專利名稱：故障相選擇和故障類型確定的方法
故障相選擇和故障類型確定的方法本發(fā)明涉及一種用于電力線中的故障相選擇和故障類型確定的方法，該方法適用于串聯(lián)補償和無補償電力線，適合在電力行業(yè)中用于架空和架空電纜輸電線或配電線中使用。電力線中的故障的快速可靠的故障類型確定對于處理電能分配的電力公司以及對于電能的最終用戶均極為重要?？焖贉蚀_的故障類型選擇影響電力系統(tǒng)保護的質量。用于故障相選擇和故障類型確定的部件通常是位于發(fā)電站或變電站中的數(shù)字保護繼電器的一部分。取決于故障類型，在保護繼電器中區(qū)分和處理不同的電流和電壓故障環(huán)路。因此， 正確的故障類型選擇影響保護繼電器的最終操作，并且故障類型識別的錯誤可導致保護繼電器的誤操作。在美國專利No. 4409636中描述了利用故障相選擇的保護繼電器的一個示例。在這種解決方案中，基于增量的相選擇器已知為不會可靠地檢測三相故障。它計算最大故障值的百分比，并且然后將其從這些相中減去。如果結果為正值，則該相被檢測為出故障。如果為負值，則該相沒有出故障。在三相故障中，出故障相之一常常沒有達到這個級別， 并且該相仍未被檢測到。在美國專利No. 5390067中描述了用于高阻抗接地故障的單相跳閘的相選擇的方法和裝置的另一個示例。美國專利No. 5390067局限于單接地故障的選擇。 該方法的應用局限于具有接地中性點的網(wǎng)絡。所述缺點通過分別如權利要求1、2和3所述的方法、裝置和計算機程序來克服。從日本專利申請JP 201192428(公開No. JP2003009381)已知一種用于多端系統(tǒng)中的故障相選擇的方法。在這種方法中，使用相選擇器，其中包括用于計算各輸電線的各相的差動電流的第一操作部件、用于基于從第一操作部件所得到的各相的差動電流和故障線路信息來計算故障線路的線路差動電流的第二操作部件、用于確定從第二操作部件所得到的最小值與最大值的比率的第三操作部件、用于在從第三部件所得到的比率小于指定值時判定單相故障已經發(fā)生的第四操作部件、用于確定沒有構成對較小差動電流的最大值的相中的差動電流相對于構成線路差動電流的最大值的兩相的差動電流的比率的第五操作部件、用于在從第五操作部件所得到的比率小于指定值時判定兩相故障已經發(fā)生的第六操作部件，以及用于在從第五操作部件所得到的比率不小于指定值時判定三相故障已經發(fā)生的第七操作部件。一般來說，對于三相故障的選擇存在有問題，因為出故障相之一沒有達到設定級別。此外，該方法的應用局限于具有接地中性點的網(wǎng)絡。從專利描述US 5783946已知一種用于識別由保護繼電器所檢測的故障的類型的過程。這個過程包括測量測量輸電線的A相、B相和C相導體上的電流波形的故障前和故障后樣本。隨后計算增量電流DELIA1、DELIBl和DELIC1，其中DELLIA1 = (Iar-Iapr)2-(Iai-Iapi)2DELLIA1 = (Ibr-Ibpr) 2_ (Ibi-Ibpi)2DELLIA1 = (Icr-Icpr)2-(Ici-Icpi)2增量電流則用于識別兩相-接地故障(two-phase to ground fault)。在計算增量電流中，Iar表示A相電流的實部的故障后值，Iapr表示A相電流的實部的故障前值，Iai表示A相電流的虛部的故障后值，以及表示A相電流的實部的故障前值。相應地表示B相和C相的值。故障類型通過使用明確邏輯運算符-大于、小于-來估計。按照本發(fā)明，一種在電力線中的故障相選擇和故障類型確定的方法利用具有用于故障檢測的部件以及用于信號和數(shù)據(jù)處理的計算機部件的保護繼電器，使用故障初始檢測和故障相電流信號、故障前電流信號和零序電流的估計，以便接收增量電流信號Iab、Ibo Ica 及其最大值Imax的絕對值，由此確定相-相故障的實值指標SA、Sb和&、3相故障的實值指標S3A、S3b和S3c以及接地故障的實值指標Sg,該方法還包括下列步驟-按照下式來計算所有故障類型指標Fflt的值的最大數(shù)Ffflax = max ((FflJ)其中，下標fit是從1至10的整數(shù)，并且表示所有類型故障的一種特定類型，-確定作為具有最大值的指標Fflt之一的故障類型，這同時以下標fit表示故障的類型為基礎來確定故障類型，其中，如果fit = 1，則存在A相-接地G故障，fit = 2，則存在B相-接地G故障，fit = 3，則存在C相-接地G故障，fit = 4，則存在A相-B相故障，fit = 5，則存在B相-C相故障，fit = 6,則存在C相-A相故障，fit = 7，則存在A相-B相以及-接地G故障，fit = 8，則存在B相-C相以及-接地G故障，fit = 9，則存在C相-A相以及-接地G故障，fit = 10，則存在A相-B相-C相故障，-在保護繼電器(2)或者在連接到保護繼電器的部件中呈現(xiàn)實故障類型指標Fmax。優(yōu)選地，故障類型指標Fflt的計算按照如下方式實現(xiàn)為實值指標\、&、S。、S3A、S3B、 S3C、Sg的最小值按照下式，對于相-接地故障來計算實值指標的組合(SA，SG)、(SB，SG)、(Sc, SG)、 (S3B, s3c)、(S3C, S3A)、(S3A，S3B)的最小值和實值指標 S3A、S3B, S3c 之和對于A 相-接地 G 故障，F(xiàn)1 = min (SA，SG) +min (S3B, S3C) _S3A，對于B 相-接地 G 故障，F(xiàn)2 = min (SB，SG) +min (S3C, S3A) _S3B，對于C 相-接地 G 故障，F(xiàn)3 = min (Sc, SG) +min (S3A，S3B) -S3c,這給出第一組指標F^ F2、F3 ；按照下式，對于相-相故障來計算實值指標的組合(SA，SB)、(SB，Sc)、(Sc, Sa)的最小值對于A 相-B 相故障，F(xiàn)4 = min (SA，SB)，對于B 相-C 相故障，F(xiàn)5 = min (SB, Sc)，對于C 相-A 相故障，F(xiàn)6 = min (Sc, Sa)，這給出第二組指標F4、F5、F6 ；按照下式，將對于相-相-接地故障的先前計算的指標F1-F6之和計算為先前計算的故障類型指標之和對于A相-B相以及-接地G故障，F(xiàn)7 = FfFjF4,
對于B相-C相以及-接地G故障，F(xiàn)8 = F2+F3+F5,對于C相-A相-接地G故障，F(xiàn)9 = FJFJF6,這給出第三組指標F7、F8、F9 ；按照下式來計算實值指標S3A、S3B、S3c的最小值對于A 相-B 相-C 相故障，F(xiàn)10 = min (S3A，S3B，S3c)，這給出指標F10。用于實現(xiàn)如權利要求1-2所述的電力線中的故障相選擇和故障類型確定的方法的裝置包括嵌入保護繼電器的故障相選擇和故障類型確定模塊的前置濾波塊中的用于電流信號濾波、故障初始時間識別、故障前和故障電流信號確定、增量電流計算以及增量電流信號計算的最大值的部件，還包含-在保護繼電器中嵌入保護繼電器的故障相選擇和故障類型確定模塊的數(shù)據(jù)分析塊中的用于計算實值指標SA、SB、S。、S3A、S3B、S3c的部件，其中這些指標指示相-相故障和3 相故障的數(shù)據(jù)的組合的最小值并且指示相-接地故障知的數(shù)據(jù)的最大值。-嵌入保護繼電器的故障相選擇和故障類型確定模塊的選擇器塊中的用于計算作為實值指標的最小值的故障類型指標F1-Fw的部件，-嵌入保護繼電器的故障相選擇和故障類型確定模塊的故障類型判定塊中的用于選擇故障相以及用于通過計算所有故障類型指標F1-Fltl的最大值來確定故障類型的部件，-在保護繼電器的信息模塊中或者在連接到保護繼電器的部件中呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的部件。計算機程序產品包括計算機程序代碼，代碼在運行于計算裝置時執(zhí)行如權利要求 1-2所述的方法的步驟。本發(fā)明的方法在具有用于故障相選擇和故障類型確定的模塊的保護繼電器中使用。來自電流變壓器并且在A/D轉換器中轉換的實時數(shù)字電流信號或者與IEC 61850標準兼容的數(shù)字信號通過IEC 6185509-2協(xié)議或者任何其它通信協(xié)議來傳送。在這個上下文以及通過優(yōu)選地與IEC 61850標準兼容的站通信協(xié)議的互連中借助于電流儀表變壓器CT來轉換模擬信號、即測量的相電流信號iA、iB、ie以得到取樣離散時間值應當被看作常規(guī)技術， 并且因此而省略。本發(fā)明涉及一種僅基于電流信號測量的故障相選擇和故障類型確定的方法。由于本發(fā)明方式，實現(xiàn)故障相的識別的高可靠性。所開發(fā)的方法較快，并且甚至對于高阻抗故障也準許以優(yōu)良可靠性來識別任何類型的故障。通過使用例如最小、最大等軟運算符代替明確邏輯運算符大于、小于，來估計故障類型。通過計算實值指標索引，對連續(xù)樣本來確定判定。所有這些索引是連續(xù)實值-而不是邏輯的。所提出方法的主要特征在于用于進行最終判定的新方式。故障類型選擇的判定按照較大值指明更可能的選擇的方式來調度。附圖示出故障相選擇的方法，其中，

圖1示出相選擇的示意系統(tǒng)，圖2是保護繼電器中的相選擇的系統(tǒng)的本發(fā)明部分，圖3是用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的一組步驟。電流變壓器1通過模擬導線鏈路3或者通過包含邊緣單元5的過程通信總線4與保護繼電器2連接。具有數(shù)據(jù)處理單元P的保護繼電器2包括A/D轉換器6以及功能模塊 M1、M2、M3、M4的布置，其中模塊Ml是用于存儲從在線測量所傳遞的數(shù)據(jù)的緩沖器模塊，模塊M2是本發(fā)明的故障相選擇和故障類型確定模塊，模塊M3是與其它模塊連接的計算模塊，以及模塊M4是用于給出本發(fā)明方法的結果的信息模塊。在保護繼電器2通過通信總線4 來連接時，A/D轉換器6可放置在邊緣單元5中而不是在保護繼電器2中。顯然，保護繼電器包括其它模塊，這些模塊是保護繼電器2的正確操作必不可少的，但在本描述中沒有描述且在圖1中沒有示出。圖2所示的故障相選擇和故障類型確定模塊M2包括前置濾波塊 Bi、數(shù)據(jù)分析塊B2、選擇器塊B3和故障類型判定塊B4。來自單獨相A、B、C的輸入數(shù)據(jù)、即電流信號iA、iB、由電流變壓器1來測量，并且通過模擬導線鏈路3來傳遞給保護繼電器2中的A/D轉換器6或者傳遞給邊緣單元5中的A/D轉換器6，從其中通過通信總線4將數(shù)字化電流信號IA、IB、Ic傳遞給保護繼電器2。 數(shù)字電流信號存儲在緩沖器模塊Ml中。在模塊M2中由其功能塊B1-B4來處理數(shù)字電流信號IA、IB、IC，其中使用前置過濾塊Bl (圖2、以已知方式對數(shù)據(jù)進行濾波，前置濾波塊Bl的輸出與數(shù)據(jù)分析塊B2連接，在數(shù)據(jù)分析塊B2中處理電流信號數(shù)據(jù)并且計算實值指標。來自前置濾波塊Bl的電流信號IA、IB、Ic由數(shù)據(jù)分析塊B2來獲得，其方式是使得沒有將它們從這個塊中去除，因此它們也可用于保護繼電器2的其它模塊。B2塊的輸出與選擇器塊B3 連接，用于故障類型指標確定。最后，在故障類型判定塊B4中識別故障類型時，以使得與故障類型有關的信息可用于保護繼電器2的其它模塊M3和M4的方式將這個信息傳送給塊B4 的輸出。按照本發(fā)明的方法按照下列步驟來執(zhí)行步驟1在第一步驟Sl (圖3)，來自單獨相A、B、C的數(shù)字電流信號IA、IB、Ic,以及附加輸入數(shù)據(jù)，即相-相故障分攤系數(shù)Cfi、相-接地故障分攤系數(shù)Cro以及對被保護線路已知的線路額定電流I,的RMS值被傳遞并且存儲在保護繼電器2的緩沖器模塊Ml中。相-接地故障分攤系數(shù)Cro描述了預定的系數(shù)集合，其值按照實現(xiàn)相-接地故障和相-相-接地故障的良好靈敏度來選擇。一般來說，Cfo通過下列關系式來確定
權利要求
1.一種在電力線中的故障相選擇和故障類型確定的方法，利用具有用于故障檢測的部件以及用于信號和數(shù)據(jù)處理的計算機部件的保護繼電器，使用故障初始檢測和故障相電流信號、故障前電流信號和零序電流的估計，以便接收增量電流信號(IAB，IBe，IeA)及其最大值 (Imax)的絕對值，由此確定相-相故障的實值指標(SA，SB，S。)、3相故障的實值指標(S3A，^3B， S3c)以及接地故障的實值指標(Se)，所述方法還包括下列步驟-按照下式來計算所有故障類型指標(Fflt)的值的最大值Fmax = max ({Fflt})其中，下標fit是從1至10的整數(shù)，并且表示所有類型故障的一種特定類型， -確定作為具有最大值的指標(Fflt)之一的故障類型，這同時以下標(fit)表示故障的類型為基礎來確定故障類型，其中，如果 fit = 1，則存在A相-接地G故障， fit = 2,則存在B相-接地G故障， fit = 3,則存在C相-接地G故障， fit = 4，則存在A相-B相故障， fit = 5，則存在B相-C相故障， fit = 6，則存在C相-A相故障， fit = 7，則存在A相-B相以及-接地G故障， fit = 8,則存在B相-C相以及-接地G故障， fit = 9,則存在C相-A相以及-接地G故障， fit = 10，則存在A相-B相-C相故障，-在所述保護繼電器( 或者在連接到所述保護繼電器的部件中呈現(xiàn)實故障類型指標(Fmax) ο
2.如權利要求1所述的電力線中的故障相選擇和故障類型確定的方法，其特征在于 -所述故障類型指標(Fflt)的計算按照如下方式實現(xiàn)為實值指標6A，&，SC，S3A，S3B，&C，Sg)的最小值-按照下式，對于相-接地故障來計算實值指標的組合(SA，SG)、(SB，SG)、(Sc, SG)、(S3B， s3c)、(s3c，S3A)、(S3A，S3B)的最小值和所述實值指標(S3A，S3B，S3c)之和 對于 A 相-接地 G 故障，F(xiàn)1 = min (SA, SG) +min (S3B，S3C) _S3A， 對于 B 相-接地 G 故障，F(xiàn)2 = min (SB, SG) +min (S3C, S3A) _S3B， 對于 C 相-接地 G 故障，F(xiàn)3 = min (Sc, SG) +min (S3A，S3B) _S3C， 這給出第一組指標(F1-F3)； -按照下式，對于相-相故障來計算實值指標的組合 (SA, Sb)、(SB，Sc)、(Sc, Sa)的最小值 對于A相-B相故障，F(xiàn)4 = min (SA, Sb)， 對于B相-C相故障，F(xiàn)5 = min (SB, Sc)， 對于C相-A相故障F6 = min (Sc, Sa)， 這給出第二組指標(F4-F6)；-按照下式，對于相-相-接地故障，將先前計算的指標 (F1-F6)之和計算為先前計算的故障類型指標之和對于A相-B相以及-接地G故障，F(xiàn)7 = F1+F2+F4,對于B相-C相以及-接地G故障，F(xiàn)8 = F2+F3+F5，對于C相-A相以及-接地G故障，F(xiàn)9 = F3+F1+F6,這給出第三組指標(F7-F9)；-按照下式來計算實值指標(S3A，S3B，S3c)的最小值對于A相-B相-C相故障，F(xiàn)10 = min (S3A，S3B，S3c)，這給出指標(F10)。
3.用于實現(xiàn)如權利要求1-2中任一項所述的電力線中的故障相選擇和故障類型確定的方法的裝置，包括嵌入保護繼電器O)的模塊(M2)的前置濾波塊(Bi)中的用于電流信號濾波、故障初始時間識別、故障前和故障電流信號確定、增量電流計算以及增量電流信號計算的最大值的部件，其特征在于還包含-在所述保護繼電器⑵中嵌入所述保護繼電器⑵的所述模塊(M2)的數(shù)據(jù)分析塊 (B2)中的用于計算實值指標(SA，SB，S。，S3a，S3b，&。)的部件，其中這些指標指示相-相故障和3相故障的數(shù)據(jù)的組合的最小值并且指示相-接地故障的數(shù)據(jù)(Se)的最大值，-嵌入所述保護繼電器O)的所述模塊(M2)的選擇器塊(B3)中的用于計算作為實值指標的最小值的故障類型指標(F1-Fltl)的部件，-嵌入所述保護繼電器⑵的所述模塊(M2)的故障類型判定塊(B4)中的用于選擇故障相以及用于通過計算所有故障類型指標(F1-Fltl)的最大值來確定故障類型的部件，-在所述保護繼電器(2)的信息模塊(M4)中或者在連接到所述保護繼電器的部件中呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的部件。
4.一種計算機程序產品，包括計算機程序代碼，其在運行于計算裝置時執(zhí)行如權利要求1-2中任一項所述的方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電力線中的故障相選擇和故障類型確定的方法，該方法適用于串聯(lián)補償和無補償電力線，適合在電力行業(yè)中用于架空和架空電纜輸電線或配電線。該方法包括故障初始檢測和故障相電流信號、故障前電流信號和零序電流的估計，以便接收增量電流信號(IAB，IBC，ICA)及其最大值(Imax)的絕對值，由此確定相-相故障的實值指標(SA，SB，SC)、3相故障的實值指標(S3A，S3B，S3C)以及接地故障的實值指標(SG)，本發(fā)明方法還包括下列步驟按照下式來計算所有故障類型指標(Fflt)的值的最大值Fmax＝max((Fflt))，其中下標(flt)是從1至10的整數(shù)值，并且表示所有類型故障的一種特定類型，確定作為具有最大值的指標(Fflt)之一的故障類型，它同時以下標(flt)表示故障的類型為基礎來確定故障類型，其中，如果flt＝λ，則存在A相-接地G故障，flt＝2，則存在B相-接地G故障，flt＝3，則存在C相-接地G故障，flt＝4，則存在A相-B相故障，flt＝5，則存在B相-C相故障，flt＝6，則存在C相-A相故障，flt＝7，則存在A相-B相以及-接地G故障，flt＝8，則存在B相-C相以及-接地故障，flt＝9，則存在C相-A相以及接地G故障，flt＝10，則存在A相-B相-C相故障，在保護繼電器(2)中或者在連接到保護繼電器的部件中呈現(xiàn)實故障類型指標(Fmax)。
文檔編號H02H3/34GK102484365SQ201080039543
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權日2009年8月31日
發(fā)明者E·羅索洛夫斯基, J·伊齊科夫斯基, M·富爾齊克, M·薩哈, P·巴爾塞雷克, P·皮爾茨 申請人:Abb研究有限公司