Способ и устройство для наблюдения состояния сети
Формула / Реферат
1. Способ для определения электрических параметров трехфазной сети переменного напряжения с первой, второй и третьей фазой, содержащий этапы
измерения соответствующего значения напряжения первой, второй и третьей фаз по отношению к нейтральному проводнику в первый момент времени,
преобразования трех значений напряжения в первый момент времени в полярные координаты с амплитудой напряжения и фазовым углом,
повторения измерения и преобразования для по меньшей мере одного другого момента времени и
определения текущей частоты, амплитуды напряжения и/или фазового угла по меньшей мере одной из фаз из преобразованных в полярные координаты значений напряжения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения частоты применяется регулирование частоты, которое отрабатывает первую вспомогательную частоту.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для регулирования частоты формируется первый разностный угол как разность между фазовым углом, сформированным при преобразовании, и первым запаздывающим на время выборки вспомогательным фазовым углом, причем этот первый разностный угол умножается на первый коэффициент усиления и/или суммируется с начальным значением частоты, чтобы получить первую вспомогательную частоту, и первый вспомогательный фазовый угол определяется из первой вспомогательной частоты.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для улучшения определения частоты определяется второй вспомогательный фазовый угол с второй вспомогательной частотой.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что
второй разностный угол формируется как разность между первым вспомогательным фазовым углом и вторым, отстающим на время выборки, вспомогательным фазовым углом,
вспомогательная разностная частота формируется как разность между второй вспомогательной частотой и первой вспомогательной частотой,
из второго разностного угла и вспомогательной разностной частоты формируется вспомогательное угловое ускорение, причем вспомогательное угловое ускорение является характерным для второй производной второго вспомогательного фазового угла по времени, причем второй вспомогательный фазовый угол и вторая вспомогательная частота вычисляются из вспомогательного углового ускорения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что вспомогательное угловое ускорение формируется как разность между вторым разностным углом или умноженным на второй коэффициент усиления вторым разностным углом и вспомогательной разностной частотой или умноженной на третий коэффициент усиления вспомогательной разностной частотой.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что получаемая при преобразовании амплитуда напряжения выдается как определенное выходное напряжение, получаемый при преобразовании фазовый угол дифференцируется по времени и выдается как определенная частота или как определенная сравнительная частота, вторая вспомогательная частота выдается как определенная частота и/или второй вспомогательный фазовый угол выдается как определенный фазовый угол фазы, причем предпочтительно один или несколько из выдаваемых параметров перед выдачей фильтруются.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап контроля сети переменного напряжения на наличие по меньшей мере одной сетевой помехи из списка, включающего в себя
потерю угловой стабильности,
возникновение изолированной сети,
возникновение 3-фазного короткого замыкания,
возникновение 2-полюсного короткого замыкания и/или
предоставление сигнала для указания наличия одной из сетевых помех.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что измерение или определение электрических параметров контролируется на наличие помехи измерений, и при возникновении помехи измерений определение продолжается в форме оценки, базируясь на последних примененных параметрах.
10. Способ ввода электрической энергии в электрическую сеть переменного напряжения, содержащий этапы
определения электрических параметров электрической сети переменного напряжения, причем определение электрических параметров осуществляется способом по любому из пп.1-9,
введения электрического переменного тока в сеть переменного напряжения,
контроля сети переменного напряжения на наличие по меньшей мере одной сетевой помехи из списка, включающего в себя
потерю угловой стабильности и
возникновение образования изолированной сети, и
если возникает по меньшей мере одна из упомянутых сетевых помех, введения мер для поддержки сети переменного напряжения.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что дополнительно сеть переменного напряжения контролируется на наличие, по меньшей мере, другой сетевой помехи из списка, включающего в себя
возникновение 3-фазного короткого замыкания и
возникновение 2-полюсного короткого замыкания, и
вводятся меры для поддержки сети переменного напряжения, если возникает по меньшей мере одна из упомянутых сетевых помех.
12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что сетевые помехи определяются, начиная с возникновения соответствующей сетевой помехи, в пределах времени определения менее одного сетевого периода, в частности в пределах времени определения менее половины сетевого периода, и/или что меры для поддержки сети, начиная с возникновения сетевой помехи, вводятся в пределах времени реакции менее сетевого периода, в частности в пределах времени реакции менее половины сетевого периода.
13. Измерительное устройство для определения электрических параметров 3-фазной электрической сети переменного напряжения, в частности, по меньшей мере, частоты и фазы сети переменного напряжения, содержащее средство измерения напряжения для измерения электрического мгновенного напряжения каждой из трех фаз по отношению к нейтральному проводнику, вычислительный блок для определения, по меньшей мере, частоты и фазы электрической сети, причем вычислительный блок выполнен с возможностью осуществления операций способа по любому из пп.1-9.
14. Устройство ввода для ввода электрической энергии в сеть переменного напряжения, содержащее измерительное устройство для измерения электрических параметров сети переменного напряжения и блок ввода для ввода электрической энергии в сеть переменного напряжения, содержащий вычислительный блок, причем вычислительный блок выполнен с возможностью осуществления операций способа по любому из пп.10-12.
