保護(hù)裝置的制造方法
【專利摘要】在多端子電力網(wǎng)保護(hù)領(lǐng)域中，保護(hù)裝置包括測量裝置，還包括控制單元，被編程為處理所測量到的端子電流以得到第一總和值和第二總和值，并且將所述第一總和值的相位與所述第二總和值的相位進(jìn)行比較以確定所述多端子網(wǎng)絡(luò)中的故障在所述多端子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部還是外部并且其后當(dāng)確定為內(nèi)部故障時產(chǎn)生內(nèi)部故障輸出信號。
【專利說明】
保護(hù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種保護(hù)裝置，用于保護(hù)包括多個電互連端子的多端子電力網(wǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在發(fā)生故障時，激活網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備（諸如電路斷路器和繼電器）以保護(hù)電力網(wǎng)。
[0003] 可靠地激活（即觸發(fā)）這種保護(hù)設(shè)備是非常必要的，因為在發(fā)生這種故障時激活 失敗可能具有非常有害的結(jié)果，諸如人身傷害、電力系統(tǒng)停電以及對附近的電網(wǎng)設(shè)備帶來 相當(dāng)大的損壞。
[0004] 類似地，這種設(shè)備的不正確激活會引起網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電力供應(yīng)的不必要中斷，可能給網(wǎng) 絡(luò)運(yùn)營商帶來財務(wù)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種保護(hù)裝置，用于保護(hù)多端子電力網(wǎng)，包括：
[0006] 測量裝置，用以測量包括多個電互連端子的多端子網(wǎng)絡(luò)中每個端子處流動的相應(yīng) 端子電流；以及
[0007] 控制單元，被編程為處理所測量到的端子電流以得到第一總和值和第二總和值， 所述第一總和值是給定時刻處在相對于相應(yīng)端子的第一方向上流動的所述或每個端子電 流的總和，所述第二總和值是相同給定時刻處在與相對于所述相應(yīng)端子的所述第一方向相 反的第二方向上流動的所述或每個端子電流的總和，并且
[0008] 所述控制單元還被編程為將所述第一總和值的相位與所述第二總和值的相位進(jìn) 行比較以確定所述多端子網(wǎng)絡(luò)中的故障在所述多端子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部還是外部并且其后當(dāng)確定 為內(nèi)部故障時產(chǎn)生內(nèi)部故障輸出信號。
[0009] 內(nèi)部故障輸出信號的產(chǎn)生允許觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備（諸如電路斷路器或繼電器）， 以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)出現(xiàn)故障（即內(nèi)部故障）的情況下保護(hù)電網(wǎng)。
[0010] 包括能夠得到第一總和值和第二總和值的控制單元意味著本發(fā)明的保護(hù)裝置能 夠保護(hù)具有任何數(shù)量端子的電力網(wǎng)，即，根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置可以處理的端子沒有上限。 [0011] 另外，基于在相對于每個端子的第一方向上流動的電流的第一總和值和在相對于 每個端子的第二、相反方向上流動的電流的第二總和值，即憑借電流的相對方向，提供了表 示是否已經(jīng)出現(xiàn)內(nèi)部或外部故障的值，但是該值獨(dú)立于電流的幅值。獨(dú)立于電流幅值的指 示值為本發(fā)明的保護(hù)裝置提供了對端子電流測量誤差（例如，諸如當(dāng)測量裝置的一個或多 個元件飽和時，可能出現(xiàn)的誤差）一定程度的免疫力。
