专利名称：三相电力系统中的故障识别和定向检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及无需测量线电压地识别和定向检测三相电力系统的两相之间的故障。 尤其，本发明涉及检测电力系统中的两相故障并且进一步能够确定该故障处在检测点的线路侧还是负载侧的方法。按照本发明的方法是基于代表电力系统每相电流的独有信号，对该信号的处理得出能够定向定位的参数。两相故障的两相检测方法可以与识别和定位单相或三相故障的其它步骤耦合。按照另一个特征，本发明涉及设计成实现上述方法的检测设备。尤其，该定向故障检测设备包含从每相的电流信号中计算参数的装置，所述参数的解释无需使用代表相与相之间的电压的值或代表线-中性线电压的值地给出故障的性质和/或相对地点。本发明最后涉及故障指示设备和跳闸继电器，包含与电力系统的每相相联系的电流传感器和向上述检测设备提供能够通过例如指示灯指示的信号或执行电力系统的开关设备的跳闸。
背景技术：
三相电力系统中的故障检测设备能够触发负载保护和/或帮助定位所述故障。例如，图1代表中压配电系统1的连线图，它包含次级绕组与主配电线3连接的三相变压器2。 该次级绕组进一步包含一般经由阻抗接地的公共中性导线。主线3对馈线4、4'、4"供电， 一些馈线4、4'、4"可以包含保护它们的输入断路器或其它开关单元5。装配在馈线4'或馈线4的若干分段上的短路故障检测设备6可以为例如点亮指示灯7的故障流指示器的用途服务。设备61可以进一步与命令打开断路器5的触点的保护继电器8相联系或集成在其中。在接地故障10的情况下，可以在线路导线4与地之间产生大电容值9，引起大零序电流。为了防止电容链路9对相邻馈线的误动作引起的接地故障检测设备的错误检测，已经开发出了区分接地故障10是处在相对于检测设备6i的负载侧还是相对于设备6i+1 的线路侧的设备和方法。尤其，文献EPl 475 874,EP 1 890 165,FR 2，936 319,FR 2 936 378或WO 2006/136520提出了除了别的以外，通过适当传感器12测量电流的解决方案。在三相线3、4中几相可能同时出现故障，其是三相故障、两相接地故障还是绝缘两相故障。故障存在的识别基于电力系统1的至少一相中持续最小故障间隔期的过电流的检测。为了指定故障的性质和/或它的相对位置，还必须进行每相电压或甚至其它参数的测量。因此，显而易见，考虑到它们的复杂性，尤其需要两相地点时装配的传感器的数量，现有故障检测设备不适合广泛实现。而且，对于只包含电流传感器12的较不复杂检测设备，在某些应用中，尤其取决于中性系统，保证不了两相接地故障与单相接地故障之间的区分
发明内容
除了其它优点之外，本发明的目的是部分改正现有定向故障检测设备和方法，尤其针对两相故障的现有定向故障检测设备和方法的缺点。尤其，本发明实现的原理是基于对代表三相线电流的信号的频率分析，以便识别故障的性质，以及基于不使用电力系统电压，和不必广泛取样代表所述电流的信号(通常，小于IkHz的取样频率就足够了，例如，大约600Hz)地对相电流的振幅或其它范数值的分析，以便确定故障的相对地点。更一般地说，按照本发明，对故障的两相性质的识别基于对每相的相同极性的半波的和电流的频率分析。值得注意的是，在存在故障的情况下，当伪零序电流的DC (直流) 分量与二次谐波分量之间的比值超过一比五时，该故障被认为是两相的，所述伪零序电流起因于整流半波相电流的矢量和。在该比值小于20%的情况下，按照一个优选实施例，通过更深入地研究上述频率分析，病通过将电力系统的DC分量和固有频率分量与相同一比五比值相比较，可以确定该故障是单相的还是三相的。有利的是，上述频率分析通过分析相电流的振幅或其它范数值来完成，以便确定故障相对于测量相电流的点的相对位置。按照其特征之一，本发明涉及三相电力系统中的故障识别和定向检测方法，其包含例如检验代表电流的信号，尤其流入每相中的电流的振幅的变化的第一故障检测阶段。