[发明专利]用于故障方向检测的方法和控制系统

说明书

提供了一种用于检测AC电力系统(1)的传输线路(10)的故障方向的方法和使用该方法的控制系统。该方法包括：针对一系列时间点对传输线路(10)的一个端部处的电流值和电压值进行采样；针对一系列时间点，基于用于传输线路(10)的时域集总参数微分方程根据电流值样本和电压值样本来计算传输线路(10)上的补偿点处的瞬时电压值；记录电流值样本和补偿点处的计算出的瞬时电压值；针对一系列时间点中的至少两个时间点，各自使用所记录的计算出的瞬时电压值来计算至少一个电压故障分量；针对一系列时间点中的至少两个时间点，各自使用所记录的电流值样本来计算至少一个电流故障分量；在考虑到至少一个计算出的电压故障分量和至少一个计算出的电流故障分量的情况下标识故障方向；以及生成指示所标识的故障方向的故障方向信号。在使用补偿点处的电压故障分量来设计故障方向要素的情况下，它将很好地适用于具有强电源的AC电力系统(1)。

技术领域

本发明涉及检测AC电力系统中的故障，并且更具体地涉及AC电力系统中的故障方向检测。

背景技术

AC电力系统已经广泛用于供应、传输和使用电力。它可能在诸如短路、发电损耗、负载损耗、开路或其任何组合的干扰期间遇到稳定性问题。这些问题的解决方案之一是采用在故障方向信号的帮助下触发的以高速进行操作的保护继电器。

传统上，可以基于AC电力系统的传输线路的端部处的故障分量的本地测量结果来检测故障方向。这种故障方向检测机构的一个示例被公开在“Principle and PropertyResearch of the Energy Directional Protection”，He Benteng、Jin Huafeng和Li Ju，Proceedings of the CSEE,Vol.17No.3，1997年5月。

然而，在电源近似于AC电压源的强系统的条件下，即使AC电力系统发生故障，在耦合到电源的传输线路的端部处也保持AC电压。结果表明，根据传输线路的端部处的电压测量结果而确定的电压故障分量对于故障方向标识可能是不显著的。

因此，传统的解决方案至少对于强AC电力系统中的故障方向的检测具有灵敏度很差的缺点。这最终可能导致故障AC电力系统中的断路器无法跳闸。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测AC电力系统的传输线路的故障方向的方法，该方法包括：针对一系列时间点，对传输线的一个端部处的电流值和电压值进行采样；针对该一系列时间点，基于用于传输线路的时域集总参数微分方程根据电流值样本和电压值样本来计算传输线路上的补偿点处的瞬时电压值；记录电流值样本和补偿点处的计算出的瞬时电压值；针对该一系列时间点中的至少两个时间点，各自使用所记录的计算出的瞬时电压值来计算至少一个电压故障分量；针对该一系列时间点中的至少两个时间点，各自使用所记录的电流值样本来计算至少一个电流故障分量；在考虑到至少一个计算出的电压故障分量和至少一个计算出的电流故障分量的情况下，标识故障方向；以及生成指示所标识的故障方向的故障方向信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测AC电力系统的传输线路的故障方向的控制系统，该控制系统包括：采样电路，用于针对一系列时间点对传输线路的一个端部处的电流值和电压值进行采样；控制器，用于针对该一系列时间点基于用于传输线路的时域集总参数微分方程根据电流值样本和电压值样本来计算传输线路上的补偿点处的瞬时电压值；存储电路，用于记录电流值样本和补偿点处的计算出的瞬时电压值；其中控制器还适于：针对该一系列时间点中的至少两个时间点，各自使用所记录的计算出的瞬时电压值来计算至少一个电压故障分量；针对该一系列时间点中的至少两个时间点，各自使用所记录的电流值样本来计算至少一个电流故障分量；在考虑到至少一个计算出的电压故障分量和至少一个计算出的电流故障分量的情况下，标识故障方向；以及生成指示所标识的故障方向的故障方向信号。