SE517963C2 - Mains protection system for the protection of the integrity of a total electrical power system, electric power system including a network protection, system protection procedure, system protection terminal and computer software product - Google Patents

Mains protection system for the protection of the integrity of a total electrical power system, electric power system including a network protection, system protection procedure, system protection terminal and computer software product

Info

Publication number
SE517963C2
SE517963C2 SE0002050A SE0002050A SE517963C2 SE 517963 C2 SE517963 C2 SE 517963C2 SE 0002050 A SE0002050 A SE 0002050A SE 0002050 A SE0002050 A SE 0002050A SE 517963 C2 SE517963 C2 SE 517963C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
protection
terminals
communication
system protection
power system
Prior art date
Application number
SE0002050A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0002050L (en
SE0002050D0 (en
Inventor
Per-Anders Loef
Lars Gertmar
Daniel H Karlsson
Original Assignee
Abb Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Ab filed Critical Abb Ab
Priority to SE0002050A priority Critical patent/SE517963C2/en
Publication of SE0002050D0 publication Critical patent/SE0002050D0/en
Priority to SE0002801A priority patent/SE517714C2/en
Priority to US09/653,265 priority patent/US6476521B1/en
Priority to AU2001262824A priority patent/AU2001262824A1/en
Priority to PCT/SE2001/001067 priority patent/WO2001093405A1/en
Priority to AU2001262823A priority patent/AU2001262823A1/en
Priority to PCT/SE2001/001068 priority patent/WO2001093401A1/en
Publication of SE0002050L publication Critical patent/SE0002050L/en
Publication of SE517963C2 publication Critical patent/SE517963C2/en
Priority to US10/446,155 priority patent/US20040010350A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241The oscillation concerning frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0061Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/242Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks using phasor measuring units [PMU]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/22Flexible AC transmission systems [FACTS] or power factor or reactive power compensating or correcting units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

The present invention discloses a system protection scheme comprising of at least three system protection terminals (18), introduced at suitable locations in an electric power system (1). The system protection terminals (18) are interconnected by a communication system (22), using a substantially dedicated communication resource. At least two of the system protection terminals (18) are equipped to collect measurement signals (72) associated with characteristics of the power system at that particular location. The measurements preferably comprise complex ac quantities and stability indicators. The signals are processed and data related to the measurements are spread on the dedicated communication resource to the other system protection terminals (18). At least two of the system protection terminals (18) are equipped to evaluate the condition of the associated part of the power network and if necessary provide control signals (74) to power system units. The evaluation is based on selected parts of the data available on the communication resource and locally available data.

Description

25 30 517 965 2 världen har lett till väsentligt reducerade investeringar i infrastruktur, dvs. investeringar i maskinvara. En kontinuerligt ökande lastnivå i kombination med nya effektflödesriktningar har lett till att nya driftvillkor kan uppträda för systemoperatörerna jämfört med tidigare driftvillkor i välkända elkraftsystem. Nya driftsituationer och snabba produktionsförändringar samt därtill associerade effektflödesförändringar ökar kraven på operatörens verktyg och utrustning för att ha en kontinuerlig överblick och kontroll över elkraftsystemets driftsäkerhet och driftmarginaler. Kraven för modeller, mätdata och beräkningsprogram kommer därmed att öka. 25 30 517 965 2 the world has led to significantly reduced investments in infrastructure, ie. investments in hardware. A continuously increasing load level in combination with new power directions has led to new operating conditions appearing for the system operators compared with previous operating conditions in well-known electric power systems. New operating situations and rapid production changes as well as associated power ökar fate changes increase the requirements for the operator's tools and equipment to have a continuous overview and control over the electric power system's operational reliability and operating margins. The requirements for models, measurement data and calculation programs will thus increase.

En av anledningarna till det för närvarande, på många platser, ökande intresset för stabilitetsfrågor är att en lastökning utan en motsvarande ökning i överföringskapacitet har resulterat i att många kraftsystem idag drivs närmre deras gränser. Under de senaste decennierna har det skett en ökning i såväl genereringskapacitet som i användning av elektricitet i industriländerna. Ett problem är infrastrukturen för energileverans, vilken belastas mer i den nya hög-trafik- och mer konkurerande elindustrin.One of the reasons for the currently, in many places, growing interest in stability issues is that an increase in load without a corresponding increase in transmission capacity has resulted in many power systems today being operated closer to their limits. In recent decades, there has been an increase in both generation capacity and the use of electricity in the industrialized countries. One problem is the infrastructure for energy delivery, which is burdened more in the new high-traffic and more competitive electricity industry.

Kraftnäten har under årens lopp blivit mer vitt sammankopplade och täcker större geografiska ytor. Kraftnäten, vilka byggdes och utvidgades under gångna decennier, planerades i många fall inte för att ta hand om det stora antalet transaktioner som sker i dagens avreglerade energimarknader. Som ett resultat finns det troligen en väsentligt ökad risk för större systemhaverier (avbrott).Over the years, the power grids have become more widely interconnected and cover larger geographical areas. The power grids, which were built and expanded in recent decades, were in many cases not planned to handle the large number of transactions that take place in today's deregulated energy markets. As a result, there is probably a significantly increased risk of major system failures (interruptions).

Beroendet av en tillförlitlig kraftförsörjning i dagens samhälle får inte underskattas. Vidare, är fler och fler kunder idag mer och mer känsliga för störningar i elkraftsystemen. Den ökade fokuseringen på kraftkvalitetsfrågor (PQ) inbegriper både icke önskvärda variationer i kraftförsörjning i form av t.ex. såväl spänningssviktningar och spänningsfall som avbrott i kraftförsörjningen. På grund av detta måste vissa av de existerande värnen utvecklas från system utformade på 1960- eller 1970-talen för att tillgodose kraven på dagens verkliga kraftsystem. Det är vidare ur en designsynvinkel lO 15 20 25 30 517 9633 inte möjligt att bygga ett kraftsystem som kan motstå alla eventualiteter som kan inträffa.The dependence on a reliable power supply in today's society must not be underestimated. Furthermore, today's and your customers are more and more sensitive to disturbances in the electric power systems. The increased focus on power quality issues (PQ) includes both undesirable variations in power supply in the form of e.g. both voltage failures and voltage drops as well as interruptions in the power supply. Because of this, some of the existing defenses had to be developed from systems designed in the 1960s or 1970s to meet the demands of today's real power systems. Furthermore, from a design point of view, it is not possible to build a power system that can withstand all eventualities that may occur.

I händelse av allvarliga fel, kombinationer av fel eller extrem last eller oväntade produktionsförändringar i kraftsystemet finns det nätskydd vid ett antal platser över världen, vilka försöker undvika omfattande nätsammanbrott och istället begränsar konsekvenserna och underlättar nätets återhämtning. Området nätvärn (eng. “system protection schemes”, SPS) innefattar ett antal olika typer av system, där de informationsbärande signalerna kan vara såväl styrsignaler som information om att vissa mätvärden har överskridit eller fallit under deras gränsvärden.In the event of serious faults, combinations of faults or extreme loads or unexpected production changes in the power system, there are grid protection at a number of locations around the world, which try to avoid extensive grid breakdowns and instead limit the consequences and facilitate grid recovery. The area of system protection schemes (SPS) includes a number of different types of systems, where the information-bearing signals can be both control signals and information that certain measured values have exceeded or fallen below their limit values.

Dagens värn mot allvarliga störningar är huvudsakligen anpassade för transienta företeelser i kraftnätet, som uppträder i form av frekvensavvikelser som ett resultat av obalans i aktiv effekt. Dessa typer av nätvärn avser huvudsakligen lastbortkoppling, men det finns även värn som innefattar isolering av nätet enligt förutbestämda snitt mellan områdena vid extrema driftförhällanden. Denna typ av värn, vilken delar upp kraftsystemet i mindre områden och därmed har en bättre möjlighet att bibehålla driften, finns installerade på ett fåtal platser i nordvästra USA, Frankrike och Belgien.Today's protection against serious disturbances is mainly adapted for transient phenomena in the power grid, which occur in the form of frequency deviations as a result of imbalance in active power. These types of network protection mainly refer to load disconnection, but there are also protections that include insulation of the network according to predetermined sections between the areas in extreme operating conditions. This type of guard, which divides the power system into smaller areas and thus has a better opportunity to maintain operations, is installed in a few places in the northwestern United States, France and Belgium.

Det franska systemet beskrivs i artikeln "Major Incidents on the French Electric System: Potentiality and Curative Measurement" av C. Counan et. al., IEEE Transactions on Power Systems, vol. 8, nr. 3, augusti 1993, sidorna 879-886. Systemet är uppbyggt i en hierarkisk struktur, där detektionsanordningar är utspridda över nätet enligt en viss konfiguration.The French system is described in the article "Major Incidents on the French Electric System: Potentiality and Curative Measurement" by C. Counan et. al., IEEE Transactions on Power Systems, vol. 8, no. 3, August 1993, pages 879-886. The system is built in a hierarchical structure, where detection devices are spread over the network according to a certain configuration.

Detektionsanordningarna är anslutna till en central analysenhet som bestämmer risken för störningar. Detektionsanordningarna detekterar spänningssvängningar genom att övervaka variationerna i de lokala spänningarna. I händelse av störningar fragmenteras nätet på begäran av den centrala analysenheten i isolerade öar som har en eller flera detektionsanordningar. 10 15 20 25 30 517 9634 Det franska Värnet presenteras även i vetenskapsrapporten “Contingencies System against Loss of Synchronism Based on Phase Angle Measurements” av M. Bidet, Electricité de France (EdF) Report 93NROO009, Direction des Etudes et Recherches, mars 1993. Värnet presenteras som en sista skyddslinje för att bemöta fall av förlust av synkronism, vilken endast ska aktiveras ifall andra skyddssystem misslyckas att eliminera störningen.The detection devices are connected to a central analysis unit that determines the risk of interference. The detection devices detect voltage fluctuations by monitoring the variations in the local voltages. In the event of interference, the network is fragmented at the request of the central analysis unit in isolated islands which have one or more of their detection devices. 10 15 20 25 30 517 9634 The French Defense is also presented in the scientific report “Contingencies System against Loss of Synchronism Based on Phase Angle Measurements” by M. Bidet, Electricité de France (EdF) Report 93NROO009, Direction des Etudes et Recherches, March 1993. The guard is presented as a last line of protection to deal with cases of loss of synchronism, which should only be activated if other protection systems fail to eliminate the interference.

Systemet baseras på synkroniserade fasvinkelmätningar som sänds till en central punkt i nätet, vilken skickar iväg t.ex. kommandon om ledningsutlösning eller lastbortkoppling i händelse av att förlust av synkronism detekteras. Den centraliserade strukturen anses som ett huvudkännetecken för det föreslagna Värnet.The system is based on synchronized phase angle measurements which are sent to a central point in the network, which sends away e.g. commands for line tripping or load disconnection in case of loss of synchronism detected. The centralized structure is considered a main feature of the proposed Guard.

Ett problem med existerande nätvärn är att de uppmätta storheterna ofta är otillräckliga för att effektivt detektera störningar. Mer detaljerad kunskap om förhållandena i olika delar av kraftsystemet efterfrågas för att uppnå en mer fullständig bild av situationen.A problem with existing network protection is that the measured quantities are often insufficient to effectively detect interference. More detailed knowledge of the conditions in different parts of the power system is required in order to achieve a more complete picture of the situation.

Ett nätskyddssystem i södra Sverige mot spänningskollaps har utformats gemensamt av Svenska Kraftnät, Vattenfall AB och Sydkraft AB och beskrivs i t.ex. "Special Protection Scheme against Voltage Collapse in the South Part of the Swedish Grid", av B. Ingelsson et. al., CIGRE Paper 38-105, Paris, augusti 1996 eller "Wide-Area Protection Against Voltage Collapse" av B.A network protection system in southern Sweden against voltage collapse has been designed jointly by Svenska Kraftnät, Vattenfall AB and Sydkraft AB and is described in e.g. "Special Protection Scheme against Voltage Collapse in the South Part of the Swedish Grid", by B. Ingelsson et. al., CIGRE Paper 38-105, Paris, August 1996 or "Wide-Area Protection Against Voltage Collapse" by B.

Ingelsson et. al., IEEE Computer Applications in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 30-35. Syftet med nätskyddssystemet är att undvika en spänningskollaps efter ett allvarligt fel i en utsatt driftsituation. Systemet kan användas för att öka kraftöverföringsgränserna från den norra delen av Sverige eller för att öka systemsäkerheten eller en kombination av båda.Ingelsson et. al., IEEE Computer Applications in Power, vol. 10, no. 4, October 1997, pages 30-35. The purpose of the mains protection system is to avoid a voltage collapse after a serious fault in a vulnerable operating situation. The system can be used to increase the power transmission limits from the northern part of Sweden or to increase system security or a combination of both.

Ett antal indikatorer såsom begränsare för lågspänningsnivå, hög reaktiv effektgenerering och generatorström som när gränsvärden används som insignaler till en logisk beslutsfattande process som är implementerad i Sydkrafts SCADA-system (eng. “Supervisory Control And Data Acquisition”). 10 15 20 25 30 517 9635 Lokala åtgärder, såsom koppling av shuntreaktorer och shuntkondensatorer, start av gasturbiner, begäran om nödkraft från närbelägna områden, bortkoppling av laster med låg prioritet och slutligen (icke-urskiljande) lastbortkoppling, beordras från SCADA-systemet.A number of indicators such as limiters for low voltage levels, high reactive power generation and generator current such as when limit values are used as input signals to a logical decision-making process that is implemented in Sydkraft's SCADA system ("Supervisory Control And Data Acquisition"). 10 15 20 25 30 517 9635 Local measures, such as switching on shunt reactors and shunt capacitors, starting gas turbines, requesting emergency power from nearby areas, disconnecting low priority loads and finally (non-discriminating) load disconnection, are ordered from the SCADA system.

Nätskyddssystemet är utformat för att ha såväl en hög säkerhetsnivå, speciellt för den (icke-urskiljande) lastbortkopplingen som en hög driftsäkerhet. Ett antal indikatorer används därför för att härleda kriterierna för varje åtgärd. Det logiska systemet är utformat på ett sådant sätt att en felaktig indikator varken kan orsaka ett oönskat förfarande eller ett utelämnat förfarande hos nätskyddssystemet.The network protection system is designed to have both a high level of safety, especially for the (non-discriminating) load disconnection and a high level of operational reliability. A number of indicators are therefore used to derive the criteria for each action. The logic system is designed in such a way that an erroneous indicator can neither cause an unwanted procedure nor an omitted procedure of the network protection system.

En allvarlig nackdel med systemet ovan är att svarstiderna visade sig vara SCADA- kommunikatíonssystemet användes, var faktiskt databehandlings- och för långa och obestämda. Eftersom det vanliga överföringstiderna för information och styrsignalerna i själva verket beroende av den allmänna belastningen av SCADA-systemet. SCADA-systemet är, tyvärr, typiskt sett särskilt tungt belastat vid utsatta situationer.A serious disadvantage of the system above is that the response times turned out to be the SCADA communication system used, were in fact data processing and too long and indefinite. Because the usual transmission times for information and the control signals actually depend on the general load of the SCADA system. Unfortunately, the SCADA system is typically particularly heavily loaded in vulnerable situations.

Indikatorerna var vidare för vissa tillämpningar inte tillräckliga för att ge ett bra beslutsunderlag, åtminstone med den enkla logik som användes.Furthermore, the indicators for some applications were not sufficient to provide a good basis for decision-making, at least with the simple logic used.

Utrustning för mätning av komplexa växelströmsstorheter (amplitud och fas, fasmätningar) och system för utvärdering av risken för instabilitet, baserad på lokala mätstorheter, har nyligen blivit tillgänglig. Mätning och insamling av tidsmärkta komplexa storheter, fasstorheter, med avseende på ström och spänning kan utföras med en fasmätande enhet (eng. “ Phasor Measurement Unit", PMU). Dessa enheter innefattar en mycket noggrann tidsreferens, “som kan åstadkommas t.ex. genom användning av GPS-systemet (eng. “Global Positioning Satellite”). Sådana system finns installerade i t.ex. nordvästra USA för registrering av kraftsystemsförhållanden och används för att i efterhand utvärdera en nödsituation. Se t.ex. "Wide Area Measurements of Power System Dynamics - The North American WAMS Project and its 10 15 20 25 30 517 9636 Applicability to the Nordic Countries" Elforsk Report 99:50, O. Samuelsson, Lunds tekniska högskola, januari 2000.Equipment for measuring complex alternating current quantities (amplitude and phase, phase measurements) and systems for evaluating the risk of instability, based on local measuring quantities, have recently become available. Measurement and collection of time-marked complex quantities, phase quantities, with respect to current and voltage can be performed with a phase measuring unit (PMU). These units include a very accurate time reference, which can be achieved e.g. by using the GPS system (“Global Positioning Satellite”). Such systems are installed in, for example, the northwestern United States for recording power system conditions and are used to subsequently evaluate an emergency situation. See for example "Wide Area Measurements of Power System Dynamics - The North American WAMS Project and its 10 15 20 25 30 517 9636 Applicability to the Nordic Countries "Elforsk Report 99:50, O. Samuelsson, Lund University, January 2000.

På grund av den stora mängden data och komplexiteten i utvärdering av data från ett antal noder inom en begränsad tid har emellertid sådant data inte ännu beaktats för att inbegripas i något nätvärn på grund av begränsningarna i konfigurationer enligt känd teknik.However, due to the large amount of data and the complexity of evaluating data from a number of nodes within a limited time, such data has not yet been considered for inclusion in any network protection due to the limitations of prior art configurations.

SAMMANFATTNING Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är således att tillhandahålla ett nätvärn som är känsligare för störningar i kraftsystemet. Ett ytterligare syfte är att använda tidsmärkta storheter och storheter härledda därur som en bas för skyddsbeslut. Ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla ett nätvärn, vilket har ett snabbt svar på störningsindikationer. Svarstiden bör företrädesvis vara oberoende av yttre faktorer. Ytterligare ett annat syfte är att tillhandahålla ett nätvärn, vilket är driftsåkert med avseende på kommunikationslänkar.SUMMARY An object of the present invention is thus to provide a net protection which is more sensitive to disturbances in the power system. An additional purpose is to use time-stamped quantities and quantities derived therefrom as a basis for protection decisions. Another object of the present invention is to provide a network protector which has a rapid response to interference indications. The response time should preferably be independent of external factors. Yet another object is to provide a network protection, which is reliable with respect to communication links.

Arrangemang, anordningar, system och förfaranden enligt de bifogade patentkraven uppnår syftena ovan. I allmänna ordalag införs ett antal, åtminstone tre, systemskyddsterminaler vid lämpliga platser i elkraftsystemet. Systemskyddsterminalerna är sammankopplade av ett kommunikationssystem, genom användning av en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs.Arrangements, devices, systems and methods according to the appended claims achieve the above objects. In general terms, a number of, at least three, system protection terminals will be introduced at suitable locations in the electric power system. The system protection terminals are interconnected by a communication system, through the use of a substantially dedicated communication resource.

Ett antal systemskyddsterminaler, och åtminstone två, är utrustade för insamling av mätsignaler associerade med karakteristiken för kraftsystemet vid den särskilda platsen. Mätningarna innefattar företrädesvis komplexa växelströmsstorheter och stabilitetsindikatorer. Signalerna bearbetas och data relaterat till mätningarna sprids på den dedicerade kommunikationsresursen till de andra systemskyddsterminalerna. lO 15 20 25 30 517 963 7 ' Ett antal av systemskyddsterminalerna, och åtminstone två, är utrustade för att utvärdera förhållandet i den lokala delen av kraftnätet och, om så är nödvändigt, tillhandahålla styrsignaler till kraftsystemsenheter. Utvärderingen baseras på valda delar av det data som är tillgängligt på kommunikationsresursen, lokalt tillgängligt data och/ eller data som matas in utifrån.A number of system protection terminals, and at least two, are equipped for collecting measurement signals associated with the characteristics of the power system at the particular location. The measurements preferably include complex AC quantities and stability indicators. The signals are processed and data related to the measurements are spread on the dedicated communication resource to the other system protection terminals. A number of the system protection terminals, and at least two, are equipped to evaluate the situation in the local part of the power grid and, if necessary, provide control signals to power system units. The evaluation is based on selected parts of the data that is available on the communication resource, locally available data and / or data that is entered from outside.

Systemskyddsterminalerna har företrädesvis lokala organ för lagring av data.The system protection terminals preferably have local means for storing data.

Datat innefattar såväl den senaste historien av systeminformation som äldre mätningar. Lagringsorganen används t.ex. vid autonoma driftsituationer, dvs. i situationer där kommunikationen inte fungerar. Det lagrade datat används även företrädesvis för uppföljning av utsatta situationer vid en efteranalys.The data includes both the latest history of system information and older measurements. The storage means are used e.g. in autonomous operating situations, ie. in situations where communication does not work. The stored data is also preferably used for following up vulnerable situations in a post-analysis.

Lagringsorganen är företrädesvis sökbara databaser.The storage means are preferably searchable databases.

Den väsentligen dedicerade kommunikationsresursen som förbinder systemskyddsterminalerna är utformad med en hög kapacitet. För skydd mot transient vinkelinstabilitet, transient spänningsinstabilitet, frekvensinstabilitet och dämpning av systemvida effektsvängningar är kraven på kommunikationstiden i storleksordningen delar av en sekund, t.ex. några hundra millisekunder för transient vinkelinstabilitet och transient spänningsinstabilitet, medan nästan en sekund kan vara tillräckligt för frekvensinstabilitet och dämpningssyften. För skydd mot längre varande spänningsinstabiliteter är kommunikationstider upp mot fem sekunder vanligtvis acceptabla.The essentially dedicated communication resource that connects the system protection terminals is designed with a high capacity. For protection against transient angular instability, transient voltage instability, frequency instability and damping of system-wide power fluctuations, the requirements for the communication time are in the order of parts of a second, e.g. a few hundred milliseconds for transient angular instability and transient voltage instability, while almost one second may be sufficient for frequency instability and attenuation purposes. For protection against prolonged voltage instabilities, communication times of up to five seconds are usually acceptable.

Varje systemskyddsterminal har företrädesvis tillgång till åtminstone två länkar hos kommunikationssystemet, vilket tillhandahåller en första gradens redundans med avseende på kommunikationsfel. Ytterligare redundans uppnås genom att förse åtminstone två av systemskyddsterminalerna med åtminstone tre länkar till kommunikationssystemet. Varje systemskyddsterminal innefattar en processor och lämpliga organ för kommunikation. En lokal databas tillhandahålls företrädesvis för varje terminal. lO 15 20 25 30 517 963 s Inte bara mätningarna, utan även besluten utförs härmed lokalt. Det relevanta datat samlas in från kommunikationssystemet och beslutsalgoritmerna i varje systemskyddsterminal kan anpassas efter den aktuella lokala situationen, vilken inte utsätts för någon omfattande totalanalys. Den decentraliserade utvärderingen reducerar således komplexiteten hos varje algoritm. Kommunikationen säkerställs genom att tillhandahålla systemskyddsterminalerna. dedicerade kommunikationsresurser mellan Ytterligare föredelar och exempel förstås från följande detaljerade beskrivning.Each system protection terminal preferably has access to at least two links of the communication system, which provides a first degree redundancy with respect to communication errors. Additional redundancy is achieved by providing at least two of the system protection terminals with at least three links to the communication system. Each system protection terminal includes a processor and appropriate means of communication. A local database is preferably provided for each terminal. lO 15 20 25 30 517 963 s Not only the measurements, but also the decisions are hereby performed locally. The relevant data is collected from the communication system and the decision algorithms in each system protection terminal can be adapted to the current local situation, which is not subjected to any comprehensive total analysis. The decentralized evaluation thus reduces the complexity of each algorithm. Communication is ensured by providing the system protection terminals. dedicated communication resources between Additional benefits and examples are understood from the following detailed description.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen, tillsammans med ytterligare syften och fördelar med denna, kan bäst förstås genom hänvisningar till följande beskrivning tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 är en exemplifierande illustration av ett kraftnät med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 2 är en illustration av ett fel med en defekt samlingsskena i kraftsystemet i Fig. 1; FIG. 3 är en annan exemplifierande illustration av ett kraftnät med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 4 är ytterligare en annan exemplifierande illustration av ett kraftnät med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 5 är en illustration av ett kombinerat nätvärn, sammansatt av nätvärnen i Fig. 1, 3 och 4; FIG. 6 är en illustration av ett elkraftsystems olika drifttillstånd; FIG. 7 är en utföringsform av ett nätvärn som innefattar väsentligen identiska standardiserade systemskyddsterminaler; FIG. 8 är ett detaljerat blockdiagram över en systemskyddsterminal som används i utföringsformen i Fig. 7; samt 10 15 20 25 30 517 963 9 FIG. 9 är ett flödesdiagram över ett systemskyddsförfarande enligt den föreliggande uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention, together with further objects and advantages thereof, can best be understood by reference to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an exemplary illustration of a power grid with a grid guard according to the present invention; FIG. Fig. 2 is an illustration of a fault with a defective busbar in the power system of Fig. 1; FIG. 3 is another exemplary illustration of a power grid with a grid guard according to the present invention; FIG. 4 is yet another exemplary illustration of a power grid with a grid guard according to the present invention; FIG. 5 is an illustration of a combined net guard, composed of the net guards in Figs. 1, 3 and 4; FIG. 6 is an illustration of the different operating states of an electric power system; FIG. 7 is an embodiment of a network protector comprising substantially identical standardized system protection terminals; FIG. Fig. 8 is a detailed block diagram of a system protection terminal used in the embodiment of Fig. 7; and FIG. 9 is a diagram of a system protection method according to the present invention.

DET ALJERAD BESKRIVNING Kraftsystemsingenjörer skiljer ofta mellan å ena sidan enhets- eller utrustningsskydd och å andra sidan systemskydd. Ett självklart krav för att möjliggöra en säker och tillförlitlig elkraftförsörjning i ett kraftnåt är att skydda de enskilda komponenterna i ett kraftsystem mot skada, när ett fel uppträder. Detta skydd, vanligen hänvisat till såsom utrustnings- eller enhetsskydd, är typsikt sett konstruerat för att förhindra strömmen, som är ett resultat av ett fel, att orsaka värmeskador på komponenterna. Sådant komponentskydd syftar vanligtvis mot att koppla från den felaktiga överföringsledningen eller -utrustningen. Ett mycket stort antal olika komponentskyddsutrustningar och -förfaranden existerar idag, men trots vikten av sådana anordningar, innefattar den föreliggande uppfinningens omfattning inte sådana komponentvärn.THE ALLEGED DESCRIPTION Power system engineers often distinguish between unit or equipment protection on the one hand and system protection on the other. An obvious requirement to enable a safe and reliable supply of electric power in a power supply is to protect the individual components of a power system against damage, when a fault occurs. This protection, commonly referred to as equipment or unit protection, is typically designed to prevent the current, which is the result of a fault, from causing thermal damage to the components. Such component protection is usually intended to disconnect the faulty transmission line or equipment. A very large number of different component protection equipments and methods exist today, but despite the importance of such devices, the scope of the present invention does not include such component protections.

Förutom komponentskydden finns det även ett behov av att skydda kraftnätets totala integritet. Uttrycket integritet har att göra med kvaliteten eller förhållandet att “något” är helt eller odelat. I detta fall har det att göra med att alla, eller åtminstone de absolut nödvändiga eller väsentliga, delarna av ett kraftnät är stabila och i synkron drift. Detta motsvarar att kraftsystemets drifttillstånd (beskrivet nedan) antingen är normalt eller i beredskap. Detta drifttillstånd kan förenklat sägas motsvara att effektflödesekvationerna (algebraiska) är uppfyllda och att det inte finns någon omedelbar risk för förlust av synkronism i elkraftsystemet. Målet är att förhindra omfattande avbrott eller strömavbrott i större områden. Säker och tillförlitlig elförsörjning är av avgörande vikt och i ljuset av den allmänna teknikutvecklingen kommer kraven på säkerhet i kraftsystemleveransen att fortsätta att öka. Avsevärda ansträngningar görs för att bibehålla elkraftförsörjningen, inte endast under normala driftförhållanden, utan även vid avvikande driftförhållanden, Ett nätvärn 9 t nu; o 10 15 20 25 30 517 963 v .non (eng. SPS) är det vanliga namnet som används när skyddets fokus är kraftnätets totala integritet.In addition to component protections, there is also a need to protect the overall integrity of the power grid. The term integrity has to do with the quality or the relationship that "something" is whole or undivided. In this case, it has to do with the fact that all, or at least the absolutely necessary or essential, parts of a power grid are stable and in synchronous operation. This corresponds to the operating state of the power system (described below) being either normal or on standby. This operating state can simply be said to correspond to the effect fl fate equations (algebraic) being fulfilled and that there is no immediate risk of loss of synchronism in the electric power system. The goal is to prevent extensive outages or power outages in larger areas. Secure and reliable electricity supply is of crucial importance and in light of the general technological development, the requirements for safety in power system delivery will continue to increase. Considerable efforts are made to maintain the power supply, not only under normal operating conditions, but also in deviating operating conditions, A mains protection 9 h now; o 10 15 20 25 30 517 963 v .non (eng. SPS) is the common name used when the focus of the protection is the total integrity of the power grid.

Ett nätvärn är utformat för att detektera avvikande systemförhållanden och att vidta förutbestämd nödåtgärd för att bevara systemintegriteten och tillhandahålla acceptabel systemprestanda. Åtgärden är därför endast undantagsvis en ren isolering av felaktiga element, eftersom sådana åtgärder vanligtvis tillhandahålls av utrustningsskydd. Nätvärnsåtgärder kan istället innefatta åtgärder såsom förändringar i last, generering eller systemkonñguration. Syftet med dessa förändringar är att bibehålla systemstabilitet och att hålla spänningarna samt flöden av aktiv och reaktiv effekt vid acceptabla nivåer.A network protection is designed to detect deviating system conditions and to take predetermined emergency action to maintain system integrity and provide acceptable system performance. The measure is therefore only exceptionally a pure isolation of faulty elements, since such measures are usually provided by equipment protection. Network protection measures may instead include measures such as changes in load, generation or system configuration. The purpose of these changes is to maintain system stability and to keep the voltages and fl fates of active and reactive power at acceptable levels.

Vid definiering av nätvärn måste hänsyn tas till dagens trend att slå samman skydds- och styrfunktioner i mer och mer integrerade understationsenheter. Ett nätvärn är huvudsakligen ett värn som styr objektens drift i kraftsystem som en förebyggande åtgärd för att klara allmänna eller lokala avvikande driftförhållande. Huvudfrågan som skiljer nätvärn från skyddssystem för kraftsystemelement eller -objekt är hur användare uppfattar nätvärn. Implementationen av nätvärn är ännu inte standardiserad med vanliga (“från hyllan”) produkter enligt känd teknik.When defining network protection, the current trend of merging protection and control functions in more and more integrated substation units must be taken into account. A mains guard is mainly a guard that controls the operation of objects in power systems as a preventive measure to cope with general or local deviating operating conditions. The main issue that distinguishes network protection from protection systems for power system elements or objects is how users perceive network protection. The implementation of network protection is not yet standardized with standard ("off the shelf") products according to known technology.

Alla skyddssystem måste uppfylla höga krav på tillförlitlighet, vilket kan delas upp i hög pålitlighet och hög säkerhet. Hög pålitlighet har att göra med en låg sannolikhet för att få driftfel och hög säkerhet har att göra med en låg sannolikhet för en oönskad drift. Ett nätvärn bör, naturligtvis, ha hög tillförlitlighet och speciellt om ett driftfel eller en oönskad drift skulle kunna förvärra situationen eller om den inbegriper (icke-urskiljande) lastbortkoppling.All protection systems must meet high standards of reliability, which can be divided into high reliability and high security. High reliability has to do with a low probability of getting an operating error and high security has to do with a low probability of an unwanted operation. A network protection should, of course, have high reliability and especially if a malfunction or unwanted operation could aggravate the situation or if it involves (non-discriminatory) load disconnection.

Ett allmänt kraftnät har olika drifttillstånd, beroende på den aktuella situationen avseende fel, störningar, last och genereringsefterfrågningar, etc.A general power grid has different operating conditions, depending on the current situation regarding faults, disturbances, loads and generation demands, etc.

Grunden till att definiera systemdrifttillstånd kan återfinnas i "Operating 10 15 20 25 30 517 96311 vv .vu under Stress and Strain" av L.H. Fink and K. Carlsen, IEEE Spectrum, vol. 15, nr. 3, mars 1978, sidorna 48-53. De generella grundläggande idéerna diskuteras kortfattat nedan i samband med den föreliggande uppfinningens avsedda användningsområde.The reason why the new system operating conditions can be found in "Operating 10 15 20 25 30 517 96311 vv .vu under Stress and Strain" by L.H. Fink and K. Carlsen, IEEE Spectrum, vol. 15, no. 3, March 1978, pages 48-53. The general basic ideas are briefly discussed below in connection with the intended use of the present invention.

Drifttillstånden diskuteras i samband med Fig. 6, där fem drifttillstånd visas.The operating conditions are discussed in connection with Fig. 6, where five operating conditions are shown.

(Se Appendix 1 för en mer matematisk 'deñnition' för drifttillstånden ovan). I ett normalt drifttillstånd 40 är effektgenereríngen tillräcklig för att försörja de existerande lastkraven. Ingen utrustning är för närvarande överbelastad.(See Appendix 1 for a more mathematical 'deñnition' for the operating conditions above). In a normal operating condition 40, the power generation is sufficient to supply the existing load requirements. No equipment is currently overloaded.