如果第一阶段检测到在所述分段中存在故障，触发按照本发明的方法的第二故障识别阶段。第二阶段基于代表与相电流的相同极性的半波之和相对应的电流的参数的分析。一旦获得这个参数，频率分析就能够将电力系统的倍频分量与DC分量相比较，以便识别故障的两相性质。有利的是，与DC分量的比较也对电力系统的固有频率分量进行，以便识别单相或三个故障。可以实现所检测故障的相对地点的第三阶段。这基于代表所述分段的每相电流的范数的信号的处理，这些信号是在足够长预定义间隔期，例如，整数个电力系统半周期上获得的。任何交流电范数都适用于按照本发明的相对地点确定，但在优选方式中，使用电流的均方根值或它的振幅。在获得代表相电流的范数的信号之后，所述方法的第三阶段继续处理所述信号，以便能够解释在第一阶段中检测的故障相对于相电流测量点处在线路侧还是负载侧。按照本发明，信号的处理包含计算代表相电流的范数的信号的平均值，以及将该平均值与每个信号相比较。如果发生单相(或两相)故障之后的单相电流范数大于针对三相计算的范数的平均值，那么该故障位于检测点的负载侧(分别地线路侧)。为了指定两相故障的性质，可以在第三阶段之后继续执行第四阶段，其中考虑相电流的全局变化，尤其将代表每相电流的范数与故障发生前它呈现的值相比。取决于其所观察范数增大的相位的数量，以及取决于以前限定的相对地点，可以将接地两相故障与绝缘两相故障区分开。与之平行，可以通过评估零序电流或与第一参数相对应的电流的DC分量进行三相故障的定位。有利的是，过滤尤其模拟地过滤和/或取样代表相电流的信号。按照本发明，可以使用相对低的取样频率，尤其，小于1kHz，例如，大约500Hz或600Hz。按照本发明方法的一个优选实施例，将所述定向检测方法与开关设备的致动相联系，以便将分段与在其负载侧检测到故障的点隔开。按照另一个特征，本发明涉及适用于上述方法、可能与定向检测耦合、三相电力系统中的线路上的故障的识别设备。按照本发明的设备可以与像检测环形线圈那样提供代表所述电流的信号的传感器相联系。识别和/或定向检测设备可以进一步形成故障流指示器的一部分，例如，如果检测到来自传感器的负载侧故障，激活指示灯型的报警装置。另一种信号，例如，具有不同颜色的信号可以进一步指示线路侧故障。在一个特定优选实施例中， 按照本发明的定向检测设备与线路保护继电器相联系，所述报警装置使线路中断设备被致动，从而能够将检测到故障的分段隔开。尤其，按照本发明的识别设备包含第一装置，用于供应代表受监视线路的每相电流，即，相同极性半波电流之和，或“伪零序列”电流的第一参数。对于定向检测，所述第一装置被设计成也供应代表受监视线路的每相电流的范数的第二参数。有利的是，所述第一装置与所述信号的滤波装置，例如，模拟滤波器相联系。所述第一装置最好包含取样装置以便例如在500Hz或600Hz的频率上 一定数量的离散值。按照本发明的设备包含与所述处理装置的激活装置相联系的所获代表性信号的第二处理装置，所述激活装置通过故障存在检测来触发。致动激活装置的故障存在检测最好由包含适当装置(尤其用于将代表线路的相电流的信号与一个或多个基准值相比较的装置)的按照本发明的设备来执行。按照本发明的设备的信号的第二处理装置包含用于确定源自第一参数的伪零序列电流，并尤其通过将第二和第一谐波分量与DC分量相比较对其进行频率分析的装置，所述谐波是相对于电力系统的固有频率获取的。有利的是，按照本发明的设备的第二装置进一步包含计算代表每个相位的范数的信号的算术平均值的装置。所述计算装置最好与能够在与电力系统的整数个半周期相对应的时间期间获取信号的延时装置相联系。装置能够被提供以对代表每个相位的范数的信号与故障之前它们的值进行比较。所述信号处理装置在输出端上与解释装置耦合，所述解释装置能够识别故障的性质并且从中确定相对于获得所述信号的点的相对位置。所述解释装置包含所确定谐波之间，所计算平均值与用于计算所述平均值的每个信号之间的比较器。尤其，按照本发明的三相电力系统中的故障的识别设备包含提供代表每个相位的电流的参数的第一装置，其包含接收代表每个相位的电流的信号的装置、和提供第一参数的所述信号的全波整流装置；代表性参数的第二处理装置，其包含计算从第一参数之和中得出的电流的装置、和包含其第O谐波和第2谐波分量与电力系统的固有频率的比较的所述结果的频率分析装置；按照电力系统中的故障的发生的检测信号的所述第二处理装置的激活装置；以及通过第一参数的第二装置解释处理结果以便确定故障是否是两相的装置。所述第二装置的频率分析装置进一步包含源自第一参数之和的结果的第0谐波和第1 谐波分量的比较，然后，解释第一参数的处理结果的装置能够确定故障是否是单相的。上述设备可以适用于定向故障检测，其中所述第一装置进一步包含计算代表每相电流的信号的范数以便提供第二参数的装置，以及所述第二装置进一步包含在预定间隔期上计算范数的平均值的装置、和将每个范数与所述计算平均值相比较的装置，然后，所述解释装置适用于处理所述第二装置对第二参数的处理结果，以确定故障相对于设备位于线路侧还是负载侧。当所述第二装置的频率分析装置进一步包含通过求和第一参数提供的结果的第0谐波与阈值的比较时，解释所述第二装置对第一参数的处理结果的装置能够识别三相故障，并将后者定位在设备的线路侧或负载侧上。所述识别设备可以进一步包含与所述信号处理装置的激活装置连接的检测电力系统中的短路故障的发生的装置。尤其，这些第二装置可以包含存储第二参数的值的装置，和所述检测装置可以包含将每个第二参数与存储值相比较的装置。因此，按照本发明的识别两相故障的方法包含如下相继步骤在获得指示所述故障的存在的信号之后触发；在电力系统的至少一个半周期的获取时间上获取代表每个相电流的信号；半波整流代表相电流的信号；求整流信号的矢量和；对整流信号的矢量和进行频率分析；以及将频率分析的第2谐波信号与第0谐波信号相比较。频率分析的第1谐波信号与谐波信号的比较能够被编程。为了适用于确定故障的相对地点，所述方法进一步包含确定代表每相电流的范数；在预定义间隔期上计算每个相电流的范数的算术平均值；通过比较所述平均值和代表每个相电流的范数的所述信号，解释信号处理结果，以便指示所检测故障位于获得代表相电流的范数的信号的地方的负载侧还是线路侧。
通过对表示在附图中的仅仅为了例示和非限制性示范目的给出的本发明的优选实施例作如下描述，本发明的其它优点和特征将变得更加显而易见。图1 (已经描述过)代表装有短路故障检测设备的电力系统；图2示出了在按照本发明的检测方法中用于检测设备的绝缘两相故障负载侧的不同信号；图3以示意性和滤波方式示出了代表相电流，和当接地两相故障分别发生在检测设备的负载侧和线路侧时，伪零序电流的信号；图4A和图4B例示了本发明的检测方法及其优选实施例之一；以及图5代表按照本发明优选实施例的定向故障检测设备的方块图。
具体实施例方式按照本发明的用于故障10的定向检测设备15可以取代现有设备6，用在像描述在图1中的那种那样的任何三相电力系统1中。尤其，尽管该描述涉及固有频率F = 50Hz的电力系统1，但按照本发明的设备和方法可以直接适应于其它频率。该描述在下文中将针对平衡电力系统1，即，在不存在故障，零序电流Itl是零的情况下作出，但这决不是限制性的。如图2所示，装置20提供代表流入线路4的三相导线4a、4b、4c的每一根中的电流的一个或多个信号。电流测量装置20有利地形成按照本发明的装配在所述线路4上的设备15的一部分，并且与直接位于线路4上的测量设备，尤其检测环形线圈12A、12B、12。耦接。 当在三相电力系统1上发生故障10时，像零序电流Itl那样，至少一相的电流发生了变化，尤其相对于故障10的线路侧。此外，正如示意性表示的那样，从每相IAp、IBP、Icp的相同极性的半波之和中得出的电流Itlp也发生了变化。这种电流下文称为“伪零序列电流”，呈现缺乏平滑高频分量造成的附加特征。因此，在绝缘两相故障10位于相电流Ix的检测设备12的负载侧的情况下，观察到故障处两相B和C的电流的变化，而第三相的电流Ia基本保持不变。如果结果的零序电流Itl呈现不连续性，则伪零序列电流Itlp另外还显示不同频率分量， 尤其在两倍于电力系统1的固有频率F的频率f上。无论两相故障是绝缘故障还是接地故障，位于电流检测器12的线路侧还是负载侧，故障之后伪零序列电流Itlp在IOOHz上的分量Itlp 1QQ大于不是发生单相故障时的情况的 DC分量Itlp dc的20%。因此，按照本发明，将这个代表流入线路4中的电流的信号Itlp用于识别故障10的性质N。 由于负载Z的变化也在IOOHz上产生可以超过DC分量的50%的分量，彻底地除去了负载Z的简单连接/断开，所以最好在故障之后还检验线路4的第1谐波分量。事实上， 对于负载Z的变化，不会生成电力系统1的固有频率F上的分量，而单相或两相故障却改变了它，尤其这个分量Itlp超过DC分量Itlp 的5%。另一种选择是检验所有三相电流IA、IB、 Ie沿着相同方向变化，即负载Z的变化引起不连续的符号，而如果两个电流沿着一个方向变化和第三个电流沿着另一个方向变化，则发生了两相故障10。因此，按照本发明，一旦在电力系统1上检测到D故障10，识别出故障10的两相性质N，就测量每相的电流Ix，半波整流成Ixp，然后求和成Itlpt5分析故障之后所述和值Itlp的谐波谱，并考虑IOOHz上的分量Itlp 2F。如果这个分量超过DC分量Itlp DC的20%，并且如果存在50Hz上的分量Itlp F，那么，牵涉到两个故障。故障的初始检测D可以通过，例如，如涉及文献FR 2 936319所述的任何现有装置来执行。而且，通过研究代表相电流Ix的信号本身，可以区分所述两相故障10位于检测器 20i、20i+1的负载侧还是线路侧。与针对单相接地故障(参见FR 2936 378)的方式相同，取决于其相对地点，电流幅度I IlxI I的差变事实上并不遵循相同轮廓。尤其，当故障10位于检测器20i的负载侧时，故障处两相的电流IB、Ic事实上以相互类似的方式极大地增大，而第三相的电流I |IA| I几乎没有变更。相反，对于相同故障，负载侧检测装置20i+1给出稍有变化的未变更相位A的电流和对于两相B、C在故障处基本保持不变(稍有减小)的振幅 有关两相接地故障10，请参见图3。从而，将每相电流的振幅11 IxI I与三相电流Ix的振幅的平均值μ相比较就能够将线路侧两相故障与负载侧两相故障区分开。因此，按照本发明，计算代表每相电流的振幅I I IxI I的信号的平均值μ，然后确定其相对于其不同分量的位置，以定位相对于传感器12和提供代表线路4的最好滤波电流Ix 的信号的装置20的故障10。有利的是，在足够长间隔期Taetl上分析信号，尤其在比电力系统1的半周期长的时间，例如，周期1/F或任意整数个半周期上获取信号。这样的地点取决于平均值μ大于用于计算这个平均值的元素的次数如果振幅的平均值只大于振幅一次， 则两相故障是负载侧的。此外，如图4Α所示，通过研究发生故障10前后振幅的全局变化，也可以在接地两相故障与绝缘两相故障之间作出区分。在接地两相故障的线路侧，三相电流Ix的振幅增大， 而对于绝缘故障，只有两相受到影响。在接地两相故障的负载侧，电流的振幅增大，而对于绝缘两相故障，振幅未增大。进一步，可以将这种识别和相对定位两相故障的方法与识别和/或定位单相故障的方法结合。当缺乏IOOHz分量时，如果存在50Hz分量，那么识别出单相故障。通过使用也如文献FR 2 936 378所述的上述比较电流振幅| |lx| |的方法，可以区分故障10位于电流测量设备12、20的线路侧还是负载侧。计算代表每相电流的振幅I I IxI I的信号的平均值 μ，然后确定其相对于其不同分量的位置。地点L取决于平均值μ大于用于计算这个平均值的元素的次数(如果振幅的平均值只大于振幅一次，则故障是线路侧的)。在缺乏IOOHz和50Hz上的分量的情况下，如果事先已经检测到D故障10，则故障是三相的，并且可以定位该故障。当在所检测电流Ix中不存在DC分量1_。时，没有对线路1供电或发生了线路侧三相故障。当只存在DC分量时(除了 IOOHz分量和50Hz分量之外)，那么，三相故障发生在相对于电流检测装置20的负载侧。
