专利名称：在电力系统中用于识别故障的故障类型选择系统的制作方法
技术领域：
本发明概括地说涉及一种在用于电力系统的保护继电器中有效的故障识别系统，并且更具体地说涉及这样一种识别系统，在输电线的末端通过保护继电器所测量和计算的电流数据可用于在输电线上的另一个保护继电器。
背景技术：
一种公知的用于确定在输电线上存在故障的系统是线路电流差动保护装置。在线路电流差动保护装置中，保护继电器被安置在受保护输电线各自的末端(终端)。在线的一端的继电器(例如本地继电器)将使用在线路它这一端由它所测量的电流值、配合输电线另一端或其它端的继电器所测量的电流值来得出故障确定。
具体地，对于一条通过线路差动系统保护的两端线路，保护方案需要通过保护继电器在该线路的两头的电流测定。在线路各末端的保护继电器通过分立的通信线路——诸如光缆(或者其它装置)——交换所测电流的幅值和相角信息。在一种典型的方案中，每个继电器基于它测量的电流值和它从线路的另一个末端继电器接收的电流值能够做出决定、去断开该输电线的断路器。每个继电器都有一个处于它(继电器)所保护线路上的、相关的断路器。
在受保护线路上进行故障类型确定时(内部故障)，重要的是识别出涉及到了三相电力系统的哪一个或哪几个相。在进行正确和适当的断开动作时，故障类型的恰当识别是重要的。例如，在一个包含单极开断能力的保护继电器中，当仅有单相故障——即发生单独一相(线)接地故障——时，对地故障保护继电器恰当的动作是仅断开断路器中与这一特定故障相有关的单极。保护继电器提供关于故障相的信息同样重要。该信息包括识别故障相的继电器面板LED(发光二极管)、事件报告的生成和来自继电器的故障类型识别输出信号。由于其它的原因故障类型识别是重要的。如果该继电器包含自动接入能力，能将多相故障与单线接地故障区分开就重要了，因为多相故障自动接入的成功率是很低的。更进一步，当准确地识别了故障类型时，那些微处理器基继电器中不相应于所识别故障的计算算法即可被中断，从而为整个系统节省了时间。
现有的故障类型选择或者确定系统具有某些缺点。现有的系统常常难以在很宽的系统条件范围内把单线接地(SLG)故障、相间(PH-PH)故障和相间对地(PH-PH-G)故障区分开。其次，在复杂故障条件中，例如同时接地故障——即在相邻输电线的不同相上同时出现接地故障时，现有系统常常难以提供故障的正确识别。更进一步，现有的系统常常严重地受系统不均匀性或者负载电流的影响，而这会影响现有系统进行故障类型确定的总的精确度。
发明内容
因此，本发明是一种用于故障类型识别的系统，它用于电力系统的保护继电器中。该系统使用来自输电线的三相制信息，该系统包括一个响应独立的保护单元的第一电路装置，该保护单元分辨在电力传输线上A、B和C相的单线对地(单相)故障的出现，第一电路装置包括其一部分用于针对从保护单元发出的不同组合的输出、分辨和认定单线对地故障的输出指示，故障包括两相和三相故障；一套响应启动信号、以输电线上的三相电流来确定在总零序电流和总逆序电流之间相角差的计算电路，用以识别高电阻故障，当该相角差处于三个预定相角差扇区中的一个时，则在第一扇区中相角差即表示A相对地故障或者BC相间对地故障，在第二扇区中的相角差表示B相对地故障或者CA相间对地故障，而在第三扇区中的相角差表示C相对地故障或者AB相间对地故障，其中在三个扇区的每个中识别的相角差都由扇区信号表示；以及处理装置，用于确定由确定的相角差所表示的两种可能之中是哪一种导致故障，并用于提供所述故障类型的信号指示。
图1是一个单线内部SLG故障的框图。
图2示出用于图1的SLG故障的顺序接线图。
图3是一个列表，示出诸如在图1中的一个内部SLG故障的电流值。
图4是一个列表，示出不均匀的电流角度。
图5是一个来自图4的电流角度扇区图。
图6是一个用于本发明系统一部分的逻辑电路框图。
图7是一个用于本发明系统的其余部分的逻辑图。
具体实施例方式
