CN101563824A - 用于确定已断开电力设施的阻抗的系统和方法 - Google Patents
用于确定已断开电力设施的阻抗的系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101563824A CN101563824A CNA2007800471991A CN200780047199A CN101563824A CN 101563824 A CN101563824 A CN 101563824A CN A2007800471991 A CNA2007800471991 A CN A2007800471991A CN 200780047199 A CN200780047199 A CN 200780047199A CN 101563824 A CN101563824 A CN 101563824A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- facility
- impedance
- electric power
- response
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 60
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 2
- 238000012731 temporal analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000000700 time series analysis Methods 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 12
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
- H02H11/001—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of incorrect or interrupted earth connection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to mechanical injury, e.g. rupture of line, breakage of earth connection
- H02H5/105—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to mechanical injury, e.g. rupture of line, breakage of earth connection responsive to deterioration or interruption of earth connection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
一种用于确定从电力设施的高压电源或者中压电源断开的该电力设施的阻抗的系统和方法。信号注入单元在电路的参考点与地之间注入处于主频的测试信号，其中所述电路与所述设施相连接；以及在电路的参考点与地之间注入处于第二主频的另一测试信号。信号转换单元测量电路中的第一响应电压和第一响应电流，其中第一响应电压和第一响应电流由所述测试信号得到，以及测量作为对所述另一测试信号的结果的第二响应电压和第二响应电流。处理设备根据第一响应电压和第一响应电流来确定所述设施的对地阻抗，以及根据第二响应电压和第二响应电流来确定另一对地阻抗，以分析所述设施的对地阻抗，其中该分析包括将每个确定的对地阻抗与预定值进行比较，以及根据所述已分析的对地阻抗来确定所述断开的电力设施的安全状态。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定从电力设施的高压电源或者中压电源断开的该电力设施的阻抗的系统和方法。
背景技术
电力设施是一种装置或者设备，其工作电流高到足以对操作者构成危险，或者在意外接地的情况下，可能对周围的设备造成某些损坏。对于发电、输电和配电中使用的高压设施和中压设施，情况通常如此。不论何时需要对电力设施进行维护或者修理工作，需将该设施从其电源断开，并且人工或者自动地安装安全的接地导体。
忘记安全接地可能主要在两种不同情况下导致严重后果。首先，第一种情况是，在没有将安全接地正确安装在设施上且工人靠近。即使设施本身不再通电，其可能从其附近的通电设备获得感生电压。在最坏情况下，这种情况对工人而言可能是致命的。第二种情况是，在将设施重新连接至其电源之前不能忘记安全接地。如果在完成维护之后忘记移除安全接地导体，则将出现设施的意外接地。这可能导致严重的损毁。
电力设施还可能由于维护之外的其他原因而暂时从其电源断开。一个这种原因是：如果其在操作期间容易出现自清故障(selfclearing fault)，例如容易出现由于电力设施被闪电击中而导致的短路。在这种情况下，电力设施通常在某段时间内断开，并继而可以重连。这种实践通常称为重合闸(reclosing)，并在旨在提高对电力设施供电的连续性。然而，在其重连之前，应当消除仍然存在的任何故障。而且，为了消除持久的故障，可能需要对位置的估计。
本发明给出了一种解决方案，其中可以通过安全的方式来提供安全措施，从而可以启动适当的回应。
在三相电力设施(诸如，电网的变电站中的变压器或者电容组，或者三相输电线或者配电线)的情况下，忘记安全接地或者这种短路故障具有尤其严重的后果。三相故障对电力设施及其周围设备通常具有非常严重的影响。随着电压的突然降低或者电压下降，三相故障在相关电网的大范围上扩展，这将危害敏感的设备。恢复设备和电网所需的努力是相当可观的。
目前，监管当局正在建立更为严格的约束，以限制对最终客户断电的次数和断电持续时间二者。对输电和配电公司不断提高的要求使其只有很少的时间和很少的断开可用于线路和变电站的预定维护。输电和配电公司目前依赖于若干外部承包商来执行年度维护计划，该年度维护计划通常是在线路或者变电站的一次或者两次年度断开中完成的。维护工作的协调是困难的，特别是当来自不同承包商的多个工作队在线路或者变电站的不同点处同时工作时。出于安全原因，每个工作点必须在任何进入点处接地。一旦维护工作完成，需要完成电源的恢复。在接地以及电源恢复过程二者期间，协作和通信必须完全正确，以避免危及维护人员、增加断电持续时间或者导致严重硬件问题的错误。目前，对安全接地的应用和移除进行人工检查，这需要相当的人力。统计表明，在导致人员伤亡的多数电力设施事故或者线路或变电站的三相故障中，涉及人为错误。
