SE517646C2 - Sätt och anordning för detektering av när kraftsystem är ur fas - Google Patents

Description

20 25 30 35 517 6-46; ff? 5"; II' vinkel hos stationerna ur real- och imaginärdelarna av busspänningsvektorn, och en skillnad i spänningsfasvinkel förutsägs ur de beräknande skillnaderna i fasvinkel, och förutsäger därigenom att ett ur-fas-tillstånd kommer att inträffa i kraftsystemet baserat på variationer i skill- naden i spänningsfasvinkel.

Den japanska patentansökans KOKOKU publikation nr 4-65618 avslöjar en apparat för detektering av ett ur- -fas-tillstånd. I denna apparat samplas strömmen och spänningen hos ett kraftsystem i en förutbestämd cykel, och elektrisk effekt erhålles från den samplade strömmen och spänningen. Ur-fas-tillståndet hos kraftsystemet de- tekteras därefter ur den elektriska effektens variation med tiden. Vidare erhålles momentan effekt vid den ak- tuella tidpunkten ur den samplade strömmen och spän- ningen, och det bestäms ur varationer i den momentana ef- fekten med tiden huruvida oscillationen hos ur-fas-till- ståndet ökar eller minskar.

Enligt de ovan beskrivna, konventionella förfarande- na förinställs genom simulering ett tröskelvärde som är lämpligt för bestämning av ett ur-fas-tillstånd, och det bestäms huruvida ur-fas-tillståndet inträffar eller inte, enligt huruvida en detekterad eller förutsagd fasvinkel överskrider det förinställda tröskelvärdet.

Eftersom konfigurationen hos kraftsystemet ändras frekvent ändras emellertid det lämliga tröskelvärdet, och tröskelvärdet måste ställas in igen i enlighet härmed.

Föreliggande uppfinning har gjorts i beaktande av ovan nämnda situation, och dess ändamål är att åstadkomma en anordning för stabilisering av kraftsystem som är ka- pabel att detektera ett ur-fas-tillstånd utan användning av något tröskelvärde och som inte behöver utföra en ope- ration med ändring av ett tröskelvärde och liknande i en- lighet med en ändring i kraftsystemen.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning åstad- kommes en anordning och ett förfarande för detektering av ett ur-fas-tillstånd, i vilket en effektiv effekt och en 10 15 20 25 30 35 517 643 -- g QI effektiv ström mäts vid en förbindelsepunkt mellan kraft- systemen för att erhålla deras effektivvärden P och I, och en variationsgrad av värdena som uppnås då systemen är i ett stabilt tillstànd och oscillerar detekteras, varigenom bestäms huruvida ett ur-fas-tillstånd har in- träffat. trenderna för elektriska parametrar hos kraftsystemen, Således kan ur-fas-tillståndet detekteras ur utan användning av det optimala tröskelvärdet enligt kraftsystemens konfiguration.

Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes en anordning och ett förfarande för detekte- ring av ett ur-fas-tillstånd, där en effekt och en ström i en näraliggande framtid förutsägs ur en trend hos de uppmätta effektivvärdena hos effekten och strömmen med tiden, varigenom förutsägs att ett ur-fas-tillstånd kom- mer att inträffa baserat på de förutsagda värdena. Därför kan ur-fas-tillståndet förutsägas ur en trend av relativa variationer i elektriska parametrar hos kraftsystemen, utan användning av det optimala tröskelvärdet enligt kraftsystemens konfiguration.

Enligt ytterligare en annan aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes en anordning och ett förfarande för detektering av ett ur-fas-tillstånd, där variationer i effekt och ström i den näraliggande framtiden förutsägs som tidsfunktioner ur en trend av variationer hos de upp- mätta effektivvärdena hos effekt och ström med tiden, varigenom det bestäms huruvida ett ur-fas-tillstånd kom- mer att inträffa och när det bestämts att ur-fas-till- ståndet kommer att inträffa, uppskattning av en tid (ur- som erfordras tills ur-fas-tillståndet UPP' och effektiv information för stabilise- -fas-tidsmarginal) inträffar. Således kan tiden (ur-fas-tidsmarginalen) skattas korrekt, ring av kraftsystemen kan förvärvas.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av följande beskrivning.

Fig 1 är ett blockschema som visar en funktion hos en anordning för stabilisering av kraftsystem, för vilken lO l5 20 25 30 35 cool 0000 O cont sw 61x64; ,-- en ur-fas-detekteringsanordning enligt föreliggande upp- finning tillämpas; Fig 2 är en schematisk vy som visar ett förfarande för detektering av ett ur-fas-tillstånd hos kraftsystemen medelst stabiliseringsanordningen i fig 1; Fig 3 är en schematisk vy som visar ett förfarande för förutsägelse av ett ur-fas-tillstànd hos kraftsyste- men medelst stabiliseringsanordningen i fig 1; Fig 4 är en schematisk vy som visar ett förfarande för uppskattning, medelst stabiliseringsanordningen i fig l, av den tidsmarginal som erfordras tills ur-fas-till- ståndet hos kraftsystemen inträffar; Fig 5 är ett flödesschema som visar en process för detektering/förutsägelse av ur-fas-tillståndet hos kraft- systemen och som anger urfasningen av kraftsystemens transmissionsledningar medelst stabiliseringsanordningen i fig 1; Fig 6A är en vy som visar ett arrangemang av kraft- systemen och generatorer som inkluderas i kraftsystemen; oscillationer hos genera- 6A är stabila; Fig 6B är en vy som visar torerna då kraftsystemen i fig Fig 6C är en vy som visar oscillationer hos genera- torerna då kraftsystemen i fig 6A är instabila; Fig 7 är ett systematiskt diagram över oändlighets- bussen hos en generator; Fig 8A är en graf över P-6-kurvor som representerar ett fall när något fel ännu inte har inträffat, ett fall där ett fel eliminerats, och ett fall där ett fel inträf- far; Fig 8B är en graf som visar en I-6-kurva; Fig 9 är en graf som visar ett förhållande mellan variationer i P och stabiliteten 6 och mellan variationer i I och stabiliteten 6; Fig 10 är en graf som visar ett förhållande mellan variationer i P och tiden L och mellan variationer i I och tiden L; 10 15 20 25 30 35 517 64_6 f; I I II Fig 11 är ett diagram som visar ett förhållande mel- lan variationer i P och stabiliteten och ett förhållande mellan varationer i I och stabiliteten då P > P0; Fig 12 är ett diagram som visar ett förhållande mel- lan variationer i P och stabiliteten och ett förhållande mellan variationer i I och stabiliteten då P < P0; Fig 13 är en graf som visar ett förfarande för upp- skattning av en funktion av P för tiden L ur uppmätta värden på P; Fig 14A och l4B är diagram för förklaring av ett förfarande för uppskattning av den tidpunkt vid vilken ett ur-fas-tillstånd förutsägs; och Fig 15A och 15B visar ett flödesschema över en ope- ration hos ur-fas-detekteringsanordningen enligt en utfö- ringsform av föreliggande uppfinning.

En utföringsform av föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas med hänvisning till de bifogade rit- ningarna.

Fig 1 är ett blockschema som visar en funktion hos en anordning för stabilisering av kraftsystem, för vilken en ur-fas-detekteringsanordning enligt föreliggande upp- finning tillämpas. Såsom visas i fig l inkluderar stabi- liseringsanordningen en mätenhet 1 för mätning av olika (effektiv effekt P och strömmens effektivvärde I hos en sammanbindning av elektriska parametrar hos kraftsystemen kraftsystemen) vid en förbindelsepunkt för transmissions- ledningen, ett ur-fas-detekteringsblock 2 för detektering av ett ur-fas-tillstånd som uppträder på kraftsystemen ur ett mätresultat från mätenheten 1, ett ur-fas-förutsägel- seblock 3 för förutsägelse av huruvida ett ur-fas-till- stånd kommer att uppträda på kraftsystemen ur mätresulta- ten från mätenheten 1, en uppskattningsenhet 4 för ur- -fas-tidsmarginal för uppskattning av en tidsmarginal som erfordras tills ett ur-fas-tillstånd inträffar på kraft- systemen, och en instruktionsenhet 5 för urfasning för avgivande av en instruktion för urfasning då ur-fas-till- 10 15 20 25 30 35 ståndet detekteras i blocket 2 eller förutsägs i blocket 3.

Mätenheten 1 mottar en ström och en spänning vid en konstant cykel från en strömtransformator CT och från en potentialtransformator PT som är anordnade på kraftsyste- mens förbindelseledning, och mäter den effektiva effekten P och strömmens effektivvärde I hos förbindelseledningen.

Blocket 2 för bestämning av ur-fas-tillståndet är anslutet till mätenheten 1 för att motta den effektiva effekten P och strömmens effektivvärde I därifrån.

Blocket 2 inkluderar en bestämningsenhet 11 för effekt- trend, en bestämningsenhet 12 för strömtrend, en bestäm- ningsenhet 13 för effektnivå, och en ur-fas-detekterings- krets 14. Enheten 11 subtraherar den effektiva effekten P (t - At) (t - At) tiva effekten P (t) uppmätt vid tidpunkten L, ut en effekttrendbestämningssignal som representerar po- uppmätt vid tidpunkten från den effek- och matar lariteten hos ett värde AP som erhållits genom subtrak- Enheten 12 subtraherar strömmens effektivvärde I (t - At) uppmätt vid tidpunkten L, tionen. (t - At) uppmätt vid tidpunkten effektivvärde I(t) en strömtrendbestämningssigna1 som anger polariteten hos från strömmens och matar ut ett värde AI som erhållits genom subtraktionen. Enheten 13, i vilken en stabil effektiv effekt P0 som uppmätts då kraftsystemen är i ett stabilt tillstånd, är tidigare lagrad, subtraherar den stabila, effektiva effekten P0 från den effektiva effekten P(t) bestämningssignal som representerar polariteten hos ett (P(t) _ P0) heten 14 lagrar ett kombinationsmönster av polariteterna och matar ut en effekt- värde som erhållits genom subtraktionen. En- för (P - P0), AP, och AI som visas i fig 11 och 12, och bestämmer en riktning i vilken en arbetspunkt skiftar på kurvorna i fig 11 och 12, baserat på en riktning i vilken kombinationsmönstret ändras. Enheten 14 lagrar också den stabila effektiva effekten P0 och bestämmer alltid huru- vida det maximala värdet för den oscillerande effektiva effekten P är större än den stabila effektiva effekten 10 15 20 25 30 35 0000 CO O .. 0000 0000 0000 0001 000 0 0000 0000 00 0 00 000000 O II II OI 40 PO. Enheten 14 bestämmer således huruvida ett ur-fas- -tillstånd inträffar genom applicering av skiftriktningen för arbetspunkten, förhållandet mellan maximivärdet på den effektiva effekten P och den stabila effektiva effek- ten P0, effekttrendbestämningssignalen, strömtrendbestäm- ningssignalen, och effektbestämningssignalen på bestäm- ningsvillkoren (vilka skall beskrivas nedan).

Blocket 3 för förutsägelse av ur-fas-tillståndet är anslutet till mätenheten 1 för att motta den effektiva effekten P och strömmens effektivvärde I därifrån.

Blocket 3 inkluderar en effekt/strömförutsägelseenhet 15, en bestämningsenhet 16, och en ur-fas-förutsägelseenhet 17. Enheten 15 förutsäger effektiv effekt P(T) och P(T + AT), och I(T + AT), vil- ka mäts vid de framtida tidpunkterna T och (T + AT), ba- serat på trenden för effektiv effekt och strömmens effek- och strömmens effektivvärde I(T) Enheten 16 inkluderar en effekttrendbestäm- och en effekt- liksom blocket 2 för ur-fas-bestäm- tivvärde. ningsenhet, en strömtrendbestämningsenhet, nivåbestämningsenhet, ning. Dessa bestämningsenheter bestämmer trenden för den effektiva effekten P(T + AT) och strömmens effektivvärde I(T + AT) (T + AT) hållandet mellan stabil effektiv effekt P0 och effektiv effekt P(T + AT), en strömtrendbestämningssignal, vid den framtida tidpunkten och för- och matar ut en effekttrendbestämnings- och en effektbe- stämningssignal vid den framtida tidpunkten (T + AT). En- signal, heten 17 lagrar ett kombinationsmönster av polariteterna för (P - P0), AP, och AI som visas i fig 11 och 12, och bestämmer en riktning i vilken en arbetspunkt skiftar på kurvorna i fig 11 och 12 vid den framtida tidpunkten (T + AT), baserat på en riktning i vilken kombinationsmönstret ändras. Enheten 17 lagrar också den stabila effektiva ef- fekten P0 och bestämmer alltid huruvida maximivärdet för den effektiva effekten P är större än den stabila effek- tiva effekten P0. Enheten 17 bestämmer således huruvida ett ur-fas-tillstånd kommer att inträffa inom den närmas- te framtiden genom applicering av skiftriktningen för ar- OIOOII 10 15 20 25 30 35 511 64% betspunkten, förhållandet mellan maximivärdet hos den ef- fektiva effekten P och den stabila effektiva effekten P0, effekttrendbestämningssignalen vid den framtida tidpunk- (T + AT), bestämningssignalen som anger ett förhållande mellan P(T ten strömtrendbestämningssignalen, och effekt- + AT) och P0 på bestämningsvillkoren (vilka skall beskri- vas nedan).

Uppskattningsenheten 4 för ur-fas-tidsmarginalen kalkylerar en tid som erfordras till ett ur-fas-tillstånd inträffar, med det förfarande (som skall beskrivas nedan) som är baserat på koefficienterna för förutsägelseformler för effekten och strömmen inom den närmaste framtiden vilka förutsägs av effekt/strömförutsägelseenheten 15.

Instruktionsenheten 5 för urfasning öppnar en krets- brytare hos en förutbestämd transmissionsledning mellan kraftsystemen då ur-fas-detekteringskretsen 14 detekterar ett ur-fas-tillstånd eller då ur-fas-förutsägelseenheten 17 förutsäger det.

Principerna för detektering och förutsägelse av ett ur-fas-tillstånd kommer nu att beskrivas.

Såsom visas i fig 6A är ett första och ett andra kraftsystem 20a och 20b anslutna medelst en förbindelse- ledning 21, varvid det första kraftsystemet 20a inklude- och det andra rar en första grupp generatorer Gl och G2, kraftsystemet 20b inkluderar en andra grupp generatorer G3 och G4. Om oscillationerna hos generatorerna G1 och G2 representeras av ml respektive m2, och de för generato- rerna G3 och G4 representeras av m3 respektive m4, oscil- lerar den första och andra gruppen generatorer medan os- cillationerna dämpas såsom visas i fig 6B eller så oscil- lerar de så att oscillationerna divergerar (blir instabi- la) från varandra såsom visas i fig 60. Då oscillationer- na hos generatorkraftsystemen divergerar, och slutligen ingen synkronism kan upprätthållas mellan den första och andra gruppen generatorer, måste förbindelseledningen 21 urfasas för att eliminera divergensen hos oscillationer- na. Notera att "w" som visas i fig 6B och 6C anger en av- 10 15 20 25 30 35 517 646 - vikelse (eller avsteg) från märkvärdet hos generatorernas rotationshastighet (t ex 50 varv/s i 50 Hz systemet och 60 varv/s i 60 Hz systemet).

Först kommer oscillationsfenomenet hos de två grup- perna generatorer, såsom visas i fig 6A-6C, att beskrivas med hänvisning till oändlighetsbussen hos en generator som visas i fig 7.

Anta att spänningen hos oändlighetsbussen är VB¿O, spänningen hos generatorn G är VA¿6, impedansen hos en transmissionsledning (förbindelseledning) är jX, den effekt som tillförs från en generator G till ett kraft- system är P, och strömmens effektivvärde är I.

I. Förhållande mellan P I och 6 P + jQ = vA - i (1) i = (vMe - vB)/jx <2) P = (VA - vB sinm/x (3) Följande approximation görs för enkel beskrivning av os- cillationsfenomenen. Approximationen inverkar inte nega- tivt på fenomenens allmängiltighet.

Eftersom spänningarna ligger nära märkvärdet i det oscillationsfenomen som uppträder mellan kraftsystemen, kan de approximeras till 1,0 såsom följer.

VA=VB=1,O I = (1/X) sin9 + (1/X)j(l - cos9) ..(4) Således ges effektivvärdet I av följande ekvation.

I = (1/X)(2 - 2 cos9)l/2 .(5) De ovanstående ekvationerna 3 och 5 representerar ett förhållande mellan 6 och P respektive ett förhållande mellan 9 och I. Fig 8A visar ett förhållande mellan P och 9, och fig 8B visar ett förhållande mellan I och 6.

Egenskaperna hos de förhållanden som visas i fig 8A och 8B är följande. Då 6 ökar från 0 ökar P och når ett maximivärde då 9 är 90°- Om 9 överskrider 90° minskar ef- fekten P. Värdet I ökar då 9 ökar från O till l80°.

II. Förhållande mellan P och stabiliteten och mellan 9 och stabiliteten 10 15 20 25 30 35 517 646 - I det kraftsystem som har en generator, såsom visas i fig 7, varierar systemets impendans med respektive fall då något fel ännu inte inträffat, ett fel (kortslutning) inträffar, och då felet har eliminerats. Därför, såsom visas i fig 8A, kan en P-9-kurva representeras som kur- 2 och 3 för de tre fallen. det kraftsystem som har två generatorer. vorna l, Detsamma gäller för Om en utsignal från generatorn är P0 i fallet där något fel ännu inte inträffat, anges arbetspunkten med a på kurvan l. Då ett fel inträffar skiftas arbetspunkten till b och varierar på kurvan 3 i enlighet med oscilla- tionen hos generatorkraftsystemet. Om felet elimineras vid c på kurvan 3, skiftar arbetspunkten till e på kurvan 2. Därefter skiftar den från e till f på kurvan 2.

Om en punkt f är bestämd så att en area "abcd" och en area "defh" är lika med varandra, skiftar arbetspunk- ten från f till r på kurvan 2. Punkten r är belägen så "mfh" Som ett resultat rör sig att en area och en area "mnr" är lika med varandra. (eller oscillerar) arbetspunkten mellan f och r på kurvan 2. I det verkliga kraftsystemet rör sig arbetspunkten på kurvan 2 och kommer slutligen till en punkt m eftersom oscillationerna för ett antal generatorer påverkar varandra, eller så alstras en broms- effekt på grund av en förlust hos transmissionsledningen eller genom aktiveringsenheter för generatorerna. Arbets- punkten kan också flytta sig bortom g på kurvan 2, vilket resulterar i ett ur-fas-tillstånd (förlust av synkro- Det är då med varandra som nism). en area "abcd" och en area "deg" är lika kraftsystemets stabilitet uppnår sin be- gränsning. Om arean "abcd" är större än arean "deg", skiftas arbetspunkten till höger om g på kurvan 2 i fig 8A, och ett ur-fas-tillstånd inträffar i generatorn. Med andra ord är systemet i ett stabilt tillstånd eller är åtminstone ännu inte instabilt om arbetspunkten är belä- gen till vänster om g i fig 8A. Å andra sidan blir syste- met instabilt om arbetspunkten är belägen till höger om g. Systemets stabilitet bestäms baserat på variationer i 10 15 20 25 30 35 517 646 - E 0O'E_f P och I med tiden och ett förhållande mellan P0 och P un- der oscillationen.

Förhållandet mellan I och 6 uttrycks av den ovan- stående evaktionen 5 och visas i fig 8B.

III. Förhållande mellan variationer i P och I med tiden och stabiliteten De ovanstående I och II appliceras på de allmänt an- vända kraftsystem som vart och ett har en grupp generato- rer G, såsom visas i fig 6a. Fig 9 visar ett förhållande mellan P och 6 och mellan I och 9, och fig 10 visar va- riationer i P och I med tiden t. Oscillationen kommer att beskrivas med hänvisning till dessa figurer. Allteftersom tiden löper passerar arbetspunkten C>och GL och når en punkt A på P-9-kurvan i fig 9. Därefter skiftar den till vänster under passage av<3 och ®, och når en punkt B.

Därefter skiftar den till höger och passerar CL (D, CL ©, och CL visas i fig 10.

I detta fall varierar P och I med tiden såsom Förhållandet mellan tillståndet och kraftsystemets stabilitet kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig 9 och 10.

Det framgår av fig 9 att kraftsystemet är instabilt om arbetspunkten är belägen på en streckad linje av P-6- -kurvan. Det framgår också att kraftsystemet är stabilt eller troligen kommer att bli instabilt allteftersom ti- den går, om arbetspunkten är belägen på en heldragen lin- je av kurvan. Det är därför möjligt att bestämma, ur pla- ceringen av arbetspunkten på P-9-kurvan, huvudvida kraft- systemet är stabilt eller instabilt. Dessutom kan kraft- systemets stabilitet bestämmas ur variationer i P och I, såsom följer. (i) I riktning med pilen C) i fig 9 ökar både P och I, och i detta fall är systemet stabilt. Detta tillstånd anges med ® i tidsschemat i fig 10. (ii) I riktning med pilen ® i fig 9 minskar P och I ökar, och P är större än P0. Det kan inte bestämmas ännu 10 15 20 25 30 35 517 646~ -a-fl att systemet är instabilt. Detta tillstånd betecknas med ® i tidsschemat i fig 10. (iii) I riktning med pilen ® i fig 9 ökar P och I minskar, och i detta tillstànd är systemet instabilt.

Detta tillstånd anges med ® i tidsschemat i fig 10. (iv) I riktning med pilen @ i fig 9 minskar både P och I, (v) I riktning med pilen © i fig 9 minskar P och I och systemet är stabilt. ökar, och P är mindre än P0. Det kan bestämmas att ett ur-fas-tillstånd inträffar i generatorerna vid denna tid- punkt. Variationerna i P och I representeras av C)i tids- schemat i fig 10. (vi) I riktning med pilen ® i fig 9 minskar P och I kan det be- stämmas att ur-fas-tillståndet har inträffat i generato- ökar. Om detta tillstånd uppträder efter (v), rerna. (vii) Effekten P kan oscilleras i den negativa rikt- ningen. Om i detta fall P ändras från negativ till posi- tiv och I minskar, inträffar ett ur-fas-tillstånd i ge- neratorerna, eftersom fasvinkeln för de två grupperna ge- neratorer skiftas ca l80° från varandra. Detta tillstånd betecknas med i tidsschemat i fig 9.

Huruvida kraftsystemet ändras från sitt stabila tillstånd till sitt ur-fas-tillstånd kan detekteras genom bestämning med användning av uppmätta värden på P och I, huruvida följande villkor är uppfyllda. Notera att 6 är en skillnad i fas mellan de två grupperna generatorer och att en transmissionsledning behövs för att använda den.

Således detekteras i denna utföringsform tillståndet hos kraftsystemet endast genom användning av P och I, vilka kan mätas på transmissionsledningen.

Antag att ett mättidsintervall är AT och att den ak- tuella tidpunkten är t, att den förra tidpunkten tl är (t - AT), vilket är en förutbestämd tidsperiod At före tid- punkten t.

Variationsgraderna för AP och AI från tl till L beräknas ur värden P(t), P(t1), I(t), och I(t1) som 10 15 20 25 30 35 mäts vid den aktuella tidpunkten L och den passerade tid- punkten tl, enligt följande.

AP = P(t) - Pal) ...(6) AI = I(t) - I(t1) ...(7) Förhållandet mellan variationer i P och I och kraft- systemets stabilitet, och bestämningslogiken kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig ll och 12.

Fig 11 visar förhållandet mellan variationer i P och I och kraftsystemets stabilitet. I denna figur represen- teras den effekt som uppmätts i systemets stabila till- stånd med PO. Effekten P0 betraktas som positiv i följan- de beskrivningar. Om P0 är negativ multipliceras den med (-1), och i detta fall multipliceras de uppmätta, negati- följaktligen med (-1). (i) Arbetspunkten rör sig till höger på kurvan: va värdena av P(t) Om arbetspunkten är belägen inom ett område som anges med @ i fig ll, (P - P0) < 0, AP >, AI > O.

Om arbetspunkten är belägen inom ett område som anges med ® i fig 11, (P-PO) >0,AP>,AI>0.

Såsom beskrivits ovan ändras kraftsystemet från det stabila tillståndet till instabilt tillstånd då arbets- punkten skiftas från © till C>i fig 11.

Mera speciellt, om följande villkor 1 uppfylls vid tidpunkten (t - At) och följande villkor 2 uppfylls vid nästa tidpunkt L, stånd har inträffat i kraftsystemet mellan tidpunkten (t - At) kan det bestämmas att ett ur-fas-till- och tidpunkten L.

(P - P0) > O, AP < 0, AI > O (villkor 1) där P = P(t - At), AP = P(t - At) - P(t - 2At), AI = (I(t - At) - I(t - 2At).

(P - P0) < O, AP < O, AI > O (villkor 2) där P = P(t), AP = P(t) - P(t - At), AI = I(t) - I(t - At). (ii) Arbetspunkten rör sig åt vänster på kurvan: 10 15 20 25 30 35 511-646 Då arbetspunkten skiftas från ® till C)i fig ll är en skillnad i fasvinkeln mellan generatorerna l80° eller mer. Det kan således bestämmas att ett ur-fas-tillstånd inträffar i generatorerna.

Vidare, om följande villkor 3 är uppfyllt vid tid- punkten (t - At) och följande villkor 4 är uppfyllt vid nästa tidpunkt t, kan det bestämmas att ett ur-fas-till- stånd har uppträtt i kraftsystemet mellan tidpunkten (t - At) och tidpunkten L.

(P - P0) < 0, AP > 0, AI > O (villkor 3) där P = P(t - At), AP = P(t - At) - P(t - 2At), AI = I(t - At) - I(t - 2At).

(P - PO) < O, AP > O, AI < O (villkor 4) där P = P(t), AP = P(t) - P(t - At), AI = I(t) - I(t - At). (iii) Då arbetspunkten skiftar till höger på kurvan, om den oscillerande effekten inte återställs till ett högre värde än effekten P0 vid stabilt tillstånd, kan det bestämmas att ett ur-fas-tillstånd inträffar i kraftsys- temet vid den tidpunkt då arbetspunkten skiftar från om- råde C)till område ® i fig 12.

Fig 12 visar förhållandet mellan variationerna i P och I och stabiliteten hos kraftsystemet då den oscille- rande effekten P inte är högre än den stabila effekten P0.

Dessutom, om följande villkor 5 är uppfyllt vid tidpunkten (t - At) och följande villkor 6 är uppfyllt vid nästa tidpunkt L, och om effekten P inte återställs till ett högre värde än den stabila effektiva effekten P0, kan det bestämmas att ett ur-fas-tillstånd har in- träffat i kraftsystemet mellan tidpunkten (t - At) och tidpunkten L.

(P - P0) < o, AP > o, Al > o (villkor 5) där P = P(t - At), AP = P(t - At) - P(t - 2At), AI = I(t - At) - I(t - 2At).

(P - P0) < o, AP < o, A1 > o (villkor 6) C000.. 10 15 20 25 30 35 517 646- .l- ø..uv där P = P(t), AP = I(t - At).

Ovanstående villkor 1 till 6 bestäms P(t) - P(t - At), av ur-fas-de- tekteringsenheten 14.

Ett förfarande för kalkylering av förutsagda värden på P och I vid framtida tidpunkter kommer nu att beskri- vas.

Ur-fas-tillståndet förutsägs tidigt genom förutsä- gelse av P och I i den närmaste framtiden från de upp- mätta värdena på P och I hos transmissionsledningen. Sá- (8) erhållas ur kurvorna över effektiv effekt som visas i fig 13 och 14A, (9) erhållas ur kurvan för strömmens effektivvärde som visas som visas nedan kan en ekvation för förutsägelse av P och en ekvation för förutsägelse av I kan i fig l4B. Koefficienter A, B, C, a, b och c i ekvatio- nerna (8) och (9) bestäms så att de på ett optimalt sätt sammanfaller med värden P1, P2, _, Pn+1 och Il, I2, ., In+1 vilka uppmäts vid intervall AT.

P(t)=At2+Bt+c ...(8) I(t)=at2+bt+c ...(9) Den tidpunkt vid vilken värdena för P1 eller Il upp- mäts definieras som en startpunkt (t = 0) L. T ex används minsta kvadratmetoden som en metod för att matematiskt bestämma koefficienterna. I denna utföringsform represen- teras den effektiva effekten P och strömmens effektivvär- de I av en andragradsfunktion; emellertid kan antingen en linjär funktion eller en andragradsfunktion användas. Ef- tersom oscillationscykeln för generatorkraftsystemet är några sekunder lång (t ex 2 eller 3 s), är intervallet AT kring 0,05 till O,l s, och antalet Q uppmätta värden som skall användas behöver fem till sex sampel eller mer.

Förutsägelsetiden för P och I, vilken beror på kraftsys- temet, är 0,2 till 1 s före den innevarande tidpunkten.

Såsom beskrivits ovan bestäms koefficienterna för (9) ur de senaste Q mätvärdena. En effektiv effekt P* och ett strömeffektivvärde I* vid var och en av de framtida tidpunkterna T1 och (T1 + AT) kan ekvationerna (8) och 10 15 20 25 30 35 U 51.7 16416 IOIO nano IIIO O .var OO 00 *if .Imdb förutsägas genom substitution av koefficienterna för ek- (8) (9)- Denna förutsägelse utförs av effekt/strömförutsägel- vationerna och seenheten 15.

Om variationerna AP och AI i både effekt och ström från T1 till (T1 + AT), och (P - P0) beräknas, och de ovanstående villkoren 1 till 6 bedöms därifrån, kan det bestämmas huruvida ett ur-fas-tillstånd kommer att in- träffa mellan T1 och (T1 + AT).

En funktion hos den sålunda konstruerade ur-fas- -detekteringsanordningen kommer nu att beskrivas.

Fig 2 är ett schematiskt diagram som visar en process med detektering av ett ur-fas-tillstånd av ur- -fas~bestämningsblocket 2. Spänningen och strömmen hos förbindelseledningen 21 mellan kraftsystemen detekteras av potentialtransformatorn PT och strömtransformatorn CT, och matas sedan in i mätenheten 1. I mätenheten 1 mäts den effektiva effekten P och strömmens effektivvärde I vid en konstant cykel baserad på spänningen och strömmen hos förbindelseledningen 21, och matas sedan till bestäm- ningsenheterna ll till 13. Bestämningsenheten 11 för ef- fekttrenden matar ut effekttrendbestämningssignaler en- ligt effektiv effekt P(t) vid den innevarande tidpunkten L och den effektiva effekten P(t - At) vid den föregående tidpunkten (t - A), vilket är en förutbestämd tidpunkt At före den innevarande tidpunkten. Bestämningsenheten 12 för strömtrend matar ut strömtrendbestämningssignaler en- ligt strömmens effektivvärde I(t) vid den innevarande tidpunkten L och strömmens effektivvärde I(t - At) vid den föregående tidpunkten (t - At). Bestämningsenheten 13 för effektnivå matar ut effektbestämningssignaler enligt effektiv effekt P(t) vid den innevarande tidpunkten L och stabil effekt P0.

Ur-fas-detekteringsenheten 14 bestämmer alltid i vilken riktning arbetspunkten rör sig, ur kombinations- mönster av polariteter hos effekttrendbestämningssigna- lerna, strömtrendbestämningssignalerna och effektbestäm- 10 15 20 25 30 35 0.01 ningssignalerna, och övervakar huruvida maximivärdet för den effektiva effekten överskrider den stabila effekten P0 då effektsystemen är i det stabila tillståndet. Om nå- gon av uppsättningarna villkor 1 och 2, villkoren 3 och 4, och villkoren 5 och 6 är uppfyllda, matar enheten 14 ut en ur-fas-detekteringssignal till instruktionsenheten 5 för urfasning.

