用于电连接的差动保护的方法和设备技术

一种用于电力系统的三相电连接的差动保护的方法和设备，所述设备包括：用于确定操作量的值的装置（10A，10B），所述操作量基于所述电连接（20）的第一点和第二点处的电流量之间的差；以及用于如果所述操作量的值超过预定阈值量的值则检测所述第一点和所述第二点之间的所述电连接（20）中的故障的装置（10A，10B），其中，所述操作量基于所述第一点和所述第二点处的剩余电流之差或指示它的量以及指示所述电连接（20）的剩余电压与所述第一点和所述第二点处的剩余电流之差之间的角度的系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及针对接地故障的电连接的差动保护。
技术介绍
原则上差动电流保护比较关于量值和相角两者的来自电线末端的测量电流。对于操作而言，在线路末端继电器之间必须存在互连通道，经由该互连通道传递电流信息的互换。根据基尔霍夫(Kirchhoff)定律，当这些电流的矢量和不同于零时，表明保护线路中有故障。这样的差动电流保护是线路保护的最简单形式，典型地关于保护线路的特性只需要输入几个设定值。传统上已根据相位隔离或组合序列原理实施了线路差动电流保护。在相位隔离方案中，在每相电流的基础上实施差动电流保护功能。相电流差动计算确定故障是否已发生， 并且识别故障涉及哪一相或哪些相。在组合序列方案中，为了减少通信容量需求同时维持足够的操作速度和操作的可靠性，在线路末端之间仅互换一个单一的信号而不是全部三相电流。这个信号是线路正序列、负序列和零序列电流的适当组合。差动电流计算然后基于这个组合的序列电流信号。相位隔离方案的基本原理是，电流差动功能中的差动(操作)量是局部和远程相电流的相量总和的量值。这样一来，操作量对于内部故障就等于总故障电流，而对于外部故障则等于零(忽略线路分布电容充电电流)。对于相A可以写为Iopph4 = I I,phA + I RphA (方程 01)方案必须受到限制，以便在没有错误操作的风险的情况下，可以允许一定水平的例如由CT和与测量相电流的量值成比例的其它测量误差导致的明显操作电流。针对相A的约束(稳定)电流例如可以计算如下「 πI LphA + U RphA 、加 、j F I F (方稈 02) 1 RESphA 一2其中，1_是表示相电流A的局部末端相量,并且是表示相电流A的远程末端相量。方程01和02假定在两个线路末端中从汇流条朝向线路的正电流流动。类似的方程适用于相B和C。方案也可以基于组合序列电流，其为相A对称分量电流的加权和。令I；表示这个组合电流，并且令C1、C2和CO表示用于正、负和零序列分量的加权系数，则Ir可以被描述如下Jt = C1 Ii + C2Ii 十 C0 Zo (方程 03)其中，I、JjPjfl分别表示相A正序列、负序列和零序列电流。对于组合序列方案，操作和约束电流可以用类似于上面的方式写为I1 ()p - Itl + Itr (方程 04)r — Itl + ~h α (方程 05)1TRES —2其中，Jra是表示组合序列电流的局部末端相量，并且1^是表示组合序列电流的远程末端相量。 通过以下方程给出最简单形式的传统解决方案的操作原理Iqp > k · I艦 + Z5 (方程 06)其中，Iqp是计算的操作电流，Ikes是计算的约束电流，k是特征斜率设定值，并且Ib是基本开始电流阈值设定值。操作标准表明，约束电流越高，则需要越高的操作电流阈值以操作继电器。这两个电流量之间的一致性由斜率设定值k给出。一般而言，传统方案的灵敏度的限制基本上由保护线路的充电电流的幅度规定。这个充电电流是由于保护线路的分布电容(相对相和相对地电容)，并且被看成是通过继电器进行的明显差动电流。一般说来，差动电流保护的设定值必须是这样的它超越了充电电流的效果。为了减轻这个问题，一些制造商已引入了所谓的充电电流补偿功能，以稍微增加保护的灵敏度。这个特征典型地与相位隔离方案一起使用，并且对于各种继电器制造商而言是众所周知的。例子以文件的方式给出Siemens AG, “SIPROTEC, LineDifferential Protection with Distance Protection7SD52/53, V 4. 60，Manual，，以及ABB AB Substation Automation Products, SE-721 59 Vasteras, Sweden, “Applicationmanual Line differential protection IED RED 670”，December 2007。充电电流补偿功能的主要目的是启用低阻抗或稳固接地网络中的长传输线和线缆的足够灵敏的差动电流保护，要不然充电电流的量值会要求传统方案的基本开始电流阈值设定值增加太多。充电电流的量值直接成比例于系统电压电平以及保护线路的分布电容的量值。在组合序列方案中，灵敏度另外受到加权系数的选择的影响。