CN111799749A

CN111799749A - 电气保护系统和方法

Info

Publication number: CN111799749A
Application number: CN202010258068.5A
Authority: CN
Inventors: Y.尼雷特
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2020-10-20
Also published as: ES2924657T3; US20200321766A1; EP3719947A1; RU2020112476A; FR3094848B1; US11108221B2; EP3719947B1; FR3094848A1

Abstract

本方法包括以下步骤：‑测量(102，104)电气链路中的电压和电流；‑依据测量的电流值重复地计算(106，108)第一移动平均和第二移动平均，第二移动平均是在比第一移动平均更长的持续时间内计算的；‑将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较(120)；‑将第一移动平均的电流值与第二移动平均的电流值进行比较(132)；‑当测量的电压值在比预定义持续时间阈值更长的持续时间内低于预定义电压阈值时并且当第一移动平均的电流值高于第二移动平均的电流值时，识别(134)保护设备的触发条件。

Description

电气保护系统和方法

技术领域

本发明涉及配电网领域，更具体地，涉及微电网或纳米电网。

背景技术

微电网一般在住宅、商业或工业建筑物中使用，以在本地生产和存储电力，同时还连接到干线配电网。

微电网尤其便于分布式能源的使用，更具体地，便于可再生能源的使用，诸如风力涡轮机、潮汐流发电机或光伏板。微电网也可以包括诸如电池之类的储能设备。当主电网不够可靠时，微电网可以有利地用于确保稳定且连续的电力供应。

在实践中，微电网用于向受诸如断路器或基于保险丝的隔离开关之类的电气保护设备保护的一个或多个电气负载供电，无论这些电气保护设备是否被远程控制。

然而，微电网的缺点是，当微电网从主电网断开时，难以管理电气故障。

尤其希望能够快速隔离和定位电气故障的源头，而不影响微电网其余部分的电力供应。

典型地，当微电网连接到主电网时，后者吸收负载的瞬时变化，并且确保电压的幅度和频率稳定。此外，在短路或绝缘故障类型的电气故障的情况下，由该故障导致的过电流具有高量级的值，例如大约为设施的标称电流值的10至20倍。受故障影响的电气保护设备自动且快速地做出反应，这允许微电网中引起电气故障的部分被隔离，而不影响微电网其余部分的运行。

然而，当主电网断开时，这种性能是不保证的。

传统上，除了储能系统和可再生能源之外，许多微电网还包括发动机驱动型发电机(engine-generator)，这在很长一段时间内都是令人满意的。

一般地，这种发动机驱动型发电机包括耦接到旋转机械(诸如交流发电机)的内燃机(诸如柴油发动机)。

具体地，当微电网从主电网断开时，发动机驱动型发电机允许微电网被稳定化，并且在电气故障的情况下起到与主电网正常发挥的作用相当的作用，这允许确保电气故障的处理令人满意。

然而，由于新的环境标准和增加的监管约束，有时不再希望在微电网中使用柴油发动机驱动型发电机。尽管如此，仍有必要确保在电气故障的情况下微电网的性能令人满意。

在实践中，在不存在发动机驱动型发电机的情况下，当微电网从主电网断开时，借助于储能设备和可再生能源生产设备的逆变器来确保电力供应，然而，逆变器具有不同于发动机驱动型发电机的交流发电机的性能，特别是因为交流发电机由于其结构而拥有机械惯性，所以便于在破损的情况下稳定化微电网并且在短路的情况下输送显著的过电流。

具体地，诸如太阳能板之类的能源一般是受电压源的电压伺服控制(servocontrol)的电流源，那么在这种微电网中，电压源由储能设备的逆变器构成。

一个问题是，在电气故障的情况下，储能设备的逆变器只能在非常短的持续时间内维持供电，典型地，在出现故障并终止向微电网供电之前最多维持几秒钟。

此外，逆变器的过电流的大小非常接近标称电流的大小，例如大约为标称电流的大小的1.2倍。这种过电流在大小和持续时间方面都不足以保证大多数传统的诸如保险丝或机电断路器之类的电气保护设备被实际触发。

因此，存在这样的风险：保护设备将无法发挥其作用，以及逆变器将在能够定位和隔离电气故障之前终止向微电网供电。当重装逆变器以后，故障将仍然存在，并且将再次导致微电网的故障，因此这使得维护团队对故障的搜索和隔离变得相当复杂。

还存在这样的风险：由于在这种环境下保护设备的反应时间长，电气故障将损坏微电网并引发火灾。

在微电网中，使用诸如ANSI 51V型保护设备的设备来防止电压相关的过电流并不总是可能的，也不是所希望的，一方面是由于实施成本高(因为这通常需要在断路器外部添加电子保护继电器)，另一方面是由于它们的安装及其参数化的复杂性(因为这需要对每个保护设备的多个附加参数进行调整、计算特定的保护计划等)，这需要更多的时间，并且这要求安装者和负责安装和维护微电网的设计团队具有更先进或更非凡的技能。

因此，需要一种解决方案，该解决方案允许在电气设施中检测电气故障，特别是在微电网中，更具体地，是在没有柴油发动机驱动型发电机的微电网中，该解决方案是可靠的、廉价的并且易于实施。

发明内容

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种方法，该方法包括由与电气保护设备相关联的电子监控模块实施以下步骤：

-重复地测量与所述电气保护设备相关联的电气链路中的电压和电流；

-依据测量的电流值重复地计算第一移动平均和第二移动平均，第二移动平均是在比第一移动平均更长的持续时间内计算的；

-将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较；

-将第一移动平均的电流值与第二移动平均的电流值进行比较；

-当测量的电压值在比预定义持续时间阈值更长的持续时间内低于预定义电压阈值时并且当第一移动平均的电流值高于第二移动平均的电流值时，识别保护设备的触发条件。

依据测量的电流值而计算的移动平均的使用允许利用触发阈值来检测电气故障，该触发阈值自动适应电网的运行条件，其中电气链路和保护设备形成该电网的一部分。

凭借本发明，电气故障的检测因此更可靠地执行，并且以相对简单的方式实施。

根据有利但非强制性的方面，这种方法可以结合以下特征中的一个或多个，这些特征可以单独实施或以任何技术上可接受的组合实施：

-该方法还包括当识别出触发条件时，由电子监控模块发出警告信号。

-该方法包括当识别出触发条件时，由电子监控模块发出针对该保护设备的触发信号。

-该方法还包括，当识别出触发条件时，由电子监控模块在存储器中存储指示触发条件的存在的状态变量，并且从电子监控模块的开启开始，如果存储在存储器中的状态变量指示触发条件的存在，则识别出触发条件。

-当识别出触发条件时，该方法还包括以下步骤：等待预定义持续时间，然后再次测量电压值，如果测量的电压值低于电压阈值，则禁止触发条件。

-该方法还包括：

-获取由类似于所述电子监控模块的第二电子监控模块发出的状态信息，该第二电子监控模块与在所述保护设备的下游连接到同一电气链路的第二保护设备相关联；

-如果获取的状态信息指示第二电子监控模块已经识别出针对第二保护设备的触发条件，则禁止所述保护设备的触发条件。

第一移动平均是在短于或等于1秒并且优选地短于或等于500毫秒的第一持续时间内计算的，并且第二移动平均是在比第一持续时间更长并且优选比第一持续时间长至少五倍的第二持续时间内计算的，第二持续时间例如短于或等于10秒或者短于或等于5秒。

根据另一方面，本发明涉及一种系统，该系统包括电气保护设备和与该电气保护设备相关联的电子监控模块，该电子监控模块被编程为实施以下步骤：

-将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较；

根据有利但非强制性的方面，这种系统可以结合以下特征中的一个或多个，这些特征可以单独实施或者以任何技术上可接受的组合实施：

-电子监控模块被集成到保护设备中，电子监控模块例如由保护设备的电子跳闸设备实施。

-电子监控模块与保护设备分离，并且安装在保护设备外部。

-根据又一方面，本发明涉及电网，尤其是微电网，其包括：

-储电设备和/或发电设备，其向主链路供电；

-至少一个电气负载，其经由如上所述的保护系统连接到主链路。

附图说明

根据下面对这种方法的一个实施例的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他优点将变得更加明显，该描述仅通过示例并参考附图给出，其中：

图1是配电网的示例的示意图；

图2是根据本发明实施例的电子监控模块的示意图，该电子监控模块与图1中电网的电气保护设备相关联；

图3是根据第一实施例的图2的电子监控模块的操作方法的示例的流程图；

图4是图2的电子监控模块的操作的第一示例的时序图；

图5是图2的电子监控模块的操作的第二示例的时序图；

图6是根据第二实施例的图2的电子监控模块的操作方法的示例的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了配电网2(诸如微电网)的示例。

电网2包括主电气链路4，主电气链路4这里经由保护设备10(诸如断路器)连接到主配电网8(诸如干线配电网)。

例如，电气链路4包括电导体，诸如配电盘的电缆或汇流条。

主电网8能够输送电力供应，并且可以选择性地从电网2断开。

根据示例，电网2安装在住宅、商业或工业设施中。

电网2包括一个或多个发电设备(优选为可再生能源，诸如风力涡轮机、潮汐流发电机或光伏板)以及一个或多个储能设备(诸如电池)。

在图示的示例中，电网2包括：

-光伏源SOL，其经由逆变器12和保护设备14连接到主链路4，以及

-储能设备STOR，其经由逆变器16和保护设备18连接到主链路4。

优选地，电网2没有发动机驱动型发电机，诸如柴油发动机驱动型发电机，或者更一般地，没有包括旋转机械的任何发电机，诸如交流发电机。在这种发动机驱动型发电机物理上存在于电网2中的情况下，发动机驱动型发电机优选地从电网2断开或者保持在停止状态。

电网2还包括一个或多个电气负载，该一个或多个电气负载旨在凭借由主电网8和/或储能设备和/或发电设备输送的电力供电。

电气负载经由诸如断路器或基于保险丝的隔离开关之类电气保护设备20或者等效的保护设备而连接到主供电链路4，无论这些电气保护设备是否被远程控制。

例如，根据现有技术，当流经电网2的电流高于触发阈值时，每个保护设备20以已知方式被配置为切换电网2的电气链路中的电流的流动。

具体地，每个保护设备可在防止电流流动的电气断开状态和允许电流流动的电气闭合状态之间切换。

根据实施方式的示例，保护设备20采用机电技术，并且可以包括可分离的电触点，或者可以借助于可控致动器(例如电磁致动器)来切换的任何其他电气断路装置。

电网2还包括与一个或多个保护设备20相关联的电子监控模块22，其作用将在下面更详细地描述。

在图示的示例中，第一组电气负载，诸如由参考标记Q1表示的至关重要的负载，例如经由不间断电源UPS和配备有监控模块22的第一保护设备20而连接到主供电链路4。

第二组电气负载LOAD经由配备有监控模块22的第二保护设备20而连接到主供电链路4。

第三组电气负载经由级联安装的多个保护设备20而连接到主供电链路4，这里，借助于并联连接并且例如以分级方式布置的次级供电链路来连接到主供电链路4。

例如，参考标记24表示与最前面的保护设备20相关联的次级供电链路，所述设备在这里由参考标记Q2表示，并且形成微电网2的层级的第一级。

在最前面的保护设备20的下游，次级供电链路24在三个支路之间被共享，每个支路包括一个保护设备20和与一个保护设备20相关联的监控模块22，这里形成第二级。

在图1中，第二级的保护设备20已经由参考标记“20-3”表示，并且其中一个在这里由参考标记Q3表示。

一个或多个电气负载可以直接或间接连接到Q3级的保护设备的下游。

同样在图示的示例中，这些支路中的一个，在其保护设备20的下游，其本身被细分为三个其他支路，对于三个其他支路中的每一个，一个或多个电气负载经由保护设备20连接到该支路，在这里保护设备20不包括监控模块22，这定义了第三级。

在图1中，第三级的保护设备20已经由参考标记“20-4”表示，其中一个已经由参考标记Q4表示。

为了使图1更容易阅读，没有图示出所有的电气负载，并且电网2的被遮蔽的部分由点示意性地表示。

将理解的是，参考图1描述的电网2是以不一定是限制性的示例的方式给出的，并且作为变型，电网2可以是不同的，并且例如可以具有不同的架构和/或不同的拓扑，和/或包括电气负载和/或发电设备和/或储能设备，它们的性质和/或数量和/或它们在电网2中的布置有所不同。然而，本发明首先涉及这样的应用，在其中能源连接到供电链路4，并且不放置在保护设备20的下游。

根据某些实施方式，如在图示的示例中，保护设备20并不都配备有监控模块22。

在实践中，在优选的变型中，只有额定电流I_n高于或等于储能设备的逆变器16的标称电流的大约1/10的保护设备20配备有监控模块22。

图2示出了与保护设备20之一相关联的监控模块22之一，例如安装在保护设备20所连接的供电链路上的监控模块22。

在图示的示例中，供电链路24是三相链路，并且包括三个电导体26，每个电导体与一个电相相关联。

根据其他变型(未示出)，以下描述的实施例可推广到其他类型的电网，诸如单相两导体(中性和相)电网、两相两导体(两相)电网或三导体(两相和中性)电网，乃至三相四导体(三相和中性)电网。

保护设备20因此适于切换在这些导体26中流动的三相电流。

参考标记28表示由保护设备20和监控模块22的关联形成的系统。

例如，电网2的监控模块22彼此类似或相同，并且操作类似。

监控模块22包括电子处理单元30、用于测量供电链路24中的电流值和电压值的一组传感器32以及通信接口。

根据实施方式，电子处理单元30包括诸如可编程微控制器或微处理器之类的计算逻辑单元，以及形成计算机可读数据存储介质的计算机存储器。

例如，存储器是ROM、RAM或非易失性存储器，诸如EPROM、EEPROM、FLASH存储器或NVRAM或光存储器或磁存储器。

这里，存储器包括软件代码的可执行指令或模块，当这些指令由计算逻辑单元执行时，它们优选地适合于实施检测方法，诸如在以下示例中描述的检测方法。

作为变型，电子处理单元30包括被配置为实施检测方法的诸如FPGA的可编程逻辑组件或诸如ASIC的专用集成电路。

根据实施方式，传感器32允许测量在与监控模块22相关联的供电链路中流动的电流的大小，以便例如测量每个相线26中的电流的大小。

传感器32还允许测量两个相线26上的和/或一个或多个单独的相线26上的例如相对于参考电势的电压。

例如，该组传感器32包括一个或多个电流传感器和一个或多个电压传感器。电流传感器可以包括Rogowski线圈、变流器、霍尔效应传感器或分流器。电压传感器尤其可以包括分流器、变压器或电容传感器。

例如，通信接口包括用于向保护设备20并且例如向致动器36或保护设备20的跳闸设备发送触发控制信号的第一输出34，特别是为了在检测到电气故障的情况下将保护设备20切换到断开状态而发送触发控制信号。

有利地，监控模块22也连接到保护设备20，以便确定保护设备20的断开或闭合状态。

根据示例，通信接口还包括用于发送警告信号，尤其是向用户发送警告信号的第二输出38。

例如，第二输出38包括用于控制远程设备的连接器或干触点，诸如直接连接到第二输出38的继电器、指示灯或发声器。

作为变型，通信接口可以合并能够发送这种警告信号的通信设备，诸如指示灯或发声器，或者例如包括显示屏的电子人机接口设备。

根据其他变型，第二输出38包括用于通过无线电通信链路(例如远程链路)发送警告信号的射频接口。

根据实施方式的可能性，如图2所示，监控模块22与保护设备20分离，即，这是一个与保护设备20分离且独立的元件的问题。这里，监控模块22安装在保护设备20外部。

根据实施方式的其他可能性，监控模块22被集成到保护设备20中。例如，监控模块22可以是与保护设备20分离且独立的元件，同时容纳在保护设备20的外壳内。

作为变型，监控模块22例如以软件形式由属于保护设备20的电子控制单元(诸如电子跳闸设备)实施。

在这种情况下，监控模块22不一定拥有专用于此的通信接口或输入/输出，但是替代地可以使用保护设备20的电子控制单元的通信接口或输入/输出。

一般地，监控模块22中的每一个被编程为实施以下步骤：

-测量与保护设备20相关联的电气链路24中的电压和电流，保护设备20与监控模块22相关联；

-依据测量的电流值来计算被称为短平均的第一移动平均和被称为长平均的第二移动平均；

-将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较；

-当测量的电压值在比预定义持续时间阈值更长的持续时间内低于预定义电压阈值时并且当第一移动平均的电流值高于或等于第二移动平均的电流值时，识别保护设备20的触发条件。

测量、计算和比较的步骤例如随时间重复执行，并且例如周期性地重复。因此，将理解的是，第一移动平均和第二移动平均是由在多个时刻随时间执行的电流的多个测量构成的。

例如，可以针对每个相线或针对多个相线执行电流的比较和电压的比较。

根据一个示例，一方面，针对一个相线，将电压与所述阈值进行比较，另一方面，针对同一相线，将依据测量的电流而计算的移动平均进行比较。

根据另一示例，将两个相线之间形成的电压与所述阈值进行比较，并将移动平均进行比较，以检测这两个相线上电流的增加。

在实践中，触发条件指示存在短路或绝缘故障类型的电气故障。

根据实施方式，一旦已经识别出触发条件，则监控模块22可以为了补救故障出现的原因而采取一个或多个动作，这种动作包括例如借助于输出34来发送触发信号，和/或例如借助于输出38或通信接口的任何合适的元件来发送警告信号。

有利地，触发条件的存在例如以第一状态变量的形式被记录在单元30的存储器中。

例如，第一状态变量可以取指示不存在触发条件的第一值(非激活状态)或指示存在触发条件的第二值(激活状态)。

在实践中，第一移动平均是依据电流值的第一样本而计算的，这些电流值在第一持续时间期间被累积。第二移动平均是依据电流值的第二样本而计算的，这些电流值在比第一持续时间更长的第二持续时间期间被累积。换句话说，第二移动平均在比第一移动平均更长的持续时间内被计算。

有利地，第一持续时间短于或等于1秒或者短于或等于500毫秒，优选地短于或等于200毫秒或者甚至等于100毫秒。第二持续时间比第一持续时间长至少五倍，同时优选地例如短于或等于10秒或者短于或等于5秒。

根据示例，第一移动平均是指数移动平均。第二移动平均是算术平均。

作为变型，可以不同地选择第一移动平均和第二移动平均。

使用依据测量的电流值而计算的移动平均允许利用自动适应电网2的运行条件的触发阈值来检测电气故障。

凭借本发明，电气故障因此被更可靠地检测，并且以相对简单的方式实施。

根据可选的实施方式，当识别出触发条件时，监控模块22等待预定义持续时间(这里记为T4)，然后再次测量电压值，如果测量的电压值再次变得高于电压阈值，则禁止触发条件。

如果此时电压已经返回到标称幅度，则这种延迟使得有可能避免触发保护设备20，这降低了误报的风险。

在有利但仍然可选的实施例中，监控模块22包括输出40和输入42，其旨在连接到其他监控模块22，例如当多个保护设备20级联安装时。

这尤其允许电气故障在电网2内级联连接的多个断路设备之间按正确的级别被隔离。

例如，输出40向与上游保护设备20相关联的监控模块22输送记为Sel_out的信号。输入42接收记为Sel_in的信号，该信号源自与安装在下游的一个或多个保护设备20相关联的一个或多个监控模块22。

在图1的示例中，Q3级的监控模块22的输出40连接到位于上游的Q2级的监控模块22的输入42。

例如，当多个下游监控模块22连接在监控模块22的下游时，所述下游模块并联连接，使得当下游监控模块22中的一个或多个发出对应信号时，输入42可以接收信号Sel_in。

有利地但仍然可选地，监控模块22可以例如以第二状态变量的形式在存储器中保存表示连接到输入42的一个或多个下游监控模块22的状态的信息。

例如，第二状态变量可以取第一状态和第二状态，第一状态对应于输入42上不存在信号Sel_in，这指示在下游模块22中不存在触发条件，第二状态对应于输入42上接收到信号Sel_in的存在，这指示在下游模块22之一中存在触发条件。

因此，根据包括这种选择性管理的实施方式，该方法还可以包括：

-获取由与连接在所述保护设备20下游的第二保护设备20相关联的下游第二监控模块22发出的状态信息；

-如果获取的状态信息指示第二监控模块22已经识别出针对第二保护设备20的触发条件，则禁止所述保护设备20的触发条件。

这使得当下游保护设备20之一已经检测到故障时，可以不触发位于上游的保护设备20。因此，避免了电网2的与电气故障无关的支路的电力供应的中和。

根据实施方式的示例，当在与级联安装的保护设备20相关联的多个监控模块22中使用应用等待时间T4的延迟时，位于下游的监控模块的等待时间优选地比位于上游的监控模块的等待时间更短。例如，对于Q2级的监控模块22，等待时间T4等于300毫秒，而对于Q3级的监控模块22，等待时间等于200毫秒。

这尤其使得可以确保在电网2内级联连接的断路设备的触发的选择性，例如，在电网2的源自链路24的同一支路中。

图3现在示出了根据第一实施例的监控模块22的操作的示例。

该第一实施例可以特别有利地用于多个监控模块22与级联连接的保护设备20(诸如图1中标识的Q2组和Q3组的保护设备)相关联的情况，即使其他用途也是可能的。

在步骤100中，开启监控模块22。

在随时间重复的步骤102中，由传感器32执行电压的测量。并行地，在其本身也随时间重复的步骤104中，由传感器32执行电流的测量。

随着电流和电压的测量被重复，在步骤106中计算第一移动平均，在步骤108中计算第二移动平均。

例如，由单元30自动执行计算，并且所计算的第一和第二移动平均的电流值被存储在单元30的存储器中。

根据可选实施例，并行地，监控单元22在其开启之后立即实施一个或多个诊断步骤。

例如，在步骤110中，单元22确定保护设备20是否处于断开状态，并且如果是这种情况，则在步骤112中将第一状态变量重置为第一值。

在适当的情况下，在步骤114中，第二状态变量被重置以指示下游模块中不存在触发条件。

在保护设备20被识别为处于闭合状态的情况下，则在步骤116中，模块22检查第一状态变量是否处于第一状态。

如果不是这种情况，则实施步骤114。

如果第一状态变量等于第一值，则在步骤118中，将测量的电压与第一预定义电压阈值进行比较，该阈值例如在可调节的最小时间(例如至少50毫秒)内等于标称电压的70％。

如果测量的电压高于第一阈值，则实施步骤112。

如果测量的电压低于第一阈值，则实施步骤120，其中模块22检查第二状态变量是否处于第二状态。如果是这种情况，则该方法转到步骤112。

在相反的情况下，即如果第二状态变量等于指示下游不存在触发条件的第二值，则识别出触发条件。

因此，在该示例中，在步骤122中，模块22发送触发信号，以便将保护设备20切换到断开状态。

作为变型，可以省略步骤118，该方法直接转到步骤120。

在该第一实施例中，在步骤114之后，在随时间重复的步骤130中，将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较，以便确定在比预定义持续时间阈值更长的第一持续时间t1内，测量的电压值是否低于预定义电压阈值。

例如，该电压阈值与上述第一预定义阈值相同。这里，第一持续时间大于或等于可调节持续时间，例如设置为等于50毫秒。

并行地，在随时间重复的步骤132中，第一和第二移动平均的各自的电流值被相互比较，以便确定第一(短)移动平均的电流值是否已经变得比第二(长)移动平均的电流值更高(可选地具有预定义余量)。

如果在步骤130和步骤132中执行的两次比较的结果是正的，则在步骤134中识别出触发条件。

在相反的情况下，步骤102、104、106、108、130和132继续重复，直到方法结束。

有利地，在步骤136中，故障的存在被存储在存储器中。例如，第一状态变量等于第二值。

接下来，在步骤138中，模块22发出指示触发条件存在的状态信号。例如，在适当的情况下，信号Sel_out经由输出40传输到连接在上游的一个或多个监控模块22。

优选地，在步骤140中，模块22开始例如借助于电路30的时钟对预定义持续时间T4进行倒计时。

在步骤142中，监控模块22检查输入42的状态，尤其是为了检测由下游监控模块22发出的指示连接在下游的保护设备20处于触发条件的状态信息而检查输入42的状态。例如，在步骤142中，模块22检测在输入42上接收的信号Sel_in是否具有高值。

在这种情况下，在步骤144中，第二状态变量被改变为第二值，以便指示保护设备20下游存在触发条件。接下来，在步骤146中，第一状态变量被重置为其第一值，因为位于下游的保护设备已经检测到电气故障。

在当步骤142结束时没有接收到状态信息的情况下，则实施步骤141来检查延迟T4是否已经到达其结束点，即在步骤140中启动的持续时间T4的倒计时是否已经结束。如果不是这种情况，则再次实施步骤142。

在预定义持续时间T4期满时，在步骤148中，模块22自动检查测量的电压是否仍低于(或等于)电压阈值。

如果不是，即如果测量的电压值再次变得高于电压阈值，则禁止触发条件，并且在步骤150中，模块22终止发出指示触发条件存在的状态信号。该方法从步骤114重新开始。

如果是，即测量的电压值保持低于(或等于)电压阈值，则在步骤152中，模块22检查第二状态变量是否等于第二值。换句话说，模块22检查第二状态变量是否指示下游触发条件的存在。

如果是这种情况，那么触发条件再次被禁止，因为即使电压没有返回到正常水平，位于下游的模块也已经检测到故障。然后实施步骤154，其中对等待时间T5进行倒计时。然后，该方法转到上述步骤150。例如，等待时间T5等于50毫秒。

这种延迟使得可以给下游监控模块足够的时间来触发对应的下游保护设备。

在电网2的电力供应在保护设备20有时间断开之前被中断的情况下，在此期间仍然将故障存在的指示保存在存储器中。

一般地，第一状态变量和/或第二状态变量的使用尽管是可选的，但仍然是有利的，因为它允许与模块22或下游模块的故障检测相关的信息被保存在存储器中，即使是当电网2的电力供应特别是由于逆变器16中的故障而过早中断时。

如果发生这种中断，则模块22仍可以在一旦电力供应被重新建立时，就凭借存储在电路30的非易失性存储器中的信息来处理电气故障，特别是凭借上述诊断步骤116、118和120来处理电气故障。

在步骤152结束时，如果模块22在下游没有检测到触发条件，则在上面已经描述过的步骤122中，发送触发信号以将设备20切换到断开状态。

有利地，在步骤156中，例如，还使用上述通信接口发出警告信号。

在步骤158中，模块22检查保护设备20是否处于断开状态。如果是，则在步骤160中，第一状态变量被重置为指示不存在故障的第一值。具体地，在此阶段，由于已经经由步骤156和158采取了纠正动作，所以存储器中的存储不再是必要的。

可选地，在步骤162中，例如在操作者执行手动重装和重新闭合操作之后，模块22检查保护设备20是否已经闭合。重复步骤162，直到保护设备20被闭合。

一旦检测到保护设备20已经闭合，则在步骤164中，模块22重置警告信号。例如，关闭光信号，或者终止发出音频信号，或者终止发送无线电帧。该方法然后转到上述步骤150。

可选地，在步骤158结束时，如果模块22检测到保护设备20没有断开，则模块22再次发送控制信号(步骤166)，然后再次检查保护设备20是否处于断开状态(步骤168)。如果是，则该方法转到步骤160。如果不是，则模块22例如使用通信接口来发送错误信号(步骤170)，以便指示保护设备20的故障。

图4示出了图示出上述方法的操作的另一示例的时序图，该操作针对电网2的支路Q1的监控模块22和保护设备20来实施。

曲线200和202分别示出了针对电气链路的电流I(以安培表示)和电压V(以相对于标称值的百分比表示)的幅度随时间t(任意单位)的变化，其中保护设备20安装在该电气链路上。

在图示的示例中，电气故障发生在时间t₁，并在随后的时间t₂消失。电流I作为时间的函数，除了在时间t₁和t₂之间其幅度大大增加之外，其保持相对恒定。并行地，电压V的平均幅度除了在时间t₁和t₂之间减小之外，其保持相对恒定。因此，模块22在时间t₁识别出触发条件。

