CN103245874B - 用于确定故障的方向的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种用于确定三相电力网中的故障的方向的方法和设备，该设备包括：用于当已经在三相电力网中检测到故障之后确定三相电力网中的测量点处的方向相量量的值的装置（10）；以及用于比较所确定的方向相量量的值与方向操作特性、以确定故障距测量点的方向的装置（10），其中用于确定方向相量量的值的装置（10）包括：用于形成测量点处的电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的累积相量和的装置；以及用于将该累积相量和设置为方向相量量的值的装置。

Description

用于确定故障的方向的方法及设备

技术领域

本发明涉及确定三相电力网中的故障的方向。

背景技术

故障方向的可靠指示，即故障是处于距测量点的正向（forward）还是反向（reverse）方向，在故障电流可能在这两个方向上流过测量点的情况下在电力系统保护中可能是关键的。正确的方向信息对于保护系统的选择性操作是重要的，使得仅仅例如故障馈线（feeder）或故障馈线段（feedersection）被正确地隔离。

在电力系统保护中存在用于故障方向确定的几种方法。方向元件的典型实施如下：首先对所测量的电流和电压进行数字采样，接着将其转变为具有量值和相角（极坐标格式）或者等同地具有实部和虚部（笛卡尔格式）的复相量（complex phasor）。方向确定可以基于例如下面任意的电相量量（electric phasor quantity）（通常在基频处计算）：

●阻抗 $\stackrel{\‾}{Z}=R+j*X$

●导纳 $\stackrel{\‾}{Y}=R+j*B$

●功率 $\stackrel{\‾}{S}=R+j*Q$

●电流 $\stackrel{\‾}{I}=I\cos \left(\mathrm{phi}\right)+j*I\sin \left(\mathrm{phi}\right)$

其中，R=电阻，X=电抗，G=电导，B=电纳， P=有效功率，Q=无功功率，Icos(phi)=电流的实部，Isin(phi)=电流的虚部，phi=电压与电流之间的或参考电流与电流之间的相角差。

在基于阻抗和电流的保护中，可以基本上通过对商即电压相量与电流相量之间的相角差进行评估而从电压和电流获得方向性。这样的保护功能的示例包括方向过电流保护和距离保护。从导纳计算获得的方向性可以应用于中性导纳保护，该中性导纳保护适用于高阻抗接地系统中的接地故障保护。代替导纳计算，可以在瓦特计保护功能和无功伏安计（varmetric）保护功能中使用功率计算

电压相量和电流相量可以是相位量（phase quantity）（通常在短路保护中使用的相电流、相对地电压、相间电压）或者对称分量（通常在接地故障保护中使用的正序分量、负序分量或零序分量）。

故障方向功能的方向操作特性通常呈现在具有实轴（Re）和虚轴（Im）的复平面上。图1示出了方向操作特性的示例，其中两条边界线限定了操作扇区。在示例中，第一边界线在角alpha处，而第二边界线在角beta处。两个角都具有相同的基准：正实轴。定义了方向性的量（例如阻抗、导纳、功率或电流）在图中呈现为具有实部和虚部或者等同地具有量值和相角的相量，其指向距原点（0,0）的特定方向。将该相量与操作扇区边界线（通常2个，但是至少1个）相比较。如果相量位于操作扇区内，则方向匹配于预定义/设置的操作方向（正向或反向）。可以通过在离散时刻t₁、t₂等处将方向相量量与操作扇区边界线进行比较、因而确定故障的方向来完成这样的方向估计。

在电力系统中，与这样的方向估计有关的问题是在故障期间方向相量量（例如阻抗、导纳、功率或电流）的可能的不稳定特性。这样的不稳定性主要源于以下事实：在相量计算中对恒定的频率和幅度的假设在实际的电力系统中通常是无效的。实际上，在故障期间，电压和电流的幅度和频率不是恒定的，而是可以变化。特别地，所测量的信号的幅度可能遭遇尖峰形式的高幅度间歇性扰动。另外，一次电力网（primary network）和设备（例如非线性电网组件，如饱和电抗器或饱和仪表变压器）的非线性特性或负载的非线性特性可以产生所测量的电气量（electric quantity）中的波动的谐波水平，其在传统的相量计算中是误差源。此外，故障弧（faultarc）固有地具有不稳定和非线性的特性，这可能会导致方向相量量的不稳定。

