方向性故障电流指示器制造技术

一种用于识别与配电网的电力线导线相关联的故障状态的方法。该方法包括确定由导线运载的负载电流大于最小负载电流，确定负载电流和源信号之间的所记忆的相角关系，确定负载电流大小，确定负载电流和源信号之间的实时相角关系，以及当实时相角关系在所记忆的相角关系的预定数值的角度内时并且当负载电流大小超出故障指示电流时指示故障状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术 一般涉及配电网中的故障检测领域。
技术介绍
监控三相供电馈电线(导线)以检测配电网的配电线上的电力故障状况。 为了消除或者修复诸如短路之类的这些故障，首先确定故障位置是重要的。在 传统的架空配电系统中存在正常的功率通量方向，而相反方向的功率通量(逆 功率通量)仅仅用于应急用途。反向功率通量往往为系统操作人员所知，并且 在系统运行和维护中予以考虑。然而，故障定位任务在诸如城市和地下配电网之类的网络化配电系统中是 复杂的，因为通过特定线路的功率通量的方向可以随着时间的流逝响应于负载 和源的改变而改变。因为任何时候都不知道功率通量的方向，使用传统的非方 向性故障指示器来确定故障位置是有问题的。在地下网络检测和定位故障会遇到其它问题。反馈电流使故障检测和定位 变得复杂。网络保护装置运行可能不一致，在故障修复之后一些保护装置可能 并没有关闭。这一失败的运行可能使一些网络段未通电并且未被报告。地下网 络中的导线之间的相对较短距离及其伴随的干扰也使故障检测变得复杂。因此，需要一种经改进的方向性故障指示器，用于在典型的功率波动和功 率通量方向改变的情况下检测配电网中的故障方向。为了縮短在地下网络上恢复电力所需的时间，该网络在己知位置包括接合 点。每个接合点是在水下或者地下的接入点，具有大约1至11个在该接合点6向网络供电的三相主馈电线。每个接合点也可以接入独立于供电相导线上的电力的120VAC源。 附图说明在下列参考附图的描述中对本专利技术各实施方式予以说明，在附图中 图1是示出了本专利技术的经改进的方向性故障电流指示器装置的框图； 图2示出了用于确定电压波形和电流波形之间相位关系的代表性电压波形和 代表性电流波形；图3是示出了图1的方向性故障电流指示器装置的运行示例的状态图4是示出了图1的方向性故障电流指示器装置的相角关系学习模式的状态图5是供图1的方向性故障电流指示器装置使用的x-y平面上的相角表示。 根据惯例，各种所述特征并不是按比例绘制的，而是绘制用于强调与本专利技术相 关的具体特征。相同的参考标记在全部附图和文本中表示相同的元件。具体实施例方式在详细描述与方向性故障电流指示器相关的特定方法和装置之前，应当注 意，本专利技术主要在于元件和过程步骤的新颖、非显而易见的组合。为了不使对 于本领域技术人员来说显而易见的细节混淆本专利技术，某些常规元件和步骤以较 少的细节呈现，而附图和说明书更详细地描述与理解本专利技术有关的其它元件和 步骤。以下实施方式不旨在限定本专利技术的结构或者方法，而只是提供示例性解 释。这些实施方式是许可的而不是强制的，是说明性的而不是穷尽的。本专利技术的方向性故障电流指示器检测电力系统网络(包括网络化或者网状 电力系统网络)上故障的发生及其方向，在该电力系统网络上故障的方向与故 障电流指示器的感测位置有关。故障的大致位置在指示前向(其中前向是指电 流的方向)故障的故障电流指示器和未指示前向故障的下一个最近的故障电流 指示器之间确定。从而将故障定位在两个故障电流指示器之间。根据本专利技术的故障识别以及故障方向的确定需要两个条件。首先，电流量 必须大于预定的故障指示电流量。其次，实时负载电流和实时基准电压之间的 相角差必须在负载电流和基准电压之间预先确定(或者记忆)的相角差的指定角度范围内。在稳态电流(即，最小周期内的恒定功率通量方向)期间，通过确定负载 电流波形和基准电压波形之间的相角差以及存储(记忆)该相角差来确定所记 忆的相角差。该相角差与电流的方向有关(当以后再次记忆相角差时，该电流 方向可以改变)。在一个实施方式中，指定的角度范围是大约±75度。记忆相角关系并且将所记忆的值与实时相角相比较可以正确识别故障方向并且避免误报警(尤其是 那些因反馈电流引起的误报警)。