Alla villkor på kraftsystemet är uppfyllda. I detta normala drifttillstånd 40 finns normala reservmarginaler, vilka marginaler är tillräckliga för att tillhandahålla en viss säkerhetsnivå. Dessa marginaler är normalt utformade med avseende på belastningarna som system kan utsättas för, både med hänsyn till generering och överföring. Ett kraftsystem befinner sig i det normala drifttillståndet 40 under den allra mesta tiden. Eventuell avvikelse från detta tillstånd är ett undantag, dock ett allvarligt undantag.All conditions on the power system are met. In this normal operating condition 40 there are normal reserve margins, which margins are sufficient to provide a certain level of safety. These margins are normally designed with respect to the loads to which systems may be subjected, both in terms of generation and transmission. A power system is in the normal operating state 40 for most of the time. Any deviation from this condition is an exception, but a serious exception.

Om förhållandena trots allt förändras 50 på ett sådant sätt att den tillhandahållna säkerhetsnivån kan vara för liten, eller att störningssannolikheten kan ha ökat, befinner sig systemet i ett beredskapstillstånd 42. I detta beredskapstillstånd 42 skulle alla villkor för systemet fortfarande vara uppfyllda ur en isolerad synvinkel, dvs. inga objekt drivs utanför dess marginaler. Det totala systemet är emellertid mindre säkert än i det normala drifttillståndet 40. De tillgängliga marginalerna för att klara av störningar kan lätt överskridas även genom ganska enkla och vanliga fel, vilket då skulle kunna resultera i överträdelse av vissa systemvillkor. Utrustning skulle vara mer eller mindre allvarligt överbelastad, jämfört med dess märkkapacitet. I beredskapstillståndet 42, kan förebyggande åtgärder 52 vidtas för att återställa systemet tillbaka till det normala drifttillståndet 40. Uttrycket att skydda integriteten för ett totalt kraftsystem kan, som tidigare diskuterats, i detta sammanhang hänföra sig till säkerställning av kraftsystemets drift i det normala och, under kortare perioder, även i beredskapsdrifttillstånden. u ana; u 10 15 20 25 30 517 963 12 I o apa; o Om sådana förebyggande åtgärder 52 inte sker innan en annan tillräckligt allvarlig störning, överförs 54 systemet till ett nödtillstånd 44. Här överskrids systemvillkoren och systemets säkerhet bryts eftersom det inte existerar någon säkerhetsnivå. Systemet är emellertid fortfarande intakt under detta nödtillstånd 44 och nödstyringripande eller “heroiska åtgärder” skulle kunna inledas för att återställa 56 systemet till åtminstone beredskapstillståndet 42. Nödstyringripande bör riktas mot att skona så många delar av systemet som möjligt och att undvika en total kollaps. När ett system väl har trätt in i nödtillståndet är de noga övervägda styrbesluten och ingripandena som är lämpliga i det normala 40 och till och med i beredskapstillståndet 42 ej längre tillräckliga. Mer omedelbara åtgärder krävs.If, after all, the conditions change in such a way that the security level provided may be too small, or that the probability of interference may have increased, the system is in a state of readiness 42. In this state of readiness 42, all conditions of the system would still be met from an isolated point of view. , i.e. no object is operated outside its margins. However, the overall system is less secure than in the normal operating condition 40. The available margins for coping with faults can easily be exceeded even by fairly simple and common faults, which could then result in a breach of certain system conditions. Equipment would be more or less severely overloaded, compared to its rated capacity. In the state of readiness 42, preventive measures 52 can be taken to restore the system back to the normal operating state 40. The expression to protect the integrity of a total power system can, as previously discussed, in this context relate to ensuring the operation of the power system in the normal and, during shorter periods, even during emergency operations. u ana; u 10 15 20 25 30 517 963 12 I o apa; o If such preventive measures 52 do not take place before another sufficiently serious disturbance, 54 the system is transferred to an emergency state 44. Here the system conditions are exceeded and the system's safety is breached because there is no level of safety. However, the system is still intact during this state of emergency 44 and emergency control interventions or "heroic measures" could be initiated to restore the system to at least the state of emergency 42. Emergency control intervention should be aimed at sparing as many parts of the system as possible and avoiding a total collapse. Once a system has entered the state of emergency, the carefully considered control decisions and interventions that are appropriate in the normal 40 and even in the state of readiness 42 are no longer sufficient. More immediate action is needed.

Om nödstyråtgärderna är för långsamma eller ineffektiva överbelastar störningen systemet. Systemet börjar att sönderdelas 58 till ett “ytterlighetstillstånd” 46. I detta tillstånd är systemvillkoren ej längre giltiga och stora delar av systemet skulle inte längre vara intakta och den största delen av systemlasten skulle förloras. Om kollapsen stoppas 62 innan alla delar av systemet förloras kommer viss återstående utrustning att fungera inom märkkapacitet och systemet kommer att inträda i ett återställande tillstånd 48. Här vidtas styråtgärder för att ta upp förlorad last och att återansluta systemet, även om hela systemet inte kan återställas omedelbart. Från detta tillstånd skulle systemet kunna övergå 66 till beredskapstillståndet 42 eller gå tillbaka 64 hela vägen till det normala drifttillståndet 40. Den verkliga vägen beror på nödsituationens omständigheter.If the emergency control measures are too slow or ineffective, the disturbance overloads the system. The system begins to decompose 58 into an “extreme state” 46. In this state, the system conditions are no longer valid and large parts of the system would no longer be intact and most of the system load would be lost. If the collapse is stopped 62 before all parts of the system are lost, some remaining equipment will operate within rated capacity and the system will enter a recovery state 48. Control measures are taken to take up lost loads and reconnect the system, even if the whole system cannot be restored. immediately. From this state, the system could transition 66 to the standby state 42 or return 64 all the way to the normal operating state 40. The actual path depends on the circumstances of the emergency.

Den föreliggande uppfinningen kommer huvudsakligen i drift i nödtillståndet 44. Målet med nätvärnet är att känna av och identifiera situationer som normalt leder till “ytterlighetstillståndet” 46, att vidta åtgärder och återföra systemet till beredskapsläget 42. Pilen 60 i Fig. 6 illustrerar således nätvärnets ingrepp. Om den påträffade störningen är mycket allvarlig kan övergången mellan drifttillstånd ske utan att passera genom det 10 15 20 25 30 517 96313 'mellanliggandd stadiet i Fig. 6. Exempel år övergång direkt från det normala tillståndet 40 till nödtillståndet 44 om den påträffade störningen är allvarligare än felen beskrivna i kraftsystemets utformningskriterier, och även övergångar direkt från beredskapstillståndet 42 till “ytterlighetstillståndet” 46 i händelse av en mycket allvarlig störning. Oavsett den exakta vägen som tas under övergången mellan drifttillstånd är nätvärnets huvudmål och -syfte ändå detsamma.The present invention is mainly put into operation in the emergency state 44. The aim of the network guard is to detect and identify situations which normally lead to the "extreme state" 46, to take action and return the system to the standby state 42. Arrow 60 in Fig. 6 thus illustrates the network guard's intervention . If the disturbance encountered is very serious, the transition between operating states can take place without passing through the intermediate stage in Fig. 6. For example, the transition is directly from the normal state 40 to the emergency state 44 if the disturbance encountered is more severe. than the faults described in the design criteria of the power system, and also transitions directly from the state of readiness 42 to the “state of extremity” 46 in the event of a very serious disturbance. Regardless of the exact path taken during the transition between operating conditions, the main goal and purpose of the network defense is still the same.

Det föreslagna nätvärnets syfte är följaktligen att undvika (allvarliga) nätstörningar genom att stoppa eller begränsa systemets sönderfall, dvs. övergången till “ytterlighetstillståndet” 46 genom användning av så kallade “nödstyråtgärder”. Idag år automatisk lastbortkoppling huvudmekanismen vid nödstyrning. Utförda nödstyråtgärder siktar på att förflytta drifttillständet från det inträdda nödtillståndet 44 tillbaka till beredskapstillståndet 42, och att på det sättet undvika övergång till “ytterlighetstillstånd” 46 och tillhörande kraftsystemavbrott.The purpose of the proposed network protection is consequently to avoid (serious) network disturbances by stopping or limiting the decay of the system, ie. the transition to the "extreme state" 46 through the use of so-called "emergency control measures". Today, automatic load disconnection is the main mechanism in emergency steering. Emergency control measures performed aim to move the operating state from the entered emergency state 44 back to the state of emergency 42, and thus to avoid the transition to “extreme state” 46 and associated power system interruptions.

Det föreslagna nätvärnet fokuserar på systemskydd.The proposed network protection focuses on system protection.

Nödskyddsanordningar/värn behandlar händelser med en relativt låg sannolikhet och enorma konsekvenser. Risken, definierad som produkten av sannolikhet och konsekvens, för sådana händelser är därför svåra att härleda. Men på grund av det stadigt växande beroendet, i dagens samhälle, av en tillförlitlig kraftförsörjning kommer det föreslagna nätvärnet att tjäna en mycket viktig roll. Strategier för att reducera risken och effekterna av stora störningar i kraftsystemet är en huvudangelägenhet för energianläggníngar - både avseende planerings- och driftaspekter.Emergency protection devices / guards handle events with a relatively low probability and enormous consequences. The risk, defined as the product of probability and consequence, for such events is therefore difficult to deduce. However, due to the ever-growing dependence, in today's society, on a reliable power supply, the proposed network protection will serve a very important role. Strategies to reduce the risk and effects of major disruptions in the power system are a major concern for energy facilities - both in terms of planning and operational aspects.

En mer 'stringentfl matematiskt baserad, definition av ovan presenterade drifttillstånd ges i Appendix l.A more 'stringent' mathematically based, definition of the operating conditions presented above is given in Appendix l.

Kraftsystemens drift kan kännetecknas av tre mål: kvalitet, säkerhet och ekonomi. Det övergripande driftmålet för kraftsystem är att ñnna en tillfredställande kompromiss mellan de två motstridiga målen; säkerhet och 10 15 20 25 30 517 963 14 Ivan o ekonomi. Ekonomiska överväganden har i många kraftsystem idag, delvis på grund av den pågående avreglering av kraftmarknader, störst inflytande av dessa två mål.The operation of power systems can be characterized by three goals: quality, safety and economy. The overall operational goal for power systems is to reach a satisfactory compromise between the two conflicting goals; security and 10 15 20 25 30 517 963 14 Ivan o economy. In many power systems today, partly due to the ongoing deregulation of power markets, economic considerations have the greatest impact on these two goals.

Baserat på presentationen av drifttillstånden ovan följer det att den avsiktliga automatiska styråtgärden, som kan tas för att rädda kraftsystemet eller återställa tillräckliga reservmarginaler, kan delas upp i förebyggande och nödåtgårder. Under normal drift ligger fokus på ekonomiska aspekter för drift av kraftsystem, och ekonomisk drift spelar alltså den viktigare rollen.Based on the presentation of the operating conditions above, it follows that the intentional automatic control measure, which can be taken to save the power system or restore sufficient reserve margins, can be divided into prevention and emergency measures. During normal operation, the focus is on economic aspects for the operation of power systems, and economic operation thus plays the more important role.

Medan under mer belastade nåtdriftförhållanden, såsom i ett beredskapstillstånd, och framför allt under nödsituationer skiftar styrmålens fokus mot säkerhet. Det yttersta målet är här att hålla så mycket som möjligt av nätet intakt och att hålla generatorer inkopplade till kraftledningsnätet. Sammanbrottet resulterar vanligtvis i ett eller flera allvarligare problem i kraftsystemet. Huvudangelägenheten i nödtillståndet är självklart systemsäkerhet. Nätvärn bildar i det här avseendet en sista försvarslinje vid allvarliga störningar. Målet för åtgärder, som tas av närvärnet, är att tillhandahålla oavbruten energiförsörjning genom användning av ibland ganska skoningslösa metoder, dvs. genom att vidta åtgärder som skulle kunna hänvisas till som sista utvägar (och som inte skulle användas under normala driftförhållanden). Syftet med nåtvärnet är att bibehålla kraftsystemets driftsäkerhet.While under more stressful emergency operating conditions, such as in a state of emergency, and especially during emergencies, the focus of the control objectives shifts towards safety. The ultimate goal here is to keep as much of the network intact as possible and to keep generators connected to the power line network. The breakdown usually results in one or more serious problems in the power system. The main concern in the emergency is of course system security. In this respect, net defenses form a final line of defense in the event of serious disturbances. The goal of measures taken by the local guard is to provide uninterrupted energy supply through the use of sometimes quite ruthless methods, ie. by taking measures which could be referred to as a last resort (and which would not be used under normal operating conditions). The purpose of the net protection is to maintain the operational safety of the power system.

För att klargöra den föreliggande uppfinningens fördelar kommer ett par exempel att diskuteras. Fig. 1 visar ett elkraftsystemnät l med ett nätvärn enligt den föreliggande uppfinningen. Kraftnåtet innefattar ett antal noder 10 sammankopplade .med kraftledningar 16. (Endast ett av varje objekt är försett med ett referensnummer, såvida det inte speciellt hänvisas därtill.) Noderna skulle kunna kopplas till generatorer 12 och/eller laster 14.To clarify the advantages of the present invention, a couple of examples will be discussed. Fig. 1 shows an electric power system network 1 with a network protection according to the present invention. The power net comprises a number of nodes 10 connected by power lines 16. (Only one of each object is provided with a reference number, unless specifically referred to.) The nodes could be connected to generators 12 and / or loads 14.

Systemskyddsterminaler 18 tillhandahålls vid valda noder, förbundna med noderna genom mätanskaffande förbindelser. Ett kommunikationsnät 22, som har åtminstone en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs, sammankopplar systemskyddsterminalerna med varandra. I detta exempel 10 15 20 25 30 517 96315 är de noder som är kopplade till lasterna 14-A, 14-B och 14-C försedda med systemskyddsterminaler 18.System protection terminals 18 are provided at selected nodes, connected to the nodes by metering connections. A communication network 22, which has at least one substantially dedicated communication resource, interconnects the system protection terminals. In this example 517 96315, the nodes connected to the loads 14-A, 14-B and 14-C are provided with system protection terminals 18.

Det illustrerade elkraftsystemet 1 har i dess vänstra del generatorer 12 med hög kapacitet och i dess högra del många laster 14. Den allmänna överföringssituationerna är därför vanligtvis att vänstra delen genererar effekt, som överförs till lasterna i den högra delen. Två huvudkraftledningar sammankopplar den högra och den vänstra delen av kraftsystemet.The illustrated electric power system 1 has in its left part high capacity generators 12 and in its right part many loads 14. The general transmission situations are therefore usually that the left part generates power, which is transferred to the loads in the right part. Two main power lines connect the right and the left part of the power system.

Noden 10-A i Fig. 1 visas i mer detalj i Fig. 2. Noden är en ställverksanläggning och samlingsskenor 24-A, 24-B används här för att förbinda de olika objekten 12-A och kraftledningarna 16-A, 16-B och 16-C.The node 10-A in Fig. 1 is shown in more detail in Fig. 2. The node is a switchgear system and busbars 24-A, 24-B are used here to connect the various objects 12-A and the power lines 16-A, 16-B and 16-C.

Kraftledningarna och objekten är kopplade till de respektive samlingsskenorna 24-A, 24-B via effektbrytare 28. En effektbrytare 28-A tillhandahålls också vid sammankopplingen 26 mellan samlingsskenorna 24-A, 24-B.The power lines and objects are connected to the respective busbars 24-A, 24-B via circuit breakers 28. A circuit breaker 28-A is also provided at the connection 26 between busbars 24-A, 24-B.

Antag ett samlingsskensfel. Effektbrytaren 28-A har blivit obrukbar, t.ex. som ett resultat av korrosion. Under normal drift kommer kraftsystemet inte att märka denna otillräcklighet i effektbrytning, och driften fortsätter enligt normala rutiner. Antag nu att den nedre samlingsskenan 24-A plötsligt förbinds med jord, som illustreras av pilen 30. Den nedre skenan måste omedelbart kopplas från, vilket sköts av objektskyddsarrangemangens typiska åtgärder. Ett sådant arrangemang kommer att öppna de nedre effektbrytarna 28 för att separera kraftledningama 16-A, 16-B och 16-C och generatorn 12-A från den felaktiga nedre samplingsskenan 24-A. Även sammankopplingens effektbrytare 28-A beordras att öppna. På grund av korrosionen kan emellertid denna effektbrytare 28-A inte öppnas, varför även den övre samlingsskenan 24-B blir jordad. Förbindelserna 16-A, 16-B och 16-C och ledningen till generatorn 12-A måste kapas, t.ex. genom åtgärder av de övre effektbrytarna.Assume a busbar error. The circuit breaker 28-A has become unusable, e.g. as a result of corrosion. During normal operation, the power system will not notice this insufficiency in power dissipation, and operation continues according to normal routines. Assume now that the lower busbar 24-A is suddenly connected to ground, as illustrated by the arrow 30. The lower rail must be disconnected immediately, which is managed by the typical actions of the object protection arrangements. Such an arrangement will open the lower circuit breakers 28 to separate the power lines 16-A, 16-B and 16-C and the generator 12-A from the faulty lower sampling rail 24-A. The circuit breaker 28-A is also ordered to open. However, due to the corrosion, this circuit breaker 28-A cannot be opened, so that the upper busbar 24-B is also earthed. The connections 16-A, 16-B and 16-C and the line to the generator 12-A must be cut, e.g. by action of the upper circuit breakers.

