CN103250063B

CN103250063B - 仅使用电流的故障方向参数指示器装置和有关的方法

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Publication number: CN103250063B
Application number: CN201180060359.2A
Authority: CN
Inventors: A.乌基尔; B.德克; V.H.沙
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-10-14
Also published as: BR112013008760B1; EP2628015A1; US9366715B2; WO2012049294A1; US20130221977A1; CN103250063A; EP2628015B1; BR112013008760A2

Abstract

描述了关于传输线10的测量位置12确定配电系统1的AC传输线10上的故障的故障方向参数的方法。该方法包括：在测量位置12处由测量单元20测量传输线10的时间相关的AC电流，由此获得指示测量电流的时域电流数据80，该测量单元20包括用于测量传输线10的测量位置12处的电流的电流传感器但没有电压传感器；将电流数据传输到决策逻辑段36；获得AC传输线10上的故障的故障时间81；通过识别电流数据80的周期重现的特征来识别第一时间t1和第二时间t2，使得故障时间81在该第一时间t1与该第二时间t2之间，其中周期重现的特征从由电流数据的零交叉、最大值、最小值和最高梯度组成的组选择；从电流数据80提取指示故障时间81处电流的时间偏移81’的偏移指示参数82；86，87，其中偏移指示参数82是第一时间t1与第二时间t2之间的时间间隔；通过将偏移指示参数82；86，87与非偏移指示参数84比较来计算偏移方向参数；以及基于计算的偏移方向参数建立所述故障方向参数。

Description

仅使用电流的故障方向参数指示器装置和有关的方法

技术领域

本发明的方面涉及配电系统的故障方向参数指示器装置，特别地涉及用于指示传输线上的故障的方向参数的故障方向参数指示器装置。另外的方面涉及定向过流继电器，其包括这样的故障方向参数指示器装置并且进一步包括断路器。另外的方面涉及确定配电系统的传输线上的故障的故障方向参数的方法。

背景技术

定向过电流继电器广泛地用于例如径向和环式中压输电系统的配电系统和其他配电系统的保护。这些继电器具有使它们能够确定故障方向的功能性。在这里，故障一般意指过电流，典型地来自短路。此外，故障方向在大多数情况下是二进制信息，其指示故障是前向故障还是后向故障。在这里，在使上游电源连接到下游配电系统部分的电力线中（其中正常电力方向是从上游到下游），前向方向是继电器下游，并且后向或反向方向是继电器上游。

在智能电网中，分散或分布式单元可以将电力馈送到电网内或消耗来自电网的电力。从而，在智能电网中，电力流方向可随着时间而改变。在该情形下，“前向”和“反向”仍可以如上文那样相对于当前电力流而限定，使得例如如果电力流反向则前向方向将改变。

更一般地，故障方向是故障在测量位置的哪一侧处出现的指示符。在上文的示例中，存在两个方向，前向和后向。如果测量位置处于具有两个以上的侧的电力网的节点处，可存在不只是前向或后向方向。例如，对于一个后向线路部分和两个前向线路部分所连接到的节点，故障方向可包括“前向-1”、“前向-2”和“后向”的情况。

方向信息提供关于出现故障所在的位置的更详细信息。该信息可用于在故障情况下使配电系统的较小的部分失效。例如，常规的环式主馈线（例如用于国内供应）在它的T结处具有断路器。如果在该常规的环式主馈线的线路中的任何线路中存在故障，典型地整个线路段被中断。该情形可以在获得更详细的故障方向信息时改进。为此目的，定向过电流继电器可以连同断路开关安装在线路中。利用这样的继电器-开关系统，参考电压测量允许计算故障电流和它的方向。方向信息然后可以用于仅断开适当的段，而不是整个线路。

已知的定向过电流继电器依靠参考电压相量（也称为“电压极化”）用于估计故障的方向。当出现故障时，故障电流具有关于电压相量的特征相位角，该相位角取决于故障方向。通过将在电力线上的测量位置处测量的电流相量（复数电流值，其实部是实际AC电流）与参考电压相量（在工业上称作“电压极化”）比较来确定故障方向。这需要电流和电压两者的测量。该方法在故障非常靠近继电器时变得不可靠，因为在该情况下，继电器通过短路而几乎接地（在工业上称作“近区故障”）。

此外，包括电压测量单元的过电流继电器是昂贵的。因为对于上文的布置必须大量地使用它们，这是主要的成本因素。

在2007年10月1日（2007-10-01）IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY，IEEE SERVICE CENTER，NEW YORK，NY，US，卷22，第4期，页2065-2071，XP011191870，ISSN:0885-8977，DOI：DOI10.1109/TPWRD.2007.905340的PRADHAN A. K.等人的“Fault Direction Estimation in Radial Distribution System Using Phase Change in Sequence Current”中基于相量估计提出故障方向估计。未获得指示测量电流的时域电流数据。

