CN116316397A - 具有改进选择性的电气保护系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于检测电气设施中电气故障的电气保护方法包括以下步骤:‑通过辅助保护装置测量(S100)电变量，该电变量与相导体相关联；‑自动分析(S102)测量的电变量以识别代表相导体之间短路的状况；‑基于测量的电变量检测电气故障(S104)，例如在没有涉及任何中性导体的情况下，与相导体相关联的三个电气相之间的短路；‑当识别到电气故障时，触发辅助保护装置的开关装置的打开(S106)以断开所述相导体之一，开关装置连接到相导体之一。

Description

具有改进选择性的电气保护系统和方法
技术领域
本发明涉及电气保护系统和方法。本发明更一般地涉及配电设施中的电气保护领域。
背景技术
人们早就知道，如果发生电气故障(例如短路)，可以使用断路器等电气保护装置，允许中断向电气负载或电气设施的电源供应。
作为为电气设施的规模定义的选择性规则的功能，保护装置也允许电气设施中作为电气故障来源的部分被隔离以允许电气设施的其余部分正常工作。
例如，在设施中以分层方式协调保护装置，以便将位于最靠近电气负载和/或电源的保护装置设置为，当发生电气故障时，它们比位于更上游的保护装置触发得更快，以只隔离导致故障的电气负载或电源并且防止上游保护装置触发和中断对电气设施的整个部分的电力供应。
这种保护装置一般包括触发器，其功能是检测电气故障，使用机电和/或电子检测手段，以便检测电流的幅值何时变得过高。
这种触发器在长时间内令人满意。然而，最近的例如与可再生能源发展相关联的技术发展，需要开发满足新需求的保护装置。
实际上，要提供电源的当地或家用电气设施越来越普遍，例如由光伏电源和/或能够偶尔作为发电机运行的电力存储装置供电。
这种电源通常基于由电源开关操作的开关电源转换器，例如电源半导体组件。然而，由于这些电源开关的存在，在发生电气故障时，这些电源的表现与传统发电机不同。
特别地，由于所使用的半导体组件的固有技术特性，故障电流，特别是短路电流的幅值比传统设施中的低得多。
在仅由公共电网(市电)供电的传统设施中，因为它们的幅值只受上游变压器的阻抗和/或配电电缆的阻抗的限制，通常遇到的短路电流可以有高的幅值，有时可达几千安(kA)。相比之下，在由一个或多个开关转换器组成的设施中，故障电流的幅值较低，例如低十倍甚至更糟。
因此，在由一个或多个开关电源转换器组成的现代设施中，更难检测到某些电气故障。
因此，存在风险即在发生故障时，连接在下游靠近电源或负载的保护装置可能对为该装置编写的选择性规则反应不够快或根本没有反应，考虑到半导体转换器提供的实际电流，因此，电源本身可能通过停止供电来保护自己，从而中断由该电源供电的电气设施的部分。
这导致了对用户的服务质量很差。
本发明更具体地打算通过提出包括开关电源转换器的电气设施中的电气保护系统和方法来克服这些缺点。
发明内容
为此目的，本发明的一个方面涉及用于检测电气设施中的电气故障的电气保护方法，所述电气设施包括基于开关电源转换器的至少一个电源和保护系统，所述电源通过相导体连接到三相电气设施的其余部分，该保护系统包括至少一个保护装置和与该电源相关联的辅助保护装置，该方法包括以下步骤:
-通过辅助保护装置测量电变量，该电变量与相导体相关联；
-通过辅助保护装置的电子控制装置自动分析被测电变量，以识别代表所述相导体之间短路的状况；
-基于测量的电变量检测电气故障，例如在没有涉及任何中性导体的情况下与所述相导体相关联的三个电气相之间的短路；
-当电子控制装置识别出电气故障时，触发辅助保护装置的开关装置的打开，以断开所述相导体之一，所述开关装置连接到所述电源和电气设施其余部分之间的所述相导体之一。
根据有利但非必要的方面，这种方法可以单独或根据技术上允许的任何组合，结合下列一种或多种特性:
-电变量是在将所述电源连接到电气设施其余部分的相导体上测量的交变电压，所述电压的测量由辅助保护装置的电压传感器进行；
-在通过辅助保护装置打开开关装置之后，电流在所述电源和电气设施的其余部分之间在未被打开的所述相导体中流通，该电流导致至少一个保护装置的触发；
-自动分析被测电变量包括将至少一些被测值与预定义的参考阈值或参考波形进行比较，其中如果被测值被认为足够低和/或相似，则检测到电气故障，例如三个电气相之间的短路；