Fig 3 är ett schematiskt diagram som visar en pro- cess för förutsägelse av ett ur-fas-tillstånd av blocket 3 för förutsägelse av ett ur-fas-tillstånd. Mätenheten 1 mäter effektiv effekt P och strömmens effektivvärde I i en konstant cykel, och mätvärdena matas in till spän- nings/strömförutsägelseenheten 15 i en konstant cykel.

Närhelst spännings/strömförutsägelseenheten 15 mottar mätvärdena från mätenheten 1, bestämmer den koefficien- terna för ekvationerna (8) och (9) så att de på ett op- timalt sätt sammanfaller med de senaste n mätvärdena på mest lämpligt sätt. Därefter förutsägs den effektiva ef- fekten P(T) och strömmens effektivvärde I(T) vid den (8) (9), effektiv effekt P(T + AT) och strömmens effektivvärde I(T + AT) vid den framtida tidpunkten (T + AT) förutsägs. Den effektiva effekten P* och strömmens effektivvärde I* som framtida tidpunkten T ur ekvationerna och och således förutsägs matas till bestämningsenheten 16.

Bestämningsenheten 16 matar ut effekttrendbestäm- ningssignaler enligt den effektiva effekten P(t) vid den framtida tidpunkten T och effektiv effekt P(T + AT) vid den framtida tidpunkten (T + AT), strömtrendbestämnings- signaler enligt strömmens effektivvärde I(T) vid den framtida tidpunkten T och strömmens effektivvärde I(T + AT) vid den framtida tidpunkten (T + AT), och effektbe- stämningssignaler enligt effektiv effekt P(T + AT) och stabil effekt P0.

Ur-fas-förutsägelseenheten 17 bestämmer alltid i vilken riktning arbetspunkten rör sig, ur kombinations- mönster för polariteter för effekttrendbestämningssig- nalerna, strömtrendbestämningssignalerna, och effekt- 10 15 20 25 30 35 517 646 á 0000 0000 0:00 000000 bestämningssignalerna, och övervakar förhållandet mellan den förutsagda effektiva effekten P(T + AT) och den sta- bila effekten P0. Om någon av uppsättningarna villkor 1 och 2, villkoren 3 och 4, och villkoren 5 och 6 är upp- fylld bestämmer enheten 17 att ett ur-fas-tillstånd upp- (T + AT), utsägelsesignal till instruktionsenheten 5 för urfasning. träder mellan T och och matar ut en ur-fas-för- I den ur-fas-förutsägelse som utförs av ur-fas-för- utsägelseenheten 17 är villkoren 1, 3 och 5 baserade pà: P = P(T), AP = P(T) - P(T - AT), AI = I(T) - I(T - AT), och villkoren 2, 4 och 6 är baserade på: P = P(T + AT), AP = P(T + AT) - P(T), AI = I(T + AT) - I(T).

Fig 4 visar en process från mätning av spänning och ström hos kraftsystemen till kalkylering av ur-fas-tids- marginalen.

Effekt/strömförutsägelseenheten 15 kalkylerar föl- jande funktioner av förutsägelse av P och I, såsom be- skrivits ovan.

P = At2 + B: + c ...(10) I = at2 + bt + C ...(11) Såsom visas i fig 13 och 14 bestäms koefficienterna A, B, C och a, b, med värdena P1, P2, ..., vid tidsintervall AT.

Uppskattningsenheten 4 för ur-fas-tidsmarginalen c för dessa funktioner så att de sammanfaller Pn och Il, I2, ..., In uppmätta uppskattar de framtida tidpunkter (ur-fas-förutsäge1se- tidpunkter) Tp vid vilka den förutsagda effekten P* är lika med P0, baserat på koefficienterna och liknande bestämt av effekt/strömförutsägelseenheten 15.

Eftersom ekvationen 10 är en andragradsekvation, är det nödvändigt att bedöma huruvida P0 är närvarande eller inte som lösning till ekvationen. Huruvida P0 är närva- rande eller inte beror på huruvida följande ekvation 12 har någon reell rot. Om koefficienterna för följande ek- vation 13 som erhållits ur ekvation 12 uppfyller följande 10 15 20 25 30 35 .. oo cor: nu vi U I O híioo IDC.

II IIQÛ IOCÜ UQUÜ II O I OOUIII go . nu uttryck 14 och l ökar monotont, med andra ord om de för- utsagda strömvärdena vid de framtida tidpunkterna T och (T + AT) inträffar ett ur-fas-tillstånd. ökar såsom representeras av följande uttryck 15, P0 = At2 + B: + c (12) At2 + Bt + (c - P0) = 0 (13) (B2 - 4A(c - P0)) > o ...(14) I*(T) < 1* (T + AT) (15) Ur-fas-förutsägelsetiden Tp kalkyleras ur ovanstående ekvationer 12 och 13. Om ekvation 13 löses med avseende på L erhålles följande: Tp = {(-B + (B2 - 4A(c - Po))1/2)/2A ...(16) Om den nuvarande tidpunkten TO subtraheras från ekvation 16 beräknas den tidsmarginal TE som erfordras tills ur- -fas-tillståndet inträffar på följande sätt.

TE = (Tp - TO) ...(17) Om varken uttrycket 14 eller 15 uppfylls kan det bestäm- mas att inget ur-fas-tillstånd kommer att inträffa. Om tidsmarginalen TE är större än ett visst värde ökar ett fel i förutsägelsen. Därför bestäms det att kraftsystemet förblir stabilt till en designerad tid om TE överskrider den designerade tiden, men det är inte säkert huruvida systemet är stabilt eller inte efter den designerade tid- punkten. Vanligtvis kan ett ur-fas-tillstånd som uppträ- der vid den framtida tidpunkten 0,2 till 1,0 s efter den innevarande tidpunkten vanligtvis förutsägas, fastän den framtida tidpunkten beror på arrangemanget, villkoren etc för kraftsystemen.

Följaktligen bestämmer uppskattningsenheten 4 för ur-fas-tidsmarginalen huruvida uttrycket 14 uppfylls ge- nom substitution av koefficienterna A, B och C och den stabila effekten P0 som bestämts av effekt/strömförut- sägelseenheten 15 för uttrycket 14, och bestämmer även huruvida uttrycket 15 är uppfyllt ur I(T) och I(T + AT) som förutsagts av enheten 15. Om båda uttrycken 14 och 15 är uppfyllda substitueras koefficienterna A, B och C och den stabila effekten P0 som bestämts av enheten 15 för 10 15 20 25 30 35 51764162 ~¥°.. 'uni ekvation 16 för att erhålla ur-fas-förutsägelsetidpunkten Tp. Därefter kalkyleras tidsmarginalen TE ur ekvation 17.

Fig 5 visar en process från mätning av spänning och ström hos kraftsystemen till instruktion av urfasning. Då blocket 2 för bestämning av ur-fas-tillstånd bestämmer att ett ur-fas-tillstånd inträffar i de två generator- grupper som är anslutna medelst transmissionsledningen och matar ut en ur-fas-detekteringssignal, eller då blocket 3 för förutsägelse av ur-fas-tillstånd förutsäger att ett ur-fas-tillstånd kommer att inträffa inom den närmaste framtiden och matar ut en ur-fas-förutsägelse- signal, öppnar instruktionsenheten 5 för urfasning en kretsbrytare för transmissionsledningen eller får en för- utbestämd ledning som utgör transmissionsledningen.

I ovanstående utföringsform beskrivs funktionen hos ur-fas-detekteringsblocket 2 och ur-fas-förutsägelse- blocket 3, beräkningen av ur-fas-tidsmarginalen och in- struktionen för urfasningen oberoende av varandra. De kan emellertid utföras av den sekvensbehandling som visas i flödesschemat i fig 15A och 15B.

Mera speciellt mäter mätenheten 1 effektiv effekt P och strömmens effektivvärde I i en förutbestämd cykel (steg S1), och enheten ll för bestämning av effekttrend och enheten 12 för bestämning av strömtrend beräknar APt och AIt och därefter (P - P0) (steg S2). Ur-fas-detekte- ringsenheten 14, till vilken kalkyleringsresultaten matas in, bestämmer huruvida villkoret 2 är uppfyllt eller inte (steg S3). Om villkoret 2 är uppfyllt bestämmer enheten 14 huruvida villkoret 1 är uppfyllt eller inte (steg S4).

Om därefter villkoret 1 är uppfyllt i steg S4, bestämmer enheten 14 att ett ur-fas-tillstånd har inträffat mellan (t - At) och L (steg S5).

Om villkoren inte är uppfyllda i stegen S3 och S4, uppskattas P(T1), I(T1), P(T1 + AT), %ch I(T1 + AT) vid de framstida tidpunkterna T1 och (T1 + AT) (steg S6). Om villkoret 1 är uppfyllt vid T1 och villkoret 2 är upp- boost' 10 15 20 25 30 35 51.7 646 ' nano fyllt vid (T1 + AT), förutsägs det att ur-fas-tillståndet (steg S7).

Tidpunkten Tp, vid vilken förutsägelseekvationen för kommer att uppträda mellan T1 och (Tl + AT) P blir lika med P0, beräknas och den tidsmarginal som erfordras tills ur-fas-tillståndet uppträder erhålles (steg S8). Därefter väntar systemet till nästa tidpunkt (t + At) (steg S9).

Den ovan beskrivna anordningen enligt föreliggande uppfinning har följande fördelar. (1) Det ur-fas-tillstånd som inträffar mellan gene- ratorerna hos kraftsystem som är anslutna av förbindelse- ledningen kan detekteras utan användning av något trös- kelvärde enligt kraftsystemens arrangemang, och anord- ningen kan på ett flexibelt sätt tillämpas på en ändring av kraftsystemens arrangemang utan ändring av tröskelvär- det. (2) Eftersom ur-fas-tillståndet kan förutsägas kan ledningarna hos förbindelseledningen fasas ur på ett ti- digt stadium. Det är således möjligt att minska inverkan av en frekvensökning på grund av ur-fas-tillståndet och att förhindra ett fel hos en generator från att inverka pà en annan generator. Vidare är det möjligt att känna till tiden (marginalen) från den innevarande tidpunkten till den tidpunkt vid vilken ur-fas-tillståndet uppträ- der, under drift av kraftsystemen. (3) Ur-fas-tillståndet kan förhindras från att in- träffa i generatorerna hos respektive kraftsystem.

Ytterligare fördelar och modifieringar kommer enkelt att framgå för fackmannen på området. Därför är uppfin- ningen i sin bredaste aspekt inte begränsad till speciel- la detaljer, representativa anordningar och exempel som visats och beskrivits häri. Följaktligen kan olika modi- fieringar göras utan att man avviker från tanken eller omfattningen hos det generella, uppfinningsenliga koncept som definieras av de efterföljande kraven och deras ek- vivalenstolkningar. two-OO

Claims (18)

10 15 20 25 30 35 51 7 646). PATENTKRAV

1. Anordning för detektering av en oscillation hos 20b) för att sta- k ä n n e t e c k - generatoruteffekt i kraftsystem (20a, bilisera kraftsystemen (20a, 20b), n a d av: ett mätorgan(l) för mätning av en effektiv effekt och ett strömeffektivvärde vid en förbindelsepunkt på en (21) (20a, 20b) en förutbestämd cykel; förbindelseledning för kraftsystemen vid (ll) till vilket den effektiva effekten matas i sekvens från mätorganet (1) effekttrenddetekteringsorgan för jämförelse mellan en effektiv effekt P(t) som upp- mätts vid tidpunkten L och en effektiv effekt P(t - At) som uppmätts vid tidpunkten (t - At), vilket är en förut- bestämd tidpunkt At före tidpunkten L, och detektering av en trend för den effektiva effekten; (12) till vilket ström- mens effektivvärde matas i sekvens från mätorganet (1) strömtrenddetekteringsorgan för jämförelse mellan ett strömeffektivvärde I(t) som uppmätts vid tidpunkten L och ett strömeffektivvärde I(t - At) (t - At), och detek- tering av en trend för strömeffektivvärdet; som uppmätts vid tidpunkten effektnivåbestämningsorgan (13) i vilket en effektiv effekt P0 vid stabilt tillstànd som uppmätts av mätorga- net (1) (20a, 20b) är i ett stabilt tillstànd, är tidigare lagrad och till vilket den effek- för be- då kraftsystemen tiva effekten matas i sekvens från mätorganet (l) stämning av huruvida den effektiva effekten P(t) är star- kare än den effektiva effekten P0 och matar ut ett ef- fektbestämningsresultat; och (14) ruvida ett ur-fas-tillstånd inträffar i kraftsystemen (20a, ten, ur-fas-detekteringsorgan för detektering av hu- 20b), baserat på trenden för den effektiva effek- trenden för strömeffektivvärdet och effektbestäm- ningsresultatet. 10 15 20 25 30 35 55,1 1' e;A*{5 _ nu inc: oo uoß)o Qpøo .OQO Ü .you coon ~..o 0000 uno 0 IIÜC

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att effekttrenddetekteringsorganet (ll) subtraherar den effektiva effekten P(t - At) från den effektiva ef- fekten P(t) för att erhålla ett subtraktionsvärde AP, och matar ut en effekttrendsignal som anger en polaritet för subtraktionsvärdet AP som trenden för den effektiva ef- fekten; att strömtrenddetekteringsorganet strömeffektivvärdet I(t - At) I(t) ut en strömtrendsignal som anger en polaritet för sub- (l2) subtraherar från strömeffektivvärdet för att erhålla ett subtraktionsvärde AI, och matar traktionsvärdet AI som trenden för strömeffektivvärdet; (13) den effektiva effekten P0 vid stabilt tillstànd från den effektiva effekten P(t) för att uppnå ett subtraktions- att effektnivåbestämningsorganet subtraherar värde ((P(t) - P0), och matar ut en effektbestämnings- signal som anger en polaritet för subtraktionsvärdet (P(t) - P0) att ur-fas-detekteringsorganet som effektbestämningsresultatet; och (14) ruvida ur-fas-tillståndet uppträder i kraftsystemen (20a, bestämmer hu- 20b) i gensvar till en kombination av effekttrendsigna- len, strömtrendsignalen och effektbestämningssignalen.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d (14) bestämmer att ur- -fas-tillståndet har inträffat i kraftsystemen (20a, 20b) mellan tidpunkten (t - At) och tidpunkten L då följande villkor l är uppfyllt vid tidpunkten (t - At) och följan- de villkor 2 är uppfyllt vid tidpunkten L: av att ur-fas-detekteringsorganet (P - P0) > O, AP < O, AI > O (villkor 1) där P = P(t - At), AP = P(t - At) - P(t - 2At), AI = (I(t - At) - I(t - 2At), och (P - P0) < 0, AP < 0, AI > O (villkor 2) där P = P(t), AP = P(t) - P(t - At), AI = I(t) - I(t - At). k ä n n e t e c k n a d (14) -fas-tillståndet har inträffat i kraftsystemen (20a, 20b)

4. Anordning enligt krav 2, av att ur-fas-detekteringsorganet bestämmer att ur- 0000-! 10 15 20 25 30 35 än: coon ÜÜÜ. 517 i 2. (t - At) villkor 3 är uppfyllt vid tidpunkten L då följande At) och följan- och tidpunkten (t - de villkor 4 är uppfyllt vid tidpunkten t: mellan tidpunkten (P - PO) < 0, AP > 0, AI > 0 (villkor 3) där P = P(t - At), AP = P(t - At) - P(t - 2At), AI = I(t - At) - I(t - 2At), och (P - P0) < 0, AP > 0, AI < O (villkor 4) där P = P(t), AP = P(t) - P(t - At), AI = I(t) - I(t - At). k ä n n e t e c k n a d av att ur-fas-detekteringsorganet (14) -fas-tillståndet har inträffat i kraftsystemen (20a, 20b) mellan tidpunkten (t - At) och tidpunkten L då följande villkor 5 är uppfyllt vid tidpunkten (t - At), villkor 6 är uppfyllt vid tidpunkten L, och ett maximi- värde för den effektiva effekten P(t) effektiva effekten P0 vid det stabila tillståndet:

5. Anordning enligt krav 2, bestämmer att ur- följande är mindre än den (P - P0) < 0, AP > O, AI > O (villkor 5) där P = P(t - At), AP = P(t - At) - P(t - 2At), AI = I(t - At) - I(t - 2At), och (P - P0) < o, AP < o, AI > o (villkor 6) där P = P(t), AP = P(t) - P(t - At), AI = I(t) - I(t - At). k ä n n e t e c k n a d (5) förbindelsepunkten eller en förbindelseledning däremellan (14)

6. Anordning enligt krav 1, av att den vidare innefattar organ för öppning av då ur-fas-detekteringsorganet detekterar att ur-fas- -tillstàndet har inträffat.

7. Anordning för detektering av ett ur-fas-tillstånd 20b) k ä n n e t e c k n a d av som inträffar i kraftsystem (20a, för att stabilise- (20a, 20b), att den innefattar: ra kraftsystemen ett mätorgan (1) för mätning av en effektiv effekt och ett strömeffektivvärde vid en förbindelsepunkt på en (21) (20a, 20b) i en förbindelseledning för kraftsystemen förutbestämd cykel; 000000 10 15 20 25 30 35 5.1 7 614 25 6 (15) till vilket den effektiva_ effekten och strömeffektivvärdet matas i sekvens från ett förutsägelseorgan mätorganet (1) för förutsägelse av effektiva effekter P(T) och P(T + AT) och I(T + AT) vid framtida tidpunkter T och (T + AT) i enlighet med en trend för den effektiva effekten och strömmens effek- (1): ett effekttrendförutsägelseorgan och strömeffektivvärden I(T) tivvärde tillfört från mätorganet (16) till vilket de förutsagda effektiva effekterna matas i sekvens från för- utsägelseorganet (15) för jämförelse av de förutsagda ef- fektiva effekterna P(T) och P(T + AT) en trend hos de förutsagda effektiva effektena vid den (T + AT); ett strömtrendförutsägelseorgan och detektering av framtida tidpunkten (16), till vilket de förutsagda effektivvärdena matas i sekvens från förutsä- (15) effektivvärdena I(T) för jämförelse av de förutsagda ström- och I(T + AT), trend hos det förutsagda effektivvärdet vid den framtida (T + AT); ett effektnivåbestämningsorgan (16), i vilket en ef- gelseorganet och detektering av en tidpunkten fektiv effekt P0 vid stabilt tillstànd som är uppmätt av då kraftsystemen (20a, 20b) är tidigare lagrad och till vilket den mätorganet (1) är i ett sta- bilt tillstånd, förutsagda effektiva effekten P(T + AT) matas från förut- sägelseorganet (15), för bestämning huruvida den förut- sagda effektiva effekten P(T + AT) fektiva effekten P0 vid stabilt tillstànd och utmatning är starkare än den ef- av ett förutsagt effektbestämningsresultat; ett ur-fas-förutsägelseorgan (17) för förutsägelse av huruvida ett ur-fas-tillstånd inträffar i kraftsyste- (20a, 20b) (T + AT), ba- serat på trenden för den förutsagda effektiva effekten, men vid den framtida tidpunkten trenden för det förutsagda strömeffektivvärdet och ef- fektbestämningsresultatet.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att förutsägelseorganet (15) A, B, C och D för följande funktion (1) bestämmer koefficienter och koefficienter 10 15 20 25 30 35 517 vä .. -- 000000 så att koeffi- cienterna sammanfaller med effektiva effekter P1, P2, In+l på lämpligast sätt, vilka matas in i sekvens från mätorganet (1) med ett cykeln: a, b, c och d för följande funktion (2) ., Pn+1 och strömeffektivvärden Il, I2, ..., tidsintervall AT enligt den förutbestämda P Arn + Btn-1 ct + D ...funktion <1) I = atn + btn'1 ct + d ...funktion (2) där t är starttidpunkten (t = O) vid vilken P1 eller Il verkligen mäts och Q är ett heltal, varvid de förutsagda effektiva effekterna P(T) och P(T + AT) strömeffektivvärdena I(T) och I(T + AT) och (2).

9. Anordning enligt krav 7, (16) rar den förutsagda effektiva effekten P(T) utsagda effektiva effekten P(T + AT) för att erhålla ett subtraktionsvärde AP, och matar ut en förutsagd effekt- och de förutsagda kalkyleras ur funktionerna (1) k ä n n e t e c k n a d av att förutsägelseorganet för effekttrend subtrahe- från den för- trendsignal som anger en polaritet för subtraktionsvärdet AP som trenden för den förutsagda effektiva effekten; (16) för strömtrend subtra- herar det förutsagda strömeffektivvärdet I(T) från det förutsagda strömeffektivvärdet I(T + AT) för att erhålla ett subtraktionsvärde AI, och matar ut en förutsagd att förutsägelseorganet strömtrendsignal som anger en polaritet för subtraktions- värdet AI som trenden hos det förutsagda strömeffektiv- värdet; att effektnivábestämningsorganet (16) subtraherar den effektiva effekten P0 vid stabilt tillstånd från den förutsagda effektiva effekten P(T + AT) för att erhålla (P(T + AT) - P0), och matar ut en förutsagd effektbestämningssignal som anger en polaritet (P(T + AT) - P0) sagda effektbestämningsresultatet; och (17) vida ur-fas-tillståndet inträffar i kraftsystemen (20a, ett subtraktionsvärde hos subtraktionsvärdet som det förut- bestämmer huru- att ur-fas-förutsägelseorganet 20b) i gensvar till en kombination av den förutsagda ef- 10 15 20 25 30 35 517 646 fekttrendsignalen, den förutsagda strömtrendsignalen och polariteten hos den förutsagda effektbestämningssignalen. k ä n n e t e c k n a d (17) -fas-tillståndet kommer att inträffa i kraftsystemen (20a, 20b) mellan den framtida tidpunkten (T) och den framtida tidpunkten (T + AT) då följande villkor (1) är uppfyllt vid den framtida tidpunkten (T) och följande

10. Anordning enligt krav 9, av att ur-fas-förutsägelseorganet förutsäger att ur- villkor (2) är uppfyllt vid den framtida tidpunkten (T + AT): (P - P0) > 0, AP < 0, AI > O (villkor 1) därP=P(T), AP=P(T) -P(T-AT), AI=I(T) -I(T- AT), och (P - P0) < O, AP < 0, AI > 0 (villkor 2) därP=P(T+AT), AP=P(T+AT) - P(T), AI= I(T + AT) - I(T).

11. ll. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d (17) ur-fas-tillståndet kommer att uppträda i kraftsystemen (20a, 20b) mellan den framtida tidpunkten (T) och den framtida tidpunkten (T + AT) uppfyllt vid den framtida tidpunkten (T) och följande av att ur-fas-förutsägelseorganet förutsäger att då följande villkor 3 är villkor 4 är uppfyllt vid den framtida tidpunkten (T + AT): (P - P0) < o, AP > o, A1 > o (villkor 3) därP=P(T), AP=P(T) -P(T-AT), AI= I(T) - I(T - AT), och (P - P0) < 0, AP > 0, AI < 0 (villkor 4) där P = P(T + AT), AP = P(T + AT) - P(T), AI = I(T + AT) - I(T).

12. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att ur-fas-förutsägelseorganet (17) förutsäger att ur-fas-tillståndet kommer att uppträda i kraftsystemen (20a, 20b) mellan den framtida tidpunkten (T) och den (T + AT) då följande villkor 5 är och följande villkor 6 är framtida tidpunkten uppfyllt vid tidpunkten (T) uppfyllt vid den framtida tidpunkten (T + AT), och ett 10 15 20 25 30 35 517 6416 :gg Unn' 000000 maximivärde för den förutsagda effektiva effekten P(T + AT) är lägre än den effektiva effekten P0 vid stabilt tillstånd: (P - PO) < o, AP > o, AI > o (villkor 5) där P = P(T), AP = P(T) - P(T - AT), AI = I(T) - I(T - AT), och (P - P0) < O, AP < 0, AI > O (villkor 6) där P = P(T + AT), AP = P(T + AT) AI = I(T + AT) - I(T).

13. Anordning enligt krav 7, _ P(T)! k ä n n e t e c k n a d av att den vidare innefattar organ (5) för öppning av förbindelsepunkten eller en förutbestämd ledning hos för- bindelseledningen (21) då ur-fas-förutsägelseorganet (17) förutsäger att ur-fas-tillståndet kommer att uppträda.

14. Anordning för detektering av ett ur-fas-till- stånd som uppträder i kraftsystem (20a, 20b) för stabi- (20a, 20b), n a d av att den innefattar: lisering av kraftsystemen k ä n n e t e c k - ett mätorgan (1) för mätning av en effektiv effekt och ett strömeffektivvärde vid en förbindelsepunkt på en förbindelseledning för kraftsystemen (20a, 20b) vid en förutbestämd cykel; till vilket den effektiva effekten och strömeffektivvärdet matas i sekvens från ett förutsägelseorgan (15) mätorganet (1) för förutsägelse av en effektiv effekt vid en framtida tidpunkt T i enlighet med en trend för den effektiva effekten och strömmens effektivvärde som matas (1): ett bestämningsorgan i vilket en effektiv effekt P0 från mätorganet vid stabilt tillstànd som uppmätts av mätorganet (1) då (20a, 20b) är i ett stabilt tillstånd är tidigare lagrad och till vilket den förutsagda effektiva (15) ning av huruvida den effektiva effekten P0 vid stabilt kraftsystemen effekten matas från förutsägelseorganet för bestäm- tillstànd och den förutsagda effektiva effekten samman- faller med varandra; och OIIODO 10 15 20 25 30 35 517 stjgšg uppskattningsorgan (4) för uppskattning av den tid som erfordras tills den effektiva effekten P0 och den förutsagda effektiva effekten sammanfaller med varandra då bestämningsorganet (4) bestämmer att båda effekterna sammanfaller. k ä n n e t e c k - n a d (15) cienter A, B, C och D för följande funktion (1) och koef-

15. Anordning enligt krav 14, av att förutsägelseorganet bestämmer koeffi- ficienter a, b, c och d för följande funktion (2) så att koefficienterna sammanfaller med effektiva effekter P1, In+1 på lämpligast sätt, vilka matas in i sekvens från mätor- ganet (1) med ett tidsintervall AT enligt den förutbe- P2, ..., Pnll och strömeffektivvärden Il, I2, ..., stämda cykeln: P = Arn + Btfl“1 I = atn + btn'1 där t är starttidpunkten (t = Ct + D ...funktion (l) ct + d ...funktion (2) O) vid vilken P1 eller I1 verkligen mäts och Q är ett heltal, varvid de förutsagda effektiva effekterna P(T) och P(T + AT) och I(T + AT) och och de förutsagda strömeffektivvärdena I(T) kankyleras ur (2), varvid bestämningsorganet funktionerna (1) och (16) bestämmer huruvida följande bestämningsekvationer 3 och 4 är uppfyllda: > > o ...(3) I(T) < I(T + AT) .(4), och varvid uppskattningsorganet (4) uppskattar en tid tills kraftsystemen (20a, 20b) hamnar i ur-fas-till- ståndet ur följande uppskattningsekvation 5: Tp = {(-B +

16. Förfarande för detektering av ett ur-fas-till- stånd som uppträder i kraftsystem (20a, 20b) k ä n n e - t e c k n a t av: ett mätsteg (l) och ett strömeffektivvärde vid en förbindelsepunkt på en (20a, 20b) för mätning av en effektiv effekt förbindelseledning (21) för kraftsystemen i en förutbestämd cykel; 10 15 20 25 30 35 ett effekttrenddetekteringssteg (ll) för detektering av en trend hos ett flertal effektiva effekter som mäts i (l); ett strömtrenddetekteringssteg (12) sekvens vid mätsteget för detektering av en trend hos ett flertal strömeffektivvärden som mäts (l); effektnivåbestämningssteg (13) för bestämning av en effektiv effekt P0 i ett stabilt tillstånd är var och en av nämnda flertal effektiva effekter i sekvens i mätsteget ett huruvida högre än uppmätta i sekvens i mätsteget (l); och ett ur-fas-detekteringssteg (14) för detektering av huruvida (20a, och utmatning av ett effektbestämningsresultat, trenden ett ur-fas-tillstånd uppträder i kraftsystemen 20b) baserat pà trenden för de effektiva effekterna för strömeffektivvärdena och effektbestämningsresultatet.

17. Förfarande för detektering av ett ur-fas-till- stånd som uppträder i kraftsystem (20a, 20b) k ä n n e - t e c k n a t av: ett mätsteg (1) och ett strömeffektivvärde vid en förbindelsepunkt på en (20a, 20b) för mätning av en effektiv effekt förbindelseledning (21) för kraftsystemen i en förutbestämd cykel; ett förutsägelsesteg (15) för förutsägelse av effek- tiva effekter P(T) och P(T + AT) I(T) och I(T + AT) vid framtida tidpunkter T och (T + AT) i enlighet med en trend hos den effektiva effekten och och strömeffektivvärden strömeffektivvärdet uppmätt i mätsteget (l); ett effekttrendförutsägelsesteg (16) för jämförelse av de effektiva effekterna P(T) och P(T + AT) sägs i förutsägelsesteget (15) och detektering av en som förut- trend hos den förutsagda effektiva effekten vid den fram- (T + AT); ett strömtrendförutsägelsesteg (16) för jämförelse och I(T + AT) förutsägs vid förutsägelsesteget och för detektering av tida tidpunkten mellan strömeffektivvärdena I(T) som en trend hos det förutsagda strömeffektivvärdet vid den framtida tidpunkten (T + At); 10 15 20 25 30 w è«+s:;¿¿ ett effektnivàbestämningssteg (16) för bestämning av huruvida den effektiva effekten P0 vid stabilt tillstànd för kraftsystemet är högre än den effektiva effekten P(T + AT) som förutsägs i förutsägelsesteget; och ett ur-fas-förutsägelsesteg (17) för förutsägelse av huruvida ett ur-fas-tillstånd inträffar i kraftsystemen (20a, 20b) vid den framtida tidpunkten (T + AT), baserat på trenden för den förutsagda effektiva effekten, trenden hos det förutsagda strömeffektivvärdet och effektbestäm- ningsresultatet.

18. Förfarande för detektering av ett ur~fas-till- stånd som uppträder i kraftsystem (20a, 20b) k ä n n e - t e c k n a t av: ett mätsteg (1) och ett strömeffektivvärde vid en förbindelsepunkt på en (20a, 20b) för mätning av en effektiv effekt förbindelseledning (21) för kraftsystemen i en förutbestämd cykel; ett förutsägelsesteg (15) för förutsägelse av en ef- fektiv effekt vid en framtida tidpunkt i enlighet med en trend hos den effektiva effekten och strömeffektivvärdet som uppmätts i sekvens i mätsteget (l); ett bestämningssteg (16) en effektiv effekt P0 vid stabilt tillstànd hos kraft- systemen (20, 20b) och den effektiva effekt som förutsägs för bestämning av huruvida vid ett förutsägelsesteg sammanfaller med varandra; och ett uppskattningssteg (4) för uppskattning av den tid som erfordras tills den effektiva effekten P0 och den förutsagda effektiva effekten sammanfaller med varandra då det bestäms i bestämningssteget att båda effekterna sammanfaller.