[0012] 因此，測量裝置僅僅需要確定電流的正確相對方向，而不是電流幅值的精確測量 值，以便本發(fā)明的控制單元能夠進(jìn)行是否已經(jīng)發(fā)生內(nèi)部或外部故障的所需確定。因此，本發(fā) 明的測量裝置和控制單元，以及因此保護(hù)裝置對測量裝置內(nèi)的一個或多個測量元件（諸如 電流變壓器）的飽和展示了高度的免疫力。
[0013] 因此，本發(fā)明的保護(hù)裝置無需檢查和建立測量裝置的狀態(tài)，例如，保護(hù)裝置的一個 或多個元件是否已經(jīng)飽和，導(dǎo)致錯誤的電流測量出現(xiàn)。
[0014] 由上可知，本發(fā)明的保護(hù)裝置比例如要求精確測量端子電流幅值的傳統(tǒng)保護(hù)裝置 操作更可靠。
[0015] 實質(zhì)上，測量裝置僅僅需要精確地建立電流的相對方向還意味著測量裝置的性能 要求可以低于傳統(tǒng)保護(hù)裝置的性能要求，并且因此測量裝置（并且尤其其單個元件）可以 更小且更便宜。
[0016] 另外，通過相對簡單的計算方式，可以進(jìn)行第一總和值和第二總和值的相應(yīng)相位 與另一個的后續(xù)比較，并且這可以在諸如可編程微控制器等相對簡單和便宜的集成電子設(shè) 備中實現(xiàn)。
[0017] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述控制單元被編程為將所述第一總和值的相位與 所述第二總和值的相位進(jìn)行比較包括所述控制單元考慮相位之間的差值是否為180°或 90°中的一個。
[0018] 控制單元的這種考慮是有利的，因為180°的相位差表示已經(jīng)發(fā)生外部故障并且 90°的相位差表示已經(jīng)發(fā)生內(nèi)部故障。
[0019] 可選地，考慮所述相位之間的所述差值是否為180°或90°中的一個包括所述控 制單元被編程為實施下述之一：
[0020] (a)相關(guān)算法；
[0021] (b)基于傅里葉算法；以及
[0022] (c)幅值比較算法。
[0023] 使控制單元如此編程允許在諸如可編程微控制器的集成電子設(shè)備中以直截了當(dāng) 地實施方式來進(jìn)行第一總和值和第二總和值的相應(yīng)相位的直接評估。
[0024] 優(yōu)選地，所述控制單元被編程為實施幅值比較算法包括所述控制單元將所述第一 總和值和第二總和值的總和與所述第一總和值和第二總和值之間的差值進(jìn)行比較。
[0025] 這種比較有利地表示了在第一總和值和第二總和值的相位之間存在180°還是 90 °的相位差，并且最終表示已經(jīng)出現(xiàn)內(nèi)部還是外部故障。
[0026] 所述控制單元被編程為實施幅值比較算法可以包括所述控制單元將所述第一總 和值和第二總和值的總和的范數(shù)與所述第一總和值和第二總和值之間差值的范數(shù)進(jìn)行比 較。
[0027] 因為在例如布置本發(fā)明的保護(hù)裝置來保護(hù)的電力網(wǎng)的基頻處的操作周期上平均 化范數(shù)值，所以范數(shù)值較不易受單個第一總和值和第二總和值中擾動的影響，并且因此有 利于進(jìn)一步改善本發(fā)明的保護(hù)裝置的可靠性。
[0028] 在本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例中，所述控制單元被編程為實施幅值比較算法包括基 于所述第一總和值和第二總和值的總和以及所述第一總和值和第二總和值之間的差值來 使所述控制單元被編程為建立區(qū)別比并且將所述區(qū)別比與閾值進(jìn)行比較。
[0029] 可以在例如集成電子設(shè)備內(nèi)容易地實施建立區(qū)別比、以及所述比與閾值的后續(xù)比 較，同時繼續(xù)可靠地將內(nèi)部和外部故障區(qū)別開。
[0030] 在考慮相位之間的差值是否為180°或90°中的一個之前，所述控制單元可以被 編程為歸一化所述第一總和值和第二總和值中的每個。
[0031] 第一總和值和第二總和值的這種歸一化可以有利于改善本發(fā)明的保護(hù)裝置對故 障檢測的敏感性，例如在測量裝置的一個或多個元件已經(jīng)飽和的情況下。
[0032] 優(yōu)選地，所述測量裝置包括一個或多個濾波器以去除所測量到的端子電流中的失 真。
[0033] 這種濾波器或多個濾波器有效地去除例如當(dāng)測量裝置的一個或多個元件已經(jīng)飽 和時可能出現(xiàn)的失真。
[0034] 可選地，所述保護(hù)裝置還包括故障嚴(yán)重性確定單元以確定故障的嚴(yán)重性。
[0035] 包括這種故障嚴(yán)重性確定單元允許當(dāng)觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備時有更大的控制度。例 如，如果故障嚴(yán)重性確定單元確定故障是輕微的（可能因為測量裝置內(nèi)的元件無飽和發(fā) 生），那么可以禁止本發(fā)明的控制單元觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備（不管本發(fā)明的控制單元是否已 經(jīng)確定已經(jīng)發(fā)生內(nèi)部故障），使得僅僅在一些其他例如二次保護(hù)裝置確定需要觸發(fā)時才啟 動網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備的觸發(fā)。
[0036] 這種功能是有利的，因為其可以被用于阻止當(dāng)故障僅僅是輕微的時在本發(fā)明的保 護(hù)裝置激活下操作網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備，以及在這種輕微的故障條件下由例如更敏感的二次保護(hù) 裝置控制來激活網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備。
[0037] 所述保護(hù)裝置還可以包括二次保護(hù)裝置輸入端以接收來自二次保護(hù)裝置的跳閘 信號，并且所述保護(hù)裝置可以被配置為依賴于所述二次保護(hù)裝置輸入端接收到跳閘信號， 將主跳閘信號發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備。
[0038] 例如，在嚴(yán)重的故障條件下，這種布置通過將網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備的觸發(fā)（即，以便保護(hù) 電網(wǎng)）限制為當(dāng)本發(fā)明的保護(hù)裝置確定已經(jīng)發(fā)生內(nèi)部故障并且一些二次保護(hù)裝置（例如差 動保護(hù)裝置）額外地考慮這種保護(hù)是必需的情況，來降低由整體保護(hù)方案提供的保護(hù)的敏 感性。
【附圖說明】
[0039] 現(xiàn)在將參照以下附圖，通過非限制示例來簡單描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖 中：
[0040] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的保護(hù)裝置的示意圖；
[0041] 圖2示出布置圖1所示的保護(hù)裝置來保護(hù)的多端子網(wǎng)絡(luò)的示意圖；
[0042] 圖3(a)示出在外部故障的情況下單個測量到的端子電流；
[0043] 圖3 (b)示出在外部故障的情況下相應(yīng)的第一總和值波形和第二總和值波形；
[0044] 圖4(a)示出在內(nèi)部故障的情況下單個測量到的端子電流；以及
[0045] 圖4(b)示在內(nèi)部故障的情況下相應(yīng)的第一總和值波形和第二總和值波形。
【具體實施方式】
[0046] 概括性地由附圖標(biāo)記10來指代根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的保護(hù)裝置，并且在圖1 中以示意形式示出。
[0047] 所示的保護(hù)裝置10保護(hù)多端子電力網(wǎng)12,其包括多個電互連端子，并且尤其包括 彼此電互連的本地端子L和五個遠(yuǎn)程端子R 1、R2、R3、R4、R5，如圖2所不。
[0048] 然而，保護(hù)裝置的其他實施例可以保護(hù)具有任意數(shù)量電互連端子的多端子電力 網(wǎng)。
