[发明专利]用于监控保护功能的灵敏度的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控在电力系统(比如电力生成系统(例如核电系统)或者电力传输和分配系统)中使用的保护功能的灵敏度的方法和设备。本发明适用于一种数字继电器设备，在该数字继电器设备中安装用于保护电力系统中的其它设备的保护功能。保护功能可以例如是差动保护功能、过电流保护功能、距离保护功能或者定向比较保护功能。

背景技术

典型保护功能基于如下测试值，该测试值是诸如电流或者电压值之类的测量值或者根据对多个测量值的分析而导出的值。测试值也可以是非电力的数量，比如温度或者振动幅度。为了确定是将采取动作还是不采取动作，将测试值与阈值进行比较。如果测试值在阈值的危险侧上，则采取动作。例如向电路断路器初始化跳闸(trip)信号，该电路断路器反过来以用于防止电力系统中的其它设备受损的方式来操作。在简单情况下，阈值仅为固定值；而在更复杂保护功能中，它可以依赖于时间和其它测量值。然而原理相同。测量值的质量或者准确度可以由于各种因素而改变；例如在电力系统中，不同电压电平、电流额定值和接地方法可以提供准确度水平不同的测量值。

基于测量值的不恰当动作可能生成意外结果。例如，在未初始化应当响应于故障而采取的动作的情况下，其结果是对电力系统中的设备将引起损坏。因此通常设计保护功能以求高可靠度。拥有高可靠度的保护功能的共同问题在于保护功能可能太敏感并且不安全，这引起采取如下不希望的动作的倾向，该动作可能例如不必要地阻碍核电系统中的电力产生从而造成系统用户的意外成本。

保护功能的设计者、调试工程师和客户如今可以通过测试保护功能的输出来设置阈值。然而这并未保证恰当设置阈值，因而不恰当阈值可能造成大量错误动作。另外，这一方式由于所需测试值的变化而是耗费时间和成本的。此外，直至大量错误动作已经被观测到并且电力系统的操作已经受扰动，用户才具有关于错误动作将在哪种境况之下出现的指示。

因此重要的是能够以最优方式减少错误动作数目以在电力系统中避免动机不明的扰动。

发明内容

本发明的一个目的在于减少保护功能所产生的错误操作的数目。

这一目的由如权利要求1限定的方法实现。

这样的方法包括：计算测试值的均值和偏差；基于所计算的均值、阈值和所计算的偏差确定错误动作的概率；并且当错误动作的概率超过针对错误动作的概率的第一限制值时指示灵敏度太高。在保护功能的操作期间重复地执行上述步骤。

根据本发明，在保护功能的操作期间监控保护功能的灵敏度。通过基于所计算的均值、阈值和所计算的偏差计算错误动作的概率来确定灵敏度。为了尽可能好地反映测试值的分布，用于计算均值和偏差的测试值覆盖比电力系统中的正常变化的时间段更长的时间段。

当错误动作的概率超过用于错误动作的概率的第一限制值时，它意味着保护的灵敏度太高。在这样的情况下，可以采取从仅有指示到阻止所监控的保护功能执行的一系列补救动作。

由于本发明能够监控保护功能在它的操作期间的灵敏度这样的事实，有可能在已经产生任何错误动作之前检测到保护功能的灵敏度是否太高。另外，本发明的方法赋予用户评估情形的机会，据此确定是否恰当设置了阈值并且最终调解阈值。因而，减少错误动作数目的目的得以实现。

另一优点在于：通过指示错误动作的概率何时超过第一限制值，使保护功能的灵敏度可为保护功能的设计者、调试工程师和用户可见，这使保护功能的行为更加可预测并且得到更短的调试时间。

根据本发明的一个实施例，假设测试值服从正态分布来计算错误动作的概率。因此可以例如按照测试值的正态分布的累积分布函数来计算。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括当错误动作的概率低于针对错误动作的概率的第二限制值时指示灵敏度太低。本发明的主要目的在于减少错误动作的数目，因为主要针对高灵敏度设计保护功能。另一方面，如果保护功能的灵敏度太低，则它不能向电力系统中的设备提供保护。因此将对这些设备引起损坏。在这一情况下，需要调节阈值。优点在于这吸引操作者对灵敏度太低这样的情形的关注，并且因此可以存在不可能相应地初始化保护动作这一风险。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括在用户批准时基于错误动作的所述确定的概率自动调节阈值。

由于本发明使得有可能指示保护功能的灵敏度是太高还是太低，所以达到在安全度与可靠度之间的最佳平衡。换而言之，保护功能的灵敏度设置在恰当水平。阈值可以例如是用于跳闸信号、告警或者针对保护功能的其它类型的设置和参数的限制值。