利用功率电子接口的对能量资源的故障电流增强

摘要

本发明涉及用于触发在以高效且经济的方式来保护功率分配网络的配电线路中使用的诸如保险丝或电路断路器或保护继电器的保护装置的故障电流增强。感应电机（IM）与经由功率电子学（PE）接口而连接至配电线路的能量源并行地操作，从而提供与同步发电机的故障电流特性类似的复合的PE接口和IM的故障电流特性。可比较的故障电流使得相同保护装置能够被提供用于保护配电线路，不管用于向配电线路提供能量的接口的种类。

权利要求

1.一种功率分配系统，其具有受保护装置（6）保护而免受在所述保护装置的下游发生的故障（8）的配电馈线（1），且其具有经由包括转换器或逆变器（43、53）的功率电子接口而连接至所述保护装置的上游的所述配电馈线的并且促使所述保护装置在第一故障清除时间内清除所述故障的第一能量源，其特征在于，所述功率分配系统包括感应电机（9），所述感应电机（9）连接至所述保护装置的上游的所述配电馈线，并且，适应于与经由所述功率电子接口而连接的所述第一能量源一起导致所述配电馈线中的故障电流，所述故障电流促使所述保护装置在继所述故障之后的第二故障清除时间内清除所述故障；并且其中，所述感应电机具有第一功率额定值PIM，所述第一功率额定值PIM至少处于与所述第一能量源的第二功率额定值相同的数量级；并且所述感应电机配置成既不给任何种类的外部装备或机械装置提供大量的功，也不由任何种类的外部装备或机械装置接收任何大量的功，即，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的量WIM与所述第一功率额定值PIM相比而可忽略不计，即，10WIM＜PIM。

2.根据权利要求1所述的功率分配系统，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的所述量WIM与所述第一功率额定值PIM满足100WIM＜PIM。

3.根据权利要求1所述的功率分配系统，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的所述量WIM与所述第一功率额定值PIM满足1000WIM＜PIM。

4.根据权利要求1所述的功率分配系统，其中，所述感应电机配置成在所述功率分配系统的常规操作的期间，作为电动机而操作。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第二故障清除时间比所述第一故障清除时间更低。

6.根据权利要求5所述的功率分配系统，其中，所述第二故障清除时间比所述第一故障清除时间的一半更少。

7.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，除了安装有轴的冷却风扇以外，所述感应电机在没有机械负载的情况下运转。

8.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述功率电子接口经由变压器（12）而连接至所述配电馈线。

9.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述感应电机在不利用任何功率电子接口、转换器或逆变器的情况下连接至所述配电馈线。

10.根据权利要求9所述的功率分配系统，其中，所述感应电机直接地连接至所述配电馈线。

11.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述感应电机经由变压器而连接至所述配电馈线。

12.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述感应电机经由Δ-Y变压器（13）而连接至所述配电馈线。

13.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第一能量源包括风力涡轮机（41），且其中，对所述配电馈线的所述功率电子接口包括双馈式感应发电机。

14.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第一能量源和/或所述功率电子接口的有功功率额定值由P1给出，并且，所述感应电机的所述第一功率额定值PIM由P1/10 < PIM < 5P1给出。

15.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第一能量源和/或所述功率电子接口的有功功率额定值由P1给出，并且，所述感应电机的所述第一功率额定值PIM由P1/5 < PIM < 3P1给出。

16.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第一能量源和/或所述功率电子接口的有功功率额定值由P1给出，并且，所述感应电机的所述第一功率额定值PIM由P1/2 < PIM < 2P1给出。

17.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第一能量源和/或所述功率电子接口的表观功率额定值由|S1|给出，并且，所述感应电机的表观功率额定值|SIM|由|S1|/10 < |SIM| < 5|S1|给出。

18.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第一能量源和/或所述功率电子接口的表观功率额定值由|S1|给出，并且，所述感应电机的表观功率额定值|SIM|由|S1|/5 < |SIM| < 3|S1|给出。