-保护装置配置为对电气设施的规模具有预定义的选择性。
根据另一个方面，本发明涉及用于包括基于开关电源转换器的至少一个电源的电气设施的电气保护系统，该保护系统包括至少一个电气保护装置和与电源相关联的辅助保护装置，该辅助保护装置被配置为:
-通过辅助保护装置测量电变量，该电变量与相导体相关联；
-通过辅助保护装置的电子控制装置自动分析被测电变量，以识别代表所述相导体之间的短路的状况；
-基于测量的电变量检测电气故障，例如与所述相导体相关联的三个电气相之间的短路；
-当电子控制装置识别出电气故障时，触发辅助保护装置的开关装置的打开，以断开所述相导体之一，所述开关装置连接到所述电源和电气设施其余部分之间的所述相导体之一。
根据有利但非必要的方面，这种方法可以单独或根据技术上允许的任何组合，结合下列一种或多种特性:
-开关装置包括机电开关，或半导体开关或混合开关；
-辅助保护装置集成在与所述电源相关联的保护装置中；
-辅助保护装置是与所述电源相关联的保护装置分离的装置。
根据另一方面，本发明涉及电气设施，包括基于开关电源转换器的电源和保护系统。
附图说明
根据以下描述本发明将被更好地理解并且其中其他优点将变得更加显而易见，以下描述仅以示例的方式并参考附图提供，其中:
图1是根据本发明包括电气保护系统的电气设施示例的框图；
图2显示了图1的部分电气保护系统的更多细节；
图3是图1的电气设施的控制装置的框图；
图4显示了图1的电气保护装置在运行过程中电流随时间的演变示例；
图5是显示根据本发明的方法的示例的框图。
具体实施方式
图1显示了电气设施2的示例，例如在建筑物内或在一组建筑物内的配电设施。
该电气设施2包括至少一个电网、电气负载、包括开关电源转换器(包括一个或多个电源开关，例如电力半导体组件)的电源。此后，该电源被认为是基于半导体的。该设施还包括用于将电气设施与电网、保护装置和电导体分离的组件，允许由一个或多个电源产生的电流分配到一个或多个电气负载。
在这种情况下电气设施2配置为分配交流电(AC)。
优选地，电气设施2配置为分配没有中性线的三相电流。因此用于连接每个电源或每个负载的电导体的数量相应地调整(例如，三个分离的电导体分别与三个相关联)。
优选地，电气设施2的至少一个电源包括或基于开关电源转换器，例如逆变器，电源转换器包括电源半导体组件，例如晶体管。
该设施2还包括配置为保护该设施2免受电气故障，更具体地防止短路的电气保护系统4。
保护系统4包括，例如一个或多个电气开关装置，例如接触器，以及多个电气保护装置，例如断路器。
每个保护装置都包括触发器，该触发器能够测量电流并在检测到电气故障(例如短路)时触发相应的保护装置的打开。
触发器包括，例如能够测量交流电的传感器，优选地测量每个电气相，并可以与各种电气保护装置相关联。
保护系统4还包括辅助保护装置6，其作用将在后文更详细地描述。
辅助保护装置6优选地为了保护由开关电源转换器组成或与开关电源转换器相关联的电源(或可作为电源运行的可逆电气负载)而连接。
在图1所示的示例中，设施2包括第一电气负载10、电力存储装置12、第二电气负载14和16，以及与传统电源的连接点，传统电源例如配电网18(也称为市电)。
电力存储装置12，包括例如至少一个电化学电池(或任何其他类型的储能器)，可以交替地作为电气负载(当它在存储或持有能量的过程中)或作为电源(当它为设施2充电提供能量时)。换句话说，电力存储装置12可以被认为是可逆的电气负载。
电力存储装置12是例如固定电力存储设施(或任何其他类型的储能器，例如惯性单元)中的电池或一组电池。它也可以是连接到连接到该设施2的充电端子的电动汽车。
在一些设施中，可以选择性地区分电气负载，所谓关键负载在可能的情况下不应中断，对于所谓非关键负载的普通电气负载，电源的中断在一定程度上可以容忍。
例如，第一电气负载10是非关键负载，第二电气负载14和16是关键电气负载，这个例子是没有限制的。
例如关键负载14和16是连接的，使得当电源18不可用时可以容易地由电力存储装置12供电。
电源12和18连接到主配电器30，主配电器30反过来连接到电气负载10、14和16。
例如，电网18的连接点通过电气保护装置(例如断路器CB_1_2)和开关装置CO_1(例如接触器)连接到配电器30，在本例中开关装置CO_1可以由电力存储装置12控制，例如当电力存储装置12为设施2提供足够的电力时以断开电网20。