作为人工检查安全接地的备选解决方案，WO 00/38289提出了一种系统，用于针对在高压导体上存在人工附接的接地触点而进行报警。该系统包括靠近高压导体的附加的、裸露导体，当附接安全接地时，该导体有弹力地夹住高压导体。报警设备感测附加导体是否与高压导体接触，并且向可操作的中央单元传送报警信号。中央单元继而使得不可能将至接地的高电压连接到高压导体。该报警系统所需的硬件是可观的，特别是附加导体使得安装是高成本的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种系统和一种方法，利用该系统和方法可以自动地并且相对低成本地确定从电力设施的高压电源或者中压电源上断开的该电力设施的阻抗。这继而可以用来确定在电力设施未通电时是否存在安全接地或者是否仍然存在短路故障。
该目的是通过提供根据权利要求1的系统和根据权利要求19的方法来实现的。
本发明基于以下总体思想：安全接地与线路的接地故障或者附接有安全接地的线圈表现出电学上相同的行为；也即，应当可检测到对地的低阻抗。
电力设施或者设备的阻抗检测在监测电力设备(诸如，发电机、变压器或者传输线路)的故障状态的领域中是已知的。
在Zaengl，W.S.在IEEE Electrical Insulation Magazine，vol.19，issue，5-19页上的“Dielectric Spectroscopy in Time and FrequencyDomain for HV Power Equipment，Part I：Theoretical Considerations”中，介绍了一种介电谱(dielectric spectroscopy)方法，该方法作为诊断电力工程中使用的电绝缘材料的手段。介电谱也可以称为阻抗谱，并且其基于在特定频率处材料对所应用的电磁场的反应。在一般情况下，材料对所应用AC场的响应是这样确定的：在材料上同时测量复合电压和复合电流，以及确定在特定频率处材料的阻抗。
在欧洲专利申请06445061.2中，使用介电谱方法来改进应用于多相发电机的定子线圈的接地故障检测方法的精度。定子线圈中的接地故障是内部故障，其可能由线圈的绝缘材料的损坏或者老化引起，其通常出现在发电机的所有其他可能的故障(诸如，定子的相对相故障)之前。因此，检测线圈中的接地故障有助于防止发电机中的更多严重故障。发电机的定子是“Y”形连接的，并且中性点连接至地。对于介电谱，在中性点与地之间注入AC测试信号，并且测量定子对该AC信号的响应。根据该测量，确定对地故障阻抗，其中将故障阻抗建模为与对地电容平行的故障电阻。
因此，本发明的目的是通过一种系统以及该系统执行的相应方法来解决的，其中该系统包括：信号注入单元，用于在电路的参考点与地之间注入处于主频的测试信号，其中该电路与设施相连；以及在电路的参考点与地之间注入处于第二主频的另一测试信号；信号转换单元，用于测量电路中的第一响应电压和第一响应电流，其中第一响应电压和第一响应电流由所述测试信号得到，以及测量作为对所述其他测试信号结果的第二响应电压和第二响应电流；以及处理设备，用于根据第一响应电压和第一响应电流来确定设施的对地阻抗，以及根据第二响应电压和第二响应电流来确定另一对地阻抗，以及分析设施的对地阻抗，所述分析包括将每个所确定的对地阻抗与预定值相比较，以及基于所分析的对地阻抗来确定断开的电力设施的安全状态。
通过注入两个不同的频率而不是仅注入一个频率，改进了安全状态确定的可靠性。因此，实现了阻抗确定的冗余。
阻抗与预定值的比较可以理解为所测量阻抗的实部与预定电阻值的比较，或者理解为复合平面中的阻抗与预定范围的比较，其中该范围例如可以通过复合平面内的圆周(circle)来描述，并且其中所测量的阻抗必须处于该圆周内。
按照本发明的某些实施方式，如果安全状态指示存在安全接地并且维护工作仍然在进行中，则可以将该安全接地的存在作为设施没有危险负荷的肯定确认。如果维护工作已经完成并且将要把电源重连至电力设施，则指示存在安全接地的安全状态表示错误。因此，必须推迟重连，直到移除该安全接地。
如果安全状态指示断开的电力设施在操作期间的持久短路故障，也将推迟设备的重连。
按照本发明的一个实施方式，本发明还可以计算与故障的距离。
由于不需要与维护人员的交互，所提出的系统和方法完全自动地确定对地阻抗。
该系统的处理设备可以优选地配置在电力设施附近，例如，作为多用途保护继电器的部分。备选地，其可以置于中央监测单元中，该中央监测单元监测多个设施中安全接地的存在。
由于保护继电器或者中央监测单元形式的处理设备广泛用于目前的电力系统中，因此执行本发明所需的仅有的附加硬件是注入单元和信号转换单元。这些包括电气和电子组件，与人工检查安全接地所需的劳动力或者与沿着线路的附加导体所需的安装和材料花费相比，其是相对便宜的。
注入的测试信号可以是电压信号或者电流信号。术语“主频”表示测试信号是随时间变化的信号，其频谱展现出一个明显的支配性频率。最简单的实施方式是正弦测试信号。但是也可以使用不同频率的合成，只要可以检测到主频。
所提出的系统和方法可以有益地应用的设施例如是输电线路或者配电线路，电网中的电容器组或者电网的变电站中的变压器或者断路器。
如果所确定的安全状态涉及已有的安全接地，则可以将该状态发信号通知给控制单元，基于该状态，如果维护工作仍在进行中，并且如果没有信号通知存在安全接地，则控制单元启动报警信号。如果维护工作已经完成并且处理设备信号通知现有的安全接地，则控制单元阻止对该电力设施应用高压或者中压，从而阻止破坏性的相对地电流流动。如果控制单元接收到涉及电网中所有安全接地的信号，则控制单元能够确保在维护之前正确安装所有安全接地，或者在恢复供电之前移除所有安全接地，这增加了电网的安全性可可用性。
如已经描述的，处理设备可以是多用途保护继电器，也称为智能电子设备(IED)。在这种IED中，通常经由所谓的传输信道接收测量作为模拟信号，从而限制输入信号的数量。因此，期望处理的测量越多，需要的模拟输入就越多，这导致了高成本的硬件扩充。除此之外，用于布线和安装的时间和努力增加。为了在将IED的功能扩展为包括冗余安全接地检测时限制成本，引入叠加单元，其将响应电压的两个测量进行叠加，并经由第一模拟传输信道将其传输至处理设备，并且该叠加单元还对响应电流的两个测量进行叠加，并经由第二模拟传输通道将其传输至处理设备。