Om man nu återvänder till Fig. 1 har kraftsystemet 1 förlorat generatorn 12-A och kraftledningarna 16-A, 16-B och 16-C. Den genererade effekten kan kanske kompenseras av andra generatorer i kraftsystemet, men all effekt n nova q 10 15 20 25 30 517 96316 måste nu överföras av den enda kraftledningen 16-D. Kraftsystemet undergår ett inträde till ett tillstånd av spänningsinstabilitet och kanske en överbelastning av ledningen 16-D. Systemutrustningen skulle emellertid fortfarande kunna befinna sig inom tillåtna gränsvärden och inget ytterligare objekts-/utrustningsskydd aktiveras. Spänningsstabilitetsproblem kan emellertid inom en tidsperiod på mindre än en minut orsaka allmänt sammanbrott av elkraftsystemet 1, på grund av den låga spänningsnivån i lastområdet, laståterhämtning, ytterligare spänningsreduktion, frånslagning av överbelastad utrustning, och så vidare. En kedja av händelser kommer således att leda till ett sammanbrott.Returning now to Fig. 1, the power system 1 has lost the generator 12-A and the power lines 16-A, 16-B and 16-C. The power generated may be compensated by other generators in the power system, but all power n nova q 10 15 20 25 30 517 96316 must now be transmitted by the single power line 16-D. The power system undergoes an entry into a state of voltage instability and perhaps an overload of line 16-D. However, the system equipment could still be within the permitted limit values and no additional object / equipment protection would be activated. However, voltage stability problems can cause a general breakdown of the electric power system 1 in a period of less than one minute, due to the low voltage level in the load range, load recovery, further voltage reduction, switching off of overloaded equipment, and so on. A chain of events will thus lead to a collapse.

Systemskyddsterminalerna 18 enligt den föreliggande uppfinningen kommer nu i funktion och räddar kraftnätet. Systemskyddsterminalerna är i detta exempel försedda med organ för att erhålla tidsmärkta spänningsvärden, vilka motsvarar respektive nod. Dessa tidsmärkta spänningsvärden bearbetas för att ge så kallade komplexa växelströmsstorheter. Dessa komplexa växelströmsstorheter meddelas i kommunikationsnätet 22 för att sprida informationen inom systemskyddsarrangemanget. Varje systemskyddsterminal 18 är i detta exempel även försedd med styrsignalstillhandahållande organ, vilka i sin tur innefattar organ för detektering av allvarlig risk för spänningsinstabilitet. Detta detektionsorgan detekterar risken för instabilitet i elkraftsystemet och tillhandahåller styrsignaler som ett svar på instabilitetsrisken, t.ex. när två av nodernas föreliggande spänningsvärden är under 90% av de nominella värdena.The system protection terminals 18 according to the present invention now come into operation and save the power grid. In this example, the system protection terminals are provided with means for obtaining time-marked voltage values, which correspond to the respective node. These time-stamped voltage values are processed to give so-called complex alternating current quantities. These complex AC quantities are communicated in the communication network 22 to spread the information within the system protection arrangement. In this example, each system protection terminal 18 is also provided with control signal providing means, which in turn comprise means for detecting serious risk of voltage instability. This detection means detects the risk of instability in the electric power system and provides control signals in response to the risk of instability, e.g. when two of the present voltage values of the nodes are below 90% of the nominal values.

Styrsignalerna skickas till respektive noder för att beordra en reduktion av storleken av var och en av lasterna l4-A, 14-B och 14-C.The control signals are sent to the respective nodes to order a reduction in the size of each of the loads 14-A, 14-B and 14-C.

I detta fall skulle ledningen 16-D kunna vara den kritiska. För att bibehålla systemets integritet är det mycket viktigt att inte slå ifrån denna ledning.In this case, lead 16-D could be the critical one. In order to maintain the integrity of the system, it is very important not to disconnect this line.

Lastbortkoppling av en del av den totala lasten i lastområdet (företrädesvis lågprioritetslast) skulle kunna vara tillräcklig för att rädda hela systemet. Om ingen åtgärd vidtas kommer hela den högra delen av kraftsystemet, dvs. lastområdet, troligen att uppleva ett avbrott. lO 15 20 25 30 517 9631, l Fig. 3 visas ett liknande kraftnät som det som illustrerades i Fig. 1. Här är fem systemskyddsterminaler 18 kopplade huvudsakligen till noder i den vänstra delen, med hög genereringskapacitet, av elkraftsystemet 1. En systemskyddsterminal 18 finns också närvarande i det högra, lastomrädet.Load disconnection of part of the total load in the load area (preferably low priority load) could be sufficient to save the entire system. If no action is taken, the entire right part of the power system, ie. cargo area, likely to experience an interruption. Fig. 3 shows a power grid similar to that illustrated in Fig. 1. Here, five system protection terminals 18 are connected mainly to nodes in the left part, with high generation capacity, of the electric power system 1. A system protection terminal 18 is also present in the right, cargo area.

Antag samma felscenario som i exemplet ovan. Ställverksanläggningen i nod 10-A bryter samman och kraftledningar och en generator förloras. På grund av de långa överföringsledningarna och den asymmetriska lasten och kraftgenereringen induceras effektsvängningar i elkraftsystemet 1. Dessa svängningar dämpas inte effektivt och fortsätter under en relativt lång tidsperiod. Kraftsystemet är i ett ostabilt tillstånd och risken för sammanbrott är stor. I detta exempel innefattar varje systemskyddsterminal en fasmätande enhet (PMU-enhet), vilken karakteriserar tillståndets dynamiska utveckling i respektive nod. Fasstorheterna förvärvade frän PMU-enheterna överförs till kommuníkationssystemet 22 för att vara tillgängliga för de andra anslutna systemskyddsterminalerna. Systemskyddsterminalerna som är kopplade till noder som styr en generator 12-B, l2-C, 12-D, l2-E, och 12-F är vidare utrustade med organ för att känna av effektsvängningar. Detta avkänningsorgan använder det data som finns tillgängligt på kommuníkationssystemet för att detektera en effektsvängning och för att bestämma att svängningen i detta fall är dåligt dämpad. tillhandahåller lämpliga styrsignaler till generatorernas kraftsystemstabilatorer ( eng. “power system Systemskyddsterminalernas styrsignalsorgan stabilisers” PSS) av standardtyp. Speciellt för den ensamma enheten i det högra systemet skulle det kunna vara nödvändigt att använda mer kraftfulla dämpningsorgan, såsom regulatorförstärkning eller brytarresistorer för att uppnå tillfredsställande dämpning av svängningarna.Assume the same error scenario as in the example above. The switchgear in node 10-A breaks down and power lines and a generator are lost. Due to the long transmission lines and the asymmetric load and the power generation, power oscillations are induced in the electric power system 1. These oscillations are not effectively attenuated and continue for a relatively long period of time. The power system is in an unstable state and the risk of collapse is great. In this example, each system protection terminal comprises a phase measuring unit (PMU unit), which characterizes the dynamic development of the state in each node. The phase quantities acquired from the PMU units are transmitted to the communication system 22 to be available for the other connected system protection terminals. The system protection terminals connected to nodes controlling a generator 12-B, 12-C, 12-D, 12-E, and 12-F are further equipped with means for sensing power fluctuations. This sensing means uses the data available on the communication system to detect an effect oscillation and to determine that the oscillation in this case is poorly attenuated. provides suitable control signals to the generators' power system stabilizers (PSS) of the standard type. Especially for the single unit in the right system, it may be necessary to use more powerful damping means, such as regulator gain or switch resistors, to achieve satisfactory damping of the oscillations.

I Fig. 4 illustreras ett liknande kraftsystem. Här införs sju systemskyddsterminaler vid platser över hela kraftsystemet.Fig. 4 illustrates a similar power system. Here, seven system protection terminals will be introduced at locations throughout the power system.

Systemskyddsterminalerna är sammankopplade med ett kommunikationssystem 22, vilket i detta exempel är maskat för att tillhandahålla ersättningsmöj ligheter för tekniska fel i vissa 10 15 20 25 30 51 7 96318 n o o a | g o :en o kommunikationslänkar. Låt oss anta samma samlingsskensfel som ovan, men för sådana initiala lastflödesförhållanden att vi slutar med transienta vinkelinstabílitetsproblem över den återstående ledningen 16-D som sammankopplar de två delarna av systemet. Genom en kombination av generatorförstärkning och lastbortkoppling i lastområdet skulle den utvecklande vinkelinstabilitetssituatíonen kunna motverkas och de två delarna av systemet skulle kunna hållas samman - till priset av en förhållandevis liten mängd lastbortkoppling. Det bästa mätkriteriet baseras troligen på fasvinkelskillnaden i spänning mellan de två ändarna av den återstående överföringsledningen lö-D, vilken sammanbinder de två områdena.The system protection terminals are connected to a communication system 22, which in this example is masked to provide compensation possibilities for technical faults in certain 10 15 20 25 30 51 7 96318 n o o a | g o: en communication links. Let us assume the same busbar error as above, but for such initial load fl conditions that we end up with transient angular instability problems over the remaining line 16-D that interconnects the two parts of the system. Through a combination of generator reinforcement and load disconnection in the load area, the developing angular instability situation could be counteracted and the two parts of the system could be kept together - at the cost of a relatively small amount of load disconnection. The best measurement criterion is probably based on the phase angle difference in voltage between the two ends of the remaining transmission line lö-D, which connects the two areas.

De tre exemplena ovan innefattar systemskyddsterminaler i olika konfigurationer. För att tillhandahålla ett bättre totalskydd kan konñgurationerna av systemskyddsterminaler kombineras. I Fig. 5 visas endast systemskyddsarrangemanget, vilket innefattar terminaler som motsvarar de tre exemplena ovan. Ett gemensamt kommunikationsnät 22 sammankopplar alla systemskyddsterminaler. l en utföringsform tillhandahålls vart och ett av de tre exemplen ovan som mer eller mindre separata system, i det att kommunikationen av kraftsystemets uppmätta egenskaper förmedlas i varsin resurs, över det gemensamma kommunikationssystemet. I en annan utföringsform har kommunikationsresurserna en sådan kapacitet att datat från alla exempel kan distribueras inom en viss tillfredsställande förutbestämd tid. I ett sådant fall väljer systemskyddsterminalerna vilken data som är av intresse för dess egna syften. Nätvärnet kan därför byggas upp på ett mycket modulärt sätt, vilket tillåter framtida anpassningar till nya driftförhållanden eller till ny installerad nätkarakteriserande utrustning. Systemets moder, vilka inte påverkas av förändringarna, kan också förbli oförändrade i nätvärnet, och endast de relevanta delarna måste uppgraderas. 10 15 20 25 30 517 963 f: ="=z. =--~ 19 - = = - Vidare, genom att låta de lokala enheterna ta de nödvändiga besluten reduceras processkraven för varje skyddsmod, eftersom endast relevant data plockas upp från kommunikationssystemet och bearbetas. Dessutom eftersom besluten tas närmare nödåtgärdens verkliga plats reduceras kraven på styrsignaleringsutrustning. En fördel är också att flera beslutsprocesser kan vara aktiva parallellt, och det finns inte något behov av att prioritera olika beslutsprocesser, såsom i fallet med en central beslutsstruktur.The three examples above include system protection terminals in different configurations. To provide better overall protection, the configurations of system protection terminals can be combined. Fig. 5 shows only the system protection arrangement, which comprises terminals corresponding to the three examples above. A common communication network 22 interconnects all system protection terminals. In one embodiment, each of the three examples above is provided as more or less separate systems, in that the communication of the measured properties of the power system is mediated in each resource, over the common communication system. In another embodiment, the communication resources have such a capacity that the data from all examples can be distributed within a certain satisfactory predetermined time. In such a case, the system protection terminals select which data is of interest for its own purposes. The network protection can therefore be built up in a very modular way, which allows future adaptations to new operating conditions or to newly installed network-characterizing equipment. The motherboard of the system, which is not affected by the changes, can also remain unchanged in the network protection, and only the relevant parts need to be upgraded. 10 15 20 25 30 517 963 f: = "= z. = - ~ 19 - = = - Furthermore, by letting the local units make the necessary decisions, the process requirements for each mode of protection are reduced, since only relevant data is picked up from the communication system and In addition, as decisions are made closer to the actual location of the emergency measure, the requirements for control signaling equipment are reduced.An advantage is that beslut your decision-making processes can be active in parallel, and there is no need to prioritize different decision-making processes, as in the case of a central decision-making structure.

Eftersom kommunikationssystemet är en av de viktigaste komponentema i den föreliggande uppfinningen är det att föredra att tillhandahålla ett kommunikationssystem som är så säkert och tillförlitligt som möjligt. Ett sätt att tillhandahålla tillförlitligheten är att tillhandahålla redundans i kommunikationssystemet. Centraliserade värn är typiskt sett baserade på kommunikationssystem, uppbyggda på ett stjärnliknande eller radiellt sätt, där den centrala enheten kommunicerar med de olika perifera enheterna. För en centraliserad konfiguration är sådana utformningar lätta att implementera.Since the communication system is one of the most important components of the present invention, it is preferable to provide a communication system that is as secure and reliable as possible. One way to provide reliability is to provide redundancy in the communication system. Centralized defenses are typically based on communication systems, built in a star-like or radial way, where the central unit communicates with the various peripheral units. For a centralized configuration, such designs are easy to implement.

I den föreliggande uppfinningen är det föredraget att ha ett så maskat kommunikationsnät som möjligt, åtminstone inom ekonomiskt försvarsbara ramar. Det är således en önskan att förse åtminstone tre av systemskyddsterminalerna med åtminstone två kommunikationslänkar var.In the present invention, it is preferred to have as masked a communication network as possible, at least within an economically defensible framework. It is thus a desire to provide at least three of the system security terminals with at least two communication links each.

På ett sådant sätt kan en bruten kommunikationslänk kompenseras genom att skicka datat på en annan väg i kommunikationssystemet. Om alla terminaler är ordnade i en ringstruktur kan en bruten kommunikationslänk hanteras. Ett andra fel kommer emellertid att splittra kommunikationssystemet i två delar. Desto fler kommunikationslänkar som finns tillgängliga och ju mer maskade de är desto fler alternativa kommunikationsvägar finns. Det är således att föredra om åtminstone två terminaler har åtminstone tre kommunikationslänkar var.In such a way, a broken communication link can be compensated by sending the data in another way in the communication system. If all terminals are arranged in a ring structure, a broken communication link can be handled. A second error, however, will split the communication system into two parts. The more communication links that are available and the more masked they are, the more alternative communication paths there are. It is thus preferable if at least two terminals have at least three communication links each.

I en utföringsform av den föreliggande uppfinningen tillhandahålls systemskyddsterminalerna som mer eller mindre identiska skyddsenheter, vilka kan vara sammankopplade av ett kommunikationsnät för att verka var som helst i ett kraftnät som delar av ett sammansatt nätvärn. En sådan 10 15 20 25 30 517 96320 - utföringsform illustreras i Fig. 7. Systemskyddsterminalerna 18 illustreras här som utbytbara enheter som innefattar identiska organ och som endast är särskiljbara genom programvarans konfiguration i varje terminal. I Fig. 7 innefattar ett elkraftsystem 1 sex systemskyddsterminaler 18, vilka är sammankopplade av ett kommunikationsnät 22. Varje systemskyddsterminal 18 är ansluten till ett styrsystem 70 för indata 72 av uppmätta kraftsystemegenskaper och för utdata 74 av styrinformation till kraftnätsobjekt. Systemskyddsterminalerna 18 i denna utföringsform är vidare utrustade med ett GPS-gränssnitt 76 och ett operatörsgränssnitt 78.In one embodiment of the present invention, the system protection terminals are provided as more or less identical protection units, which may be interconnected by a communication network to operate anywhere in a power network as part of a composite network protection. Such an embodiment is illustrated in Fig. 7. The system security terminals 18 are illustrated here as interchangeable units which comprise identical means and which are distinguishable only by the configuration of the software in each terminal. In Fig. 7, an electric power system 1 comprises six system protection terminals 18, which are interconnected by a communication network 22. Each system protection terminal 18 is connected to a control system 70 for input data 72 of measured power system properties and for output 74 of control information to power network objects. The system protection terminals 18 in this embodiment are further equipped with a GPS interface 76 and an operator interface 78.

Illustrationen av kommunikationsnätet 22 i Fig. 7 bör uppfattas som en allmän framställning av ett kommunikationsnät av vilken konfiguration som helst. Som nämnts ovan kan nätet i praktiken vara gjort som t.ex. en loop eller en maskad struktur.The illustration of the communication network 22 in Fig. 7 should be construed as a general representation of a communication network of any configuration. As mentioned above, the network can in practice be made as e.g. a loop or a masked structure.