这样的不稳定的结果是：方向判定可能会经常变得不可靠，这会导致损失了保护的可靠性或安全性：例如，可能无法检测到故障馈线，而正常的馈线可能被错误地看成有故障的并因而被错误地跳闸。其示例为消弧线圈接地网络中的电弧重燃接地故障（re-striking earth-fault），其中电流和电压的形状可能非常不规则且是失真的。因此，在故障保护中被用于方向判定的方向相量量的值在时间上具有非常混乱的行为，即，在不同时刻确定的方向相量量的值可能显著地变化。这常常可能会导致电力系统保护的选择性的损失（loss-of-selectivity）。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法以及用于实施该方法的设备，以克服上述问题或至少减轻该问题。通过在独立权利要求中陈述的内容所表征的方法、计算机程序产品以及设备来实现本发明的目的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

本发明基于以下构思：使用测量点处的电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的累积相量和作为方向相量量的值。作为替选，本发明基于以下构思：使用两个累积相量和的商作为方向相量量的值，使得第一累积相量和是测量点处的第一电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的和，而第二累积相量和是测量点处的第二电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的和。

本发明的优点是：本发明可以导致在方向保护中所使用的量的极大稳定化，并且可以提供对电力网中的故障的方向评估的安全性和可靠性的极大改进。另外，方向保护的设置变得更容易且更准确，这是因为尽管在电相量量中的上述扰动的情况下测量结果也反映了该网的真实参数。甚至在高度失真的输入信号的情况下，也能使得该保护的操作更稳定和准确。

附图说明

下面将参照附图借助于优选实施方式来更详细地描述本发明，其中，

图1是根据实施方式的操作特性的示例；

图2是电力网的示例；

图3a至图3c是示出根据实施方式的累积相量和的计算的图；。

图3d至图3f是根据实施方式的方向操作特性的示例；

图4是根据实施方式的两个累积相量和的商的计算的图解；

图5是根据实施方式的操作特性的示例；

图6是根据实施方式的操作特性的示例；以及

图7是根据实施方式的操作特性的示例。

具体实施方式

本发明的应用不限于任何特定系统，而可以与各种三相电力系统结合使用以确定故障（例如接地故障或短路故障）的方向。

其中实施本发明的电力系统可以是例如输电网、配电网或其组件，并且可以包括若干馈线或馈线段。此外，本发明的使用并不限于采用50Hz或60Hz基频的系统或者任何特定的电压电平。

图2是示出其中可以应用本发明的电力网的示例的简图。为了简明起见，该图仅示出了为理解本发明所必需的组件。该网可以为例如中压（例如20kV）配电网。图2示出了位于电力线20处的保护继电器单元R，10。应当注意的是：在电力网中可以存在任意数目的继电器单元、电力线和其他网络元件。尽管为了清晰起见在图中没有示出相，但是该网是三相网。在图2的示例性网络中，本发明的功能可以位于继电器单元（R）10中。还可以是：例如，在继电器单元10的位置处仅执行一些测量，然后将结果发送至在另外的位置中的某个单元或某些其他单元（在图2中未示出）以用于进一步处理。换言之，继电器单元10可以仅为测量单元，而本发明的功能或本发明的部分功能可以位于某个单元或某些其他单元中。可以例如通过保护继电器10或者通过与电力网相关联的其他保护设备来检测电力网中出现的故障，诸如接地故障或者短路故障。在短路故障的情况下，故障检测可以基于例如过电流或低阻抗状况，而在接地故障的情况下，故障检测可以基于例如剩余过电压或者剩余过电流状况。也可以使用用于检测故障的其他装置。通常，所述故障检测然后启动（release）方向确定，以判定故障是位于正向方向还是反向方向中。图2a示出了其中要将继电器10设置为针对正向（F_fwd）中的故障进行操作的情况。反向（F_rev）中的故障不导致操作，但是可以发出信号，例如以用于闭锁（blocking）的目的。图2b示出了其中要将继电器10设置为针对反向（F_rev）中的故障进行操作的情况。操作可以是跳闸行为或者闭锁行为。在该情况下正向（F_fwd）中的故障不导致操作。在实践中，可能同时有许多方向保护功能的实例处于操作中，这些实例中的一些提供跳闸，一些提供闭锁。