在本发明的系统中，确定总零序线路电流(I0T)和总逆序线路电流(I2T)之间的相角差(相序参数、零序(I0)、顺序(I1)和逆序(I2)的确定在本领域是众所周知和常规的，因此在这里不详细论述)，然后与阈值比较以识别特定的故障类型，包括特定的故障相(IA、IB、IC)。此处使用的术语“总电流”定义为所有线路终端继电器的矢量和，即通过保护继电器在每个线路末端、对于各相或相序参数作了识别的电流。
对于两端线路，保护继电器将安置在受保护线路的对立末端(终端)。当在线路(本地继电器)的一端进行电流矢量和确定时，来自在线路远端的继电器的电流值必须与本地继电器所测量的电流值作时间校准。这种校准和实施是公知的，因此在此处不详细论述。
图1示出一个具有本地电源S和远端电源R以及相应变压器12和14的双端、两电源系统10，向输电线16供电。所示单相(线)对地(SLG)故障位于距本地继电器18为归一化距离m的位置。输电线系统10包括经通信线路21连接的本地和远程继电器18和20。断路器22和23相应于继电器18和20。
图2示出用于图1的SLG故障的顺序接线图，即，顺序、逆序和零序阻抗参数(Z1、Z2和Z0)。从图2中很明显，在大小和角度两者中总的零序电流(I0T)等于总的逆序电流(I2T)。对于图1和2的A相对地故障，对于单相对地故障在I0T和I2T之间的相角差是0°。无论故障电阻(RF)或者负载电流的大小，相角差是相同的。图3列出了对于单相对地故障(具体为A相)的例子来说，出现于两个继电器的电流以及计算得出的相、相间和相序电流，对于一种情况(图3a)，m＝0.95，故障前负载电流是零，故障电阻是0欧姆，而对于另一种情况(图3b)，m＝0.95，故障前负载电流是5.08安培，故障电阻是30欧姆。在这两种情况下，重要的是注意到与故障无关的一对相具有最低的电流幅值。这对本发明意义重大。
图4列出了对于图1所示的系统，各种不对称故障(相对地和相间对地)及其相应的、由那些故障引起的相角差(I0T-I2T)范围。请注意在图4中每个±60°扇区具有两种可能。图5表示了三个±60°相角扇区(24、26、28)，它们分别以0°、120°和-120°(300°)为标准中心角，图3的故障即位于其中。围绕每条中心线的这个±60°角范围表明了线路分布电容、不均匀性和其它系统误差。但通常误差不会接近±60°范围极限。
如从图4和5中表示的，在第一扇区中的相角差是A相对地或者BC相间对地故障的结果。然而，如果确定在这些情况下电流IBC不是最大的相间电流(即相对于IAB和ICA不是最大的)，BC相间对地故障的可能性就可以除去。
因此，当有故障时，确定在总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差就引出了一个相角扇区值，而相角扇区值又表明该故障是仅有的两种不同类型——它们与那些特定的相角扇区唯一地相关——中的一种。该三个扇区包括了所有的相对地和相间对地故障类型的可能性。
随后用本发明的电路解析其它电流值，以确定在各种情况下、两种可能的故障类型中哪一个是真的(实际的)故障类型。如在下面更详细所述，然后在电路的输出端做出故障类型的指示，用于由保护继电器进一步使用。
现在参考图6，在本发明的系统中，包括了三个常规的单相保护单元(A、B和C相)为故障类型逻辑电路提供输入。它们被表示为87LA、87LB和87LC信号。“87”是对于保护单元的工业标识。在87后面的后缀字母表示监控的相。在这一应用事例中，识别单相单元，但是仍可使用相间单元。当与特定的相有关的故障出现在该受保护线路上时，该单相即认定，即“检出”。如果三个单元中仅有一个认定，则故障类型是与该单元有关的SLG故障。如果三相单元中有两个认定，而剩下一相单元没有认定，则故障类型是两个被检出相之间的相间故障，例如如果相A和相B单元认定，该故障即为AB相间故障。如果所有的三相单元都被检出，该故障是三相故障。
然而，如果故障阻抗低，单相单元的故障确定就是唯一可靠的。当故障阻抗增加，就不能依靠独立相单元的检出(或者其未检出)作为存在故障的精确测定，因为检出阈值常常设置得高于出现在较高接地阻抗故障中的故障电流，从而独立的相单元也许就分辨不了实际故障。本发明系统致力于解决——在解决其它问题的同时——这一识别故障类型的问题。