DE 19835731A1提出用于故障方向估计的实验设置，其分析电网中的电流与电压之间的相位角。

在2005年4月1日（2005-04-01）IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY，IEEE SERVICE CENTER，NEW YORK，NY，US，卷20，第2期，页566-572，XP011129251，ISSN：0885-8977，DOI:DOI:10.1109/WRD.2005.844356的EISSA M.M.的“Evaluation of a New Current Directional Protection Technique Using Field Data”中，通过制作对两个量（例如故障电流和故障前电流）之间的相位角差作出响应的继电器来利用由故障引起的相位关系差。

发明内容

鉴于上文，提供根据本发明确定故障方向参数的方法、根据本发明的故障方向参数指示器装置、根据实施例的定向过电流继电器和根据实施例的使用。可以与本文描述的实施例组合的另外的优势、特征、方面和细节从从属权利要求、描述和图变得明显。

根据第一方面，提供关于传输线的测量位置确定配电系统的AC传输线上的故障的故障方向参数的方法，例如用于户外应用。该方法包括：通过测量单元在测量位置处测量传输线的时间相关的电流，由此获得指示测量电流的时域电流数据，该测量单元包括用于测量传输线的测量位置处的电流的电流传感器但没有电压传感器；将来自测量单元的电流数据传输到决策逻辑段；获得AC传输线上的故障的故障时间；通过识别电流数据的周期重现的特征来识别第一时间和第二时间，使得故障时间在该第一时间与该第二时间之间，其中该周期重现的特征从由电流数据的零交叉、最大值、最小值和最高梯度组成的组选择；从电流数据提取指示故障时间处电流的时间偏移的偏移指示参数，其中该偏移指示参数是第一时间与第二时间之间的时间间隔；通过将偏移指示参数与非偏移指示参数比较来计算偏移方向参数并且基于计算的偏移方向参数的符号建立故障方向参数。非偏移指示参数指示在第一时间与第二时间之间没有电流的时间偏移。

根据另一个实施例，方法包括提取偏移指示参数的步骤，其包括选择电流积分时间间隔的积分极限使得电流积分时间间隔是AC电流的标准周期长度或其的整数倍；以及在电流积分时间间隔上计算电流数据的数值积分。

根据另外的实施例，方法包括通过第二故障方向确定程序从电流信号确定第二故障方向参数，其中该第二故障方向确定程序包括：从输入段接收电流信号，其包括复数故障前和故障后电流值；确定相应电流值的相位角；确定相位角中选择的一些之间的多个相位差值；对这些相位差值中的至少一些求和来获得累积相位差参数；以及通过将累积相位差参数与阈值比较来确定第二故障方向参数并且从第一故障方向参数和从第二故障方向参数建立主故障方向参数，并且输出该主故障方向参数。

根据第二方面，提供故障方向参数指示器装置，其用于关于传输线的测量位置指示配电系统的AC传输线上的故障的故障方向参数。该故障方向参数指示器装置包括：测量单元，该测量单元包括用于测量传输线的测量位置处的AC电流的电流传感器但没有电压传感器，其中该测量单元操作地耦合于输入段，用于将从电流测量获得的时域电流数据传输到输入段；输入段，其配置用于接收指示由测量单元在测量位置处测量的时间相关的电流的时域电流数据；决策逻辑段，其配置用于基于该时域电流数据确定故障方向参数。该决策逻辑段包括：故障偏移计算子段，其配置成从电流数据提取指示故障时间处电流的时间偏移的偏移指示参数，其中提取该偏移指示参数包括通过识别电流数据的周期重现的特征来识别第一时间和第二时间，使得故障时间在该第一时间与该第二时间之间，并且其中该偏移指示参数是该第一时间与该第二时间之间的时间间隔，其中该周期重现的特征从由电流数据的零交叉、最大值、最小值和最高梯度组成的组选择；偏移方向计算子段，其配置成通过将偏移指示参数与非偏移指示参数（其指示没有电流的时间偏移）比较来计算偏移方向参数；以及故障方向参数建立子段，其配置成从计算的偏移方向参数建立故障方向参数。根据一方面，决策逻辑段配置用于实施本文描述的任何方法步骤。

上文的方面允许以减少的成本可靠且有效地确定例如故障方向的故障参数。除其他因素外，成本降低因为不需要电压测量并且因为计算简单且可以用有限的硬件以充分的速度执行而是可能的。

即，根据本发明的方面，因为可以基于时域电流数据来计算偏移方向参数，简单的计算是可能的。在本文，时域数据是代表作为时间的函数的量（例如电流）的数据。也就是说，可以对数据点分配时间。数据可经历操作，其在时间上略微是非局部的，使得数据在时间上有些分散或可包括在其他时间获得的信息，只要特定时间仍可以合理地分配给测量（例如，平均时间）即可。例如，数据可经历浮动平均操作或低通滤波用于消除高频噪声。然而，该非局部处理应该在时间标度上，其小于电流的AC周期，例如小于0.2倍的AC周期。这确保快速数据可用性和有限的硬件要求，因为在电流测量后可以迅速从有限数量的电流测量获得时域数据中的每个。与频域计算相比，傅里叶变换或诸如此类不是必需的，而仅是时域上的相对局部操作。因此，硬件要求可减少。