15. Установка ветровой энергии для преобразования энергии ветра в электрическую энергию и для ввода электрической энергии в сеть переменного напряжения, содержащая измерительное устройство по п.13 и/или устройство ввода по п.14.

Текст
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ СОСТОЯНИЯ СЕТИ Предложенное изобретение относится к способу для определения электрических параметров трехфазной сети переменного напряжения с первой, второй и третьей фазой, содержащему этапы измерения соответствующего значения напряжения первой, второй и третьей фаз по отношению к нейтральному проводнику в первый момент времени, преобразования трех значений напряжения в первый момент времени в полярные координаты с амплитудой напряжения и фазовым углом,повторения измерения и преобразования по меньшей мере для одного другого момента времени и определения текущей частоты, амплитуды напряжения и/или фазового угла по меньшей мере одной из фаз из преобразованных в полярные координаты значений напряжения. Настоящее изобретение относится к способу определения электрических параметров 3-фазной сети переменного напряжения с первой, второй и третьей фазой. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу ввода электрической энергии в электрическую сеть переменного напряжения. Кроме того,настоящее изобретение относится к устройству для определения электрических параметров 3-фазной сети переменного напряжения, а также к устройству для ввода электрической энергии в электрическую сеть переменного напряжения. Кроме того, настоящее изобретение относится также к установке ветровой энергии, которая предназначена для определения электрических параметров сети переменного напряжения и/или ввода электрической энергии в электрическую сеть переменного напряжения. В частности, для того чтобы ввести электрическую энергию в существующую электрическую сеть переменного напряжения, необходимо по возможности точно знать ее. Важным является знание частоты переменного напряжения в сети, а также амплитуд и фаз напряжений. Но также для других целей, которые могут быть взаимосвязаны с вводом энергии, как, например, распознавание помех в сети, желательным является по возможности точное и по возможности своевременное определение прежде всего электрических напряжений сети. Для того чтобы определить частоту и фазовый угол переменного напряжения электрической сети переменного напряжения, обычно определяются переходы через ноль напряжения. Временной интервал между двумя соседними переходами через ноль напряжения соответствует половине длительности периода, откуда может быть вычислена частота. Тем самым также можно определить фазовое положение из перехода через ноль и частоты или обоих переходов через ноль. Недостатком при этом является то, что соответственно, по меньшей мере, временная длительность половины периода требуется, чтобы определить частоту и, тем самым, изменения частоты. Одновременно качество при таких способах измерения может быть недостаточным. В особенности для сетей переменного напряжения, которые все более снабжаются и поддерживаются децентрализованными источниками энергоснабжения, значение имеет по возможности быстрое измерение по возможности с более высоким качеством. Также значение имеет надежное и быстрое определение сетевых помех,таких как возникновение коротких замыканий. Задачей настоящего изобретения является, таким образом, предложить способ или соответствующее устройство, усовершенствованные для преодоления по меньшей мере одного из вышеназванных недостатков. В частности, должен быть предложен способ измерения, который в максимальной степени усовершенствован в отношении скорости и качества. Предложен по меньшей мере один альтернативный способ измерения и альтернативный способ ввода энергии, а также соответствующие устройства. В качестве уровня техники здесь можно сослаться на следующие документы: DE 10113786 А 1, ЕР 004984 А 1 и DE 19944680 А 1. В соответствии с изобретением предложен способ для определения электрических параметров 3 фазной сети переменного напряжения согласно п.1 формулы изобретения. При этом исходят из 3-фазной сети переменного напряжения с первой, второй и третьей фазой. Указание фазового угла относится далее принципиально к первой фазе, если не указано иным образом. Индексы от 1 до 3, в частности, напряжений или фазовых положений относятся в принципе к первой,второй и третьей фазе. На первом этапе способа в первый момент времени для первой, второй и третьей фазы определяется или измеряется, соответственно, значение напряжения, а именно фазное напряжение, то есть напряжение по отношению к нейтральному проводнику или другому нейтральному потенциалу. На следующем этапе осуществляется преобразование измеренных в первый момент времени значений напряжения в полярных координатах в комплексные значения, вследствие чего получают амплитуду и фазовый угол. Фазовый угол относится при этом к первому напряжению. Преобразование может быть выполнено следующим образом: На следующем этапе измерение и преобразование повторяется для по меньшей мере одного другого момента времени. Таким образом, имеются по меньшей мере для двух моментов времени преобразованные в полярные координаты измерения напряжения. Из этих значений в полярных координатах затем определяются частота, амплитуда напряжения и/или фазовый угол по меньшей мере одной из фаз. Обычно способ мог бы быть реализован в цифровой форме. В этом случае описанные этапы способа выполнялись бы, по меньшей мере частично, последовательно во времени друг за другом. В частности, в первый момент времени измеряется напряжение трех фаз, выполняется преобразование и затем во второй, последующий момент времени снова измеряются напряжения трех фаз. В принципе, также при-1 021435 нимается во внимание аналоговое преобразование, причем, по существу, могло бы выполняться непрерывное измерение. Предпочтительным образом вычисляется текущая частота, амплитуда напряжения и фазы трех напряжений. Также предпочтительно моменты времени измерения разнесены на менее чем полпериода,исходя из ожидаемой частоты. Предпочтительным образом для определения эффективной частоты трех переменных напряжений применяется регулирование частоты, которое явно работает не по принципу контура фазовой автоподстройки частоты (PLL) и отрабатывает первую вспомогательную частоту. Для этого применяется контур регулирования. Первая вспомогательная частота является в принципе параметром состояния и результатом этого контура регулирования и может далее оцениваться в качестве промежуточного параметра. В принципе и первая вспомогательная частота сама может применяться как полученная текущая частота. Из вспомогательной частоты может определяться вспомогательный угол. Путем сравнения фазового угла, который был определен при преобразовании координат, с вспомогательным фазовым углом может вырабатываться параметр для генерирования первой вспомогательной частоты. Предпочтительным образом для регулирования частоты формируется первый разностный угол. Этот первый разностный угол получается как разность между фазовым углом, который получается при преобразовании координат, и первым запаздывающим на время выборки вспомогательным фазовым углом. Этот первый разностный угол мог бы также интерпретироваться как частота или разностная частота, потому что каждый раз разность между фазовым углом с фазовым углом, отстающим на шаг выборки, соответствует частоте. Упомянутый первый разностный угол согласно этой форме выполнения умножается на первый коэффициент усиления и/или суммируется с начальным значением частоты, чтобы получить первую вспомогательную частоту. Первый вспомогательный фазовый угол определяется из первой вспомогательной частоты. В качестве начальной частоты может применяться ожидаемая частота, в частности номинальная частота или, соответственно, номинальная круговая частота сети. Предпочтительным образом для улучшения определения частоты предложено определять второй вспомогательный фазовый угол с второй вспомогательной частотой. Такая вторая вспомогательная частота может, при необходимости, после фильтрации выдаваться как определенная текущая частота. Предпочтительным образом такая вторая вспомогательная частота и второй вспомогательный фазовый угол основываются на первой вспомогательной частоте и первом вспомогательном фазовом угле согласно одной из предыдущих форм выполнения. Предпочтительным образом вторая вспомогательная частота и второй вспомогательный фазовый угол определяются, в частности регулируются, на основе заданного динамического режима в зависимости от первой вспомогательной частоты и первого вспомогательного фазового угла. Согласно форме выполнения предложено, исходя из первого вспомогательного фазового угла и второго вспомогательного фазового угла, определять второй разностный угол. Этот второй разностный угол формируется как разность между первым вспомогательным фазовым углом и вторым, отстающим на время выборки вспомогательным фазовым углом. Кроме того, первая и вторая вспомогательная частота принимаются за основу, и отсюда определяется вспомогательная разностная частота. Вспомогательная разностная частота формируется какразность между второй, отстающей на время выборки вспомогательной частотой и первой вспомогательной частотой. Кроме того, из второго разностного угла и вспомогательной разностной частоты определяется вспомогательное угловое ускорение. Это вспомогательное угловое ускорение является характерным для второй производной второго вспомогательного фазового угла по времени, и второй вспомогательный фазовый угол и вторая вспомогательная частота вычисляются из этого вспомогательного углового ускорения. Предпочтительным образом вспомогательное угловое ускорение формируется как разность между вторым разностным углом и вспомогательной разностной частотой, причем второй разностный угол и/или вспомогательная разностная частота, соответственно, могут учитываться как умноженные на коэффициент усиления. В частности, формирование разности с вспомогательной разностной частотой, что также может обозначаться как включение вспомогательной разностной частоты с коэффициентом усиления, который в принципе может также быть равен 1, действует в зависимости от выбора коэффициентов усиления демпфирующим образом на динамику второй вспомогательной частоты, насколько этапы способа или признаки способа могут интерпретироваться по их действию. Согласно предпочтительной форме выполнения получаемая при преобразовании амплитуда напряжения выдается как определенное выходное напряжение. Кроме того, или альтернативно, согласно этой форме выполнения получаемый при преобразовании фазовый угол дифференцируется по времени, что может осуществляться дискретно или непрерывно, и выдаваться как определенная частота. В качестве альтернативы этот дифференциальный фазовый угол также может выдаваться как определенная сравнительная частота, если, в частности, другой параметр выдается в качестве определенной частоты. Дополнительно или в качестве альтернативы вторая вспомогательная частота выдается как опреде-2 021435 ленная частота и дополнительно или альтернативно второй вспомогательный фазовый угол - как определенный фазовый угол фазы, в частности первой фазы. Один, несколько или все упомянутые параметры могут перед выдачей, при необходимости, соответствующим образом фильтроваться. Подлежащие выдаче параметры, в особенности выдаваемая в качестве определенной частоты вторая вспомогательная частота и выдаваемый в качестве определенного фазового угла второй вспомогательный фазовый угол, образуют, таким образом, продукт, получаемый в способе. Такая выдаваемая определенная частота и такой выдаваемый определенный фазовый угол отличаются, в частности, быстрым определением. Это значит, в частности, что выдача определенной частоты, которая имеет изменение частоты