CN103201919B - 用于电网保护系统的感应控制电子设备及自测方法 - Google Patents

用于电网保护系统的感应控制电子设备及自测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103201919B
CN103201919B CN201180040318.7A CN201180040318A CN103201919B CN 103201919 B CN103201919 B CN 103201919B CN 201180040318 A CN201180040318 A CN 201180040318A CN 103201919 B CN103201919 B CN 103201919B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
harmonic
threshold
power line
analysis instrument
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.)
Active
Application number
CN201180040318.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103201919A (zh
Inventor
弗雷德里克·R·法克斯沃格
华莱士·詹森
特伦斯·R·诺亚
克雷格·艾德
戴维·布雷克·杰克森
格雷格·富克斯
盖尔·诺德林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Emprimus Inc
Original Assignee
Emprimus Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emprimus Inc filed Critical Emprimus Inc
Publication of CN103201919A publication Critical patent/CN103201919A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103201919B publication Critical patent/CN103201919B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • 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
    • H02H5/005—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 ionising radiation; Nuclear-radiation circumvention circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20—Measurement of non-linear distortion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/50—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. ac in dc installations
    • H02H3/52—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. ac in dc installations responsive to the appearance of harmonics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • H02H7/045—Differential protection of transformers
    • H02H7/0455—Differential protection of transformers taking into account saturation of current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Protection Of Transformers (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

公开了用于检测变压器处的潜在有害谐波和直流信号的系统和方法。一个这样的系统包括：多个检测元件，电连接至从电网上的一个或多个连接点引导的电信号线；以及多个阈值检测器，每个阈值检测器用于比较来自检测元件的进入的信号和具有阈值的预定信号。该系统还包括控制器，接收多个阈值检测器中的每一个的输出，并且响应于从多个阈值检测器的至少一个接收到检测的信号高于阈值的指示来驱动至少一个外部元件。

Description

用于电网保护系统的感应控制电子设备及自测方法
本申请于2011年7月20日申请作为PCT国际专利申请，对于除了美国之外的所有国家指定的申请人为美国公司-Emprimus公司，仅对于美国指定申请人为Frederick R.Faxvog、Wallace Jensen，Terrence R.Noe、Graig Eid、DavidBlake Jackson、Greg Fuchs和Gale Nordling，均为美国公民。
相关申请的交叉参考
本申请主张2010年7月20日申请的名称为“Geomagnetic Storm Sensor forProtecting Electrical System”的美国临时申请No.61/366,081的权益，该申请的全部内容合并于此作为参考。
技术领域
本披露总地涉及用于高压变压器保护系统，具体涉及可以用于保护高压变压器的控制系统、电力设备、电子电路和计算系统。
背景技术
电气设备，特别是使用交流操作的电气设备容易改变输入信号和条件。在典型的布置中，美国的交流设备期望接收具有预定量值(例如在北美为120V或者欧洲为240V)的60Hz的电力线电源(或者在欧洲为50Hz)。尽管这些电源可以有一些变化，对使用特定电流而制造的装置可以通常处理接收的电力信号中的一些轻微变化。
在某些情况下，由于外部条件或谐波，电力信号可以变化很大。可以在电力信号上引起谐波或准直流(DC)的外部条件包括地磁风暴或电气设备的影响。这样的事件可以引起电力信号的输入电压和电流(以及得到的电力)剧烈变化，引起破坏接收该电力信号的电子设备的可能性。地磁风暴或与高幅值电磁脉冲(HEMP)相关的E3脉冲可以引起高压电源生成、传输和分配系统元件(即电力传输线和电源变压器)中的称为地磁感应电流(GIC)DC或准DC电流。这些DC电流可以引起电源变压器铁心中的半周期饱和，这然后导致这样的变压器的过多无功功率损耗、加热、损坏和/或故障，特别是对于较老或没有很好维护的变压器。此外，半周期饱和可以引起主要频率(50或60Hz)的谐波生成。该谐波内容可以使得电力系统中继触发，这可以断开需要的补偿元件。这可以导致电网的本地或广域部分的崩溃。
在过去大约20年以来，提出了用于减小电力系统中GIC或HEMP(E3)感应的电流的若干建议的方法。这些解决方案通常采用一些形式中的一种。第一类解决方案使用电容性电路来同时提供AC接地路径和用于感应的DC电流的块。这些解决方案通常包括一组开关，允许在正常接地的变压器连接和通过电容性电路的接地之间进行切换。这些解决方案可以允许不故意打开对于变压器中性点(transformer neutral)的连接，或者需要昂贵的电子电路来处理接地故障条件。这些电容性电路解决方案可能需要与当前操作参数相比重新调节电力系统中继配置。
第二类解决方案通常包括连续使用有源元件，用于减小在变压器中性点到地连接的DC或准DC电路的潜在破坏GIC事件。这些解决方案通常需要昂贵的电力设备并且持续激活，使得任何故障将使得这些系统不可靠。此外，当该解决方案被初始安装在电力系统中时，许多中继/断路器将需要重新调节它们的设置。
第三类解决方案通常使用电阻性方法，其中固定值电阻用于持续减小变压器的中点到地连接中的DC电流；然而，在这些方法中，电阻器通常必须具有高电阻值并且仅减小而不是消除DC或准DC中点电流。此外，在安装这些类解决方案的过程中，可能需要重新调整电力系统的中继设置。由此，不存在能提供与当前电力传递系统兼容的可靠的低成本保护电路的解决方案。此外，不存在可靠和可测试系统，用于控制基本上不需要现场维护的保护电路。
已经提出了用于减小或阻塞电力系统中的GIC或E3感应电流的若干建议的方法。然而，这些系统均没有提过用于解决可能发生的各种类型的潜在有害决定的综合布置。特别地，不存在使用感应控制系统的已知方法，该感应控制系统首先感应GIC或E3事件的存在然后切换DC阻塞设备以保护高压变压器。
由此这些或其他原因，期望改进。
发明内容
根据以下内容，可以如下解决上述和其他问题：
在第一方面，公开了一种与电子保护电路一起使用的感应控制系统。该系统包括多个检测元件，用于检测变压器电力线或EMP和IEMI环境事件中的损害谐波和DC或准DC电流。这些检测元件可以包括但不限于：谐波分析仪、电连接在变压器中性点和地之间的分流电阻、电连接在变压器中性点和地之间的霍尔效应电流传感器以及位于屏蔽外壳外部的电磁场检测器。该系统还包括多个阈值检测器，用于比较来自检测元件的信号和可调节的预定信号，其中当来自检测元件的信号超过预定信号值时阈值检测器向控制器输出信号指示。也位于屏蔽外壳内的控制器用于在从多个阈值检测器中的至少一个接收到信号指示时打开外部保护电路中通常关闭的开关。控制器还包括控制输入，其中，从远离屏蔽外壳的电力系统操作员接收控制输入。控制器还用于执行一个或多个自测过程，用于仿真潜在有害信号以确定系统是否正常工作。在某些实施例中，控制器用于响应于从远离屏蔽外壳的电力系统操作员(例如控制系统)接收到信号而打开通常关闭的开关。该系统可选地包括屏蔽外壳，用于保护电子元件不受电磁脉冲(EMP)和/或故意的电磁干扰(IEMI)的影响。在这样的可选布置中，沿着屏蔽外壳的内部边缘布置滤波器，用于防止高频、高功率电磁信号进入屏蔽外壳并且潜在地损坏电子元件。
在第二方面，公开了与电子保护电路一起使用的感应控制系统。该系统包括屏蔽外壳，用于保护电子元件不受电磁脉冲(EMP)和/或故意的电磁干扰(IEMI)的影响。沿着屏蔽外壳的内部边缘布置滤波器，用于防止高频、高功率电磁信号进入屏蔽外壳并且潜在地损坏电子元件。该系统还包括至少一个谐波分析仪，位于屏蔽外壳内，用于检测变压器电力线上的有害谐波。该系统还包括至少一个阈值检测器，用于比较来自谐波分析仪的信号和可调节的预定信号，其中当来自谐波分析仪的信号超过预定信号值时，阈值检测器向控制器输出信号指示。也位于屏蔽外壳内的控制器用于在从在至少一个阈值检测器接收到信号指示时打开外部保护电路中通常关闭的开关。控制器还包括控制输入，其中从远离屏蔽外壳的电力系统操作员接收该控制输入。
在第三方面，公开了用于检测变压器中的电力谐波的方法。该方法包括接收屏蔽外壳中电力线信号并且基于电力线信号生成总谐波失真值。该方法还包括比较总谐波失真值和阈值检测器中的预设阈值，并且当检测到总谐波失真值高于预定值时生成开关控制输出，其中开关控制输出打开位于变压器中性点和地连接之间的通常关闭的开关。
在另一个方面，公开了用于自测感应控制系统的方法。该方法包括在变压器处应用交流信号，所述交流信号具有与电力系统频率不同的频率；基于交流测试信号的已知幅值和通过直流阻塞元件的电流测量，测量直流(DC)阻塞元件的阻塞特性的功能和量值(例如阻抗)。该方法还包括比较直流(DC)阻塞元件的阻塞特性的量值和期望值以确定直流(DC)阻塞元件的正确操作。该方法还包括对电力线信号应用谐波测试信号，谐波信号具有高于由与谐波分析仪相关联的阈值检测器定义的预设阈值的幅值，所述阈值限定了幅值的范围。该方法还包括分析谐波分析仪处的谐波测试信号以确定谐波分析仪是否检测到谐波测试信号的存在。该方法还包括在变压器中性点处应用直流电压(DC)信号以仿真在变压器中性点和地之间流动的直流；以及应用电磁检测器(EM)信号，所述EM信号具有大于由阈值检测器定义的预设阈值的幅值，所述阈值限定幅值的范围。
附图说明
图1是连接至高压变压器环境的示例实施例的感应控制电子电路的示意性前视图。
图2示出了本披露的控制系统之外的电子保护电路的示例实施例。
图3示出了连接至包括电子保护电路的示例实施例的连续接地系统的感应控制系统的示例实施例。
图4是在包括外部电磁场检测器的屏蔽外壳中包含的感应控制系统的示例实施例。
图5是屏蔽外壳中包含的感应控制系统的示例实施例。
图6是感应控制系统中包含的谐波分析仪的示例实施例。
图7是感应控制系统中包含的谐波分析仪的另一个示例实施例。
图8是感应控制系统中包含的谐波分析仪的另一个示例实施例。
图9示出了感应控制系统中包含的阈值检测器电路的示例实施例。
图10示出了包括自测功能的感应控制电子电路的示例实施例。
具体实施方式
总的来说，本披露描述了用于感应引起电力线上的谐波内容的损害DC或准DC电流并且控制电子保护电路中的开关组件以保护高压变压器和其他电气设备免受损害DC或准DC电流影响的方法和系统。大的DC中性点电流和谐波电压可以是地磁(太阳)风暴、高幅值电磁E3脉冲(HEMP-E3)或处于相同电网或本地电源电路的其他电气设备例如开关电源、弧焊设备、等离子切割、电子放电加工设备、弧光灯等的结果。总体上，本披露描述了如下方法和系统：用于感应50Hz或60Hz电力线电源的谐波内容以及潜在地破坏中性点DC电流，并且在检测到这样的谐波或DC电流的情况下，控制设备切换到操作的保护模式。
通过使用感应电力线信号上的破坏DC电流和外部高电磁事件的系统来实现保护高压电力系统不受GIC(太阳风暴)和EMP E3脉冲的影响。这里公开的感应系统提供了用于检测高和超高电压电力变压器的中性点连接中存在DC电流的电子电路。感应系统可以另外包括谐波、或总谐波失真(HD或THD)传感器，其感应由DC电流和变压器绕组中的半波饱和引起的电力线信号上的谐波。感应系统可以额外地包括电磁场检测器，检测外部电磁脉冲(EMP)事件。感应系统可以额外地包括计算通过分流电阻的电流的检测器或电连接至变压器中性点的霍尔效应电流传感器。本披露还包括控制系统，其向电子保护电路发送信号以控制电子保护电路中包含的DC阻塞组件中的开关组件的操作。控制系统控制电子保护电路中的开关以保护高压变压器不受地磁和EMP(E3脉冲)感应的电流的影响。DC阻塞元件(包括一个或多个电容器、电阻器或其组合)在电子保护电路中硬连线以对高压电力系统，例如向“Y”配置的高压变压器或自耦变压器的中性点提供不间断的AC接地路径。在正常操作下，第二平行接地路径通过闭合的开关组件提供了低阻抗的标准接地路径。
图1是根据本披露的特征以及本披露的某些元件的物理布局保护的示例电气设备的示意性前视图。在所示的实施例中，一个电气设备，示出为高压变压器100被电子地连接至电子保护电路102。根据图2-9所示的实施例，电子保护电路102可以例如包括至少一部分下面所述的设备。高压变压器100通常装配到水泥台上。电子保护电路102电子地连接至如上所述的高压变压器100，封入外壳内，并且放在电子接地的支撑件103上。除了防止GIC事件之外，所有控制电子电路(半导体器件)被包括在EMP/IEMI屏蔽并且电滤波的外壳104中，外壳104电连接至电子保护电路102和高压变压器100并且包括感应和切换控制电路105。应该知道，如果没有屏蔽和滤波的外壳104，系统能够保护变压器免受GIC和EMP E3事件的影响，但是不能免受EMP E1、E2和IEMI脉冲威胁。
在某些实施例中，电子保护电路102包括图2-3中讨论的开关组件和DC阻塞元件，而控制系统104包含如下面的图3-10所示的感应和开关激励电路。然而，可以向电子保护设备提供其他的元件布置。
现在参考图2，示出了可与本披露的感应控制电子电路一起使用的电子保护电路200的第一概括实施例。电路200通常连接在变压器12(在实施例中示出为Y变压器)的变压器中性点10和地14之间。电子保护电路200包括开关组件202，开关组件202包括在变压器中性点10和地14之间连接的电子控制的开关204。分流电阻206可以连接在开关204和地14之间，用于感应在变压器中性点10和地14之间通过的DC电流。在某些实施例中，分流电阻206通常具有低电阻值，处于几毫欧的数量级，以允许通过开关的低阻抗接地。在另一个实施例中，分流电阻206可以由霍尔效应电流传感器或其他非接触电流传感器替代。此外，电子控制的高压接地开关208可以连接在变压器中性点10和开关204之间，例如以在接地故障事件的过程中保护开关204避免高电压。在某些实施例中，地14可以连接至站接地网，而在其他实施例中，地14可以连接至接地的变压器外壳。
开关204可以是不同快速反应的电子控制开关的任一种，例如高压电路断路器开关。在所示的实施例中，开关204是通常闭合的连接，其可以通过电子控制输入而被快速地打开。下面结合图3-10进一步讨论可以连接至控制输入的示例感应控制电路。
DC阻塞元件210与开关组件202在变压器中性点10和地14之间并联。如在下面的例子中进一步说明，DC阻塞元件210可以包括一个或多个直流阻塞器件(例如电容器或电阻器)，能够在地14和变压器中性点10之间插入一些电流路径的阻塞，从而防止变压器中性点10中的破坏DC或准DC地电流，其将可能损坏变压器12。根据特定应用，在保护电路302中可以应用电容性或电阻性(或其组合)阻塞设备210。此外，在某些实施例中，DC阻塞元件210硬连线至地14，由此即使开关204和208不小心发生故障，也可以向变压器(或其他电力元件)提供AC地。
