[发明专利]故障参数指示器装置和有关的方法

说明书

技术领域

本发明的方面涉及用于配电系统的故障参数指示器装置，一般来说涉及用于指示传输线上的故障的参数（尤其是故障方向）的故障参数指示器装置。另外的方面涉及定向过电流继电器，其包括这样的故障参数指示器装置并且还包括断路器。另外的方面涉及确定配电系统的传输线上的故障的故障参数的方法。

背景技术

定向过电流继电器广泛地用于例如径向和环形二次输电系统和其他配电系统的配电系统的保护。这些继电器具有使它们能够确定故障方向的功能性。这里，故障一般意指过电流，典型地来自短路。此外，故障方向在大多数情况下是二进制信息，其指示故障是前向故障还是后向故障。这里，在使上游电源连接到下游配电系统部分的电力线中（其中正常电力方向是从上游到下游），前向方向是继电器的下游，并且后向（或反向）方向是继电器的上游。

在智能电网中，分散或分布式单元可以将电力馈送到电网中或消耗来自电网的电力。从而，在智能电网中，电力流方向可随着时间而改变。在该情形下，“前向”和“反向”仍可以如上文那样相对于当前电力流而限定，使得例如如果电力流反向，则前向方向将改变。

更一般地，故障方向是故障在测量位置的哪一侧处已发生的指示符。在上文的示例中，存在两个方向，前向和后向。如果测量位置处于具有多于两个侧的电力网的节点处，可存在不只是前向或后向方向。例如，对于一个后向线路部分和两个前向线路部分所连接到的节点，故障方向可包括情况“前向-1”、“前向-2”和“后向”。

方向信息提供关于在其处故障已发生的位置的更详细的信息。该信息可用于在故障情况下停用配电系统的较小部分。例如，例如对国内供应的常规的环形主馈线在它的T-结处具有断路器。如果在该常规的环形主馈线的线路中的任何线路中存在故障，典型地整个线路段被中断。该情形可以在获得更详细的故障方向信息时改进。为了此目的，定向过电流继电器可以连同断路开关安装在线路中。利用这样的继电器-开关系统，参考电压测量允许计算故障电流和它的方向。方向信息然后可以用于仅断开适当的段，而不是整个线路。

已知的定向过电流继电器依靠参考电压相量，也称为“电压极化”，用于估计故障的方向。当故障发生时，故障电流具有关于电压相量的特性相位角，该相位角取决于故障方向。通过将电流相量（复数电流值，其实部是实际AC电流）与在电力线上的测量位置处测量的参考电压相量（在工业上称作“电压极化”）比较而确定故障方向。这需要电流和电压两者的测量。该方法在故障非常靠近继电器时变得不可靠，因为在该情况下，继电器通过短路而几乎接地（在工业上称作“近区故障”）。

此外，包括电压测量单元的过电流继电器是昂贵的。因为对于上文的布置必须大量地使用它们，这是主要的成本因素。

Eissa M.M.在IEEE Transactions on Power Delivery，IEEE Service Center，New York，NY，US，卷20，第2期 (2005年4月1日)，页566-572，XP0ll129251，ISSN：0885-8977 “Evaluation of New Current Directional Protection Technique Using Field Data”中公开了电流极化方向元件技术以使用现场中记录的故障数据确定传输线上的故障方向。为了确定故障方向，评估普通的电流信号的和。结论是，对于前向故障，故障电流信号和极化电流信号的绝对值和高于故障电流信号的绝对值。另一方面，结论是，对于反向故障，故障电流信号和极化电流信号的绝对值和低于故障电流信号的绝对值。获得的绝对值和（其不包含任何相位信息）还在提出的技术中使用来识别方向性并且因此与阈值比较。换句话说，没有使用包含相位差的值的累积。

发明内容

鉴于上文，提供根据权利要求1的确定故障参数的方法、根据权利要求12的故障参数指示器装置、根据权利要求14的定向过电流继电器和根据权利要求15的使用。可以与本文描述的实施例组合的另外的优势、特征、方面和细节从从属权利要求、描述和图而是明显的。