[发明专利]改进相电压损失期间的操作可靠性的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2005年5月13日提交的名为“A METHOD FORIMPROVING OPERATIONAL RELIABILITY DURING A LOSS OFSINGLE PHASE VOLTAGE”、序列号为60/680,719的美国临时专利申请的优先权，本申请基于该临时专利申请的内容，且通过引用将其内容全部包括在此，因此根据35 U.S.C.119(e)主张其优先权。

背景技术

本发明涉及多相电力系统，特别地涉及在相电压损失期间该系统的可靠性。

在该技术领域，众所周知在电力系统中使用许多保护装置，如继电器、断路器、各种监测、监控和故障检测单元等。这些装置的一个基本任务是允许以可靠方式分配电力，并恰当地保护传输线和与之连接的负载或设备，例如发电机、电动机等，不会受到可能导致失灵、严重的损害和故障等的危险情况的影响。

通常对电力系统元件的保护基于对三相电压的准确测量，以提供可靠的故障检测和断路器操作，从而最小化电力系统中断。在这种情况下，保护单元不准确地测量三相电压中的一个或多个会导致技术缺陷，例如错误跳闸(断路器操作)和/或多于所期望的电力系统的清除(clearing)。

例如导致不准确电压测量的常见故障是存在故障线(downed line)或由于终端用户设施的设备故障，或者保护三相电压互感器(voltagetransformer，VT)二次电路的一个或多个熔断器熔断。在后者的情况中，如果二次相被隔离(仅存在相与地连接)，则连接到该二次电路的保护继电器将测量得到零电压，或如果在该二次电路中存在相与相(phase-to-phase)连接，则存在非零耦合值。除了熔断器熔断之外也会发生从保护继电器非故意地移除一个或多个二次相电压的情况。

在电力系统工业中，在该异常状态操作例如被称作“单相运行”，或熔断器故障，或“电势损失(loss-of-potential，LOP)”，或更一般地叫做“电压损失(loss-of-voltage，LOV)，该最后一个定义(“LOV”)在下文中用来指单相电压损失。

可清楚看到当出现LOV状态时，需要执行对基于电压的测量单元的适当控制以减小对整个电力系统和/或各设备的潜在不利影响。

例如，对于诸如距离和阻抗单元的保护测量单元，例如距离继电器，基于计算单元自身所看到的阻抗而起作用，这是因为所测量的阻抗直接依赖于电压。因此LOV情况将不利地影响获得正确的测量值，从而失去一个或多个相电压将导致诸如不适当的跳闸等误操作。

相同的考虑还适用于所谓的定向单元的情况，定向单元即确定AC电路中电流方向并用来监控例如过电流继电器从而使其仅在所期望的方向跳闸的保护测量装置。该定向单元可通过比较被保护电路中的电流和独立电压源之间的角关系来执行其监控任务。由于对于各种故障，电流可显著不同，为了确定方向性，可用独立电压作为参考或极化量。该参考电压在LOV状态期间可能不准确，因此定向单元不能提供所需要的监控且会导致误操作。

出现LOV状态会对电力线保护有负面影响的另一个例子是重合闸装置的操作。当存在故障情况时重合闸装置多次断开和闭合以试图消除故障。如果故障情况继续存在，则该重合闸装置断开并保持断开一直到被人工复位为止。当发生这种情况时重合闸装置进入“闭锁”状态。自动重合闸需要断开线路断路器(open line circuit breaker)各侧电压的同步或比较。该比较通常通过比较来自断开线路断路器各侧的一个相VT的电压来完成。如果在任一个VT上存在LOV状态，则重合闸操作可能错误操作，并阻止自动系统恢复，导致线路停电，或可能导致断路器损坏。因此，LOV的位置会对重合闸装置提供的保护功能产生影响。

在过去，为了改进LOV状态下的可靠性，想出了各种根据特定应用的一些方面，例如保护系统的类型、数量和技术，单元提供的可用选项、电力系统的结构等而变化的各种解决方案。这些已知的解决方案尽管提供了一些改进，但并不能完全令人满意，这是因为当出现LOV状态时，它们或者导致错误跳闸或者不允许局部故障清除，或者需要使用昂贵的冗余保护系统。

因此期望提供改进LOV状态期间的操作可靠性的解决方案。

发明内容