在正常操作中，变压器中性点10通过开关组件202接地。即，开关组件202(包括开关204和高压接地开关208)通常处于闭合位置。这对应于公用的标准接地，结果，例如这里公开的接地系统使用前不需要重新调节附着于其上的公用电气设备。在第一操作模式中，不对DC阻塞元件210加电，因为开关组件在其周围产生短路。如果操作在该正常操作模式中(无GIC)时检测到接地故障，则通过开关组件的接地将处理接地故障电流直到电力系统中继隔离了故障的设备。当检测到在中性点至地连接中存在高电压谐波或准DC电流时，GIC感应控制电子器件打开开关组件。在第二操作模式中，DC阻塞元件210向变压器中性点提供AC接地。该操作模式防止与GIC或EMP E3事件相关联的DC或准DC电流。该GIC保护模式保持操作直到处于远程位置的电力系统操作者宣称该事件结束并且重新闭合开关组件202。
在一些实施例中，为了说明GIC和接地故障同时发生的非常不可能的事件，会触发电涌放电器(surge arrester)212，有时被称为变阻器或MOV(金属氧化物变阻器)，或其他这样的电涌放电设备，来保护阻塞元件210。开关组件208然后由来自通过变压器中性点电流变压器214的中继检测故障电流的信号而重新闭合，该信号然后将触发高压开关208以重新闭合。由此，电涌放电器212提供一个周期的接地故障内的初始接地，并且直到开关组件202可以被重新闭合。应该注意，该同时发生的事件(GIC和接地故障)的可能性实际上非常小，其可能绝不会在系统的生命周期内发生。
为了减小电涌放电器212的成本，期望使用低成本的作为牺牲设备的电涌放电器，使得它仅保护一个事件并且然后需要被替换。在电涌放电器已经被牺牲之后，它被设计为对地短路。第二个选项是使用开关在初始安装中并入额外的电涌放电器，使得如果第一个放电器被牺牲，那么按照需要第二个可以被切换作为替代。第三个选项是在初始安装中并入非常耐用的电涌放电器，其将确保该电涌放电器承受许多接地故障事件而不会失败。
通过打开开关组件，图2所示的DC阻塞元件210为变压器中性点10提供AC接地路径，同时阻塞或减小由地磁风暴或EMP E3事件感生的DC或准DC。阻塞DC保护变压器12不进入半周期饱和，半周期饱和可以使得变压器过度的无功功率损耗、过热、损坏甚至故障。此外，阻塞DC还防止在电力系统中生成谐波，这可以防止电力中继的跳闸、电力补偿元件的断开、过度的无功电力负担以及电网的小或大部分的潜在崩溃。
此外，为了增加DC阻塞元件210的可靠性，可以使用多个电容器或电阻器的并联组，使得如果这些电阻器和电容器中的一个或多个故障，其他的依然可用于阻塞元件。
此外，并且如下进一步所述，为了免于遭受故意的电磁干扰(IEMI)和/或电磁脉冲(EMP)的E1和E2部分，这样的系统的所有敏感的感应控制电子电路可以被放到屏蔽和电子滤波的外壳中，例如图1的包含控制系统104的外壳。没有在屏蔽外壳内的所有元件不包含敏感的半导体电子器件，并且因此将幸免于EMP和IEMI事件。在可选的实施例中，感应控制电子电路没有被放到屏蔽和电子滤波的外壳中，依然保护变压器不受地磁感生的GIC的影响。下面将更详细地描述这样的外壳的内容的额外细节。
在各种实施例中，可以使用不同类型的电子保护电路。在示例实施例中，电子保护电路可以包括名称为“Continuous Uninterrupted AC Grounding Systemfor Power System Protection”的未决美国专利申请No.13/159,374中描述的那些，其全部内容结合于此作为参考。
现在参考图3，示出了包括电子地连接至本披露的感应控制系统310的电子保护电路302的系统300的示例实施例。在该示例实施例中，霍尔效应电路传感器可选地用来替代图2的分流电阻206(以及下面描述的电流感应器件314)，用于测量变压器中性点至地连接中的DC电流。在这样的实施例中，霍尔效应传感器可以由EMP或IEMI攻击而牺牲。也存在如下可能性：连接至变压器10的相位的电容性电压变压器(CVT)(未示出)可能由于EMP或IEMI攻击而牺牲。
感应控制电路310包括控制电子电路，例如感应控制模块312以及电流感应单元314。中继控制电路316连接至感应控制模块312，并且生成用于激励开关204和208的开关控制输出313。
感应控制模块312感应在GIC事件中半周期饱和的变压器中生成的谐波。例如，模块312可以包括谐波传感器，其将测量位于一个变压器相位上的标准电容电压变压器(CVT)214的信号。当来自中性点DC电流或谐波传感器的信号超过预设值时，发送信号以打开开关组件202中的这两个开关。预设值将由公共设施或电力系统工程师根据每个特定安装的保护需要进行选择。DC或准DC电流的预设值的典型范围被期望处于大约5－50安培范围内。电力谐波水平的预设值的典型范围被期望处于大约1％到10％总体谐波失真(THD)的范围内。电流感应电路314测量通过分流电阻206由地磁风暴引起的中性点DC或准DC电流，并且将该测量的结果发送给感应控制模块312以按照需要触发中继控制电路316。
在所示的实施例中，控制电路310被包括在屏蔽外壳320中，并且包括位于外壳320外周的多个滤波器322以防止高频高功率电磁辐射进入外壳，由此将敏感的控制感应电子电路暴露在潜在的干扰和破坏下。滤波器322通常是低通或带通滤波器，具有电泳抑制以抑制任何高压信号进入外壳。在所示的实施例中，屏蔽的外壳322是EMP/IEMI法拉第屏蔽外壳，在所有的门开口周围具有导电的衬垫以提供通常从大约14kHz到10GHz的电磁频率的辐射保护。此外，在所示实施例中，滤波器322位于电源输入324上，以及CVT输入326、运算器输入和输出328、开关控制输出323和跨越分流电阻206的任一侧连接的电流感应输入330上。此外，在外壳320的内外的任何光纤通信将通过恰当的波导超出截止频率穿透而被滤波，这将固有地提供对EMP和IEMI事件的保护。
操作中，当控制电路310检测到GIC事件时，通过开关控制输出313中继控制电路316将打开低DC电压开关，即开关204。这个动作之后，信号将打开高压接地开关208。接地开关208然后将通常在地磁风暴事件的过程中保持打开，通常在若干小时到一天的量级。在此期间，DC阻塞元件210(这种情况下电容器304)对变压器12的变压器中性点10提供AC地。在地磁风暴过去之后，通常由电力系统的操作者控制接地开关208的重新闭合。然而，一些公用设施的安装可能倾向于配置它们的系统例如在预定时间周期之后自动地重新闭合开关。
为了确保变压器保护在EMP或IEMI攻击下继续其保护功能，电磁(EM)场检测器352可以如图所示加入该保护系统，通过滤波器322连接至感应控制电子电路312。检测器352位于外壳320之外，并且允许检测EMP E1或E2脉冲或IEMI脉冲，其然后用于打开开关组件202(包括开关204、208)，并且由此打开在必要的变压器保护中的开关。EM检测器352可以安装在控制壳体的顶部或侧面，并且可以通过屏蔽导管连接至被保护的控制电子电路310。
在各种实施例中，可以使用不同类型的电磁场检测器作为检测器352。在示例实施例中，电磁场检测器可以包括在名为“Electromagnetic Field DetectionSystems and Methods”的未决美国专利申请No.12/906,902中描述的那些，其全部内容并入于此作为参考。
在操作中，即使霍尔效应传感器和/或CTV(未显示)被电磁事件损坏或破坏，EM检测器352也会打开开关组件202，这将保护HV变压器10。
本披露的感应控制系统310包含在屏蔽外壳320中。屏蔽外壳的外围排列了由电连接至感应控制电子电路312的多个滤波器322。在一些实施例中，感应控制电子电路包括谐波分析仪406、多个阈值检测器408和控制器410，如图4所示并且下面进行描述。感应控制电子电路312感应电力线中潜在有害的谐波和/或DC电流，并且操作电子保护电路302中的DC开关204和高压接地开关208。
现在参考图4，示出了本披露的感应控制系统400的第一概况实施例。图4示出了用于检测对作为本披露的主题的变压器12或其他电气设备潜在有害的各种不同类型的信号的系统。具体地，系统包括根据本披露检测电力谐波、直流(以及准直流信号)和EMP/IEMI事件的感应控制系统400。
本实施例的感应控制系统400包括屏蔽外壳402，其包含沿着屏蔽外壳402的外围排列的多个滤波器404。感应控制系统400额外地包含EM场检测器412(例如类似于图3中的检测器352)，位于屏蔽外壳402外部并且电连接至滤波器404。每个滤波器404电连接至阈值检测器408a-c(统一称为阈值检测器408)、谐波分析仪406或直接连接至控制器410。谐波分析仪406的输出电连接至阈值检测器408b。每个阈值检测器408a-c输出信号到控制器410。控制器410通过多个滤波器404从屏蔽外壳402远程发送信号。
操作中，感应控制系统400中的元件包含在用于保护感应控制电子电路不受电磁干扰的EMP/IEMI屏蔽外壳402中。屏蔽外壳402的外围排列了多个低通或带通滤波器404以防止高频、高功率电磁信号进入外壳，其将敏感的控制和感应电子电路暴露于潜在的干扰和损坏中。滤波器402通常类似于如上所述的图3的滤波器322。
在某些实施例中，本披露包括位于屏蔽外壳402中的谐波分析仪406，如下面更详细描述。谐波分析仪406是用于检测从变压器12进入的电力线信号上的总谐波失真(THD)的检测元件的另一个例子。谐波分析仪406电连接至控制器410，如下面详细描述。
在所述的实施例中，多个阈值检测器408a-c均配置为将来自检测元件例如外部电磁(EM)场检测器412的进入的信号指示与可调节的预定阈值相比较。如果超过了预定阈值，对应的阈值检测器408将向也位于屏蔽外壳402中的控制器410发送信号。控制器410用于驱动电子保护电路200中的至少一个外部元件，例如如图3所示的开关204。例如，如果通过位于变压器中性点和地之间的分流电阻206的DC或准DC电流超过了阈值检测器408的预定阈值，则阈值检测器408将指示发送给控制器410。控制器410然后将通过滤波器404发送信号以打开位于变压器中性点和地之间的通常闭合的开关204，从而保护高压变压器免受损坏。
在所示实施例中，每个阈值检测器408a-c可以用于检测不同类型的信号，或者具有不同触发阈值的接收的信号。例如，用于检测预定阈值之上的预定直流的阈值检测器408a可以用于当高于第一阈值时触发控制器410，而从谐波分析仪406接收信号的检测器408b可以用于在检测到不同类型的信号时或者在不同信号阈值水平处触发控制器410。对于从EM场检测器412接收信号的阈值检测器408c也是这样。在可选实施例中，额外类型的潜在有害信号可以被监测并且馈送到阈值检测器，用于触发控制器410。
控制器410可以是多种类型的可编程电路中的一种，并且用于响应于从一个或多个阈值检测器408a-c接收信号而生成开关输出信号。在一些实施例中，控制器410是微处理器，用于基于从阈值检测器或控制输入414检测到信号而基于可编程逻辑管理开关输出。在所述的实施例中，控制输入414电连接至控制器410，并且导致系统控制器远离屏蔽外壳402。控制输入414可以在系统控制器和控制器410之间交换数据，例如传输由感应控制电子电路触发的开关事件的历史，以及提供远程触发和复位功能。控制输入414还可以触发一个或多个自测过程的执行，该过程仿真潜在的破坏信号用于监视目的。控制器410可以例如基于开关指示和高压接地开关指示测试开关致动。这些自测过程将在下面更详细描述。
图5示出了用于检测变压器中的电力谐波的本披露的示例实施例。电子电路500可以被用作例如图4的感应控制电子电路400的一部分，或者可选地在谐波信号是主要问题(而不是与DC信号的感应结合)的情况下用作独立的元件。该示例实施例包括在排列有多个滤波器504的屏蔽外壳502中包含的一连串感应控制元件。这些滤波器与图4中所述的滤波器类似。感应元件501包括滤波器504、谐波分析仪506和阈值检测器508。用于拒绝传导的高能量电磁脉冲和故意的电磁干扰(IEMI)的滤波器504电连接至延伸进入屏蔽外壳502的信号线。滤波器504电连接至谐波分析仪506，该谐波分析仪506将信号输出给阈值检测器508。阈值检测器508电连接至也包含在屏蔽外壳502中的控制器510。
在另一个示例实施例中，在变压器中性点到地连接中仅感应DC信号，例如在DC电流是主要问题的情况下。
本披露还包括电连接至控制器510的通信总线514。通信总线514使得系统操作员远离屏蔽外壳502。通信总线514还可以执行一个或多个自测过程，用于仿真潜在破坏信号用于监视目的。这些自测过程将在下面更详细描述。
在操作中，谐波分析仪506通过滤波器504从位于电力变压器12的一个相位上的CVT(图中未显示)接收电压信号。谐波分析仪506检测变压器12中的电力谐波。由谐波分析仪506检测的谐波与阈值检测器508的可调节的预定阈值相比较。如果谐波超过阈值检测器508的预定阈值，则阈值检测器将指示已经超过了阈值的信号发送给位于屏蔽外壳502中的控制器510。在一些实施例中，谐波分析仪、阈值检测器和控制器均在微处理器中实现。控制器510通过滤波器504发送指示信号来打开DC开关，例如图2-3的开关204，然后发送信号以打开高压接地开关208以保护变压器12和/或提供电网稳定不受变压器中性点中的潜在有害DC电流的影响，并且减少电力线信号上的谐波。
现在参考图6-8，感应控制电子电路的各种实施例包括在图3-5的系统中可用的谐波分析仪(例如作为谐波分析仪406)。图6示出了谐波分析仪600的第一可能实施例，可用作图4所示的谐波分析仪406或图5所示的谐波分析仪506，用于检测变压器12中的电力谐波。该实施例使用微处理器600来计算快速傅里叶变换(FFT)，以检测电力信号603中的电力谐波。该实施例包括微处理器800，微处理器800包含FFT计算器602和总谐波失真计算器606。微处理器600中的FFT计算器602将电力线信号603变换为多个频率信号，用作带通滤波器组。设置系统的采样率和FFT中的点的数目，使得输入信号的谐波中的每个谐波落入对应于FFT中唯一输出索引的不同的滤波器箱。使用快速傅里叶变换滤波器带602中的带通滤波器将这些信号605分到与60Hz(或50Hz)功率频率的谐波范围相对应的频带607。这些谐波然后被用于使用微处理器600中的总谐波失真计算器606来计算总谐波失真(THD)609。
然后将该总谐波失真信号609与微处理器(例如示出为阈值检测器608)中的预设阈值水平相比较，并且如果THD信号超过预设水平，则发送信号以打开开关组件，包括开关204和208。
图7示出了谐波分析仪700的另一个可能实施例。谐波分析仪700可以用于替代如图4所示的谐波分析仪406或如图5所示的谐波分析仪506，用于检测变压器12中的电力谐波。谐波分析仪700电连接在滤波器701和阈值检测器716之间。共同地，这些元件包括感应元件501。谐波分析仪700的这个示例实施例包括电连接至放大器704的低通滤波器702和相位校正模块706。相位校正模块706的输出电连接至求和放大器708。求和放大器708的输出连接至整流器电路709，整流器电路709调节信号的幅值，使得信号714与总谐波失真成比例。
操作中，谐波分析仪700的该示例实施例从滤波并移相的信号712减去未滤波的电力线信号710，然后对该滤波并移相的信号712进行幅值调节以输出总谐波失真信号714。该示例实施例包括低通滤波器702，用于滤除未滤波的电力线信号710的噪声。从低通滤波器，该滤波的电力线信号通过放大器704调节幅值。该信号然后通过用于同步幅值调节和滤波的信号的相位的相位校正模块706。然后将该滤波的、幅值调节的并且移相的信号712与未滤波的电力线信号710在求和放大器708进行比较。求和放大器608将两个信号相减以输出电力线信号的电力线谐波714。然后在整流器电路709处整流电力线谐波信号以产生与电力线上的THD成比例的电压。总谐波失真信号714然后被发送给阈值检测器716，用于与如上面结合图5所述的总谐波失真进行比较。
图8示出了谐波分析仪800的另一个可能实施例，可用作图4所述的谐波分析仪406或图5所示的谐波分析仪506，用于检测变压器12中的电力谐波。谐波分析仪800包括电连接至低通滤波器801和阈值检测器812的电力线信号。谐波分析仪800的该示例实施例包括电连接至相位锁定的正弦振荡器804的低通滤波器802。振荡器804用于产生缺少谐波内容的干净的信号，其复制了60Hz(或可选地50Hz)电力线信号。幅值调节电路808调节振荡器804的输出以匹配期望的电力线信号频率。幅值调节的、相位锁定的正弦振荡器804(来自幅值校正电路808)的输出电连接至求和放大器810。最后，求和放大器810的输出连接至整流器811以产生与电力线上的总谐波失真(THD)成比例的信号818。共同地，这些元件包括感应元件801。
该示例实施例类似于图7的谐波分析仪706，但是使用相位锁定的正弦振荡器808来生成干净的120V、60Hz(或干净的240V、50Hz)参考信号，从未滤波的电力线信号814中减去该参考信号。该可选实施例包括低通滤波器802，用于滤除未滤波的电力线信号814的噪声和谐波。滤波的信号然后被用作相位锁定的正弦振荡器804的参考信号输入。相位锁定的正弦振荡器804生成干净的120V、60Hz信号816，然后该信号与未滤波的电力线信号814在求和放大器810进行比较。求和放大器810和整流器811输出与电力线信号814上的总谐波失真成比例的信号818，并且将其发送给阈值检测器812。
图9示出了阈值检测器900的可能实施例，用作图4所示的阈值检测器408或图5所示的阈值检测器508，用于比较变压器12中的电力谐波和DC电流。阈值检测器的这个示例实施例从电连接至比较器904的整流器(例如图7的整流器709或图8的811)接收谐波或准DC电流。比较器904电连接至参考发生器906和保持和复位电路908。保持和复位电路908将信号输出给电连接的控制器910，该控制器910位于阈值检测器900之外。
在操作中，阈值检测器从进入的电力线信号或谐波分析仪406接收谐波或准DC电流。比较器904比较整流的信号903和参考信号907。比较器904从可调节的参考发生器906接收参考信号，其限定了变压器12可接受的谐波失真。当比较参考信号907和输入信号903的时候，比较器904生成可以在保持和复位电路908捕获的信号。捕获的信号然后被发送给控制器910用于触发如图2-3所示的开关204。
图10表示图4的本披露的示例实施例，但是额外地包括自测特征以确保正确的系统操作。本披露的该实施例包括位于屏蔽外壳402中的自测DC电压源1012、自测谐波源1014、自测EM检测器源1016和自测AC电压源1018。在一些实施例中，这些自测特征以一定周期由控制器410自动触发。这些自测特征还可以由用户操作位于屏蔽外壳402的远程位置的控制系统而被触发。
自测AC电压源1018生成AC信号，具有与在变压器12接收的频率不同的频率。AC电压通过滤波器1004离开屏蔽外壳402并且应用至变压器中性点10。如图2所示的电子保护电路200在其正常操作模式中基于由AC电压源1018生成的AC信号的已知幅值测量跨越DC阻塞设备210的电流的量值。控制器410比较DC阻塞设备210的量值和期望值，从而确定DC阻塞设备是否正常操作。
本披露中的另一个自测功能是自测DC电压源1012，其生成用于仿真在变压器中性点10到地14连接中的直流的直流。生成的直流在变压器中性点10到地14连接中的直流的正常操作范围之外。由自测DC电压源1012生成的直流通过滤波器1004离开屏蔽外壳402，并且通过直流信号输入重新进入屏蔽外壳402。生成的信号然后通过阈值检测器408用于与变压器10可接受的已知值进行比较。如果感应控制系统1000正常操作，则控制器410将触发指示信号，该指示信号将通过滤波器404离开屏蔽外壳402以打开电子保护电路200中的开关204。如果控制器410没有打开开关204，则控制器410将向屏蔽外壳402外部的远程控制系统发送错误消息。
本披露的另一个自测功能是自测谐波源1014，其生成用于仿真电力线信号上不期望的谐波的谐波信号。生成的谐波信号通过滤波器1005离开屏蔽外壳402并且通过电力线信号输入重新进入屏蔽外壳402。该信号通过谐波分析仪406，谐波分析仪406比较生成的谐波信号和已知可接受的频率。如果感应控制系统1000正确操作，则控制器410将触发指示信号，该指示信号通过滤波器404离开屏蔽外壳402以打开电子保护电路200中的开关204，如图2所示。如果控制器410没有打开开关204，则控制器410将向屏蔽外壳402外部的远程控制系统发送错误消息。
上述说明、实例和数据给出了本发明的制品的制造和使用的完整描述。由于可以进行本发明的许多实施例而不偏离本发明的精神和范围，因此本发明由所附的权利要求限定。

Claims (24)

1.一种用于检测包括变压器中性点的高直流和主电力频率的谐波的潜在损害电磁信号的系统，所述系统包括：
多个检测元件，电连接至从电网上的一个或多个连接点引导的一个或多个电信号线，其中，至少一条电信号线被连接到变压器中性点上；
多个阈值检测器，每个阈值检测器用于比较从所述多个检测元件中选择的检测元件进入的信号和具有阈值的预定信号；
控制器，接收所述多个阈值检测器中的每一个的输出，所述控制器响应于从所述多个阈值检测器的至少一个接收到检测的谐波或直流信号高于阈值的指示来激活至少一个外部开关组件；
屏蔽外壳，具有内部空间，至少容纳有所述多个阈值检测器和所述控制器，所述屏蔽外壳用于屏蔽内部空间免受能够损坏所述内部空间中的电子电路的电磁干扰；以及
多个滤波器，沿着屏蔽外壳外围布置并且连接至电信号线，所述电信号线从屏蔽外壳外部延伸进入内部空间，滤波器用于防止高频、高功率电磁信号进入屏蔽外壳。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，以下器件组成一组检测器，所述多个检测元件选自该组检测器：
谐波分析仪；
分流电阻，电连接在变压器中性点和地之间；
霍尔效应电流传感器，跨接地线连接，所述接地线连接在变压器中性点和地之间；以及
电磁场检测器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，谐波分析仪位于屏蔽外壳内。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，分流电阻位于屏蔽外壳外面。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，霍尔效应电流传感器位于屏蔽外壳外面。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，电磁场检测器位于屏蔽外壳外面。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述外部开关组件包括通常关闭的开关，并且其中所述控制器用于打开所述通常关闭的开关。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述外部开关组件包括通常关闭的开关，并且其中所述控制器用于在从所述多个阈值检测器中的任一个接收到指示在变压器中性点已经检测到高于阈值的谐波或直流信号时打开通常关闭的开关。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，从所述多个阈值检测器中的至少一个接收的指示表示检测的谐波、直流信号或电磁脉冲高于与该阈值检测器相关的阈值。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，每个阈值检测器具有不同的相关的阈值。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，每个不同的相关的阈值是可调节的。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括电连接至控制器的控制输入，从远离屏蔽外壳的系统操作员接收所述控制输入。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器用于执行一个或多个自测过程，所述自测过程用于确认如果由事件导致的损坏发生则系统按照预期工作。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，以下过程组成一组过程，所述一个或多个自测过程选择自该组过程：
在变压器上应用交流信号，所述交流信号具有与电力系统频率不同的频率；
在谐波分析仪上应用谐波信号，所述谐波信号具有高于由与谐波分析仪相关的阈值检测器定义的阈值的幅值，所述阈值限定了幅值的范围；
在变压器中性点上应用直流电压信号以仿真在变压器中性点接收的直流；以及
应用电磁检测器信号，所述电磁检测器信号具有高于由阈值检测器定义的预设阈值的幅值，所述阈值限定幅值的范围。
15.一种用于检测变压器信号中的谐波或电力线上的谐波的系统，所述系统包括：
屏蔽外壳，具有内部空间，所述屏蔽外壳用于屏蔽内部空间免受能够损坏所述内部空间中的电子电路的电磁干扰；
多个滤波器，沿着屏蔽外壳的外围布置并且连接至从屏蔽外壳延伸进入内部空间的电信号线，所述滤波器用于防止高频、高功率电磁信号进入屏蔽外壳，并且其中所述电信号线中的至少一个连接至电力线信号；
谐波分析仪，位于内部空间内并且电连接至电力线信号，谐波分析仪用于输出电力线信号上的总谐波失真；
阈值检测器，用于比较总谐波失真和预设阈值信号，其中如果超过了预设阈值信号，则阈值检测器输出开关信号；以及
控制器，位于内部空间并且用于接收开关信号，控制器响应于开关信号激活多个外部开关组件中的一个或多个。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，谐波分析仪还包括：
可编程电路，用于在电力线信号上执行快速傅里叶变换，以用作带通滤波器组，使得傅里叶变换的输出系数对应于电力线频率及其谐波；
可编程电路内的总谐波失真计算器，基于多个频带中的频率信号的量值计算总谐波失真。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，总谐波失真计算器用于将除了第一频带之外的每个频带的频率信号的量值除以在第一频带中的信号的量值来计算总谐波失真。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，谐波分析仪还包括：
低通滤波器，用于从电力线信号中滤除噪声；
放大器，用于调节滤波的电力线信号的幅值；
相移元件，用于同步滤波的电力线信号的相位，其中相移元件输出滤波的信号；
求和放大器，用于从电力线信号减去滤波的信号并且输出表示电力线的谐波内容的信号；以及
整流器，用于生成表示电力线信号上的总谐波失真的信号。
19.根据权利要求15所述的系统，其中，谐波分析仪还包括：
低通滤波器，用于从电力线信号中滤除噪声；
过零检测器，用于调节电力信号的频率；
放大器，用于调节电力线信号的幅值；
锁相正弦振荡器，用于生成参考信号；
求和放大器，用于从电力线信号减去滤波的信号并且输出表示电力线的谐波内容的信号；以及
整流器，用于生成表示电力线信号上的总谐波失真的信号。
20.根据权利要求15所述的系统，其中，阈值检测器还包括：
整流器，用于整流谐波失真信号；
参考发生器，用于提供参考信号；
比较器电路，用于比较参考信号和谐波失真信号；以及
保持和复位电路，用于从比较器电路接收输出信号并且生成指导外部开关组件的开关的控制信号。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，参考信号是能够调节的，以限定在变压器处能够接受的谐波失真的范围。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，阈值检测器至少部分地包含在微处理器中。
23.一种在如权利要求1所述的系统中可操作的自测方法，其中所述系统包括电连接在所述变压器中性点和地之间的直流阻塞元件，并且其中所述直流阻塞元件包括电阻器和电容器的至少其中之一，所述方法包括：
在变压器处应用交流信号，所述交流信号具有与电力系统频率不同的频率；
基于交流测试信号的已知幅值和通过直流阻塞元件的电流测量，测量直流阻塞元件的阻抗的参数和量值；
比较直流阻塞元件的阻抗的量值和期望值以确定直流阻塞元件的正确运行；
对电力线信号应用谐波信号，谐波信号具有高于由与谐波分析仪相关联的阈值检测器定义的预设阈值的幅值，所述阈值限定了幅值的范围；
分析谐波分析仪处的谐波信号以确定谐波分析仪是否检测到谐波信号的存在；
在变压器中性点处应用直流电压信号以仿真在变压器中性点和地之间流动的直流；以及
应用电磁检测器信号，所述电磁检测器信号具有大于由阈值检测器定义的预设阈值的幅值，所述阈值限定幅值的范围。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括响应于检测到交流信号、谐波信号、直流信号和电磁检测器信号中的一个或多个而在控制器生成控制信号，其中所述控制信号用于激活至少一个外部开关组件。
CN201180040318.7A 2010-07-20 2011-07-20 用于电网保护系统的感应控制电子设备及自测方法 Active CN103201919B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36608110P 2010-07-20 2010-07-20
US61/366,081 2010-07-20
PCT/US2011/044658 WO2012012517A2 (en) 2010-07-20 2011-07-20 Sensing and control electronics for a power grid protection system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103201919A CN103201919A (zh) 2013-07-10
CN103201919B true CN103201919B (zh) 2016-08-17

Family

ID=44509636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180040318.7A Active CN103201919B (zh) 2010-07-20 2011-07-20 用于电网保护系统的感应控制电子设备及自测方法

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8537508B2 (zh)
EP (1) EP2596561B1 (zh)
JP (1) JP5901631B2 (zh)
KR (1) KR102035752B1 (zh)
CN (1) CN103201919B (zh)
AU (1) AU2011282204B2 (zh)
BR (1) BR112013001343B1 (zh)
CA (1) CA2805587C (zh)
DK (1) DK2596561T3 (zh)
HK (1) HK1186005A1 (zh)
IL (1) IL224227A (zh)
MX (1) MX2013000743A (zh)
WO (1) WO2012012517A2 (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE48775E1 (en) 2010-07-20 2021-10-12 Techhold, Llc Self-testing features of sensing and control electronics for a power grid protection system
US8878396B2 (en) 2010-07-20 2014-11-04 Emprimus, Llc Continuous uninterruptable AC grounding system for power system protection
US9077172B2 (en) 2012-05-21 2015-07-07 Emprimus, Llc Self-testing features of sensing and control electronics for a power grid protection system
US9018962B2 (en) * 2012-04-25 2015-04-28 Advanced Power Technologies, Inc Method and apparatus for protecting power transformers from large electro-magnetic disturbances
US9564753B2 (en) 2012-05-21 2017-02-07 Emprimus, Llc Transformer protection circuit and method
DE102012105045A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-12 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Vorrichtung zum Kalibirieren eines Leistungsmesssystems für Leistungstransformatoren
AU2013280604B2 (en) 2012-06-25 2017-02-02 Commscope Technologies Llc. Physical layer management for an active optical module
EP2914969B1 (en) 2012-11-05 2022-06-15 Doble Engineering Company Method and apparatus for testing utility power devices
US9874613B2 (en) 2012-11-05 2018-01-23 Doble Engineering Company Method and system of apparatuses for testing utility power devices
KR102286535B1 (ko) * 2013-02-20 2021-08-05 엠프리머스, 엘엘씨 전력 시스템용 과전압 보호기
KR101707706B1 (ko) * 2013-07-03 2017-02-16 엘에스산전 주식회사 보호 장치 및 그의 동작 검증 방법
KR20150030820A (ko) * 2013-09-12 2015-03-23 현대중공업 주식회사 송전선로 감시장치
EP3049838A4 (en) 2013-09-24 2017-07-26 CommScope Technologies LLC Pluggable active optical module with managed connectivity support and simulated memory table
US9396866B2 (en) * 2013-11-04 2016-07-19 Alberto Raul Ramirez Blocker of geomagnetically induced currents (GIC)
CN103941071B (zh) * 2014-04-24 2016-09-14 华北电力大学 高铁牵引网供电系统地磁感应电流监测方法与装置
US9562938B2 (en) * 2014-05-09 2017-02-07 Raytheon Company Method and system to detect and characterize electromagnetic pulses for the protection of critical infrastructure components
WO2016100934A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Ali Mohd Hasan Apparatus for mitigation of adverse effects of geomagnetically induced currents on transformers
EP3243251B1 (en) 2015-01-06 2022-06-01 Emprimus, LLC Systems and methods for actuating a transformer neutral blocking system
US10971922B2 (en) * 2015-04-23 2021-04-06 New York University Reduction of geomagnetically induced currents by neutral switching
KR101718306B1 (ko) * 2015-07-27 2017-03-27 주식회사 퍼슨 옥테니딘염산염(Octenidine dihydrochloride)의 개선된 합성방법과 옥타니딘염산염을 포함하는 새로운 복합제의 제조방법
US10985559B2 (en) 2017-02-03 2021-04-20 Techhold Llc Method and system for improved operation of power grid components in the presence of direct current (DC)
US11451047B2 (en) 2017-03-30 2022-09-20 Techhold, Llc Protection of electrical devices based on electromagnetic pulse signal
US11224150B2 (en) * 2017-11-07 2022-01-11 Centerpoint Energy, Inc. Electromagnetic mitigation modules for public utility facilities
CN107911144B (zh) * 2017-12-12 2023-11-24 淮阴工学院 一种电力线载波通信抗干扰装置
US10530151B2 (en) * 2018-01-09 2020-01-07 Timothy A Carty System and method for suppressing electromagnetic pulse-induced electrical system surges
CN109470920B (zh) * 2018-12-19 2021-01-26 广东工业大学 一种cvt谐波电压的测量方法、系统及装置
US11451044B2 (en) 2019-11-22 2022-09-20 Techhold, Llc Automated self testing of power grid transformer protection systems
CN110994552B (zh) * 2019-12-05 2021-07-27 华中科技大学 一种变压器中性点地电流抑制装置的自主投切方法
BR112022015538A2 (pt) * 2020-02-06 2022-10-04 Aclara Tech Llc Detector de falha de impedância alta
US11374503B2 (en) 2020-03-13 2022-06-28 Savannah River Nuclear Solutions, Llc DC compensation for power transformer through neutral DC injection
CA3179585A1 (en) 2020-05-22 2021-11-25 Techhold, Llc Overvoltage protection assembly
US11404861B2 (en) * 2020-08-28 2022-08-02 The Mitre Corporation System and methods for mitigating ground induced currents on commercial power infrastructure
EP4289035A1 (en) 2021-02-08 2023-12-13 TechHold, LLC Control system for transformer protection system
CA3231686A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-09 Aclara Technologies Llc Integrated switched capacitor bank
US20230108660A1 (en) * 2021-10-01 2023-04-06 Arthur Thomas Bradley Apparatus for detection of electrical disturbances resulting from electromagnetic pulse and solar storm
WO2023056216A2 (en) * 2021-10-01 2023-04-06 Faraday Defense Corporation Apparatus for detection of electrical disturbances resulting from electromagnetic pulse and solar storm
GB2619295A (en) * 2022-05-30 2023-12-06 Energy Res Lab Ltd EMP protection system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5684466A (en) * 1995-09-12 1997-11-04 The Charles Machine Work, Inc. Electrical strike system control for subsurface boring equipment
US5982276A (en) * 1998-05-07 1999-11-09 Media Fusion Corp. Magnetic field based power transmission line communication method and system
CN1967957A (zh) * 2006-11-24 2007-05-23 华中科技大学 接地变压器中性点直流电流抑制装置
CN201328068Y (zh) * 2008-12-15 2009-10-14 甘肃容和矿用设备集团有限公司 矿用隔爆型变频器电磁兼容系统

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619723A (en) * 1970-09-30 1971-11-09 Gen Electric Sensitive peak current detector for ground fault protection circuits
US3916261A (en) 1974-02-25 1975-10-28 Square D Co Ground fault protective system including improved impedance detecting means
US4153891A (en) * 1977-12-16 1979-05-08 General Electric Company Transient voltage distribution improving line shield for layer wound power transformer
US4297738A (en) * 1979-10-29 1981-10-27 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus for and method of detecting high impedance faults on distribution circuits with delta connected loads
JPS5846804A (ja) * 1981-09-11 1983-03-18 株式会社日立製作所 保護継電装置
JPS5913313A (ja) * 1982-07-13 1984-01-24 Mitsubishi Electric Corp 変圧器の直流偏磁矯正方法
US4654806A (en) 1984-03-30 1987-03-31 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for monitoring transformers
JP2607648B2 (ja) * 1988-11-24 1997-05-07 株式会社日立製作所 電力変換装置
JPH03207224A (ja) * 1990-01-08 1991-09-10 Hitachi Ltd 地磁気誘導電流補償装置
US5136453A (en) 1990-04-04 1992-08-04 Oliver Bernard M Method and means for suppressing geomagnetically induced currents
US5179489A (en) 1990-04-04 1993-01-12 Oliver Bernard M Method and means for suppressing geomagnetically induced currents
US5390064A (en) 1992-07-07 1995-02-14 American Superconductor Corp. Current limiters in power utility applications
CA2183176C (en) 1995-08-18 2000-10-24 Brian R. Pelly High power dc blocking device for ac and fault current grounding
US5930099A (en) 1998-06-30 1999-07-27 Siemens Westinghouse Power Corporation Grounding arrangement for a powerline system
US6362628B2 (en) * 1998-12-21 2002-03-26 Pass & Seymour, Inc. Arc fault circuit detector device detecting pulse width modulation of arc noise
JP2001028829A (ja) * 1999-07-13 2001-01-30 Toshiba Corp ディジタル形保護継電装置
US6691068B1 (en) * 2000-08-22 2004-02-10 Onwafer Technologies, Inc. Methods and apparatus for obtaining data for process operation, optimization, monitoring, and control
US7529069B1 (en) * 2002-08-08 2009-05-05 Weems Ii Warren A Apparatus and method for ground fault detection and location in electrical systems
KR20050038252A (ko) * 2003-10-21 2005-04-27 한전케이디엔 주식회사 내부에 중계장치를 구비하는 변압기를 포함하는원격검침시스템
SE527406C2 (sv) 2004-05-10 2006-02-28 Forskarpatent I Syd Ab Förfarande och DC-avledare för skydd av kraftsystem mot geomagnetiskt inducerade strömmar
US7589943B2 (en) 2007-03-24 2009-09-15 Ramirez Vanessa De Los Angeles GIC reducer
US8300378B2 (en) 2008-09-19 2012-10-30 Advanced Fusion Systems, Llc Method and apparatus for protecting power systems from extraordinary electromagnetic pulses
US8248740B2 (en) 2008-09-19 2012-08-21 Advanced Fusion Systems, Llc High speed current shunt
US8878396B2 (en) 2010-07-20 2014-11-04 Emprimus, Llc Continuous uninterruptable AC grounding system for power system protection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5684466A (en) * 1995-09-12 1997-11-04 The Charles Machine Work, Inc. Electrical strike system control for subsurface boring equipment
US5982276A (en) * 1998-05-07 1999-11-09 Media Fusion Corp. Magnetic field based power transmission line communication method and system
CN1967957A (zh) * 2006-11-24 2007-05-23 华中科技大学 接地变压器中性点直流电流抑制装置
CN201328068Y (zh) * 2008-12-15 2009-10-14 甘肃容和矿用设备集团有限公司 矿用隔爆型变频器电磁兼容系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20120019962A1 (en) 2012-01-26
CA2805587C (en) 2018-12-04
WO2012012517A2 (en) 2012-01-26
CN103201919A (zh) 2013-07-10
US8537508B2 (en) 2013-09-17
WO2012012517A3 (en) 2012-09-13
AU2011282204A1 (en) 2013-02-07
KR102035752B1 (ko) 2019-10-23
KR20130132397A (ko) 2013-12-04
BR112013001343A2 (pt) 2016-05-17
IL224227A (en) 2016-04-21
AU2011282204B2 (en) 2015-09-03
BR112013001343B1 (pt) 2020-02-27
EP2596561A2 (en) 2013-05-29
JP2013539336A (ja) 2013-10-17
DK2596561T3 (en) 2016-07-25
MX2013000743A (es) 2013-07-05
HK1186005A1 (zh) 2014-02-28
JP5901631B2 (ja) 2016-04-13
EP2596561B1 (en) 2016-04-06
CA2805587A1 (en) 2012-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103201919B (zh) 用于电网保护系统的感应控制电子设备及自测方法
CN103222145B (zh) 用于电力系统保护的连续不间断ac接地系统
US9077172B2 (en) Self-testing features of sensing and control electronics for a power grid protection system
US9564753B2 (en) Transformer protection circuit and method
US20230349974A1 (en) Apparatuses and methods for passive fault monitoring of current sensing devices in protective circuit interrupters
JP6383428B2 (ja) 変圧器の欠相状態を検出する方法
JP2013532937A5 (zh)
USRE48775E1 (en) Self-testing features of sensing and control electronics for a power grid protection system

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