En mer detaljerad illustration av en systemskyddsterminal 18 enligt utföringsformen i Fig. 7 visas i Fig. 8. Indata 72 av uppmätta kraftsystemstorheter mottas i understationens styrsystem 70 med hjälp av kraftsystemomvandlare och mätanordningar 80. Mätsignalerna överförs till interna mätsignaler i en mätsignalsenhet 82. Dessa lokala signaler förmedlas till ett indatagränssnitt 88 för systemskyddsterminalen 18. En GPS- tidssynkroniserande enhet 90 använder GPS-signaler 76 för att skapa en tidsreferens för det uppmätta datat. Denna tidsreferens är ansluten till indatagränssnittet 88 för att skapa en tidsmärkning av de mottagna mätningarna. De tidsmärkta mätningarna tillhandahålls vidare till en variabeldatabas 93 för kraftsystemet. Variabeldatabasen 93 för kraftsystemet är i sin tur dubbelriktat ansluten till ett kommunikationsgränssnitt 96 med hög hastighet, vilket sköter kommunikationen på kommunikationsnätet 22 till andra systemskyddsterminaler 18.A more detailed illustration of a system protection terminal 18 according to the embodiment of Fig. 7 is shown in Fig. 8. Input 72 of measured power system quantities is received in the substation control system 70 by means of power system converters and measuring devices 80. The measuring signals are transmitted to internal measuring signals in a measuring signal unit 82. signals are transmitted to an input interface 88 of the system protection terminal 18. A GPS time synchronizing device 90 uses GPS signals 76 to create a time reference for the measured data. This time reference is connected to the input interface 88 to create a time mark of the received measurements. The time-stamped measurements are further provided to a variable database 93 for the power system. The variable database 93 for the power system is in turn bi-directionally connected to a high speed communication interface 96, which handles the communication on the communication network 22 to other system protection terminals 18.

Datat i Variabeldatabasen 93 för kraftsystemet kommer på detta sätt att innehålla information, inte endast om kraftnätsvariabler för enheter anslutna direkt till kommunikationsnätet 22 även om kraftnätets variabler associerade med systemskyddsterminalen 18 i fråga, utan genom 10 15 20 25 30 517 96321 andra systemskyddsterminaler. Variabeldatabasen 93 för kraftsystemet kan därför ha, för dess egna syften, en fullständig uppsättning av uppdaterad kraftsystemsinformation. Denna information är tillgänglig för en beslutsfattande logisk enhet 92, vilken även är försedd med en passande tidsreferens från den GPS-tidssynkroniserande enheten 90. Den beslutsfattande logiska enheten 92 utgör kärnan i den lokala delen av nätvärnet. Den beslutsfattande logiska enheten 92 tolkar det tillgängliga datat och beslutar om eventuella nödåtgärder måste utföras. Om sådana åtgärder är nödvändiga använder den beslutsfattande logiska enheten 92 ett utdatagränssnitt 91 för att skicka interna styrsignaler till en styrsignalsenhet 86 i styrsystemet 70. En kraftsystemställdonsenhet 84 överför de interna styrsignalerna till relevanta styrsignaler 74 som verkar på de associerade objekten i elkraftsystemet 1. Denna utföringsforms grundidé är således att varje systemskyddsterminal 18 är ansvarig för såväl mätningar som nödstyrsignaler till ett antal objekt i kraftsystemet. Besluten tas lokalt och kan därför lättare nå en tillräckligt kort reaktionstid på instabiliteter och störningar. Utformningen med lokala beslut för åtgärder förbättrar även skyddssystemets övergripande tillförlitlighet.The data in the Variable Database 93 for the power system will in this way contain information, not only about power network variables for units connected directly to the communication network 22 even if the power network variables associated with the system protection terminal 18 in question, but through other system protection terminals. The power system variable database 93 may therefore have, for its own purposes, a complete set of updated power system information. This information is available to a decision making logic unit 92, which is also provided with an appropriate time reference from the GPS time synchronizing unit 90. The decision making logic unit 92 forms the core of the local part of the network. The decision-making logic unit 92 interprets the available data and decides whether any emergency measures need to be taken. If such measures are necessary, the decision making logic unit 92 uses an output interface 91 to send internal control signals to a control signal unit 86 in the control system 70. A power system actuator unit 84 transmits the internal control signals to relevant control signals 74 acting on the associated objects in the electric power system 1. This embodiment The basic idea is thus that each system protection terminal 18 is responsible for both measurements and emergency control signals to a number of objects in the power system. Decisions are made locally and can therefore more easily reach a sufficiently short reaction time to instabilities and disturbances. The design with local decisions for measures also improves the overall reliability of the protection system.

En övervakningsenhet 94 för övervakning, service, underhåll och uppdatering kommunicerar med variabeldatabasen 93 för kraftsystemet och den beslutsfattande logiska enheten 92. Denna övervakningsenhet 94 övervakar och utvärderar systemskyddsterminalens 18 drift baserat på den information som var tillgänglig i variabeldatabasen 93 för kraftsystemet. Företrädesvis innefattar eller är övervakningsenheten 94 ansluten till en databas över historisk information om kraftsystemets tillstånd. En sådan databas kan användas för efteranalys av ansträngda situationer eller som en temporär källa av lokal styrinformation om kommunikationen med andra systemskyddsterminaler bryts. Övervakningsenheten 94 är dubbelriktat ansluten till ett kommunikationsgränssnitt 97 med låg hastighet, för att möjliggöra kommunikation med en operatör via ett operatörsgränssnitt 78.A monitoring unit 94 for monitoring, service, maintenance and updating communicates with the variable system 93 for the power system and the decision making logic unit 92. This monitoring unit 94 monitors and evaluates the operation of the system protection terminal 18 based on the information available in the variable database 93 for the power system. Preferably, the monitoring unit 94 includes or is connected to a database of historical information about the state of the power system. Such a database can be used for post-analysis of strained situations or as a temporary source of local control information if communication with other system protection terminals is interrupted. The monitoring unit 94 is bi-directionally connected to a low speed communication interface 97, to enable communication with an operator via an operator interface 78.

Operatören tillåts därmed att övervaka och påverka systemskyddsterminalens 18 drift. Ett sådant samspel är avsett att användas med försiktighet och 10 15 20 25 30 517 96522 används vanligtvis inte för nödsituationer som sådana.The operator is thus allowed to monitor and influence the operation of the system protection terminal 18. Such an interaction is intended to be used with caution and is not usually used for emergencies as such.

Kommunikationsgränssnittet 97 med låg hastighet är också anslutet till en databas 95 för parameterinställningar, vilken i sin tur är läsbar av den beslutsfattande logiska enheten 92. Databasen 95 för parameterinställningar innefattar parametrar som använts av den beslutsfattande logiska enheten 92 i dess drift. Operatören har således en möjlighet att manuellt ställa in beslutslogikerna under drift, dvs. utan att ta nätvärnet ur tjänst.The low speed communication interface 97 is also connected to a parameter setting database 95, which in turn is readable by the decision making logic unit 92. The parameter setting database 95 includes parameters used by the decision making logic unit 92 in its operation. The operator thus has an opportunity to manually set the decision logics during operation, ie. without taking the network protection out of service.

I vissa fall kan systemskyddsterminalen 18 vara nödvändig för nödstyrning av vissa kraftsystemsobjekt, men inga motsvarande mätningar krävs.In some cases, the system protection terminal 18 may be necessary for emergency control of certain power system objects, but no corresponding measurements are required.

Systemskyddsterminalen 18 kan i sådan fall sakna enheterna för mätindata, dvs. enheterna 80, 82 och 88. Den fullständiga informationen på vilken besluten baseras tas i sådana fall emot genom kommunikationsnätet 22 från andra systemskyddsterminaler 18. Beslutet om nödstyråtgärder tas emellertid lokalt.The system protection terminal 18 may in such cases lack the units for measurement input data, ie. units 80, 82 and 88. In such cases, the complete information on which the decisions are based is received through the communication network 22 from other system protection terminals 18. However, the decision on emergency control measures is taken locally.

I andra fall är inga nödstyråtgärder alls relevanta för de kraftsystemsobjekt som är associerade med systemskyddsterminalen 18. I sådana fall fungerar systemskyddsterminalen 18 som ett administrativt system för mätindata, och beslutslogiker och associerade enheter kan utelämnas.In other cases, no emergency control measures are at all relevant to the power system objects associated with the system protection terminal 18. In such cases, the system protection terminal 18 functions as an administrative system for measurement data, and decision logics and associated units can be omitted.

I ett system som innefattar alla varianter ovan innehåller några terminaler endast mätrelaterad utrustning, några terminaler innehåller endast nödstyrningsrelaterad utrustning, och några terminaler innehåller båda. Ur en allmän synvinkel innefattar nätvärnet en uppsättning systemskyddsterminaler. En första deluppsättning av terminaler innefattar organ för mäthantering. Denna första deluppsättningen kan innehålla alla terminaler i uppsättningen eller färre. Den första deluppsättningen bör emellertid innefatta åtminstone två terminaler, eftersom det totala systemkonceptet annars skulle bli obegripligt. En andra deluppsättning av terminaler innefattar organ för nödstyrning. Denna andra deluppsättning kan innehålla alla terminaler i hela uppsättningen eller färre. Den kan även vara identiskt med den första deluppsättningen, om alla terminaler innefattar båda 10 15 20 25 30 517 963 23 i' En: .T- zu: .E..: : .v funktionerna, eller ha ett antal gemensamma terminaler. Den andra deluppsättningen bör enligt samma resonemang som för den första deluppsättningen innefatta åtminstone två terminaler. En andra deluppsättning med endast en terrninal skulle motsvara en centraliserad beslutstruktur, vilket är ett av de särdrag som den föreliggande uppfinningen ämnar undvika, på grund av de självklara nackdelarna.In a system that includes all of the above variants, some terminals contain only measurement-related equipment, some terminals contain only emergency control-related equipment, and some terminals contain both. From a general point of view, the network protection includes a set of system protection terminals. A first subset of terminals includes means for measuring handling. This first subset can contain all terminals in the set or fewer. However, the first subset should include at least two terminals, as otherwise the overall system concept would be incomprehensible. A second subset of terminals includes emergency control means. This second subset can contain all terminals in the whole set or less. It may also be identical to the first subset, if all terminals include both the functions, or have a number of common terminals. According to the same reasoning as for the first subset, the second subset should include at least two terminals. A second subset with only one terminal would correspond to a centralized decision structure, which is one of the features which the present invention intends to avoid, due to the obvious disadvantages.

I några fall, där styrätgärder är extremt enkla och sannolikheten för sådana åtgärder är mycket osannolik, kan den aktuella beslutsfattande logiska enheten anses vara inte nödvändig. En närbelägen terminal kan då genomföra driften av sådan nödstyrning, genom att tillhandahålla en anslutning mellan utdatagränssnittet 91 och kommunikationsgränssnittet 96 med hög hastighet. I en första terminal påverkar den beslutsfattande logiska enheten 92 inte endast besluten som har att göra med dess egna associerade kraftsystemsobjekt, utan även med kraftsystemsobjekt associerade med en närbelägen terminal. Om en styråtgärd på ett sådant närbeläget objekt tillhandahålls den interna kommunikationsgränssnittet 96 med hög hastighet för vidarbefordran till den bestäms, styrsignalen till närbelägna terrninalen. I den närbelägna terrninalen, vilken i grunden saknar beslutslogikerna, tas styrsignalen emot i kommunikationsgränssnittet 96 med hög hastighet och skickas vidare direkt till utdatagränssnittet 91. Sådana lösningar är emellertid inte lämpliga när tidsaspekterna är kritiska, eftersom det involverar ytterligare kommunikationssteg.In some cases, where control measures are extremely simple and the probability of such measures is highly unlikely, the current decision-making logical unit may be considered unnecessary. A nearby terminal can then perform the operation of such emergency control, by providing a connection between the output interface 91 and the high speed communication interface 96. In a first terminal, the decision making logic unit 92 not only influences the decisions that have to do with its own associated power system objects, but also with power system objects associated with a nearby terminal. If a control measure on such a nearby object is provided, the internal communication interface 96 at high speed for forwarding to it is determined, the control signal to the nearby terminal. In the nearby terminal, which basically lacks the decision logic, the control signal is received at the high speed communication interface 96 and forwarded directly to the output interface 91. However, such solutions are not suitable when the time aspects are critical, as it involves additional communication steps.

Fig. 9 visar ett flödesdiagram för ett generellt förfarande, för systemskydd enligt den föreliggande uppfinningen. Processen börjar i steg 200. I steg 202 samlas måtsignaler som motsvarar kraftsystemsegenskaper in i terminaler, som innefattas i en första deluppsättning av terminaler. Data associerat med mätningarna förmedlas till terminaler, som innefattas i en andra deluppsättning av terminaler i steg 204. Förmedlingen sker via en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs. I steg 206 bearbetar den andra deluppsättningens terminaler tillgängligt data för utvärdering av systemstabilitet och störningssituation. I steg 208 bestäms det om något 10 15 20 25 30 517 963 24 behov av nödåtgärder för systemskydd föreligger. Om inga nödskyddsåtgärder är nödvändiga fortsätter processen till steg 212. Om nödskyddsåtgärder är nödvändiga fortsätter processen till steg 210, där styrsignaler för att driva på sådana skyddsåtgärder tillhandahålls. Processen avslutas i steg 212.Fig. 9 shows a fate diagram for a general method, for system protection according to the present invention. The process begins in step 200. In step 202, measurement signals corresponding to power system characteristics are collected in terminals, which are included in a first subset of terminals. Data associated with the measurements is transmitted to terminals, which are included in a second subset of terminals in step 204. The transmission takes place via a substantially dedicated communication resource. In step 206, the terminals of the second subset process the available data to evaluate system stability and interference situation. In step 208, it is determined if there is any need for emergency measures for system protection. If no emergency protection measures are necessary, the process proceeds to step 212. If emergency protection measures are necessary, the process proceeds to step 210, where control signals for driving such protection measures are provided. The process ends in step 212.

Förfarandet enligt den föreliggande uppfinningen kan implementeras som programvara, maskinvara eller en kombination därav. En datorprogramsprodukt som implementerar förfarandet eller en del därav innefattar en programvara eller ett datorprogram som körs på en allmän eller en speciellt anpassad dator, processor eller mikroprocessor. Programvaran innefattar kodelement för datorprogram eller koddelar för programvara som får datorn att utföra förfarandet genom användning av åtminstone ett av stegen tidigare beskrivet i Fig. 9. Programmet kan lagras helt eller delvis på eller i ett eller flera lämpliga datorläsbara medier eller dataminnesorgan såsom en magnetdisk, CD-ROM eller DVD-disk, hårddisk, magneto-optiskt minnesorgan, i RAM eller obeständígt minne, i ROM eller flashminne, som fast programvara, eller på en dataserver.The method of the present invention can be implemented as software, hardware or a combination thereof. A computer program product that implements the method or a portion thereof includes software or a computer program running on a general or specially adapted computer, processor or microprocessor. The software comprises code elements for computer programs or code parts for software which cause the computer to perform the method using at least one of the steps previously described in Fig. 9. The program may be stored in whole or in part on or in one or more suitable computer readable media or data memory means such as a magnetic disk. CD-ROM or DVD disc, hard disk, magneto-optical memory device, in RAM or volatile memory, in ROM or memory memory, as firmware, or on a data server.

Lämpliga primära kraftsystemstorheter som kan uppmätas och användas som indata till systemskyddsterminalerna är t.ex. spänning, ström, status för högspänningsutrustning i kraftsystem, status för styr- och skyddsutrustning i kraftsystem, såsom start- och utlösningssignaler, samt positioner eller aktuella värden för styrfunktioner. Storleken, fasvinkeln och frekvensen är de mest intressanta särdragen vid mätning av spänningar och strömmar.Suitable primary power system quantities that can be measured and used as input data to the system protection terminals are e.g. voltage, current, status of high voltage equipment in power systems, status of control and protection equipment in power systems, such as start and trip signals, and positions or current values for control functions. The size, phase angle and frequency are the most interesting features when measuring voltages and currents.

Högspänningsutrustning i kraftsystem innefattar utrustning såsom transformatorer, brytare, frånskiljare, kondensatorbankar, reaktorer, och styr- och skyddsutrustning för kraftsystem spänningsregulatorer, turbinregulatorer, ställdon för ventiler, reläer som innefattar t.ex. såväl HVDC- och FACTS-regulatorer. Även andra storheter kan användas.High voltage equipment in power systems includes equipment such as transformers, switches, disconnectors, capacitor banks, reactors, and control and protection equipment for power system voltage regulators, turbine regulators, actuators for valves, relays which include e.g. both HVDC and FACTS controllers. Other sizes can also be used.

Storheterna är företrädesvis tidsmärkta. Från tidsmärkta mätningar kan komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter, härledas. Storheterna kan förmedlas såsom uppmätta eller kan förbearbetas innan de förmedlas till andra terminaler. lO 15 20 25 30 517 963 25 n o u o v ø n n n o q u u n Baserat på dessa storheter kan ett stort antal relaterade storheter härledas, såsom frekvens, derívator av storheterna, aktiv och reaktiv effekt. Även summor, differenser, max- och minvärden härleds lätt. Även relationsstorheter såsom gränsvärden, “större än”, “mindre än”, etc. kan räknas ut och användas.The quantities are preferably time-marked. From time-stamped measurements, complex alternating current quantities, so-called phase quantities, can be derived. The quantities can be conveyed as measured or can be pre-processed before they are conveyed to other terminals. Based on these quantities, a large number of related quantities can be derived, such as frequency, derivative of the quantities, active and reactive power. Even sums, differences, maximum and minimum values are easily derived. Relation variables such as limit values, "greater than", "less than", etc. can also be calculated and used.

Mätningarna kan härledas från många olika givare i kraftsystemet. Icke- begränsade exempel är t.ex. spänningstransformatorer, strömtransformatorer, binära signaler från reläer, givare för aktiv och reaktiv effekt, givare för generatorhastighet och temperaturgivare. Mer specifika givare såsom såväl fasmätutrustningar (PMU-enheter), indikatatorer för spänningsinstabilitet (eng. “ voltage instability predictors” VIP) som omvandlare känsliga för frekvensinstabilitet, svagt dämpade effektsvängningar och transienta instabiliteter, kan också användas.The measurements can be derived from many different sensors in the power system. Non-limited examples are e.g. voltage transformers, current transformers, binary signals from relays, sensors for active and reactive power, sensors for generator speed and temperature sensors. More specific sensors such as phase measuring equipment (PMUs), voltage instability predictors (VIP) as well as converters sensitive to frequency instability, weakly attenuated power fluctuations and transient instabilities can also be used.

En fasmätenhet (PMU-enhet) tillhandahåller kontinuerliga eller samplade fasmätningar i realtid. Synkroniserade fasmätningar beskriv t.ex. i "Synchronized Phasor Measurements in Power Systems" av A.G. Phadke i IEEE Computer Applications in Power, vol. 6, nr. 2, april 1993, sidorna 10- 15. Sådan utrustning finns kommersiellt tillgänglig från flera olika leverantörer, t.ex. PMU modell 1690 från Macrodyne, Inc. Denna PMU-enhet har en effektiv sampelfrekvens på mer än 2 kHz och är tidssynkroniserad, genom användning av GSP-tid, till en noggrannhet av lps.A phase measurement unit (PMU unit) provides continuous or sampled phase measurements in real time. Synchronized phase measurements describe e.g. in "Synchronized Phasor Measurements in Power Systems" by A.G. Phadke in IEEE Computer Applications in Power, vol. 6, no. 2, April 1993, pages 10- 15. Such equipment is commercially available from fl your various suppliers, e.g. PMU Model 1690 from Macrodyne, Inc. This PMU has an effective sampling frequency of more than 2 kHz and is time-synchronized, using GSP time, to an accuracy of lps.

Driften av en prediktor för spänningsinstabilitet (VIP) beskrivs t.ex. i "Grids Get Smart Protection and Control" av K. Vu et. al., IEEE Computer Application in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 40-44. Sådana prediktorenheter kan konstrueras för att verka direkt på mätningar och tillhandahålla styrsignaler som indata till en systemskyddsterminal. VIP- enheten verkar då endast på lokalt erhållet data och är en inmatningsanordning till systemskyddsterminalen. Alternativt, kan en VIP- enhets algoritmer användas och integreras i systernskyddsterminalens 10 15 20 25 30 517 963 26 o :nan | beslutsfattande process. VIP-enheten kommer då att utgöra en del av den beslutsfattande logiska enheten 92 (Fig. 8).The operation of a predictor of voltage instability (VIP) is described e.g. in "Grids Get Smart Protection and Control" by K. Vu et. al., IEEE Computer Application in Power, vol. 10, no. 4, October 1997, pages 40-44. Such predictor units can be designed to act directly on measurements and provide control signals as input to a system protection terminal. The VIP unit then only operates on locally obtained data and is an input device to the system protection terminal. Alternatively, the algorithms of a VIP unit can be used and integrated in the sister protection terminal 10 15 20 25 30 517 963 26 o: nan | decision-making process. The VIP unit will then form part of the decision-making logic unit 92 (Fig. 8).

Prediktorer känsliga för frekvensinstabilitet, termiska överträdelser som påverkar stabilitetsegenskaper, svagt dämpade effektsvängningar och transienta stabiliteter kan på samma sätt utnyttjas i nätvärnet. De kan implementeras som separata enheter som endast verkar på lokala mätningar, eller kan implementeras som en del av systemskyddsterminalernas beslutslogik.Predictors sensitive to frequency instability, thermal violations that affect stability properties, slightly attenuated power fluctuations and transient stability can be used in the same way in the network protection. They can be implemented as separate units that only operate on local measurements, or can be implemented as part of the system protection terminals' decision logic.

Nödstyråtgärderna skickas som order till objekt i kraftsystemet. Lämpliga, men inte begränsande exempel skulle kunna vara generatorregulatorer, spänningsregulatorer för generatorer (eng. “Automatic Voltage Regulators”), regulatorer för högspänd likström (eng. “ High Voltage Direct Current”, HVDC), regulatorer för statiska kompensatorer (eng. “Static Var Compensatox-'fl SVC) och FACTS-komponenter (eng. ”Flexible AC Transmission Systems”), lindningskopplare på transformatorer och brytare för t.ex. lastbortkoppling, generatorbortkoppling, shuntkondensatorer och shuntreaktorer. De flesta konventionella styrbara objekt kan användas för att utföra erforderliga nödstyråtgärder enligt besluten tagna av systemskyddsterrninalen.The emergency control measures are sent as orders to objects in the power system. Suitable but non-limiting examples could be generator regulators, voltage regulators for generators (Automatic Voltage Regulators), regulators for high voltage direct current (HVDC), regulators for static compensators (Static Be Compensatox- 'fl SVC) and FACTS components ("Flexible AC Transmission Systems"), winding couplers on transformers and switches for e.g. load disconnection, generator disconnection, shunt capacitors and shunt reactors. The most conventional controllable objects can be used to perform the necessary emergency control measures in accordance with the decisions made by the system protection terminal.

Kommunikationssystemet är en viktig del av den föreliggande uppfinningen.The communication system is an important part of the present invention.

Eftersom nåtvärnet verkar i ett nöddrifttillstånd för ett kraftsystem är tiden en viktig faktor. Data måste förmedlas » mellan de olika systemskyddsterminalerna på ett sådant snabbt sätt att nödåtgärder fortfarande kan ha den avsedda effekten. Användning av ordinära kommunikationssystem, vilka delar kommunikationsresurserna, ger en oacceptabel osäkerhet i kommunikationshastigheten.Since the guardrail operates in an emergency mode for a power system, time is an important factor. Data must be transmitted »between the various system protection terminals in such a fast way that emergency measures can still have the intended effect. The use of ordinary communication systems, which share the communication resources, gives an unacceptable uncertainty in the communication speed.

Den föreliggande uppñnningens kommunikationssystem kräver således en väsentligen declicerad kommunikationsresurs för kommunikationen mellan systemskyddsterminalerna. Sådan dedicering säkerställer att överföringstiden 10 15 20 25 30 27 ' ' o om q . u inom kommunikationsnätet kan uppskattas och allt data kan vara tillgängligt vid alla terminaler inom en förutbestämd tid. Värdet på denna tid beror på kommunikationsresursens överföringskapacitet, mängden data som ska förmedlas och kommunikationsnätets konfiguration. För att kunna upprätta skydd mot transient vinkelinstabilitet, transient spänníngsinstabilitet, frekvensinstabilitet och dämpning av systemomfattande effektsvängningar är kraven på den förutbestämda maximala kommunikationstiden i storleksordningen delar av en sekund. Ett par hundra millisekunder behövs för transient vinkelinstabilitet och transient spänningsinstabilitet. Tidsgränser på en sekund skulle kunna vara tillräckliga för frekvensinstabilitet och därnpningssyften. För skydd mot spänningsinstabiliteter i en längre tidsaspekt är kommunikationstider upp mot fem sekunder vanligtvis acceptabla.The communication system of the present invention thus requires a substantially declared communication resource for the communication between the system protection terminals. Such dedication ensures that the transmission time 10 15 20 25 30 27 '' o if q. u within the communication network can be estimated and all data can be available at all terminals within a predetermined time. The value of this time depends on the transmission capacity of the communication resource, the amount of data to be transmitted and the configuration of the communication network. In order to establish protection against transient angular instability, transient voltage instability, frequency instability and damping of system-wide power fluctuations, the requirements for the predetermined maximum communication time are in the order of parts of one second. A couple of hundred milliseconds are needed for transient angular instability and transient voltage instability. Time limits of one second could be sufficient for frequency instability and tracking purposes. For protection against voltage instabilities in a longer time aspect, communication times up to five seconds are usually acceptable.

Kommunikationsresursens kapacitet måste anpassas därefter, vilket betonar vikten av fasta (eller åtminstone förutsägningsbara) fördröjningar i kommunikationssystemet.The capacity of the communication resource must be adapted accordingly, emphasizing the importance of fixed (or at least predictable) delays in the communication system.

Uttrycket “kommunikationsresurs” avser i detta dokument vilken begränsad allokerbar kommunikationsresurs som helst. Exempel kunde vara tidluckor eller frekvensband i kommunikationssystem med radioöverföring, eller till och med separata fysiska ledningar, såsom dedicerade fibrer eller kablar. Det viktiga särdraget är att resursens kapacitet är permanent allokerad till nätvärnet och inte påverkas av konkurrerande trafik.The term "communication resource" in this document refers to any limited allocable communication resource. Examples could be time slots or frequency bands in radio transmission communication systems, or even separate physical wires, such as dedicated cables or cables. The important feature is that the resource's capacity is permanently allocated to the network defense and is not affected by competing traffic.

Den aktuella implementeringen av kommunikationssystemet kan enligt konventionell teknik utföras på många olika sätt. Fibernät, mikrovågsledningar eller för kortare avstånd även kopparkablar är möjliga lösningar, antingen separata eller i kombination. Kommunikation som använder allmänt tillgängliga nät såsom Internet skulle också vara möjliga om tillförsäkras. kraftledningsbärare kan vara ett väl passande alternativ. Sannolikheten för överföringskraven kan Kommunikation baserad på avbrott i kommunikationen ökar emellertid i samband med instabilitet i nätet. o ~>>..- 10 15 20 25 30 517 963 - 28 ' - - .. J. ..' 2 Det kommer att inses av fackmannen att olika modifieringar och ändringar kan göras av den föreliggande uppfinningen utan att avvika från dess omfattning, vilka definieras av de bifogade patentkraven.According to conventional technology, the current implementation of the communication system can be carried out in many different ways. Fiber networks, microwave lines or for shorter distances also copper cables are possible solutions, either separately or in combination. Communication using publicly available networks such as the Internet would also be possible if secured. power line carriers can be a well-suited alternative. However, the probability of transmission requirements can Communication based on interruptions in communication increases in connection with instability in the network. It will be appreciated by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the scope thereof. , which are defined by the appended claims.

REFERENSER C. Counan et. a1.: "Major Incidents on the French Electric System: Potentiality and Curative Measurement", IEEE Transactions on Power Systems, vol. 8, nr. 3, augusti 1993, sidorna 879-886.REFERENCES C. Counan et. a1 .: "Major Incidents on the French Electric System: Potentiality and Curative Measurement", IEEE Transactions on Power Systems, vol. 8, no. 3, August 1993, pages 879-886.

M. Bidet: “Contingencies System against Loss of Synchronism based on Phase Angle Measurements”, Electricité de France (EdF) Report 93NR00009, Direction des Etudes et Recherches, mars 1993.M. Bidet: “Contingencies System against Loss of Synchronism based on Phase Angle Measurements”, Electricité de France (EdF) Report 93NR00009, Direction des Etudes et Recherches, March 1993.

B. Ingelsson et. a1.: "Special Protection Scheme against Voltage Collapse in the South Part of the Swedish Grid", CIGRE Paper 38-105, Paris, augusti 1996.B. Ingelsson et. a1 .: "Special Protection Scheme against Voltage Collapse in the South Part of the Swedish Grid", CIGRE Paper 38-105, Paris, August 1996.

B. Ingelsson et. a1.: "Wide-Area Protection Against Voltage Collapse", IEEE Computer Applications in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 30-35.B. Ingelsson et. a1 .: "Wide-Area Protection Against Voltage Collapse", IEEE Computer Applications in Power, vol. 10, no. 4, October 1997, pages 30-35.

O. Samuelsson: "Wide Area Measurements of Power System Dynamics - The North American WAMS Project and its Applicability to the Nordic Countries" Elforsk Report 99:50, Lunds tekniska högskola, januari 2000.O. Samuelsson: "Wide Area Measurements of Power System Dynamics - The North American WAMS Project and its Applicability to the Nordic Countries" Elforsk Report 99:50, Lund University, January 2000.

L.H. Fínk and K. Carlsen: "Operating under Stress and Strain", IEEE Spectrum, vol. 15, nr. 3, mars 1978, sidorna 48-53.L.H. Fínk and K. Carlsen: "Operating under Stress and Strain", IEEE Spectrum, vol. 15, no. 3, March 1978, pages 48-53.

A.G. Phadke: "Synchronized Phasor Measurements in Power Systems", IEEE Computer Applications in Power, vol. 6, nr. 2, april 1993, sidorna 10-15.A.G. Phadke: "Synchronized Phasor Measurements in Power Systems", IEEE Computer Applications in Power, vol. 6, no. 2, April 1993, pages 10-15.

K. Vu et. al.: "Grids Get Smart Protection and Control", IEEE Computer Application in Power, vol. 10, nr. 4, oktober 1997, sidorna 40-44. lO 15 20 25 30 517 963 wo va; I i g ; ".U : .I 29 APPENDIX 1 Gruppering i drifttillstånd Följande text är ett försök att definiera drifttillstånden baserade på koncepten som presenterats i L.H. Fink och K. Carlsen "Operating under Stress and Strain", IEEE Spectrum, v01. 15, nr. 3, mars 1978, både matematiskt och i ord.K. Vu et. al .: "Grids Get Smart Protection and Control", IEEE Computer Application in Power, vol. 10, no. 4, October 1997, pages 40-44. 10 15 20 25 30 517 963 wo va; I i g; . , March 1978, both mathematically and in words.

Notera: Understrukna symboler (x, y, z, p) och siffror (noll) betecknar vektorer, medan versaler F, G och H används för att beteckna tillståndekvationer, likhets- respektive olikhetsvillkor. Derivator av tillståndvariabler med avseende på tiden skrivs som “x-prick”.Note: Underlined symbols (x, y, z, p) and numbers (zero) denote vectors, while uppercase F, G and H are used to denote state equations, similarity and inequality conditions. Derivative of state variables with respect to time is written as "x-dot".

Kraftsystemet kan modelleras med en uppsättning av differentialekvationer och en uppsättning av algebraiska ekvationer, dvs. ett differential- algebraiskt system av ekvationer eller en DAE-modell (eng. “ Differential- Algebraic system of Equations”). En allmän form för en UAE-modell kan skrivas som: l , l |>< || '11 ß* |*< VU 7 IG ll Bl L* 1%! Vt: med en känd uppsättning av begynnelsevillkor. I formuleringen ovan är 5 en vektor med dynamiska systemtillstånd, ibland kallad tillståndsvariabler, X är en vektor med algebraiska, effektflödestillstånd (dvs. systemvariabler associerade med de icke-linjära algebraiska villkoren) och B är en vektor med parametervärden.The force system can be modeled with a set of differential equations and a set of algebraic equations, ie. a differential-algebraic system of equations or a DAE model (“Differential-Algebraic system of Equations”). A general form of a UAE model can be written as: l, l |> <|| '11 ß * | * <VU 7 IG ll Bl L * 1%! Vt: with a known set of initial conditions. In the above formulation, 5 is a vector with dynamic system states, sometimes called state variables, X is a vector with algebraic, power flow states (ie system variables associated with the nonlinear algebraic conditions) and B is a vector with parameter values.

En andra uppsättningar av ekvationer som representerar olikhetsvillkor kan läggas till till systemet av differential-algebraiska ekvationer ovan. 10 15 20 25 30 517 963 so n , . o n v o o - | 1 o u a» Olikhetsvillkoren kan till exempel representera systemvariabler, såsom strömmar och spänningar, vilka inte får överskrida maximala nivåer som representerar begränsningar hos fysisk utrustning.A second set of equations representing inequality conditions can be added to the system of differential-algebraic equations above. 10 15 20 25 30 517 963 so n,. o n v o o - | 1 o u a »The inequality conditions can, for example, represent system variables, such as currents and voltages, which must not exceed maximum levels that represent limitations of physical equipment.