可以通过包括例如电流互感器和电压互感器的、合适的测量布置（图中没有单独示出）来获得在不同的实施方式中可能需要的电流值和电压值。在大部分现有保护系统中，这样的值是可容易获得的，因此各种实施方式的实施不一定需要任何附加的测量布置。

根据实施方式，在已经在电力网中检测到故障之后，在三相电力网中的测量点10处确定方向相量量的值，并且将所确定的方向相量量的值与方向操作特性进行比较，以确定故障F距测量点10的方向。

根据第一实施方式，确定方向相量量的值包括：形成测量点10处的电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的累积相量和；以及将该累积相量和设置为方向相量量的值，优选地，分别针对实部和/或虚部形成该和。换言之，可以将在不同时刻确定的、且优选地分别针对实部和/或虚部计算的、测量点10处的电气量的两个或更多个值的累积相量和用作方向相量量在不同时刻确定的电气量的这两个或更多个值可以在固定的间隔处或在不规则的间隔处确定。

图3a示出了累积相量和的示例，该累积相量和是电相量量在时刻t₁、t₂、t₃、t₄和t₅处的相量值的累积和。该电相量量可以为例如以下各项之一：阻抗、导纳、功率或电流。此外，为了导出电相量量，可以使用相位量（相电流、相对地电压、相间电压）或对称分量（正序分量、负序分量或零序分量）。也可以使用其他电气量。在图3b和图3c中，示出了累积相量和的虚部和实部的作为时间的函数的累积。可以将累积相量和或者其实部和/或虚部用于根据本发明的实施方式的方向判定。图3d示出了方向操作特性的示例，其中两个边界线限定操作方向与非操作方向之间的边界。通常将与操作方向相对应的扇区设置为正向，而将与非操作方向相对应的扇区设置为反向。图3d还示出了与图3a的累积相量和相对应的方向相量量，即，在方向判定是基于累积相量和的实部或虚部的情况下，则方向特性是如图3e（对方向相量量的虚部的累积和有效）和图3f（对方向相量量的实部的累积和有效）中示出的复平面中的垂直线或水平线。

根据实施方式，可以在固定的间隔处或在不规则的间隔处执行下面的操作：通过将电相量量的新值加至累积相量和来更新该累积相量和（优选地，分别针对实部和/或虚部）；将更新后的累积相量和设置为方向相量量的值；以及比较方向相量量的值与方向操作特性，以确定故障距测量点的方向。对于加上新值的先决条件可以为：新值的量值超过最小阈值，使得其方向性可以被认为是有效的。换言之，可以通过将电气量的新值加至累积相量和来在固定的间隔处或在不规则的间隔处对构成方向相量量的值的累积相量和进行更新，并且接着，可以使用方向相量量的相应的新值来确定故障距测量点的方向。可以分别针对电相量量的实部和/或虚部来进行前述累积处理。

根据实施方式，该累积相量和可以根据下面的等式获得：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsumDIR}}\left(k\right)=\mathrm{Re}\left(\mathrm{cumsum}\stackrel{\‾}{\mathrm{DIR}}\left(k\right)\right)=j*\mathrm{Im}\left(\mathrm{cumsum}\stackrel{\‾}{\mathrm{DIR}}\left(k\right)\right)$