此外，即使故障位于继电器或变电站附近（称为“近区故障”），该方法允许估计例如故障的方向。通过使用常规的基于电压的方法难以估计这样的故障的方向，因为测量位置处的输入电压趋于变成零。由于上文的方面依靠电流测量，在该情况下不存在这样的问题。

此外，上文允许独立于电流测量的取样速率来选择相位角灵敏度。特别地，可以获得以下相位角灵敏度：其低于两个电流测量（取样角）之间的正常相位变化。

附图说明

细节将在下面参考图描述，其中

图1示出根据实施例的配电系统，其包括测量单元和故障方向指示器装置；

图2示出对理解本发明的方面有用的电流相量图；

图3示出对理解本发明的方面有用的时间对电流图；

图4更详细地示出图1的测量单元和故障方向指示器装置；

图5更详细地示出根据实施例的故障方向指示器装置的决策逻辑段；

图6a到6d示出时间对电流图，其图示根据本发明实施例的确定故障方向的方法；

图7、8和9示出另外的时间对电流图，其图示根据本发明实施例的确定故障方向的相应方法；

图10示出根据实施例的配电系统，其包括断路器；

图11示出根据本发明实施例的故障方向指示器装置的另外的决策逻辑段；以及

图12示出根据本发明另外的实施例的测量单元和故障方向指示器装置。

具体实施方式

现在将详细参考各种实施例，其一个或多个示例在每个图中图示。每个示例通过解释的方式提供并且不意为限制。例如，图示或描述为一个实施例的一部分的特征可以在任何其他实施例上或与任何其他实施例结合使用来产生再另外的实施例。规定本公开包括这样的修改和变化形式。特别地，下文的示例涉及故障方向指示器装置。然而，本文描述的方法还可以在其他保护功能（不同于方向估计）中使用。

在图的下列描述中，相同的标号指代相同或相似的组件。一般，只描述关于单独实施例的差异。除非另外规定，一个实施例中的一部分或方面的描述也适用于另一个实施例中的对应部分或方面。

在本文，当参考在特定时间测量的电流值或参考时域电流值测量时，这样的术语暗指可以对这样的测量分配时间，但测量在时间上不一定完全是局部的。例如，只要仍可以对测量合理地分配特定时间（例如平均时间），测量可在时间上分散或可包括在其他时间获得的信息。例如，可通过用于消除高频噪声的低通滤波器处理时间相关的测量来获得时域测量数据。

而且，如果规定传输故障前和故障后信号，这不一定暗指将在传输的时候知晓故障前和故障后信号之间的区别。这样的区别还可在传输后的时间建立，例如在处理信号后或在获得来自其他源的另外的信息后。

装置：一般描述

图1示出配电系统1。在本文，传输线10使电源2（例如，分布式发电源总线）连接到电网4，例如以从电源2对电网4馈电。此外，测量单元20在测量位置12处连接到传输线10。关于测量位置12，传输线分成上游（或后向）部分（源2的侧，在源与继电器之间）以及下游（或前向）部分（电网4的侧，在继电器与线路或电网之间）。如上文描述的，在智能电网中，电力流方向可随时间变化，但“前向”和“反向”仍可以相对于当前电力流而限定。

测量单元20适于在测量位置12处测量传输线10中流动的电流。故障方向指示器装置30从测量单元20接收指示测量的电流的电流信号，并且具有从该电流数据指示传输线10上的故障的方向的功能性，即指示故障相对于测量位置12是在后向方向上还是在前向方向上出现的功能性。

测量单元20包括电流传感器，用于在测量位置12处测量传输线10的电流。它不包括任何电压传感器。测量单元20操作地耦合于故障方向指示器装置30（更准确地，耦合于其输入段32，在下文在图4中示出）用于将从电流测量获得的电流信号传输到故障方向指示器装置30（到输入段32）。

如将在下文更详细描述的，故障方向指示器装置30具有通过仅使用从测量单元20提供的电流数据（而没有任何参考电压）来指示方向信息的功能性。这导致主要的成本优势，因为在测量单元20中不需要有电压传感器。由于典型的配电系统需要许多继电器（如在图1中描绘的那个），总成本优势可以是显著的。

一般，配置将更复杂，例如当传输线12不直接连接而经由总线连接到更复杂网络上游的电源2时。相似地，下游配置可更复杂。而且，为了简单起见，仅示出单相线路。一般，网络将具有更多的相（典型地，三相）。超出一个单相线路的情况将在下文进一步讨论。

现在，参考图4，更详细地描述图1的故障方向指示器装置30。故障方向指示器装置30具有输入段32和决策逻辑段36。该输入段32适应于接收传输线数据，即涉及传输线的数据，并且更特别地，来自测量单元20的电流信号，而不接收任何电压信号。

从而，由输入段32接收的传输线数据由电流信号和可能的其他非电压数据组成，但不包括任何电压数据或例如混合的电流-电压数据。也就是说，传输线数据没有由电压测量产生的数据。

决策逻辑段36操作地连接到输入段32用于接收传输线数据（其还包括从传输线数据处理的数据的情况）。决策逻辑段36包括第一故障方向确定程序，用于从传输线数据确定故障方向和用于将确定的故障方向输出为第一故障方向指示符。

故障方向确定程序：一般引入

在下面，将更详细地描述决策逻辑段36，并且更特定地，第一故障方向确定程序。在故障的情况下，程序的任务是从传输线数据提取方向信息，即尤其从电流信号。利用下文描述的算法，从电流测量检测故障的方向而不使用电压信号。

底层模型：

现在，在详细描述决策逻辑之前，将参考图1至3描述模型，故障方向可以根据该模型而仅从电流得出。图1示出输电线10的两个可能故障，下游故障F2和上游故障F1。

在上游故障F1的情况下，从电网4流到故障F1的故障电流I_F1是

（1），

其中V₄是电网4处的电压，并且其中Z_4-F1是电网4与故障F1的故障位置之间的阻抗。（在这里，所有量是给出为相量的AC量，即复数）。同样，在下游故障F2的情况下，从源2流到故障F2的故障电流I_F2是

（2），

其中V₂是源2处的电压，并且其中Z_2-F2是源2与故障F2的故障位置之间的阻抗。

确切地，阻抗Z_4-F1和Z_2-F2不是已知的并且可互不相同。然而，因为线路10一般几乎是具有可忽略电阻和电容的纯感应的，阻抗Z_4-F1和Z_2-F2几乎是具有负虚部的纯虚数。

现在，如果I_pre是从源2到电网4的故障前电流，则，在上游故障F1的情况下总的故障后电流I₁是

（3）。

同样，在下游故障F2的情况下总的故障后电流I₂是

（4）。

请注意符号差异，其是由于在与故障前电流相反的方向上引导故障电流I_F1（从电网4到故障F1），而在与故障前电流相同的方向上引导故障电流I_F2（从源2到故障F2）。

该符号差异在图2的电流-相量图中可见。在这里，在上游或下游故障的情况下，电流（表示为复平面中的复数）从I_pre跳变到I₁或I₂，如分别在等式（3）和（4）中给出的。在这里，短路电流相量-I_F1和I_F2（电流相量通过其可跳变）由于等式（3）和（4）中的符号差异以及由于Z_4-F1和Z_2-F2都是具有负虚部的虚数而具有互相相反的符号。因此，故障后电流（I₁或I₂）相对于故障前电流I_pre的相位角具有取决于故障方向并且指示故障方向的相位变化：例如，正的相位角变化可指示在上游方向上的故障，而负的相位角变化可指示在下游方向上的故障。因此，仅相对于I_pre确定故障后电流（前向和后向/反向）的方向而不需要任何总线电压是可能的。从而，电流独自包含足够的信息来确定故障方向，即在故障期间包含在电流的相位变化中的信息。

图3是示出在故障时间81处的故障的情况下作为时间的函数的理想化电流的图。故障时间81前的故障前电流是具有AC循环或AC周期T的正弦形状的AC电流。故障之后，故障后电流再次是正弦形状的AC电流，但具有更大的幅度－在这里更重要－相对于故障前电流具有△φ相移。也就是说，如果故障前电流可以由时间相关性I₀·e^iωt描述，则故障后电流可以由时间相关性c·I₀·e^i(ωt+△φ)描述，其中c是实数，并且ω=2π/T是频率，T是AC周期。该相移△φ导致电流的时域偏移81’。该时间偏移81’具有幅度△t=△φ/ω=(△φ/2π)·T。如在图3中示出的，由于该相移△φ，故障81后的周期电流曲线相对于故障81前的电流曲线移动了时间偏移△t（参考信号81’）。

决策逻辑段的基本算法：

为了确定故障方向，要解决上文讨论的模型的逆问题：该问题是从一些（可能地有噪声的）电流数据提取相移，使得可以基于相移确定故障方向。在下面参考图6a至6d描述可能的算法。在图6a和6c中，示出指示前向故障的负相移，而在图6b和6d中，示出指示反向故障的正相移。

根据算法，由测量单元10也在正常操作期间连续测量测量位置12（参见图1）处的电流。如果例如仅电流保护装置（例如来自ABB）的馈线保护系统用作测量单元，这样的系统连续监测电流的AC特性并且修改取样频率使得每AC循环的样本数量对应于取样速率。备选地，固定取样频率也可以用于取样，频率基于例如时钟信号。在图6a至6d中，电流图80示出为时间的平滑函数，其对应于非常高的取样速率。在较低的取样速率的情况下，该平滑电流函数将被与图7的数据点相似的一组离散数据点取代。

在操作期间，确定零交叉时间，即电流改变符号所在的时间。在图6a至6d中，这些零交叉时间指示为t0、t1和t2。在这里，在正常操作期间（即，在故障81之前）获得t0和t1；在故障81之后获得t2。零交叉时间t0、t1和t2作为具有相反符号的两个连续电流测量I_n和I_n+1（在时间t_n和t_n+1处测量的）之间的时间而获得。零交叉时间然后可以获得，例如为（t_n+ t_n+1）/2，或更准确地，通过三角测量为t_n -( t_n+1- t_n)·I_n/( I_n+1-I_n)。

在故障（由参考信号81指示）的情况下，故障信号由馈线保护系统发出并且由故障方向指示器装置接收。可例如通过超出阈值的电流（在任何相位）来检测故障。根据可能的实施例，在故障的时刻或之后不久，发出起动命令。如果故障持续一段时间，即如果几个AC循环（比如说，两个AC循环）后电流仍超过阈值，发出跳闸命令，从而促使配电系统的一部分断开。备选地，如果电流超过另外的更高阈值则还可以更早地发出该跳闸命令。起动和跳闸信号一般响应于超过阈值的电流或一些其他故障指示事件而从例如馈线保护系统发出。

故障方向指示器装置应该在跳闸命令时输出方向信息，该跳闸命令通常在跳闸间隔之后发出。即，在“起动”命令或故障事件之后的几个循环（比如说，n个循环，其中n ≥ 1或甚至n ≥ 2）发出“跳闸”命令。特别地，要在检测的故障事件后或“起动”命令之后的n=2个循环后发出“跳闸”命令。

从而，当发出跳闸命令时或预期发出跳闸命令前不久，故障方向指示器装置具有多个故障前零交叉时间（例如t0和t1）可用，以及至少一个故障后零交叉时间t2。决策逻辑段从这些时间计算无故障零交叉时间间隔84，其限定为在时间t0和t1之间没有故障的情况下两个相邻零交叉时间之间的时间间隔。备选地，无故障零交叉时间间隔84可通过对故障之前的若干这样的时间间隔（例如，最后五个时间间隔）求平均而获得。备选地，时间间隔84可从外部源（例如，AC电流发电机）获得为半个AC周期。

此外，决策逻辑段计算故障零交叉时间间隔82，其限定为在其之间具有故障81的两个相邻零交叉时间t1和t2之间的时间间隔。故障零交叉时间间隔82是偏移指示参数，这是因为它包含关于故障时间81处电流的时间偏移的信息：如果故障零交叉时间间隔82比无故障零交叉时间间隔84更长（如在图6a和6c中的），则时间偏移是正的，其指示负相移。另一方面，如果故障零交叉时间间隔82比无故障零交叉时间间隔84更短（如在图6b和6d中的），则时间偏移是负的，其指示正相移。

决策逻辑段通过将故障零交叉时间间隔82与无故障零交叉时间间隔84比较来提取该时间偏移信息，即对应的没有时间偏移的时间间隔。为此目的，决策逻辑段计算指示时间偏移方向的偏移方向参数。例如，该偏移方向参数可以是时间间隔82与84之间的差，可选地除以时间间隔84。然后，通过偏移方向参数的符号建立偏移方向：例如，正的符号可指示正偏移（故障零交叉时间间隔82大于无故障零交叉时间间隔84），并且负的符号可指示负偏移（故障零交叉时间间隔82小于无故障零交叉时间间隔84）。

而且，偏移方向参数的幅度可指示故障零交叉时间间隔82与无故障零交叉时间间隔84之间的差有多明显，并且因此确定的偏移方向信息有多可靠。

如在上文参考图1至3讨论的，偏移方向允许指示故障方向。因此，决策逻辑段基于计算的偏移方向参数建立故障方向参数。例如，指示负相移的正偏移方向参数可指示前向故障，并且指示正相移的负偏移方向参数可指示反向故障。

更一般地，决策逻辑段可通过将偏移方向参数OD与阈值比较来确定故障方向参数。根据上文的示例，如果OD>0，将确定前向故障，并且如果OD<0，将确定反向故障。实际上，小的阈值数ε用作阈值，并且如果OD>ε，将确定前向故障，并且如果OD<-ε，将确定反向故障。如果则将发出中性故障（其指示未知的故障方向）。这样，对于偏移方向参数OD接近零使得无法可靠确定它的符号的情形，避免了生成潜在不可靠信号。然后输出确定的故障方向（前向、后向或中性）。

关于偏移方向参数的符号，注意尽管符号指示故障方向，将特定符号（正或负）分配给特定故障方向（前向或后向）取决于多个线路参数以及符号法则，因此还可以存在其中如果OD<0则预期前向故障并且如果OD>0则预期反向故障的情形。

图7是与图6c的图相似的电流对时间图。然而，在图7中，示出具有非零取样速率的更现实的取样电流数据，而不是如在图6c中的理想电流。如在图6c中的，故障81处的负相移清楚可见。如在图6c中的，该负相移导致比平均值长的故障零交叉时间间隔82。由此，可以提取故障方向，如上文描述的。

作为关于图6c的另外的差异，可以看到DC电流分量由于故障而存在，从而使总电流曲线朝负值移动。因此，下半循环（例如，零交叉t1与t2之间的半循环）进一步延长并且上半循环（例如，零交叉t2与t3之间的半循环）进一步缩短。从而，DC电流导致时间间隔82的另外变化，其独立于电流的时间偏移并且因此可引入误差。