19.根据权利要求1至4中的一项所述的功率分配系统，其中，所述第一能量源和/或所述功率电子接口的表观功率额定值由|S1|给出，并且，所述感应电机的表观功率额定值|SIM|由|S1|/2 < |SIM| < 2|S1|给出。

20.一种操作功率分配系统的方法，所述功率分配系统具有受保护装置（6）保护而免受在所述保护装置的下游发生的故障（8）的配电馈线（1），且所述功率分配系统具有经由包括转换器或逆变器（43、53）的功率电子接口而连接至所述保护装置的上游的所述配电馈线的第一能量源（41、52），所述方法包括：- 将感应电机（9）连接至所述保护装置的上游的所述配电馈线，所述感应电机具有第一功率额定值PIM，所述第一功率额定值PIM至少处于与所述第一能量源的第二功率额定值相同的数量级；

- 将所述感应电机配置成既不给任何种类的外部装备或机械装置提供大量的功，也不由任何种类的外部装备或机械装置接收任何大量的功，即，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的量WIM与所述第一功率额定值PIM相比而可忽略不计，即，10WIM＜PIM；

- 在所述功率分配系统的常规操作的期间，使所述感应电机的转子旋转；

- 继所述故障之后，由所述感应电机提供故障电流，以清除所述故障。

21.根据权利要求20所述的方法，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的所述量WIM与所述第一功率额定值PIM满足100WIM＜PIM。

22.根据权利要求20所述的方法，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的所述量WIM与所述第一功率额定值PIM满足1000WIM＜PIM。

23.根据权利要求20所述的方法，还包括继所述故障之后且通过经由所述功率电子接口而连接的所述第一能量源和所述感应电机而联合地提供复合的故障电流，以清除所述故障。

24.根据权利要求20至23中的一项所述的方法，其中，所述功率电子接口包括逆变器或转换器。

25.根据权利要求20至23中的一项所述的方法，其中，第二能量源可经由同步发电机（10）而连接至所述保护装置的上游的所述配电馈线，所述方法包括：- 当所述同步发电机连接至所述配电馈线时，使所述感应电机断开，从而提供故障电流，以清除所述故障。

26.一种连接至功率分配系统的配电馈线（1）的感应电机的使用，所述功率分配系统具有受保护装置（6）保护而免受在所述保护装置的下游发生的故障（8）的配电馈线（1），且所述功率分配系统具有经由包括转换器或逆变器（43、53）的功率电子接口而连接至所述保护装置的上游的所述配电馈线的第一能量源，用于缩短由所述保护装置清除所述故障所要求的清除时间；所述感应电机具有第一功率额定值PIM，所述第一功率额定值PIM至少处于与所述第一能量源的第二功率额定值相同的数量级，并且，所述感应电机配置成既不给任何种类的外部装备或机械装置提供大量的功，也不由任何种类的外部装备或机械装置接收任何大量的功，即，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的量WIM与所述第一功率额定值PIM相比而可忽略不计，即，10WIM＜PIM。

27.根据权利要求26所述的感应电机的使用，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的所述量WIM与所述第一功率额定值PIM满足100WIM＜PIM。

28.根据权利要求26所述的感应电机的使用，其中由所述感应电机提供或提供给所述感应电机的功的所述量WIM与所述第一功率额定值PIM满足1000WIM＜PIM。

29.根据权利要求26所述的感应电机的使用，其中，所述感应电机配置成在所述功率分配系统的常规操作的期间，作为电动机而操作。

说明书

利用功率电子接口的对能量资源的故障电流增强

发明领域

[0001] 本发明涉及电功率分配网络的领域，具体地，涉及来源于功率电子学接口型分布式能量资源的配电馈线线路的故障保护。

背景技术

[0002] 功率分配网络在1 kV与72 kV之间的中压操作，并且，沿着配电馈线线路给多个电功率消费者提供电功率。分配网络受具有各种保护装置的保护系统保护，并且，适应于在故障的情况下，使分配网络的多个部分与分配网络的其余部分断开。虽然常规的功率分配电
网是不具有本地能量源且完全地由传输电网供应的无源电网，但关于包括光电系统、小规
模水电功率发生器、风力涡轮机和/或使用生物气的燃气涡轮机的可再生能量的更新近的
焦点已看出，在分配电网中，出现小尺寸和中等尺寸的分布式能量资源（DER）。在大量的可控制且协调的DER的情况下，分配电网的一部分能够在紧急情况下特意地与传输电网断开，且在孤岛模式下持续操作。

