描述电力线保护系统和方法，其中具有用于监测被保护电力线(10)中的电流(i)的电流表和断路器(13-1、13-2、13-3)，电流表包括用于监测所传送的电流(i)中的直流分量(i(tr))的传感器(15)、具体是光纤电流传感器(FOCS)以及用于测试直流分量(i(tr))并且生成断路器(13-1、13-2、13-3)的故障信号的分析器(141、16)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在故障情况下保护电力网络段、具体是变电站的装置和方法。
技术介绍
在配电系统中，必须保护输电线和发电设备免于故障和短路事件。否则，这类故障和短路能够引起系统的崩溃、设备损坏和/或人身伤害。相应地，典型电力系统采用一个或多个保护继电器来监测被保护输电线上的阻抗以及其他AC电压和电流特性，以便感测这种被保护线路上的故障和短路，并且通过使一个或多个被保护线路上的预先定位断路器跳闸将这类故障和短路与电力系统的其余部分适当地隔离。为了执行其任务，继电器接收对通过电流变换器(CT)与被保护线路分隔的二次电路所执行的电流测量。电流变换器形成实际电力系统与几乎所有测量装置、例如保护继电器之间的基本互连。CT将一次电流降低到二次电平以供测量装置使用。由于其作为具有通过可饱和铁芯中的磁通量所耦合的一次和二次绕组的装置的本质性质，CT具有在其所指定规范之外的故障事件期间再现一次电流的已知问题。如例如在 R.Hunt 的 “ Impact of CT errors on protective relays - case studies andanalyses，，(IEEE Transact1ns Industry Applicat1ns, vol.48，n0.1，第 52-61 页，2012年)中所述，这些问题的主要来源通常识别为饱和效应、DC效应和剩余磁通量。为了避免二次电流的再现中的误差，CT通常按照考虑典型误差及其估计幅值的精心起草规范来设计。作为替代或补充，饱和效应能够通过使用如本领域已知的补偿算法来补偿。如例如在美国专利N0.6397156中所述，还已知的是，在未补偿和补偿电力系统中，除了基频之外，故障电路波形还将包含指数衰减DC偏移分量。DC偏移电流量取决于故障初始角以及诸如网络配置、输电线的数量和长度、补偿百分比、功率流、发电机和变换器阻抗等的系统参数。在CT测量中，DC偏移电流通常被看作是误差，以及设计了多种算法来补偿电流变换器中的DC偏移。一些算法使用微分技术，其消除故障电流波形中的DC偏移和斜坡分量的影响。也采用了模拟电路和余弦滤波器。在SEAPAC 2011 34 (或 59)第 1-18 页 P.Schaub 等人的“Test and Evaluat1nof Non Convent1nal Instrument Transformers and Sampled Value Process Bus onPowerlink? s Transmiss1n Network”中，描述市场销售的光纤电流传感器(FOCS)，其与CT共同链接到电力线，以便测试和评估。在CIGRE 2012 B3-101中由D.F.Peelo等人所发表的论文“Real-time Monitoring and Capture of Power System Transients”论述使用光学电压和电流变换器的瞬时测量。US2006/170410 Al公开一种用于电力网络中的光纤法拉第效应电流传感器(FOCS)的校准方法。这种校准方法利用电流测量信号中存在的DC分量。为了校准传感器，将所测量AC值的DC分量与所存储DC信号值(其先前在系统的校准期间被测量)进行比较，以及把来自校准DC分量的百分比变化与AC分量相乘。此外，所测量DC信号分量从FOCS测量信号中提取，并且然后从FOCS测量信号中减去并且因而被去除。因此，校准FOCS传感器信号是只有AC的，并且不能用来测量DC信号分量。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于监测被保护电力线中的电流的改进装置和方法，其中这类装置和方法能够减少生成断路器的控制或跳闸信号所需的时间。这个目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求及其组合以及在以下描述和附图中给出示范实施例。