專利名稱：產(chǎn)生顯示電流互感器次級電路中故障的故障信號的方法及差動保護設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生顯示電流互感器次級電路中出現(xiàn)的故障的故障信號 的方法，該電流互感器與監(jiān)控供電網(wǎng)線段端的本地差動保護設(shè)備共同作用，其 中在該方法中，本地差動保護設(shè)備監(jiān)控用電流互感器采集的、給出流過該線段
端的電流的電流測量值，并當(dāng)連續(xù)的電流測量值的數(shù)值(Betrage)突然下降時 產(chǎn)生懷疑信號；當(dāng)出現(xiàn)懷疑信號時產(chǎn)生所述故障信號。
此外本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)控供電網(wǎng)的線段端的差動保護設(shè)備，該差動 保護設(shè)備與至少一個電流互感器共同作用，差動保護設(shè)備借助該電流互感器采 集表征流過供電網(wǎng)線段端電流的電流測量值。差動保護設(shè)備具有計算裝置，其 根據(jù)所述電流測量值和由至少 一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備傳輸?shù)奖镜夭顒颖Ｗo設(shè)備 的比較電流測量值監(jiān)控線段端，在此計算裝置具有監(jiān)控電流互感器的次級電路 的故障的監(jiān)控單元。
背景技術(shù)：
在供電網(wǎng)中采用電差動保護設(shè)備來監(jiān)控所選擇的線段的故障，例如短路或 接地故障。典型地，用差動保護設(shè)備監(jiān)控的供電網(wǎng)的線段例如是供電導(dǎo)線或變 壓器。為了監(jiān)控各個線段，需要其數(shù)量相應(yīng)于各個線段端點數(shù)量的差動保護設(shè) 備。例如在具有三個線段端的供電導(dǎo)線-也就是例如具有從其分支的支線的干線 -的情況下相應(yīng)地需要三個差動保護設(shè)備，在此在每個線段端設(shè)置一個差動保護 設(shè)備。
在此差動保護設(shè)備根據(jù)以下保護原理工作每個差動保護設(shè)備對由其監(jiān)控 的線段端的每根相線采集電流測量值，這些電流測量值分別給出流過這些相線 的電流。據(jù)此將在所有被監(jiān)控的線段的末端采集的電流測量值在考慮其各自的 符號的條件下相加。在此可以在所選擇的差動保護設(shè)備中求和或者也可以在所 有的差動保護設(shè)備中進(jìn)行求和。為此分別將由遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備同時采集的電流測量值經(jīng)過在差動保護設(shè)備之間延伸的數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線傳輸?shù)奖镜夭顒颖Ｗo設(shè) 備，從而使該本地差動保護設(shè)備可以由本身采集的電流測量值和所傳輸?shù)倪h(yuǎn)程 差動保護設(shè)備的電流測量值形成和。
在無故障的情況下所計算的電流和應(yīng)該近似為零，也就是，在供電網(wǎng)的線 段中流入的電流又從該線段流出。相反在發(fā)生故障的情況下，產(chǎn)生明顯不為零 的電流和。因此為了實施差動保護原理必須將所計算的電流和與預(yù)定的閾值進(jìn) 行比較。在超過閾值時，由相關(guān)的本地差動保護設(shè)備產(chǎn)生觸發(fā)信號，用該觸發(fā) 信號促使設(shè)置在發(fā)生故障的線段的線段端上的電氣斷路器斷開其開關(guān)觸點，由 此使發(fā)生故障的線段與其余的供電網(wǎng)分離。
通常為實施所解釋的差動保護原理而需要的電流測量值首先經(jīng)過直接安 裝在供電網(wǎng)的線段端上的電流互感器、通常是感應(yīng)電流互感器測量并經(jīng)過導(dǎo)線 傳輸?shù)较鄳?yīng)的電氣差動保護設(shè)備。由于由該第 一 電流互感器采集的電流的電流 強度對于在差動保護設(shè)備中的內(nèi)部處理來說通常太高，所以電氣差動保護設(shè)備 在輸入側(cè)還具有一個設(shè)備內(nèi)部的電流互感器，用該設(shè)備內(nèi)部的電流互感器將傳 輸?shù)碾娏髟俅巫儞Q到更低的電流強度水平。接著通常將這樣采集的電流傳輸?shù)?模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電流變換為對應(yīng)的數(shù)字電流測量值。這些電 流測量值在各個差動保護設(shè)備的計算裝置中被用于實施差動保護原理。
因為電流測量值形成對所監(jiān)控的供電網(wǎng)的線段實施的差動保護的基礎(chǔ)，所 以從電流測量值的采集到在差動保護設(shè)備中的處理的路徑被貫穿地監(jiān)控。也就
是存在如下可能性設(shè)置用于采集一相的電流測量值的電流互感器在其次級側(cè) 發(fā)生故障，例如在一個線圈繞組中或?qū)Ь€中的中斷(所謂的斷線)，從而使電氣 差動保護設(shè)備測量到值為零的虛假電流測量值，盡管電流始終流過線段端的相 應(yīng)相線。這樣錯誤采集的電流測量值會極大地改變電流和，從而在這種情況下 差動保護設(shè)備會誤響應(yīng)并且其相應(yīng)的斷路器會斷開。因為這樣的過激反應(yīng) (Ueberfunktion)，也就是斷開供電網(wǎng)的本來無故障的線段，對于電網(wǎng)運營商來 說意味著大的費用，因此要盡可能避免。
為此公知有監(jiān)控電流互感器的次級電路的故障、例如斷線，并且當(dāng)已經(jīng)確 定在電流互感器的次級電路中有故障時產(chǎn)生相應(yīng)的故障信號的方法。該故障信 號被用于禁止用于供電網(wǎng)線段的相應(yīng)相的差動保護功能，從而不會發(fā)生線段誤 斷開。例如申請者的i殳備手冊"SIPROTEC, Leitungsdifferentialschutz mit Distanzschutz 7SD5, V4.3"(訂購號C53000-G1100-C169-l)中公知了這樣的方法，該手冊在"Ueberwachungsflmktionen (監(jiān)控功能)" 一 節(jié)中公開了用于斷線 監(jiān)控的方法，其中監(jiān)控每相的電流測量值。如果電流測量值的變化突然降為零， 則可以推斷出電流互感器次級電路中有故障。當(dāng)同時在采集的接地電流測量值 的變化中也出現(xiàn)突變時，顯示電流互感器次級電路中故障的故障信號將被禁止， 因為在接地電流變化中的這樣的突變提示在供電網(wǎng)的線段中有實際的故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種本文開始部分所述類型的差動保護 設(shè)備和方法，用該設(shè)備和方法可以更可靠地識別電流互感器次級電路中的故障。
上述關(guān)于本發(fā)明方法的技術(shù)問題這樣解決當(dāng)在產(chǎn)生懷疑信號的時刻在監(jiān) 控供電網(wǎng)的至少另 一個線段端的遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備中采集的比較電流測量值的 數(shù)值同樣突然地下降時，由本地差動保護設(shè)備產(chǎn)生第一復(fù)位信號，并且當(dāng)出現(xiàn) 第一復(fù)位信號時禁止故障信號。
通過使用由至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備在另一線段端上采集的比較電流 測量值，可以更可靠地作出判斷，是否是電流互感器的次級電路中的故障，因 為在互相遠(yuǎn)離的差動保護設(shè)備的電流互感器的次級電路同時發(fā)生故障的概率很 小。
按照本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實施方式，在多相供電網(wǎng)中監(jiān)控由所有相的電 流互感器采集的電流測量值的數(shù)值的突然下降，如果對于至少一相，在本地差 動保護設(shè)備的電流互感器的連續(xù)的電流測量值的數(shù)值中識別到突然下降，則產(chǎn) 生懷疑信號，并且如果對于同一相，在至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的電流互感 器的連續(xù)的比較電流測量值的數(shù)值中同樣識別到突然的下降，則產(chǎn)生第 一 復(fù)位 信號。
以這種方式可以用按照本發(fā)明的方法就是在多相供電網(wǎng)中也可以可靠地 識別電流互感器次級電路中的故障。為此就是在多相中同時發(fā)生的電流互感器 次級電路中的故障也能被識別；甚至在所有相的電流互感器的次級電路中同時 發(fā)生的故障也能被可靠地識別。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式中，在本地差動保護設(shè)備中監(jiān)控所有相的電 流互感器次級電路中的電流，如果在至少一個電流互感器中存在電流的情況下 連續(xù)的電流測量值的數(shù)值突然下降，則產(chǎn)生第二復(fù)位信號，并且當(dāng)至少出現(xiàn)該 第二復(fù)位信號時也禁止故障信號以這種方式還可以更可靠地防止差動保護設(shè)備的過激反應(yīng)，因為當(dāng)電流在 電流互感器次級電路中出現(xiàn)時，意味著電流互感器的次級電路功能完好，這樣 故障信號也被禁止。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實施方式，在本地差動保護設(shè)備中采集給出 線段端中和電流或接地電流的和電流測量值或接地電流測量值，當(dāng)在產(chǎn)生懷疑 信號的時刻連續(xù)的和電流測量值或接地電流測量值的變化具有突然的變化，則 產(chǎn)生第三復(fù)位信號，并且當(dāng)出現(xiàn)至少第三復(fù)位信號時也禁止故障信號。
通過分析和電流或接地電流，可以更可靠地防止差動保護i殳備的過激反 應(yīng)，因為在和電流或接地電流中的突變意味著在供電網(wǎng)的線段中的實際的故障。
為了此外還能夠防止當(dāng)供電網(wǎng)的相中的電流非常高時差動保護被禁止，按 照本發(fā)明還在本地差動保護設(shè)備中監(jiān)控所有相的電流測量值的數(shù)值是否超過預(yù) 定的閾值，并且當(dāng)至少 一相的電流測量值的數(shù)值超過閾值時產(chǎn)生第四復(fù)位信號， 并且當(dāng)至少出現(xiàn)第四復(fù)位信號時也禁止故障信號。
此外在按照本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實施方式中，檢查可以由本地差動保 護設(shè)備控制的斷路器的開關(guān)觸點的位置，并且當(dāng)斷路器的開關(guān)觸點斷開時產(chǎn)生 第五復(fù)位信號，并且當(dāng)至少第五復(fù)位信號出現(xiàn)時也禁止故障信號。
由此對于供電網(wǎng)的線段處于斷開狀態(tài)的情況防止了差動保護設(shè)備的閉鎖。
為了能夠更可靠地判斷在電流互感器的次級電路中是否出現(xiàn)故障，此外根 據(jù)本發(fā)明，由本地差動保護設(shè)備對于所有相采集給出施加在線段端上的電壓的 電壓測量值，并且當(dāng)在產(chǎn)生懷疑信號的時刻至少 一相的連續(xù)的電壓測量值的變 化具有突然的改變時，產(chǎn)生第六復(fù)位信號，并且當(dāng)至少第六復(fù)位信號出現(xiàn)時也 禁止故障信號。在所采集的電壓變化中的突變同樣也意味著在供電網(wǎng)的線段上 出現(xiàn)實際的故障。
此外根據(jù)本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實施方式，對于對其產(chǎn)生了懷疑信號的 一相監(jiān)控在產(chǎn)生該懷疑信號的時刻之后的其它電流測量值，并且當(dāng)這些其它電 流測量值的數(shù)值比導(dǎo)致產(chǎn)生懷疑信號的電流測量值的數(shù)值大時產(chǎn)生第七復(fù)位信 號，并且當(dāng)至少出現(xiàn)該第七復(fù)位信號時也禁止故障信號。由此同樣進(jìn)一步提高 了在電流互感器的次級電路中的故障識別的可靠性。
此外按照本發(fā)明方法的另一個優(yōu)選實施方式，作為至少一個遠(yuǎn)程差動保護 設(shè)備的比較電流測量值使用也是為了實施差動保護功能而由該至少一個遠(yuǎn)程差 動保護設(shè)備傳輸?shù)奖镜夭顒颖Ｗo設(shè)備的這樣的電流測量值。這具有如下優(yōu)點為了能夠可靠地判斷電流互感器次級電路的故障，不必
經(jīng)過差動保護設(shè)備之間的通信導(dǎo)線傳輸附加的數(shù)據(jù)。而是可以用為了實施差動 保護所需要的并且為此本來就在差動保護設(shè)備之間交換的數(shù)據(jù)，例如單個線段 端的電流測量值、電流中間和或者穩(wěn)定電流值來實施按照本發(fā)明的方法。
此外根據(jù)按照本發(fā)明方法的另一個優(yōu)選實施方式，在出現(xiàn)故障信號的情況 下本地差動保護設(shè)備的和至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的差動保護功能對于相應(yīng) 的電流互感器次級電路中出現(xiàn)故障的相被禁止。
由此可以同時防止監(jiān)控供電網(wǎng)的所有相應(yīng)線段的差動保護設(shè)備的過激反應(yīng)。
此外為了能夠?qū)㈦娏骰ジ衅鞔渭夒娐分锌赡馨l(fā)生的故障的信息通知供電 網(wǎng)的操作人員，根據(jù)本發(fā)明方法的另一個優(yōu)選實施方式，由本地差動保護設(shè)備
和/或至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備和/或中央控制室計算機(Leitwartenrechner) 光學(xué)地顯示故障信號。
關(guān)于上面提到的差動保護設(shè)備的技術(shù)問題通過本文開始部分給出的種類 的差動保護設(shè)備解決，其中監(jiān)控單元被構(gòu)造為用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至11 中任一項所述的方法。


下面對照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。其中 圖1示出了用于保護供電網(wǎng)的具有兩個線段端的線段的差動保護系統(tǒng)的示 意圖，
圖2示出了用于保護供電網(wǎng)的具有三個線段端的線段的差動保護系統(tǒng)的示 意圖，
圖3示出了在一個線段端設(shè)置的差動保護設(shè)備的框圖， 圖4示出了用于解釋產(chǎn)生故障信號的方法的第 一實施例的邏輯流程圖， 圖5示出了用于解釋產(chǎn)生故障信號的方法的第二實施例的另 一個邏輯流程 圖，以及
圖6示出了用于解釋產(chǎn)生故障信號的方法的第三實施例的另 一個邏輯流程圖。
具休實施方式圖1示出了其余部分沒有進(jìn)一步示出的供電網(wǎng)的線段10。線段10在圖1
中作為能量傳輸導(dǎo)線的一部分示出。但是供電網(wǎng)的線段10同樣還可以是變壓器
或供電網(wǎng)的其它要保護的組件。
為了監(jiān)控線段10的故障、例如短路或接地故障，在線段10的每個末端設(shè) 置了差動保護設(shè)備。這樣在第一線段端lla設(shè)置了第一差動保護設(shè)備12a而在 第二線段端llb設(shè)置了第二差動保護設(shè)備12b。差動保護設(shè)備12a和12b經(jīng)過 設(shè)置在各個線段端lla、 lib上的電流互感器13a、 13b記錄給出流過各個線段 端lla、 lib的電流的電流測量值。如果供電網(wǎng)是多相的、例如三相供電網(wǎng)，則 相應(yīng)地對于線段10的每一相的線段端11 a、 lib記錄相應(yīng)的電流測量值并傳輸 到相應(yīng)的差動保護設(shè)備12a、 12b。
差動保護設(shè)備12a、 12b從本身的電流測量值和各個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備同 時采集的電流測量值中在考慮各個符號的條件下計算電流和。為此可以在各差 動保護設(shè)備12a、 12b之間經(jīng)過通信導(dǎo)線14交換這些電流測量值。在線段10 無故障的情況下所計算的電流和的值應(yīng)該近似為零。然而如果在線段10上出現(xiàn) 故障，例如接地故障，則在一個時刻在線段10的線段端lla、 llb上流入的電 流與從中流出的電流就不再一致并且所計算的電流和不為零。電流和的計算可 以在兩個差動保護設(shè)備12a、 12b中進(jìn)行或僅在兩者之一中進(jìn)行。因此如果計算 出的電流和超過預(yù)定的閾值，則推斷在線段10上出現(xiàn)故障，并且差動保護設(shè)備 12a、 12b產(chǎn)生觸發(fā)信號A,該信號被傳輸?shù)皆O(shè)置在各個線段端lla、 llb上的斷 路器15a和15b,由此促使這些斷路器斷開其開關(guān)觸點。以這種方式，出現(xiàn)故 障的線段IO與供電網(wǎng)的其余部分?jǐn)嚅_。
圖2示出了另一個差動保護系統(tǒng)。按照圖2的圖示基本上與圖1的圖示一 致。只是用按照圖2的差動保護系統(tǒng)監(jiān)控供電網(wǎng)的此時具有三個線段端21a至 21c的線段20。線段端的數(shù)量不限于三個，而是可以監(jiān)控具有任意數(shù)量的線段 端的線段。為此使用的差動保護設(shè)備的數(shù)量相應(yīng)于線段端的數(shù)量。
相應(yīng)地在按照圖2的例子中，在每個線段端21a至21c上設(shè)置了電氣差動 保護設(shè)備22a至22c,用它們經(jīng)過相應(yīng)連接的電流互感器23a至23c采集電流測 量值。電流測量值經(jīng)過連接所有三個差動保護設(shè)備22a至22c的通信導(dǎo)線24在 差動保護設(shè)備22a至22c之間交換，并且可以被用于形成一個考慮所有三個線 段端21a至21c的電流和。電流和的計算在此也可以分別在所有差動保護設(shè)備 22a至22c中或者在一個選擇的差動保護設(shè)備中進(jìn)行。相應(yīng)于對圖1的解釋，當(dāng)所計算的電流和超過預(yù)定的閾值時由差動保護設(shè)
備22a至22c分別產(chǎn)生一個觸發(fā)信號A。觸發(fā)信號A又促使在各個線段端21a 至21c上的斷路器25a至25c斷開其開關(guān)觸點，由此出現(xiàn)故障的線段20與供電 網(wǎng)的其余部分?jǐn)嚅_。
由于在各線段端取得的電流測量值是計算電流和的基礎(chǔ)，并由此而對判斷 供電網(wǎng)的線段上是否出現(xiàn)故障來說是絕對根本的，所以必須對電流測量值從其 采集到在相關(guān)差動保護設(shè)備中的使用的路徑檢查可能出現(xiàn)的故障。這將在以下 結(jié)合圖3至6示例性地詳細(xì)解釋。
為此圖3示出了其余部分未進(jìn)一步示出的三相供電網(wǎng)的線段的線段端30。 線段端30相應(yīng)地也具有三根相線LI 、 L2和L3。在各相線LI 、 L2和L3上設(shè) 置了第一電流互感器31a、 31b、 31c，它們例如可以是常規(guī)的感應(yīng)電流互感器。 第一電流互感器31a、 31b、 31c在其次級側(cè)輸出與流過各相線Ll、 L2和L3的 電流成比例的、電流強度較小的電流，這些電流經(jīng)過各個電流互感器的次級電 路的測量導(dǎo)線32a、 32b、 32c分別被傳輸?shù)讲顒颖Ｗo設(shè)備33的測量輸入端。
差動保護設(shè)備33在其測量輸入端具有設(shè)備內(nèi)部的(第二 )電流互感器34a、 34b、 34c，它們將經(jīng)過第一電流互感器31a、 31b、 31c的電流互感器次級電路 傳輸?shù)碾娏髟俅巫儞Q到更低的水平，由此使得可以用差動保護設(shè)備33的靈敏的 電氣開關(guān)來處理這些電流。設(shè)備內(nèi)部的電流互感器34a至34c例如同樣可以是 感應(yīng)電流互感器。在其次級側(cè)它們又將與經(jīng)過第一電流互感器31a、 31b、 31c 的電流互感器次級電路傳輸?shù)碾娏鞒杀壤碾娏鬏敵龅讲顒颖Ｗo設(shè)備33。
由此設(shè)備內(nèi)部的電流互感器34a至34c也具有電流互感器次級電路35a、 35b、 35c。流過設(shè)備內(nèi)部的電流互感器34a至34c的這些電流互感器次級電路 35a、 35b、 35c的電流在差動保護設(shè)備33內(nèi)部被傳輸?shù)綄⒛M電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字 電流測量值的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器36a、 36b、 36c。所產(chǎn)生的各個電流測量值被傳 輸?shù)讲顒颖Ｗo設(shè)備33的計算裝置37。
如已經(jīng)對圖l和2解釋的，差動保護設(shè)備33的計算裝置37—方面根據(jù)對 各相線L1、 L2和L3采集的本身的電流測量值，另一方面根據(jù)由至少一個遠(yuǎn)程 差動保護設(shè)備同時對各相線Ll、 L2和L3在另一線段端上采集的比較電流測量 值來形成電流和。為此計算裝置37具有與數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線38相連的通信單元 COM。經(jīng)過lt據(jù)傳輸導(dǎo)線38和通信單元COM可以將比較電流測量值從至少一 個其它遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備傳輸?shù)奖镜夭顒颖Ｗo設(shè)備33。相應(yīng)地本地差動保護設(shè)備33還可以將本身的電流測量值經(jīng)過通信單元COM和數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線傳輸?shù)街?少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備。
在供電網(wǎng)的線段上出現(xiàn)故障的情況下，如已經(jīng)解釋的，電流和不為零。為 此差動保護設(shè)備33用其計算裝置37檢查，所計算的電流和是否超過預(yù)定的電 流閾值，并且當(dāng)超過閾值時在命令輸出端產(chǎn)生觸發(fā)信號A。該觸發(fā)信號A被用 于促使電氣斷路器39斷開其開關(guān)觸點。如果供電網(wǎng)的線段上的故障是單相故 障，例如相線L1的接地故障，則斷路器39僅斷開對應(yīng)于相線L1的開關(guān)觸點 就夠了。在多相故障情況下，將相應(yīng)于所涉及的斷路器39的相線L1、 L2、 L3 來斷開相應(yīng)的開關(guān)觸點。這既發(fā)生在線段端30上也發(fā)生在供電網(wǎng)的線段的至少 —個其它線段端。
通常對于供電網(wǎng)的線段30的各個相線Ll、 L2和L3還采集接地電流或和 電流。在供電網(wǎng)的三相線段接地的情況下例如可以在中性點和地之間的連接上 測量接地電流。而和電流則例如可以如圖3中表示的經(jīng)過實施為環(huán)形互感器 (Umbauwandler) 31c并且包圍供電網(wǎng)線段30的所有相線Ll、 L2和L3的和 電流互感器來采集。所采集的和電流又經(jīng)過環(huán)形互感器31c的電流互感器次級 電路32d、設(shè)備內(nèi)部電流互感器34d和設(shè)備內(nèi)部的電流互感器次級電路35d傳 輸?shù)搅硪粋€模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器36d，其將模擬和電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字和電流測量值并 且輸出到差動保護設(shè)備33的計算裝置37。
如果此時在一個電流互感器次級電路上(即或者是第一電流互感器31a至 31c的電流互感器次級電路32a至32c中的一個或者是設(shè)備內(nèi)部的電流互感器 34a至34c的電流互感器次級電路35a至35c中的一個)出現(xiàn)故障，則錯誤的電 流測量值被傳輸?shù)讲顒颖Ｗo設(shè)備33的計算裝置37。在最通常的情況下電流互 感器的次級電路中的故障是所謂的斷線，也就是說，例如相應(yīng)電流互感器的次 級繞組或者電流互感器次級電路的測量導(dǎo)線的中斷。在此例如是第一電流互感 器31a至31c的電流互感器次級電路32a至32c的中斷，該中斷可能是由于在 線段端附近的工程活動而通過工程機械誤引起的。在一個(或多個)電流互感 器次級電路的這樣的中斷的情況下，傳輸給差動保護設(shè)備33的計算裝置37的 是不正確的電流互感器測量值，這導(dǎo)致電流和的錯誤計算并且由此導(dǎo)致電氣斷 路器39的誤觸發(fā)。
為了防止對于供電網(wǎng)的運行來說通常與高成本相關(guān)的差動保護設(shè)備33的 這樣的過激反應(yīng)，差動保護設(shè)備33的計算裝置37具有監(jiān)控單元40，其監(jiān)控第
12一電流互感器31a、 31b、 31c的電流互感器次級電路32a、 32b、 32c和/或設(shè)備 內(nèi)部的電流互感器次級電路35a至35c的中斷，并且在確定中斷的情況下輸出 故障信號。在出現(xiàn)故障信號的情況下促使計算裝置37對于涉及電流互感器次級 電路中故障的相應(yīng)的相線Ll、 L2、 L3禁止差動保護功能。以這種方式避免了 基于錯誤的電流測量值計算電流和而給出觸發(fā)信號A,并使斷路器觸點保持閉 合。
以下結(jié)合圖4至6詳細(xì)解釋由監(jiān)控單元40實施的方法。
首先為簡單起見在圖4中假定單相供電網(wǎng)的線段的情況。在該實施例中將 在一個相線上記錄的電流測量值IL傳輸?shù)奖O(jiān)控單元40a的第一輸入端41a。如 按照方框42a所示的，監(jiān)控單元40a據(jù)此監(jiān)控該電流測量值，看其數(shù)值在時間 上的變化是否具有突然的下降。電流測量值數(shù)值的這樣的突然下降可能意味著 電流互感器次級電路的中斷，但是也可能意味著在所監(jiān)控的供電網(wǎng)的線段中的 實際故障。為此監(jiān)控單元40a首先先不給出表示電流互感器次級電路中故障的 故障信號，而是僅產(chǎn)生懷疑信號V,如通過方框43a表示的。當(dāng)出現(xiàn)懷疑信號 V時，其出現(xiàn)在方框44的輸入端上用于產(chǎn)生故障信號F。為了驗證電流互感器 次級電路中出現(xiàn)的故障，由監(jiān)控單元40a引入比較電流測量值IaL、 IbL，它們 是對于相線由遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備在所監(jiān)控的線段的其它線段端上采集的。如所 提到的，這些比較電流測量值由遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線傳輸?shù)奖?地差動保護設(shè)備。比較電流測量值被傳輸?shù)奖O(jiān)控單元的第二輸入端41b、 41c 上，其在圖4中通過虛線框41b被突顯出來。
相應(yīng)于監(jiān)控本身的電流測量值，監(jiān)控單元40a還檢查比較電流測量值數(shù)值 的突然下降，如用方框42b和42c表示的。如果比較電流測量值的數(shù)值與本身 的電流測量值同時出現(xiàn)突然下降，則意味著在所監(jiān)控的供電網(wǎng)的線段中的實際 故障，因為在不同的線段端上的電流互感器次級電路中同時發(fā)生故障的可能性 幾乎沒有。然而如果在比較電流測量值中沒有識別出數(shù)值的突然下降，則意味 著與本地差動保護設(shè)備共同起作用的電流互感器次級電路中的故障。
相應(yīng)地，如果在本身的電流測量值的數(shù)值突然下降的同時也識別到比較電 流測量值的數(shù)值的突然下降，則在方框43b中產(chǎn)生第一復(fù)位信號R1。該第一復(fù) 位信號Rl被傳輸?shù)接糜诋a(chǎn)生故障信號F的方框44的禁止輸入端，并且禁止故 障信號F的輸出。
因此換言之，當(dāng)已經(jīng)識別了本身的電流測量值的數(shù)值的突然下降，但是在遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的比較電流測量值中沒有識別到突然的下降時，由方框44 產(chǎn)生故障信號。相反如果同時在比較電流測量值中也識別到突然的下降，則這
表示在供電網(wǎng)的線段上的實際的故障，并且相應(yīng)地不會由監(jiān)控單元40a輸出用 于閉鎖差動保護設(shè)備的差動保護功能的故障信號F。
按照圖4的對于單相供電網(wǎng)解釋的用于產(chǎn)生表示電流互感器次級電路中故 障的故障信號F的方法，根據(jù)圖5擴展到三相供電網(wǎng)。為此圖5示出監(jiān)控單元 40b,本地差動保護設(shè)備采集的三根相線的電流測量值IL1、 IL2、 IL3被傳輸?shù)?監(jiān)控單元40b的第一輸入端51a。檢查這些電流測量值的數(shù)值的變化是否具有 突然的下降。如果在至少一相中識別到電流測量值的這樣的突然下降，則在方 框53a中產(chǎn)生第一懷疑信號V。如果在方框53a中出現(xiàn)懷疑信號，則該信號被 進(jìn)一步傳輸?shù)接糜诋a(chǎn)生故障信號的方框54。
此外還將遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的所有三相的比較電流測量值IaLl至IaL3和 IbLl至IbL3分別傳輸?shù)奖O(jiān)控單元40b的輸入端51b和51c。在方框52b和52c 中相應(yīng)于按照圖4的單相系統(tǒng)中的方法檢查遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的比較電流測量 值的數(shù)值是否具有同時發(fā)生的突然下降。
如果在其中本身的電流測量值發(fā)生突變的同 一相線中還識別出其它比較 電流測量值變化的至少一個中的突然下降，則在方框53b中相應(yīng)地產(chǎn)生第一復(fù) 位信號Rl。方框53b為此需要關(guān)于哪些相線在本身的電流測量值中發(fā)生突然下 降的信息。該信息的傳輸通過圖5中的虛線56表示。
如果對于已對其產(chǎn)生懷疑信號V的同一相還出現(xiàn)第一復(fù)位信號Rl，則該 復(fù)位信號被傳輸?shù)接糜诋a(chǎn)生故障信號F的方框54的禁止輸入端，并且禁止故障 信號F的輸出，因為在這種情況下識別出供電網(wǎng)線段中的實際故障。
所解釋的方法的特別的優(yōu)點在于，在此還可以識別在所有三個電流互感器 的次級電路的中斷，該中斷例如可能通過外部作用，例如通過工程機械在第一 電流互感器和差動保護設(shè)備之間的測量導(dǎo)線(參見圖3)上產(chǎn)生。在這種情況 下實際上在所有三相中出現(xiàn)本身的電流測量值中的突然下降，而由遠(yuǎn)程差動保 護設(shè)備傳輸?shù)谋容^電流測量值不受影響。以這種方式即使是在所有三相的電流 互感器的次級電路中斷的情況下也可以簡單的方式作出可靠的決定以產(chǎn)生故障 信號。
最后圖6示出監(jiān)控單元的另一個實施例。按照圖6的監(jiān)控單元40c進(jìn)行幾 個附加的檢查，通過這些檢查可以更可靠地作出關(guān)于是否在電流互感器的次級
14電路中發(fā)生故障或者是否在供電網(wǎng)的線段上出現(xiàn)實際的故障的判斷。
首先相應(yīng)于按照圖5的監(jiān)控單元40b的功能，關(guān)于所有相線在輸入端61a 上采集本身的電流測量值并且在方框62a中檢查突然下降。當(dāng)在至少一相的電 流測量值中識別到這樣的突變時，在方框62a中產(chǎn)生懷疑信號V。懷疑信號V 被進(jìn)一步傳輸?shù)接糜诋a(chǎn)生故障信號F的方框64。
同樣相應(yīng)于按照圖5的實施例，在方框62b和62c中監(jiān)控輸入端61b和61c 上的比較電流測量值數(shù)值的同時發(fā)生的突然下降。只要能夠在涉及同 一相的至 少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的比較電流測量值中識別到突然的下降，就在方框 63b中產(chǎn)生第一復(fù)位信號R1。該第一復(fù)位信號R1被傳輸?shù)交蚪M件65的輸入端， 該或組件65在輸出側(cè)與用于產(chǎn)生故障信號的方框64的禁止輸入端相連。
為了進(jìn)一步提高關(guān)于產(chǎn)生故障信號的決定的可靠性，還附加地監(jiān)控電流互 感器次級電路中的電流。例如可以通過相應(yīng)地在電流互感器次級電路上采用的 電流傳感器，例如霍爾傳感器來識別電流。該信息被饋入到監(jiān)控單元40c的輸 入端61d。在方框62d中檢查是否存在相應(yīng)的電流，并且當(dāng)關(guān)于已對其產(chǎn)生了 懷疑信號V的同一相在電流互感器次級電路中存在電流時產(chǎn)生第二復(fù)位信號 R2，因為該電流意味著電流互感器次級電路沒有中斷。該第二復(fù)位信號同樣被 傳輸?shù)交蚪M件65的輸入端。
監(jiān)控單元40c在另 一輸入端61e上還附加地采集和電流或接地電流，這些 電流曾用相應(yīng)的互感器(參見圖3)在各個線段端上采集。按照圖6例如要采 集和電流Isum。在方框62e中檢查與在本身的電流測量值的數(shù)值的突然下降的 同時是否還出現(xiàn)和電流或接地電流變化中的突變。如果是，則產(chǎn)生第三復(fù)位信 號，因為和電流測量值或接地電流測量值變化的突變意味著供電網(wǎng)線段上的實 際故障。第三復(fù)位信號R3同樣被傳輸?shù)交蚪M件65。
此外在另 一個方框62f中還檢查本地采集的電流測量值是否超過預(yù)定的閾 值。如果是，則產(chǎn)生第四復(fù)位信號R4,該信號被傳輸?shù)交蚪M件65。為此要避 免在供電網(wǎng)線段上電流非常高的情況下差動保護設(shè)備的閉鎖。在這樣的情況下 例如是在供電網(wǎng)的線段中流過短路電流，從而差動保護功能由于安全性原因絕 不允許被禁止。
監(jiān)控單元40c在另 一個輸入端61g上獲得關(guān)于與本地差動保護設(shè)備相對應(yīng) 的斷路器的開關(guān)觸點的狀態(tài)(斷開/閉合)的信息。在方框62g中檢查開關(guān)觸點 是否在斷開的位置，也就是說，所監(jiān)控的線段是否已經(jīng)從供電網(wǎng)斷開。當(dāng)斷路器的開關(guān)觸點在斷開狀態(tài)時，產(chǎn)生第五復(fù)位信號R5。該第五復(fù)位信號R5同樣 被傳輸?shù)交蚪M件65。由此要達(dá)到，當(dāng)供電網(wǎng)的線段斷開時不中斷差動保護功能。
這可能在供電網(wǎng)的線段重新投入運行時導(dǎo)致差動保護的誤禁止。
監(jiān)控單元40c在另一個輸入端61h上獲得關(guān)于供電網(wǎng)的線段的所有相的傳 輸?shù)碾妷簻y量值。然而為簡單起見在圖6中僅示出一個電壓測量值輸入端；該 輸入端代表所有三相的電壓測量值輸入端。在方框62h中檢查電壓測量值的變 化是否具有突然的改變并且只要與產(chǎn)生懷疑信號V的同時發(fā)生電壓測量值變化 的突然改變，就在方框63h中產(chǎn)生第六復(fù)位信號R6。電壓測量值的這樣的突然 變化同樣表示供電網(wǎng)的線段上的故障而不是電流互感器的次級電路中的故障。
最后在方框62i中檢查本地采集的電流測量值數(shù)值的變化是否也在產(chǎn)生懷 疑信號V之后下降。通常在電流互感器次級電路中出現(xiàn)中斷時電流測量值的數(shù) 值在第一突然下降之后隨著時間而趨于零，也就是說，單調(diào)下降。然而如果電 流測量值的數(shù)值的單調(diào)下降沒有出現(xiàn)，則意味著在電流互感器的次級電路中沒 有故障。合乎邏輯地，只要不滿足單調(diào)條件，也就是在產(chǎn)生懷疑信號V后電流 測量值不趨于零，則在方框63i中產(chǎn)生第七復(fù)位信號R7。第七復(fù)位信號R7也 被傳輸?shù)交蚪M件65。
當(dāng)復(fù)位信號Rl至R7中的至少一個出現(xiàn)時，或組件在其輸出端輸出 一個信 號到用于產(chǎn)生故障信號F的組件64的禁止輸入端。在這樣的情況下，禁止故障 信號F的產(chǎn)生，從而不會影響差動保護設(shè)備的差動保護功能。
可以肯定的是，在本發(fā)明的意義下不必在監(jiān)控單元中進(jìn)行所有對圖6討論 的用于產(chǎn)生復(fù)位信號R1至R7的檢查。還可以作出相應(yīng)的選擇。重要的僅是按 照圖5的圖示在檢查中除了本身的電流測量值外還考慮其它差動保護設(shè)備的比 較電流測量值。按照圖6討論的其它檢查，用于驗證關(guān)于在電流互感器次級電 路中故障的判斷并且可以選擇性地單獨或共同考慮。
在產(chǎn)生給出在電流互感器次級電路中故障的故障信號F之后，對于供電網(wǎng) 的所涉及的相的差動保護功能在本地差動保護設(shè)備和遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備中被禁 止。只要不再產(chǎn)生故障信號F，也就是說，當(dāng)電流互感器的次級電路中的故障 消除時，該禁止又被取消。
同時可以用本地和/或遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備就在電流互感器的次級電^^中識 別出故障給出光學(xué)的顯示。該故障可以通過相應(yīng)相的和電流互感器的位置的信 息而具體化。這樣的顯示可以可選地或附加地對在中央控制室的供電網(wǎng)的操作人員顯示。以這種方式操作人員可以立即采取消除電流互感器次級電路中故障 的措施。
在此處討論的實施例中，分別檢查在各個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備上測量的比較 電流測量值的突然變化。同樣例如還可以使用電流和的變化或電流中間和的變 化或可以被用于穩(wěn)定差動保護系統(tǒng)的所謂的穩(wěn)定電流和的變化。優(yōu)選這樣選擇 所使用的關(guān)于在遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備上記錄的電流測量值的信息，使得本來就在 差動保護方法過程中在差動保護設(shè)備之間交換的值被用于監(jiān)控單元的功能。由 此不需要在差動保護設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線上的用于傳輸附加信息的附加傳 輸帶寬。
權(quán)利要求
1. 一種產(chǎn)生顯示電流互感器(例如31a，34a)的次級電路(例如32a，35a)中的故障的故障信號(F)的方法，該電流互感器與監(jiān)控供電網(wǎng)線段端(30)的本地差動保護設(shè)備(33)共同作用，在該方法中由該本地差動保護設(shè)備(33)監(jiān)控用電流互感器(例如41a，34a)采集的給出流過該線段端(30)電流的電流測量值，并且當(dāng)連續(xù)的電流測量值的數(shù)值突然下降時產(chǎn)生懷疑信號(V)；以及當(dāng)出現(xiàn)懷疑信號(V)時產(chǎn)生所述故障信號(F)；其特征在于，當(dāng)在產(chǎn)生所述懷疑信號(V)的時刻在監(jiān)控供電網(wǎng)的至少一個監(jiān)控其它線段的遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備中采集的比較電流測量值的數(shù)值同樣突然下降時，該本地差動保護設(shè)備(33)產(chǎn)生第一復(fù)位信號(R1)；并且當(dāng)出現(xiàn)該第一復(fù)位信號(R1)時禁止所述故障信號(F)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在多相供電網(wǎng)中監(jiān)控由所有相(Ll， L2, L3)的電流互感器(例如31a， 31b， 31c)采集的電流測量值的數(shù)值的突然下降；如果對于至少一相(例如L1)識別到本地差動保護設(shè)備(33)的電流互感 器(例如3la)的連續(xù)的電流測量值的數(shù)值的突然下降，則產(chǎn)生所述懷疑信號 (V);并且如果對于同一相(例如L1 )同樣識別到在至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的電 流互感器的連續(xù)的比較電流測量值的數(shù)值的突然下降，則產(chǎn)生所述第一復(fù)位信 號(Rl)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在本地差動保護設(shè)備(33)中監(jiān)控所有相(Ll， L2, L3)的電流互感器(例 如31a， 31b， 31c)的次級電路(例如32a, 32b, 32c)中的電流；如果在至少一個電流互感器(例如31a)中存在電流的情況下連續(xù)的電流 測量值的數(shù)值突然下降，則產(chǎn)生第二復(fù)位信號(R2);并且當(dāng)至少出現(xiàn)該第二復(fù)位信號(R2)時也禁止所述故障信(F)號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述本地差動保護設(shè)備(33)中采集給出線段端(30)中的和電流或接 地電流的和電流測量值或接地電流測量值；當(dāng)在產(chǎn)生所述懷疑信號(V)的時刻連續(xù)的和電流測量值或"^妄地電流測量 值的變化具有突然的改變，則產(chǎn)生第三復(fù)位信號(R3);并且當(dāng)出現(xiàn)至少該第三復(fù)位信號(R3)時也禁止所述故障信號(F)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于， 在所述本地差動保護設(shè)備(33)中監(jiān)控所有相(Ll， L2, L3)的電流測量值的數(shù)值是否超過預(yù)定的閾值，并當(dāng)至少一相(例如L1)的電流測量值的數(shù)值 超過該閾值時產(chǎn)生第四復(fù)位信號(R4);并且當(dāng)至少出現(xiàn)該第四復(fù)位信號(R4)時也禁止所述故障信號(F)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，其特征在于， 檢查由所述本地差動保護設(shè)備(33)控制的斷路器(39)的開關(guān)觸點的位置，并當(dāng)所述斷路器(39)的開關(guān)觸點斷開時產(chǎn)生第五復(fù)位信號(R5);并且 當(dāng)至少該第五復(fù)位信號(R5)出現(xiàn)時也禁止所述故障信號(F)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的方法，其特征在于， 由所述本地差動保護設(shè)備(33)對所有相(Ll， L2， L3)采集給出施加在所述線段端(30)上的電壓的電壓測量值，并當(dāng)在產(chǎn)生所述懷疑信號(V)的 時刻至少一相(例如L1)的連續(xù)的電壓測量值的變化具有突然的改變時，產(chǎn)生 第六復(fù)位信號(R6);并且當(dāng)至少該第六復(fù)位信號(R6)出現(xiàn)時也禁止所述故障信號(F)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的方法，其特征在于， 關(guān)于對其產(chǎn)生所述懷疑信號(V)的一相(例如Ll),監(jiān)控在產(chǎn)生所述懷疑信號(V)的時刻之后的其它電流測量值，并且當(dāng)這些其它電流測量值的數(shù) 值比導(dǎo)致產(chǎn)生所述懷疑信號(V)的電流測量值的數(shù)值大時產(chǎn)生第七復(fù)位信號 (R7);并且當(dāng)至少出現(xiàn)該第七復(fù)位信號(R7)時也禁止所述故障信號(F)。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，作為至少 一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的比較電流測量值使用這樣的電流測量 值，該電流測量值也是為了實施差動保護功能而從該至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè) 備傳輸?shù)剿霰镜夭顒颖Ｗo設(shè)備(33)的。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在出現(xiàn)故障信號(F)情況下所述本地差動保護設(shè)備(33)的和所述至少 一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備的差動保護功能關(guān)于在相應(yīng)的電流互感器(例如31a, 34a)的次級電路(例如32a， 35a)中出現(xiàn)故障的相(例如L1)被禁止。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 由所述本地差動保護設(shè)備(33)和/或所述至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備和/或中央控制室計算機光學(xué)地顯示所述故障信號(F)。
12. —種用于監(jiān)控供電網(wǎng)的線段端(30)的差動保護設(shè)備(33), 該差動保護設(shè)備與至少一個電流互感器(例如31a, 34a)共同作用，該差動保護設(shè)備(33)借助該電流互感器采集表征流過所述供電網(wǎng)線段端(30)的 電流的電流測量值；并且該差動保護設(shè)備具有計算裝置(37)，該計算裝置(37)根據(jù)電流測量值 和由至少一個遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備傳輸?shù)奖镜夭顒颖Ｗo設(shè)備(33)的比較電流測 量值，來監(jiān)控所述線段端(30)，其中所述計算裝置(37)具有監(jiān)控電流互感器 (例如31a, 34a)次級電路(例如32a, 35a)故障的監(jiān)控單元(40 ),其特征在于，該監(jiān)控單元(40)被構(gòu)造為實施根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生顯示電流互感器(例如31a，34a)次級電路(例如32a，35a)中故障的故障信號(F)的方法，該電流互感器與監(jiān)控供電網(wǎng)線段端(30)的本地差動保護設(shè)備(33)共同作用，其中本地差動保護設(shè)備(33)監(jiān)控由電流互感器(例如41a，34a)采集的給出流過該線段端(30)電流的電流測量值，并當(dāng)連續(xù)的電流測量值的數(shù)值突然下降時產(chǎn)生懷疑信號(V)，當(dāng)出現(xiàn)懷疑信號(V)時產(chǎn)生故障信號(F)。為了更可靠地識別電流互感器次級電路中的故障，當(dāng)在產(chǎn)生懷疑信號(V)的時刻在監(jiān)控供電網(wǎng)的至少一個其它線段的遠(yuǎn)程差動保護設(shè)備中采集的比較電流測量值的數(shù)值同樣突然下降時，本地差動保護設(shè)備(33)產(chǎn)生第一復(fù)位信號(R1)，并當(dāng)出現(xiàn)第一復(fù)位信號(Ri)時禁止故障信號(F)。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的差動保護設(shè)備。
文檔編號H02H1/00GK101512861SQ200680055898
公開日2009年8月19日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者安德烈亞斯·雷根布雷赫特 申請人:西門子公司