[0003] 通过将能量源转换成旋转动能，且然后，经由同步发电机而将旋转动能转换成电能，从而完成大部分的电能生成。诸如风力和太阳能功率的可再生能量源包括经由功率电
子学（PE）接口而至电能的最终转换，所述功率电子学（PE）接口包括基于功率电子半导体构件的转换器或逆变器。另外，诸如飞轮、电池、超导体或超级电容器能量存储系统的能量存储系统还典型地将PE接口用作最终转换方法。

[0004] 在功率系统中的短路的情况下，产生大量的故障电流，所述大量的故障电流转而用于使诸如电路断路器或保护继电器的保护装置跳闸，和/或通过使保险丝内部的熔融导
体熔化而烧断一次性保险丝。PE接口的故障电流能力和故障电流特性可与同步发电机的故
障电流能力和故障电流特性非常不同，达到在功率系统中所使用的一些保护装置将不如计
划的一样操作的程度。例如，当受制于来源于同步发电机的故障电流时，保险丝将在短时间内烧断，但当故障电流源为PE接口时，烧断保险丝将花费太久。除了以附加的成本和空间为代价而增大PE接口的逆变器的额定值或尺寸之外，对此问题的常规的解决方案包括以下的
途径。

[0005] i）保护装置上的设置被改变成更敏感的值。当使用此解决方案时，对于仅仅利用PE接口型能量源的操作和对于利用同步发电机的操作，将要求不同的设置。对于所使用的
多个同步发电机，可要求第三设置，因为，此时的故障电流将更大。可能还要求第四设置，以避免在执行冷负载启动（cold-load pickup）或黑起动（black starting）时的误跳闸。

[0006] ii）在保险丝用作保护装置的情况下，没有可用的可修改的设置，但当受制于来自PE接口的故障电流时，可能必须改变保险丝的额定值或类型，以确保符合要求的操作。关于此解决方案的潜在的问题是，要求保险丝尺寸和类型的仔细选择，以确保维持下游保护的辨别，并且，防止下游故障烧断保险丝，而不是使故障附近的电路断路器跳闸。此外，在冷负载启动的期间，适合于来自PE接口的故障电流的额定值和类型的保险丝可能误烧断。

[0007] iii）同步补偿器联机地操作，并且，提供与同步发电机类似的故障电流。同步补偿器使用同步电机来提供功率系统中的正确功率因数或电压控制，并且，具有能够提供与同步发电机类似的故障电流的附加的影响。此方法的缺点是同步补偿器的附加的成本和空间
以及损失和操作成本。

[0008] iv）连同添加到同步发电机的飞轮或其它惯量一起，柴油发电机与从同步发电机断开的原动机联机地操作，导致所谓的柴油不间断电源或D-UPS。除了惯量和UPS能力之外，同步发电机还提供附加的故障电流。此方法的缺点是常规/柴油发电机或D-UPS的附加的投
资成本、空间要求、操作损失和成本。

[0009] 感应电机（IM）是可作为感应电动机、作为感应发电机或两者而操作的异步机器。IM是使用电磁感应的原理来生成转子绕组中的AC电流的一种交流（AC）电机。因此，在发电机操作中，来自涡轮机或发动机的原动机以负滑距将转子驱动成高于同步速度，而在电动
机操作中，轴给负载提供转矩，并且，转子以正滑距低于同步速度而操作。

发明内容

[0010] 因此，本发明的目的是，增强用于触发诸如保险丝、电路断路器或保护继电器的保护装置的故障电流，所述保护装置以高效且经济的方式保护功率分配网络的配电线路。通过根据独立权利要求的功率分配系统、操作功率分配系统的方法以及感应电机的使用而实
现此目的。优选的实施例由从属专利权利要求显而是易见的。

