在电力系统中用于识别故障的故障类型选择系统技术方案

故障识别系统包括一个响应常规的保护单元的第一逻辑电路，保护单元在电力传输线上对于Ａ、Ｂ和Ｃ相分辨低电阻单线对地故障的出现。第一逻辑电路包括其一部分用于分辨和认定单线对地故障的输出指示，故障包括两相和三相故障，以对来自保护单元的不同输出组合的产生作出响应。一套计算电路，启动后用于确定在总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差，用于保护单元本身不能识别故障状态的高电阻故障。相角差处于三个预选定相角扇区中的一个。在第一扇区中的相角差表示Ａ相对地故障或者ＢＣ相间对地故障；在第二扇区中的相角差表示Ｂ相对地故障或者Ｃ相间对地故障；而在第三扇区中的信号表示Ｃ相对地故障或者ＡＢ相间对地故障。一个处理器用于确定对每个相角确定来说，两种可能中哪一种是实际的故障类型。然后提供一个实际的故障类型的输出指示。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术概括地说涉及一种在用于电力系统的保护继电器中有效的故障识别系统，并且更具体地说涉及这样一种识别系统，在输电线的末端通过保护继电器所测量和计算的电流数据可用于在输电线上的另一个保护继电器。
技术介绍
一种公知的用于确定在输电线上存在故障的系统是线路电流差动保护装置。在线路电流差动保护装置中，保护继电器被安置在受保护输电线各自的末端(终端)。在线的一端的继电器(例如本地继电器)将使用在线路它这一端由它所测量的电流值、配合输电线另一端或其它端的继电器所测量的电流值来得出故障确定。具体地，对于一条通过线路差动系统保护的两端线路，保护方案需要通过保护继电器在该线路的两头的电流测定。在线路各末端的保护继电器通过分立的通信线路——诸如光缆(或者其它装置)——交换所测电流的幅值和相角信息。在一种典型的方案中，每个继电器基于它测量的电流值和它从线路的另一个末端继电器接收的电流值能够做出决定、去断开该输电线的断路器。每个继电器都有一个处于它(继电器)所保护线路上的、相关的断路器。在受保护线路上进行故障类型确定时(内部故障)，重要的是识别出涉及到了三相电力系统的哪一个或哪几个相。在进行正确和适当的断开动作时，故障类型的恰当识别是重要的。例如，在一个包含单极开断能力的保护继电器中，当仅有单相故障——即发生单独一相(线)接地故障——时，对地故障保护继电器恰当的动作是仅断开断路器中与这一特定故障相有关的单极。保护继电器提供关于故障相的信息同样重要。该信息包括识别故障相的继电器面板LED(发光二极管)、事件报告的生成和来自继电器的故障类型识别输出信号。由于其它的原因故障类型识别是重要的。如果该继电器包含自动接入能力，能将多相故障与单线接地故障区分开就重要了，因为多相故障自动接入的成功率是很低的。更进一步，当准确地识别了故障类型时，那些微处理器基继电器中不相应于所识别故障的计算算法即可被中断，从而为整个系统节省了时间。现有的故障类型选择或者确定系统具有某些缺点。现有的系统常常难以在很宽的系统条件范围内把单线接地(SLG)故障、相间(PH-PH)故障和相间对地(PH-PH-G)故障区分开。其次，在复杂故障条件中，例如同时接地故障——即在相邻输电线的不同相上同时出现接地故障时，现有系统常常难以提供故障的正确识别。更进一步，现有的系统常常严重地受系统不均匀性或者负载电流的影响，而这会影响现有系统进行故障类型确定的总的精确度。
技术实现思路
因此，本专利技术是一种用于故障类型识别的系统，它用于电力系统的保护继电器中。该系统使用来自输电线的三相制信息，该系统包括一个响应独立的保护单元的第一电路装置，该保护单元分辨在电力传输线上A、B和C相的单线对地(单相)故障的出现，第一电路装置包括其一部分用于针对从保护单元发出的不同组合的输出、分辨和认定单线对地故障的输出指示，故障包括两相和三相故障；一套响应启动信号、以输电线上的三相电流来确定在总零序电流和总逆序电流之间相角差的计算电路，用以识别高电阻故障，当该相角差处于三个预定相角差扇区中的一个时，则在第一扇区中相角差即表示A相对地故障或者BC相间对地故障，在第二扇区中的相角差表示B相对地故障或者CA相间对地故障，而在第三扇区中的相角差表示C相对地故障或者AB相间对地故障，其中在三个扇区的每个中识别的相角差都由扇区信号表示；以及处理装置，用于确定由确定的相角差所表示的两种可能之中是哪一种导致故障，并用于提供所述故障类型的信号指示。附图说明图1是一个单线内部SLG故障的框图。图2示出用于图1的SLG故障的顺序接线图。图3是一个列表，示出诸如在图1中的一个内部SLG故障的电流值。图4是一个列表，示出不均匀的电流角度。图5是一个来自图4的电流角度扇区图。图6是一个用于本专利技术系统一部分的逻辑电路框图。图7是一个用于本专利技术系统的其余部分的逻辑图。具体实施例方式在本专利技术的系统中，确定总零序线路电流(I0T)和总逆序线路电流(I2T)之间的相角差(相序参数、零序(I0)、顺序(I1)和逆序(I2)的确定在本领域是众所周知和常规的，因此在这里不详细论述)，然后与阈值比较以识别特定的故障类型，包括特定的故障相(IA、IB、IC)。此处使用的术语“总电流”定义为所有线路终端继电器的矢量和，即通过保护继电器在每个线路末端、对于各相或相序参数作了识别的电流。对于两端线路，保护继电器将安置在受保护线路的对立末端(终端)。当在线路(本地继电器)的一端进行电流矢量和确定时，来自在线路远端的继电器的电流值必须与本地继电器所测量的电流值作时间校准。这种校准和实施是公知的，因此在此处不详细论述。图1示出一个具有本地电源S和远端电源R以及相应变压器12和14的双端、两电源系统10，向输电线16供电。所示单相(线)对地(SLG)故障位于距本地继电器18为归一化距离m的位置。输电线系统10包括经通信线路21连接的本地和远程继电器18和20。断路器22和23相应于继电器18和20。图2示出用于图1的SLG故障的顺序接线图，即，顺序、逆序和零序阻抗参数(Z1、Z2和Z0)。从图2中很明显，在大小和角度两者中总的零序电流(I0T)等于总的逆序电流(I2T)。对于图1和2的A相对地故障，对于单相对地故障在I0T和I2T之间的相角差是0°。无论故障电阻(RF)或者负载电流的大小，相角差是相同的。图3列出了对于单相对地故障(具体为A相)的例子来说，出现于两个继电器的电流以及计算得出的相、相间和相序电流，对于一种情况(图3a)，m＝0.95，故障前负载电流是零，故障电阻是0欧姆，而对于另一种情况(图3b)，m＝0.95，故障前负载电流是5.08安培，故障电阻是30欧姆。在这两种情况下，重要的是注意到与故障无关的一对相具有最低的电流幅值。这对本专利技术意义重大。图4列出了对于图1所示的系统，各种不对称故障(相对地和相间对地)及其相应的、由那些故障引起的相角差(I0T-I2T)范围。请注意在图4中每个±60°扇区具有两种可能。图5表示了三个±60°相角扇区(24、26、28)，它们分别以0°、120°和-120°(300°)为标准中心角，图3的故障即位于其中。围绕每条中心线的这个±60°角范围表明了线路分布电容、不均匀性和其它系统误差。但通常误差不会接近±60°范围极限。如从图4和5中表示的，在第一扇区中的相角差是A相对地或者BC相间对地故障的结果。然而，如果确定在这些情况下电流IBC不是最大的相间电流(即相对于IAB和ICA不是最大的)，BC相间对地故障的可能性就可以除去。因此，当有故障时，确定在总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差就引出了一个相角扇区值，而相角扇区值又表明该故障是仅有的两种不同类型——它们与那些特定的相角扇区唯一地相关——中的一种。该三个扇区包括了所有的相对地和相间对地故障类型的可能性。随后用本专利技术的电路解析其它电流值，以确定在各种情况下、两种可能的故障类型中哪一个是真的(实际的)故障类型。如在下面更详细所述，然后在电路的输出端做出故障类型的指示，用于由保护继电器进一步使用。现在参考图6，在本专利技术的系统中，包括了三个常规的单相保护单元(A、B和C相)为故障类型逻辑电路提供输入。它们被表示为87LA、87LB和87LC信号。