измеряемой сети переменного напряжения во временном интервале меньше, чем половина длительности периода, отличается уже в этом от обычного определения частоты путем измерения переходов через ноль напряжения. Если желательно, мог бы, естественно, соответствующий изобретению способ проектироваться или реализовываться более медленно. Согласно форме выполнения сеть переменного напряжения дополнительно контролируется на наличие сетевой помехи. К таким сетевым помехам относятся потеря угловой стабильности,возникновение изолированной сети,возникновение 3-фазного короткого замыкания и возникновение 2-полюсного короткого замыкания. Возникновение 3-фазного короткого замыкания может, в частности, распознаваться по прерыванию 3-фазных напряжений и, тем самым, по прерыванию преобразованной амплитуды напряжения. При 2 полюсном коротком замыкании прерывается, в принципе, только одно напряжение, если измерялось наd-стороне DY-трансформатора (трансформатора от соединения треугольником к соединению звездой), и 2-полюсное короткое замыкание возникло на D-стороне. Это может распознаваться, например, по осциллирующей амплитуде напряжения для преобразованного напряжения. При потере угловой стабильности (LOS) дифференцирование фазового угла (d/dt) отклоняется от сетевой частоты и сетевой круговой частоты. Для определения таких потерь угловой стабильности желательно быстрое определение угла или частоты. При возникновении изолированной сети (LOM) фактическая частота смещается постепенно из диапазона номинальной частоты и, в частности, уходит из заданного диапазона допусков. Тем самым следует исходить из того, что участок сети, в котором выполняются измерения, потерял контакт с более крупной главной сетью со стабильной частотой. Чтобы показать наличие сетевых помех, может обеспечиваться соответствующий сигнал. Такой сигнал может обеспечиваться в процессорном блоке или выдаваться как выдаваемый сигнал. В любом случае такой сигнал следует рассматривать как продукт способа. В частности, быстрое и целенаправленное распознавание по меньшей мере одного типа из упомянутых сетевых помех является намеченной целью и характеризует такой сигнал. В частности, для потери угловой стабильности и образования изолированной сети в соответствии с изобретением было выявлено, что они преобладающим образом могут ожидаться в случае сетей с децентрализованными источниками энергоснабжения. При этом быстрое и надежное распознавание имеет значение, чтобы, при необходимости, было возможным быстрое и целенаправленное вмешательство. Предпочтительным образом измерение или определение электрических параметров контролируется на наличие сетевой помехи, чтобы распознать возможную сетевую помеху. При возникновении сетевой помехи определение продолжается в смысле оценки, базируясь на последних примененных параметрах. О фактическом определении может идти речь лишь постольку, поскольку можно исходить из в принципе постоянного продолжения существования электрических параметров сети переменного напряжения. В этом отношении предлагается, основываясь на определенных последними, в частности, внутренних параметрах способа, определение полностью или частично продолжать без учета входных измеряемых параметров. В этом отношении осуществляется, по меньшей мере, оценка желательных параметров, при этом не выполняется никакое или выполняется лишь частичное согласование оцениваемых параметров в зависимости от измеряемых параметров. В соответствии с изобретением или согласно форме выполнения предлагается электрические параметры электрической сети переменного напряжения измерять, в частности, с применением вышеописанного способа и, основываясь на этом, вводить электрический переменный ток в сеть переменного напряжения, предпочтительно 3-фазную. При этом сеть переменного напряжения контролируется на наличие,по меньшей мере, сетевой помехи типа потери угловой стабильности или возникновения образования изолированной сети. В зависимости от контроля, если возникает по меньшей мере один из типов упомянутых сетевых помех, вводятся меры для поддержки сети переменного напряжения. В принципе также принимается во внимание то, что ввод энергии в зависимости от сетевой помехи прерывается и соответствующий производитель энергии отсоединяется от сети. Предпочтительным образом для контроля потери угловой стабильности и/или возникновения образования изолированной сети контролируется появление 3-фазного короткого замыкания и/или появление 2-полюсного короткого замыкания и вводятся меры для поддержки сети переменного напряжения, если возникает по меньшей мере один из типов упомянутых сетевых помех. Другое выполнение предлагает, что способ для ввода электрической энергии применяет соответствующий изобретению способ, в частности, чтобы определять частоту и фазу сети в качестве базы для ввода, а также распознавать возможные сетевые помехи, чтобы иметь возможность быстро и целенаправленно вводить соответствующие меры. Ввод энергии в электрическую сеть переменного напряжения может тогда известным способом осуществляться, как, например, с применением 3-фазного инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный), который, исходя из промежуточного контура постоянного напряжения, вырабатывает три фазы посредством соответствующего импульсного образца с помощью полупроводниковых переключателей. Соответственно, необходимая информация о частоте и фазе может при этом обеспечиваться с помощью соответствующего изобретению способа. При контроле сетевых помех, предпочтительно начиная с возникновения соответствующей сетевой помехи, она определяется в пределах времени определения меньше сетевого периода, в частности в пределах времени определения меньше половины сетевого периода. Также предлагается меры для поддержки сети, начиная с возникновения сетевой помехи, вводить в пределах времени реакции меньше сетевого периода, в частности, в пределах времени реакции