本专利技术装置的确定地下网络上的故障的方向的能力尤其重要。故障电流指 示器装置通常被安装在网络接合点或者可以方便地接入地下配电网的任何位 置。对该装置的使用不限于网状配电网，而可以有利地用于任何配电网。利用 所记忆的相角差指示稳态电流，当故障发生时电流的方向或者负载电流和基准 电压之间的相位关系可以在本专利技术的一个或者多个故障电流指示器处改变。在指示前向故障的第一方向性故障电流指示器装置(即，故障在第一装置 的前面(相对于功率通量的方向))和未指示前向故障的第二装置(即，故障 在第二装置的后面)之间确定故障的方向。第一装置处的实时相角差将在所记 忆的相角差的指定角度范围之内，并且将指示前向故障。第二装置处的实时相 角差将在所记忆的相角差的指定角度范围之外，并且因未指示前向故障而被忽 略。可以将故障指示器安装在每一相导线的接合点或者网络接入点，从而允许 在特定相导线上进行故障检测。当向一段电力网提供电力的馈电线用比最小负载电流(在一个实施方式中是5A，但是可根据系统操作员说明书、负载状态和电力系统操作参数选择或者 编程)大的负载电流供电时，启动稳定周期(在一个实施方式中是2秒，但是 可根据系统操作员说明书、负载状态和电力系统操作参数编程或者选择)。稳 定周期为因电气设备启动产生的不需要的线路瞬间电脉冲或者电流浪涌衰减 到零或者接近零留出了时间。小于最小负载电流的电流值通常太小而不认为是 有效的负载电流也不能有效地指示空载状态；在这些情况下，不确定所记忆的 相角差。在稳定周期结束之后，并且由被监控的相导线所运载的负载电流连续等于 或者超出最小负载电流，本专利技术的故障电流指示器确定并且存储(即，记忆)负载电流和基准电压之间的相角差。根据一个实施方式，基准电压提供电力以 运行本专利技术的故障电流指示器。只要在负载电流丢失之后恢复最小负载电流(即，当负载电流降到最小负 载电流之下经过预定时间时便发生负载电流丢失)，本专利技术的装置就记忆相角 差。该装置启动稳定周期并且在稳定周期结束之后记忆相角差。通常，选择预 定时间来识别不会导致需要重新记忆相角差的负载电流方向改变的暂时故障 状态。该装置在手动或者自动复位时也记忆相角差。在已经确定并且存储所记忆的相角差之后，在利用稳态电流(在一个应用中是大约300A,但是无论如何都大于最小负载电流)操作期间指示器确定实时 电流和基准电压之间的实时相角差。指示器将实时相角差与所记忆的相角差相 比较，并且确定实时相角差是否在由所记忆的相角差加上预定值和所记忆的相 角差减去预定值所限定的范围内。在一个实施方式中，这两个预定值均为大于 约75度。如果实时相角差在所限定的范围(当绘制在x-y平面上时，由所记忆的相 角差加和减75度所限定)之外，那么视其为反馈电流(即，反向电流)而忽 略该情形。反馈电流通常产生大约180度的相角差。在±75度角度范围之外的 实时相角差可以指示功率通量是来自另一方向或者来自不同的源。如果故障发生在相导线A上，那么来自邻近相导线B和C的干扰可以产 生可能的误报警，如果在相导线B和C之一上运载有大电流(例如，4000A) 尤其是这样。将相角范围设置在±75度使得因这种干扰状态产生的误报警的可 能性最小化。通常，±75度的角度范围提供足够的余地来包括所有负载状态、故障阻抗、 线路阻抗以及来自邻近相导线的谐波扰动。本专利技术的专利技术者们确定，大约±75 度的角度范围提供位于装置下游的前向故障的可靠指示，但是在该范围之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别与配电网的电力线导线相关联的故障状态的方法，所述方法包括：　确定由所述导线所运载的负载电流大于最小负载电流值；　确定所述负载电流和源信号之间的所记忆的相角关系；　存储所述所记忆的相角关系；　确定所述负载电流和所述源信号之 间的实时相角关系；以及　当所述实时相角关系在所述所记忆的相角关系的预定数值的角度内时并且当所述负载电流超出故障指示电流值时指示故障状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M瓦戈海，JF多莫，
申请(专利权)人：托马斯及贝茨国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]