$=\underset{i=m}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{\mathrm{DIR}}\left(i\right)=\underset{i=m}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{DIR}}\left(i\right)\right)+j*\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{DIR}}\left(i\right)\right))$                           等式1

其中，是在离散时刻在相量格式中限定方向性的电气量，m是与离散时刻t₁相对应的起始索引号，k是与在时刻t₁之后出现的离散时刻t_k相对应的索引号。

根据实施方式，电相量量（例如，如上所述的阻抗、导纳、功率或电流）的值通常基于电气量的基频分量，但是其也可以由电气量的基频分量与电气量的至少一个谐频分量的和组成。所建议的电相量量可以具有以下形式：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{DIR}}={{\stackrel{\‾}{\mathrm{DIR}}}_1+\mathrm{\Σ}}_2^p\stackrel{\‾}{{\mathrm{DIR}}_n}$                                      等式2

其中，

是在离散时刻在基频处计算的电相量量，

是在离散时刻在谐频n*f_n处计算的电相量量，优选地使得谐波电流和/或谐波电压的量值超过最小可测量阈值水平。可以考虑从2至p的谐波，其中p与基于例如根据奈奎斯特定理而使用的采样频率的最高次谐波相对应。

根据第二实施方式，确定方向相量量的值包括：形成测量点处的第一电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的第一累积相量和，形成测量点处的第二电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的第二累积相量和，并将第一累积相量和与第二累积相量和的商设置为方向相量量的值。换言之，可以使用测量点10处的两个不同的电气量的值的两个累积相量和的商作为方向相量量。两个累积和中的每一个可以按与上面已描述的方式相似的方式来形成。下面的等式3示出了可如何基于两个累积相量和（第一和以及第二和）来计算稳定化的方向相量量 $\stackrel{\‾}{\mathrm{DIRP}}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}.$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{DIRP}}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}=\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}1}\left(k\right)/\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)=\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{DIRP}}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}\right)+j*\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{DIRP}}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}\right)$

等式3

稳定化的方向相量量的实部和虚部可以使用众所周知的两个复量的除法规则来获得。

$\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{DIRP}}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}\right)=$

$\frac{\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}1}\left(k\right)\right)*\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)+\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}1}\left(k\right)\right)*\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)}{\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)*\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)+\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)*\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)}$

$\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{DIRP}}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}\right)=$

$\frac{\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}1}\left(k\right)\right)*\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)-\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}1}\left(k\right)\right)*\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)}{\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)*\mathrm{Re}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)+\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)*\mathrm{Im}\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsum}2}\left(k\right)\right)}$

用来计算累积相量和的两个电气量可以是例如电压量和电流量，在这种情况下所述和分别变为和因此，两个电气量的累积相量和的商可以产生稳定化的阻抗量或导纳量：

$\stackrel{\‾}{Z}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}=\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsumU}}\left(k\right)/\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsumI}}\left(k\right)$                         等式4a

$\stackrel{\‾}{Y}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}=\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsumI}}\left(k\right)/\stackrel{\‾}{\mathrm{cumsumU}}\left(k\right)$                        等式4b

通过幅度和方向（等同于实部和虚部）来使这样的量稳定化。也就是说，通过将两个累积相量和量相除，结果为稳定化的非累积相量量。这在图4中示出。然后，这样的量——优选地为导纳或阻抗（或者其实部和/或虚部）——可以与未进行稳定化的相同相量量相似地在电力系统保护中使用。电压相量量或电流相量量可以为相位量（相电流、相对地电压、相间电压）或对称分量（正序分量、负序分量或零序分量）。也可以使用其他电相量量。根据实施方式，如已结合第一实施方式在上面描述的，两个电相量量（例如，电压和电流）的值一般基于所涉及的电气量的基频分量，但是它们也可以由所涉及的电气量的基频分量与所涉及的电气量的至少一个谐频分量的和组成。

根据实施方式，可以在固定的间隔处或不规则的间隔处执行下面的操作：通过将第一电相量量的新值加至第一累积相量和以及通过将第二电相量量的新值加至第二累积相量和来更新第一累积相量和以及第二累积相量和，将更新后的第一累积相量和与更新后的第二累积相量和的商设置为方向相量量的值，并比较方向相量量的值与方向操作特性，以确定故障距测量点的方向。换言之，两个累积相量和的商构成方向相量量的值，可以通过将电气量的新值加至累积相量和来在预定的间隔处更新这两个累积相量和，接着，可以使用方向相量量的相应的新值来确定故障距测量点的方向。

根据实施方式，在根据第二实施方式的方向相量量的值为导纳值的情况下，可通过使用复共轭并将其乘以系统的标称相对地电压U_n来将该值进一步地转换为电流值。

$\stackrel{\‾}{I}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}=\mathrm{conj}\left(\stackrel{\‾}{Y}{\left(k\right)}^{\mathrm{stabilized}}\right)\·U_n$                                等式5

接着，可以使用所获得的稳定化的电流值来例如控制根据第一实施方式的方向保护的操作。例如，对于正向操作可能另外地要求：方向相量在操作扇区之内，并且电流的幅度或者其实部或虚部的值超过预设的阈值。

根据上述实施方式将累积相量和用作方向相量量意味着：在故障时间期间积累所获得的方向相量，即方向相量量的幅度进行累积，接着通过包括在累积相量和中的所有的各个相量来确定其方向性。另一方面，加至累积相量和的、单独的新相量的“权重”按时间降低。亦即，可以这么说：所获得的方向相量指向不同的时间间隔处的各个相量的最大动量或最大能量的方向。这能够导致方向相量的极大稳定化并且提供方向估计的安全性和可靠性的极大提高。

由于方向累积相量和中可能的测量误差的累积，适用于该方法的方向特性可以具有至少一条倾斜的边界线来为该累积误差提供余裕。这是如果累积相量和的实部和虚部两者同时用在方向估计中的情况。该情况的示例在图5中示出，图5呈现了用于接地故障保护（例如，导纳、Iocosphi、瓦特计、相角标准）的方向操作特性的示例。图6呈现了用于短路方向保护（例如，方向过电流、距离保护）的方向操作特性的示例。这两种操作特性都示出了针对累积误差的两个余裕。这些余裕的宽度取决于所涉及的测量的准确度。这两种操作特性还示出了累积和相量的最小幅度界限。图7呈现了适用于第二实施方式的方向操作特性的示例，其中所获得的稳定化的方向相量量是导纳。对于阻抗，可以使用如图6中所示出的操作特性。图7中的操作特性以两个可设置的阈值来限定正向操作区域和反向操作区域。应当注意的是：在图5、图6和图7中示出的操作特性仅仅是可能的操作特性的示例。可以代替地使用其他种类的操作特性。

此外，可以通过监视例如以下内容来获得方向判定的安全性：

●累积和方向相量的实部在时间上的累积值，和/或

●累积和方向相量的虚部在时间上的累积值，和/或

●的幅度或者其实部或虚部在时间上的值。

的值也可以通过将其除以以下数目而进行“归一化”：组成累积相量和的各个相量的数目。为了安全目的也可以使用累积相量和的增加速度，以保证正确的方向判定。通常，可以假设故障馈线的累积速度比正常馈线高。的累积值也可以被限制为某个预定的值。这可以用来避免任何数值溢出问题。

上述实施方式的主要优点在于：在不规则和失真的电流和电压波形期间，这些实施方式使方向相量量稳定化，并且改进了方向判定的安全性和可靠性。其中需要这样的稳定化的一个示例是在传统地使用基于基频的方法（例如，Iocos、Iosin、瓦特计、无功伏安计或导纳）的情况下的消弧线圈接地系统中的电弧重燃接地故障。但是也可以应用于以下情况：其中方向相量量基于除了基频以外的频率，例如谐频。

可以将根据上述实施方式中的任一实施方式的设备或所述设备的组合实施为单个单元或两个或更多个单元，该单个单元或两个或更多个单元被配置成实施各种实施方式的功能。这里的术语“单元”通常指的是物理实体或者逻辑实体，例如物理设备或物理设备的一部分或者软件例程。这些单元中的一个或更多个可以位于例如保护继电器单元10中。更一般地说，可以在位于电力网中的IED（智能电子设备）中实现上述实施方式。

可以借助于例如设置有合适的软件的计算机或相应的数字信号处理设备来实施根据实施方式中的任一实施方式的设备。这样的计算机或者数字信号处理设备优选地至少包括：提供用于算术运算（例如程序指令）的存储区的工作存储器（RAM）、以及中央处理单元（CPU）（例如通用数字信号处理器）。该CPU可以包括寄存器组、算术逻辑单元以及控制单元。控制单元由从RAM传递给CPU的程序指令序列来控制。控制单元可以包含用于基本操作的许多微指令。微指令的实施可以取决于CPU设计而改变。程序指令可以由编程语言来编码，该编程语言可以为高级编程语言（例如C、Java等）或者低级编程语言（例如机器语言或汇编语言）。该计算机也可以具有操作系统，该操作系统可以向写有程序指令的计算机程序提供系统服务。实施本发明的计算机或其他设备还优选地包括：用于接收例如测量和/或控制数据的合适的输入装置、以及用于输出例如故障警报和/或控制数据的输出装置，该控制数据例如用于控制诸如开关、隔离开关和断路器的保护设备。也可以使用专用集成电路和/或分立组件和设备以用于实现根据实施方式中的任一实施方式的功能。

本发明可以在诸如各种保护继电器或相似设备的现有系统元件中实施，或者通过以集中方式或分布方式使用单独的专用元件或设备来实施。

目前的用于电力系统的保护设备（例如保护继电器或者一般的IED）通常包括能够在根据本发明的实施方式的功能中使用的处理器和存储器。因此，在例如现有保护设备中实施本发明的实施方式所需的所有修改和配置可以作为软件例程来执行，所述软件例程可以实施为附加的或更新的软件例程。如果本发明的功能通过软件来实现，则可以将这样的软件提供为包括计算机程序代码的计算机程序产品，当该计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机或相应的设备执行如上所述的根据本发明的功能。这样的计算机程序代码可以存储在或一般地包含在计算机可读介质（例如合适的存储装置，如闪存存储器或盘式存储器）上，计算机程序代码可以从该计算机可读介质加载至执行程序代码的单元。另外，用于实施本发明的、这样的计算机程序代码可以经由例如合适的数据网络而加载至执行计算机程序代码的单元，并且它可以替代或更新可能现有的程序代码。

对本领域的普通技术人员而言将明显的是：随着技术的进步，本发明构思可以以各种方式来实施。本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内改变。

Claims (14)

1.一种用于确定三相电力网中的故障的方向的方法，所述方法包括：

检测所述三相电力网中的故障；

确定所述三相电力网中的测量点处的方向相量量的值；以及

比较所确定的所述方向相量量的值与方向操作特性，以确定所述故障距所述测量点的方向，其中所述方向操作特性限定了复平面上的操作方向，其特征在于，确定所述方向相量量的值包括：

a)形成所述测量点处的电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的累积相量和；以及将所述累积相量和设置为所述方向相量量的值，

或者

b)形成所述测量点处的第一电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的第一累积相量和；形成所述测量点处的第二电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的第二累积相量和，其中所述第二电相量量不同于所述第一电相量量；以及将所述第一累积相量和与所述第二累积相量和的商设置为所述方向相量量的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据替选方式a)，所述方法包括在固定的间隔处或在不规则的间隔处执行如下步骤：