在本发明中，除了相单元之外使用逆序和零序相角确定。如果没有任何相单元检出而相角确定电路被启动，即启动逻辑电路以识别特定的故障相。当相角确定电路被启动时，即确定出零序和逆序参数的相角，并且计算出两者之间的差值。差值角被识别为处于上面(图5)注释过的三个扇区中的一个，然后如下面论述的，通过进一步处理而将两种可能简化为一种。一个输出信号标识此故障类型。因此，与故障电阻的数值无关——无论它是高或者低，并且在各种电力系统状况下，得出正确的故障类型确定。
现在参考图6，常规的相单元(87LA、87LB、87LC)和它们的输出端表示于30、32和34处，通过产生高输出信号表示在这些相的故障。相单元30、32和34的输出用作到“与”门40-45的输入。在“与”门40，A相单元30的输出被加到非倒相输入，同时B相和C相单元32和34的输出被加到倒相输入。在“与”门41，B相单元32的输出被加到非倒相输入，同时A相和C相单元30和34的输出被加到倒相输入。在“与”门42，C相单元34的输出被施加到倒相输入，同时A和B相单元30和32的输出被加到非倒相输入。
当A相单元认定(检出)，并且B和C相单元32和34没有认定时，“与”门40的输出端将为高。当B相单元32认定，并且A相和C相单元32和34没有认定时，“与”门41的输出端将为高。当C相单元34认定，但是A和B相单元30和32没有认定时，“与”门42的输出端将为高。来自“与”门40、41和42的高输出分别表示A、B和C相的单线对地故障。
在“与”门43，A相和B相单元30和32的输出被加到非倒相输入，同时来自C相单元34的输出被加到倒相输入。当两相单元30和32认定，但是相单元34没有认定时，“与”门43的输出端将为高。来自“与”门43的高输出表示或者A-B相间故障、或者A-B相对地故障。在“与”门44，B相和C相单元32和34的输出被加到非倒相输入，同时来自A相单元30的输出被加到倒相输入。当单元32和34认定，而相单元30没有认定时，“与”门44的输出端将为高。这个高输出表示或者B-C相间故障或者B-C相对地故障。在“与”门45，A相和C相单元30和34的输出被加到非倒相输入，同时B相单元32的输出被加到倒相输入。当相单元30和34被认定，但是相单元32没有被认定时，“与”门45的输出端将为高。来自“与”门45的高输出表示C-A相间故障或者C-A相对地故障。
“与”门40-45的输出端被分别加到一系列的输出位“或”门50-55。对“或”门50-55的其它输入分别是“与”门58-63的输出端。
相单元(87LA、87LB和87LC)30、32和34的输出也加到“与”门66。当所有的三相单元被认定时，“与”门66的输出端为高。高输出表示受保护线路的三相内部故障。“与”门66的输出被加到“或”门68的一个输入上。“或”门68的另一个输入是标为FABC的输入，它是来自相角逻辑电路(图7)的信号，它也能够确定三相故障——如在下面论述的。“或”门68的输出是标为FTABC。该FTABC信号是一个表示三相故障的输出位。FTABC的高输出可由保护继电器用于中止自动接通电路的操作——因为自动接通通常对于三相故障是无效的，并且还可用于点亮在继电器面板上的三相故障LED指示器，以及用于在事件简报和事件历史记录中指出故障类型——如果愿意的话。
相单元输出30、32和34也加到“或”门70，当相单元30、32和34的任何一个检出时，“或”门70的输出端为高。否则，该输出端为低。如在上面指出的，只有当故障电阻是低时，单元30、32和34的输出是可靠的。“或”门70的输出被加到“与”门58-63的倒相输入。仅当没有任何相单元的输出30、32、34被认定时，实际的输入才会是高。这可能起因于无故障条件，还可能是有一个具有高故障电阻的故障。分别加到“与”门58、59和60的非倒相输入的分别为信号FA、FB和FC，它们来自下面所描述的图7的角度逻辑电路。
对于存在A、B或者C相对地故障的情况，“或”门50、51和52的输出将分别为高。这是低电阻故障确定。如果期望的话，这些输出可用于控制断开、自动接通电路、点亮继电器面板上A相、B相或者C相LED以及表示事件摘要报告和历史记录。
到“与”门61、62和63的其它输入分别是“或”门74、80和82的输出。到“或”门74的输入是来自在下面讨论的图7的角度逻辑电路的信号FAB和定时器76的输出。定时器76是一个延时启动、即时截止定时器，它由一个AB信号启动，该AB信号是一个来自在下面讨论的图7的角度逻辑电路的信号。FAB和来自角度逻辑电路的AB信号是表示相角电路已经确定A-B相对地或者A-B相间高电阻故障的信号。任一输出都从“或”门74产生一个高输出给“与”门61，然后给“或”门53去产生一个输出位，继电器可用这个输出位去控制断开、点亮面板上的A和B相LED、以及表示在事件摘要和事件历史记录中的故障类型——如果愿意的话。
为BC相间类型故障——包括相间对地(“或”门80和定时器84)——以及CA相间类型故障(“或”门82和定时器86)提供了类似的电路相类型指示。“或”门80和82的输出被分别加到“与”门62和63。出于安全，定时器76、84和86全部延迟启动(3个或3/16个电源周期)。这一启动延迟可根据所需安全性改变。
以下说明针对零序和逆序值之间相角的得出及确定，用于对有高故障电阻的故障类型的后续确定。
仍然参考图6，比较器90有一个经过换算的(因数为3)的来自所有线路线端的总零序线路电流(3I0)的幅值的比值输入，以及最大相间线电流的幅值。另一个输入是0.3(30％)。因此，当比值小于30％时，比较器90的输出端为高。在比较器92中，一个输入是最大相间电流的幅值，另一个输入是4·Inom的阈值，这里Inom是继电器的额定次级线圈电流参数(一般地1或者5安培)。因而，当最大相间电流幅值大于额定电流四倍——即对于5安培额定继电器为20安培——时，比较器92的输出将为高。比较器94在一个输入具有总的零序线路电流(I0T)幅值与总的逆序线路电流(I2T)幅值的比值，而在另一个输入具有阈值比值0.078。因此，当该比大于8％时，比较器94的输出端将为高。但是，这个阈值是可以改变的。
比较器90和92的输出端被加到“与”门96。当比较器90和92二者的阈值比较都得到满足时，“与”门96的输出端为高。 比较器92的输出端也被加到“与”门98的一个倒相输入。加到“与”门98的另一个输入是比较器94的输出。当比较器94的输出端为高时，“与”门98的输出端将为高，指的是比较器94的比较已经满足阈值，此外，按比较器92所确定，最大相间电流幅值小于四倍额定次级线圈电流值。因此，对于所有的电流幅值满足阈值——该阈值被设置得足够高，以便保证电流可以由继电器感知——的故障来说“与”门98的输出都应该为高。
“与”门96的输出被加到“与”门100的倒相输入。比较器92的输出也被加到“与”门100的一个非倒相输入。到“与”门100的第三个输入来自于比较器102。到比较器102的一个输入是总的零序线路电流(I0T)幅值与总的顺序线路电流(I1T)幅值的比值。另一个输入是可由用户设定的阈值。通常这个设定值将高于最大的电流变压器不均衡值，其范围为0到0.3(0-30％)，典型值为0.03。
因此，对于所有的高数值故障“与”门100的输出将为高，这里零序电流幅值大于最大相间电流幅值3.0％。在高故障相间故障的时候，这个电路提供保护以防错误输出，这里一个电流变压器(CT)可能饱和，它产生假零点序列电流。
“与”门100的输出被加到“或”门104。当“与”门98和100的输出两者之一(或者两者都)为高时，“或”门104的输出为高。来自“或”门104的输出被用作“与”门106的一个输入，“与”门106的输出启动差值相角确定电路136。“与”门106的第二个输入来自于比较器108。比较器108的一个输入是总的逆序线路电流(I2T)和总的顺序线路电流(I1T)的比值。另一个输入是阈值与值0.02的比值。对于所有的不对称故障，比较器108的输出端将为高。对于三相故障或者正常负荷，这个比较器的输出将阻止相角逻辑电路的启动，因为比较器108的阈值的这个比值对于这些情况将不满足。
“与”门106的第三个输入来自于“或”门110。“或”门110的输入是来自逆序电流检测器用于本地和远程逆序电流两者的输出。它们以工业标识50L2(本地)和50R2(远程)表示。“或”门110的高输出要求至少一个终端具有足够的、由继电器的感知逆序电流。“与”门106的第四个输入是一个表示是否存在三极的(单刀断路器)开断信号。如果在断路器上存在三极的开断，一个高信号将加到“与”门106的非倒相输入。这将阻止来自“与”门106的高输出，从而阻止差值相角确定电路的启动。“与”门106的最后的输入来自于“或”门112。“或”门112的高输出表示在一个或多个终端上的零序电流具有足够的数值以得到可靠的零序电流相角。“或”门112的输出端如下确定。
比较器120有一个输入来自经过换算的、所有终端总的本地零序电流(3 I0L)数值；另一个输入是经过换算的、总的本地顺序电流(3 I1L)乘以由用户确定的设置因数“a”。通常这一设置因数是0.02，具有0-0.30的可能范围。比较器120对于相对地故障和相间对地故障将为高，但是对于正常负荷、相间和三相故障将为低。
比较器122比较总的本地零序电流与0.25安培的阈值，对于5安培额定值继电器它一般地是Inom的5％。比较器122的用途是保证有足够的零序电流以得到可靠的相角。比较器120和122的输出作为“与”门124的输入，当比较器120和122的输出为高时，它的输出为高，表示关于零序和顺序电流比值的所述阈值已经满足。
比较器128和130以及“与”门134对于总的远程终端零序和顺序电流提供类似功能。“与”门124和132的输出随后加到“或”门112，如表示的那样，其输出是“与”门106的第五个输入。“或”门112的高输出要求“与”门124和134的输出两者之一或者两者都为高。
来自“与”门106的高输出表示对相角确定电路的工作来说，所有的阈值需求都已经满足，具体地“或”门108和110的输出二者都为高，“或”门104的输出也为高，在断路器中不存在三极开断，以及最终“或”门112为高。这些阈值安全确定基本上证实了确定的相角是可靠的。
“与”门106的输出端是一个FTSE信号(一个输出位，表示故障逻辑已经启动)，它作为一个启动信号加到差值相角确定电路136。在差值相角确定电路136中，作为结果的相角值是在总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差。来自电路136的相角将始终在图5所示的三个角度扇区的一个的区域之内。这些三个扇区仍是0°±60°，120°±60°和-120°(240°)±60°。随同来自“与”门106的启动信号一起，三个扇区方框138的输出被加到“与”门140、141和142。“与”门140-142的输出被加到定时器144、145和146。定时器144的输出是一个FSA′信号，表示差值相角在第一扇区0°±60°的区域之内；来自定时器145的输出是一个FSB′信号，表示角度在第二扇区的区域之内，而来自定时器146的第三信号FSC′表示角度在第三个扇区的区域之内。
虽然在图6中未明确地示出，对于图6的故障选择逻辑可以进行附加监督。一个附加的监督动作确定故障是内部的——如由不对称故障确定单元表示的。如果这些单元都未启动，那么差值相角计算单元136就不启动。此外，如果经过换算的(因数为3)总零序(3I0T)或者逆序(3I2T)电流两者中任何一个的数值低于0.25安培次级电流，那么差值相角计算器136也不启动。这就建立了大约为265欧姆的最小故障电阻(RF)灵敏度。