曲线图204示出了模块22内的存储器状态和状态信号随时间t的变化。这里，它们被图示为能够取低值(指示非激活状态)和高值(指示激活状态)，尽管在实践中其他实施方式是可能的。

在此示例中，这里，持续时间T4的倒计时在时间t₁开始。故障的消失在等待时间T4期满之前在时间t₂发生。

这里，在输出40上输送的指示状态信息的信号“Sel_out_Q1”在时间t₁被激活，并在时间t₂结束。第一状态变量“Trip_mem_Q1”在时间t₁转到激活状态，并在时间t₂转回非激活状态。

由于监控模块22没有连接到支路Q1中的下游模块，所以指示输入40的状态的信号“sel_in_Q1”和第二状态变量“sel_mem_Q1”保持非激活。

在实践中，步骤142从倒计时开始就连续实施，而不必在步骤140结束时等待等待时间T4的结束。

由于在等待时间T4期满之前，电压已经返回到正常值，那么保护设备20不被触发。因此，控制信号“coil_Q1”保持非激活。

图5示出了图示出上述方法的操作的另一示例的时序图，该操作由电网2的保护设备20-3和20-4的监控模块22来实施。

曲线210和212分别示出了保护设备Q2的电流I(以安培表示)和第二级的保护设备20-3之一的电流I(以安培表示)的幅度随时间t(任意单位)的变化。曲线214示出了电压V(以相对于标称值的百分比表示)随时间t的变化。

在图示的示例中，在时间t'₁，在保护设备Q2下游的Q3级发生电气故障。由于逆变器16的故障，电网2的电力供应在随后的时间t'₂中断。在时间t'₃，逆变器由操作者重装。

因此，电流的幅度从时间t'₁开始增加，在时间t'₂之后下降到零，然后从时间t'₃开始突然再次增加。电压V的幅度在时间t'₁下降了一半，然后在时间t'₂下降到零之前保持稳定，然后在时间t'₃突然增加。

曲线图216示出了模块22内的存储器状态和状态信号随时间t的变化。这里，它们被图示为能够取低值(指示非激活状态)和高值(指示激活状态)，尽管在实践中其他实施方式是可能的。

在该示例中，信号名称中的符号Q2或Q3指示该信号分别与置于上游(设备Q2)或下游(设备Q3)的监控模块22相关。

线“Timer_Q2”和“Timer_Q3”指示在步骤140中实施的倒计时的开始和结束。这里，对于两个模块，倒计时从时间t'₁开始，在不同的时间结束，因为下游模块22的持续时间T4(记为T4-Q3)优选地被选择为比上游模块22的持续时间T4(记为T4-Q2)更短。在该示例中，时间t'₃在任何情况下都是在两个等待时间T4期满之后。

指示在对应模块22的输出40上输送的状态信息的信号“Sel_out_Q2”和“Sel_out_Q3”都在时间t'₁被激活，并且在供电中断之后的时间t'₂被停用。信号“Sel_in_Q2”对应于由下游模块23发出并在上游模块22的输入40上接收的信号“Sel_out_Q3”。

在步骤146之后的时间t'₁之后不久，下游模块的第二状态变量“sel_mem_Q2”被激活。凭借存储在非易失性存储器中，即使在电力供应的中断期间，第二状态变量也被保持。

类似地，第一状态变量“Trip_mem_Q2”和“Trip_mem_Q3”在时间t'₁之后不久转到激活状态，并且即使在电力供应中断期间也保持在存储器中。由于状态变量“sel_mem_Q2”处于激活状态，所以“Trip_mem_Q2”被快速重置。

具体地，在实践中，保护设备的输入信号“sel_in”可以在持续时间T4的倒计时期间的任何时刻被激活，并因此重置对应的变量“sel_mem”。

在重新连接电源时，模块22在时间t'₃重新启动，并读取存储在存储器中的第一和第二状态变量的值，例如在步骤116和120中。

在时间t'₃之后不久，由于故障仅存在于下游，所以下游模块22激活控制信号“coil_Q3”，以触发和断开对应的下游保护设备20。

相反，凭借选择性，触发条件在上游模块22中被禁止，并且控制信号“coil_Q2”保持非激活。

图6示出了本发明的第二实施例。与第一实施例的元素类似的该实施例的元素已经给出了相同的参考标记，并且没有详细地描述，因为以上描述可以转移到第二实施例的元素。

例如，该第二实施例可以有利地在使用低成本和/或具有简化设计的保护设备20的电网中实施，尤其是针对发展中国家的市场和/或用于装备现有电网(改造)的应用。

具体地，该第二实施例与第一实施例的不同之处在于，当识别出触发条件时，监控模块不触发保护设备，而仅仅显示警告，这仍然允许定位电网中的电气故障的源头并相应地采取动作。此外，省略了与选择性的管理相对应的步骤和与第一和第二状态变量在存储器中的存储相对应的步骤。

该实施例尤其包括分别类似于上述步骤108至110和132至134的步骤300至314。

因此，监控模块22在其开启(步骤300)之后测量电压(步骤302)和电流(步骤304)，然后计算第一移动平均(步骤306)和第二移动平均(步骤308)。将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较(步骤310)，并将第一移动平均的电流值与第二移动平均的电流值进行比较(步骤312)，以便识别对应的保护设备20的触发条件(步骤314)。

具体地，当测量的电压值在比预定义持续时间阈值更长的持续时间内低于预定义电压阈值时并且当第一移动平均的电流值高于第二移动平均的电流值时，识别保护设备的触发条件。

并行地，如果故障已经预先存储在存储器中，这在步骤324中被检查，则模块自动发出警告信号(步骤326)，例如类似于步骤156。

如步骤328所示，警告信号可以随时由操作者手动重置。在该示例中，该方法的实施方式相对简单，并且没有对操作者为了重置警告信号而采取的动作执行自动检查。

一旦已经识别出触发条件，则模块发出警告信号，并在类似于步骤156的步骤316中将其存储在存储器中，然后在类似于步骤140的步骤318中等待预定义持续时间T4。

在倒计时结束时，在类似于步骤148的步骤320中，监控模块22自动检查测量的电压是否仍然低于(或等于)电压阈值。

如果不是，即如果测量的电压值再次变得高于电压阈值，则在类似于步骤164的步骤322中，模块22终止发出警告信号，并且该警报的存储器被重置。

在相反的情况下，重复步骤320直到等待时间T4期满。

以上设想的实施例和变型可以组合在一起以形成新的实施例。

Claims

1.一种方法，包括由与电气保护设备(20)相关联的电子监控模块(22)实施以下步骤：

-重复地测量(102，104；302、304)与所述电气保护设备相关联的电气链路(24)中的电压和电流；

-依据测量的电流值重复地计算(106，108；306、308)第一移动平均和第二移动平均，第二移动平均是在比第一移动平均更长的持续时间内计算的；

-将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较(120；310)；

-将第一移动平均的电流值与第二移动平均的电流值进行比较(132；312)；

-当测量的电压值在比预定义持续时间阈值更长的持续时间内低于预定义电压阈值并且当第一移动平均的电流值高于第二移动平均的电流值时，识别(134；314)保护设备的触发条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当识别出触发条件时，由电子监控模块(22)发出(156；316)警告信号。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括当识别出触发条件时，由电子监控模块(22)发出(122)针对保护设备(20)的触发信号。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，当识别出触发条件时，由电子监控模块(22)在存储器中存储(136)指示触发条件的存在的状态变量，并且其特征在于，从电子监控模块(22)的开启开始，如果存储在存储器中的状态变量指示触发条件的存在，则识别出触发条件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当识别出触发条件时，所述方法还包括以下步骤：等待预定义持续时间(T4)，然后再次测量电压值，如果测量的电压值低于电压阈值，则禁止触发条件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

-获取由类似于所述电子监控模块(22，Q2)的第二电子监控模块(22，Q3)发出的状态信息，该第二电子监控模块(22，Q3)与第二保护设备(20，Q3)相关联，第二保护设备(20，Q3)在所述保护设备(20，Q2)的下游连接到同一电气链路(24)；

-如果获取的状态信息指示第二电子监控模块(22，Q3)已经识别出针对第二保护设备(20，Q3)的触发条件，则禁止所述保护设备(20，Q2)的触发条件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，第一移动平均是在短于或等于1秒并且优选地短于或等于500毫秒的第一持续时间内计算的，并且其特征在于，第二移动平均是在比第一持续时间更长并且优选地比第一持续时间至少长五倍的第二持续时间内计算的，第二持续时间例如短于或等于10秒或者短于或等于5秒。

8.一种包括电气保护设备(20)和与电气保护设备相关联的电子监控模块(22)的系统(28)，其特征在于，电子监控模块(22)被编程为实施以下步骤：

-将测量的电压值与预定义电压阈值进行比较(120；310)；

-当测量的电压值在比预定义持续时间阈值更长的持续时间内低于预定义电压阈值时并且当第一移动平均的电流值高于第二移动平均的电流值时，识别(134；314)保护设备的触发条件。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电子监控模块(22)被集成到所述保护设备(20)中，所述电子监控模块(22)例如由所述保护设备(20)的电气跳闸设备实施。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电子监控模块(22)与所述保护设备(20)分离，并且安装在所述保护设备(20)外部。

11.一种配电网(2)，尤其是微电网，其包括：

-储电设备(STOR)和/或发电设备(SOL)，其向主链路(4)供电；

-至少一个电气负载，其经由根据权利要求10所述的保护系统连接到主链路。