, ) IO lë< ll ll Q *fi f; g? k* re 'SL Is , l lo V Q f? |% lä: där den sista uppsättningen av ekvationer, olikhetsvillkoren, om så är nödvändigt skulle kunna delas upp i en uppsättning av strikta olikheter och en uppsättning av olikheter större än eller lika med noll; dvs. (_) > H dä, Z, p) och (_)2H2(5,;_»,p). I flesta fall är det möjligt att skriva om alla typer av olikhetsvillkor till strikta olikheter.,) IO lë <ll ll Q * fi f; g? k * re 'SL Is, l lo V Q f? |% lä: where the last set of equations, the conditions of inequality, if necessary, could be divided into a set of strict differences and a set of differences greater than or equal to zero; i.e. (_)> H dä, Z, p) and (_) 2H2 (5,; _ », p). In most cases, it is possible to rewrite all types of conditions of inequality into strict differences.

Drifttillstånden kan baseras på den grundläggande DAE-modellen ovan utvidgad med en säkerhetsmarginal som ger avståndet till det definierade osäkra tillståndet.The operating conditions can be based on the basic DAE model above extended by a safety margin that gives the distance to the defined unsafe condition.

Under normal drift mäste reservmarginaler för såväl överföring som för generering vara tillräckliga för att tillhandahålla en lämplig säkerhetsnivå med hänsyn till belastningarna till vilka systemet kan vara utsatt för. Om en störning, som enligt de konstruktionskriterier som är tillärnpbara för det studerade kraftsystemet, skulle resultera i en överträdelse av vissa olikhetsvillkor (eller ännu värre likhetsvillkor) skulle marginalen i detta fall anses vara otillräcklig (negativ). Utrustningen skulle tex. vara överbelastad, mer eller mindre allvarligt, över dess märkkapaciteter.During normal operation, reserve margins for both transmission and generation must be sufficient to provide an appropriate level of safety with regard to the loads to which the system may be exposed. If a disturbance, which according to the design criteria applicable to the studied power system, would result in a violation of certain conditions of inequality (or even worse conditions of inequality), the margin in this case would be considered insufficient (negative). The equipment would e.g. be overloaded, more or less severely, over its rated capacities.

De dynamiska tillstånden beskriver övergången, dvs. vägen för tillståndsvariabeluppsättningen, mellan jämviktspunkter, där dx/dt=O.The dynamic states describe the transition, ie. the path of the state variable set, between equilibrium points, where dx / dt = 0.

Drifttillständen som ska definieras, syftar huvudsakligen på kraftsystemdrift, dvs. i styrcentraler, där huvuddelarna av studierna, idag, utförs i en statisk eller åtminstone kvasistatisk miljö. Kraftsystemdynamiken 10 15 20 25 30 517 963 31 “ " ' kan generellt delas upp i elektromagnetiska, elektromekaniska eller långsiktiga fenomen. Denna uppdelning baseras på den tidsskala i vilken olika fenomen utövar deras huvudsakliga påverkan.The operating conditions to be defined mainly refer to power system operation, ie. in control centers, where the main parts of the studies, today, are carried out in a static or at least quasi-static environment. The dynamics of force system 10 15 20 25 30 517 963 31 "" 'can generally be divided into electromagnetic, electromechanical or long-term phenomena. This division is based on the time scale in which different phenomena exert their main influence.

Såväl all elektromagnetisk och elektromekanisk dynamik hos generatorer som all dynamik hos nåt och laster anses i följande diskussion vara i stadigt tillstånd (eng. ”steady-state”), dvs. de motsvarande tillståndsvariablerna är vid jämviktsvärden. Detta verkar vara ett rimligt antagande för uppdelningen i drifttillstånd för driftöverväganden för kraftsystem, medan transienter naturligtvis måste tas i beaktande för både drift- och skyddsövervägande.Both the electromagnetic and electromechanical dynamics of generators as well as all the dynamics of something and loads are considered in the following discussion to be in a steady state, ie. the corresponding state variables are at equilibrium values. This seems to be a reasonable assumption for the division into operating conditions for operating considerations for power systems, while transients must of course be taken into account for both operational and protective considerations.

Notera att förhållandet ovan inte anger om en funnen jämviktspunkt är stabil eller inte, om sådana punkter alls existerar.Note that the relationship above does not indicate whether a found equilibrium point is stable or not, if such points exist at all.

En jämviktspunkt är asymptotiskt stabil om alla närliggande lösningar inte endast stannar i närheten utan även strävar mot denna jåmviktspunkt när tiden går mot oändligheten. För normal drift antas det att driftpunkten för det studerade systemet av tillståndsvariabler efter det sista omkopplingsförfarandet, dvs. för förhållandet efter ett fel, kommer att ligga i regionen som dras till jämviktspunkten efter ett fel, vilken är en asymptotiskt stabil jämviktspunkt, om en sådan punkt existerar. Om detta antagande överskrids allvarligt, kommer det även att visa sig i likhets- och Olikhetsvillkoren.An equilibrium point is asymptotically stable if all nearby solutions not only stay close but also strive for this equilibrium point as time goes towards infinity. For normal operation, it is assumed that the operating point of the studied system of state variables after the last switching procedure, ie. for the ratio after a fault, will be in the region drawn to the equilibrium point after a fault, which is an asymptotically stable equilibrium point, if such a point exists. If this assumption is seriously exceeded, it will also show up in the Equality and Inequality Terms.

Tre uppsättningar av generiska ekvationer, en differentiell och två algebraiska reglerar således kraftsystemets drift. Enligt beskrivningen ovan beskriver den differentiella uppsättningen de fysikaliska lagar som styr det dynamiska beteendet hos systemets komponenter. De två algebraiska “likhetsvillkor” och “olikhetsvillkofl .Three sets of generic equations, one differential and two algebraic thus regulate the operation of the power system. As described above, the differential set describes the physical laws that govern the dynamic behavior of system components. The two algebraic "conditions of equality" and "conditions of inequality".

Likhetsvillkoren hänför sig till systemets totala last och totala generering. uppsättningarna innefattar Olikhetsvillkoren anger att vissa systemvariabler, såsom strömmar och spänningar, inte får överskrida maximala nivåer eller falla under minimumnivåer. Maximala nivåer kan t.ex. representera begränsningar på grund av termisk belastning hos fysisk utrustning. lO 15 20 25 30 517 963 v . , ... . . . . . . . z . . .n j : v: :nu n . ,' I Q . o v , 32 " "' 'Û I Illv I Baserat på diskussionen ovan verkar det tillräckligt att inkludera ekvationssystemen för likhets- och olikhetsvillkor tillsammans med ett mått på marginalen för att definiera drifttillstånd som används för driftsyften.The similarity conditions refer to the system's total load and total generation. the sets include The inequality conditions state that certain system variables, such as currents and voltages, may not exceed maximum levels or fall below minimum levels. Maximum levels can e.g. represent limitations due to thermal load on physical equipment. lO 15 20 25 30 517 963 v. , .... . . . . . . z. . .n j: v:: nu n. , 'I Q. o v, 32 "" '' Û I Illv I Based on the discussion above, it seems sufficient to include the systems of equations for conditions of inequality and inequality together with a measure of the margin to define operating conditions used for operational purposes.

Följande matematiska formulering skulle därför kunna utgöra en grund för uppdelningen i drifttillstånd. Grunden inkluderar likhets- och olikhetsvillkoren, dvs.The following mathematical formulation could therefore form a basis for the division into operating states. The basis includes the conditions of equality and inequality, ie.

Glæ, l , l |o ll |“< Po 7 9 HW.Glæ, l, l | o ll | “<Po 7 9 HW.

V VB tillsammans med ett “mått” av säkerhetsmarginalen, kallad M. Om M är positiv, M > 0 , är säkerhetsmarginalen tillräcklig med avseende på konstruktionskriterier för kraftsystemet, dvs. dimensioneringsregler.V VB together with a “measure” of the safety margin, called M. If M is positive, M> 0, the safety margin is sufficient with regard to design criteria for the power system, ie. sizing rules.

Likhets- och olikhetsvillkoren anses antingen vara “ok” om de är uppfyllda eller “överträdda” om de inte är uppfyllda, medan marginalen anses vara “ok” om den är positiv och “överträdd” om den är negativ.The conditions of equality and inequality are considered either "ok" if they are met or "violated" if they are not met, while the margin is considered "ok" if it is positive and "violated" if it is negative.

Drifttillstånden definierade av Fink och Carlsen skulle i den matematiska formuleringen presenterad ovan kunna klassificeras enligt listningen nedan: Normal: G ok dvs. G(J_c, X, BF Q H ok dvs. H(§,X,B)<(_) M ok dvs. M > 0 Beredskap: G ok dvs. GQ, X, 2): Q H Ok dvs. Hx,x,g)<(_) M överträdd dvs. M <0 Nödfaii; G ok dvs. G(¿,y,p)=o lO 15 20 517 963 nu nu; 33 H överträdd dvs. H (_15, y, E) > Q M överträdd dvs. M < 0 Ytterlighet: G överträdd dvs. GQ, y, 2): Q H överträdd dvs. H(1¿,y,B)> Q M överträdd dvs. M < 0 Som visat, kan de fyra drifttillstånden ovan definieras genom användning av dessa tre matematiska relationer.The operating conditions defined by Fink and Carlsen could in the mathematical formulation presented above be classified according to the listing below: Normal: G ok ie. G (J_c, X, BF Q H ok ie H (§, X, B) <(_) M ok ie M> 0 Contingency: G ok ie GQ, X, 2): Q H Ok ie. Hx, x, g) <(_) M violated ie. M <0 Nödfaii; G ok i.e. G (¿, y, p) = o lO 15 20 517 963 nu nu; 33 H violated ie. H (_15, y, E)> Q M violated ie. M <0 Extreme: G violated ie. GQ, y, 2): Q H violated ie. H (1¿, y, B)> Q M violated ie. M <0 As shown, the four operating states above can be defined using these three mathematical relations.

Under normal drift är båda uppsättningarna av algebraiska ekvationer uppfyllda och säkerhetsmarginalen är tillräcklig med avseende på tillämpbara konstruktíonskriterier. Övergången till beredskapstillstándet sker när säkerhetsmarginalen inte längre är tillräcklig, dvs. M formuleringen ovan. Om situationen fortsätter att förvärras och olikhetsvillkor inte längre är uppfyllda, förändras drifttillståndet till nödtillståndet. Om driftsituationen förvärras ytterligare och även likhetsvillkor överträds, går drifttillståndet över till ytterlighetstillstándet, vilket motsvarar ett delvis eller totalt avbrott i elkraftsystemet.During normal operation, both sets of algebraic equations are met and the safety margin is sufficient with respect to applicable design criteria. The transition to the state of emergency takes place when the safety margin is no longer sufficient, ie. M the formulation above. If the situation continues to worsen and conditions of inequality are no longer met, the operating condition changes to the emergency condition. If the operating situation worsens further and conditions of equality are also violated, the operating condition is transferred to the extreme condition, which corresponds to a partial or total interruption in the electric power system.

Claims (34)