在其中接地故障电流低于三相故障电流的情况下，增加加权系数C2 (方程03)可以增加接地故障灵敏度，并且减少三相故障和接地故障之间的灵敏度差异。为了增加接地故障的灵敏度并同时保持相故障的灵敏度不受影响，可以使用非零加权系数Ctl (方程03 )。一般说来，通过上面的方案可以实现的最大灵敏度取决于如下的基本开始电流阈值水平的设定值使用中没有充电电流补偿特征· Ib ^ 2. 5*Icharge使用中有充电电流补偿特征· Ib 3 I. 0*ICHARGE其中，I·-是取决于应用的方案根据其正(负)或零序列电容计算的保护线路的相应充电电流分量。当在未接地和补偿网络中考虑它们的应用时上述方案的基本问题在于，为了确保足够的灵敏度，基本开始电流阈值设定值水平将不得不设置得远低于保护线路的充电电流，而这使用上面的方案无法进行。可以说，因为这个原因，这些方案不能检测接地故障，至少当在故障中牵涉故障电阻时不能。因此，这样的传统解决方案的灵敏度典型地仅针对低阻抗和稳固接地网络中的接地故障和针对短路故障才足够，其中接地故障电流的量值典型地总是高于三相短路电流的 25%。考虑到高阻抗接地和未接地网络中的接地故障，接地故障电流的量值可以低至几安培。因此明显的是，传统的解决方案不能用于这样的网络中的接地故障保护。然而，对于其中针对短路应用线路差动电流保护的线路而言，总是也需要选择性的接地故障保护。因此会高度有价值的是，具有针对接地故障具有高灵敏度的专用差动电流保护功能。图I示出了典型的网络布置，其中线路差动电流保护被施加作为主要保护。因为图I的网络布置被高度网格化，并且也可以包含分布式发电，所以线路差动电流保护的施加被很好地调整，但基本问题是如何照顾这些线路的专用接地故障保护，使得操作是选择性的、灵敏的和足够快的，而不管由日常操作引起的变化的网络配置。JP 2002186165描述了一种解决方案以提供差动电流继电器，其适合于具有网格化分布线路的未接地系统，并且不需要在单独的终端处收集的数据当中的同步。根据这种解决方案，通过基于分别来自线路末端A和B的测量结果确定零序列电流和零序列电压的复共轭的乘积的虚部Imp M V OAI与Ιηι〖 0β 之和的符号，可以判断在差动电流继电器A和相邻差动继电器B之间的区段中是否发生接地故障。描述的解决方案的缺点在于，它只能应用于未接地的网络中。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种方法和用于实施所述方法的设备，以便克服上面的问题或至少缓解所述问题。本专利技术的目的通过由在独立权利要求中表述的那些所表征的方法、计算机程序产品和设备来实现。在从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施例。本专利技术基于如下思想基于第一点和第二点处剩余电流之差或指示它的量以及指示电连接的剩余电压与第一点和第二点处剩余电流之差之间的角度的系数，来使用操作量。本专利技术的优点在于，保护线路的零序列充电电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.12 EP 10159610.41.ー种用于电カ系统的三相电连接的差动保护的方法，所述方法包括确定操作量的值，所述操作量基于所述电连接(20)的第一点和第二点处的电流量之间的差；以及如果所述操作量的值超过预定阈值量的值，则检测所述第一点和所述第二点之间的所述电连接(20)中的故障，其特征在于，所述操作量基于所述第一点和所述第二点处的剩余电流之差或指示它的量以及指示所述电连接(20)的剰余电压与所述第一点和所述第二点处的剩余电流之差之间的角度的系数。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述操作量由以下方程来限定3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述特性角设定值对于补偿的电カ系统为O，对于高电阻接地的电カ系统为-30，并且对于未接地的电カ系统为-90。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述电连接中的接地故障期间的剩余电流和负剩余电压之间的角度来设置所述特性角设定值。5.根据权利要求I至4中任何一项所述的方法，其特征在于，所述预定阈值量当Ires ^ Ικνεε_ο时为P。，并且当 Ires〉Ικνεε— 时为 Pq+Sci* (Ires-Ikneej3)，其中，6.根据权利要求4所述的方法，其特征在干，Ptl=保护的基本灵敏度，S0=50%,IfflEE—0_lP· U·。7.ー种包括计算机程序代码的计算机程序产品，其中，所述程序代码在计算机中的执行使所述计算机执行根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里·瓦尔罗斯，扬内·阿尔托宁，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：
国别省市：