因此，按照本专利技术的第一方面，提供一种电力线保护系统，其具有用于监测被保护电力线中的电流的电流表以及断路器，其中电流表包括用于监测所传送电流中的直流分量的传感器以及测量DC分量并且生成断路器的故障信号的分析器。如本文所使用的术语“被保护电力线”包括任何类型的电导体，例如高功率导体、馈电线、变换器绕组等。在本专利技术的这个方面的优选变体中，传感器包括光纤电流传感器(FOCS)。在本专利技术的这个方面的另一优选变体中，分析器编程为使用所传送电流中的DC分量的开始来生成断路器的控制或跳闸事件。该开始能够很快地检测，使得有可能使分析器在少于电力系统的一个周期时间、即50 Hz电力系统中少于20 ms、优选地甚至少于周期时间的一半以及甚至更优选地瞬时地发出跳闸命令，因为DC电流的开始能够在无需测量全波形或者甚至仅波形的一部分的情况下被测量。这是优于使用在测量系统中使用CT的系统的显著优点。在另一个优选变体中，分析器与传感器的控制电路相集成，从而使传感器能够向定位在传感器与(一个或多个)断路器之间的电路中的继电器或其他装置或者直接向(一个或多个)断路器传送所测量数据之外还有或者只有跳闸命令或者跳闸命令的前体。分析器到传感器电子器件中的这种集成对简化连接到传感器的任何继电器的设计以及潜在地缩短故障的发生与(一个或多个)断路器的激活之间的延迟是有用的。在实施例中，分析器能够是电流传感器模块的部分，其接收和处理来自光纤电流传感器FOCS的模拟输入。在实施例中，分析器是连接到经由宽带数据传输链路接收来自光纤电流传感器FOCS的模拟输入的电流传感器模块的继电器的部分。在实施例中，上述系统集成到以35 kV或以上的电位连接到电力线的变电站的保护系统中。在优选变体中，保护变电站的电流测量装备没有六氟化硫(SF6),并且因而比许多现有装备是更为环境友好的。按照本专利技术的第二方面，提供一种保护电力线的方法，包括下列步骤:监测电力中的电流的DC分量的存在，以及在DC分量出现时，直接或间接激活断路器。在优选变体中，该方法包括下列步骤:分析如例如从直接测量和/或使用电流的模型的测量和外推所得出的DC偏移电流的波形。在以下描述和附图中更详细描述本专利技术的上述及其他方面连同本专利技术的其他有利实施例和应用。【附图说明】图1A是具有被保护线路的电力系统的示意图； 图1B示出按照本专利技术的示例、链接到继电器的电流传感器； 图2是按照本专利技术的示例的步骤的流程图； 图3是电力线的简化表示； 图4A-4C示出故障期间的电压和电流；以及图5示出按照本专利技术的装置与已知装置相比的性能。【具体实施方式】典型电力系统在图1A中示出，图1A示出在位于一个或多个位置的一个或多个发电机11-1、11-2与通常也位于一个或多个位置的一个或多个电力用户或负载12-1、12-2之间传输电力的电力线10的网络。输电线(图1A中的主要水平线)将电力从发电机分配到二次线路或母线(图1A中的主要垂直线)，并且这类母线最终通向电力负载12-1、12-2。电力线10常常按照其工作电压(其范围从工作在低于I kV的民用线路到低于35 kV的工业或小配电线到工作在高于100 kV的高压输电线)来分组。升压和降压变换器(未示出)用来在不同电压电平之间转换电压电平以供传输电力。通常保护网络上的发电机、变换器、配电站和负载免于网络上的故障，使得网络的有故障部分能够与其余部分分隔。对于较高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有用于监测被保护电力线(10)中的电流的电流表(15)并且具有断路器(13‑1，13‑2，13‑3)的电力线保护系统，其特征在于，所述电流表(15)包括用于监测传送的所述电流(i)中的直流分量(i(tr))的传感器，并且包括对于使控制信号(TRIP1，TRIP2)在后一步骤(23)被发送给所述断路器(13‑1，13‑2，13‑3)的测试条件来测试所述直流分量(i(tr))的分析器(141，16)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A尤基，JD洛博，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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