[0011] 根据本发明，感应电机（IM）与能量源并行地连接，所述能量源经由功率电子学（PE）接口而连接至配电线路。在功率分配系统的常规操作（即，在不存在功率分配系统的任何故障的情况下）的期间（即，在无故障条件的期间），感应电机将充当或配置成充当电动机，尤其是充当异步电动机。优选地，感应电机被至少基本上机械地隔离，即，既不给任何种类的外部装备或机械装置提供大量的功，也不由任何种类的外部装备或机械装置给感应电
机提供任何大量的功。具体地，对于感应电机的有功功率额定值PIM，由感应电机提供或提供给感应电机的功的量WIM应当优选地相比之下始终可忽略不计，即，WIM << PIM，优选地，
1000WIM < PIM。因而，可以获得与同步发电机的故障电流特性类似的如由复合的PE接口和IM提供的故障电流特性。可比较的故障电流使得相同保护装置能够被提供用于保护配电线
路，不管用于向配电线路提供（source）能量的接口的种类。

[0012] 特定地，具有1 kV与72 kV之间的标称电压且具有配电馈线的中压功率分配系统受保护装置（诸如，保险丝、电路断路器或保护继电器）保护而免受在保护装置的下游发生的故障。诸如可再生能量源（尤其是，光电系统、小规模水电功率发生器、风力涡轮机和/或使用生物气的燃气涡轮机）的第一能量源或能量存储设备（尤其是，包括飞轮、电池、超导体或超级电容器能量存储系统）经由包括转换器或逆变器的功率电子学（PE）接口而连接至保护装置的上游的配电馈线，并且，促使保护装置在继下游故障之后的第一延长故障清除时
间内清除或烧断。感应电机（IM）的绕组电连接至保护装置的上游的馈线，且并行连接至PE接口，并且，优选地，使IM的转子旋转，而至少基本上未经由IM的轴而交换功或机械能。优选地，因而，不存在连接至IM的原动机或负载，并且，除了定子与转子绕组电流之间的电磁力之外，不存在施加至IM的轴的转矩。IM被修改或确定尺寸以，与第一能量源的PE接口一起提供配电馈线中的故障电流，促使保护装置在继下游故障之后的第二缩短故障清除时间内清
除。优选地，第二故障清除时间比第一故障清除时间更短，其中，第二故障清除时间优选地比第一故障清除时间显著地更低，具体地，比第一故障清除时间的一半更少。

[0013] 优选地，通过选择具有第一功率额定值的IM，来实现IM的适当的尺寸确定，所述第一功率额定值至少近似地处于与第一能量源的第二功率额定值相同的数量级。具体地，如果给出第一能量源和/或功率电子学（PE）接口的有功功率额定值P1，则感应电机的有功功率额定值PIM优选地根据P1/10 < PIM < 5P1而选取，更优选地根据P1/5 < PIM < 3P1而选取，最优选地根据P1/2 < PIM < 2P1而选取。类似地，如果给出第一能量源和/或功率电子学接口的表观功率额定值|S1|，则感应电机的表观功率额定值|SIM|优选地根据|S1|/10 < |SIM| < 5|S1|而选取，更优选地根据|S1|/5 < |SIM| < 3|S1|而选取，最优选地根据|S1|/2 < |SIM| < 2|S1|而选取。