因此，分析故障10之后的相电流Ix、它们的振幅11 ιχ| I和相同极性的其半波的矢量和Itlp能够识别N和定位L故障10。而且，如果配备存储代表相电流Ix的振幅的值的装置，以及如果可以比较故障前后的值，则可以识别两相故障的性质N'。在这种情况下，最好使用存储装置来着手进行故障10的存在的初始检测D，取代将零序电流Itl与一个阈值相比较，该阈值的值不仅可以取决于电力系统，而且可以取决于它的负载状态或所述故障的电阻性。在每次取样代表性信号。时，例如，在电力系统1的固有频率F上，将相电流的振幅
Iixl It与基准值I IixI 相比较同样可以导致识别和定位过程的触发。对于时间t时的信号与时间t+i时的信号之间的比较，可以在每次计算范数时设置或更新基准值I |ix| Iref0为了限定计算和优化数据处理时间，可以执行一些中间步骤和/或以不同次序执行以前的步骤。按照本发明的方法的一个优选实施例示意性地表示在图4B中，其中以规律的间隔，例如，每隔1. 5ms(毫秒)测量一次每相的电流Ix。代表相电流的信号是在获取时间T-上获取和取样的最好滤波信号IAf、IBf、Ira。按照本发明，电力系统1的大约半波或全波的时间上的五个到十个振幅值足够了 -例如，对于50Hz的三相电流，大约500到1000Hz 的取样频率例如适合按照本发明的方法。然后，通过适合所选范数的公式确定所述滤波取样信号的范数||1^||、||‘*||、||1 *||。将如此获得的值I |iXf*| I与基准范数I |ix| Iref相比较，基准范数I IixI L可以是固定的或无故障电力系统中在前获取间隔期的特征。如果对相位χ之一检测到明显差异， 例如，大于5或6%的差异，则认为检测到(D)故障10，并触发这样的识别和定位方法。存储故障之前(t < t。)范数的最后值11 Ia ι ι。、11 Ib ι ι。、11IC11。。在检测到故障之后，在获取时间期间获取代表相电流Ix的信号，并计算伪零序列电流lop。将电流的DC分量1_。与阈值相比较。在缺乏的情况下，故障涉及线路侧三相故障或没有供电的线路。此外，还将伪零序列电流Itlp在50Hz和IOOHz上的分量Itlp5tl和 I0p 100与低阈值，例如，DC分量Itlp DC的5%相比较，以便识别负载Z的变化。在其它情况下，进行获取时间期间故障之后取样滤波相电流11iAf*| ι、11iBf*| ι、
I ief* 11的振幅的确定，并计算它们的算术平均值μ。进一步将伪零序列电流在50Hz和 IOOHz上的分量Itlp 5Q、IQp 100与较高阈值，尤其DC分量Itlp dc的20%相比较，以识别所检测故障10的单相或两相性质。比较可以是同时的或相继的，然后从IOOHz分量开始。然后将算术平均值μ与分别获取的每个范数11 iAF* 11、11 iBf*l I、11 iCf* I相比较，以便相对地将故障定位在获得代表相电流ia、Ib、I。的信号的点的线路侧或负载侧上。可以为线路侧两相故障执行将故障之后的范数I |iAf*l l、l |iBf*l l、l |iCf*l I与故障之前的范数I IiaI |0>l HbI I。、 I IcI Icl相比较的附加步骤，以便指定所述两相故障10的性质N'。按照本发明的方法可以在保护继电器8中，在带有报警系统7的故障指示器中，通过适当定向故障检测设备15中的实现来实现，按照本发明一个优选实施例的设备15示意性地表示在图5中，所述设备与传感器12，例如，检测环形线圈相联系，并最好包含获取代表传感器12供应的相电流Ix的信号的装置20。获取装置20有利地包含像模拟滤波器那样的滤波装置22。在优选实施例中，在尤其工作在小于IkHz下的取样模块24中进一步处理滤波信号IAf、IBf、Ira，从而向计算装置 26提供滤波取样信号IAf*、IBf*、Ira*，计算装置26计算它们的范数、振幅、均方根或其它值I iAf* 11、11 iBf* 11、11 Ira* 11。而且，获取装置包含半波整流装置28，半波整流装置28供应相信号Ixp，以便计算伪零序列电流ioP。然后，在处理模块30中处理参数Ixp和11 Ixf* 11。
处理模块30按照故障10的检测被激活。为此，将处理模块30与任何故障检测设备32连接。尤其，故障检测设备32包含将检测模块20的适当模块26计算的范数| | Ixf* | 与基准值I |IX| |狱相比较的装置。如果相位之一上的差值超过阈值，则检测到故障D，并激活处理模块30。只要未发生激活D，就将相电流的范数值有利地存储在存储器34中。然后，可以将这个存储值用作激活装置32中的基准值。例如，在每次取样时，存储结果I |iAf*| I、
I iBf* 11、11 Ief* 11，处理模块30的激活还使存储器34失活，以便保持代表正好在故障之前
的电流的范数11 IAI I。、11 IBI I。、11 IcI I。的值。因此，处理模块30包含相对于故障检测设备32提供的信号D的输入端。相对于计算电流的范数的装置26的三个输入端进一步与计算三个输入数据I |iAf*| I、I |iBf*l I、
IiCf* I的算术平均值μ的设备36连接。然后，具有四个输入，即，这三个值和计算平均值的比较设备38与解释装置40连接。比较装置38将范数I I IXf*| I的每个值与它们的平均值μ相比较，并按照与解释装置40的比较方向有利地将二进制信号提供给解释装置40。与存储在存储器34中的值I IlxI |。相联系的这三个输入端还与和相同解释装置40 连接的相对比较振幅的装置42相连接。比较装置42将每个范数值I I Ixf* I I与它们的存储值I IixI IC1相比较，并且按照相对于解释装置40的增加次数供给信号。可替代地，可以按照增加次数与1和3的比较供应四个二进制信号。处理模块30进一步包含来自半波整流模块28的数据的三个输入端，半波整流模块28与计算伪零序列电流的设备44连接，计算设备44的输出端与确定电平0、1、和2傅立叶系数的装置46连接。这些系数被输入比较装置48，比较装置48提供相对于电平2和 1傅立叶系数与电平0傅立叶系数的比值的两个输出，或按照这些比率与两个阈值，例如， 5%和20%的比较的四个二进制输出。还将结果发送给解释模块40。然后，解释模块40给出指定故障的真实性D、它的性质N(或N')和它与传感器 12的相对地点L的结果。计算平均值μ的装置36像确定范数的装置26那样，与延时装置相联系，以便保证在足够长时间Ta。q，例如，电力系统1的全波或半波，或甚至更长的时间上获得了代表相电流的范数11iAf*l I、11iBf*l I、11Icf*l I的信号。图5的设备可以有利地与电力系统的保护继电器8相联系，或与作为电力系统1 连接的地下中压线4的故障流指示器相联系，解释模块40的输出触发断路器5的断开、指示灯7或任何其它安全和/或报警装置的点亮。因此，按照本发明，无需测量电压地实现了识别和定向检测三相电力系统1的线路上的故障10的方法和设备15，这既减少了设备又方便了后者的实现。通过同时分析正好在故障之后的相电流的振幅、电流振幅的相位_相位变化和伪零序列电流的谐波分量，可以进行故障的检测、辨别和定位。尽管本发明是参考中性线通过补偿阻抗接地的50Hz三相配电系统1加以描述的， 但本发明决不会局限于些。本发明可以涉及其它中性线方案，其它固有频率F也如此。此夕卜，尽管与电流振幅一起给出，但按照本发明的方法也可以与代表表示相电流的信号的变化的任何范数一起应用。尤其，振幅可以被均方根(rms)值所取代，被欧几里得范数(即，范数2)所取代，或再次被范数1(也称为“出租车范数(Taxicab norm) ”或“曼哈顿范数 (Manhattanmorn)")所取代，或再次被无限范数(或向上范数)所取代。
出现在本发明优选实施例的范围之内的不同电路、模块和功能可以利用模拟或数字部件、或具有与微控制器或微处理器一起工作的可编程形式的部件实现，并且所述的代表性信号可以具有电或电子信号的形式、存储器或寄存器中的 数据值的形式、尤其能够显示在指示器或显示监视器上的光信号的形式、或与致动器一起起作用的机械信号的形式。 同样，电流传感器可以像霍尔效应传感器或磁阻那样，不同于所述的变压器。而且，给出的不同模块可以组织得不同计算范数的装置26可以例如在获取代表电流的信号的模块20 的外部，确定半波整流电流Ixp的模块28也如此。
权利要求
1.一种在具有固有频率(F)的三相电力系统⑴中识别故障(10)的设备(15)，包含-提供代表每个相位的电流(Ix)的参数的第一装置(20)，其包含接收代表每个相位的电流的信号的装置(22)、和提供第一参数(Ixp)的所述信号的半波整流装置08)；-代表性参数的第二处理装置(30)，其包含计算从第一参数(Ixp)之和(Itlp)中得出的电流的装置G4)、和包含电力系统(1)的其第0谐波分量(Itlp DC)和第2谐波分量(Itlp 2F) 的比较的所述结果(Itlp)的频率分析装置G6，48)，所述谐波是相对于固有频率(F)的；-按照电力系统⑴中的故障(10)的发生的检测信号⑶的所述第二处理装置(30) 的激活装置(32)；以及-所述第二装置(30)对第一参数(Ixp)的处理结果的解释装置(40)，以确定故障(10) 是否是两相。
2.按照权利要求1所述的识别设备(15)，其中，第二装置(30)的分析装置(46，48)进一步包含通过求和第一参数(Ixp)提供的结果(Itlp)的第0谐波分量(Itlp DC)和第1谐波分量(Itlp F)的比较，所述谐波是相对于电力系统⑴的固有频率(F)的，以及其中第一参数 (Ixp)的处理结果的解释装置GO)能够确定故障(10)是否是单相的。
3.一种在具有固有频率(F)的三相电力系统(1)中识别和定向检测故障(10)的设备 (15)，包含按照权利要求1或2所述的识别设备，其中-所述第一装置00)进一步包含计算代表每相电流(Ix)的信号的范数以便提供第二参数(I IixI I)的装置06)；-所述第二装置(30)进一步包含在预定义时间上计算第二参数(ι ιιχ| I)的平均值(μ)的装置(36)、和将每个范数(I IixI )与所述计算平均值(y)相比较的装置(38)； 以及所述解释装置GO)被设计成处理所述第二装置(30)对第二参数(I IIxI I)的处理结果，以确定故障位于设备(15)的线路侧还是负载侧。
4.按照权利要求3所述的识别和定向检测设备(15)，其中，所述第二装置(30)的频率分析装置(46，48)进一步包含通过求和第一参数(Ixp)提供的结果(Itlp)的第0谐波(Iqpdc) 与阈值的比较，以及其中所述第二装置(30)对第一参数(Ixp)的处理结果的解释装置GO) 能够识别三相故障，并将后者定位在设备(1 的线路侧或负载侧上。
5.按照权利要求3或4所述的识别和定向检测设备(15)，其中，所述第一装置00)包含计算故障之前的范数的装置06)提供的基准值(I IlxI |0)的取样装置04)和存储装置 034)。
6.按照权利要求5所述的识别和定向检测设备(15)，其中，所述第二装置(30)包含将第二参数(I IIxI I)与存储装置(34)的基准范数(I |ix| I0)相比较的装置(42)，和第二参数 (I IixI I)的处理结果的解释装置Go)能够识别两相故障( ο)的性质。
7.按照权利要求1至6之一所述的识别设备(15)，进一步包含与信号处理装置(30) 的激活装置连接的在电力系统⑴中检测短路故障(10)的发生的装置(32)。
8.按照权利要求6所述的识别和定向检测设备(15)，其中，所述第二装置(30)包含第二参数的值(I |IX| Iref)的存储装置034)，并且进一步包含与信号处理装置(30)的激活装置和存储装置(34)连接的在电力系统(1)中检测短路故障(10)的发生的装置(32)，所述检测装置(3 包含将每个第二参数(I IIxI I)与存储值(I |ix| Iref)相比较的装置。
9.一种短路故障流指示器，包含安排在受监视的电力系统⑴的每相导线(4a，4b，4c) 上的电流传感器(12a，12b，12c)，以及包含与所述电流传感器(12a，12b，12c)连接以便接收代表相电流的范数(I I IxI I)的信号的按照权利要求1至8之一所述的故障识别设备(15)。
10.一种接地保护继电器(8)，包含按照权利要求9所述的至少一个故障指示器、和按照所述指示器的识别设备(15)的解释装置GO)的结果致动开关设备(5)的装置。
11.一种在三相电力系统(1)中识别(N)故障(10)的方法，包含如下相继步骤-在获得指示所述故障(10)的存在的信号⑶之后触发；-在电力系统的至少一个半周期的时间(TacJ上获取代表每个相电流的信号；-半波整流代表相电流(IA，IB，Ic)的信号；-求整流信号(IAp，IBP，Icp)的矢量和(Itlp)；-对整流信号的矢量和(Itlp)进行频率分析；以及-将频率分析的第2谐波信号(I。p 2F)与第0谐波信号(I。p DC)相比较。
12.按照权利要求11所述的方法，进一步包含将频率分析的第1谐波信号(ItlpF)与第 0谐波信号(Icipdc)相比较。
13.—种在三相电力系统(1)中识别(N)和相对定位(L)故障(10)的方法，包含按照权利要求11或12所述的识别方法，并且进一步包含-确定代表每相电流的范数(I IIaI I，I IIbI I，Hd I)；-在预定义时间上计算每个相电流的范数(I |ιΑ| |，I |ιΒ| |，|ic| I)的算术平均值μ ；以及-通过比较所述平均值(μ)和代表每个相电流的范数(I |iA|，I |ιΒ| I，IicI I)的所述信号，解释信号处理结果，以便指示所检测故障⑶位于获得代表相电流的范数(I |ιΑ| I， IibI I，lid I)的信号的地方的负载侧还是线路侧。
14.按照权利要求13所述的定向检测方法，其中，指示故障(10)的存在的信号(D)是通过代表范数的信号与相位基准(I IIaI Iref, I IIbI Iref, IicI Iref)的比较获得的。
15.一种当发生故障(10)时保护电流线路的方法，包含如果通过按照权利要求 11至14之一所述的方法检测到故障(10)位于开关设备(6)的负载侧，致动所述开关设备 (5)以便中断所述线路(4)。
全文摘要
按照本发明，多相电力系统中的故障定向检测方法和设备基于与电力系统的每相电流的相同极性的半波之和相对应的电流的谐波分析，以及每相电流(4A，4B，4C)的振幅或任何其它范数值的变化的比较。尤其，分别将以前电流的第2谐波和第1谐波与第0谐波相比较，取决于比率，可以将故障分类成两相的或单相的。每相的范数(||IA||，||IB||，||IC||)的平均值(μ)与每个所述范数的比较能够进一步相对于相电流传感器(12)地定位故障。
文档编号G01R31/02GK102262199SQ20111011016
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年4月30日
发明者帕斯卡尔.库姆内尔, 纪尧姆.沃尼奥 申请人:施耐德电器工业公司