差動保護(hù)方法和用于執(zhí)行差動保護(hù)方法的保護(hù)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生故障信號的差動保護(hù)方法，其中在部件的至少兩個不同 測量位置分別測量電流測量值，利用該電流測量值形成差電流值和穩(wěn)定值，并且如果在觸 發(fā)區(qū)域檢查的范圍內(nèi)確定，在使用差電流值和分別對應(yīng)的穩(wěn)定值的條件下形成的測量值對 位于預(yù)設(shè)的觸發(fā)區(qū)域中，則產(chǎn)生故障信號。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的用于執(zhí)行差動保護(hù)方 法的電保護(hù)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于執(zhí)行差動保護(hù)方法的保護(hù)設(shè)備被用于監(jiān)視供電網(wǎng)的不同部件，例如輸電線、 匯流排和變壓器。在此，在受監(jiān)視的部件的至少兩個不同測量位置采集流過測量位置的電 流，并且以電流測量值的形式輸送給保護(hù)設(shè)備。保護(hù)設(shè)備通過符號正確的加法從電流測量 值中形成差電流值，其被用于判斷受監(jiān)視的部件的運(yùn)行狀態(tài)。在無故障情況下，差電流值位 于接近零的區(qū)域內(nèi)，因為在此簡而言之流入部件的電流又從中流出。相反，如果得到差電流 值明顯偏離零，則能夠斷定有故障的運(yùn)行狀態(tài)，例如內(nèi)部短路，從而必須通過斷開限定部件 的開關(guān)裝置例如功率開關(guān)來中斷故障電流。為此，保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的故障信號，其導(dǎo)致開 關(guān)斷開其開關(guān)觸點(diǎn)。
[0003] 因為在實(shí)踐中不存在理想的關(guān)系，例如差電流值在無故障情況下精確等于零值， 所以必須為差電流值找到合適的比較值。為此，使用所謂的穩(wěn)定值，其分別根據(jù)部件而不同 地計算，例如在輸電線差動保護(hù)中，以各個電流測量值絕對值的和得到穩(wěn)定值。如果將差電 流值和所對應(yīng)的穩(wěn)定值繪制在觸發(fā)圖中，則各自的測量值對或者位于規(guī)定的觸發(fā)區(qū)域之內(nèi) 或者之外，從而通過評估測量值對的位置能夠斷定故障信號的形成：如果測量值對位于預(yù) 設(shè)的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)，則產(chǎn)生故障信號。
[0004] 如果一個或多個所使用的電流互感器，特別是在瞬時條件下在大電流的內(nèi)部或外 部故障的開始時，達(dá)到飽和，而由其輸出的次級電流走向不能代表初級側(cè)電流走向的正確 反映，則在此例如會遇到問題。在這種情況下，例如會在外部故障、也就是在位于受監(jiān)視的 部件之外的故障情況下錯誤地識別到顯著的差電流，并因此產(chǎn)生故障信號，而另一方面在 內(nèi)部故障、也就是直接涉及受監(jiān)視的部件的故障情況下錯誤地由于過小確定的差電流而不 形成故障信號。
[0005] 例如從WO 2008/025309 Al中已知一種開頭提到類型的差動保護(hù)方法和一種相應(yīng) 的差動保護(hù)設(shè)備。在已知的差動保護(hù)設(shè)備中，對在不同測量位置采集的電流走向關(guān)于相似 性進(jìn)行檢查，并且根據(jù)識別到的相似性來匹配差動保護(hù)的觸發(fā)敏感度。以這種方式可以達(dá) 到，在例如由于互感器飽和而不相似的電流走向時，相應(yīng)地降低差動保護(hù)設(shè)備的敏感度，從 而不會輸出不希望的故障信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種替代方法或者保護(hù)設(shè)備，用于在出現(xiàn)互感 器飽和的情況下也選擇性地區(qū)分外部故障與內(nèi)部故障，并且在存在內(nèi)部故障時以高可靠性 產(chǎn)生故障信號。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題通過此類方法解決，其中從相繼的差電流值和對應(yīng)穩(wěn)定 值中形成估計的差電流值和對應(yīng)的估計的穩(wěn)定值，利用它們估計差電流值和穩(wěn)定電流值的 預(yù)計將來走向的至少一個值，并且為觸發(fā)區(qū)域檢查而評估由所估計的差電流值和分別對應(yīng) 的估計的穩(wěn)定值所形成的測量值對的位置。
[0008] 本發(fā)明基于以下知識，即使在瞬時過渡階段中在大電流的內(nèi)部或外部故障開始 時，電流互感器通常也存在短暫的不飽和狀態(tài)，因此在該不飽和時間內(nèi)采集的電流測量值 可靠地形成受監(jiān)視的部件的狀態(tài)。如果現(xiàn)在使用基于這些可靠的電流測量值確定的差電流 值和穩(wěn)定值來形成估計的差電流值和穩(wěn)定值，其用于估計差電流值和穩(wěn)定值的預(yù)計將來走 向的至少一個值，則基于此在一定程度上可以推斷差電流值和穩(wěn)定值將來的、在可能的飽 和階段期間存在的值。如果將這些估計值用于觸發(fā)區(qū)域檢查，則由此即使在可能出現(xiàn)的互 感器飽和情況下也可以判定是否存在內(nèi)部或外部故障，從而避免由于電流互感器飽和引起 的錯誤觸發(fā)。
[0009] 能夠?qū)ζ鋺?yīng)用所描述的差動保護(hù)方法的部件可以是任意的：作為部件例如可以是 輸電線、變壓器、匯流排、電網(wǎng)部分等類似物。
[0010] 由電流測量值通過符號正確的加法形成差電流值，而按部件特定地、即根據(jù)受監(jiān) 視部件類型而不同地形成穩(wěn)定值：例如在輸電線或匯流排作為受監(jiān)視部件來形成穩(wěn)定值的 情況下，將所有測量位置的電流測量值的絕對值相加，而在變壓器作為受監(jiān)視部件的情況 下，使用電流測量值的RMS值作為穩(wěn)定值。優(yōu)選在多相部件中，按相采集測量位置處的電流 測量值，并且相應(yīng)地按相形成差電流值以及穩(wěn)定值。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式在于，為形成各自估計的差電流值分別使 用當(dāng)前的差電流值和其前面緊鄰的差電流值，并且為形成各自估計的穩(wěn)定值分別使用當(dāng)前 的穩(wěn)定值和其前面緊鄰的穩(wěn)定值。
[0012] 以這種方式可以非?？焖俚卦诔霈F(xiàn)內(nèi)部或外部故障之后，也就是僅使用兩個相繼 的電流測量值（或從中形成的差電流值和穩(wěn)定值）判定存在內(nèi)部或外部故障。特別地，該 判定可以比使用差電流值和穩(wěn)定值的所謂的RMS(均方根）更快做出，因為對于后者明顯需 要更多的差電流值或穩(wěn)定值，直到其表示實(shí)際的電流走向的可靠反映；在出現(xiàn)互感器飽和 時此外通常沒有足夠多的來自無飽和時間的用于形成可靠的RMS值的測量值。
[0013] 按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在此可以設(shè)置，各自估計的值給出 差電流值的預(yù)計將來走向的幅度和穩(wěn)定值的預(yù)計將來走向的幅度。
[0014] 由此，在出現(xiàn)故障時，已經(jīng)可以在瞬時過渡階段開始時利用幅度估計差電流值和 穩(wěn)定值各自的最大值，并且用于判定存在內(nèi)部或外部故障。
[0015] 具體地，在此可以設(shè)置，分別在使用借助積分器形成的第一估計值分量和借助微 分器形成的第二估計值分量的情況下，形成各自估計的差電流值和各自估計的穩(wěn)定值。
[0016] 以這種方式，可以在使用相對簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算情況下，即一方面通過微分（或形 成導(dǎo)數(shù)）而另一方面通過積分以足夠精確度形成估計值。
[0017] 具體地，解釋例如借助穩(wěn)定值的幅度形成估計值，對于差電流值的執(zhí)行方式是類 似的。
[0018] 基于基本上正弦的信號按照以下三角函數(shù)關(guān)系（1)形成穩(wěn)定值的將來期待的走 向的幅度A:
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種用于產(chǎn)生故障信號（F)的差動保護(hù)方法，其中， _在部件的至少兩個不同的測量位置（12a，12b)分別測量電流測量值， -利用所述電流測量值形成差電流值和穩(wěn)定值，并且 -如果在觸發(fā)區(qū)域檢查的范圍內(nèi)確定，使用差電流值和各自對應(yīng)的穩(wěn)定值所形成的測 量值對位于預(yù)設(shè)的觸發(fā)區(qū)域（30)中，則產(chǎn)生故障信號（F)， 其特征在于， _從相繼的差電流值和對應(yīng)的穩(wěn)定值中形成估計的差電流值和對應(yīng)的估計的穩(wěn)定值， 利用它們估計差電流值和穩(wěn)定電流值的預(yù)計將來走向的至少一個值，并且 -為觸發(fā)區(qū)域檢查而評估由所估計的差電流值和分別對應(yīng)的估計的穩(wěn)定值所形成的測 量值對的位置。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， _為形成各自估計的差電流值，分別使用當(dāng)前的差電流值和其前面緊鄰的差電流值，并 且 _為形成各自估計的穩(wěn)定值，分別使用當(dāng)前的穩(wěn)定值和其前面緊鄰的穩(wěn)定值。
3. 按照權(quán)利要求2所述的方法， 其特征在于， _各自估計的值給出所述差電流值的預(yù)計將來走向的幅度和所述穩(wěn)定值的預(yù)計將來走 向的幅度。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， _分別在使用借助積分器形成的第一估計值分量和借助微分器形成的第二估計值分量 的情況下，形成各自估計的差電流值和各自估計的穩(wěn)定值。
5. 按照上述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 其特征在于， -如果預(yù)設(shè)數(shù)量的相繼的測量值對位于預(yù)設(shè)的穩(wěn)定區(qū)域（51)內(nèi)，則阻止輸出故障信號 (F)。
6. 按照上述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 其特征在于， -將所估計的差電流值也與差電流閾值進(jìn)行比較，并且 -如果預(yù)設(shè)數(shù)量的相繼的估計的差電流值超過差電流閾值時，則也產(chǎn)生故障信號（F)。
7. -種用于形成故障信號（F)的電保護(hù)設(shè)備（10)， -具有連接端（11a，11b)，用于直接或間接連接到部件的至少兩個不同測量位置（12a， 12b)，并且 _具有評估裝置（40)，其被設(shè)計用于利用電流測量值形成差電流值和穩(wěn)定值，并且如 果使用差電流值和各自對應(yīng)的穩(wěn)定值所形成的測量值對位于預(yù)設(shè)的觸發(fā)區(qū)域（30)中，則 產(chǎn)生故障信號（F)， 其特征在于， _所述評估裝置被設(shè)計用于，從相繼的差電流值和對應(yīng)的穩(wěn)定值中形成估計的差電流 值和對應(yīng)的估計的穩(wěn)定值，利用它們估計差電流值和穩(wěn)定電流值的預(yù)計將來走向的至少一 個值，并且為觸發(fā)區(qū)域檢查而評估由所估計的差電流值和分別對應(yīng)的估計的穩(wěn)定值所形成 的測量值對的位置。
8. 按照權(quán)利要求7所述的電保護(hù)設(shè)備（10)， 其特征在于， _所述評估裝置（40)被設(shè)計用于，如果預(yù)設(shè)數(shù)量的相繼的測量值對位于預(yù)設(shè)的穩(wěn)定區(qū) 域（51)內(nèi)，則阻止輸出故障信號（F)。
9. 按照權(quán)利要求7或8所述的電保護(hù)設(shè)備（10)， 其特征在于， _所述評估裝置（40)被設(shè)計用于，將所估計的差電流值也與差電流閾值進(jìn)行比較，并 且如果預(yù)設(shè)數(shù)量的相繼的估計的差電流值超過差電流閾值，則也產(chǎn)生故障信號（F)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生故障信號(F)的差動保護(hù)方法，其中在部件的至少兩個不同的測量位置(12a，12b)分別測量電流測量值，利用該電流測量值形成差電流值和穩(wěn)定值，并且如果在觸發(fā)區(qū)域檢查范圍內(nèi)確定，使用差電流值和各自對應(yīng)的穩(wěn)定值所形成的測量值對位于預(yù)設(shè)的觸發(fā)區(qū)域(30)中，則產(chǎn)生故障信號(F)。為了在出現(xiàn)互感器飽和的情況下也能夠選擇性地區(qū)分外部故障與內(nèi)部故障，并且在存在內(nèi)部故障時能夠高度可靠地產(chǎn)生故障信號，建議從相繼的差電流值和對應(yīng)的穩(wěn)定值中形成估計的差電流值和對應(yīng)估計的穩(wěn)定值，利用它們估計差電流值和穩(wěn)定電流值的預(yù)計將來走向的至少一個值，并且為觸發(fā)區(qū)域檢查而評估由所估計的差電流值和分別對應(yīng)估計的穩(wěn)定值所形成的測量值對的位置。本發(fā)明還涉及一種具有相應(yīng)構(gòu)造的評估裝置(40)的電保護(hù)設(shè)備(10)。
【IPC分類】H02H3-28
【公開號】CN104798276
【申請?zhí)枴緾N201280077045
【發(fā)明人】F.米斯基
【申請人】西門子公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2012年11月26日
【公告號】EP2901534A1, WO2014079511A1