[0014] 更一般地，如果如上所述的一个或更多个第一能量源存在于功率分配系统中，和/或可以给功率分配系统提供功率，由此，给出与一个或更多个第一能量源和/或它们的功率电子学（PE）接口的单独的有功功率额定值P1的总和相对应的总有功功率额定值P1，总数，则一个或更多个感应电机可以并行地操作，其中，与感应电机的单独的功率额定值PIM的总和
（some）相对应的总有功功率额定值PIM，总数优选地根据P1，总数/10 < PIM，总数< 5P1，总数而选取，更优选地根据P1，总数/5 < PIM，总数< 3P1，总数而选取，最优选地根据P1，总数/2 < PIM，总数< 2P1，总数而选取。类似地，如果给出一个或更多个第一能量源和/或它们的功率电子学接口的总表观功率额定值|S1，总数|，则感应电机|SIM，总数|的总表观功率额定值优选地根据|S1，总数|/10 < |SIM，总数| < 5|S1，总数|而选取，更优选地根据|S1，总数|/5 < |SIM，总数| < 3|S1，总数|而选取，最优选地根据|S1，总数|/2 < |SIM，总数| < 2|S1，总数|而选取。

[0015] 在不存在故障条件的情况下，具体地，在稳态操作的期间，一个或多个IM充当电动机，从电网提取少量的功率，以便维持转子速度。在如所描述的故障的情况下，存储于IM的旋转部分中的动能的一小部分转换成电能，并且，在相对较短的时间量内，注入至电网中，导致转子的减速。当发生故障时，存储于转子中的动能或惯量和环绕旋转转子的磁场导致注入至电网中的故障电流，尤其是，无功故障电流。

[0016] 在本发明的优选的变体中，第二能量源经由同步发电机而连接至保护装置的上游的配电馈线。同步发电机、PE接口以及IM可以直接地、经由专用变压器或共享联合变压器而连接至配电馈线，其中，感应电机优选地连接至配电馈线，而不利用任何功率电子学接口、转换器或逆变器。当同步发电机连接至配电馈线时，IM可以断开或空闲，从而提供足够的故障电流以清除故障。在此变体中，备选地，可以通过选择具有第一功率额定值的IM，来实现IM的适当的尺寸确定，所述第一功率额定值至少近似地处于与第二能量源的第三功率额定
值相同的数量级。具体地，如果给出第二能量源和/或同步发电机的有功功率额定值P2，则感应电机的有功功率额定值PIM优选地根据P2/10 < PIM < 5P2而选取，更优选地根据P2/5 < PIM < 3P2而选取，最优选地根据P2/2 < PIM < 2P2而选取。类似地，如果给出第二能量源和/或同步发电机的表观功率额定值|S2|，则感应电机的表观功率额定值|SIM|优选地根据|S2
|/10 < |SIM| < 5|S2|而选取，更优选地根据|S2|/5 < |SIM| < 3|S2|而选取，最优选地根据|S2|/2 < |SIM| < 2|S2|而选取。

附图说明

[0017] 将参考附图中所说明的优选的示范性的实施例，在下面的文本中更详细地解释本发明的主题，其中：

[0018] 图1描绘了具有受保险丝保护的配电馈线的功率分配系统；

[0019] 图2描绘了两个类型的能量源接口的同时使用；

[0020] 图3描绘了关于模拟的故障电流特性的图示；

[0021] 图4描绘了用于模拟目的的功率分配系统的单线图；

[0022] 图5描绘了在模拟中作为保护装置而提供的中压保险丝的特性；

[0023] 图6示出了对于第一模拟场景的作为时间的函数的故障电流和跳闸状态；

[0024] 图7示出了对于第二模拟场景的作为时间的函数的故障电流和跳闸状态；并且，

[0025] 图8示出了对于第三模拟场景的作为时间的函数的故障电流和跳闸状态。

具体实施方式

[0026] 图1描绘了可经由主电路断路器3而连接至传输或主功率网络2的功率分配线路或馈线1。作为示范性的第一能量源的风能驱动风力涡轮机41，所述风力涡轮机41转而机械地连接至发电机42。后者经由包括AC/AC逆变器43的功率电子学（PE）接口而电连接至配电线路。备选地或并行地，作为示范性的第二能量源的电池52经由包括DC/AC转换器53的PE接口而电连接至配电线路。通常，任何种类的能量源或分布式能量资源（DER）都可以经由合适的PE接口而连接至线路，特定地，飞轮能量存储设备可以代替风力涡轮机，或光电面板可以代替电池。在主电路断路器断开的孤岛或微电网模式下，诸如保险丝或电路断路器或保护继
电器的保护装置6保护配电线路和或连接至线路的负载7免受在保护装置的下游（即，在保
护装置的与PE接口相反的一侧上）发生的故障8。感应电机（IM）9连接至配电线路，所述配电线路与PE接口和保护装置的上游并行。可存在变压器，从而将转换器或逆变器的输出电压
和/或IM的电压变换成配电线路的电网电压。

[0027] 在本发明的上下文中，不存在连接至IM的原动机，并且，除了定子与转子绕组电流之间的电磁力之外，不存在施加至IM的轴的转矩。在稳态操作的期间，轴仅仅自旋，并且，IM从电网提取少量的功率，以便维持转子速度。在如所描述的故障的情况下，存储于IM的旋转部分中的动能的一小部分转换成电能，并且，在相对较短的时间量内，注入至电网，导致转子的减速。当发生故障时，存储于转子中的动能和环绕旋转转子的磁场具有将故障电流注入至电网中的结果。预期IM提供最大故障电流以用于最低的成本、损失以及维护，为此原
因，双笼或深槽型IM为优选的。

[0028] 图2描绘了具有同时提供的两个类型的能量源接口的本发明的实施例。同步发电机接口10表示针对能量源的常规的旋转机器接口。同步发电机接口通过Δ-Y变压器11而连
接至配电线路1。传输电网2连接示出为图的左上方的上游，并且负载可在下游连接。所示出的保护装置是保险丝6，其中可以备选地使用保护继电器或电路断路器，并且故障8在保护
装置的下游。每当同步发电机处于操作中且发生下游故障时，初始故障电流就很大，并且将在329 ms的短的保险丝清除时间内烧断保险丝。

[0029] 第二类型的能量源接口包括与作为能量源的电池52的PE接口53。PE接口经由第二Δ-Y变压器12而连接至配电线路。每当PE接口处于排他操作中且发生下游故障时，故障电
流是恒定的，并且将在941 ms的较长的保险丝清除时间内烧断保险丝。

[0030] 在图2的实施例中，IM 9同样地经由第三Δ-Y变压器13而连接至配电线路，且因而与PE接口并行地操作。因此，IM可以与PE接口一起被容纳，但也可以位于功率发生空间内的别处。在图2的实施例中，同步发电机接口和PE接口以及IM接口以单独的变压器示出，但这绝非强制的。共同的多绕组变压器可以优先于单独的变压器，或为了成本的原因，共同和多绕组变压器的一些组合可以是优选的。当PE接口和IM两者都联机且发生下游故障时，故障
电流是IM故障电流和PE接口故障电流的总和。IM具有与同步发电机的起始瞬态故障电流特
性非常类似的大的故障电流。然而，此故障电流在大约250 ms的短时间内减小至零。如上所陈述的，PE接口具有恒定的故障电流。这两个能力的组合导致图3中所示出的故障电流，结果为，在411 ms的保险丝清除时间内烧断保险丝；比PE接口独自短得多的时间。

[0031] 图3示出了关于继22kV配电线路上的下游故障之后的图2的实施例的模拟的故障电流特性的对数图，包括如上面所报告的所有构件的保险丝清除时间。连续线表示柴油供
能式同步发电机，其中，在5 pu电流下起动的峰故障电流在稳态中降低至1 pu（相对于发电机额定值）。长虚线表示具有2 pu的恒定的故障电流能力（相对于PE接口额定值）的PE接口型能量存储系统。点划线表示IM故障电流，其中，为7 pu的峰故障电流（相对于IM额定电流）在稳态中降低至几乎为零的电流。最终，短虚线（断线）表示如通过“加上”和“等于”符号所指示的复合的PE接口加IM故障电流。对于大于0.25秒钟的时间，此复合线路隐藏于PE线路
后面。