通过将所述电相量量的新值加至所述累积相量和来更新所述累积相量和；

将更新后的累积相量和设置为所述方向相量量的值；以及

比较所述方向相量量的值与所述方向操作特性，以确定所述故障距所述测量点的方向。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据替选方式a)，所述电相量量为如下中之一：阻抗、导纳、功率或电流。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据替选方式a)，所述电相量量的值由所述电相量量的基频分量与所述电相量量的至少一个谐频分量的和组成。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据替选方式b)，所述方法包括在固定的间隔处或在不规则的间隔处执行如下步骤：

通过将所述第一电相量量的新值加至所述第一累积相量和以及通过将所述第二电相量量的新值加至所述第二累积相量和，来更新所述第一累积相量和以及所述第二累积相量和；

将更新后的第一累积相量和与更新后的第二累积相量和的商设置为所述方向相量量的值；以及

比较所述方向相量量的值与所述方向操作特性，以确定所述故障距所述测量点的方向。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，根据替选方式b)，所述第一电相量量为电流而所述第二电相量量为电压，或者所述第一电相量量为电压而所述第二电相量量为电流。

7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，根据替选方式b)，所述第一电相量量的值由所述第一电相量量的基频分量与所述第一电相量量的至少一个谐频分量的和组成，并且所述第二电相量量的值由所述第二电相量量的基频分量与所述第二电相量量的至少一个谐频分量的和组成。

8.一种用于确定三相电力网中的故障的方向的设备，所述设备包括：

用于当已经在所述三相电力网中检测到故障之后确定所述三相电力网中的测量点处的方向相量量的值的装置；以及

用于比较所确定的所述方向相量量的值与方向操作特性、以确定所述故障距所述测量点的方向的装置，其中所述方向操作特性限定了复平面上的操作方向，其特征在于，所述用于确定所述方向相量量的值的装置包括：

a)用于形成所述测量点处的电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的累积相量和的装置；以及用于将所述累积相量和设置为所述方向相量量的值的装置，

或者

b)用于形成所述测量点处的第一电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的第一累积相量和的装置；用于形成所述测量点处的第二电相量量的、在不同时刻确定的至少两个值的第二累积相量和的装置，其中所述第二电相量量不同于所述第一电相量量；以及用于将所述第一累积相量和与所述第二累积相量和的商设置为所述方向相量量的值的装置。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，根据替选方式a)，所述用于确定所述方向相量量的值的装置被配置成：

在固定的间隔处或在不规则的间隔处通过将所述电相量量的新值加至所述累积相量和，来更新所述累积相量和；以及

将更新后的累积相量和设置为所述方向相量量的新值，其中，用于比较所确定的所述方向相量量的值的装置被配置成：

比较所述方向相量量的新值与所述方向操作特性，以确定所述故障距所述测量点的方向。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，根据替选方式a)，所述电相量量为如下中之一：阻抗、导纳、功率或电流。

11.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，根据替选方式a)，所述电相量量的值由所述电相量量的基频分量与所述电相量量的至少一个谐频分量的和组成。

12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，根据替选方式b)，所述用于确定所述方向相量量的值的装置被配置成：

通过将所述第一电相量量的新值加至所述第一累积相量和以及通过将所述第二电相量量的新值加至所述第二累积相量和，来更新所述第一累积相量和以及所述第二累积相量和；以及

将更新后的第一累积相量和与更新后的第二累积相量和的商设置为所述方向相量量的值，其中，用于比较所确定的所述方向相量量的值的装置被配置成：

比较所述方向相量量的新值与所述方向操作特性，以确定所述故障距所述测量点的方向。

13.根据权利要求8或12所述的设备，其特征在于，根据替选方式b)，所述第一电相量量为电流而所述第二电相量量为电压，或者所述第一电相量量为电压而所述第二电相量量为电流。

14.根据权利要求8或12所述的设备，其特征在于，根据替选方式b)，所述第一电相量量的值由所述第一电相量量的基频分量与所述第一电相量量的至少一个谐频分量的和组成，并且所述第二电相量量的值由所述第二电相量量的基频分量与所述第二电相量量的至少一个谐频分量的和组成。