电力存储装置12通过电气保护装置(例如断路器CB_1_3)连接到配电器30。
第一电气负载10通过电气保护装置(例如断路器CB_3_1)连接到配电器30。
第二电气负载14和16通过电气保护装置(例如断路器CB_2_2和CB_2_3)连接到配电器30。
作为可选的实施例，该设施2可以不同的方式构造，例如使用不同的负载和/或使用不同的电源和/或可以具有不同数量的保护或开关装置和/或可以具有不同的布局。
图2示意性地显示了辅助保护装置6的示例，在这种情况下与电力存储装置12相关联，并在这种情况下使用参考标记20。
在本例中，电力储存装置12通过三相导体连接到三相设施2的其余部分。
下面的示例是参考电力存储装置12来描述的，但是作为可选的实施例，辅助保护装置20可以用于作为电压源或可能作为电压源的设施2的任何电气装置上，该电气装置包括或与开关电源转换器相关联，例如包括半导体组件。例如，这可以是光伏源，包括一个或多个连接到这样的开关电源转换器的太阳能板。
作为可选的实施例，如果该设施2包括包括或基于开关电源转换器的多个电源，则保护系统4还可以包括多个辅助保护装置20。
如图2所示，辅助保护装置20包括电压传感器40、42和44、与所述电气相之一相关联的开关装置48和电子控制装置46。
在可选的实施例中，辅助保护装置20可以，在下文未描述的可选的实施例中，也可以使用一个或多个电流测量(可以替代电压传感器40、42和44，也可以在电压传感器40、42和44之外使用)来帮助通过辅助保护装置20所做的决策。
如图2所示，每个电压传感器40、42和44配置为测量为设施的关键负载供电的每个相或相之间的电压。
例如，电压传感器40、42和44的每个都连接到三相导体中的两个(与第一、第二和第三电气相相关联)，这些三相导体将电力存储装置12连接到设施2的其余部分以测量例如由三相导体分配的线电压(分别在图4中表示为V1、V2和V3)。
开关装置48包括安装在其中一个相导体上的可控开关，该开关能够在电打开状态和电闭合状态之间切换。例如，开关装置48是机电开关，或半导体开关，或混合开关(同时使用机电和半导体技术)，或任何合适的装置。
例如，电子控制装置46包括处理器，例如可编程微控制器或微处理器。在可选的实施例中，可以使用模拟、有线或混合技术制造该控制装置。处理器与计算机存储器或计算机可读数据存储介质连接，计算机存储器或计算机可读数据存储介质包括可执行指令和/或软件代码，可执行指令和/或软件代码设置为当这些指令由处理器执行时实现如下所述的电气故障检测方法。
作为可选的实施例，电子控制装置46可以包括信号处理处理器(DSP)，或可编程逻辑控制器(PLC)，或可重编程逻辑组件(FPGA)，或专用集成电路(ASIC)，或任何等效元件(或系统)。
电子控制装置46包括用于接收来自传感器40、42和44的测量信号的输入。电子控制装置46还包括连接到开关装置48以向该开关装置48发送控制命令的输出。
辅助保护装置20经过编程以在影响电气相的短路(不影响可能的中性线)发生时进行干预。
在许多实施例中，如参考图4和图5所示，辅助保护装置20更具体地配置为实现包括以下步骤的方法:
-通过辅助保护装置20的电压传感器40、42、44测量(步骤S100)由连接所述电源12到电气设施的其余部分的相导体分配的交流电电压V1、V2和V3；
-由电子控制装置46自动分析(步骤S102)由电压传感器40、42、44测量的电压值，以识别代表电气故障特别是代表无中性三相短路的状况；
-基于所测电压，检测(步骤S104)无中性三相短路类型的电气故障；
-当电子控制装置46识别出电气故障时，触发(步骤S106)辅助保护装置20的开关装置48的打开。
这个打开导致断开所述相导体之一(例如与第三相相关联的第三导体)，所述开关装置48连接到所述电源12和电气设施的其余部分之间的所述相导体之一。
优选地，在步骤S106期间通过辅助保护装置20打开开关装置48之后，电流然后在所述电源12和电气设施的其余部分之间只在对应于未与电源12断开的相的所述相导体中流通(在这种情况下，在第一相和第二相中流通，因为第三相在步骤S106中断开)。
该电流然后只在两个相而不是三个相上流通，导致保护装置CB_2_2、CB_2_3之一的触发(步骤S108)。
