布于多个主机(通过它们之间可能的协调以确保时间协调设定)。在可与其它实施例进行组合的另一个实施例中，在孤岛模式，当中央计算机能够与配电网的孤岛部分进行通信时能够在中央计算机上进行计算，或者当孤岛开关板具有足够计算容量时直接在孤岛开关板上进行计算。

图8中，示出集中自适应保护系统的一个实施例。除了图6和图7所示的元件之外，还存在微网中央控制器(MCC)和通信系统。

电子器件使具有集成定向OC继电器的各断路器CB0、CB1、CB2、CB3、CB1.1、CB1.2、CB1.3、CB1.4、CB1.5、CB2.1、CB2.2、CB2.3、CB2.4、CB2.5、CB3.1、CB3.2、CB3.3、CB3.4、CB2.5、CB4.1、CB4.2、CB4.3、CB4.4、CB4.5、CB5.1、CB5.2、CB5.3、CB5.4、CB5.5、CB6.1、CB6.2、CB6.3、CB6.4、CB6.5能够与微网中央控制器MCC交换信息。例如，图8中，断路器CB0、CB1、CB2、CB3、CB1.1、CB1.2、CB1.3、CB1.4、CB1.5、CB2.1、CB2.2、CB2.3、CB2.4、CB2.5、CB3.1、CB3.2、CB3.3、CB3.4、CB2.5、CB4.1、CB4.2、CB4.3、CB4.4、CB4.5、CB5.1、CB5.2、CB5.3、CB5.4、CB5.5、CB6.1、CB6.2、CB6.3、CB6.4、CB6.5连接到串行通信总线RS485，并且使用标准工业通信协议Modbus。通过轮询各个继电器，MCC能够从断路器读取数据(电气值，状态)，并且在必要时修改继电器设定(例如跳闸特性)。在其它实施例中可使用其它通信协议和总线。

每个单独继电器本地地(与MCC无关地)进行跳闸判定，并且按照图9来执行。图9示出断路器内部的本地保护功能。在检测到异常情形的情况下，检查跳闸条件。例如，将特定方向上的所测量电流与实际继电器设定进行比较。如果达到跳闸条件，则断路器断开。图11示出关于低压断路器的一个示例。在一些实施例中，同样的情况也可适用于中压或高压断路器。

按照图8所示实施例的自适应保护系统将保持各继电器关于微网的当前状态的设定。这由MCC中的特殊模块来完成，该特殊模块负责断路器CB0、CB1、CB2、CB3、CB1.1、CB1.2、CB1.3、CB1.4、CB1.5、CB2.1、CB2.2、CB2.3、CB2.4、CB2.5、CB3.1、CB3.2、CB3.3、CB3.4、CB2.5、CB4.1、CB4.2、CB4.3、CB4.4、CB4.5、CB5.1、CB5.2、CB5.3、CB5.4、CB5.5、CB6.1、CB6.2、CB6.3、CB6.4、CB6.5的继电器设定的周期性检查和更新。在一个典型实施例中，该模块可包括组件、即给定微网的离线故障分析期间预先计算的信息以及在线操作块。

离线分析

一组有意义微网配置以及DER的馈入状态(通/断)被创建用于离线故障分析，并且称作事件表。通常，事件表中的各记录具有数量与微网中的被监测CB的数量相等的元素，并且经过二进制编码，即，元素在对应CB闭合时等于1，而在对应CB断开时等于0。图12示出事件表的结构的一个实施例。也可使用其它实施例。例如，可使用数据库。随后，通过每次仿真受保护微网的不同位置中的短路(3相、相-地等等)，来估计经过所有被监测断路器的故障电流。在重复短路计算期间，单个DER的拓扑或状态在迭代之间经过修改。当处理不同微网状态的不同故障位置时，将结果(各继电器所看到的故障电流的幅值和方向)保存在特定数据结构中。

基于这些结果，各定向OC继电器、即微网中的断路器的各IED以及各特定系统状态的适当设定按照使得保证微网保护的选择性操作的方式来计算。这些设定编组成动作表或者动作数据库，动作表或动作数据库在一个典型实施例中具有与事件表相同的大小。

在一个实施例中，事件和动作表可以是如图11所示的微网保护和控制系统或架构的配置级的一部分。

外部领域级(External Field Level)表示能量市场价格、天气预报、探试策略指示(heuristic strategy directives)和其它公用事业信息(utilityinformation)。