[0032] 可以在要求初始故障电流的增大的其它应用中使用本发明。这可以是如下的情况：其中仅使用有限数量的小型同步发电机，或其中一起使用小型同步发电机和PE接口，诸如在混合型太阳能/柴油或风力/柴油功率生成系统中。还能够与并非完全地基于PE，但具
有低的故障电流能力的能量源接口合作而使用本发明。示例包括（但不限于）使用双馈式感应发电机、鼠笼式感应发电机或全PE接口的风力涡轮发电机、波浪发电机、潮汐发电机、微型水力发电机以及其它发电机。

[0033] 所呈现的增强故障电流的解决方案的优点包括：

[0034] - IM与附加的逆变器模块或更大的逆变器相比不那么昂贵；

[0035] - IM的操作损失和操作维护成本低；

[0036] - 如果不要求，（诸如当同步发电机也联机地提供附加的故障电流时）能够关闭IM以降低损失和维护；

[0037] - IM易于直接联机地或经由晶闸管或Y/Δ型软起动器而起动或供能；其中，当发生故障时，软起动器装备本身不应当降低故障电流或跳闸。

[0038] 为了验证根据本发明的方法的实际的可用性，已基于如图2中所示出的实施例而实行多个模拟，其中，假定同步发电机具有P2 = 1.25MW的有功功率额定值和|S2| = 1.8MVA的表观功率额定值。图4示出了在模拟中使用的功率分配系统的更详细的单线图。对于
22.0kV的具有如图5中所示出的特性的中压保险丝作为保护装置6而提供。

[0039] 为了模拟的目的，选取具有下面的示范性的特性的感应电机：

[0040] •PIM = 1.25MW的有功功率额定值

[0041] •|SIM| = 1.8MVA的表观功率额定值

[0042] •类型：一个极对、2978 rpm、双笼式感应电机（发现1个极对/2978 rpm感应电机的使用给出与标准的2个极对/1489 rpm的感应电机相比而好得多的性能）

[0043] •感应电机应当最优选地为鼠笼型

[0044] •发现双笼式感应电机允许与单笼式感应电机相比而好得多的性能

[0045] •优选地，感应电机选取为具有增大初始故障电流的低泄漏电感。这对于用于高起动转矩的双笼式感应电动机是典型的

[0046] •优选地使用具有高惯量的感应电机；这还增加故障电流的持续时间，因为在故障的期间，电动机未很大程度地慢下来

[0047] •优选地，除了形成电动机的内部部分的通常的安装有轴的冷却风扇以外，感应电机在没有机械负载的情况下运转

[0048] 为了模拟的目的，进一步假定，感应电机经由YNd类型的变压器而连接至配电线路，其具有连接至大地以便给予提供零序故障电流的能力的中性点。变压器优选地还具有
P变压器 = 1.25MW的有功功率额定值和|S变压器| = 1.8MVA的表观功率额定值。优选地，使用具有1-10%的泄漏（优选地至少近似地5.5%至6.5%的泄漏）的低泄漏变压器。如果能够实现更低的泄漏，则还能够有利地使用更小的变压器（例如，如果实现2%与4%之间，优选地至少近似地3%的泄漏，则能够使用0.9MVA变压器）。变压器的最小尺寸为，它必须足够大以处理感应电机的无负载的电流。

[0049] 在第一模拟场景下，假定仅同步发电机给功率分配系统提供功率。于是，在中压保险丝的下游发生的故障8将促使中压保险丝在0.87s内烧断。微电网范围（尤其是，对于孤岛电网的微电网范围）内的设备通常适应于1s的最大跳闸时间，因此，对于设备，此响应为可接受的。图6示出了对于此第一模拟场景的作为时间的函数的故障电流（实线，左垂直轴）和跳闸状态（虚线，右垂直轴）。

[0050] 在第二模拟场景下，假定由基于电池的存储系统排他地提供功率，所述存储系统具有P电池 = 1.25MW的有功功率额定值和|S电池| = 1.8MVA的表观功率额定值，包括经由PE接口53而给功率分配系统提供功率的电池52，其转而在22.0kV具有95A的电流能力。图7示出
了对于此第二模拟场景的作为时间的函数的故障电流（实线，左垂直轴）和跳闸状态（虚线，右垂直轴）。如可以看出的，故障电流为恒定的，并且，跳闸时间为1.32秒钟，对于设备，这是不可接受的。