在另一实施方式中，使用三个不同的频率来执行三相设施的每个独立相的安全状态确定。因此，注入单元向每个相注入三个测试信号之一，其中每个测试信号处于不同的主频，信号转换单元针对每个相独立地测试响应电压和电流，并且处理设备针对每个相独立地确定对地阻抗，并将其与预定值进行比较。
如果再次将电压和电流值作为模拟信号传输至处理设备，有益地，使用叠加单元来限制所需模拟传输信道的数量。按照一个实施方式的发展，叠加单元对三个相的响应电压的测量进行叠加，并经由第一模拟传输信道将其传输至处理设备，并且叠加单元对三个相的响应电流的测量进行叠加，并经由第二模拟传输信道将其传输至处理设备。
叠加单元优选地包括用于电压的串联连接的放大器，其中将每个电压应用于一个相应放大器的输入，并且其中串联放大器电路的输出连接至第一模拟传输信道。优选地，电流以模拟方式应用于放大器的另一串联连接。
串联连接的放大器不仅执行模拟信号的叠加任务，还充当调节其输出的振幅以匹配处理设备的输入范围的手段，这是因为放大器的最大可能输出值可以通过其电源电压来确定。有益地，可以针对每种新的使用情况来改变和微调对放大器的这种调节，这确保了叠加单元的高灵活性。
为了从叠加的信号获得响应电压和响应电流，处理设备优选地使用基于FFT的算法(快速傅立叶变换)，其将不同的主频彼此分离，并且确定复合电压和电流值。
有益地，选择处于相应电力设施的非标称值的主频，也即，处于可以明确区别于该设施中存在的任何其他谐波的值。这在以下情况下特别有用：设施是AC设施或者添加到设施的辅助系统的单元(其可以充当AC信号的源，诸如速度计)。
如果安全状态指示断开的电力设施在操作期间的持久短路故障，还可以确定故障的位置。这允许较快地应用消除该故障的对策。
附图说明
现在，参考附图以示例的方式描述本发明，其中：
图1示出了用于确定三相电力线的三个相的对地阻抗的设置的示意图；
图2示出了叠加信号的频谱；
图3示出了用于确定三个阻抗的方法的流程图。
具体实施方式
在所给出的示例中，将针对要执行维护工作而提供的安全接地来描述本发明。
图1示出了具有三个相1、2和3的三相电力线，其中电力线可以是输电线或者配电线。三个相1、2和3的每一个连接至变压器4、5和6，其用来将相中的电压下变压至可测量的水平。变压器4、5和6都与地连接。在下文中，认为变压器4、5和6的设置是与三相线路连接的电路，其中认为三相线路是电力设施。
使用由单个注入单元、信号转换单元7和处理设备8构成的系统来测量相1、2和3的中性点(neutral)对地阻抗，以便针对每个相1、2和3来检测是否存在安全接地9、10和11。信号注入包括三个信号生成单元12、13和14，其中第一信号生成单元12生成处于第一主频f1的第一测试信号t1，第二信号生成单元13生成处于第二主频f2的第二测试信号t2，而第三信号生成单元14生成处于第三主频f3的第三测试信号t3。在最简单的情况下，信号可以是正弦信号，也即，相应的主频f1、f2或f3是信号中包含的仅有频率。但是其也可以具有任何其他适当的形状，该形状包括具有一个支配频率f1、f2或者f3的多个频率，例如矩形脉冲信号。将主频f1、f2和f3选择为与三相线路中存在的任何其他现有谐波是异步的，从而使主频f1、f2和f3是可区分的，并且可以从相1、2和3中的可测量信号的频谱中挑选出来。
第一测试信号t1应用于第一变压器4的低电压端，由此将测试信号t1注入第一相1。第二测试信号t2注入第二变压器5由此注入第二相2，并且第三测试信号t3注入第三变压器6由此注入第三相3。如图3所示，步骤21是用于确定三相线路的三个相1、2和3的阻抗的方法的开始。信号转换单元7连接至三个变压器4、5和6中每一个的低电压端，其测量第一相1对第一测试信号t1的响应、第二相2对第二测试信号t2的响应、以及第三相3对第三测试信号t3的响应。输出分别表示响应的测量电压和电流的相应模拟电压信号，其分别输出为第一电压测量U1和第一电流测量I1、第二电压测量U2和第二电流测量I2、以及第三电压测量U3和第三电流测量I3。图3中示出了相应的方法步骤22。
为了将对处理设备8的输入数量最小化，另外将叠加单元15引入用于测量相阻抗的系统。六个测量传输到叠加单元15，其中叠加单元15包括两个串联电路，每个电路是三个放大器，第一串联电路中是放大器16，而第二串联电路是放大器17。电压测量U1、U2和U3中的每个输入第一电路的放大器16之一；而电流测量I1、I2和I3中的每个输入第二电路的放大器17之一。由于放大器16的第一电路的输出连接至第一模拟传输信道18，因此执行对三个电压测量U1、U2和U3的叠加，从而生成得到的叠加信号S1。相应的方法步骤是步骤23。对于三个电流测量I1、I2和I3，经由放大器17的第二电路来执行相同的叠加。另外，这由步骤24示出。得到的叠加信号S2传输至第二模拟传输信道19。
处理设备8连接至第一和第二模拟传输信道18和19，以接收叠加信号S1和S2。处理设备8分解第一叠加信号S1以获得第一、第二和第三电压测量U1、U2和U3，并且其分解第二叠加信号S2以获得第一、第二和第三电流测量I1、I2和I3。处理设备8继而分析和处理六个电压和电流信号，以执行下文中描述的步骤。根据电压和电流测量，挑选出第一、第二和第三主频f1、f2和f3，由此获得处于相应频率的第一、第二和第三响应电压和第一、第二和第三响应电流的矢量：U 1(f1)、U 2(f2)、U 3(f3)、I 1(f1)、I 2(f2)、I 3(f3)。这在图3中由步骤25和26示出。
根据第一电压和电流矢量U 1(f1)和I 1(f1)，按照步骤27计算第一阻抗Z 1，其在图1中表示第一相1的阻抗。根据第二电压和电流矢量U 2(f2)和I 2(f2)，按照步骤28计算第二阻抗Z 2，其表示第二相2的阻抗。并且根据第三电压和电流矢量U 3(f3)和I 3(f3)，按照步骤29计算第三阻抗Z 3，其表示第三相3的阻抗。继而，分析三个阻抗，以便通过将阻抗与相应的预定值Z 0进行比较，来检测每相中安全接地9、10和11的存在(如步骤30、31和32所示)。如果相应的阻抗Z 1、Z 2或者Z 3小于预定值Z 0，则通过设置标志SGi(其中i＝1，2或3)来指示相应相中存在安全接地。以这种方式指示的安全接地是一个安全状态。对于三个相中的每一个，设置单独的标志SGi，并由处理设备8经由输出信道20将其输出，从而使操作者或者远程控制单元继而可以启动适当的措施。在备选方案中，处理设备8可以自己启动措施，例如，如果至少一个标志SGi被设为0、同时假设三相线路正在维护中，则生成听觉和/或图形警报；或者如果维护已经完成但是至少一个标志SGi仍然被设为1，则向三相线路的输入断路器发送阻塞信号，从而阻止将该三相线路重连至电源。
图2示出了包含三个电压测量U1、U2和U3的叠加信号S1的频谱。这是三个频率f1、f2和f3如何在频谱上分布的一个示例，从而示出以下内容的重要性：选择在三个频率f1、f2和f3之间具有充足带宽的三个频率f1、f2和f3，从而使其相应的电压或者电流信号能够明显地彼此区分。
本发明的上述示例是结合安全接地给出的。作为备选或者附加地，本发明可以与一个或多个电力线(或者其他类型的电力设施)中出现的短路故障结合使用。在这种情况下，电力设施经由一个或多个电路断路器连接至系统，并且有可能经由电路断路器连接至负载。如果在系统的操作中出现故障，这些电路断路器可以打开，以清除故障。这种故障例如可能由电力设施被闪电击中而引起。在这种情况下，系统的操作由此导致电力设施从系统断开。通常，这种电路断路器继而在断开时段期间保持打开。继而，在该断开时段的末端，电路断路器通常还将尝试再次闭合，并将电力设施重新接通至系统。按照本发明，在这种断开时段期间，也使用上文描述的确定对地阻抗的方法。由此，在该时段期间，监测和分析对地阻抗。基于该分析，可以指示临时的或者持久的短路故障。由此确定安全状态，其基于断开时段期间对地阻抗的变化，来指示持久短路故障或者临时短路故障。如果系统是三相系统，可以对每一相这么做。如果对于任一相，所确定的对地阻抗在某个时段的持续时间内保持在预定值之下，则可以指示持久短路故障；而如果对于所有相，在该时段超时之前阻抗升高到预定值之上，则可以指示临时故障。这里，所述时段可以是大约半秒的长度。在上述临时故障的情况下，可以允许电路断路器将电力设施重新接通至系统；而如果指示了持久故障，则在超过断开时段末端之后还要推迟电力设施的重新接通。这意味着阻止电路断路器的重闭合。保持该阻止，直到故障消除。
为了能够更容易地消除故障，这里还可以确定故障的位置，其例如在电力设施是长电力线时是有益的。而且，可以使用确定对地阻抗的上述方法来确定从注入单元看去的故障位置。在这种情况下，以如下方式确定到故障的距离：对阻抗的虚部(可能利用电路的阻抗进行了补偿)与电气设施的电抗进行比较。由此，在图1的示例中，利用相应变压器的阻抗对注入单元看到的阻抗进行补偿。因此，该经过补偿的阻抗的虚部与线路的电抗进行比较。
Claims (19)
1.一种用于确定从电力设施的高压电源或者中压电源断开的该电力设施的阻抗的系统，其特征在于：
信号注入单元(12)，其设置用于在电路的参考点与地之间注入处于第一主频(f1)的测试信号(t1)，以及在所述电路的参考点与地之间注入处于第二主频(f2)的另一测试信号(t2)，其中所述电路与所述设施相连接；
信号转换单元(7)，其设置用于测量所述电路中的第一响应电压(U 1(f1))和第一响应电流(I 1(f1))，其中所述第一响应电压(U 1(f1))和所述第一响应电流(I 1(f1))由所述测试信号(t1)得到；以及用于测量作为对所述另一测试信号(t2)的结果的第二响应电压(U 2(f2))和第二响应电流(I 2(f2))；
处理设备(8)，其设置用于根据所述第一响应电压(U 1(f1))和所述第一响应电流(I 1(f1))，来确定所述设施的对地阻抗(Z 1)，以及用于根据所述第二响应电压(U 2(f2))和所述第二响应电流(I 2(f2))来确定另一对地阻抗(Z 2)，以及用于分析所述设施的对地阻抗，所述分析包括将每个确定的对地阻抗(Z 1，Z 2)与预定值(Z 0)进行比较，以及用于根据所述分析的对地阻抗来确定所述断开的电力设施的安全状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电力设施是输电线或者配电线(1、2、3)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电力设施是电网中的电容器组。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电力设施是电网的变电站中的变压器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电力设施是电网的变电站中的断路器。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的系统，其中当所述处理设备设置用于确定安全状态时，其被设置用于：如果至少一个阻抗(Z 1)小于所述预定值，则确定存在安全接地(SG1＝1)。
7.根据权利要求6所述的系统，其中如果所述处理设备(8)没有信号通知存在安全接地，则控制单元启动警报。
8.根据权利要求6所述的系统，其中如果所述处理设备信号通知了存在安全接地，则控制单元阻止对所述设施应用高压或者中压。
9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中当所述处理设备设置用于分析对地阻抗时，其被设置用于：在所述电力设施的断开时段期间，随着时间分析对地阻抗；以及当所述处理设备设置用于确定安全状态时，其被设置用于：在所述断开时段期间基于所述对地阻抗的变化，来指示持久短路故障或者临时短路故障。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理设备设置用于：如果所述安全状态指示持久的短路故障，则在所述断开时段结束之后，延长所述电力设施的所述断开。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理设备进一步设置用于：基于所述确定的对地阻抗，确定从所述注入单元到所述电力设施中的所述故障的距离。
12.根据权利要求11所述的系统，其中以如下方式确定到所述故障的所述距离：将可能利用所述电路的所述阻抗进行了补偿的、从所述注入单元看去的阻抗的虚部与所述电力设施的电抗进行比较。
13.根据任一前述权利要求所述的系统，其中：
所述电力设施是三相设施；
所述注入单元注入处于第三主频(f3)的又一测试信号(t3)，其中每相(1、2、3)注入一个测试信号，所述信号转换单元(7)测量第三响应电压(U 3(f3))和第三响应电流(I 3(f3))，以作为对所述又一测试信号(t3)的结果；
所述处理设备(8)根据所述第三响应电压(U 3(f3))和所述第三响应电流(I 3(f3))来确定又一对地阻抗(Z 3)，并且将其与所述预定值(Z 0)进行比较。
14.根据权利要求13所述的系统，其中叠加单元(15)对所述响应电压(U1，U2)的所述测量进行叠加，并经由第一模拟传输信道(18)将其传输至所述处理设备(8)，并且其中所述叠加单元(15)对所述响应电流(I1，I2)的所述测量进行叠加，并经由第二模拟传输信道(19)将其传输至所述处理设备(8)。
15.根据权利要求14所述的系统，
其中所述叠加单元(15)针对所述响应电压(U1，U2，U3)的所述测量的每一个而包括放大器(16)，其输入与相应的电压相连接；以及
其中所述放大器(16)串联连接，并且其串联电路的输出连接至所述模拟传输信道(18，19)之一。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述模拟传输信道是第一模拟传输信道(18)。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述模拟传输信道是第二模拟传输信道(19)。
18.根据至少一个前述权利要求所述的系统，其中如果所述电力设施是AC设施，则所述一个或多个主频是所述设施的非标称频率。
19.一种用于确定从电力设施的高压电源或者中压电源上断开的该电力设施的阻抗的方法，其特征在于：
在电路的参考点与地之间注入处于主频(f1)的测试信号(t1)，以及在所述电路的参考点与地之间注入处于第二主频(f2)的另一测试信号(t2)，其中所述电路与所述设施相连接；
测量所述电路中的第一响应电压(U 1(f1))和第一响应电流(I 1(f1))，其中所述第一响应电压(U 1(f1))和所述第一响应电流(I 1(f1))由所述测试信号(t1)得到，以及测量作为对所述另一测试信号(t2)的结果的第二响应电压(U 2(f2))和第二响应电流(I 2(f2))；
根据所述第一响应电压(U 1(f1))和第一响应电流(I 1(f1))来确定所述设施的对地阻抗(Z 1)，以及根据所述第二响应电压(U 2(f2))和所述第二响应电流(I 2(f2))来确定另一对地阻抗(Z 2)；
分析所述设施的对地阻抗，所述分析包括将每个确定的对地阻抗(Z 1，Z 2)与预定值(Z 0)进行比较；以及
根据所述分析的对地阻抗来确定所述已断开电力设施的安全状态。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP06126985A EP1936773A1 (en) | 2006-12-22 | 2006-12-22 | System and method to detect a forgotten safety ground of an electrical facility |
| EP06126985.8 | 2006-12-22 | ||
| PCT/EP2007/064458 WO2008077942A1 (en) | 2006-12-22 | 2007-12-21 | System and method to determine the impedance of a disconnected electrical facility |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101563824A true CN101563824A (zh) | 2009-10-21 |
| CN101563824B CN101563824B (zh) | 2012-04-04 |
Family
ID=38030076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2007800471991A Active CN101563824B (zh) | 2006-12-22 | 2007-12-21 | 用于确定已断开电力设施的阻抗的系统和方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7772857B2 (zh) |
| EP (2) | EP1936773A1 (zh) |
| CN (1) | CN101563824B (zh) |
| WO (1) | WO2008077942A1 (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104251937A (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 施耐德电器工业公司 | 估计电气接地的阻抗的装置、关联的估计方法和供电系统 |
| CN104714124A (zh) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 本德尔有限两合公司 | 用于在供电系统中的绝缘监视的设备和方法 |
| CN104769448A (zh) * | 2012-10-31 | 2015-07-08 | Abb技术有限公司 | 用于定位电能供应网中短路的方法和布置 |
| CN105629130A (zh) * | 2014-10-27 | 2016-06-01 | 陈熹权 | 电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器 |
| CN107340428A (zh) * | 2016-05-03 | 2017-11-10 | 李尔公司 | 用于对车辆执行高压阻抗分析和短路诊断的装置和方法 |
| CN107615086A (zh) * | 2015-04-15 | 2018-01-19 | 库珀技术公司 | 用于诊断电导体承载系统的完整性的系统、方法和装置 |
| CN111736000A (zh) * | 2019-03-25 | 2020-10-02 | 萨基姆通讯能源及电信联合股份公司 | 包括用于检测断路器的断开或闭合状态的电路的电表 |
| US11366149B2 (en) | 2019-07-26 | 2022-06-21 | Analog Devices International Unlimited Company | Electrical network impedance determination |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2138913B1 (en) * | 2008-06-25 | 2011-10-26 | ABB Research Ltd. | Flexible intelligent electronic device |
| DE102009047247A1 (de) * | 2009-11-27 | 2011-09-08 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Belastungszustandsbestimmer, Lastanordnung, Leistungsversorgungsschaltung und Verfahren zum Bestimmen eines Belastungszustandes einer elektrischen Leistungsquelle |
| EP2378296B1 (en) * | 2010-04-19 | 2016-03-23 | ABB Technology AG | Method and arrangement for determining impedance values |
| EP2596373B1 (en) * | 2010-07-19 | 2015-01-21 | ABB Technology AG | Device and method for detecting a ground fault |
| US8427169B2 (en) * | 2010-09-20 | 2013-04-23 | Bertrand M. Hochwald | Noninvasive characterization of electrical power distribution systems |
| FR2978556B1 (fr) * | 2011-07-29 | 2014-03-07 | Schneider Electric Ind Sas | Dispositif de surveillance d'un conducteur de terre avec mesure de l'impedance |
| DE102012022584B4 (de) * | 2012-11-20 | 2015-01-15 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Funktionseinheit zur Messung des Isolationswiderstandes einer elektrischen Anlage |
| CN103063926B (zh) * | 2012-12-19 | 2016-03-02 | 中国电力科学研究院 | 一种低压电力线窄带载波接入阻抗的测试方法及测试装置 |
| US10261567B2 (en) * | 2013-05-21 | 2019-04-16 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Automatically configurable intelligent electronic device |
| US20140371929A1 (en) * | 2013-06-17 | 2014-12-18 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Source Impedance Estimation |
| US9961174B2 (en) * | 2014-01-15 | 2018-05-01 | Qualcomm Incorporated | Analog behavior modeling for 3-phase signaling |
| US10184969B2 (en) | 2015-08-24 | 2019-01-22 | Eaton Intelligent Power Limited | Monitoring system for a capacitor bank |
| CN106405306A (zh) * | 2016-08-02 | 2017-02-15 | 辽宁拓新电力电子有限公司 | 低励磁阻抗变压器接地保护装置和方法 |
| CN112368585A (zh) * | 2018-05-28 | 2021-02-12 | 以斯拉·舒库里 | 地线监控测试器 |
| JP6958863B2 (ja) * | 2018-06-27 | 2021-11-02 | 矢崎総業株式会社 | 電気的接続部の劣化度合診断装置、及び、劣化度合診断方法 |
| US11333714B2 (en) * | 2019-02-20 | 2022-05-17 | Tecnikabel S.P.A. | Wiring-integrity automatic monitoring system having improved features |
| WO2023022780A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | S&C Electric Company | Earth fault sectionalizer for electric power distribution network |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3728582A (en) * | 1971-12-23 | 1973-04-17 | Gulton Ind Inc | Ground continuity monitoring system |
| JPS51122739A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-27 | Hitachi Ltd | System for grounding disconnection detection impedance |
| US4228475A (en) * | 1978-08-28 | 1980-10-14 | Amf Incorporated | Ground monitoring system |
| DE3429150A1 (de) * | 1984-08-08 | 1986-02-20 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren zur feststellung des erdungszustandes von freigeschalteten elektrischen leitungen |
| IT1237156B (it) * | 1989-12-22 | 1993-05-24 | Teuco Guzzini Srl | Dispositivo elettronico di sicurezza per collegamenti a prese di terra |
| US5341268A (en) * | 1991-12-16 | 1994-08-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of and system for disconnecting faulty distribution line section from power distribution line |
| EP0600726B1 (en) * | 1992-12-04 | 2000-03-01 | Doble Engineering Company | Impedance measuring |
| IES970641A2 (en) * | 1997-08-28 | 1999-02-24 | Electricity Supply Board | Fault detection apparatus and method of detecting faults in an electrical distribution network |
| NO985708A (no) | 1998-12-04 | 2000-04-10 | As Protura | Berøringssikker varslingsanordning for håndbetjent jord i høyspenningsanlegg |
| US6456097B1 (en) * | 1999-12-29 | 2002-09-24 | General Electric Company | Fault current detection method |
| JP4073214B2 (ja) * | 2002-01-28 | 2008-04-09 | 東北電力株式会社 | 接地装置の接地投入確認方法及び接地投入確認装置 |
| CN100346549C (zh) * | 2002-12-31 | 2007-10-31 | 联想(北京)有限公司 | 防止线路板上的元器件造成短路的检测及保护装置 |
| US7508224B2 (en) * | 2006-04-07 | 2009-03-24 | Michael Lamar Williams | Method for measuring stability margin at a node of a polyphase power grid |
| EP1890369B1 (en) | 2006-08-18 | 2013-10-02 | ABB Research Ltd | Ground fault detection |
-
2006
- 2006-12-22 EP EP06126985A patent/EP1936773A1/en not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-12-21 EP EP07858069.3A patent/EP2095481B1/en active Active
- 2007-12-21 WO PCT/EP2007/064458 patent/WO2008077942A1/en active Application Filing
- 2007-12-21 CN CN2007800471991A patent/CN101563824B/zh active Active
-
2009
- 2009-06-22 US US12/489,039 patent/US7772857B2/en active Active
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104769448A (zh) * | 2012-10-31 | 2015-07-08 | Abb技术有限公司 | 用于定位电能供应网中短路的方法和布置 |
| CN104251937A (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 施耐德电器工业公司 | 估计电气接地的阻抗的装置、关联的估计方法和供电系统 |
| CN104251937B (zh) * | 2013-06-26 | 2019-05-07 | 施耐德电器工业公司 | 估计电气接地的阻抗的装置、关联的估计方法和供电系统 |
| CN104714124A (zh) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 本德尔有限两合公司 | 用于在供电系统中的绝缘监视的设备和方法 |
| US10126345B2 (en) | 2013-12-13 | 2018-11-13 | Bender Gmbh & Co. Kg | Device and method for insulation monitoring in a power supply system including a high-resistance grounded neutral point |
| CN104714124B (zh) * | 2013-12-13 | 2019-07-12 | 本德尔有限两合公司 | 用于在供电系统中的绝缘监视的设备和方法 |
| CN105629130A (zh) * | 2014-10-27 | 2016-06-01 | 陈熹权 | 电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器 |
| CN105629130B (zh) * | 2014-10-27 | 2018-03-27 | 陈熹权 | 电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器 |
| CN107615086A (zh) * | 2015-04-15 | 2018-01-19 | 库珀技术公司 | 用于诊断电导体承载系统的完整性的系统、方法和装置 |
| CN107340428A (zh) * | 2016-05-03 | 2017-11-10 | 李尔公司 | 用于对车辆执行高压阻抗分析和短路诊断的装置和方法 |
| CN111736000A (zh) * | 2019-03-25 | 2020-10-02 | 萨基姆通讯能源及电信联合股份公司 | 包括用于检测断路器的断开或闭合状态的电路的电表 |
| US11366149B2 (en) | 2019-07-26 | 2022-06-21 | Analog Devices International Unlimited Company | Electrical network impedance determination |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008077942A1 (en) | 2008-07-03 |
| EP1936773A1 (en) | 2008-06-25 |
| US7772857B2 (en) | 2010-08-10 |
| US20100013498A1 (en) | 2010-01-21 |
| EP2095481B1 (en) | 2017-06-14 |
| EP2095481A1 (en) | 2009-09-02 |
| CN101563824B (zh) | 2012-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101563824B (zh) | 用于确定已断开电力设施的阻抗的系统和方法 | |
| KR100709980B1 (ko) | 비접지 배전계통에서 영상전류 위상차와 크기 비교에 의한고장구간 검출방법 및 시스템 | |
| CN103080757B (zh) | 用于检测接地故障的设备和方法 | |
| KR101505176B1 (ko) | 모선 고장 감지 장치 및 방법 | |
| CN101535821A (zh) | 用于确定电气特性的装置和方法 | |
| CN109659910B (zh) | 基于混合型直流断路器的柔性直流电网故障性质识别方法 | |
| CN108089119B (zh) | 变电站继电保护二次设备二次回路带电检测方法及系统 | |
| CN108459230A (zh) | 电气高压设备故障检测方法 | |
| CN106918757A (zh) | 一种电压互感器二次回路完好性的判别方法 | |
| Gudzius et al. | Characteristics of fault detection system for smart grid distribution network | |
| CN102565614B (zh) | 交流电压回路检验方法 | |
| CN115407241B (zh) | 二次回路接地电流监测系统、方法及计算机可读存储介质 | |
| CN206962435U (zh) | 小电阻接地系统线路检测设备和系统 | |
| RU2293342C2 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА И РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 кВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ | |
| CN113253009B (zh) | 配电网中性点接地设备移动综合试验平台现场试验方法 | |
| EP2092623A1 (en) | A method and an apparatus for protecting a bus in a three-phase electrical power system | |
| KR100532925B1 (ko) | 배전자동화기반의 비접지계 지락고장구간 검출방법 | |
| Birtwhistle et al. | A new technique for condition monitoring of MV metalclad switchgear | |
| KR100927462B1 (ko) | 차단기 진단장치가 내장된 수배전반 및 차단기 진단 방법 | |
| EP1134865B1 (en) | Detecting wire break in electrical network | |
| CN109901063B (zh) | 一种gis单台断路器停电时间特性测量方法 | |
| KR200398633Y1 (ko) | 한류리액터 단선 감시장치 | |
| KR100691612B1 (ko) | 한류리액터 단선 감시시스템 | |
| CN214755490U (zh) | 非有效接地柴油发电机组中性点保护装置 | |
| Chowdhury et al. | Comparison of Third-Harmonic Stator Ground Protection Schemes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191128 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB Switzerland Co.,Ltd. Address before: Zurich Patentee before: ABB RESEARCH Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210531 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB grid Switzerland AG Address before: Baden, Switzerland Patentee before: ABB Switzerland Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Swiss Baden Patentee after: Hitachi energy Switzerland AG Address before: Swiss Baden Patentee before: ABB grid Switzerland AG |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240114 Address after: Zurich, SUI Patentee after: Hitachi Energy Co.,Ltd. Address before: Swiss Baden Patentee before: Hitachi energy Switzerland AG |
|
| TR01 | Transfer of patent right |