用于高中压电力系统中的复杂、通用接地故障保护的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1和8的前序部分的用于高压和/或中压电力系统中的接地故障的方法和装置。
【背景技术】
[0002]剩余电流检测是电力系统中的接地故障保护系统的关键。存在两种检测剩余电流的方法。在第一种方法中，使用磁芯平衡电流互感器(CBCT)。对于在电力潮流的方向上的、在CBCT以下的系统的剩余电流来说，互感器的输出是足够的。此CBCT的使用不保护系统中CBCT以上的那部分。此第一种方法可以用在具有较低接地电流的电气网络系统中，例如补偿网络。对于在具有较大接地电流的电气网络系统中的使用来说，这种方法是昂贵的。
[0003]第二种剩余电流检测方法使用来自仪表互感器(instrument transformer)的相电流信息。然后对这种信息求和，结果就是剩余电流。这种方法可以用于具有较大接地电流的电气网络系统，例如电阻器接地网络。由于电流互感器的灵敏性，这种方法不能用在具有较低接地电流的电气网络系统中。
[0004]因此，本发明的目的是，针对测量剩余电流这一特别的技术任务开发保护系统。
[0005]本发明给出的解决方案是针对电力系统和/或电力系统部分中的接地故障保护，例如但不限于对电缆连接器的保护，通过从相电流值的计算间接地确定剩余电流，所述相电流值是从基于罗氏线圈的电流传感器的输出信号获得的。
[0006]本发明的有利实施例是，基于罗氏线圈的传感器将相电流变换成电压信号，而传感器的电压输出端连接到保护继电器(IH))，所述保护继电器对电压值进行数字化，电压值然后被调整，并且然后被变换成测量的电流的值连同测量的电流的实际相位。
[0007]另一个有利步骤是:剩余电流然后在保护继电器(IED)中被确定为相电流的向量和。
[0008]然后将剩余电流的值与预设电平进行比较，并且采取设置警报和/或断开断路器和/或给上级的系统层发送信息的预设措施。
[0009]可选地，可以在保护继电器(IED)的显示器上向操作员显示剩余电流值，或者使用数字网络向上级控制系统发送剩余电流值。
[0010]对于EF保护，尤其在具有较低电平的接地故障电流的系统中的EF保护，对剩余电流的灵敏检测是重要的。存在许多用于检测剩余电流的方法。在补偿系统或小的隔离系统中，一般使用磁芯平衡(环形)电流互感器(CBCT)。虽然利用CBCT的EF保护被广泛使用，但是CBCT代表附加的设备，其要求对其参数以及材料的设计和其它成本投资。
[0011]随着数字保护继电器的发展，剩余电流可以容易地被计算为三相电流的向量和。但是，在利用传统的电流互感器(CT)的情况下，这种方法由于CT有限的尺寸造成的有限精确度而具有显著的缺点。这种测量的不精确生成了影响EF保护功能的视在的剩余电流。因此，推荐仅仅在具有较高电平的接地故障电流的系统中使用从相CT计算得到的剩余电流。
[0012]具有线性特性并且没有饱和的传感器提供在整个操作范围上高度精确的测量。典型的示例是可以精确地测量从几安培㈧直到几十千-安培(kA)的相电流的电流传感器。这意味着由测量结果的不精确生成的视在的剩余电流可以是非常低的，因此在任何系统、甚至在具有极低电平的接地故障电流的系统中，对从传感器的相电流测量结果计算得到的剩余电流的使用可能不存在限制。
[0013]由于不存在铁磁芯，因此传感器在远远超出典型的电流互感器范围的非常宽的一次电流的范围上具有线性响应。因此，可以利用单个二次绕组实现用于测量和保护这两个目的的电流感测。此外，一个标准的传感器可以针对宽范围的额定电流而使用，并且还能够精确地传递包含与额定的频率不同的宽范围的频率的信号。
[0014]针对在从额定一次电流的5% (例如4A)直到额定连续热电流(例如4000A)的扩展的精确度范围中的连续电流测量，电流传感器的典型示例可以达到计量等级0.5。对于动态电流测量(用于保护的目的)，电流传感器可以满足对直到显著值的保护等级的要求，此显著值达到额定短时热电流(例如50kA)。
[0015]零相电流被计算为相电流的向量和。相电流是从罗氏线圈传感器信号的数字化的值确定的。
[0016]在另一个有利实施例中，所述方法用于通过电力系统中的灵敏接地故障保护，产生断开和/或接地和/或短路。
[0017]通过使用罗氏线圈，可以将电流传感器放置在电力系统的每个期望的或重要的区域，例如但不限于配电装置室的内部，这是由于电流传感器具有非常紧凑的尺寸。此外，罗氏线圈在所述使用中具有的优点在于:在无铁芯的情况下消除饱和现象，并且因此动态测量范围大幅度地增大。由于罗氏线圈具有线性特性，因此在整个操作范围中提供非常精确的测量。然后可靠地并且精确地测量小得多以及大得多的电流是可能的，然后通过具有相同的标称电流额定值的常规电流互感器进行以上测量可以是可能的。
[0018]具有基于罗氏线圈的传感器的面板提供在其它解决方案当中显著的竞争优势，其中基于罗氏线圈的传感器的信号用于剩余电流的计算。与利用常规互感器相比，通过利用基于罗氏线圈的传感器可以在更宽的范围中精确地计算剩余电流。高精度的传感器可以提供精确到足以在具有较小和较大的接地电流的电气网络系统中使用的信息。
[0019]在本发明的另一个有利实施例中，用于确定传感器信号值的计算算法被实施为可交换的软件-程序-产品，其中针对配电装置在其它应用中的特定使用，参数被调整或者是可调整的，这样，计算算法经由数据介质或通过浏览器发送的数据文件可传递到操纵电子器件。
[0020]这是显著有利的，因为得出了小且紧凑尺寸的本发明电流传感器的使用，并且每个配电装置容易进行改进。因此，可以改进电流传感器，并且仅仅通过由经由数据介质或数据文件将算法数据传递到配电装置的操纵系统而导致的容易的实施，同时可以以相同的方式容易地改进用于电流传感器在保护系统中的操纵和实施的算法。
[0021]用于配电装置本身的接地故障保护系统包括用于三相电流路径中的每一个的至少一个无芯罗氏线圈，并且罗氏线圈以这样的方式与保护继电器组合，配电装置的馈线的剩余电流可以被计算，并且在检测到高于预设限制的剩余电流的情况下，激活接地故障保护。
[0022]在本发明的另一个有利实施例中，将罗氏线圈应用在薄的环形传感器外壳中，并且传感器外壳具有同心外部肋板，以便扩大沿传感器外壳环的直径的爬电路径。
[0023]本发明的优点在于传感器小到足以适应断路器室中的狭小空间，并且其具有这样的标称比(80A/150mV)，使得其可以在好到足以进行充分的10计算的精确度下测量相电流。
[0024]这个解决方案的基本思想是，在非常宽的测量范围的情况下使用这样的传感器以便不具有饱和现象；在这种情况中，传感器可以测量从4A到4000A的电流。对电缆端和连接器的保护是重要的，这是因为它们是配电装置的一部分，其在安装期间被手动准备，并且由于人为错误，隔离和/或屏蔽层的损坏、或者材料杂质，故障在那里相对经常地出现。
[0025]根据高压和/或中压配电装置中的电缆连接器的接地故障保护系统，其中罗氏线圈用于电流感测，本发明是，至少一个无芯罗氏线圈被用于三相电流路径中的每一个，并且将罗氏线圈以这样的方式与保护继电器组合，可以计算配电装置的馈线的剩余电流，并且在剩余电流值达到预设电平的情况下，激活接地故障保护。
[0026]在另一个非常有利的实施例中，罗氏线圈被应用在薄的环形传感器外壳中，并且传感器