管理级包括历史测量结果和配电管理系统(DMS)。

配置级由位于中央(例如在变电站处)或本地(例如在开关板处)的计算机或可编程逻辑电路(PLC)组成，它能够检测系统状态变化并且向硬件级发送所需动作。

硬件级通过通信网络将所需动作从配置级传送给现场装置。在大微网的情况下，这个功能能够在多个本地控制器之间划分，这些本地控制器仅向中央单元传递所选信息。

保护级可包括CB状态、释放设定(release setting)、联锁配置等等。连同实时测量级一起，它们位于现场装置内部。

在线操作

在在线操作期间，MCC通过轮询各个定向OC继电器来监测微网状态。这个过程周期地运行，或者由事件(CB的跳闸、保护报警等等)来触发，并且可使用图8所示的通信系统。由MCC所接收的微网状态信息用于构成状态记录，它可与事件表中的单个记录具有相似大小。状态记录用于标识事件表中的对应条目。最后，算法从动作表中的对应记录检索预先计算的继电器设定，并且经由通信系统将这些设定上载到现场装置。图12示出具有可用查找表、即事件和动作表的在线自适应保护算法的阶段。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域的技术人员能够进行和使用本发明。虽然按照各种具体实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员会知道，在权利要求书的精神和范围之内，可经过修改来实施本发明。特别是上述实施例的非互斥特征可相互组合。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。这类其它示例预计落入权利要求书的范围之内。

Claims

1.一种用于调整具有多个开关装置(CB)的电力网的至少一个智能电子装置(IED)的至少一个参数集合的方法，包括：

a)读取所述电力网的当前网络状态，其中所述当前网络状态包括所述多个开关装置(CB)的当前状态；

b)在考虑所述电力网的所述当前网络状态和网络拓扑的情况下，基于由至少一个仿真网络故障所引发的仿真故障电流，来推断所述至少一个智能电子装置的至少一个新参数值集合；

c)将所述至少一个新参数值集合应用于所述至少一个智能电子装置的所述至少一个参数集合。

2.如权利要求1所述的方法，其中

在步骤b)，还在考虑预定义范围之内的预测信息的情况下来推断所述至少一个新参数值集合。

3.如权利要求1所述的方法，其中

在步骤b)，根据所述当前网络状态从多个参数值集合中选取所述至少一个新参数值集合。

4.如权利要求3所述的方法，其中

通过遍历多个网络状态进行置换来创建所述多个参数值集合，其中对于各网络状态

i)在所述电力网中仿真至少一个网络故障(F)；以及

ii)在考虑所述网络状态和所述网络拓扑的情况下，使用由所述至少一个仿真网络故障所引发的仿真故障电流，来推断所述至少一个智能电子装置的至少一个新参数值集合。

5.如权利要求4所述的方法，其中

将各网络状态编码为逻辑表达式、尤其是编码为布尔表达式，尤其使得通过包含二进制值的向量来表示所述网络状态。

6.如权利要求4所述的方法，其中，通过遍历基本上全部网络状态进行置换来创建步骤i)和ii)。

7.如权利要求4至6中的任一项所述的方法，还包括：创建包含所述网络状态、尤其是编码为逻辑表达式的所述网络状态的表和/或数据库，并且所述参数值集合对应于所述表和/或所述数据库中的各网络状态。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，在步骤a)之后，所述方法包括：

a1)将所述实际网络状态编码为逻辑表达式、尤其是编码为布尔表达式，尤其使得通过包含二进制值的向量来表示所述网络状态。

9.如权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中

在事件之后执行步骤a)、b)和c)，或者周期地执行步骤a)。

10.如权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中

所述网络状态包括所有开关的位置。

11.如权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，所述网络状态包括连接到所述电力网的分布式能量资源(G)的状态和/或连接到所述电力网的负载(L)的状态。

12.一种用于调整具有多个开关装置的电力网的至少一个智能电子装置(IED)的至少一个参数集合的设备(MCC，IED)，其中

-所述设备包括计算单元，所述计算单元用于仿真所述电力网中的至少一个网络故障(F)，并且用于在考虑所述电力网的网络状态和所述网络拓扑的情况下基于由所述至少一个仿真网络故障(F)所引发的仿真故障电流来推断所述至少一个智能电子装置的至少一个参数值集合；以及其中

-所述设备适合于读取所述电力网的当前网络状态，其中所述网络状态包括所述多个开关装置(CB)的所述状态；

-所述设备适合于根据所述当前网络状态来推断所述至少一个智能电子装置的新参数值集合；以及

-所述设备适合于将所述新参数值集合提供给所述至少一个智能电子装置，用于更新所述智能电子装置的所述至少一个参数集合。