[发明专利]用于保护三相电力系统中的总线的方法和装置

说明书

技术领域

本发明具体地而非排他地涉及一种用于保护三相电力系统中 的总线的方法。本发明还涉及一种用于保护三相电力系统中的总线 的装置。

背景技术

在电力传输和分配系统中，例如变电站中的总线与一个或多个 电力系统元件(诸如线路、馈电线或变压器)相关。由于总线故障 会对电力系统的稳定性造成灾难性影响，因此需要保护总线免于短 路和其它故障。因此，非常希望能快速排除总线故障。

传统总线保护的方法之一是高阻抗差动总线保护，其基于循环 电流原理。

包括电阻器的继电器响应越过低漏泄阻抗变流器的次级绕组 上的差动接合点的电压，以便当检测到总线故障时将总线电隔离。 这种故障导致总线内各电力系统元件之间的循环电流不均衡。这种 不均衡表现为越过继电器的电阻器的偏压。使用越过电阻器的短路 连接(shorting link)来设定使继电器将总线隔离的偏压的等级。

这种装置的一个缺点是继电器仅能够将总线的一个区域隔离。

而且，高阻抗差动保护需要安装额外的装置，诸如组合器接线 盒。这种装置需要对例如接线柱进行定期维护并进行系统校准，以 确保可靠性。

另外，高阻抗差动保护仅适用于具有固定构造的总线，并且需 要能够在总线故障期间吸收大量能量的限压变阻器。因此，高阻抗 差动保护是不可更改的，并且它的使用使得很难轻易地重新构造总 线并保证高可靠性和灵敏性。

高阻抗差动保护的另一缺点是与特定电力系统元件相关的每 个变流器必须具有相同的变流比和相似的变流特性。

传统总线保护的另一种方法是集中式低阻抗总线差动保护。该 方法涉及使用变流器在每个运行循环中对与总线相关的每个电力 系统元件的每一相的电流值进行采样。

与每个变流器相关的电路判定每个电力系统元件的电流矢量 的大小和角度。电流矢量的总和为总线提供差动电流。电路此后将 差动电流与预定总线运行特性做比较，以判定总线故障是否已产 生。当判定为总线故障时，将总线电隔离，以排除故障。每个电流 矢量的计算通常基于经过一个完整循环的采样电流值。这导致在判 定总线故障是否已产生时的延迟。

这种延迟的引入允许变流器有充足的时间变成饱和，例如如果 产生总线之外的外部故障，从而导致对总线故障的错误判定。因而 需要进行额外的检查来判定变流器饱和是否已产生，以防止对总线 故障的错误判定。

还需要根据总线的构造(即根据期望得到保护的总线区域)判 定总线运行特性。另外，与特定电力系统元件相关的每个变流器可 能要求相同的变流比和相似的变流特性。因此，集中式低阻抗差动 保护是不可更改的，并且它的使用使得很难轻易地重新构造总线。

传统总线保护的又一种方法是分散式低阻抗差动保护。

分散式低阻抗差动保护通过使用远程变流器单元而减轻了中 央处理单元的处理负担。每个远程变流器单元计算相应电力系统元 件的电流矢量并将数字化电流值传送至中央处理单元，中央处理单 元执行所需的差动电流计算。处理负担的减轻缩短了在判定总线故 障是否已产生时的延迟，然而，每个远程变流器单元仍必须获得经 过一个完整循环的采样值，以计算电流矢量。因此在判定总线故障 是否已产生时仍有很明显的延迟。因而变流器饱和仍有机会产生， 并且因此仍需要检查变流器饱和是否已产生。

分散式低阻抗差动保护的另一缺点是远程变流器单元的运行 必须精确地彼此同步。这是因为任何计时误差都将导致相移，相移 将改变差动电流，这可能导致对总线故障的错误判定，并因此将总 线非所期望地隔离。

高阻抗差动保护、集中式低阻抗差动保护、以及分散式低阻抗 差动保护中的每个都需要必须安装和维护的专用设备。这导致执行 每一这种方法的总成本都很高。

因此，需要一种用于保护三相电力系统中的总线的改进的方法 和装置，其避免了上述传统保护技术所带来的问题。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种保护三相电力系统中的总线的 方法，该总线具有至少一个与其相关的电力系统元件，该方法包括 步骤：

(a)对预定保护区内的这个或每个电力系统元件的每一相的 电压值和电流值进行采样；

(b)分析保护区内的电力系统元件的每一相的至少一个采样 电压值，以检测何时产生故障状态；

(c)当检测到故障状态时，判定该故障状态是否因总线故障 而引起；以及