[0049] 保護(hù)裝置10包括測量裝置14,在所示的實施例中，所述測量裝置14包括六個電流 變壓器16,其每個可操作地與相應(yīng)端子L、Rp R2、R3、R4、R5相關(guān)聯(lián)以測量在每個端子L、R r R2、R3、R4、1?5處流動的相應(yīng)端子電流 I P IR1、IR2、IR3、IR4、IR5。
[0050] 在本發(fā)明的上下文中，如果端子電流Ip IR1、IR2、IR3、IR4、IR5在特定時刻處在相對 于相應(yīng)端子L、Rp R2、R3、R4、R5的第一方向D i上流動，那么認(rèn)為所述端子電流是正的，并且 如果端子電流l·、IR1、IR2、I R3、IR4、1@在相同特定時刻處在相對于相應(yīng)端子L、R p R2、R3、R4、 R5、與第一方向相反的第二方向D2上流動，那么認(rèn)為所述端子電流是負(fù)的。
[0051] 在所不實施例中，相對于每個端子L、Rp R2、R3、R4、R5的第一方向D i為朝向每個其 他端子L、Rp R2、R3、R4、R5，并且相對于每個端子L、1^、R 2、R3、R4、R5的第二方向D 2為遠(yuǎn)離每 個其他L、R2、R3、R4、R 5。然而，在本發(fā)明的其他實施例中，可以反轉(zhuǎn)第一方向DjP第二方 向D2的相對定向。
[0052] 在本發(fā)明的其他實施例中，測量裝置可以包括不同于所示實施例電流變壓器的電 流測量裝置。
[0053] 返回所示實施例，測量裝置14額外地包括平均低通濾波器（average low pass filter) 18,每個測量到的端子電流I IR1、IR2、IR3、IR4、IR5穿過所述平均低通濾波器18以 從這些測量值中去除當(dāng)相應(yīng)電流變壓器16飽和時可能出現(xiàn)的任何失真，即，由給定電流變 壓器I 6測量到的電流將變壓器內(nèi)的磁通被驅(qū)動至變壓器響應(yīng)特性的非線性區(qū)域，使得可 能隨后出現(xiàn)測量誤差。
[0054] 低通濾波器18可以應(yīng)用的示例濾波效應(yīng)是：
[0056] 其中，
[0057] x(n)是輸入信號，即相應(yīng)測量到的端子電流L IR1、IR2、IR3、IR4、IR5;
[0058] y (n)是輸出信號，即濾波后的端子電流測量值；以及
[0059] NsmpDiff是正被保護(hù)的電力網(wǎng)12的每基頻周期的樣本的數(shù)量。
[0060] 然而，還可以應(yīng)用其他濾波效果。
[0061] 保護(hù)裝置10還包括被布置為與每個電流變壓器16通信的控制單元20。在所示實 施例中，控制單元20是以可編程微控制器形式的單個集中式電子設(shè)備，盡管也可以為其他 類型的控制單元。
[0062] 在本發(fā)明的其他實施例中（未示出），控制單元可以由多個單獨(dú)的控制單元部構(gòu) 成，每個控制單元部由布置在一個或多個端子L、R 2、R3、R4、R5處或鄰近上述端子的單獨(dú) 的電子設(shè)備來限定。
[0063] 在任何情況下，控制單元20被編程為處理從每個電流變壓器16接收到的測量到 的端子電流l·、I R1、IR2、IR3、IR4、Ir5以得到第一總和值I ros(n)和第二總和值INE(；(n)。
[0064] 尤其，控制單元20包括電流合并單元22,其得到第一總和值Iras (η)，第一總和值 Iros(η)為在給定時亥Ij η處在相對于相應(yīng)端子U R" R2、R3、R4、R5的第一方向D !上流動的所 述或每個端子電流l·、IR1、IR2、IR3、I R4、Ir5的總和（即，在給定時刻η處在各個端子L、R ^私、 R3、R4、1?5處所述或每個正端子電流I P IR1、IR2、IR3、IR4、Ir5的總和）的，由下式給出：
[0065]
[0066] 其中，
[0067] k為端子L、&、R2、R3、R4、馬的數(shù)量；以及
[0068] Pos為端子L、Rp R2、R3、R4、R5的集合，其每個端子具有在該端子處流動的正端子 電流，即，在相對于該端子的第一方向D 1上流動的端子電流。
[0069] 電流合并單元22還得到第二總和值ΙΝΕ(； (η)，其為在相同給定時刻η處在相對于相 應(yīng)端子L、札、R2、R3、R4、R 5的第二方向D 2上流動的所述或每個端子電流I ο IR1、IR2、IR3、IR4、 IR5的總和，即，在相同給定時刻n處在各個端子L、R ρ R2、R3、R4、1?5處的所述或每個負(fù)端子 電流l·、I R1、IR2、IR3、IR4、IR5的總和，由下式給出：
[0070]
[0071] 其中，
[0072] k為端子L、Rp R2、R3、R4、馬的數(shù)量；以及
[0073] Neg為端子L、R2、R3、R4、R5的集合，其每個端子具有在該端子處流動的負(fù)端子 電流，即，在相對于該端子的第二方向D 2上流動的端子電流。
[0074] 所述控制單元20還被編程為將所述第一總和值Iras (η)的相位與所述第二總和值 ΙΝΕ(；(η)的相位進(jìn)行比較，以確定所述多端子網(wǎng)絡(luò)12中的故障在所述多端子網(wǎng)絡(luò)12內(nèi)部還 是外部，并且其后當(dāng)確定為內(nèi)部故障時產(chǎn)生內(nèi)部故障輸出信號24。
[0075] 控制單元20包括實施上述相位比較的相位比較單元26。
[0076] 尤其，相位比較單元26考慮相位之間的差值是180°還是90°。
[0077] 相位比較單元26通過考慮相位之間的差值大于還是小于臨界角度（其可以為 135°但還可以為更大或更小的角度）來進(jìn)行上述操作。
[0078] 例如，如果相位差值大于135°，那么相位比較單元26確定相位之間的差值是 180°，其表示外部故障，并且如果相位差值小于135°，那么相位比較單元確定相位之間的 差值是90°，其表示內(nèi)部故障。
[0079] 尤其，在所示實施例中，相位比較單元26通過實施幅值比較算法來實現(xiàn)如上所 述，盡管還可以通過實施諸如相關(guān)算法（correlation algorithm)或基于傅里葉算法的一 些其他形式的算法來實現(xiàn)。
[0080] 相位比較單元26通過比較第一總和值IP()s(n)與第二總和值INE(；(n)的總和的范 數(shù)，例如由下式給出的總和的均方根，
[0081 ] I I Ipos (n)+INeg (η) I
[0082] 與第一總和值Iras(n)和第二總和值INE(；(n)之間差值的范數(shù)，例如，由下式給出的 差值的均方根，來實施所述幅值比較算法：
[0083] I I Ipos (n) _INeg (η) I
[0084] 在本發(fā)明的其他實施例中，替代地，相位比較單元26可以通過將第一總和值 Iros(n)和第二總和值ΙΝΕ(；(η)總和的絕對平均或其他級范數(shù)與第一總和值I P()S(η)和第二總 和值ΙΝΕ(；(η)差值的絕對平均或其他級范數(shù)進(jìn)行比較來實施幅值比較算法。
[0085] 在上述實施例中，相位比較單元26建立區(qū)別比（discriminative ratio)Rint，區(qū)別 比Rint是基于第一總和值I ras (η)和第二總和值ΙΝΕ(；(η)總和與第一總和值Iras (η)和第二總 和值WOO差值，并且然后將所述區(qū)別比Rint與閾值R THR進(jìn)行比較。
[0086] 在所示實施例中，相位比較單元26建立如下形式的區(qū)別比Rint:
[0087]
[0088] 并且將上述值與0. 6的閾值Rthr進(jìn)行比較。
[0089] 如果區(qū)別比Rint大于或等于閾值Rthr，那么控制單元20產(chǎn)生表示已經(jīng)發(fā)生內(nèi)部故 障的內(nèi)部故障輸出信號24。
[0090] 在本發(fā)明的其他實施例中，可以在0. 4至0. 9的范圍內(nèi)來選擇閾值Rthr。
[0091] 在相位比較單元26實施上述幅值比較算法之前，優(yōu)選地歸一化第一總和值 Iros(n)和第二總和值INE(；(n)中的每個以增大保護(hù)裝置10處理故障的敏感性。
[0092] -種示例方式，其中通過應(yīng)用下式可以來歸一化所述第一總和值Iros (η)和第二總 和值 Ines (η):
[0093] y (η) = χ (η) / | | χ (η)
[0094] 其中，
[0095] x(η)是輸入信號，即相應(yīng)的第一總和值IP()S(η)和第二總和值ΙΝΕ(；(η);
[0096] y(n)是輸出信號，即歸一化的第一總和值或第二總和值；以及I |x(n) I I是由下式 給出的；枏笪子RMS「χ ?η) ?
[0097]
[0098]
[0099]
[0100] 并且其中，
[0101] NsmpDiff是正被保護(hù)的電力網(wǎng)12的每基頻周期的樣本的數(shù)量。
[0102] 除了上述，保護(hù)裝置10還包括故障嚴(yán)重性確定單元28以確定故障的嚴(yán)重性。
[0103] 故障嚴(yán)重性確定單元28通過將偏置電流Iblas與電流閾值I blas ttoeshc]ld進(jìn)行比較來 實施所述確定，并且當(dāng)偏置電流Iblas保持低于電流閾值I blas thrashcild時，以輸出信號為1的方 式表示故障是輕微的，即當(dāng)測量裝置14內(nèi)的電流變壓器16沒有發(fā)生飽和的情況。
[0104] 相反地，當(dāng)偏置電流Iblas超過I blas th_hcil^，故障嚴(yán)重性確定單元28通過輸出信 號為〇的方式來表示故障是嚴(yán)重的。
[0105] 就這一點而言，偏置電流Iblas由下式給出：
[0106]
[0107] 其中，
[0108] M是端子的數(shù)量；
[0109] iTk是第k個端子處電流的樣本；以及
[0110] "ΜΙ Γ是均方根算子或絕對平均算子。
[0111] 圖2所示的保護(hù)裝置還包括二次保護(hù)裝置輸入端30 (諸如差動保護(hù)裝置）（未示 出），其被布置為接收來自二次保護(hù)裝置的跳閘信號32。
[0112] 另外，保護(hù)裝置10被配置為依賴于二次保護(hù)裝置輸入端30接收到跳閘信號32,將 主跳閘信號34發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備，然后因此引起網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備的激活。
[0113] 在使用中，上述保護(hù)裝置10操作如下。
[0114] 在存在外部故障的情況下，例如電網(wǎng)延伸到第四遠(yuǎn)程端子R4之外，在第四遠(yuǎn)程端 子R 4處的端子電流IR4在相反方向上流動，即在與其余端子L、R i、R2、R3、R5處的端子電流 l·、IR1、IR2、IR3、IR5的相反方向上，如圖3(a)所示。
[0115] 換言之，在給定的時刻，當(dāng)?shù)谒倪h(yuǎn)程端子R4處的端子電流IR4在相對于第四遠(yuǎn)程端 子R 4的第一方向D ^流動時，每個其余端子電流I PIR1、IR2、IR3、1%將在相對于相應(yīng)其余端 子L、&、R 2、R3、R5的第二方向D 2上流動。
[0116] 控制單元20,并且尤其是其電流合并單元22,得到（即，計算）圖3(b)所示的相 應(yīng)時變波形的第一總和值I ras (η)和第二總和值ΙΝΕ(； (η)。
[0117] 從圖3(b)中可以看出，第一總和值波形Iras(n)和第二總和值波形Ι ΝΕ(；(η)的相位 彼此相反，即所述相位之間的相位差值是180°。
[0118] 結(jié)果是，由下式得到的區(qū)別比Rint
[0119]
[0120] 位于0. 6的閾值Rthr之下，并且因此控制單元20不產(chǎn)生內(nèi)部故障輸出信號24。
[0121] 盡管上述，在故障嚴(yán)重性確定單元28繼續(xù)表示故障是輕微的示例中，也就是說， 一個或多個各種電流變壓器16沒有發(fā)生飽和的可能性，即在接收（經(jīng)由二次保護(hù)裝置輸入 端30)來自諸如差動保護(hù)裝置的二次保護(hù)裝置的跳閘信號32的情況下，通過產(chǎn)生1的輸出 信號，保護(hù)裝置10仍能夠?qū)⒅魈l信號34發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備（例如電路斷路器或繼電 器）。這種差動保護(hù)裝置比本發(fā)明的保護(hù)裝置對故障更敏感，但是通常僅僅當(dāng)提供端子電流 測量值的電流變壓器16沒有飽和時才能夠提供可靠的故障指示，即只有此時才是精確的。
[0122] 在鄰近例如本地端子L的內(nèi)部故障的情況下，所有的端子電流Ip IR1、IR2、IR3、IR4、 IR5繼續(xù)在相同的方向上流動，即，繼續(xù)具有相同的指向，如圖4(a)所示。
[0123] 換言之，在給定時刻，所有的端子電流Ip IR1、IR2、IR3、IR4、Ir5將在相對于每個相應(yīng) 端子L、&、R 2、R3、R4、R5的相同第一方向D i或第二方向D 2上流動。
[0124] 控制單元20,并且尤其是其電流合并單元22,再次得到（即，計算）圖4(b)所示 的相應(yīng)時變波形的第一總和值I ras (η)和第二總和值ΙΝΕ(； (η)。
[0125] 從圖4(b)可以看出，第一總和值波形Iras(n)和第二總和值波形I NE(；(n)的相位相 對于彼此移動90°，即所述相位之間的相位差值是90°。
[0126] 結(jié)果是，由下式得到的區(qū)別比R胃