上述讨论到的FSA′、FSB′和FSC′信号(来自定时器144、145和146)被加到图7的辅助(相角)逻辑电路。如果任一独立相单元(87LA、87LB、87LC)认定，图7的逻辑电路都不工作，它表示存在低电阻故障，因此图7的电路没有必要提供故障识别。图7的流程是一个连续地检查定时器144、145和146的输出的处理程序。在方框150中，确定是否FSA′位已经认定。如果FSA′位被认定，如上所述，故障类型是A相对地故障或者BC相间对地故障。如果PSA′位没有被认定，那么就如方框152中所示，确定是否FSB′位已经认定。如果这个位已经认定，那么该故障是B相对地故障或者CA相间对地故障两者之一。如果FSB′没有认定，那么在方框154核对FSC′位以确定是否已经认定继电器位。如果该位已经认定，该故障是C相对地或者AB相间对地故障两者之一。
如果FSC′位没有被认定(FSA′、FSB′和FSC′均未认定)，接着核对以对于没有包括接地的不对称故障确定故障类型，即，AB、BC和CA(方框156)。如果检出这个故障检测变量，那么下一步将辨认是否由于杂散逆序电流而检出该故障检测变量。如果该检测变量方框没有认定，那么程序进行到末尾。
但是，如果由方框156检测一个不对称故障，总的逆序电流(I2T)的数值与总的顺序电流(11T)的数值的比值即被对照20％的阈值(方框158)加以核对。如果该比值小于20％，那么故障确定为三相，并且逻辑认定FABC输出故障类型指示，它被施加回到图6的电路，作为一个给“或”门68的输出。如上文解释的那样，“或”门68的输出设置一个表示三相故障的输出位。
如果该比值大于20％，就通过确定最大相间电流数值来识别故障类型，是AB、EC还是CA(取决于此刻哪个相间电流数值最大)。对于所认定的故障类型，方框158的比值核对必须在至少一个周期的3/16内为真。3/16个周期的延迟是由定时器76、84或者86(图6)提供的，并且是可以改变的。上面已说明过，这涉及在“或”门53、54或者55最终认定的输出位。这些输出仍然表示故障类型。
回到方框150，如果FSA′位被认定，那么如上所述，故障类型既可为A相对地亦可为B-C相间对地故障。对于A对地故障，如上所述，IBC将是在三个可能的相间电流之中最小的总相间电流，因为B-C相对不涉及A对地故障。因此，在方框160进行比较以确定是否IBC为最大相间电流。如果IBC是最大相间电流，故障类型必定是BC相间对地故障。然后在方框162设置故障类型，并且FBC位被设为加到图6中的“或”门80。对于BC故障类型，用于故障类型的输出是通过“或”门54。
当FSB′位被认定时，由方框164和166提供同样的功能。对于FSB′位，当ICA具有在三相电流值之中最大的相间电流值时，故障类型被识别为CA相间对地，并在方框166建立FCA′位，加到在图6中的“或”门82。这将最终导致“或”门53提供一个表示故障涉及C和A相的输出位。当FSC′位已经认定，并且IAB是最大相间电流时，如方框168所确定，即认定故障类型为AB相间对地，并且在170设置位FAB，加到图6中的“或”门74。如在上文中讨论的，这将最终导致“或”门53提供一个表示故障涉及相A和B的输出位。
当方框160、164和168的任何一个的输出是NO时，在这些线路上的高输出被加到方框172，它首先确定是否总的A相电流是最大电流。如果它是YES，表示的故障类型是A相对地故障，并且FA位被在方框174设置，用于申请回到图6，具体地“与”门58，以及最终输出到“或”门50。如果总的B相电流是最大的(方框176)，即在方框178设置FB位，并且申请回到图6“与”门59，以及输出到“或”门51。如果A相或者B相电流都不是最大，那么在方框180设置FC位，申请回到图6“与”门60，以及然后输出到门52。在实施中，方框172和176并非必需，而是为了额外保护和最后操作的简单而包括进来的。
来自方框162、166、170、174、178和180的输出位由图6的逻辑电路用于表示涉及来自输出“或”门50-55的高电阻故障的故障类型。这些位输出用来控制断开、自动接入、面板LED和事件报告以及故障处理线路。当涉及低电阻故障时，常规的87A、87B和87C单元用来通过“或”门50-55提供位输出。
在图6的系统的改进中，相单元87LA、87LB和87LC事实上可以用相序参数单元(例如一个顺序单元)替换。在这样的改进系统中，图6中的输出FTAG、FTBG和FTCG由来自图7的FA、FB和FC信号提供，而图6中的输出FTAB、FTBC和FTCA直接从“或”门74、80和82提供，它们响应在图6所示的输入。在这个方案中，去掉“与”门40-45和58-63以及“或”门50-55。图7的处理程序通过相序单元的动作、利用故障条件的存在指示而启动。如在上文中解释的，图6和7的剩余电路然后确定故障类型。
虽然为了说明起见，在这里描述了本发明的优选实施例，应该明白，在不脱离由下面权利要求书所限定的本发明精神情况下，可作各种各样的变化、改进和置换。
权利要求
1.一种在电力系统中用于故障类型识别的系统，该电力系统在输电线上使用三相电流信息，包括一个响应保护单元的第一电路装置，保护单元在电力传输线上对于A、B和C相分辨单线对地故障(SLG)的出现，第一电路装置包括其一部分用于分辨和认定单线对地故障的输出指示，故障包括两相和三相故障，以对来自保护单元的不同输出组合的产生作出响应；一套计算电路，响应一个根据线路上存在选定门限电流情况的确定而产生的启动信号，用于确定在输电线上三相电流的总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差，以便识别高电阻故障，其中该相角差处于三个预定相角差扇区里的一个中，其中在第一个扇区中的相角差表示A相对地故障或者BC相间对地故障，其中在第二个扇区中的相角差表示B相对地故障或者CA相间对地故障，而在第三个扇区中的相角差表示C相对地故障或者AB相间对地故障，在三个扇区中的每个相角差是由扇区信号表示的；处理装置，用以确定由所确定的相角差表示的两个可能的故障类型中，哪个是实际的故障类型，并提供所述实际故障类型的信号指示。
2.权利要求1的系统，其中第一个扇区涵盖以0°为中心的周围±60°相角差范围，其中第二个扇区涵盖以120°中心的周围±60°相角差范围，而其中第三个扇区涵盖以-120°中心的周围±60°相角差范围。
3.权利要求1的系统，其中如果没有扇区信号出现并且总的逆序电流小于选定的总顺序电流的一个分数，处理装置即认定三相故障并提供一个输出指示。
4.权利要求3的系统，其中的选定分数是1/5。
5.权利要求1的系统，其中当所有的三个保护单元都认定，表明所有三相上的一个故障时，所述第一电路装置认定一个三相故障。
6.权利要求1的系统，包括用于将处理装置产生的指示故障类型的信号发送给对其作出响应的第一电路装置的装置，以及发送给保护单元以产生所述故障类型的输出指示。
7.权利要求2的系统，其中如果第一扇区信号被认定，并且BC相间电流(IBC)是最大的相间电流，故障类型被认定为BC相间对地故障，否则故障被认定为A相对地故障；其中如果第三扇区信号被认定，并且CA相间的电流(ICA)是最大的相间的电流，故障类型被认定为CA相间对地故障，否则故障被认定为B相对地故障；并且其中如果第二扇区信号被认定，而且AB相电流(IAB)是最大的相间的电流，故障类型被认定为AB相间对地故障，否则被认定为C相对地故障。
8.权利要求1的系统，包括用于延迟扇区信号认定的第一定时器装置。
9.权利要求8的系统，其中延迟为一个电力系统周期的3/16。
10.权利要求1的系统，包括一个用于计算电路的启动电路，该启动电路包括多个在启动计算电路之前必须满足的阈值确定。
11.权利要求1的系统，其中当没有扇区信号被认定并且总的逆序电流大于选定的总顺序电流的一个分数时，处理装置对于最大相间电流值认定相间故障类型指示(AB、BC、CA)。
12.权利要求11的系统，包括用于延迟所述相间故障的所述认定的第二定时器，所述相间故障由处理装置所识别，该延迟为电力系统周期的3/16。
13.权利要求10的系统，其中一个阈值为出现的选定逆序电流的最小值。
14.权利要求10的系统，其中一个阈值是选定的零序电流对逆序电流的最低比值与选定的零序电流的最小值的组合。
15.权利要求10的系统，其中一个阈值是选定的总的逆序电流对总的顺序电流的最低比值。
16.权利要求15的系统，其中该最低比值是0.02。
17.权利要求10的系统，其中一个阈值为以下条件的复合(1)总的零序电流对总的顺序电流的比值大于0.03；(2)最大相间电流大于额定次级线圈电流四倍；以及(3)总的零序电流对最大相间电流的比值小于0.3。
18.权利要求17的系统，其中另一个阈值包括(1)总的零序电流对总的逆序电流的比值大于0.078，以及(2)最大相间电流小于额定次级线圈电流四倍。
19.一种在用于电力系统的保护继电器中有效的用于故障类型识别的系统，该系统使用来自输电线的三相电流信息，包括一个响应保护单元的第一电路装置，保护单元在电力传输线上对于A、B和C相分辨单线对地故障(SLG)的出现，第一电路装置包括其一部分用于分辨和认定单线对地故障的输出指示，故障包括两相和三相故障，以对来自保护单元的不同输出组合的产生作出响应；一套计算电路，响应一个根据线路上存在选定门限电流情况的确定而产生的启动信号，用于确定在输电线上三相电流的总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差，以便识别高电阻故障，其中该相角差处于三个预定相角差扇区里的一个中，其中在第一个扇区中的相角差表示A相对地故障或者BC相间对地故障，其中在第二个扇区中的相角差表示B相对地故障或者CA相间对地故障，而在第三个扇区中的相角差表示C相对地故障或者AB相间对地故障，在三个扇区中的每个相角差是由扇区信号表示的；处理装置，用以确定由所确定的相角差表示的两个可能的故障类型中，哪个是实际的故障类型，并提供所述实际故障类型的信号指示。
20.一种在用于电力系统的保护继电器中有效的用于故障类型识别的系统，该系统使用来自输电线的三相电流信息，包括一套计算电路，响应一个根据线路上存在选定门限电流情况的确定而产生的启动信号，用于确定在输电线上三相电流的总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差，以便识别高电阻故障，其中该相角差处于三个预定相角差扇区里的一个中，其中在第一个扇区中的相角差表示A相对地故障或者BC相间对地故障，其中在第二个扇区中的相角差表示B相对地故障或者CA相间对地故障，而在第三个扇区中的相角差表示C相对地故障或者AB相间对地故障，在三个扇区中的每个相角差是由扇区信号表示的；处理装置，用于确定在每个扇区里两个可能的故障类型中哪个是实际的故障类型，并提供所述实际故障类型的信号指示， 该处理装置对保护单元响应，分辨故障状态的存在，该处理装置具有识别相间故障类型的能力，相间故障类型并非第一到第六故障类型中的部分，并且与地无关。
21.权利要求20的系统，其中第一和第二故障类型是A相对地和EC相间对地，其中第三和第四个可能的故障类型是B相对地和CA相间对地，以及其中第五和第六故障类型是C相对地和AB相间对地。
全文摘要
故障识别系统包括一个响应常规的保护单元的第一逻辑电路,保护单元在电力传输线上对于A、B和C相分辨低电阻单线对地故障的出现。第一逻辑电路包括其一部分用于分辨和认定单线对地故障的输出指示,故障包括两相和三相故障,以对来自保护单元的不同输出组合的产生作出响应。一套计算电路,启动后用于确定在总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差,用于保护单元本身不能识别故障状态的高电阻故障。相角差处于三个预选定相角扇区中的一个。在第一扇区中的相角差表示A相对地故障或者BC相间对地故障;在第二扇区中的相角差表示B相对地故障或者C相间对地故障;而在第三扇区中的信号表示C相对地故障或者AB相间对地故障。一个处理器用于确定对每个相角确定来说,两种可能中哪一种是实际的故障类型。然后提供一个实际的故障类型的输出指示。
文档编号H02H3/34GK1355585SQ01141580
公开日2002年6月26日 申请日期2001年10月22日 优先权日2000年10月20日
发明者J·B·罗伯茨, D·楚奥巴拉斯 申请人:施魏策尔工程实验公司