在补偿或绝缘中性点的接地系统的网络中故障的定向检测技术方案

在中电压电力系统中，尤其在具有补偿中性点和‑或绝缘中性点的电力系统中，根据本发明专利技术的单相故障的定位基于：‑通过零序电压(V0)的变化来检测故障；‑在连续故障条件下，定向确定相位差，尤其经由在零序电流的导数(dI0/dt)和零序电压(V0)之间的角度或乘积的符号。本方案尤其可进行小采样的检测。

【技术实现步骤摘要】
在补偿或绝缘中性点的接地系统的网络中故障的定向检测
本专利技术涉及接地故障的定向检测，尤其是在具有补偿中性点的电力系统中，以及尤其在绝缘中性点的情况中。特别地，本专利技术涉及一种用于检测电力系统中接地故障的方法，进而使其能确定故障是位于检测点的线路侧还是负载侧。根据本专利技术的方法是基于在故障之后在稳定操作条件下的信号的分析。根据另一方面，本专利技术涉及能实施上述方法的检测设备。特别地，定向接地故障检测设备包括用于在由故障生成的瞬态干扰之后解释电流和电压信号以给它一个相对的定位的装置。本专利技术最后涉及故障指示设备和跳闸继电器，包括用于供电系统的零序列电流和电压的传感器以及给上述检测设备提供信号使能指示，例如通过指示器，或跳闸电力系统的开关设备。
技术介绍
在三相电力系统中故障的检测设备使得负载保护被触发和/或协助提供所述故障的定位。例如，图1表示中压配电电力系统1的框图，其包括带有次级的三相变压器2，其可以包括常见的中性导体，其一般由电阻3接地(在电力系统具有绝缘中性点的情形中，电力系统的中性点和地之间没有物理连接)。该次级被进一步连接至主配电线路，其提供馈电线路4、4’、4”，其中的一些可包括进线断路器或其他开关设备5保护它们。馈电线路4、4’、4”，包括架空线和/或地下电缆，可遭受各种很重要去检测和定位的故障，以缓和所生成的问题：电力供应中断，绝缘设备电阻的下降，更不必提人的安全。安装在馈线4’或线路4的部分中的故障检测设备6可充当故障流指示器，点亮例如光指示器7。设备61可进一步关联或集成在保护继电器8中，能够命令打开断路器5的触点。在这些故障中，最常见的是位于源变电站外侧的单相故障，其中相位接触地面，或尤其在恶劣天气条件下架空电缆断裂。然而，在导线4和地之间，尤其是若馈电线路4是地下电缆，会发生高电容值9，在接地故障10的情况下导致高零序电流I0的流动。为避免由电容性连接9的相邻馈线的故障导致的接地故障检测设备6的错误检测，已经开发出设备和方法以区别故障10是位于来自检测设备6i的负载侧，还是来自设备6i+1的线路侧。此外，变压器2次级的接地端3自身可具有限制接地故障10的振幅的性质。在MV配电系统中，阻性接地(或敏感接地)故障是指当故障电流水平为低(并且因此难以检测)，或因为故障电阻为高，或因为在源变电站变压器级别的中性点的接地3限制了这种故障电流(例如补偿线圈或绝缘中性点的情况)，或因为地面本身的阻性。为了这些非常顽固的故障，需要作出更精细的电流测量(敏感的接地故障)。文档EP1475874、EP1890165、FR2936319或WO2006/136520提出用于检测和定位接地故障的方位的设备和方法，不管怎样其都是依靠瞬态故障期间的大量采样。文档FR2936378中的部分提出了用少量采样的确定，然而其不适合于三极电缆，假定每一相的电流并不可用。此外，在所有实例中，故障10出现的识别基于在电力系统1的至少一相中的过流的检测，超过最小故障持续期间，这不适用于敏感接地故障，或在具有补偿或绝缘中性点的电力系统的实例中。因此显然故障检测设备可被优化。
技术实现思路
在其他优点中，本专利技术旨在缓和现有的定向接地故障检测设备和方法的缺点。特别地，所实施的方向性的原则基于在故障之后在稳定操作条件下的零序电流的参数的分析，这仍然适合具有补偿和/或孤立中性点的电力系统，且其不需要表征信号的大采样(典型地，满足小于1kHz的采样频率，例如约500或600Hz)，这使其在软件和/或硬件级别上不具有大存储器的装置中可以实施。根据其特征之一，本专利技术涉及在多相电力系统尤其在具有补偿或绝缘中性点的系统中接地故障的定向检测方法，使用由电力系统中的电压和零序电流的导数表征的信号，以及在这两个信号之间的相位差的估值，尤其通过将其与π比较，在方法被触发后，随后指示接地故障存在的信号被获得。根据本专利技术的方法优选地包括一预备步骤以生成所述故障存在指示信号，包括表征电力系统的零序电压的信号的获得以及后者与阈值进行的比较。如果这个步骤被安排，表征零序电压的信号接着也可用于定向检测。根据本专利技术的方法因此包括分别获得表征零序电压的信号和零序电流的时间导数，其可从由专用传感器提供的表征信号的直接处理开始，或分别从所获得的用于电力系统每一相的电压和电流中的所述信号的计算步骤的直接处理开始。优选地，这些信号在小于1kHz的频率被过滤和/或采样，尤其在约600Hz。为评估两信号之间的相位差，该方法可包括确定表征电压和零序电流导数的信号之间的角度，并且优选其在180°的补角。由此确定的角度与一固定参数进行比较，尤其是集中在180°的角度范围，这等同于将其补角与一个阈值进行比较。依赖于比较的结果，根据本专利技术实施例的方法指示故障是在获得信号的点的线路侧还是负载侧，并且尤其是，如果角度接近180°，则该故障被认为是在线路侧。在系统具有绝缘中性点的情形中，表征电压和零序电流的导数的信号之间的相位差为0或180°，优选地该方法包括确定在表征电压和零序电流导数的信号之间乘积的符号，以指示故障是在获得信号的点的线路侧还是在负载侧。特别地，根据本专利技术实施例的方法包括表征电压和零序电流导数的信号之间乘积的计算，以及将该乘积与零的比较：如果该乘积为负，则该故障被认为是线路侧。根据本专利技术方法的一个优选实施例，所述定向检测方法与开关设备的驱动相关以使该部分从故障已经被检测到的点负载侧隔离。本专利技术的进一步目标是提供适用于多相中电压电力系统的定向接地故障检测设备，以及尤其是当电力系统具有补偿或绝缘中性点时。根据本专利技术的定向检测设备可与被提供相应的表征信号的电流和电压传感器关联。定向检测设备可进一步形成故障流指示器的一部分，例如如果来自传感器的负载侧故障被检测到，通过激活光指示器类型的警示装置。在特别优选的实施例中，根据本专利技术的定向检测设备与线路保护继电器关联，该警示装置导致线路的开关设备的驱动促使检测到故障的部分被隔离。根据本专利技术的设备包括第一模块，被设计用于提供表征电力系统的零序电压的信号。该第一模块优选地包括用于接收表征每一相电压信号的装置和求和装置用以提供所述零序电压。第一模块可包括采样装置，尤其以小于1kHz的频率，和/或滤波装置例如模拟滤波器。根据本专利技术的设备包括第二模块，被设计用于提供表征零序电流的时间导数的信号。该第二模块优选地包括用于接收表征零序电流信号的装置和求导模块。用于接收表征零序电流信号的装置可包括用于接收表征每一相电流信号的装置和求和装置用以提供所述零序电流。第二模块可包括采样装置，尤其以小于1kHz的频率，和/或滤波装置例如模拟滤波器。根据本专利技术的设备进一步包括用于根据故障发生的检测信号激活第二模块的装置。该设备优选地包括用于提供所述检测信号的装置，其连接至第一模块并且包括一比较器，将表征零序电压的信号与检测阈值进行比较。根据本专利技术的设备最后包括连接至第一和第二模块的定位模块，其包括用于相对于π评估零序电压和零序电流导数之间的相位差的装置。特别地，用于评估相位差的装置包括用于确定零序电压和零序电流导数之间角度的装置，以及用于将所述角度与一固定参数进行比较的装置，尤其该固定参数是以180°为中心的一系列值。该设备优选地接着包括用于确定所述角度在180°的补角的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中电压多相电力系统(1)中接地故障(10)的定向检测设备(100)，包括：‑第一模块(20)被设计用于提供表征相位集的零序电压(V0)的信号；‑第二模块(40)被设计用于提供表征零序电流(I0)的时间导数的信号；‑根据检测电力系统(1)中出现接地故障的信号(D)的所述第二模块(40)的激活装置；‑定位模块(50)包括用于评估相对于π的由第一模块(20)提供的零序电压(V0)和由第二模块(40)提供的零序电流的导数(dI0/dt)之间的相位差的装置。

