用于识别多相电力网络中的故障区段的系统和方法技术方案

用于识别多相电网中的故障区段的系统和方法可以包括：接收在故障期间测量的电流测量，或者故障的等效序阻抗的集合，构建序母线阻抗矩阵的集合，选择区段，基于区段的等效序阻抗的集合以及序母线阻抗矩阵计算区段的系数，至少部分基于电流测量和系数计算针对区段的估计的每单位故障距离，如果针对区段的估计的故障距离在大约0到大约1之间，则将区段识别为潜在故障区段，以及针对每个区段，重复以下操作：计算系数，计算估计的每单位故障距离，以及如果针对区段的估计的故障距离在大约0到大约1之间，则识别为潜在故障区段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年12月6日提交的题为“SYSTEMSANDMETHODSFORFAULTEDSEGMENTIDENTIFICATIONINMULTIPHASEPOWERSYSTEMS”的美国临时专利申请第61/913,218号的权益和优先权。以上标识的专利申请的全部内容出于所有目的通过引用而被合并于此。关于联邦研究或开发资助的声明本专利技术是在美国政府的支持下、在能源部授予的第DE-OE0000547号合同下做出的。政府在本专利技术中具有某些权利。
本公开涉及电力网络，并更为具体地涉及识别多相电力网络中的故障区段。
技术介绍
三相电力电路(诸如具有不平衡电路的电力电路和/或包括很多单相和双相侧的电力电路，诸如通常在ANSI类型网络中发现的电力电路)对于三相电路的某些故障定位方法(诸如基于序域建模的故障定位方法)可能存在困难。特别地，这样的电路的多相拓扑结构和组成可能将传统故障定位方法限于三相市电线路的应用，即使很多故障(在一些示例中超过80％)可能在单相或双相侧上发生。
技术实现思路
在一些示例中，用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的方法可以包括：接收由布置在电力网络中的智能电子设备(IED)在故障期间测量的至少一个电流测量；针对多个区段中的每个区段获得等效序阻抗的集合；以及针对为多相电力网络定义的序网络的集合构建序母线阻抗矩阵的集合。方法还可以包括：从多个区段中选择区段；基于区段的等效序阻抗的集合以及序母线阻抗矩阵计算针对区段的系数；至少部分基于至少一个电流测量以及针对区段的系数计算区段的估计的每单位故障距离；在针对区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下，将区段识别为潜在故障区段；以及针对多个区段中的每个区段，重复以下元素：选择区段、计算系数、计算估计的每单位故障距离、以及在针对区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下识别为潜在故障区段。在一些示例中，非暂态计算机可读存储介质，其上可以实施有多个机器可读指令，多个机器可读指令在由至少一个计算机处理器执行时引起至少一个计算机处理器执行用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的方法。多个机器可读指令可以包括：用于接收由布置在电力网络中的智能电子设备(IED)在故障期间测量的至少一个电流测量的指令；用于针对多个区段中的每个区段获取等效序阻抗的集合的指令；以及用于针对为多相电力网络定义的序网络的集合构建序母线阻抗矩阵的集合的指令。指令还可以包括：用于从多个区段中选择区段的指令；用于基于区段的等效序阻抗的集合以及序母线阻抗矩阵计算针对区段的系数的指令；用于至少部分基于至少一个电流测量以及针对区段的系数计算区段的估计的每单位故障距离的指令；用于在针对区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下，将区段识别为潜在故障区段的指令；以及用于针对多个区段中的每个区段，重复用于进行以下操作的指令：选择区段、计算系数、计算估计的每单位故障距离、以及在针对区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下识别为潜在故障区段。在一些示例中，用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的系统可以包括：布置在电力网络中的至少一个智能电子设备(IED)；以及包括嵌入在计算机可读存储介质上的多个机器可读指令以及被配置成执行指令的处理器的计算设备。多个机器可读指令可以包括：用于接收由布置在电力网络中的智能电子设备(IED)在故障期间测量的至少一个电流测量的指令；用于针对多个区段中的每个区段获取等效序阻抗的集合的指令；以及用于针对为多相电力网络定义的序网络的集合构建序母线阻抗矩阵的集合的指令。指令还可以包括：用于从多个区段中选择区段的指令；用于基于区段的等效序阻抗的集合以及序母线阻抗矩阵计算针对区段的系数的指令；用于至少部分基于至少一个电流测量以及针对区段的系数计算区段的估计的每单位故障距离的指令；用于在针对区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下，将区段识别为潜在故障区段的指令；以及用于针对多个区段中的每个区段，重复用于进行以下操作的指令：选择区段、计算系数、计算估计的每单位故障距离、以及在针对区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下识别为潜在故障区段。