[0051] 在第三模拟场景下，假定感应电机9与电池52并行地操作，以便改进故障电流能力。图8示出了对于此第二模拟场景的作为时间的函数的故障电流（实线，左垂直轴）和跳闸状态（虚线，右垂直轴）。如可以看出的，在故障开始时，感应电机供应增大的故障电流，并且，感应电机使保险丝在0.85秒钟内烧断。此跳闸时间与仅有同步发电机的结果类似，并
且，在设备的要求内。

[0052] 虽然在附图和前文的描述中，已经详细地描述了本发明，但这样的描述将被认为是说明性的或示范性的而非限制性的。根据附图、公开以及所附权利要求的研究，本领域熟练的并实践要求保护的本发明的技术人员能够理解并实施所公开的实施例的变型。在权利
要求中，单词“包括”不排除其它元件或步骤，并且，不定冠词“a”或“an”不排除多个。仅有在互不相同的权利要求中叙述某些元件或步骤的事实不指示这些元件或步骤的组合不能用
于获利，特定地，除了实际的权利要求从属性之外，任何另外的有意义的权利要求组合应当被认为是公开的。

[0053] 除非另有陈述，否则应当遍及此整篇文献假定，陈述a ≈ b暗示|a-b|/(|a|+|b|) < 10-1，优选地，|a-b|/(|a|+|b|)< 10-2，其中，a和b可以表示如在此文献中的任何地方所描述和/或定义的或如本领域技术人员以其它方式所知的任意的变量。此外，a至少近似地相等或至少近似地等同于b的陈述暗示a ≈ b，优选地，a = b。此外，除非另有陈述，否则应当遍及此整篇文献假定，陈述a ≫ b暗示a > 10b，优选地，a > 100b；并且，陈述a << b暗示10a < b，优选地，100a < b。

[0054] 可以有利地与如上面所详述的特征中的一个或更多个结合而如在下面所列出的项目中详述的那样来实现本发明的优选的实施例，尤其是，如上所述的优选的实施例：

[0055] 1．一种功率分配系统，其具有，受保护装置（6）保护而免受在保护装置的下游发生的故障（8）的配电馈线（1），且其具有，经由功率电子学PE接口（43、53）而连接至保护装置的上游的配电馈线的并且促使保护装置在第一故障清除时间内清除故障的第一能量源，

[0056] 其特征在于，功率系统包括感应电机IM（9），所述感应电机IM（9）连接至保护装置的上游的配电馈线，并且，适应于与经由PE接口而连接的第一能量源一起促使保护装置在继故障之后的第二故障清除时间内清除故障。

[0057] 2．项目1的功率分配系统，其中，PE接口或IM经由变压器（12、13）而连接至配电馈线。

[0058] 3．项目1的功率分配系统，其中，第一能量源包括风力涡轮机（41），且其中，至配电馈线的PE接口包括双馈式感应发电机。

[0059] 4．一种操作功率分配系统的方法，所述功率分配系统具有，受保护装置（6）保护而免受在保护装置的下游发生的故障（8）的配电馈线（1），且所述功率分配系统具有，经由功率电子学PE接口（43、53）而连接至保护装置的上游的配电线路的第一能量源（41、52），所述方法包括：

[0060] - 将感应电机IM（9）连接至保护装置的上游的配电馈线，

[0061] - 在功率分配系统的常规操作的期间，使IM的转子旋转；

[0062] - 继故障之后且通过经由PE接口而连接的第一能量源和IM而联合地提供复合的故障电流，以清除故障。

[0063] 5．项目4的方法，其中，第二能量源可经由同步发电机（10）而连接至保护装置的上游的配电馈线，所述方法包括：

[0064] - 当同步发电机连接至配电馈线时，使IM断开，从而提供故障电流，以清除故障。