[0127]
[0128] 大于0. 6的閾值Rthr，并且因此控制單元20產(chǎn)生內(nèi)部故障輸出信號24并且因此表 示已經(jīng)發(fā)生內(nèi)部故障。
[0129] 其后，如果故障嚴(yán)重性確定單元28表示故障是嚴(yán)重的（即有可能發(fā)生一個或多個 各種電流變壓器16的飽和），即也是在接收來自二次保護(hù)裝置的跳閘信號32 (經(jīng)由其二次 保護(hù)裝置輸入端30)，確認(rèn)這種保護(hù)動作是必需的的情況下，通過產(chǎn)生0的輸出信號，保護(hù) 裝置10能夠?qū)⒅魈l信號34發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備。
【主權(quán)項】
1. 一種保護(hù)裝置，用于保護(hù)多端子電力網(wǎng)，包括： 測量裝置，用以測量包括多個電互連端子的多端子網(wǎng)絡(luò)中每個端子處流動的相應(yīng)端子 電流；以及 控制單元，被編程為處理所測量到的端子電流以得到第一總和值和第二總和值，所述 第一總和值是給定時刻處在相對于相應(yīng)端子的第一方向上流動的所述或每個端子電流的 總和，所述第二總和值是相同給定時刻處在與相對于所述相應(yīng)端子的所述第一方向相反的 第二方向上流動的所述或每個端子電流的總和，并且 所述控制單元還被編程為將所述第一總和值的相位與所述第二總和值的相位進(jìn)行比 較，以確定所述多端子網(wǎng)絡(luò)中的故障在所述多端子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部還是外部并且其后當(dāng)確定為內(nèi) 部故障時產(chǎn)生內(nèi)部故障輸出信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其中使所述控制單元被編程為將所述第一總和值 的相位與所述第二總和值的相位進(jìn)行比較包括：所述控制單元考慮相位之間的差值是否為 180°或90。中的一個。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)裝置，其中考慮相位之間的差值是否為180°或90°中 的一個包括：所述控制單元被編程為實施下述之一： (a) 相關(guān)算法； (b) 基于傅里葉算法；以及 (c) 幅值比較算法。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)裝置，其中所述控制單元被編程為實施幅值比較算法包 括：所述控制單元將所述第一總和值和第二總和值的總和與所述第一總和值和第二總和值 之間的差值進(jìn)行比較。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)裝置，其中所述控制單元被編程為實施幅值比較算法包 括：所述控制單元將所述第一總和值和第二總和值的總和的范數(shù)與所述第一總和值和第二 總和值之間差值的范數(shù)進(jìn)行比較。6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項所述的保護(hù)裝置，其中所述控制單元被編程為實 施幅值比較算法包括：基于所述第一總和值和第二總和值的總和以及所述第一總和值和第 二總和值之間的差值，所述控制單元被編程為建立區(qū)別比并且將所述區(qū)別比與閾值進(jìn)行比 較。7. 根據(jù)權(quán)利要求3至6中任意一項所述的保護(hù)裝置，其中在考慮相位之間的差值是否 為180°或90°中的一個之前，所述控制單元被編程為歸一化所述第一總和值和第二總和 值中的每個。8. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，其中所述測量裝置包括一個或多個濾波器 以去除所測量到的端子電流中的失真。9. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，還包括故障嚴(yán)重性確定單元以確定故障的 嚴(yán)重性。10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，還包括二次保護(hù)裝置輸入端，以接收來自 二次保護(hù)裝置的跳閘信號，并且所述保護(hù)裝置被配置為依賴于所述二次保護(hù)裝置輸入端接 收到跳閘信號，將主跳閘信號發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)備。
【文檔編號】G01R31/00GK106033881SQ201510113026
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月16日
【發(fā)明人】哈恒旭, S·S·斯里哥帕拉克里希納穆蒂
【申請人】阿爾斯通技術(shù)有限公司