【技术特征摘要】
2012.12.06 FR 1261709;2012.12.06 FR 12617121.一种用于中电压多相电力系统(1)中接地故障(10)的定向检测设备(100)，包括：-第一模块(20)被设计用于提供表征相位集的零序电压(V0)的信号；-第二模块(40)被设计用于提供表征零序电流(I0)的时间导数的信号；-根据检测电力系统(1)中出现接地故障的信号(D)的所述第二模块(40)的激活装置；-定位模块(50)包括用于评估相对于π的由第一模块(20)提供的零序电压(V0)和由第二模块(40)提供的零序电流的导数(dI0/dt)之间的相位差的装置。2.根据权利要求1的定向检测设备(100)，其中用于评估相位差的装置包括用于分别确定由第一模块(20)提供的零序电压(V0)和由第二模块(40)提供的零序电流的导数(dI0/dt)之间角度(β)和所述角度(β)的在180°的补角(α)的装置(52)，以及将所述角度(β)和所述补角(α)分别与一固定参数比较以确定故障是在设备(100)的线路侧还是负载侧的比较装置(54)。3.根据权利要求1的定向检测设备(100)，其中用于评估相位差的装置包括，用于具有隔离中性点的中电压电力系统，用于计算在由第一模块(20)提供的零序电压(V0)和由第二模块(40)提供的零序电流的导数(dI0/dt)之间的乘积(П)的装置(52’)，以及用于将所述乘积(П)和零进行比较的装置(54’)。4.根据权利要求1的定向检测设备(100)，其中第一模块(20)包括用于接收表征电力系统(1)的每一相电压(VA，VB，VC)信号的装置以及第一模块的求和装置(28)用以提供所述零序电压(V0)。5.根据权利要求1的定向检测设备(100)，其中第二模块(40)包括用于接收表征电力系统(1)的电流(I)的信号的装置以及求导模块(42)被设计用于提供表征电流(I)的信号的时间导数(dI/dt)。6.根据权利要求5的定向检测设备(100)，其中用于接收表征电流的信号的装置被设计用于接收表征电力系统(1)的每一相电流(IA，IB，IC)的信号以及其中第二模块(40)包括第二模块的求和装置(48)用以提供表征零序电流(I0)的信号。7.根据权利要求1的定向检测设备(100)，进一步包括用于检测连接至第一模块(20)和第二模块(40...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·库穆内尔，G·维尼奥，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR