电力系统中监视互感器二次回路的方法和设备技术方案

本公开公开了在电力系统中监视互感器的二次回路的方法和保护ＩＥＤ。该互感器连接于电力系统元件。该方法包括：通过保护ＩＥＤ检测来自所述互感器的信号中的扰动，所述保护ＩＥＤ连接于所述互感器的二次回路并且保护所述电力系统元件；以及根据来自所述保护ＩＥＤ的扰动检测结果和其它保护ＩＥＤ中的至少一个的扰动检测结果，确定所述互感器的二次回路中是否发生故障。其它保护ＩＥＤ包括连接于所述互感器的其它二次回路的保护ＩＥＤ，或者连接于与所述电力系统元件连接的另一互感器的二次回路的保护ＩＥＤ；以及连接于与所述电力系统元件连接于同一母线的其它电力系统元件的其它互感器的保护ＩＥＤ。该二次回路监视方案提供了更加可靠和灵敏的性能，并且需要收集的信息量非常少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力系统领域，尤其涉及电力系统中监视互感器二次回路的方法和设备。
技术介绍
互感器(Instrument transformers)用于逐步降低电流或电压至可测量的数 值，并且其被广泛应用于各种电力系统中。存在两种基本类型的互感器，即电压互感器 (voltage transformer)和电流互感器(current transformer)。电压互感器(VT，本说明 书中也包括电容式电压互感器CVT)被设计用于在二次侧精确复制一次侧电压，而电流互 感器(CT)用于复制电流信号。一次侧的电压值(来自VT)和电流值(来自CT)的准确信 息是智能电子设备(IED)正确动作的基础。然而，故障可能发生在所述VT和所述IED之 间的二次回路(这种情形在本说明书中被归为VT 二次回路故障“VTfailure”)，或者发生 在所述CT和所述IED之间的二次回路(这种情形在本说明书中被归为CT 二次回路故障 “CTfailure”)，这将会导致所述IED的各种保护功能的不正确动作。例如，VTfailure可能 导致距离保护功能的误动作。另一方面，在CTfailure的情况下，“假”的差动电流将出现在 CTfailure的相中；并且如果这个”假”的差动电流的数值大于启动的阈值，则差动保护功能 可能误动作。此外，单相或两相CTfailure将导致”假”的负序电流或者零序电流，这将导 致基于负序/零序电流的保护机制被不正确动作。为了避免由CTfailure或者VTfailure 可能导致的不正确动作，可靠、灵敏并且高速的电流回路监视和电压回路监视一直以来都 非常重要。已经研发了多种电流/电压回路监视的方法。下面将会描述几种传统的电流/电 压回路监视的方案。A)电流回路监视方法一种电流回路监视方法是将来自一组三相电流互感器线圈的零序电流和来自另 一组三相电流互感器线圈的中性点电流进行比较。检测到差异表明在回路中发生故障，并 且其被用作报警或者闭锁可能产生不正确跳闸的保护功能。这种方法需要客户混合来自不 同线圈或不同电流互感器的电流回路。因此，这种方法增加了硬接线的复杂性，并因此降低 了 IED的可靠性。而且，这种方法不能检测三相CTfailure，因为在这种情况下两个线圈或 者两个电流互感器将没有零序电流。另一种电流回路监视方法是通过检测零序电流和零序电压的存在来实现的。在没 有零序电压出现的情况下，零序电流值高表明存在CTfailure。然而，这种方法不能检测三 相CTfailure，这是因为它是基于零序测量。其次，在非对称运行状态下(例如单相重合闸 阶段)，由于一直存在零序电流和零序电压，因而该方法不能正常工作。第三，如果系统的零 序阻抗非常小的话，该方法可能执行误操作。而且，有时电压输入甚至是不可利用的。另一种电流回路监视方法是检测相电流的突然消失。然而，当连接电力源和 负载的线路发生故障时，在负载侧的保护IED也可以检测到相电流的突然消失，因此，CTfailure监视功能将不正确动作。另一种电流回路监视方法是基于连接在同一母线的电流的变化。其理论在于内 部或外部故障会导致至少两个电流的变化，而CTfailure仅仅影响单一电流。然而这种方 法需要来自于连接到所述被保护母线的所有电力系统元件(线路、变压器器等)的采样数 据，这意味着大量的通信和很慢的动作速度。B)电压回路监视方法一种电压回路监视方法是将在正常运行状态下测量的零序电压与预先设定的阈 值进行比较。如果该零序电压比该阈值大，VTfailure会被检测到。只有当没有扰动或故 障时，这种方法才是有效的；因此需要可靠的、能够检测扰动或故障的启动元件。而且，在非 对称运行状态下不适用(如单相重合间阶段)。另一种电压回路监视方法是通过检测零序/负序电流和零序/负序电压的存在来 实现的。零序/负序电压具有高的值，却没有零序/负序电流，其表明处于VTfailure状态 下。这种方法不能检测三相VTfailure。在非对称运行状态下，因为一直都存在有零序/负 序电流和零序/负序电压，该方法不能正常工作。另一种电压回路监视方法是通过把来自电压互感器的两组独立二次线圈的测量 电压进行比较来实现的。如果来自所述电压互感器的两个独立二次线圈同一相的测量电压 不同，会确定其处于VTfai lure状态。这种方法需要来自两组二次线圈的测量电压，这增加 了硬接线的复杂度，并因此降低了 IED的可靠性。而且，如果故障同时出现在电流和电压二次回路中，前述提及的基于电压和电流 的电流/电压回路监视方法将会失效。如前所述，现有的方法或者是在某些情况下不可靠，或者依赖于大量的通信量。由于电流/电压回路监视功能的输出结果被用于闭锁相关的保护功能(例如检测 到VTfailure会闭锁距离继电器，而检测到CTfailure会闭锁电流差动保护)，为了避免可 能发生的不正确动作，监视功能必须是可靠的、灵敏的并且具有短的动作时间，以便在电流 /电压二次回路一旦发生故障时，防止快速灵敏的保护功能的不正确动作。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供新颖的电流/电压回路监视方法和设备，其具有更加可靠和 灵敏特性并且收集的信息量少，由此防止相关保护功能的不正确动作。根据本专利技术的一个方面，其提供了一种电力系统中监视互感器二次回路的方法， 所述互感器连接于电力系统元件。所述方法包括通过保护IED检测来自所述互感器信号中的扰动，所述保护IED连接于所述互感 器的二次回路，并且保护所述电力系统元件；以及根据来自所述保护IED的扰动检测结果和其它保护IED中的至少一个的扰动检测 结果，确定所述互感器的二次回路中是否发生故障；所述其它保护IED包括连接于与所述 互感器连接的其它二次回路的保护IED，或者连接于所述电力系统元件的另一互感器的二 次回路的保护IED ；以及连接于与所述电力系统元件连接于同一母线的其它电力系统元件 的其它互感器的保护IED。根据本专利技术的另一方面，其提供了保护IED，用于监视电力系统中的互感器二次回路，所述互感器连接于由所述保护IED保护的电力系统元件。所述保护IED包括扰动检测模块，连接于所述互感器的二次回路，并且用于检测来自所述互感器的 信号中的扰动；决策模块，连接于所述扰动检测模块，用于根据来自所述保护IED的扰动检测结 果和来自其它保护IED中的至少一个的扰动检测结果，确定所述互感器的二次回路中是否 发生故障；所述其它保护IED包括连接于所述互感器的其它二次回路的保护IED，或者连接 于与所述电力系统元件连接的另一互感器的二次回路的保护IED ；以及连接于与所述电力 系统元件连接于同一母线的其它电力系统元件的其它互感器的保护IED ；以及连接于所述决策模块的接口模块，用于从所述其它保护IED发送消息和从所述其 它保护IED接收消息。通过使用经由IEC 61850可获取的综合信息，根据本专利技术的实施例提供的电流/ 电压回路监视方案，提供了更加可靠和灵敏的特性，并且需要收集的信息量非常少。附图说明参照具体描述并结合如下附图附图，能够更全面得阐述本专利技术的各种附加的目 标、特征和优点。在附图中图1示出了典型二次系统的结构图；图2示出了用于双重保护IED的典型二次系统的结构图；图3示出了根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
电力系统中监视互感器二次回路的方法，所述互感器连接于电力系统元件；其特征在于，所述方法包括：通过保护智能电子设备，保护ＩＥＤ，检测来自所述互感器的信号中的扰动，所述保护ＩＥＤ连接于所述互感器的二次回路并且保护所述电力系统元件；以及根据来自所述保护ＩＥＤ的扰动检测结果和其它保护ＩＥＤ中的至少一个的扰动检测结果，确定所述互感器的二次回路中是否发生故障；所述其它保护ＩＥＤ包括连接于所述互感器的其它二次回路的保护ＩＥＤ，或者连接于与所述电力系统元件连接的另一互感器的二次回路的保护ＩＥＤ；以及连接于与所述电力系统元件连接于同一母线的其它电力系统元件的其它互感器的保护ＩＥＤ。

【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：苏斌，范建忠，景雷，刘前进，王建平，杨赢，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH