信号。
[0024] 在示范性实施例中，主配电网络146通信耦合于接地电阻器组件202。因此，主配 电网络146将同步消息传输306到余下的配电网络148、149、150、152和154。具体地，同步 消息包括跟踪信号的接通和关断期间的定时，从而确保配电网络146、148、149、150、152或 154中的电流传感器104、106、107、108、120和122全部步调一致地测量关于接通和关断期 间的相应电流。在示范性实施例中，同步消息还包括在主配电网络146中计算的补偿相量。
[0025] 具体地，因为主配电网络146具有通过接地电阻器142的电流的直接测量，主配电 网络146可以从直接测量计算相量。该相量通过将测量相位的复共辄除以它的振幅而转换 成单位振幅、向后旋转补偿相量。配电网络148、149、150、152和154每个计算如由它们的 相应电流传感器106、107、108、120和122测量的零序电流。合成零序相量乘以来自主配电 网络146的补偿相量。
[0026] 基于同步消息，每个配电网络146、148、149、150、152和154使用关联的电流传感 器104、106、107、108、120和122来测量308电流以检测故障。在示范性实施例中，为了检 测故障，处理器210在跟踪信号的多个接通期间和关断期间上执行长期平均并且将平均值 与主配电网络146的平均值比较。通过在跟踪信号的多个周期内执行长期平均，可以检测 到电流中相对小的差异。备选地，每个配电网络146、148、149、150、152和154可测量308 电流以使用使配电系统102能够如本文描述的那样起作用的任何技术来检测故障。检测故 障的每个配电网络146、148、149、150、152和154将故障检测消息广播310到所有其他配电 网络。
[0027] 基于一个或多个故障检测消息，检测故障的每个配电网络146、148、149、150、152 和154确定312特定配电网络是否是故障位置。具体地，基于一个或多个故障检测消息，检 测故障的每个配电网络146、148、149、150、152和154确定（S卩，使用处理器210)在该特定 配电网络下游的任何配电网络是否也检测到故障。如果一个或多个下游配电网络也检测到 故障，该特定配电网络未将它自己确定为故障位置。如果没有下游配电网络也检测到故障， 该特定配电网络将它自己识别为故障位置。
[0028] 例如，假设配电网络148检测到故障。如果配电网络148从配电网络149接收故 障检测消息，配电网络148未将它自己确定为故障位置。然而，如果配电网络148未从配电 网络149接收故障检测消息（S卩，配电网络149未检测到故障)，则配电网络148将它自己确 定为故障位置。当特定配电网络将它自己确定为故障位置时，该配电网络采取合适的动作 来隔离故障(例如，使关联的断路器156跳闸）或将故障的存在和位置传达给用户用于在用 户选择的时间的后来隔离。一旦隔离故障，人员可以前往安全的断电区域来识别并且解决 故障。在一些实施例中，为了便于确保故障被隔离，如果在预定时间后没有配电网络将它们 自己确定为故障位置，断路器156在检测到故障的所有配电网络中跳闸。
[0029] 为了便于确定故障位置，在示范性实施例中，配电系统10的层级存储在每个配电 网络146、148、149、150、152和154中的存储器装置212中。具体地，配电网络146、148、149、 150、152和154之间的上游和/或下游关系存储在每个存储器装置212中。因此，对于指定 配电网络，关联的处理器210可以基于一个或多个故障检测消息和存储在关联存储器装置 212中的层级来确定配电网络是否是故障位置。
[0030] 因此，配电网络146、148、149、150、152和154之间的分布式通信能够在不使用中 央控制器的情况下识别故障位置。分布式通信架构还实现其他功能性。例如，如果用户选 择不立即隔离故障，存在可出现第二接地故障的风险。该第二接地故障将作为相间故障而 出现（除非它在相同相上出现）并且将不具有接地电阻器142的限制。在该情形中，检测到 故障的断路器156可跳闸。通过确定第一接地故障的故障位置，上游配电网络中的断路器 156可在出现第二接地故障之前被禁止跳闸。
[0031] 如与至少一些已知配电系统相比，本文描述的系统和方法便于在不使用便携式测 量设备的情况下识别故障位置。此外，本文描述的故障位置系统不需要中央控制模块来确 定故障位置。相反，本文描述的实施例使用分布式通信方案来识别故障的位置。
[0032] 本文描述的系统和方法的至少一个技术效果包括（a)将同步消息从第一配电网络 传送到多个配电网络的所有其他配电网络，其中该同步消息包括接通期间和关断期间的定 时；（b)在每个配电网络处基于同步消息来测量电流以尝试检测故障；（c)从检测到故障的 每个配电网络广播故障检测消息；以及（d)对于检测到故障的每个配电网络确定该配电网 络是否是故障位置。
[0033] 在本文图示和描述的本发明的实施例中的操作的执行或履行顺序不是必不可少 的，除非另外规定。即，操作可采用任何顺序进行，除非另外规定，并且本发明的实施例可包 括另外的或比本文公开的那些更少的操作。例如，预期在另一个操作之前、与其同时或在其 之后执行或进行特定操作在本发明的方面的范围内。
[0034] 尽管本发明的各种实施例的特定特征可在一些图中示出并且不在其他图中示出， 这只是为了方便。根据本发明的原理，图的任何特征可与任何其他图的任何特征结合参考 和/或要求保护。
[0035] 该书面描述使用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内任何技 术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统并且进行任何包含的方法。本发 明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想起的其他示例。这样的其 他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利 要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。
[0036] 附图标记说明
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【主权项】
1. 一种用于定位配电系统（102)中的故障的故障定位系统（100)，所述故障定位系统 包括： 接地电阻器组件（202)，其配置成响应于所述故障的检测而生成在接通期间与关断期 间之间交替的跟踪信号；和 多个配电网络（146,148,149,150,152,154)，其中所述多个配电网络的第一配电网络 配置成： 接收同步消息，其包括接通期间和关断期间的定时； 基于所述同步消息来测量通过所述第一配电网络的电流以尝试检测所述故障； 当在所述第一配电网络处检测到故障时将故障检测消息广播到所述多个配电网络的 所有其他配电网络；以及 确定所述第一配电网络是否是所述故障的位置。2. 如权利要求1所述的故障定位系统（100)，其中所述多个配电网络的第二配电网络 (146.148.149.150.152.154) 配置成将所述同步消息传送到所述多个配电网络的所有其他 配电网络。3. 如权利要求2所述的故障定位系统（100)，其中所述多个配电网络的所述第二配电 网络（146,148,149,150,152,154)进一步配置成： 计算补偿相量；以及 在所述同步消息中包括所述计算的补偿相量。4. 如权利要求1所述的故障定位系统（100)，其中所述多个配电网络的每个配电网络 (146.148.149.150.152.154) 包括： 电流传感器（104,106,107,108,120,122,124); 断路器（156); 处理器（210); 存储器装置（212);以及 通信模块（214)。5. 如权利要求1所述的故障定位系统（100)，其中所述接地电阻器组件（202)包括： 接地电阻器（142); 测试信号生成装置（144)，其配置成使所述接地电阻器部分短路来生成所述跟踪信号； 以及 控制模块（204)，其配置成控制所述测试信号生成装置的操作。6. 如权利要求1所述的故障定位系统（100)，其中为了确定所述第一配电网络（146， 148.149.150.152.154) 是否是所述故障的位置，所述第一配电网络配置成在所述第一配电 网络广播所述故障检测消息并且没有在所述第一配电网络下游的配电网络广播故障检测 消息时将它自己确定为所述故障的位置。7. 如权利要求1所述的故障定位系统（100)，其中所述第一配电网络（146,148,149， 150.152.154) 包括存储器装置（212)，并且其中所述第一配电网络配置成至少部分基于存 储在所述存储器装置上的层级来确定所述第一配电网络是否是所述故障的位置。8. -种用于定位配电系统（102)中的故障的配电网络（146,148,149,150,152,154)， 所述配电网络包括： 通信模块（214)，其配置成接收同步消息，所述同步消息包括跟踪信号的接通期间和关 断期间的定时； 电流传感器（104,106,107,108,120,122,124)，其配置成测量通过所述配电网络的电 流； 处理器（210)，其通信耦合于所述电流传感器并且配置成基于所述测量的电流和所述 同步消息来检测故障，其中所述通信模块通信地配置成在检测到所述故障时广播故障检测 消息，并且其中所述处理器进一步配置成确定所述配电网络是否是所述故障的位置。9. 如权利要求8所述的配电网络（104,106,107,108,120,122,124)，其中所述通信模 块（214)进一步配置成将所述同步消息传送到至少一个另外的配电网络。10. 如权利要求9所述的配电网络（104,106,107,108,120,122,124)，其中所述处理 器（210)进一步配置成： 计算补偿相量；以及 在所述同步消息中包括所述计算的补偿相量。
【专利摘要】本发明题为“用于使用分布式通信来识别故障位置的系统和方法”。提供用于定位配电系统（102）中的故障的故障定位系统（100）。该故障定位系统包括：接地电阻器组件（202），其配置成响应于故障的检测而生成在接通期间与关断期间之间交替的跟踪信号；和多个配电网络（146，148，149，150，152，154），其中该多个配电网络的第一配电网络配置成接收同步消息（其包括接通期间和关断期间的定时）、基于该同步消息来测量通过第一配电网络的电流以尝试检测故障、当在第一配电网络处检测到故障时将故障检测消息广播到多个配电网络的所有其他配电网络以及确定第一配电网络是否是故障位置。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105388391
【申请号】CN201510540899
【发明人】J.J.多赫蒂
【申请人】通用电气公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年8月28日
【公告号】EP2991181A1, US20160061879