实际上因为电流现在只有两相而不是三相流通，产生的电流的RMS值更高，以至于超过了相应保护装置的保护阈值。
换句话说，在步骤S106中，为了提高其余相上流通的电流的RMS值并从而迫使至少一个保护装置触发，将三相上存在的短路转换为两相上存在的短路。
事实上，保护装置(CB_1_2、CB_1_3、CB_3_1、CB_2_2、CB_2_3)配置为对电气设施2的规模具有预定义的选择性。
在所示的示例中，故障被认为发生在电气负载14处。然后触发相应的保护装置以断开电气负载14。当保护装置的触发器检测到对应于步骤S106中未断开的相导体的第一相和第二相上的电流异常增加时，这种触发由保护装置本身引起。
根据一个实施例，步骤S102至少涉及自动分析被测电压值以识别代表故障状况的至少一个特征。在步骤S104中，如果识别到了这种状况，则认为检测到了电气故障，例如三个电气相之间的短路。
优选地，分析被测电压V1、V2和V3的形状以确定被测电压V1、V2、V3之间的相移，特别是为了检测电压是否同相。实际上，如果短路与这三个相有关，那么相应的电压就不再相移，而在正常运行期间它们是相移的。因此当相移为零时就可以识别出故障状况。
在可选的实施例中，检测故障特别是短路类型的故障，可以至少部分基于另一个判据，例如测量电压的值以及电流I1、I2和I3的形状。参考图4将看到，当存在例如相间短路故障时,可以测量电流I1、I2和I3而不是电压V1、V2和V3以识别发生三相短路的电流的特定形状(例如下文参考图4所述的序列64的步进相位)。传感器40、42和44将做相应的调整，例如被电流传感器取代，或由电流传感器补充。
一般来说在其他实施例中，该方法进行了修改使步骤S100中的电压测量被与相导体相关的一个或多个电变量(例如电压、电流、相位和许多其他)的测量所取代，然后基于这些电变量的测量而不是仅从电压测量进行分析和检测(步骤S102和S104)。
然后将相应修改故障状况。例如，自动分析被测电变量的步骤(S102)可以包括，取决于被测变量的性质，将至少一些被测值与预定义的参考阈值或参考波形进行比较。如果被测值被认为足够低和/或相似(即，它们有相似的波形，可选地最接近的偏移值，该偏移值由于线路阻抗对于每个相导体可能是不相同的)，则可以认为检测到(S104)电气故障，例如三个电气相之间的短路。
在许多实施例中，该方法可以随时间重复，例如至少对于步骤S102和S104，它们可以连续地或周期性地或以预定义的间隔重复。
作为可选的实施例，可以不同的次序执行步骤。一些步骤可以被省略。所述示例不排除，在其他实施例中，其他步骤可以与所述步骤一起和/或依次实现。
在一些实施例中，辅助保护装置20与与所述电源12相关联的保护装置(例如装置CB_1_3)集成。因此，辅助保护装置20可以重复使用该保护装置的元件，例如传感器和/或电子控制装置和/或用于切换其中一个相的装置。作为可选的实施例，辅助保护装置20既可以是与所述电源12相关联的保护装置(CB_1_3)相分离的装置，也可以是独立装置但通过适当的连接使用来自保护装置的资源。
图4进一步详细地显示了在实现该方法时设施的运行。
在这个示例中，曲线图50显示了作为电气故障的来源(例如，电气负载14是电气故障的来源)的设施2的电气设备上，对于设施的每个电气相的，根据任意尺度，作为时间的函数(表示为在横坐标上根据任意尺度的t)的纵坐标上显示的电压V1、V2、V3(分别为曲线52、54、56)和电流I1、I2和I3(分别为曲线58、60和62)的演变。
第一相、第二相和第三相分别与第一、第二和第三电压V1、V2和V3相关联。第一相、第二相、第三相分别与第一、第二、第三电流I1、I2、I3相关联。如图4所示，最初电流有例如周期的甚至正弦的形状。分别由曲线58、60和62显示的每个相的分量I1、I2和I3具有正弦的波形，它们关于彼此相移。
当电气故障发生时，例如第一相和第二相之间的短路，辅助保护装置20快速检测到故障(例如，在图4中参考标记64所识别的第一运行序列期间)。在第一运行序列64期间，电流和电压的波形开始变化。在第二运行序列66中，电流和电压的波形暂时稳定下来。
在所示的示例中，通过假设值是以阶跃形式定义的，通常在两个相等但相反符号的饱和值之间，电流I1、I2和I3都具有不规则的形状。例如，阶跃对应于饱和值的三分之一或三分之二相对应的中间值。这种行为通过该事实来解释:在没有中性线的情况下，在每个瞬间电流I1、I2和I3的和是零。
随后，辅助保护装置20打开开关装置48以便通过断开相应的相导体(优选地在电源12处)来中断电流的流通(例如，在图4中参考标记66识别的第二运行序列期间)。
在本示例中，第三相由开关装置48打开。事实上，开关装置48与单相导体相关联。
事实上，如果几个电源转换器源位于同一设施中，那么取决于设施的布置，要么所有源至少有一个开关装置，要么每个源有一个开关装置，或者是适合设施的布局的开关装置的组合。
在开关装置48的打开和所述电气相的断开之后，第一相和第二相上的电流显著增加，为此电流仍然可以从电源12流通，如图4所示从第二个垂直虚线(第一相和第二相上的电流I1和I2)。
同时，在第三相上流通的电流I3被中断然后假设为零值。
响应于第一相和第二相上的这个增加(在本示例中)，设施2的电气保护装置之一，例如与本例中作为电气故障来源的设备14相关联的保护装置C_2_2，触发并切换到打开状态，其断开作为电气故障来源的设备并消除故障电流(在考虑的示例中为短路电流)。
这从图4的第三个垂直虚线(标记第二运行序列66的结束和由参考标记68识别的第三运行序列的开始)中显示出来，其中分配在每个关键负载输入处的每个相的电压分量彼此不同以便恢复到其正常波形。
有利的是，一旦由于保护装置的触发而消除了电气故障(例如，短路)，那么辅助保护装置20例如通过控制开关装置48来控制之前在步骤S106中断开的电气相的重新连接。
例如，辅助保护装置20通过识别故障状况已消失来检测到电气故障已消除。例如，辅助保护装置20检测到与三个电气相相关联的电压V1、V2和V3再次相移。在图4所示的示例中，这对应于第三序列68结束后系统的行为，其中每个相的电压和电流都恢复到正常波形。
凭借本发明，辅助保护装置20允许电气故障，特别是三个电气相之间的短路，比仅配备设置有传统触发器的电气保护装置的设施更快速、更可靠地被检测到。
实际上，在包括包括开关电源转换器或基于开关电源转换器的电源的设施中，故障电流的幅值比传统电源(例如公共电网或发电机组)低，直到传统触发器可能检测不到这种故障的程度。
辅助保护装置20对这一限制提供了改进。
当检测到这种电气故障时，通过断开其中一个相，辅助保护装置20在其余相上增加电流RMS值，其使故障的发生更加明显。由于故障电流的幅值高于“实际”故障的幅值，因此被放大的故障快速被直接连接在引起故障的设备上游的保护装置的触发器检测到。
因此，保护系统4能够对电气故障的发生做出快速响应，特别是三个电气相之间的短路，同时符合为设施2的规模定义的选择性规则。
这因此防止了电源12被完全中断，或甚至整个电气设施2被停止，因为直接连接到引起故障的设备上游的保护装置不够灵敏或不够快以检测到电气故障。
凭借保护系统4，在这样的电气设施2中并且对于电气保护装置(辅助保护装置20除外)可以选择较高的额定电流，同时保证凭借辅助保护装置20将检测到电气故障，例如三个电气相之间的短路。
对几个保护装置范围的评估显示，在其他所有条件相同的情况下，额定电流至少可以提高10％，一些装置的范围可以提高高达27％。
为了创建新的实施例，可以将以上设想的实施例和可选实施例结合起来。

Claims (10)

1.一种用于检测电气设施(2)中的电气故障的电气保护方法，所述电气设施包括基于开关电源转换器的至少一个电源(12)和保护系统(4)，所述电源(12)通过相导体连接到三相电气设施的其余部分，所述保护系统(4)包括至少一个保护装置(CB_1_2、CB_1_3、CB_3_1、CB_2_2、CB_2_3)和与所述电源相关联的辅助保护装置(20)，所述方法包括以下步骤:
-通过所述辅助保护装置(20)测量(S100)电变量，所述电变量与相导体相关联；
-通过所述辅助保护装置(20)的电子控制装置(46)自动分析(S102)所测的电变量，以识别代表所述相导体之间短路的状况；
-基于测量的电变量检测(S104)电气故障，例如在没有涉及任何中性导体的情况下，与所述相导体相关联的三个电气相之间的短路；
-当所述电子控制装置(46)识别出电气故障时，触发(S106)所述辅助保护装置(20)的开关装置(48)的打开，以断开所述相导体之一，所述开关装置(48)连接到所述电源(12)和所述电气设施其余部分之间的所述相导体之一。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电变量是在将所述电源(12)连接到所述电气设施其余部分的相导体上测量的交变电压(V1、V2、V3)，所述电压的测量由所述辅助保护装置(20)的电压传感器(40、42、44)进行。
