[發明專利]用于確定故障的方向的方法及設備

有效

• 申請號: 201310044073.6
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103245874A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 阿里·瓦爾羅斯;揚內·阿爾托寧
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

技術領域

本發明涉及確定三相電力網中的故障的方向。

背景技術

故障方向的可靠指示，即故障是處于距測量點的正向（forward）還是反向（reverse）方向，在故障電流可能在這兩個方向上流過測量點的情況下在電力系統保護中可能是關鍵的。正確的方向信息對于保護系統的選擇性操作是重要的，使得僅僅例如故障饋線（feeder）或故障饋線段（feeder?section）被正確地隔離。

在電力系統保護中存在用于故障方向確定的幾種方法。方向元件的典型實施如下：首先對所測量的電流和電壓進行數字采樣，接著將其轉變為具有量值和相角（極坐標格式）或者等同地具有實部和虛部（笛卡爾格式）的復相量（complex?phasor）。方向確定可以基于例如下面任意的電相量量（electric?phasor?quantity）（通常在基頻處計算）：

●阻抗Z‾=R+j*X]]>

●導納Y‾=R+j*B]]>

●功率S‾=R+j*Q]]>

●電流I‾=Icos(phi)+j*Isin(phi)]]>

其中，R=電阻，X=電抗，G=電導，B=電納，P=有效功率，Q=無功功率，Icos(phi)=電流的實部，Isin(phi)=電流的虛部，phi=電壓與電流之間的或參考電流與電流之間的相角差。

在基于阻抗和電流的保護中，可以基本上通過對商即電壓相量與電流相量之間的相角差進行評估而從電壓和電流獲得方向性。這樣的保護功能的示例包括方向過電流保護和距離保護。從導納計算獲得的方向性可以應用于中性導納保護，該中性導納保護適用于高阻抗接地系統中的接地故障保護。代替導納計算，可以在瓦特計保護功能和無功伏安計（varmetric）保護功能中使用功率計算

電壓相量和電流相量可以是相位量（phase?quantity）（通常在短路保護中使用的相電流、相對地電壓、相間電壓）或者對稱分量（通常在接地故障保護中使用的正序分量、負序分量或零序分量）。

故障方向功能的方向操作特性通常呈現在具有實軸（Re）和虛軸（Im）的復平面上。圖1示出了方向操作特性的示例，其中兩條邊界線限定了操作扇區。在示例中，第一邊界線在角alpha處，而第二邊界線在角beta處。兩個角都具有相同的基準：正實軸。定義了方向性的量（例如阻抗、導納、功率或電流）在圖中呈現為具有實部和虛部或者等同地具有量值和相角的相量，其指向距原點（0,0）的特定方向。將該相量與操作扇區邊界線（通常2個，但是至少1個）相比較。如果相量位于操作扇區內，則方向匹配于預定義/設置的操作方向（正向或反向）?？梢酝ㄟ^在離散時刻t₁、t₂等處將方向相量量與操作扇區邊界線進行比較、因而確定故障的方向來完成這樣的方向估計。