меньше половины сетевого периода. Для того чтобы сетевые помехи соответственно быстро определять, чтобы за упомянутое короткое время определить сетевую помеху, а также за упомянутое короткое время ввести меры поддержки, предложен, как описано выше, соответствующий изобретению способ, который для определения не ограничивается измерением переходов через ноль напряжения, а скорее может выполнять измерения независимо от переходов через ноль напряжения и многократно между переходами через ноль напряжения и может соответственно быстро выдавать результаты. Кроме того, предложено измерительное устройство для определения электрических параметров 3 фазной электрической сети переменного напряжения, которое, по существу, реализует соответствующий изобретению способ измерения. Для этого применяется по меньшей мере одно средство измерения для измерения электрического мгновенного напряжения каждой из трех фаз по отношению к нейтральному проводнику, таким образом, для измерения фазных напряжений. Кроме того, предусмотрен вычислительный блок для определения частоты и фазы электрической сети. Средства измерения выдают, в частности, в цифровой форме, измеренные напряжения в каждый момент времени выборки на вычислительный блок. На вычислительном устройстве реализуются вычислительные этапы соответствующей формы выполнения соответствующего изобретению способа измерения. В частности, вычислительные этапы могут быть реализованы на сигнальном процессоре, хотя теоретически также возможна реализация посредством аналогового вычислителя или аналоговой схемы. Кроме того, предложено устройство ввода энергии для ввода электрической энергии в сеть переменного напряжения. Устройство ввода энергии содержит по меньшей мере одно измерительное устройство и блок ввода. Измерительное устройство, которое выполнено, в частности, согласно вышеописанной форме выполнения, определяет, в частности, частоту и фазу электрической сети переменного напряжения. Эти параметры образуют основу для ввода энергии и, в частности, предусмотрены для синхронизации, а также для распознавания помех. Для ввода применяется блок ввода, причем устройство ввода управляется согласно вышеописанному способу для ввода энергии. В частности, блок ввода может содержать частотный преобразователь, чтобы электрическую энергию из промежуточного контура постоянного напряжения посредством соответствующих полупроводниковых переключателей с помощью импульсного процесса преобразовывать в синусоидальную характеристику каждой фазы. Кроме того, предложена установка ветровой энергии, которая, в частности, воспринимает кинетическую энергию ветра и преобразует ее в электрическую энергию с помощью генератора. Электрическая энергия вводится в 3-фазную сеть переменного напряжения. Для ввода применяется вышеописанное устройство ввода. Чтобы определить электрические параметры, в частности частоту и фазу 3-фазной сети переменного напряжения, предложено измерительное устройство, как описано выше. Эти и другие определяемые электрические параметры сети переменного напряжения могут служить в качестве базы для устройства ввода энергии. В принципе, следует заметить, что измерительное устройство может быть частью устройства ввода энергии. Далее изобретение более подробно поясняется на примерах выполнения со ссылками на приложенные чертежи, на которых представлено следующее. Фиг. 1 - схематичный вид точки подключения 3-фазной сети с нейтральным проводником. Фиг. 2 - иллюстрация трех измеренных значений 3-фазной системы по отношению к участку характеристики напряжения 3-фазной системы для интервала времени, равного длительности периода. Фиг. 3 - принципиальная структура 3-фазной сети переменного напряжения с подключенным измерительным устройством. Фиг. 4 - структура соответствующего изобретению способа согласно форме выполнения. Изобретение исходит из 3-фазной точки 2 подключения, которая имеет три линии L1, L2 и L3 для направления соответствующей фазы и нейтральный проводник N, как показано на фиг. 1. Для наглядности точка 2 подключения представлена символически как конец кабеля. Также три фазы L1, L2 и L3 и нейтральный проводник N могут быть предоставлены в соединительном блоке. Фиг. 2 иллюстрирует тип измерения, лежащий в основе изобретения. В соответствии с этим в момент времени t1 в каждом из проводников L1, L2 и L3 измеряется напряжение по отношению к нейтральному проводнику N. Эти измеренные значения u1, u2 и u3 могут в принципе быть сопоставлены с некоторой позицией на участке 360, а именно длительности периода. Для этого на фиг. 2 такой участок длительности периода представлен для всех трех фаз P1, P2 и Р 3. Соответствующая позиция измерения к моменту времени t1 на участке длительности периода, который нанесен по углу , сопоставлена с местомM1. Фазовые углы 1, 2 и 3 относятся, таким образом, к углу максимума напряжения максимальное(пиковое) значение - соответствующей фазы в месте измерения M1. Соответствующие фазы обозначены как P1, P2 и Р 3. К фазе P3 относится фазовый угол 3. Максимальное значение фазы P3 лежит позади места M1 и, таким образом, обозначено стрелкой, которая начинается в точке максимума P3, должно измеряться до конца представленного периода, включая значение от начала периода до места измеренияM1. При симметричной сети фазовые углы 1, 2 и 3 были бы сдвинуты, соответственно, на 120 или 240 относительно друг друга. Абсолютные амплитуды фаз Р 1, Р 2 и P3 при наглядном представлении согласно фиг. 2 не учитываются. Амплитуды могут быть, например, нормированными для этого представления. Длительность периода согласно фиг. 2 составляет 360 или 2. Фиг. 3 показывает общую структуру 3-фазной сети с нейтральным проводником и подключенным измерительным устройством 1 согласно форме выполнения изобретения. Для измерения измерительное устройство 1 применяет измерительный фильтр 4, который подключен между линиями L1, L2 и L3 и нейтральным проводником. Линии