“87本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在电力系统中用于故障类型识别的系统，该电力系统在输电线上使用三相电流信息，包括：一个响应保护单元的第一电路装置，保护单元在电力传输线上对于Ａ、Ｂ和Ｃ相分辨单线对地故障（ＳＬＧ）的出现，第一电路装置包括其一部分用于分辨和认定单线对地故 障的输出指示，故障包括两相和三相故障，以对来自保护单元的不同输出组合的产生作出响应；一套计算电路，响应一个根据线路上存在选定门限电流情况的确定而产生的启动信号，用于确定在输电线上三相电流的总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差，以便识别 高电阻故障，其中该相角差处于三个预定相角差扇区里的一个中，其中在第一个扇区中的相角差表示Ａ相对地故障或者ＢＣ相间对地故障，其中在第二个扇区中的相角差表示Ｂ相对地故障或者ＣＡ相间对地故障，而在第三个扇区中的相角差表示Ｃ相对地故障或者ＡＢ相间对地故障，在三个扇区中的每个相角差是由扇区信号表示的；处理装置，用以确定由所确定的相角差表示的两个可能的故障类型中，哪个是实际的故障类型，并提供所述实际故障类型的信号指示。

【技术特征摘要】
US 2000-10-20 09/693,6071.一种在电力系统中用于故障类型识别的系统，该电力系统在输电线上使用三相电流信息，包括一个响应保护单元的第一电路装置，保护单元在电力传输线上对于A、B和C相分辨单线对地故障(SLG)的出现，第一电路装置包括其一部分用于分辨和认定单线对地故障的输出指示，故障包括两相和三相故障，以对来自保护单元的不同输出组合的产生作出响应；一套计算电路，响应一个根据线路上存在选定门限电流情况的确定而产生的启动信号，用于确定在输电线上三相电流的总的零序电流和总的逆序电流之间的相角差，以便识别高电阻故障，其中该相角差处于三个预定相角差扇区里的一个中，其中在第一个扇区中的相角差表示A相对地故障或者BC相间对地故障，其中在第二个扇区中的相角差表示B相对地故障或者CA相间对地故障，而在第三个扇区中的相角差表示C相对地故障或者AB相间对地故障，在三个扇区中的每个相角差是由扇区信号表示的；处理装置，用以确定由所确定的相角差表示的两个可能的故障类型中，哪个是实际的故障类型，并提供所述实际故障类型的信号指示。2.权利要求1的系统，其中第一个扇区涵盖以0°为中心的周围±60°相角差范围，其中第二个扇区涵盖以120°中心的周围±60°相角差范围，而其中第三个扇区涵盖以-120°中心的周围±60°相角差范围。3.权利要求1的系统，其中如果没有扇区信号出现并且总的逆序电流小于选定的总顺序电流的一个分数，处理装置即认定三相故障并提供一个输出指示。4.权利要求3的系统，其中的选定分数是1/5。5.权利要求1的系统，其中当所有的三个保护单元都认定，表明所有三相上的一个故障时，所述第一电路装置认定一个三相故障。6.权利要求1的系统，包括用于将处理装置产生的指示故障类型的信号发送给对其作出响应的第一电路装置的装置，以及发送给保护单元以产生所述故障类型的输出指示。7.权利要求2的系统，其中如果第一扇区信号被认定，并且BC相间电流(IBC)是最大的相间电流，故障类型被认定为BC相间对地故障，否则故障被认定为A相对地故障；其中如果第三扇区信号被认定，并且CA相间的电流(ICA)是最大的相间的电流，故障类型被认定为CA相间对地故障，否则故障被认定为B相对地故障；并且其中如果第二扇区信号被认定，而且AB相电流(IAB)是最大的相间的电流，故障类型被认定为AB相间对地故障，否则被认定为C相对地故障。8.权利要求1的系统，包括用于延迟扇区信号认定的第一定时器装置。9.权利要求8的系统，其中延迟为一个电力系统周期的3/16。10.权利要求1的系统，包括一个用于计算电路的启动电路，该启动电路包括多个在启动计算电路之前必须满足的阈值确定。11.权利要求1的系统，其中当没有扇区信号被认定并且总的逆序电流大于选定的总顺序电流的一个分数时，处理装置对于最大相间电流值认定相间故障类型指示(AB、BC、CA)。12.权利要求11的系统，包括用于延迟所述相间故障的所述认定的第二定时器，所述相间故障由处理装置所识别，该延迟为...

【专利技术属性】
技术研发人员：JB罗伯茨，D楚奥巴拉斯，
申请(专利权)人：施魏策尔工程实验公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]