3.根据权利要求1或2所述的电气保护方法，其中在通过所述辅助保护装置(20)打开所述开关装置(48)之后，电流在所述电源(12)和所述电气设施的其余部分之间在未打开的所述相导体中流通，该电流导致至少一个所述保护装置(CB_2_2、CB_2_3)的触发(S108)。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的电气保护方法，其中自动分析(S102)测量的电变量包括至少一些测量值与预定义的参考阈值或参考波形的比较，其中如果所述测量值被认为足够低和/或相似，则检测到(S104)电气故障，例如三个电气相之间的短路。
5.根据上述权利要求中任意一项所述的电气保护方法，其中所述保护装置(CB_1_2、CB_1_3、CB_3_1、CB_2_2、CB_2_3)配置为对所述电气设施(2)的规模具有预定义的选择性。
6.一种电气保护系统(4)，用于包括基于开关电源转换器的至少一个电源(12)的电气设施(2)，所述保护系统包括至少一个电气保护装置(CB_1_2、CB_1_3、CB_3_1、CB_2_2、CB_2_3)和与所述电源相关联的辅助保护装置(20)，所述辅助保护装置(20)被配置为:
-通过所述辅助保护装置(20)测量(S100)电变量，所述电变量与相导体相关联；
-通过所述辅助保护装置(20)的电子控制装置(46)自动分析(S102)所测的电变量，以识别代表所述相导体之间短路的状况；
-基于测量的电变量检测(S104)电气故障，例如与所述相导体相关联的三个电气相之间的短路；
-当所述电子控制装置(46)识别出电气故障时，触发(S106)所述辅助保护装置(20)的开关装置(48)的打开，以断开所述相导体之一，所述开关装置(48)连接到所述电源(12)和所述电气设施其余部分之间的所述相导体之一。
7.根据权利要求6所述的电气保护系统(4)，其中所述开关装置(48)包括机电开关或半导体开关或混合开关。
8.根据权利要求6至7中任意一项所述的电气保护系统(4)，其中所述辅助保护装置(20)集成在与所述电源(12)相关联的保护装置(CB_1_3)中。
9.根据权利要求6至7中任意一项所述的电气保护系统(4)，其中所述辅助保护装置(20)是与与所述电源(12)相关联的保护装置(CB_1_3)分离的装置。
10.一种电气设施(2)，包括基于开关电源转换器的电源(12)和根据权利要求6至9中任意一项所述的保护系统(4)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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SE510482C2 (sv) * 1997-10-10 1999-05-25 Asea Brown Boveri Anordning för spänningssättning av en självkommuterad (VSC) strömriktare
KR101883558B1 (ko) * 2016-09-20 2018-07-30 한국전력공사 인버터 기반 독립형 마이크로그리드 내 선로 단락 고장구간 절체 시스템 및 절체 방법
BE1025533B1 (fr) * 2017-09-11 2019-04-08 KS RESEARCH société anonyme Système de protection pour limiter l'impact des perturbations d'un réseau électrique externe sur le réseau local d'un site branché sur le réseau externe
KR102412884B1 (ko) * 2020-02-25 2022-06-24 제주대학교 산학협력단 전력변환장치 기반 독립형 마이크로그리드의 사고 검출과 계통 보호 방법

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