1. 0 15 20 25 30 517 963 34 u u u ø ø n ø Q n . - PATENTKRAV l. Nätvärnssystem för skydd av ett totalt elkraftsystems (1) integritet, innefattande: en uppsättning av åtminstone tre systemskyddsterrninaler (18), och kommunikationssystem (22) som förbinder systemskydds- tenninalerna (18), vilka systemskyddsterminaler (18) i sin tur innefattar: en processorenhet (92-95), och en kommunikationsenhet (96) ansluten till processorenheten (92-95) för kommunikation på kommunikationssystemet (22), kännetecknat av att systemskyddsterrninalerna (18) i en första deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterrninaler innefattar organ för erhållande av mätsignaler (88), ansluten till processorenheten (92-95) för insamling av uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1), vilken första deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), systemskyddsterminalerna (18) i en andra deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler innefattar organ för tillhandahållande av styrsignaler (91), ansluten till processorenheten (92- 95) för tillhandahållande av styrsignaler till kraftsystemenheter, vilken andra deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), samt kommunikationsenheten (96) år anordnad för förmedling av data associerat med mätsignalerna över en väsentligen dedicerad kommunikatíonsresurs i kommunikationssystemet (22).'1. 0 15 20 25 30 517 963 34 u u u ø ø ø n ø Q n. CLAIMS 1. Network protection systems for the protection of the integrity of a total electric power system (1), comprising: a set of at least three system protection terminals (18), and communication systems (22) connecting the system protection terminals (18), which system protection terminals (18) in turn comprises: a processor unit (92-95), and a communication unit (96) connected to the processor unit (92-95) for communication on the communication system (22), characterized in that the system protection terminals (18) in a first subset of the set of system protection terminals comprise means for obtaining measurement signals (88), connected to the processor unit (92-95) for collecting measured characteristics of the electric power system (1), the first subset comprising at least two system protection terminals (18), the system protection terminals (18) in a second subset of the set of system protection terminals means for providing control signals (91), connected to the processor unit (92) - 95) for providing control signals to power system units, the second subset comprising at least two system protection terminals (18), and the communication unit (96) is arranged to transmit data associated with the measurement signals over a substantially dedicated communication resource in the communication system (22). 2. Elkraftsystem (1), innefattande ett nätvårn för skydd av ett totalt elkraftsystems (1) integritet, vilket nätvårn innefattar: en uppsättning av åtminstone tre systemskyddsterrninaler (18), och kommunikationssystem (22) som förbinder systemskydds- terminalerna (18), vilka systemskyddsterminaler (18) i sin tur innefattar: en processorenhet (92-95), och 10 15 20 25 30 517 963 35 en kommunikationsenhet (96) ansluten till processorenheten (92-95) för kommunikation på kommunikationssystemet (22), kännetecknat av att systemskyddsterminalerna (18) i en första deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler innefattar organ för erhållande av mâtsignaler (88), ansluten till processorenheten (92-95) för insamling av uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1), vilken första deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), systemskyddsterminalerna (18) i en andra deluppsåttning av uppsättningen av systemskyddsterminaler innefattar organ för tillhandahållande av styrsignaler (91), ansluten till processorenheten (92- 95) för tillhandahållande av styrsignaler till kraftsystemenheter, vilken andra deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), samt kommunikationsenheten (96) är anordnad för förmedling av data associerat med mätsignalerna över en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs i kommunikationssystemet (22).Electric power system (1), comprising a network guard for protecting the integrity of a total electric power system (1), which network guard comprises: a set of at least three system protection terminals (18), and communication systems (22) connecting the system protection terminals (18), which system security terminals (18) in turn comprise: a processor unit (92-95), and a communication unit (96) connected to the processor unit (92-95) for communication on the communication system (22), characterized in that the system protection terminals (18) in a first subset of the set of system protection terminals comprise means for obtaining measurement signals (88), connected to the processor unit (92-95) for collecting measured characteristics of the electric power system (1), the first subset comprising at least two system protection terminals ( ), the system security terminals (18) in a second subset of the set of system security terminals comprise means for providing control signals (91) connected to the processor unit (92-95) for providing control signals to power system units, the second subset comprising at least two system protection terminals (18), and the communication unit (96) being arranged to transmit data associated with the measurement signals over a substantially dedicated communication in the communication system (22). 3. System enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att karakteristiken för elkraftsystemet (1) innefattar åtminstone en av: tidsmårkta spänningsvärden: tidsmärkta strömvården; komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter; frekvens; samt stabilitetsindikatorer.System according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic of the electric power system (1) comprises at least one of: time-marked voltage values: time-marked current maintenance; complex AC quantities, so-called phase quantities; frequency; as well as stability indicators. 4. System enligt något av patentkraven 1 till 3, kännetecknat av att processorenheten (92-95) hos systemskyddsterminaler (18) som tillhör den andra deluppsättningen innefattar beslutsbearbetande organ (92) för kraftsystemstyrning.A system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the processor unit (92-95) of system protection terminals (18) belonging to the second subset comprises decision processing means (92) for power system control. 5. System enligt något av patentkraven 1 till 4, kännetecknat av att var och en av processorenheterna (92-95) hos systemskyddsterminaler (18) som tillhör den andra deluppsåttningen innefattar åtminstone en av: 10 15 20 25 30 517 963 36 organ för detektering av allvarlig risk för spänningsinstabilitet; organ för detektering av allvarlig risk för frekvensinstabilitet; organ för detektering av överträdelse av termiska gränsvärden, som påverkar kraftsystemstabilitet; organ för detektering av svagt dämpade effektsvängningar; samt organ för detektering av allvarlig risk för transient vinkelinstabilitet.A system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each of the processor units (92-95) of system protection terminals (18) belonging to the second subset comprises at least one of: means for detecting of serious risk of voltage instability; means for detecting serious risk of frequency instability; means for detecting violation of thermal limits, which affect power system stability; means for detecting weakly attenuated power fluctuations; and means for detecting the serious risk of transient angular instability. 6. System enligt något av patentkraven 1 till 5, kännetecknat av att den andra deluppsättningens systemskyddsterminaler (18) även innefattar minnesorgan (93, 95) för lagring/ hämtning av data.System according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the system protection terminals (18) of the second subset also comprise memory means (93, 95) for storing / retrieving data. 7. System enligt något av patentkraven 1 till 6, kännetecknat av att kommunikationsresursen är dimensionerad för att överföra data mellan vilka två systemskyddsterrninaler (18) i uppsättningen som helst inom en förutbestämd tid.System according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the communication resource is dimensioned for transmitting data between any two system protection terminals (18) in the set within a predetermined time. 8. System enligt patentkrav 7, kännetecknat av att den förutbestämda tiden är mindre än 5 s.System according to claim 7, characterized in that the predetermined time is less than 5 s. 9. System enligt patentkrav 8, kännetecknat av att den förutbestämda tiden år mindre än 1 s.System according to claim 8, characterized in that the predetermined time is less than 1 s. 10. System enligt något av patentkraven l till 9, kännetecknat av att åtminstone tre av systemskyddsterminalema (18) är försedda med åtminstone två kommunikationslänkar var.System according to one of Claims 1 to 9, characterized in that at least three of the system protection terminals (18) are provided with at least two communication links each. 11. System enligt patentkrav 10, kännetecknat av att åtminstone två av systemskyddsterminalerna ( 18) är försedda med åtminstone tre kommunikationslänkar var. 10 15 20 25 30 517 963 37System according to claim 10, characterized in that at least two of the system protection terminals (18) are provided with at least three communication links each. 10 15 20 25 30 517 963 37 12. System enligt något av patentkraven 1 till 11, kännetecknat av att datat överfört i kommunikationssystemet (22) år tillgängligt för alla systemskyddsterminaler (18) i uppsättningen.System according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the data transmitted in the communication system (22) is available for all system protection terminals (18) in the set-up. 13. System enligt något av patentkraven 1 till 12, kännetecknat av att åtminstone en av uppsättningens systemskyddsterminaler (18) vidare innefattar organ för externt informationsutbyte (97).A system according to any one of claims 1 to 12, characterized in that at least one of the system protection terminals (18) of the set further comprises means for external information exchange (97). 14. System enligt något av patentkraven l till 13, kännetecknat av att systemskyddsterminalerna (18) är väsentligen dedicerade terminaler.System according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the system protection terminals (18) are substantially dedicated terminals. 15. Systemskyddsförfarande för skydd av integriteten för ett totalt elkraftsystem (1), som har en uppsättning av åtminstone tre systemskydds- terminaler (18), innefattande stegen: att samla in mätsignaler (72) associerade med uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1) i en första deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler (18), vilken första deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), att förmedla data associerat med mätsignalerna (72) över en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs till en andra deluppsättning av uppsättningen av systemskyddsterminaler (18), vilken andra deluppsättning innefattar åtminstone två systemskyddsterminaler (18), att i den andra deluppsättriingens skyddsterminaler (18) bearbeta datat för bestämning av eventuellt behov för systemskyddsåtgärder, samt om systemskyddsåtgärder är nödvändiga, att tillhandahålla styr- signaler till enheter i elkraftsystemet (1). iA system protection method for protecting the integrity of a total electric power system (1), having a set of at least three system protection terminals (18), comprising the steps of: collecting measurement signals (72) associated with measured characteristics of the electric power system (1) in a the first subset of the set of system terminals (18), the first subset comprising at least two system terminals (18), transmitting data associated with the measurement signals (72) over a substantially dedicated communication resource to a second subset of the set of system terminals (18); comprises at least two system protection terminals (18), in the protection terminals (18) of the second subset, processing the data to determine any need for system protection measures, and if system protection measures are necessary, to provide control signals to units in the electric power system (1). in 16. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 15, kännetecknat av att karakteristiken för elkraftsystemet (1) innefattar åtminstone en av: tidsmärkta spänningsvärden: tidsmärkta strömvärden; komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter; frekvens; samt 10 15 20 25 30 517 963 38 stabilitetsindikatorer.System protection method according to claim 15, characterized in that the characteristic of the electric power system (1) comprises at least one of: time-marked voltage values: time-marked current values; complex AC quantities, so-called phase quantities; frequency; and 10 15 20 25 30 517 963 38 stability indicators. 17. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 15 eller 16, kännetecknat av att bearbetningssteget vidare innefattar åtminstone ett av stegen: detektering av eventuell förekomst av allvarlig risk för spänningsinstabilitet; detektering av eventuell förekomst av allvarlig risk för frekvensinstabilitet; detektering av eventuell förekomst av överträdelse av termiska gränsvärden, som påverkar kraftsysternstabilitet; detektering av eventuell förekomst av svagt dämpade effektsvängningar; samt detektering av eventuell förekomst av allvarlig risk för transient vinkelinstabilitet.System protection method according to claim 15 or 16, characterized in that the processing step further comprises at least one of the steps: detecting any occurrence of serious risk of voltage instability; detection of the possible presence of a serious risk of frequency instability; detecting the possible occurrence of violation of thermal limits, which affect power system stability; detecting the possible occurrence of weakly attenuated power fluctuations; and detection of the possible presence of serious risk of transient angular instability. 18. Systemskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 17, kännetecknat av det ytterligare steget att lagra datat i den andra deluppsättningens systernskyddsterrninaler (1 8) .System protection method according to one of Claims 15 to 17, characterized by the further step of storing the data in the sister protection terminals (18) of the second subset. 19. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 18, kännetecknat av att bearbetningssteget innefattar steget att hämta det lagrade datat.System protection method according to claim 18, characterized in that the processing step comprises the step of retrieving the stored data. 20. Systemskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 19, kännetecknat av att kommunikationssteget utförs inom en förutbestämd tid.System protection method according to one of Claims 15 to 19, characterized in that the communication step is carried out within a predetermined time. 21. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 20, kännetecknat av att den förutbestämda tiden är mindre än 5 s.System protection method according to claim 20, characterized in that the predetermined time is less than 5 s. 22. Systemskyddsförfarande enligt patentkrav 21, kännetecknat av att den förutbestämda tiden är mindre än 1 s. 10 15 20 25 30 517 963 39 n coca nSystem protection method according to claim 21, characterized in that the predetermined time is less than 1 s. 10 15 20 25 30 517 963 39 n coca n 23. Systernskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 22, kännetecknat av att kommunikationssteget vidare innefattar steget att göra allt data tillgängligt för alla systemskyddsterminaler (18) i den andra deluppsättningen. -The sister protection method according to any one of claims 15 to 22, characterized in that the communication step further comprises the step of making all data available to all system protection terminals (18) in the second subset. - 24. Systemskyddsförfarande enligt något av patentkraven 15 till 23, kännetecknat av att bearbetningssteget vidare innefattar steget att utbyta extern information.System protection method according to one of Claims 15 to 23, characterized in that the processing step further comprises the step of exchanging external information. 25. Systemskyddsterminal (18) för skydd av ett totalt elkraftsystems (1) integritet, innefattande: en processorenhet (92-95), och en kommunikationsenhet (96) ansluten till processorenheten (92-95), kännetecknad av att systemskyddsterminalen (18) innefattar: organ för erhållande av mätsignaler (88), ansluten till processor- enheten (92-95) för insamling av uppmätt karakteristik för elkraftsystemet (1) , samt organ för tillhandahållande av styrsignaler (91), ansluten till processorenheten (92-95) för att tillhandahålla styrsignaler till kraftsystemenheter, vilken kommunikationsenhet (96) är anordnad för förmedling av data associerat med mätsignalerna över en väsentligen dedicerad kommunikationsresurs.System protection terminal (18) for protecting the integrity of an entire electric power system (1), comprising: a processor unit (92-95), and a communication unit (96) connected to the processor unit (92-95), characterized in that the system protection terminal (18) comprises : means for obtaining measurement signals (88), connected to the processor unit (92-95) for collecting measured characteristics of the electric power system (1), and means for providing control signals (91), connected to the processor unit (92-95) for providing control signals to power system units, the communication unit (96) being arranged to transmit data associated with the measurement signals over a substantially dedicated communication resource. 26. Systemskyddsterminal enligt patentkrav 25, kännetecknad av att karakteristiken för elkraftsystemet (1) innefattar åtminstone ett av: tidsmärkta spänningsvården: tidsmärkta strömvärden; komplexa växelströmsstorheter, så kallade fasstorheter; frekvens; samt stabilitetsindikatorer. 10 15 20 25 30 517 963System protection terminal according to claim 25, characterized in that the characteristic of the electric power system (1) comprises at least one of: time-marked voltage maintenance: time-marked current values; complex AC quantities, so-called phase quantities; frequency; as well as stability indicators. 10 15 20 25 30 517 963 27. Systemskyddstermínal enligt patentkrav 25 eller 26, kännetecknad av att processorenheten (92-95) innefattar beslutsbearbetande organ (92) för kraftsystemstyrning.System protection terminal according to claim 25 or 26, characterized in that the processor unit (92-95) comprises decision processing means (92) for power system control. 28. Systemskyddsterminal enligt något av patentkraven 25 till 27, kännetecknad av att processorenheten (92-95) innefattar åtminstone ett av: organ för detektering av allvarlig risk för spänningsinstabilitet; organ för detektering av allvarlig risk för frekvensinstabilitet; organ för detektering av överträdelse av termiska gränsvärden, som påverkar kraftsystemstabilitet; organ för detektering av svagt dämpade effektsvängningar; samt organ för detektering av allvarlig risk för transient vinkelinstabilitet.System protection terminal according to one of Claims 25 to 27, characterized in that the processor unit (92-95) comprises at least one of: means for detecting a serious risk of voltage instability; means for detecting serious risk of frequency instability; means for detecting violation of thermal limits, which affect power system stability; means for detecting weakly attenuated power fluctuations; and means for detecting the serious risk of transient angular instability. 29. Systemskyddsterminal enligt något av patentkraven 25 till 28, känneteclmad av minnesorgan (93, 95) för lagring av data.System protection terminal according to one of Claims 25 to 28, characterized by memory means (93, 95) for storing data. 30. Systemskyddsterrninal enligt något av patentkraven 25 till 29, kännetecknad av att kommunikationsenheten (96) är anordnad för kommunikation på åtminstone två kommunikationslänkar, vid användning av den dedicerade kommunikationsresursen.System protection terminal according to one of Claims 25 to 29, characterized in that the communication unit (96) is arranged for communication on at least two communication links, when using the dedicated communication resource. 31. Systemskyddsterminal enligt patentkrav 30, kännetecknad av att kommunikationsenheten (96) är anordnad för kommunikation på åtminstone tre kommunikationslänkar, vid användning av den dedicerade kommunikationsresursen.System protection terminal according to claim 30, characterized in that the communication unit (96) is arranged for communication on at least three communication links, when using the dedicated communication resource. 32. Systemskyddsterminal enligt något av patentkraven 25 till 31, kännetecknad av organ för externt informationsutbyte (97).System security terminal according to one of Claims 25 to 31, characterized by means for external information exchange (97). 33. En datorprogramsprodukt som innefattar datorkodsorgan och / eller mjukvarukodsdelar för att få en processor att utföra stegen i något av patentkraven 15 till 24. 0 n u I! una: n ...' g: - - 'I 2 t: . ° ; - -- -' z n u oo : : z 'z :nn-u . ,° v 1 , n . , 517 963 41A computer program product comprising computer code means and / or software code portions for causing a processor to perform the steps of any one of claims 15 to 24. 0 n u I! una: n ... 'g: - -' I 2 t:. °; - - - 'z n u oo:: z' z: nn-u. , ° v 1, n. , 517 963 41 34. En datorprogramsprodukt enligt patentkrav 33 ínrymd på, eller i, ett för datorn läsbart medium.A computer program product according to claim 33 contained in, or in, a computer readable medium.
SE0002050A 2000-05-31 2000-05-31 Mains protection system for the protection of the integrity of a total electrical power system, electric power system including a network protection, system protection procedure, system protection terminal and computer software product SE517963C2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0002050A SE517963C2 (en) 2000-05-31 2000-05-31 Mains protection system for the protection of the integrity of a total electrical power system, electric power system including a network protection, system protection procedure, system protection terminal and computer software product
SE0002801A SE517714C2 (en) 2000-05-31 2000-07-31 Mains protection system for protecting the integrity of a total electrical power system against slightly damped power fluctuations, electric power system including a network protection, system protection system procedure, system protection terminal, computer program product and computer readable medium
US09/653,265 US6476521B1 (en) 2000-05-31 2000-08-31 Power oscillation protection
AU2001262824A AU2001262824A1 (en) 2000-05-31 2001-05-16 Power oscillation protection
PCT/SE2001/001067 WO2001093405A1 (en) 2000-05-31 2001-05-16 System protection scheme
AU2001262823A AU2001262823A1 (en) 2000-05-31 2001-05-16 System protection scheme
PCT/SE2001/001068 WO2001093401A1 (en) 2000-05-31 2001-05-16 Power oscillation protection
US10/446,155 US20040010350A1 (en) 2000-05-31 2003-05-28 Distributed power generation system protection scheme

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0002050A SE517963C2 (en) 2000-05-31 2000-05-31 Mains protection system for the protection of the integrity of a total electrical power system, electric power system including a network protection, system protection procedure, system protection terminal and computer software product

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0002050D0 SE0002050D0 (en) 2000-05-31
SE0002050L SE0002050L (en) 2001-12-01
SE517963C2 true SE517963C2 (en) 2002-08-06

Family

ID=20279928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0002050A SE517963C2 (en) 2000-05-31 2000-05-31 Mains protection system for the protection of the integrity of a total electrical power system, electric power system including a network protection, system protection procedure, system protection terminal and computer software product

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001262823A1 (en)
SE (1) SE517963C2 (en)
WO (1) WO2001093405A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004011551A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-29 A. Eberle Gmbh Device for the prevention of major disorders in electrical supply networks
EP2124311A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-25 ABB Research LTD Time delay compensation in power system control
CN102355055B (en) * 2011-09-09 2014-04-30 航天科工深圳(集团)有限公司 Acquisition terminal of power distribution network capable of realizing data synchronization
CN102394742A (en) * 2011-09-09 2012-03-28 航天科工深圳(集团)有限公司 Method and device for synchronically acquiring terminal data of powder distribution network
WO2015164292A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-29 Siemens Aktiengesellschaft Flexible control architecture for microgrid resiliency
CN104898606A (en) * 2015-04-10 2015-09-09 航天科工深圳(集团)有限公司 Intelligent ring main unit and monitoring unit system and monitoring method thereof
US10983150B2 (en) 2017-08-28 2021-04-20 General Electric Technology Gmbh Systems and methods for detecting and evaluating oscillations in an electrical power grid
CN112653240B (en) * 2020-12-15 2023-10-03 贵州电网有限责任公司 Power distribution network protection configuration method considering network performance constraint

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3634893B2 (en) * 1995-05-23 2005-03-30 株式会社日立製作所 Transmission terminal device

Also Published As

Publication number Publication date
SE0002050L (en) 2001-12-01
SE0002050D0 (en) 2000-05-31
AU2001262823A1 (en) 2001-12-11
WO2001093405A1 (en) 2001-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10971933B2 (en) Distributed control in electric power delivery systems
US6476521B1 (en) Power oscillation protection
US20040010350A1 (en) Distributed power generation system protection scheme
Novosel et al. IEEE PSRC report on performance of relaying during wide-area stressed conditions
US11128127B2 (en) FLISR without communication
KR20170015913A (en) Fault protection in converter-based dc distribution systems
Zhang et al. Remedial action schemes and defense systems
Zima Special protection schemes in electric power systems: literature survey
SE517963C2 (en) Mains protection system for the protection of the integrity of a total electrical power system, electric power system including a network protection, system protection procedure, system protection terminal and computer software product
Ashok et al. A comprehensive review on wide-area protection, control and monitoring systems
Robak et al. Transient stability enhancement by series braking resistor control using local measurements
Elmitwally et al. A Coordination Scheme for a Combined Protection System Considering Dynamic Behavior and Wind DGs Fault Ride-Through Constraints
Allen Effects of wide-area control on the protection and operation of distribution networks
Jonsson Protection Strategies to Mitigate Major Power Systems Breakdowns
WO2020198565A1 (en) Feeder line fault response using direct current interconnection system
Ljungberg Evaluation of a Centralized Substation Protection and Control System for HV/MV Substation
Lee et al. Utilizing under voltage load shedding strategy to prevent delayed voltage recovery problem in korean power system
Sishuba et al. Adaptive control system for continuity of supply using dispersed generators
Amer et al. An Overview in Protection Coordination Methods for Mitigation DGs Penetration in Distribution System.
Miller et al. Fault contribution considerations for wind plant system design and power system protection issues
Begovic et al. On wide area protection
Pandya et al. Considerations for the Protection of Adjustable Speed Drive Installations
Wei et al. Optimal breaker failure protection for potential over-limit short-circuit current
Ballal et al. Integrating synchrophasor technology for the improvements in system integrity protection schemes under stressed conditions
Hesaraki Remedial action schemes for power system performance enhancement using protective relaying

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed