專利名稱：在電流互感器飽和期間的矢量估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)在電力系統(tǒng)中測(cè)量的電流波形來(lái)計(jì)算矢量以及然后根據(jù)因電流 互感器飽和而失真的波形來(lái)計(jì)算這樣的矢量。本發(fā)明更具體地涉及一種用于確定流過(guò)飽 和操作的互感器的初級(jí)繞組的電流的至少一個(gè)性質(zhì)的方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中分配的電流的量值經(jīng)常為數(shù)以百計(jì)或者數(shù)以千計(jì)安培的級(jí)別。將 電流測(cè)量監(jiān)視或者保護(hù)設(shè)備直接連接到這樣的高電流并不可行。因此，使用電流互感器 來(lái)將電流變換成適用于所述監(jiān)視或者保護(hù)設(shè)備的量值。然而這些互感器并不理想。在某些電流水平以上，它們表現(xiàn)使變換失真的飽和 現(xiàn)象。這樣的飽和在多數(shù)情況下將出現(xiàn)在系統(tǒng)中被監(jiān)視的電流并未如預(yù)期那樣表現(xiàn)之 時(shí)。這樣的偏離行為也可能因?yàn)橄到y(tǒng)中出現(xiàn)故障而出現(xiàn)。在這一類情形中，進(jìn)一步而言 經(jīng)常最重要的是，正確檢測(cè)電流的性質(zhì)。多數(shù)電流測(cè)量、監(jiān)視和保護(hù)設(shè)備必須以一種方式或者其它方式應(yīng)對(duì)這一不足。 因此而可能遭受更多麻煩的一些設(shè)備是電流測(cè)量保護(hù)設(shè)備。它們被指派為在飽和現(xiàn)象可 能處于它的最差狀態(tài)時(shí)的時(shí)間段期間基于電流來(lái)采取動(dòng)作。在保護(hù)設(shè)備中普遍讓電流信號(hào)由一對(duì)濾波器進(jìn)行濾波，這些濾波器揭示信號(hào)的 矢量表示；也就是信號(hào)的復(fù)數(shù)、量值/相位表示。矢量通常是用于保護(hù)設(shè)備內(nèi)的各種 功能的操作量。除非取得充分測(cè)量，否則電流互感器飽和可能在矢量估計(jì)中引起明顯誤差。電流互感器飽和現(xiàn)象的性質(zhì)使得在飽和現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)的間歇時(shí)段期間，被變換 (次級(jí))電流波形明顯偏離預(yù)計(jì)再現(xiàn)的未變換(初級(jí))電流波形。處理這一問(wèn)題的普通方式是通過(guò)嘗試完全恢復(fù)次級(jí)電流波形的偏離部分，以正 確復(fù)制初級(jí)電流波形，由此提供顯然不受飽和所影響的次級(jí)電流信號(hào)。為了獲得矢量表 示而對(duì)這一恢復(fù)信號(hào)的常規(guī)濾波因此將不牽涉到與電流互感器飽和有關(guān)的任何問(wèn)題。在W093/13581中描述了一種以完全重建次級(jí)電流波形為目的的技術(shù)，其中通 過(guò)對(duì)電流互感器行為進(jìn)行建模來(lái)部分恢復(fù)電流波形。描述這一類似技術(shù)的其它現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)是US6,072,310、US2005/0140352和US 6,040,689 ο一種替代技術(shù)是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)包括對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的“訓(xùn)練”。例 如，在EP 0 980 129中描述了這一點(diǎn)。然而，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能在商業(yè)應(yīng)用中并不實(shí)際。完整信號(hào)重建方法中 的一種可能最可行方法是僅基于信號(hào)模型，比如Kang 等 人 在 “A compensation Algorithm for the Distorted Secondary Current of a Current Transformer” (Eighth IEEE International Conference on Development in Power System Protection, 2004年，第140-143頁(yè))中描述的那樣。
通常，信號(hào)重建可以基于自回歸。描述這樣的技術(shù)的一篇文獻(xiàn)是 "Autoregressive Model-based Compensation Method for the Saturated Secondary Current
of a Current Transformer" (D_G Lee 等人，Proceeding (521) European Power and Energy Systems, 2006，第 287-291 頁(yè))DE 19928192描述了一種用于使用未飽和電流樣本(顯然通過(guò)使用來(lái)自信號(hào)的未 飽和部分中的檢測(cè)到的極值點(diǎn))來(lái)重建整個(gè)信號(hào)波形的方法。以完全重建次級(jí)波形為目的的所有這些技術(shù)或多或少要求數(shù)字處理資源。處理能力在許多情形中有限，并且可能希望將這一有限處理能力用于其它更迫切用途，比如 檢測(cè)故障、確定故障類型、確定與故障的距離以及確定針對(duì)故障的各種糾正動(dòng)作。因此，需要可以減少電流互感器飽和對(duì)矢量估計(jì)的負(fù)面影響而又同時(shí)限制所需 處理資源的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及提供一種針對(duì)使用有限處理資源來(lái)確定流過(guò)飽和操作的互感器的初 級(jí)繞組的電流的至少一個(gè)性質(zhì)這一問(wèn)題的解決方案。本發(fā)明通過(guò)基于比較次級(jí)繞組的檢測(cè)到的可靠極值點(diǎn)與絕對(duì)時(shí)間參考，確定初 級(jí)繞組中的電流的一個(gè)性質(zhì)，如相角來(lái)處理這一問(wèn)題。這應(yīng)當(dāng)與如下傳統(tǒng)方式做比較，該傳統(tǒng)方式通過(guò)首先完全恢復(fù)與初級(jí)繞組中的 電流波形偏離的次級(jí)電流波形部分、繼而對(duì)恢復(fù)信號(hào)進(jìn)行濾波來(lái)確定相角。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種方法，用于使用流過(guò)飽和操作的互感 器的次級(jí)繞組的不可靠檢測(cè)電流，來(lái)確定流過(guò)互感器的初級(jí)繞組的電流的至少一個(gè)性 質(zhì)，該方法使用有限處理資源。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這一目的通過(guò)如下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法用于使用流過(guò) 飽和操作的互感器的次級(jí)繞組的不可靠檢測(cè)電流，來(lái)確定流過(guò)互感器的初級(jí)繞組的電流 的至少一個(gè)性質(zhì)，該方法包括以下步驟檢測(cè)次級(jí)繞組中的電流的循環(huán)的第一可靠極值點(diǎn)；比較可靠極值點(diǎn)的出現(xiàn)時(shí)間 與絕對(duì)時(shí)間參考；以及基于該比較確定相角形式的流過(guò)初級(jí)繞組的電流的第一性質(zhì)。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種設(shè)備，用于使用流過(guò)飽和操作的互感器的次 級(jí)繞組的不可靠檢測(cè)電流，來(lái)確定流過(guò)互感器的初級(jí)繞組的電流的至少一個(gè)性質(zhì)，該設(shè) 備可以使用有限處理資源來(lái)進(jìn)行這一確定。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這一目的通過(guò)如下設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備用于使用流過(guò) 飽和操作的互感器的次級(jí)繞組的不可靠檢測(cè)電流，來(lái)確定流過(guò)互感器的初級(jí)繞組的電流 的至少一個(gè)性質(zhì)，該設(shè)備包括電流檢測(cè)單元，布置成檢測(cè)互感器的次級(jí)繞組中流動(dòng)的電流，以及電流性質(zhì)確定單元，布置成檢測(cè)次級(jí)繞組中的電流的循環(huán)的第一可靠極值點(diǎn)，比較可靠極值點(diǎn)的出現(xiàn)時(shí)間與絕對(duì)時(shí)間參考，以及基于該比較，確定相角形式的流過(guò)初級(jí)繞組的電流的第一性質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于使用流過(guò)飽和操作的 互感器的次級(jí)繞組的不可靠檢測(cè)電流，來(lái)確定流過(guò)互感器的初級(jí)繞組的電流的至少一個(gè) 性質(zhì)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品允許使用有限處理資源來(lái)進(jìn)行這一確定。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，這一目的通過(guò)一種在數(shù)據(jù)載體上提供的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品來(lái)解決，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品用于使用流過(guò)飽和操作的互感器的次級(jí)繞組的不可靠檢測(cè) 電流，來(lái)確定流過(guò)互感器的初級(jí)繞組的電流的至少一個(gè)性質(zhì)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序代碼，布置成使設(shè)備或者電流性質(zhì)確定單元在代碼加載到該設(shè)備或 者電流性質(zhì)確定單元中時(shí)進(jìn)行檢測(cè)次級(jí)繞組中的電流的循環(huán)的第一可靠極值點(diǎn)，比較可靠極值點(diǎn)的出現(xiàn)時(shí)間與絕對(duì)時(shí)間參考，以及基于該比較，確定相角形式的流過(guò)初級(jí)繞組的電流的第一性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一種變型，獲得次級(jí)繞組中的電流的循環(huán)中的第二極值點(diǎn)，然后 將其用于確定初級(jí)繞組中的電流的幅度。