L1, L2 и L3 несут, соответственно, первую, вторую и третью фазу. При этом для измерения каждого фазного напряжения включено RC-звено между соответствующей линией L1, L2 и L3 и нейтральным проводником N. Измеренное таким образом между сопротивлением R и конденсатором С напряжение по отношению к нулевому проводнику N вводится в измерительное устройство 1 и там дополнительно обрабатывается и оценивается. Измерительное устройство 1 выдает при этом в качестве выходных величин или для дальнейшей обработки в управляющем блоке, в частности в блоке ввода энергии, следующие величины: оценку эффективного значения переменных напряжений, оценки для частоты переменных напряжений (круговые частоты) A, B,углы 1, 2 и 3 в момент времени измерения напряжения как напряжения u1, u2 и u3, измеренные из измеренных значений напряжения между проводниками L1, L2 и L3 и нейтральным проводником N, информации статуса или флаги статуса для возможных сетевых помех, таких как потеря угловой стабильности (LOS), возникновение изолированной сети (LOM), возникновение 3-фазного короткого замыканияPPP и возникновение 2-полюсного короткого замыкания PP. Фиг. 4 иллюстрирует внутреннюю структуру измерительного устройства 1, которое также может называться измерительным и вычислительным блоком. Показанная структура в принципе выполнена как дискретная во времени структура. Также для наглядности пояснение дается со ссылкой частично на непрерывные во времени представления, в частности временные производные. В принципе возможна как дискретная во времени, так и непрерывная во времени реализация. Фазные напряжения u1, u2 и u3 постоянно измеряются и вводятся в измерительный и вычислительный блок или загружаются в него. Фиг. 4 показывает только измерительный фильтр 4, причем RC-звено выполнено только для одной фазы. В действительности выполнение измерительного фильтра 4 соответствует показанному на фиг. 3. Соответствующие измеренные значения напряжения u1, u2 и u3 вводятся в блок 6 преобразования. В случае цифрового сигнального процессора там осуществляется выборка и хранение соответствующих измеренных значений. В блоке 6 преобразования осуществляется преобразование трех значений напряжения u1, u2 и u3. Преобразование выполняется согласно следующим управлениям: В качестве промежуточного результата для дальнейшей обработки и вычисления из блока 6 преобразования выдается напряжение UN и угол N. Напряжение UN подается на первый цифровой фильтр F1, который имеет первое звено хранения Т и первый коэффициент усиления Р 1. Цифровой фильтр имеет также две точки суммирования, которые обозначены символом кружка. Если в качестве знака показан минус, то значение соответствующей сигнальной линии вычитается. Иначе осуществляется суммирование, что в остальном справедливо и для других показанных на фиг. 4 звеньев суммирования. Принципиальный способ функционирования такого цифрового фильтра F1 в принципе известен специалисту в данной области техники и поэтому здесь подробно не рассматривается. В первом цифровом фильтре F1, таким образом, напряжение UN фильтруется и выдается напряжение U в качестве оценки для эффективного значения U переменных напряжений. От фазового угла N в дифференцирующем звене 8 дискретно по времени берется производная, которая соответствует угловой частоте, которая на фиг. 4 показана как dN/dt. Эта угловая частота или круговая частота подается на второй цифровой фильтр F2, который по своей структуре соответствует первому цифровому фильтру F1 и имеет второй коэффициент усиления Р 2. В качестве результата получается оценка для частоты переменного напряжения A, которая выдается соответственно как оценка частоты переменного напряжения А. Фазовый угол N также вводится в контур 10 частотного регулирования. В контуре 10 частотного регулирования определяется первая вспомогательная частота dA/dt и в смысле регулирования сетевой частоты или сетевой круговой частоты подстраивается, насколько контур 10 частотного регулирования может так, по существу, интерпретироваться. В контуре 10 частотного регулирования имеется первое дискретное по времени интегрирующее звено 11, которое определяет из первой вспомогательной частоты dA/dt первый вспомогательный угол А. В первой точке суммирования А 1 из текущего фазового углаN вычитается отстающий на период выборки первый вспомогательный угол А. Тем самым получается первая разностная входная величина e1, которая, по существу, является разностной частотой. Эта первая разностная входная величина e1 может в широком смысле интерпретироваться как ошибка регулирования или отклонение регулирования контура 10 частотного регулирования, если интерпретация в принципе возможна. В любом случае эта первая разностная входная величина e1 умножается на коэффициент усиления Р 11 регулирования и суммируется с номинальной частотой 0, чтобы определить первую вспомогательную частоту dA/dt. В принципе, следует еще отметить, что цифровое интегрирующее звено I1 для интегрирования частоты до угла при принятой положительной частоте приводит к постоянно нарастающему углу, который в принципе стремится к бесконечности. В принципе, естественно, представляет интерес значение угла между 0 и 360 или между 0 и 2 и при реализации можно, при соответствующем превышении значения 360 или спадании ниже 0, выполнять возврат на 360, что здесь детально не описывается. Хотя контур 10 частотного регулирования на основе коэффициента усиления Р 11 регулирования может быть реализован как Р-регулятор, однако для первой вспомогательной частоты dA/dt стационарная точность может быть достигнута без регулирующего отклонения, что в интегральном режиме при определении первого вспомогательного угла А обосновывается первым интегрирующим звеном I1. Первая вспомогательная частота dA/dt могла бы применяться в качестве оценки для частоты переменного напряжения и соответственно выдаваться измерительным устройством 1. Согласно показанной на фиг. 4 форме выполнения предусматривается дополнительная обработка, в частности усовершенствование. Во втором контуре 12 регулирования определяется вторая вспомогательная частота dB/dt. Посредством второго интегрирующего звена 12 определяется второй вспомогательный угол B. Во второй точке суммирования А 2 от первого вспомогательного угла A вычитается второй задержанный на время выборки или период выборки вспомогательный угол В, и получается вторая разностная входная величина е 2. Эта вторая разностная входная величина является, по существу, разностной частотой. Она может в широком смысле интерпретироваться как ошибка регулирования, чтобы вторую вспомогательную частоту dB/dt отрегулировать или настроить на первую вспомогательную частоту. Следует заметить, что интерпретация в качестве регулирования должна служить для наглядного пояснения. Классическое регулирование в смысле сравнения заданного и фактического значения не происходит. Напротив, оценочные значения по своей величине или по их динамике улучшаются. В любом случае вторая разностная входная величина е 2 направляется через второе регулируемое усиление Р 21 или умножается на него. Кроме того, осуществляется формирование разности между задержанной на время выборки второй вспомогательной частотой dB/dt и текущей первой вспомогательной частотой dA/dt в третьей точке суммирования A3. Получается третья разностная входная величина е 3, которая, по существу, является разностным угловым ускорением. Умноженная на третье регулируемое усиление Р 22, она вычитается в четвертой точке суммирования А 4 из умноженной на второе регулирующее усиление Р 21 разностной входной величины е 2. Получается угловое ускорение d2B/dt2. Посредством третьего интегрирующего звена 13, наконец, можно определить вторую вспомогательную частотуdB/dt. Следует отметить, что за счет подключения третьей разностной входной величины е 3 с учетом третьего регулирующего усиления Р 22, тем самым, по существу, предлагается оказывать влияние на динамический режим оценивания частоты. Вторая вспомогательная частота dB/dt направляется через третий цифровой фильтр F3 и оценочное значение для частоты переменного напряжения B выдается. Кроме того, второй вспомогательный угол В может непосредственно выдаваться как оценочное значение для первого фазового угла 1, соответственно, оценочные значения для второго фазового угла 2 и третьего фазового угла 3 могут определяться путем добавления 2/3 или 4/3 (180 или 240) и выдаваться. Проиллюстрированный на фиг. 4 способ может определяться следующей системой уравнений: За счет реализации измерения во всяком случае согласно форме выполнения по фиг. 4 - во всяком случае для переходного временного интервала - могут предпочтительным образом в случае сбоя далее выдаваться оценочные параметры. Если происходит, например, прерывание соединения измерительного устройства 1 или измерительного фильтра 4 с сетью переменного напряжения, то больше не имеется измеренных параметров для улучшения оценки. Более того, можно исходить из того, что какие-то не имеющие смысла измеренные значения ухудшают оценку или даже делают ее непригодной к использованию. Такой случай сбоя может, например, распознаваться, если фазовый угол N неожиданно более не изменяется или его значение скачкообразно изменяется. Также внезапное прерывание амплитуды UN напряжения может обеспечивать такое указание. В таком случае необходимо отключить по меньшей мере сигнальный вывод непосредственно за регулирующим усилением Р 11. Это может, разумеется, также осуществляться таким образом, что регулирующее усиление Р 11 устанавливается на ноль. Так как определение случая сбоя, возможно, осуществляется только посредством наблюдения первой вспомогательной частоты dA/dt, первый фазовый угол А может быть уже грубо неверным. Для этого случая рекомендуется, например, в первом звене хранения H1 корректировать значение для первого вспомогательного угла А, например, на основе значения, запаздывающего по меньшей мере на одно время выборки. Таким образом, оценивание, в частности второе оценивание частоты переменного напряжения B, и оценивание фазового угла 1, 2 и 3 может продолжаться и, по меньшей мере, для короткого временного интервала, например нескольких сетевых периодов, выдавать пригодные для использования значения. Разумеется, другие, в частности внезапные, изменения по частоте или фазе сети переменного напряжения без измерения больше не смогут распознаваться надежным образом. Если случай сбоя проходит, то обычным образом можно дальше выполнять измерения. В частности, сигнальный вывод после регулирующего усиления Р 11 снова может подсоединяться. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ для определения электрических параметров трехфазной сети переменного напряжения с первой, второй и третьей фазой, содержащий этапы измерения соответствующего значения напряжения первой, второй и третьей фаз по отношению к нейтральному проводнику в первый момент времени,преобразования трех значений напряжения в первый момент времени в полярные координаты с ам-7 021435 плитудой напряжения и фазовым углом,повторения измерения и преобразования для по меньшей мере одного другого момента времени и определения текущей частоты, амплитуды напряжения и/или фазового угла по меньшей мере одной из фаз из преобразованных в полярные координаты значений напряжения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения частоты применяется регулирование частоты, которое отрабатывает первую вспомогательную частоту. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для регулирования частоты формируется первый разностный угол как разность между фазовым углом, сформированным при преобразовании, и первым запаздывающим на время выборки вспомогательным фазовым углом, причем этот первый разностный угол умножается на первый коэффициент усиления и/или суммируется с начальным значением частоты, чтобы получить первую вспомогательную частоту, и первый вспомогательный фазовый угол определяется из первой вспомогательной частоты. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для улучшения определения частоты определяется второй вспомогательный фазовый угол с второй вспомогательной частотой. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что второй разностный угол формируется как разность между первым вспомогательным фазовым угломи вторым, отстающим на время выборки, вспомогательным фазовым углом,вспомогательная разностная частота формируется как разность между второй вспомогательной частотой и первой вспомогательной частотой,из второго разностного угла и вспомогательной разностной частоты формируется вспомогательное угловое ускорение, причем вспомогательное угловое ускорение является характерным для второй производной второго вспомогательного фазового угла по времени, причем второй вспомогательный фазовый угол и вторая вспомогательная частота вычисляются из вспомогательного углового ускорения. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что вспомогательное угловое ускорение формируется как разность между вторым разностным углом или умноженным на второй коэффициент усиления вторым разностным углом и вспомогательной разностной частотой или умноженной на третий коэффициент усиления вспомогательной разностной частотой. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что получаемая при преобразовании амплитуда напряжения выдается как определенное выходное напряжение, получаемый при преобразовании фазовый угол дифференцируется по времени и выдается как определенная частота или как определенная сравнительная частота, вторая вспомогательная частота выдается как определенная частота и/или второй вспомогательный фазовый угол выдается как определенный фазовый угол фазы, причем предпочтительно один или несколько из выдаваемых параметров перед выдачей фильтруются. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап контроля сети переменного напряжения на наличие по меньшей мере одной сетевой помехи из списка, включающего в себя потерю угловой стабильности,возникновение изолированной сети,возникновение 3-фазного короткого замыкания,возникновение 2-полюсного короткого замыкания и/или предоставление сигнала для указания наличия одной из сетевых помех. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что измерение или определение электрических параметров контролируется на наличие помехи измерений, и при возникновении помехи измерений определение продолжается в форме оценки, базируясь на последних примененных параметрах. 10. Способ ввода электрической энергии в электрическую сеть переменного напряжения, содержащий этапы определения электрических параметров электрической сети переменного напряжения, причем определение электрических параметров осуществляется способом по любому из пп.1-9,введения электрического переменного тока в сеть переменного напряжения,контроля сети переменного напряжения на наличие по меньшей мере одной сетевой помехи из списка, включающего в себя потерю угловой стабильности и возникновение образования изолированной сети, и если возникает по меньшей мере одна из упомянутых сетевых помех, введения мер для поддержки сети переменного напряжения. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что дополнительно сеть переменного напряжения контролируется на наличие, по меньшей мере, другой сетевой помехи из списка, включающего в себя возникновение 3-фазного короткого замыкания и возникновение 2-полюсного короткого замыкания, и вводятся меры для поддержки сети переменного напряжения, если возникает по меньшей мере одна из упомянутых сетевых помех. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что сетевые помехи определяются, начиная с возникновения соответствующей сетевой помехи, в пределах времени определения менее одного сетевого периода, в частности в пределах времени определения менее половины сетевого периода, и/или что меры для поддержки сети, начиная с возникновения сетевой помехи, вводятся в пределах времени реакции менее сетевого периода, в частности в пределах времени реакции менее половины сетевого периода. 13. Измерительное устройство для определения электрических параметров 3-фазной электрической сети переменного напряжения, в частности, по меньшей мере, частоты и фазы сети переменного напряжения, содержащее средство измерения напряжения для измерения электрического мгновенного напряжения каждой из трех фаз по отношению к нейтральному проводнику, вычислительный блок для определения, по меньшей мере, частоты и фазы электрической сети, причем вычислительный блок выполнен с возможностью осуществления операций способа по любому из пп.1-9. 14. Устройство ввода для ввода электрической энергии в сеть переменного напряжения, содержащее измерительное устройство для измерения электрических параметров сети переменного напряжения и блок ввода для ввода электрической энергии в сеть переменного напряжения, содержащий вычислительный блок, причем вычислительный блок выполнен с возможностью осуществления операций способа по любому из пп.10-12. 15. Установка ветровой энергии для преобразования энергии ветра в электрическую энергию и для ввода электрической энергии в сеть переменного напряжения, содержащая измерительное устройство по п.13 и/или устройство ввода по п.14.
МПК / Метки
МПК: G01R 19/25
Метки: наблюдения, устройство, сети, состояния, способ
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-21435-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-nablyudeniya-sostoyaniya-seti.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для наблюдения состояния сети</a>
Предыдущий патент: Очистительное устройство
Следующий патент: Устройство, система и способ обследования канала трубы
Случайный патент: Фитазы из микроорганизма monascus anka, способ их получения и корм для животных, содержащий указанные фитазы