[发明专利]用于在数字变电站内检测电力系统干扰的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及数字变电站内的电力系统，更具体地说，涉及用于检测电力系统内的干扰的方法、使用所述方法的设备以及数字变电站。

背景技术

电力系统是用于供给、传输和使用电力的电气部件的网络。输电线被认为是电力系统中的主要元件。输电线中发生的任何干扰都需要被检测，并且一旦发生指示故障的干扰，则将其隔离。因此，高速和安全的保护对于维持可靠的电力系统以满足客户的日常需求是必要的。使用通常布置在电力系统的变电站中的阻抗继电器来保护输电线。专利WO 2013/064176 A1公开了一个这样的示例。根据该专利，提供了一种输电线中的故障检测的方法。该故障检测基于故障引起的行波。特别地，设置了电压传感器和电流传感器，例如电压互感器和电流互感器，用于测量输电线的端部的电压和电流，并且设置了估测装置以用于基于由电压传感器和电流传感器执行的电压和电流测量估测故障前电压和电流以及估测故障引起的行波的振幅。在变电站中，电流互感器和电压互感器的次级侧通过线缆直接连接到继电器。

随着数字技术的发展，数字变电站内的电力系统越来越受欢迎，其中在电气参数传感器(如电压传感器和电流传感器)与智能电子设备(IED)之间设置了合并单元。通过输电线的一端处的电气参数传感器测量的电气参数通过合并单元和过程总线被连续地通信至IED。关于行波保护，电气参数传感器通常需要更高的采样率来获取行波波前的高频瞬变，例如10kHz至10MHz。而根据对于数字变电站的IEC61850标准，用于保护的合并单元的采样率对于60Hz电力系统为4.8kHz，对于50Hz电力系统为4kHz。对于60Hz和50Hz电力系统的过程总线方案也分别针对4.8kHz和4kHz的采样率而设计。过程总线的带宽不足够宽到能够从电气参数传感器的较高采样率传输样本。因此，过程总线的带宽限制可以被认为是实现基于行进波的保护和用于数字变电站环境内的电力系统的故障定位的主要挑战或瓶颈。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在数字变电站内检测电力系统中的干扰的方法，包括：感测输电线的端部处的电气参数；对感测到的电气参数进行采样；使用信号处理方法从样本的高频分量中提取行波信息；以及在提取的行波信息指示发生干扰的情况下，将提取的行波信息从数字变电站的合并单元或非常规互感器发送到数字变电站的智能电子设备。

根据本发明的另一方面，提供了一种在数字变电站内的用于电力系统的干扰检测设备，包括：电气参数传感器，用于感测输电线的端部处的电气参数；采样装置，用于对所感测的电气参数进行采样；处理器，用于使用信号处理方法从样本的高频分量中提取行波信息，并判断行波信息是否指示发生干扰；以及发射器，用于在提取的行波信息指示发生干扰的情况下，将提取的行波信息从数字变电站的合并单元或非常规互感器发送到数字变电站的智能电子设备。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括干扰检测设备、合并单元和智能电子设备的数字变电站。

与感测到的电气参数的样本数据量相比，减少了表示提取的行波信息的数据量。因此，提取的行波信息可以经由具有相对较窄带宽的数据链路(例如标准IEC 61850下的过程总线)传输。

干扰检测设备比传统方式具有若干优点，例如重复使用具有相对较窄带宽的过程总线以将干扰引入信息传送到IED，更高效地利用过程总线的带宽，降低了IED的成本，以及减少了IED的处理器负载和数字变电站内的通信负担。

附图说明

将参照附图中示出的优选示例性实施例在下文中更详细地解释本发明的主题，其中：

图1示出了根据本发明的实施例在数字变电站内具有数字变电站的电力系统；

图2A和2B示出了根据本发明的实施例的使用小波变换从电压干扰的高频分量中提取行波信息；

图3示出了根据本发明的另一个实施例的具有数字变电站的电力系统；以及

图4示出了用于在数字变电站内检测电力系统中的干扰的方法所涉及的主要步骤。

附图中使用的附图标记及其含义在附图标记列表中以总览的形式列出。原则上，相同的部件在附图中设有相同的附图标记。

具体实施方式