附图说明图1是用于识别多相电力网络中的故障区段的方法的非排他性说明性示例的流程图。图2是具有“点画”的虚设线路的二相线路区段的非排他性说明性示例。图3是具有两个“点画”的虚设线路的单相线路区段的非排他性说明性示例。图4是故障前网络的序网络的非排他性说明性示例。图5是具有添加的虚拟或虚构故障节点的图4的序网络的非排他性说明性示例。图6是在馈送线路头部处具有单个发电资源和智能电子设备(IED)的放射状网络的非排他性说明性示例。图7是用于在可以适合与放射状网络一起使用的多相电力网络中识别故障区段的方法的另一非排他性说明性示例的流程图。图8是具有两个发电资源和相关联的IED的网状网络的非排他性说明性示例。图9是用于在可以适合与具有多个测量的网状网络一起使用的多相电力网络中识别故障区段的方法的另一非排他性说明性示例的流程图。图10是可以与用于识别多相电力网络中的故障区段的方法一起使用的故障区段简化方法的非排他性说明性示例的流程图。图11是用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的系统的非排他性说明性示例的示意图。具体实施方式如下面更全面地解释的，所公开的系统和方法提供能够用于使用序分量建模和母线阻抗矩阵公式化识别多相电力电路或网络(诸如包括几十个甚至几百个馈送线路区段的多相电力电路或网络)中的故障区段的方法。在一些示例中，多相电力电路或网络的区段可以指代两个开关之间的电力线路的部分。如可以理解的，以实时方式识别故障区段可以支持加速电力恢复过程，这可以贡献更大的电力网络或系统可靠性和/或客户满意度。如下面更全面地解释的，所公开的系统和方法可以使用在序域(sequencedomain)中的容易获得的线路阻抗参数(零和正序值)，其可以根据标准表格来容易地计算(假定导体大小和材料)，这可以消除对于ABC域中所需的相位参数(其可能不能直接可得或者可能很难获得)。使用序域中的线路阻抗参数可以简化线路建模要求，这可以实现降低的成本。如可以理解的，本文中公开的系统和方法可以用于解决可以在一些故障定位方法中发现的多故障区段估计问题。如下面更全面地解释的，所公开的系统和方法可以使用基频均方根(RMS)电流测量并结合多相馈送线路的近似序模型。在一些示例中，所使用的模型可以包括通过虚设(dummy)线路增大的单相和双相线路区段。这一方法可以扫描所有的线路区段并且直接计算每个区段的故障位置估计。如果所产生的故障位置估计在大约零(0)到大约一(1)每单元(p.u.)之间，或者甚至在零(0)到一(1)每单元之间，则可以认为对应区段是故障区段候选。以下段落描述用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的方法(其可以是计算机实现的)(诸如其中计算机处理器执行方法中的一些或全部)的非排他性说明性示例。所公开的方法的动作可以按照动作在本文中呈现的顺序来执行。然而，除非上下文或方法的动作另外指出，否则在其他动作中的任何动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的方法，所述方法包括：接收由布置在所述电力网络中的智能电子设备(IED)在故障期间测量的至少一个电流测量；针对所述多个区段中的每个区段获取等效序阻抗的集合；针对为所述多相电力网络定义的序网络的集合构建序母线阻抗矩阵的集合；从所述多个区段中选择区段；基于所述区段的所述等效序阻抗的集合以及所述序母线阻抗矩阵计算针对所述区段的系数；至少部分基于所述至少一个电流测量以及针对所述区段的系数计算所述区段的估计的每单位故障距离；在针对所述区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下，将所述区段识别为潜在故障区段；以及针对所述多个区段中的每个区段，重复以下元素：选择区段、计算系数、计算估计的每单位故障距离、以及在针对所述区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下识别为潜在故障区段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.06 US 61/913,2181.一种用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的方法，所述方法包括：接收由布置在所述电力网络中的智能电子设备(IED)在故障期间测量的至少一个电流测量；针对所述多个区段中的每个区段获取等效序阻抗的集合；针对为所述多相电力网络定义的序网络的集合构建序母线阻抗矩阵的集合；从所述多个区段中选择区段；基于所述区段的所述等效序阻抗的集合以及所述序母线阻抗矩阵计算针对所述区段的系数；至少部分基于所述至少一个电流测量以及针对所述区段的系数计算所述区段的估计的每单位故障距离；在针对所述区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下，将所述区段识别为潜在故障区段；以及针对所述多个区段中的每个区段，重复以下元素：选择区段、计算系数、计算估计的每单位故障距离、以及在针对所述区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下识别为潜在故障区段。