[发明专利]距离保护继电器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电系统领域，并且尤其涉及这种系统中的保护继电器。本发明还涉及对应的方法。 

背景技术

配电系统包括距离保护系统，其被设置成保护、监视和控制形成该配电系统的一部分的设备的功能。该保护系统尤其防止配电系统的电力线中的短路、过流和过压。 

保护继电器在配电系统的各处被用于提供这种保护和控制。保护继电器通过断开和闭合断路器来检测并且隔离输电和配电线上的故障，并且它们通过电流互感器(CT)来工作，其中电流互感器被设置成感测故障电流并且相应地起作用。简言之，可基于对配电系统中的电压和电流状况的观测结果来确定故障方向。对电流和电压波形进行分析，以便确定阻抗。如果阻抗在特定值以上或以下，则可以确定故障是否存在。而且，也可以例如通过确定电压的相位和电流的相位之间的角度来确定故障的方向。 

WO 03/044547公开了一种使用对在传输线的部分的第一端和第二端处的相之间的电流、电压和相位的测量来定位该部分中的故障的方法。 

在一个半断路器系统(breaker-and-a-half system)中，来自两组电流互感器的电流信号被相加，以获得在电力线上输出的电流。如果存在外部故障，而大电流通过两个电流互感器，则它们中的一个将饱和。根据哪个电流互感器达到饱和，保护继电器可能做出错误的方向判定。 

而且，当电流互感器饱和时，其电感下降，于是，除了上述做出不正确的方向判定的风险之外，还有损害其它负载设备的风险。必须小心处理以避免这种芯饱和，并且应该依赖于其期望的用途而适当地选择电流互感器规格。 

目前，这种饱和问题被忽视。因此，没有用于应对电流互感器饱和的故障方向检测算法和设备。 

鉴于以上所述，期望提供一种改进的保护继电器来应对电流互感器的饱和。而且，也期望提供对应的方法。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的保护继电器，其具有改进的装置，用于防止与电流互感器的饱和有关的问题，从而克服或者至少减轻现有技术的上述缺点。 

本发明的另一目的是提供一种改进的保护继电器，其能够处理电流互感器的饱和。具体地，本发明的一个目的是提供一种保护继电器，通过该继电器，即使在电流互感器达到饱和的情况下，也可以提供正确的故障方向。 

本发明的又一目的是提高配电系统中的保护继电器的可靠性。具体地，本发明的一个目的是提高根据故障方向获得的结果的可靠性。 

这些目的尤其通过如权利要求1所述的保护继电器和如权利要求11所述的方法来实现。 

根据本发明，提供了一种用于配电系统的保护继电器。配电系统包括一个或多个电力线。保护继电器包括设置成感测流入电力线的相应电流的第一和第二电流互感器。而且，设置电压感测设备来感测电力线的电压。保护设备的特征在于：第一设备，用于基于来自第一电流互感器的电流信号和来自电压感测装置的电压信号来确定系统中的故障的方向；第二设备，用于基于来自第二电流互感器的电流信号和来自电压感测装置的电压信号来确定系统中的故障的方向；第三设备，用于基于来自第一和第二电流互感器的电流信号之和以及来自电压感测装置的电压信号来确定系统中的故障的方向；以及控制器装置，用于基于第一、第二和第三设备所确定的故障方向来确定故障是内部的还是外部的。通过本发明，克服了由于电流互感器的饱和而引起的问题。本发明的保护继电器甚至能够应对电流互感器之一真正达到饱和的情况。提供了改进的故障方向的确定，从而提高了配电系统的可靠性。可以以更高的确定性来确定故障方向，并且更快地定位故障，从而便于维护并且降低了电力故障的持续时间。 

根据本发明的一个实施例，如果第一、第二和第三设备中的一个或多个指示外部故障，则确定故障为外部故障。由此提高了所确定的故障方向的可靠性。 

根据本发明的一个实施例，包括了用于设置电流电平的装置，其中，第一和第二设备被设置成在相应设备中的电流信号低于设置电流电平的 情况下被忽略。电流电平优选地设置成低于存在电流互感器之一饱和的风险时的电流电平。而且，该电流电平优选地设置成高于系统的最大负载电流。这同样提高了对电流互感器的饱和所引起的问题的安全性。 

根据本发明的一个实施例，第一、第二和第三设备是方向元件(directional element)。因此，可以使用市场上容易得到的设备，从而便于本发明的实施，并且降低成本。