电力配电网络中的接地故障的方向检测的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于电力配电网络中的接地故障的方向检测。它目的在于检测接地故 障以及确定接地故障是位于检测点的上游还是下游。
【背景技术】
[0002] 检测接地故障的设备特别用于三相电力配电网络。
[0003] 文献EP0591011提出一种检测地下电力配电网络故障的设备。这种设备通过比较 单极电流的符号与单极电压的符号来进行单极电流暂态变化检测。
[0004] 为了在故障的故障通道指示器（FPI)下游，在补偿中性网络中的接地故障出现之 后的最初几个毫秒中，保证方向的良好检测，这项技术需要高采样频率。
[0005] 文献EP0845846提出一种检测电力线路故障的设备。这种设备比较单极电压暂态 的符号与单极电流暂态的积分的符号。为了在故障的FPIs下游，在补偿中性网络中的接地 故障出现之后的最初四分之一周期内，保证方向的良好检测，这项技术需要高采样频率。
[0006] 文献EP2624397提出一种在三相电力网络中检测故障（相/接地或相之间）的方 向的设备。
[0007] 这种设备使用表示电气幅值的向量的累积和，这些电气幅值诸如阻抗、导纳、功率 或电流，可能地通过它们的对称分量来表示。对于相/接地故障，阻抗、导纳、功率、电压和 电流的电气幅值的单极分量被使用。该向量或者由基本分量的DFT(离散傅里叶变换）组 成，或者由谐波的DFT的和组成。
[0008] 为了执行使用该剩余电压和与中性点相适应的特征角获得的剩余电流在极化电 压上的映射，大多数保护性继电器使用在网络的基频处的剩余电流和剩余电压的DFTs。
[0009] 被映射的电流的实部与阈值Is。相比较，负值表示故障位于保护性继电器的下游， 正值表示故障位于保护性继电器的上游。
[0010] 这项技术或者需要特征角与中性点相适应，或者像存在多个中性点（被补偿和/ 或被隔离的，与在意大利一样）那样执行很多的实例。
[0011] 当特征角等于0°时，映射的实部通常被定义为有功电流；当它等于90°时，这是 无功电流。
[0012] 这项技术具有在故障下游的FPIs，在补偿和隔离的中性网络中，在电气网络的第 一周期（被映射的IR > Iso)不能提供瞬时位（bit)的维持的缺点。
【发明内容】
[0013] 本发明目的在于通过提供一种用于电力配电网络中接地故障的方向确定的方法 来克服在先技术中的问题，其特征在于它包括步骤：
[0014] 确定剩余电流相量，
[0015] 确定剩余电压相量，
[0016] 通过该剩余电流相量在剩余电压相量上的映射来确定有功电流，
[0017] 确定剩余电压相量模数，
[0018] 比较该剩余电压相量模数与阈值，
[0019] 以及在于它包括以下步骤，只要剩余电压相量的模数保持大于该阈值或大于该阈 值的一部分，以及对于从剩余电压相量的模数大于该阈值的时刻开始的预定数量的迭代：
[0020] 确定该有功电流的积分以及该有功电流的积分的符号，
[0021] 确定该剩余电流相量的模数，
[0022] 确定在该预定数量的迭代期间，该剩余电流相量的模数大于预定阈值的次数，
[0023] 在该预定数量的迭代期间，如果该剩余电流相量的模数大于该预定阈值至少一 次，
[0024] 根据在该预定数量的迭代期间，有功电流的积分的符号为正或负的次数来确定故 障的上游或下游位置。
[0025] 由于本发明，接地故障的方向检测不是专用于特定的网络结构或网络的不同参 数。照此，接地故障的方向检测可以被使用：
[0026] -在所有的中性点，例如，通过限流阻抗，通过有或无有功电流的补偿阻抗，被隔 离。
[0027] -在电压小于或等于50kV的电力配电网络，其被称为HVA，作为切断或环路干线， 它的接地是唯一的或分布的，也可用在多源电力配电网络中，
[0028] -不需要为用户进行提前调整（特别是没有特征角）。
[0029] 根据本发明的接地故障的方向检测方便基本操作员的执行，并在操作图表发生变 化的情形下可适应在中性点的变化。
[0030] 本发明提出一种接地故障的方向检测方法，其可应用于保护性继电器，但特别用 于不具有准确的传感器的故障通道指示器（FPI)。
[0031] 本发明提出确定在暂态相中的故障的方向，不是基于如在文献EP0845846中提出 的采样值，而是通过在暂态相期间积分该映射的实部，来使用剩余电流的相量在剩余电压 的相量上的映射。
[0032] 确定在暂态相中的故障的方向的主要益处在于不需要根据电气网络的中性点调 整映射的特征角。确实在接地故障的暂态相中，网络担当隔离的中性网路的作用。
[0033] 根据优选的特征，根据电力配电网络中周期的分割来选择迭代的数量和频率，以 这种方式使得迭代在一个网络周期中被执行。
[0034] 根据优选的特征，根据如下公式计算有功电流：
[0035]
[0036] 其中商表示剩余电压相量，Μ表示剩余电压相量的模数，以及及表示剩余电流 相量。
[0037] 根据优选的特征，有功电流的积分通过将与迭代的预定数量相等的次数的有功电 流值相加在一起来计算。
[0038] 本发明也涉及一种在接地故障出现期间保护电流线路的方法，其特征在于它包括 驱动设备切断通过诸如在上文介绍的接地故障的直接确定方法已经检测到接地故障的线 路。
[0039] 本发明进一步涉及一种用于电力配电网络中的接地故障的方向确定的设备，其特 征在于它包括：
[0040] 确定剩余电流相量的装置，
[0041] 确定剩余电压相量的装置，
[0042] 通过该剩余电流相量在该剩余电压相量上的映射来确定有功电流的装置，
[0043] 确定该剩余电压相量模数的装置，
[0044] 比较该剩余电压相量模数与阈值的装置，
[0045] 以及在于它包括如下装置，只要剩余电压相量模数维持大于该阈值或该阈值的一 部分，其能够操作，并且对于从剩余电压相量模数大于该阈值的时刻开始的预定数量的迭 代：
[0046] 确定该有功电流的积分以及该有功电流的积分的符号的装置，
[0047] 确定该剩余电流相量模数的装置，
[0048] 确定在该预定数量的迭代期间，剩余电流相量的模数大于预定阈值的次数的装 置，
[0049] 如果在该预定数量的迭代期间，剩余电流相量的模数大于该预定阈值至少一次， 根据在该预定数量的迭代期间有功电流的积分的符号为正或负的次数，来确定故障的上游 或下游位置的装置。
[0050] 本发明也涉及接地故障的通道指示器，特征在于它包括上文介绍的设备。
[0051] 本发明也涉及一种在接地故障出现期间保护电流线路的设备，其特征在于它包括 驱动设备切断通过诸如在上文介绍的接地故障的方向确定设备已经检测到的接地故障的 线路的装置。
[0052] 该保护方法，该确定设备，该接地故障的通道指示器，该用于保护的设备具有与上 文介绍的那些类似的优点。
[0053] 在特定的实施例，根据本发明的方法的步骤通过计算机程序指令实现。
[0054] 相应地，本发明也涉及一种在信息支持载体上的计算机程序，这个程序能够在计 算机中执行，