此處可以在互感器處于飽和狀態(tài)時(shí)，通過(guò)從循 環(huán)的第一間歇時(shí)間間隔的開始預(yù)測(cè)次級(jí)繞組中流動(dòng)的電流，來(lái)確定第二極值點(diǎn)。作為替 代，可以在互感器開始飽和操作之前，檢測(cè)第二極值點(diǎn)。本發(fā)明具有諸多優(yōu)點(diǎn)。它允許用少量處理能力，來(lái)確定飽和互感器的初級(jí)繞組 中的電流的至少一個(gè)性質(zhì)。它還以相對(duì)快的方式實(shí)現(xiàn)這一操作。很少需要或者無(wú)需預(yù)測(cè) 次級(jí)繞組中的電流。也避免對(duì)電流信號(hào)的濾波。


在下文中，將參照以下附圖描述本發(fā)明，其中圖1示意地示出了連接到在電力線中提供的電流互感器的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，圖2示意地示出了當(dāng)互感器飽和操作時(shí)在互感器的初級(jí)繞組中以及在互感器的 次級(jí)繞組中的電流的圖示，圖3示意地示出了在互感器已經(jīng)開始飽和操作之前和之后在互感器的初級(jí)繞組 的電壓、有關(guān)鐘控信號(hào)和在互感器的初級(jí)繞組中的電流的圖示，以及圖4示意地示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法中進(jìn)行的多個(gè)方法步驟。
具體實(shí)施例方式在下文中，將給出對(duì)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述。
在圖1中，示出了用于確定流過(guò)飽和操作的互感器的初級(jí)繞組的電流的至少一 個(gè)性質(zhì)的設(shè)備10。在本實(shí)施例中，提供設(shè)備10作為保護(hù)繼電器的部分。設(shè)備10連接到 電流互感器14，該電流互感器與電力系統(tǒng)中的一件設(shè)備相關(guān)地提供，該件設(shè)備在此處為 電力線12。電流互感器14因此具有連接在這一電力線中的初級(jí)繞組16并且具有次級(jí)繞 組18。設(shè)備10包括電流檢測(cè)單元20，其檢測(cè)互感器14的次級(jí)繞組18中的電流；以 及電壓檢測(cè)單元22，在互感器14處，通過(guò)電壓儀用互感器(未示出)連接到電力線12。 這些檢測(cè)單元20和22均連接到電流性質(zhì)確定單元24。電流性質(zhì)確定單元24還連接到儲(chǔ) 存器26。
圖2示出了如下圖示，該圖示概括了互感器(示出了互感器已經(jīng)開始飽和操作) 的次級(jí)繞組中的電流Is的波形以及初級(jí)繞組中的對(duì)應(yīng)電流Ip。此處已經(jīng)縮放兩個(gè)電流，以 便示出它們與彼此的關(guān)系。自然而言，初級(jí)電流Ip —般比次級(jí)電流Is大得多。此外，將 次級(jí)繞組中的電流Is表示為實(shí)線，而用虛線示出了初級(jí)繞組中的電流Ip。兩個(gè)電流均為循 環(huán)性的，并且在圖中示出了各電流的三個(gè)循環(huán)。在這一次級(jí)電流Is的第一循環(huán)中，還示 出了第一檢測(cè)點(diǎn)DPl和第二檢測(cè)點(diǎn)DP2，該第二檢測(cè)點(diǎn)DP2也是第一可靠極值點(diǎn)EP1。 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，第一和第二檢測(cè)點(diǎn)DPl和DP2僅僅是為了更好地描述本發(fā)明而示出的檢測(cè) 點(diǎn)。因此可以檢測(cè)比這兩個(gè)所示點(diǎn)更多的次級(jí)電流上的點(diǎn)。在初級(jí)電流Ip的第一循環(huán) 中，示出了多個(gè)預(yù)測(cè)電流值PVl、PV2、PV3和PV4，其中第三個(gè)值PV3是第二極值點(diǎn) EP2,并且在第一間歇時(shí)間間隔TIl中提供所有這些預(yù)測(cè)值，在第一間歇時(shí)間間隔TIl之 后是其中提供第一可靠極值點(diǎn)EPl的第二間歇時(shí)間區(qū)間TI2。此處，第一間歇時(shí)間間隔 TIl是在互感器 處于飽和狀態(tài)、即變換波形失真時(shí)，在第一循環(huán)中的時(shí)間間隔，而第二間 歇時(shí)間間隔TI2是在互感器未處于飽和狀態(tài)、即變換波形未失真時(shí)，在第一循環(huán)中的時(shí)間 間隔。圖3示出了在互感器已經(jīng)開始飽和操作之前和之后，在互感器的初級(jí)繞組的隨 時(shí)間變化的電壓UP。這一電壓是循環(huán)性的，并且也是周期性的。圖3也示出了在互感 器已經(jīng)開始飽和操作之前和之后在初級(jí)繞組中的電流Ip。也就是說(shuō)，如通過(guò)正在提高的 幅度以及通過(guò)引入呈指數(shù)減少的直流分量所看到的那樣，它已經(jīng)開始飽和操作。在附圖 中，還示出了電壓Up在這一電壓的周期中的多個(gè)具體時(shí)間位置(此處為最小電壓CP)以 及基于這些規(guī)則地重復(fù)出現(xiàn)的曲線位置水平而生成的多個(gè)時(shí)鐘脈沖CL。還示出了與在互 感器已經(jīng)開始飽和操作之前的電流關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱相位以及與在互感器已經(jīng)開始飽和操作 之后的電流關(guān)聯(lián)的相位CI115在下文中，將參照上述圖1-圖3以及圖4，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的工作，其中圖 4示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法中進(jìn)行的多個(gè)方法步驟的流程圖。本發(fā)明涉及一種在電力系統(tǒng)中的保護(hù)設(shè)備；也就是可以快速檢測(cè)異常條件并 且采取適當(dāng)動(dòng)作(比如斷開系統(tǒng)中引起異常條件的部分)的裝置，比如保護(hù)繼電器或者 IED?？梢杂蛇@樣的設(shè)備監(jiān)視的典型對(duì)象的例子是開關(guān)、互感器和電力線。在圖1中示 出了形式為電力線12的一個(gè)這樣的電力系統(tǒng)對(duì)象。保護(hù)設(shè)備通常包含用于通過(guò)比較系統(tǒng) 的量與閾值來(lái)測(cè)試系統(tǒng)狀況的功能。一種這樣的系統(tǒng)量可以是電流。在這樣做時(shí)經(jīng)常使 用信號(hào)的矢量。電流的量值和相角這兩個(gè)性質(zhì)因此可以單獨(dú)或者聯(lián)合用作系統(tǒng)狀況的指 標(biāo)。因此重要的是估計(jì)它們。本發(fā)明涉及提供一種用于確定這些性質(zhì)中的至少一個(gè)性質(zhì) 并且然后至少確定相角的方法和設(shè)備。如前文提到的那樣，此處還提供這一設(shè)備作為保 護(hù)設(shè)備(如保護(hù)繼電器)的部分。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，作為替代，可以提供它作為單獨(dú) 設(shè)備。在如上文提到的這樣的對(duì)象中流動(dòng)的電流在許多情況下如此之大以至于不能直 接測(cè)量它，必須使用電流互感器。在這樣的監(jiān)視中，設(shè)備10的電流檢測(cè)單元20經(jīng)由互 感器14的次級(jí)繞組18檢測(cè)電流，并且經(jīng)常也經(jīng)由設(shè)備10的電壓檢測(cè)單元22檢測(cè)電力線 12的電壓。檢測(cè)這些量以便例如監(jiān)視電力系統(tǒng)中的故障。電流互感器14的規(guī)格被設(shè)定為用于在正常條件期間(即例如在電力線12中的電流落在限定好的電流限制內(nèi)時(shí))令人滿意地操作。然而，如果故障出現(xiàn)，則電流可能具 有超出互感器的規(guī)格設(shè)定限制以外的值。在這一情況下，當(dāng)在互感器14的次級(jí)繞組18 中的電流Is不可靠時(shí)，互感器14將開始飽和操作。在圖2中舉例示出了這一點(diǎn)，其中可 見在次級(jí)繞組18中的電流Is并不類似于初級(jí)繞組16中的電流IP。電流有失真。因此， 未恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)在對(duì)象12中流動(dòng)的電流，這可能負(fù)面地影響對(duì)這一電流的監(jiān)視，這又可能 導(dǎo)致在故障出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤動(dòng)作或者未進(jìn)行動(dòng)作。本發(fā)明涉及以簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)方式彌補(bǔ)這一點(diǎn)。本發(fā)明還利用如下事實(shí)當(dāng)互感器飽和操作時(shí)，它將不總是飽和，電流或者信 號(hào)的一些部分正確，并且可以加以使用。由于電流互感器規(guī)格設(shè)定慣例，預(yù)計(jì)僅波形的正或者負(fù)部分而并非二者同時(shí)因 飽和而遭受失真。因此，假設(shè)波形實(shí)質(zhì)上為正弦信號(hào)，循環(huán)的至少一部分未受飽和所影 響，并且在確定電流的性質(zhì)時(shí)使用這一部分。因此，需要確定哪個(gè)部分未受影響。這可以用多種已知技術(shù)來(lái)完成，下文將描 述其中一些技術(shù)。為了能夠進(jìn)行本發(fā)明的方法步驟，設(shè)備10還必須提供絕對(duì)時(shí)間參考CL，該絕對(duì) 時(shí)間參考CL有利地與在互感器開始飽和操作之前在初級(jí)繞組測(cè)量的周期信號(hào)的周期相關(guān) 聯(lián)。這一周期信號(hào)可以有利地是在互感器14的初級(jí)繞組16的電力線12的電壓UP。電 壓即使在故障期間仍然通常以某一形式可用，因此，它也可以在互感器已經(jīng)開始飽和操 作之后用于參考。時(shí)間參考還可以與在這一周期信號(hào)的周期中的具體位置(時(shí)鐘位置CP) 關(guān)聯(lián)。在本例中，用作時(shí)鐘位置CP的是初級(jí)繞組16的電壓Up的最小電壓。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí) 至IJ，可以使用周期內(nèi)的任何其它點(diǎn)。也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以類似方式，有可能也使用在飽和 出現(xiàn)之前檢測(cè)的在電流上的位置。然而，然后可以在互感器已經(jīng)開始飽和操作之后，不 使用它。然后使用這一時(shí)鐘位置CP來(lái)生成提供絕對(duì)時(shí)間參考的時(shí)鐘信號(hào)CL。這一時(shí)鐘 信號(hào)CL可以由電流性質(zhì)確定單元24以如下方式生成。電流性質(zhì)確定單元24可以連續(xù)地 接收電壓檢測(cè)單元22測(cè)量的電壓，并且比較這些電壓與如下閾值，該閾值對(duì)應(yīng)于在初級(jí) 繞組16的電力線12的最小電壓。每當(dāng)電壓達(dá)到閾值時(shí)，就生成鐘控脈沖。以這一方式 提供絕對(duì)時(shí)間參考CL。此處也有可能將儲(chǔ)存器26用于存儲(chǔ)關(guān)于絕對(duì)時(shí)間參考的數(shù)據(jù)。實(shí)際方法始于電流性質(zhì)確定單元24檢測(cè)到互感器已經(jīng)開始飽和操作(步驟28)。 這可以根據(jù)在EP 0 506 035中提到的原理來(lái)完成，該文獻(xiàn)通過(guò)引用結(jié)合于此。它可以具 體通過(guò)以下操作來(lái)完成檢測(cè)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電流，對(duì)相同時(shí)間點(diǎn)的電流進(jìn)行積分，比 較電流的絕對(duì)值與第一閾值，比較電流導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值與第二閾值，以及比較在上文提到 的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)之前短暫時(shí)間(通常為幾ms)的電流的絕對(duì)值與第三閾值，并且如果未超過(guò) 第一和第二閾值而超過(guò)第三閾值則確定互感器飽和。此處，第一閾值可以設(shè)置成電流的 額定值的百分之一或者百分之幾，第二閾值可以設(shè)置成在正弦波形的電流導(dǎo)數(shù)的最小值 的百分之一或者百分之幾，并且第三閾值可以設(shè)置為接近電流互感器的額定值的值。隨后，電流性質(zhì)確定單元24確定其中出現(xiàn)第一可靠極值點(diǎn)EPl的可檢測(cè)次級(jí)電 流值范圍的區(qū)域(步驟30)。此處，可以確定第一可靠極值點(diǎn)EPl出現(xiàn)于可檢測(cè)次級(jí)電 流值范圍的哪一半中?？梢酝ㄟ^(guò)也考察在檢測(cè)飽和時(shí)使用的電流的符號(hào)或者極性(即方向)，并且可能也考察電流導(dǎo)數(shù)的符號(hào)或者極性，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。以這一方式，可以對(duì)在 次級(jí)繞組中檢測(cè)的電流值進(jìn)行分類。在檢測(cè)到飽和的時(shí)間點(diǎn)周圍檢測(cè)的電流值于是將位 于其中不能檢測(cè)到可靠極值點(diǎn)的區(qū)域，此處由第一檢測(cè)點(diǎn)DPl舉例表示，而此處由第二 檢測(cè)點(diǎn)DP2舉例表示的檢測(cè)到的具有相反符號(hào)或者極性的電流值將位于其中能夠檢測(cè)到 可靠極值點(diǎn)的區(qū)域中。以這一方式，有可能確定互感器飽和操作以及其中可以檢測(cè)到可 靠極值點(diǎn)的可檢測(cè)電流值范圍的區(qū)域。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這僅是用于進(jìn)行上文提到的確定的一種方式。同樣，也有可能通過(guò)基于次級(jí)繞組的電流波形來(lái)估計(jì)互感器心通量。由于電流性質(zhì)確定單元24現(xiàn)在已經(jīng)確定了第一可靠極值點(diǎn)的主要區(qū)域，因此有 可能通過(guò)檢測(cè)哪個(gè)電流值為最小電流值(如果這一極值點(diǎn)具有負(fù)極性)或者代之以最大值 來(lái)直接檢測(cè)它，即互感器在循環(huán)中未飽和操作時(shí)所在的極值點(diǎn)EPl (步驟32)。在本例中 它是最小值。隨后，電流性質(zhì)確定單元24比較第一可靠極值點(diǎn)EPl的出現(xiàn)時(shí)間與絕對(duì)時(shí) 間參考CL(步驟34)，并且通過(guò)這一比較來(lái)確定相角Ci1(步驟36)。此處，可能可以相 對(duì)于標(biāo)稱相角提供這一相角αι(例如作為差值)，從而獲得相角變化。在互感器的初級(jí)繞組中流動(dòng)的電流的這一相角α ！或者第一性質(zhì)在諸多安全應(yīng)用 中為所需的全部。此處，因此獲得相角CI1,而無(wú)需進(jìn)行對(duì)次級(jí)繞組18中的電流形狀的 預(yù)測(cè)。以這一方式，可以大量節(jié)省處理能力，該節(jié)省的處理能力可以用于其它目的、例 如分析故障起因并且提供故障對(duì)策。在一些實(shí)例中有利的是還獲得電流的另一性質(zhì)，即幅度。為了完成這一點(diǎn)，電 流性質(zhì)確定單元24可以首先確定第一間歇時(shí)間間隔TIl的開始(步驟38)。這可以實(shí)際上 有利地與確定其中將發(fā)現(xiàn)可靠極值點(diǎn)的可檢測(cè)次級(jí)電流值范圍的區(qū)域同時(shí)進(jìn)行。由于互 感器的飽和性質(zhì)，在也檢測(cè)到飽和時(shí)的時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)的次級(jí)電流的這樣的第二不可靠極值 點(diǎn)(比如圖2中的第一檢測(cè)點(diǎn)DPI)將事實(shí)上根本未對(duì)應(yīng)于初級(jí)繞組中的電流的極值點(diǎn)。 然而，它將使得能夠確定第一間歇時(shí)間間隔TIl的起始點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，因此可以在次 級(jí)電流的循環(huán)中的這一第一檢測(cè)值DPl的檢測(cè)時(shí)點(diǎn)開始進(jìn)行電流預(yù)測(cè)。因此從該區(qū)間的 開始，預(yù)測(cè)在第一間歇時(shí)間間隔TIl中的電流(步驟40)。在圖2中，示出了四個(gè)這樣 的預(yù)測(cè)值PV1、PV2、PV3和PV4?？梢允褂霉曰貧w技術(shù)來(lái)進(jìn)行這樣的預(yù)測(cè)。通過(guò) 這一預(yù)測(cè)，然后確定實(shí)際重建第二極值點(diǎn)EP2(步驟42)，該極值點(diǎn)在此處對(duì)應(yīng)于初級(jí)電 流的最大值?？梢匀菀椎刈R(shí)別已經(jīng)達(dá)到第二極值點(diǎn)EP2，因?yàn)樵谒昂椭蟮念A(yù)測(cè)值 PV2和PV4將更低(如果它是最大值)或者更高(如果它是最小值)。一旦已經(jīng)確定第 二極值點(diǎn)EP2，然后停止預(yù)測(cè)(步驟44)?；趦蓚€(gè)極值點(diǎn)EPl和EP2，然后確定信號(hào)幅 度的近似值，即初級(jí)繞組中的電流幅度是簡(jiǎn)單的事情(步驟46)。這通常基于兩個(gè)極值點(diǎn) EPl與EP2之差來(lái)確定。隨后可以在互感器仍然飽和操作之時(shí)，針對(duì)后繼循環(huán)以相同方 式重復(fù)該方法。以這一方式，因此有可能獲得出于故障確定和故障定位目的而可能需要的這一 特定信號(hào)的整個(gè)矢量。這還利用仍然遠(yuǎn)低于為了重建整個(gè)信號(hào)而需要的處理能力以下的 有限數(shù)量的附加處理能力來(lái)完成。本發(fā)明因此允許使用少量處理能力來(lái)確定飽和互感器的初級(jí)繞組中的電流的至 少一個(gè)性質(zhì)。本發(fā)明還以相對(duì)快的方式完成這一點(diǎn)。很少需要或者無(wú)需預(yù)測(cè)次級(jí)繞組中的電流。也避免對(duì)電流信號(hào)的濾波?？梢酝ㄟ^(guò)處理器以及如下存儲(chǔ)器來(lái)提供根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的電流性質(zhì)確定單 元，該存儲(chǔ)器包括實(shí)施這一單元的功能的計(jì)算機(jī)程序代碼，而可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電流和電壓 檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓和電流檢測(cè)單元。儲(chǔ)存器可以是任何適當(dāng)存儲(chǔ)器，比如RAM存儲(chǔ)器。 事實(shí)上可以用計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式提供上文提到的計(jì)算機(jī)程序代碼，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)如CD ROM或者其它類型的存儲(chǔ)介質(zhì)上提供的所述計(jì)算機(jī)程序 代碼，并且配置成使設(shè)備在所述代碼加載到所述設(shè)備中時(shí)執(zhí)行上述電流性質(zhì)確定單元的 功能?？梢杂枚喾N方式變化本發(fā)明。在電壓用于提供絕對(duì)時(shí)間參考的情況下，可以省 略儲(chǔ)存器。在電流用于獲得時(shí)間參考的情況下，可以省略電壓檢測(cè)單元。如前文提到的 那樣，有可能在無(wú)需幅度的情況下僅確定相角，而不確定幅度。這也可以在飽和并不如 此嚴(yán)重的情況下也可以執(zhí)行。在這一情況下，有可能將上文提到的第一檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置成第 二極值點(diǎn)。還有可能的是，循環(huán)的第二極值點(diǎn)出現(xiàn)于互感器開始飽和操作之前。在這一 情況下，有可能直接檢測(cè)這一第二極值點(diǎn)，這因此也是可靠的。在這一特殊情況下，也 無(wú)需預(yù)測(cè)所討論的循環(huán)中的電流。根據(jù)前文討 論清楚的是，可以用多種方式變化本發(fā)明。因而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明 僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種用于使用流過(guò)飽和操作的互感器(14)的次級(jí)繞組(18)的不可靠檢測(cè)電流(Is) 來(lái)確定流過(guò)所述互感器的初級(jí)繞組(16)的電流(Ip)的至少一個(gè)性質(zhì)的方法，包括以下步 驟檢測(cè)(32)所述次級(jí)繞組中的電流的循環(huán)的第一可靠極值點(diǎn)(EPl)，比較(34)所述可靠極值點(diǎn)(EPl)的出現(xiàn)時(shí)間與絕對(duì)時(shí)間參考(CL)，以及基于所述比較，確定(36)相角(Ci1)形式的流過(guò)所述初級(jí)繞組的電流的第一性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟確定(30)其中能夠檢測(cè)所述第一 可靠極值點(diǎn)(EPl)的可檢測(cè)次級(jí)電流值范圍的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中確定所述區(qū)域是基于在確定(28)所述互感器飽 和操作時(shí)所檢測(cè)的電流的極性。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述絕對(duì)時(shí)間參考(CL)是與至少在所述 互感器(14)開始飽和操作之前在所述初級(jí)繞組(16)測(cè)量的周期信號(hào)(Up)的周期相關(guān)聯(lián) 的參考。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述絕對(duì)時(shí)間參考(CL)與至少在所述互感器 開始飽和操作之前在所述初級(jí)繞組測(cè)量的所述信號(hào)(Up)的周期中的具體位置(CP)相關(guān)聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的方法，其中所述信號(hào)是在所述互感器的所述初級(jí)繞組 測(cè)量的所述電壓(Up)。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括以下步驟獲得(42)所述次級(jí)繞組中 的電流的所述循環(huán)中的第二極值點(diǎn)(EP2)；以及基于所述循環(huán)的兩個(gè)極值點(diǎn)(EP1，EP2) 確定(46)幅度的形式的流過(guò)所述初級(jí)繞組的電流的第二性質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述獲得第二極值點(diǎn)的步驟包括確定(42)所 述次級(jí)繞組中的電流的所述循環(huán)中的第二重建極值點(diǎn)(EP2)，所述第二極值點(diǎn)在所述互 感器處于飽和狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)于所述循環(huán)的第一間歇時(shí)間間隔(TIl)期間，所述確定通過(guò)從所 述第一間歇時(shí)間間隔的開始預(yù)測(cè)(40)所述次級(jí)繞組中流動(dòng)的電流來(lái)進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中一旦已經(jīng)確定所述第二極值點(diǎn)(EP2)，就停止 (44)所述預(yù)測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述獲得第二極值點(diǎn)的步驟包括檢測(cè)在所述 互感器開始飽和操作之前出現(xiàn)的所述循環(huán)的第二可靠極值點(diǎn)。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括以下步驟在評(píng)估其中提供有所述互 感器的電力系統(tǒng)的故障時(shí)使用至少一個(gè)所述確定的電流性質(zhì)。
12.—種用于使用流過(guò)飽和操作的互感器(14)的次級(jí)繞組(18)的不可靠檢測(cè)電流(Is) 來(lái)確定流過(guò)所述互感器的初級(jí)繞組(16)的電流(Ip)的至少一個(gè)性質(zhì)的設(shè)備(10)，包括電流檢測(cè)單元(20)，布置成檢測(cè)所述互感器的所述次級(jí)繞組中流動(dòng)的電流，以及電流性質(zhì)確定單元(24)，布置成檢測(cè)所述次級(jí)繞組(18)中的電流(Is)的循環(huán)的第一可靠極值點(diǎn)(EPl)，比較所述可靠極值點(diǎn)(EPl)的出現(xiàn)時(shí)間與絕對(duì)時(shí)間參考(CL)，以及基于所述比較，確定相角(α)形式的流過(guò)所述初級(jí)繞組的電流的第一性質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備(10)，其中所述電流性質(zhì)確定單元(24)還被布置成確定其中能夠檢測(cè)所述第一可靠極值點(diǎn)(EPl)的可檢測(cè)次級(jí)電流值范圍的區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備(10)，其中確定所述區(qū)域是基于在確定所述互感器 飽和操作時(shí)所檢測(cè)的電流的極性。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其中所述絕對(duì)時(shí)間參考 (CL)是與至少在所述互感器開始飽和操作之前在所述初級(jí)繞組測(cè)量的周期信號(hào)的周期相 關(guān)聯(lián)的參考。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備(10)，其中所述絕對(duì)時(shí)間參考與至少在所述互感器 開始飽和操作之前在所述初級(jí)繞組測(cè)量的所述周期信號(hào)(Up)的周期中的具體位置(CP) 相關(guān)聯(lián)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或者16所述的設(shè)備(10)，其中所述周期信號(hào)是電壓檢測(cè)單元 (22)在所述互感器的所述初級(jí)繞組測(cè)量的所述電壓(UP)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-17中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其中所述電流性質(zhì)確定 單元還被布置成獲得所述次級(jí)繞組中的電流的所述循環(huán)中的第二極值點(diǎn)(EP2)；以及 基于所述循環(huán)的兩個(gè)極值點(diǎn)(EP1，EP2),確定幅度形式的流過(guò)所述初級(jí)繞組的電流的第 二性質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備(10)，其中所述電流性質(zhì)確定單元(24)在獲得第二 極值點(diǎn)時(shí)被布置成確定所述次級(jí)繞組中的電流的所述循環(huán)中的第二重建極值點(diǎn)(EP2)， 所述第二極值點(diǎn)在所述互感器處于飽和狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)于所述循環(huán)的第一間歇時(shí)間間隔(TIl) 期間，以及所述確定通過(guò)從所述第一間歇時(shí)間間隔的開始預(yù)測(cè)所述次級(jí)繞組中流動(dòng)的電 流來(lái)進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備(10)，其中所述電流性質(zhì)確定單元(24)還被布置成 一旦已經(jīng)確定所述第二極值點(diǎn)，就停止所述預(yù)測(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備(10)，其中所述電流性質(zhì)確定單元(24)在獲得第二 極值點(diǎn)時(shí)被布置成檢測(cè)在所述互感器開始飽和操作之前出現(xiàn)的所述循環(huán)的第二可靠極值點(diǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求12-21中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其中它是保護(hù)繼電器， 以及還被布置成在評(píng)估其中提供有所述互感器的電力系統(tǒng)的故障時(shí)使用至少一個(gè)所述確 定的電流性質(zhì)。
23.—種在數(shù)據(jù)載體上提供的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于使用流過(guò)飽和操作的互感器(14) 的次級(jí)繞組(18)的不可靠檢測(cè)電流(Is)，來(lái)確定流過(guò)所述互感器的初級(jí)繞組(16)的電流 (Ip)的至少一個(gè)性質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序代碼，布置成使設(shè)備或者電流性質(zhì)確定單元在所述代碼加載到所述設(shè)備 或者電流性質(zhì)確定單元中時(shí)進(jìn)行檢測(cè)所述次級(jí)繞組(18)中的電流(Is)的循環(huán)的第一可靠極值點(diǎn)(EPl)，比較所述可靠極值點(diǎn)(EPl)的出現(xiàn)時(shí)間與絕對(duì)時(shí)間參考(CL)，以及基于所述比較，確定相角(α)形式的流過(guò)所述初級(jí)繞組的電流的第一性質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于使用流過(guò)飽和操作的互感器的次級(jí)繞組的不可靠檢測(cè)電流(IS)，來(lái)確定流過(guò)互感器的初級(jí)繞組的電流(IP)的至少一個(gè)性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)次級(jí)繞組中的電流的循環(huán)的第一可靠極值點(diǎn)(EP1)以及將其與絕對(duì)時(shí)間參考做比較?；谠摫容^，然后確定相角形式的流過(guò)初級(jí)繞組的電流的第一性質(zhì)。
文檔編號(hào)G01R15/18GK102027381SQ200880129123
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者B·韋斯特曼, H·阿什赫武德, M·阿克 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司