2.根据权利要求1所述的方法，其中针对所述多个区段中的每个区段的所述等效序阻抗的集合包括等效零序阻抗、等效正序阻抗和等效负序阻抗，并且所述序母线阻抗矩阵的集合包括针对所述多相电力网络的零序母线阻抗矩阵、针对所述多相电力网络的正序母线阻抗矩阵和所述针对多相电力网络的负序母线阻抗矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多相电力网络被配置为包括馈送线路的放射状网络，并且所述至少一个电流测量在所述馈送线路的馈送线路头部附近被测量。4.根据权利要求3所述的方法，包括：确定所述故障是否为双线接地故障；以及其中：如果所述故障是双线接地故障，则所述方法包括至少部分基于所述至少一个电流测量和所选择的区段的系数计算针对所述区段的估计的故障电阻，并且将所述区段识别为潜在故障区段还包括在估计的故障电阻大于或等于0的情况下将所述区段识别为潜在故障区段；以及如果所述故障不是双线接地故障，则所述方法包括在预定范围内估计故障电阻。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述多相电力网络包括多个发电资源；所述多个发电资源中的每个包括与所述发电资源相关联的对应IED；以及接收由布置在所述电力网络中的IED在故障期间测量的至少一个电流测量包括从与所述多个发电资源相关联的多个IED接收多个电流测量。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个区段中的至少两个区段被识别为潜在故障区段，并且所述方法包括将至少两个潜在故障区段之一识别为故障区段。7.根据权利要求6所述的方法，其中将所述至少两个潜在故障区段之一识别为故障区段包括：向所述至少两个潜在故障区段中的每个潜在故障区段添加虚拟故障节点；基于所述至少两个潜在故障区段中的每个潜在故障区段的所述虚拟故障节点增大所述序母线阻抗矩阵的集合以形成增大的序母线阻抗矩阵的集合；针对所述至少两个潜在故障区段中的每个潜在故障区段形成增大的叠加的电流注入矢量，其中每个增大的叠加的电流注入矢量包括向所述至少两个潜在故障区段中的对应潜在故障区段的所述虚拟故障节点中注入的故障电流；基于针对所述至少两个潜在故障区段中的所述对应潜在故障区段所述增大的序母线阻抗矩阵中的至少一个与所述增大的叠加的电流注入矢量的乘积来计算所述至少两个潜在故障区段中的每个潜在故障区段的叠加的电压矢量；接收由布置在所述电力网络中的多个测量位置在所述故障期间测量的多个电压测量；基于针对所述至少两个潜在故障区段中的每个潜在故障区段的所述叠加的电压矢量计算所述多个测量位置的电压下降的集合；以及将针对所述至少两个潜在故障区段中的每个潜在故障区段计算的所述电压下降的集合与所述多个电压测量相比较。8.根据权利要求7所述的方法，其中向所述虚拟故障节点中注入的所述故障电流被近似为在馈送线路头部处测量的故障电流的负数。9.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质上实施有多个机器可读指令，所述多个机器可读指令在由至少一个计算机处理器执行时引起所述至少一个计算机处理器执行用于识别包括多个区段的多相电力网络中的故障区段的方法，所述多个机器可读指令包括用于执行以下操作的指令：接收由布置在所述电力网络中的智能电子设备(IED)在故障期间测量的至少一个电流测量；针对所述多个区段中的每个区段获取等效序阻抗的集合；针对为所述多相电力网络定义的序网络的集合构建序母线阻抗矩阵的集合；从所述多个区段中选择区段；基于所述区段的所述等效序阻抗的集合以及所述序母线阻抗矩阵计算针对所述区段的系数；至少部分基于所述至少一个电流测量以及针对所述区段的系数计算所述区段的估计的每单位故障距离；在针对所述区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下，将所述区段识别为潜在故障区段；以及针对所述多个区段中的每个区段，重复用于执行以下操作的指令：选择区段、计算系数、计算估计的每单位故障距离、以及在针对所述区段的估计的每单位故障距离在从大约0到大约1的范围内的情况下识别为潜在故障区段。10.根据权利要求9所述的非暂态计算机可读存储介质，其中针对所述多个区段中的每个区段的所述等效序阻抗的集合包括等效零序阻抗、等效正序阻抗和等效负序阻抗，并且所述序母线阻抗矩阵的集合包括针对所述多相电力网络的零序母线阻抗矩阵、针对所述多相电力网络的正序母线阻抗矩阵和针对所述多相电力网络的负序母线阻抗矩阵。11.根据权利要求9所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述多相电力网络被配置为包括馈送线路的放射状网络，并且所述至少一个电流测量在所述馈送线路的馈送线路头部附近被测量。12.根据权利要求11所述的非暂态计算机可读存储介质，包括用于进行以下操作的指令：确定所述故障是否为双线接地故障；以及其中：如果所述故障是双线接地故障，则所述机器可读指令包括用于至少部分基于所述至少一个电流测量和所选择的区段的系数计算针对所述区段的估计的故障电阻的指令，并且用于将所述区段识别为潜在故障区段的所述指令还包括用于在估计的故障电阻大于或等于0的情况下将所述区...

【专利技术属性】
技术研发人员：康宁，M·穆萨维，
申请(专利权)人：ABB公司，
类型：发明
国别省市：美国;US