可通过识别电流数据80的一些其他周期重现的特征而不是零交叉来减少与DC电流关联的问题。例如，可选择电流数据的最大值、最小值或最高梯度。电流数据的这些周期重现的特征可较少依赖另外的DC电流。

备选地，DC电流可通过使电流曲线垂直移动而校正，例如以抵消DC电流的效应。为此目的，决策逻辑段通过对在一个周期（例如，从时间t1到t3）期间的取样电流值求和并且将所述和除以取样电流的数量来计算该周期期间的平均DC电流。然后，从电流值中的每个中扣除该平均DC电流。

图8是与图6a的图相似的电流对时间图，其图示相移在零附近出现使得在时间t1、ta、tb产生多个零交叉的情形。

根据实施例，算法修改如下，以便在该类型的情形中产生正确结果：逻辑决策段检查多个（两个或以上）短间隔零交叉，其在比预定阈值时间更短的短时间间隔内出现。阈值时间比一个周期T要短得多，例如周期乘以因子0.3或0.2或0.1或甚至更少。如果决策逻辑段找到这样的多个短间隔零交叉（在这里：t1、ta、tb），则它检查这些多个零交叉是否是奇数。如果否的话，则决策逻辑段确定最近的另外的零交叉和将该另外的零交叉包括到多个短间隔零交叉以便获得奇数。随后，决策逻辑段检查在短时间间隔期间是否观察到故障。如是的话，多个短间隔零交叉t1、ta、tb被它们的最低成员t1所取代并且以t1开始来计算故障零交叉时间间隔82。其他短间隔零交叉ta、tb则被忽略。备选地，可取最后的间隔tb并且故障零交叉时间间隔以tb结束。

假如在这样的多个短间隔零交叉附近没有检测到故障，则这可能是由于电流数据中的噪声。在该情况下，当计算无故障零交叉时间间隔84时，以短间隔零交叉结束的时间间隔可由于不可靠而被忽略（参见图6a至6d），或可使用中间零交叉时间ta并且可忽略其他时间t1、tb。

从而，作为一般方面，决策逻辑段监测电流数据是否包含在比预定阈值更接近故障时间81的时间处的周期重现的特征中的至少两个；并且在该情况下忽略该至少两个周期重现的特征中的至少一个。特别地，决策逻辑段获得奇数个数量的周期重现的特征，并且只选择周期重现的特征中的一个而忽略其他。

图9是其中图示再另一个实施例的电流对时间图。根据该实施例，决策逻辑段首先确定周期长度85。例如，该周期长度85可确定为两倍的无故障零交叉时间间隔84，其中无故障零交叉时间间隔84可如上文那样或根据相似的方法（例如，可通过使用第二下一个相邻零交叉来确定二倍）确定。备选地，可从外部源（例如，AC电流发电机）获得周期长度85。

然后，决策逻辑段计算电流数据的数值时间积分（即，电流时间积分的和或其他数值近似）。选择积分极限使得在是正常周期长度85或其整数倍的电流积分时间间隔上取积分；并且故障81包括在积分中。在图6中，持续一个周期长度地从故障81前的最后的零交叉取积分。积分可以由时间轴与电流曲线的正部分之间的虚线区域86减去时间轴与电流曲线的负部分之间的虚线区域87来表示。

该积分是偏移指示参数，其取决于如下的偏移。如在图9中看到的，故障81后的电流数据曲线由于故障时间81处的正偏移而向右移动。偏移从而导致正电流区域86增加并且负电流区域87减小。从而，正偏移由正积分指示。

假如故障在负电流区域而不是图9中示出的正电流区域86中，则正偏移将通过负积分而用信号表示。因此，通过将上文描述的积分乘以故障期间电流的符号而获得偏移方向参数。

指示没有时间偏移的积分理想地将是零，因为在没有偏移的情况下，预期积分是零或接近零，即小于预定阈值ε。因此，从偏移方向参数（即如上文描述的那样修改具有符号的积分），可以参考图6a至6d与上文的描述类似地计算故障方向参数。图9的方法在一些情况下可比关于噪声的零交叉方法更健壮，因为它依靠许多测量的和，通过其一些噪声效应可以抵消。在方法的变化形式中，可采用与关于图7描述的相同的方式补偿DC电流。

从而，作为本发明的一般方面，偏移指示参数是电流数据在包括故障时间的时间间隔内的数值时间积分。该时间间隔可以是AC周期的整数倍或是涉及AC周期（例如，一个AC周期）的参数。非偏移指示参数可以是零或电流数据在不包括故障时间的时间间隔内的可比积分。偏移方向参数可基于乘以符号（尤其乘以取决于故障时间处的电流数据的符号）的偏移指示参数。

故障方向确定程序：三相计算

在上文的讨论中，仅描述单线路系统。事实上，大部分配电系统具有三个电流相位。对于这样的三相系统，可以对全部三个电流相位中的电流使用单个表示。从而，根据实施例，来自全部三个电流相位I₁、I₂、I₃的电流信号组合成组合的电流信号。作为单个表示，可以使用正序分量或正相序（PPS）电流信号I_PPS=I₁+e^iωT/3·I₂+ e^2iωT/3·I₃。然后，如上文描述的那样，可以通过基于组合的电流信号计算零交叉或其他偏移指示参数而评估组合的电流信号。从而，可以执行如上文提到的对于单线路情况的相同分析，并且可以应用上文描述的方法，其中电流信号是正序分量或一些其他的组合电流信号。

然而，实际上该方法并不总是稳定的并且可导致故障方向的错误确定。尤其当使用正相序分量时，相位角例如受到频偏、三相线路输入中的内在不平衡和测量噪声的影响。因此，PPS电流信号的角度比可期望的更不稳定。

因此，根据另外的实施例，如上文描述的，对每个电流相位单独计算偏移指示参数，并且基于这些，对每个电流相位单独计算偏移方向参数，而不是对组合的电流信号计算。因此，对于单独电流相位的偏移方向参数比组合电流信号更稳定。然后，取三个偏移方向参数中的最大值并且使用该最大值如上文描述的那样获得故障方向参数。存在用于组合偏移指示参数的其他方法，例如通过对每个相取偏移指示参数的平均值（例如，故障零交叉时间间隔82）。

根据备选实施例，计算三个单独电流故障方向参数，每个电流相位p一个。然后，多数投票或一致投票决策算法用于确定要输出的故障方向参数。

电流阈值

上文的方法依靠故障前电流作为极化量，而不是例如电压。因此，为了判断方向，继电器应该持续某一时段地将有效故障前电流视为基准信息，以便获得可靠的电流数据的零交叉或其他周期重现的特征。如果不存在具有足够稳定相位振荡的有效故障前电流，结果将不太可靠。因此，将输入信号（电流）的基本分量的幅度与电流阈值比较。如果电流持续最后两个循环地不在电流阈值之上，不输出方向信息。相反，输出指示不确定方向信息的“中性”信号。

标称电流值的10%可选为阈值。然后，电流的基波分量的幅度必须持续至少两个循环地是标称电流值的10%以上，否则输出“中性”信号。这几种情况可在例如在故障状况期间接通装置（即，在切换到故障状态的情况下）时出现。

故障方向确定程序

图5示出根据上文的算法的决策逻辑段36的故障方向确定程序的信号处理序列。首先，对三个电流相位中的每一个（箭头33），从输入段接收时域电流数据。然后，对于每个电流相位，偏移方向参数计算模块43计算指示电流相位的时间偏移方向的偏移方向参数。例如，偏移方向参数可以是在图6a至6d和7中示出的故障零交叉时间间隔82与无故障零交叉时间间隔84之间的差，并且可根据上文描述的方法计算。

然后，最大值选择段44对每个电流相位选择偏移方向参数的最大值，并且将最大偏移方向参数传输到方向逻辑46并且可选地到阈值极限比较器48。方向逻辑46基于最大偏移方向参数确定如上文描述的故障方向参数（前向或后向或可选地中性）。

根据一个实施例，阈值极限比较器46接收电流值并且将其与一个或多个故障阈值比较。基于该比较，阈值极限比较器46然后确定是否应该发送“断路”信号。如果仅达到中间阈值，则阈值极限比较器48发出指示由一个循环等待模块47实施的一个循环等待信号的“起动”命令，并且可在等待后再次监测阈值用于决定“断路”命令。

在断路命令的情况下，不仅发送断路命令，还由继电器状态模块49发送由方向逻辑46确定的故障方向参数，作为方向信号37。

甚至在没有故障的情况下，可连续执行上文的步骤中的一些。而且，可提供故障时间指示器段（未示出）用于确定故障的时间并且将该故障时间传输到偏移方向参数计算模块43。

故障方向确定程序：两个程序

在可选实施例中，除上文描述的（第一）故障方向确定程序外，决策逻辑36可进一步包括第二故障方向确定程序。该第二故障方向确定程序另外从电流数据确定故障方向，但根据不同的算法。然后，该第二故障方向确定程序输出第二故障方向指示符。第一故障方向确定程序和第二故障方向确定程序可在相同硬件（例如，并行）或不同的硬件块上运行。

例如，第二故障方向确定程序可从如在EP申请号10172782.4中描述的另外的算法（其通过引用而全部合并于此）并且尤其关于它的图5和6的描述确定故障方向。该另外的算法如下描述：

根据该另外的算法，也在正常操作期间，由测量单元10连续测量测量位置12处的电流（参见图1）。如果例如仅电流保护装置（例如来自ABB）的馈线保护系统用作测量单元，这样的系统连续监测电流的AC特性。而且，保护装置一般能够将电流表示为复数，其具有代表测量电流的实部和代表相位信息的虚部。该复数电流值然后作为电流信号传输到故障方向指示器装置。故障方向指示器装置持续一段时间地将复数电流值存储在缓冲器中。在这里，电流值称为I_j，其中j是代表样本数量的指数，一些较小的j是最早的样本并且一些较大的j是最近的样本。

在下面，k应该指示对应于接近故障事件的时间的指数，理想地，对应于故障事件前的最后一个样本的时间的指数。然后，电流I_j（j ≤ k）代表故障之前的故障前电流，并且电流I_j（j >k）代表故障后电流。

当发出跳闸命令时或预期发出跳闸命令前不久，故障方向指示器装置具有多个可用的故障后电流值，即在故障后取得的取样电流测量的复数值。这些故障后电流值也称为I^post(i)=I_k+i，其中1<i ≤ n*N，N是取样速率。

决策逻辑段然后从故障后电流值确定多个相位差值，即第i个故障后电流值I^post(i)与相应的第i个故障前电流值I^pre(i)之间的相位差值△φ((I^post(i), I^pre(i))。在这里，第i个故障前电流值I^pre(i)限定为在对应的第i个故障后电流值I^post(i)之前的整数m个循环取得的样本。从而，如果I^post(i)=I_k+i，则I^pre(i)= I_k+i-m*N。在这里，参数m指示应该有多少个循环位于第i个故障前和故障后电流之间，并且原则上可以随意地以m ≥ n地选择m。典型地，选择m=n。在示例中，m=n=2，因此故障前电流值I^pre(i)是对应故障后电流值I^post(i)之前的两个循环取得的电流样本。两个复数a和b之间的复相位差△φ(a, b)计算为△φ(a, b)=arctan(Im(a/b)/Re(a/b))。而且，相位差值△φ(I^post(i), I^pre(i))可以通过例如使用傅里叶分析或其他方法而计算。

在已经获得多个相位差值△φ(I^post(i), I^pre(i))后，决策逻辑段然后使它们累积为累积相位差参数△Φ。典型地，这通过根据式对相位差值求和而进行。

然后，决策逻辑段通过将累积相位差参数与阈值比较而确定故障方向参数。例如，如果△Φ>0，将确定反向故障，并且如果△Φ<0将确定前向故障。实际上，小的阈值数ε用作阈值，并且如果则将发出中性故障（其指示未知故障方向）。还存在其中如果△Φ<0则预期反向故障并且如果△Φ>0则预期前向故障的情形。

图11示出根据上文的另外的算法的决策逻辑段136的故障方向确定程序的信号处理序列。首先，从输入段接收包括复数故障前和故障后电流值的电流信号（箭头133）。然后，相位角提取模块141确定相应电流值的相位角。可以例如通过傅里叶分析或其他方法计算相位值。特别地，如果如上文描述的那样使用arctan函数，该函数可通过查找表而实现以便加速计算。相位角存储在相位角存储装置142中。在故障情况下，N*n个故障前角度可用并且N*n个故障后角度可用或将稍后可用。然后，相位角减法器143从第i个故障前角度中扣除第i个故障后角度并且从而确定第i个相位差值对于i=1…n*N。然后，最大值选择段44对每个电流相位选择相位差值的最大值，并且最大相位角差存储在存储段中。

甚至在没有故障的情况下，可连续执行上文的步骤或上文的步骤中的一些。而且，故障时间指示器段148可使用最大相位差用于在发出起动命令的情况下确定故障时间，例如通过将每个样本i的最大相位差与阈值比较，或通过获得最大相位差。

故障之后，累积器147例如通过对相位差求和来对n个故障后循环（例如2个故障后循环）累积最大相位差，以获得累积相位差参数△Φ。然后，通过将△Φ与阈值比较，确定段149如上文描述的那样确定故障方向。

如在图12中示出的，图5的算法可与另外算法（例如参考图11描述的算法）组合如下：故障方向指示器装置30具有输入段32（如图4中的）以及两个决策逻辑段36和136。输入段将电流数据传输到决策逻辑段36和136两者。决策逻辑段36适于实施本文描述的任何算法，特别地根据本申请的本发明的任何方法。另外的决策逻辑段136适于实施本文描述的任何另外的方法，其与由决策逻辑段36实施的方法不同，特别地参考图11描述的方法。决策逻辑段36和136输出相应的故障方向参数并且可选地输出指示它们的计算的可靠性的参数。在本发明的方法的情况下，这样的可靠性指示参数可以是偏移方向参数的幅度或从其得出的量。

故障方向指示器装置30进一步包括决策接合程序38，用于从由决策逻辑段36和136输出的相应故障方向参数确定确定主故障方向。然后，所得的确定主故障方向由决策接合程序38输出。

在决策逻辑段36和136关于故障方向互相不一致的情况下，或通过决策加权（即通过使不同的权重归属于第一和第二故障方向指示符）和通过取具有较高权重的结果，决策接合程序38可确定故障方向为中性的。这些权重可通过考虑指示决策逻辑段36和136的计算的可靠性的参数而确定。而且，在互相不一致的情况下（并且可能具有与不一致方中的每个关联的相似权重），决策接合程序可发出中性输出，其然后可在断路器配置中可能导致断路器使网络的更大部分失效。

上文的决策接合程序可以推广到三个或以上的决策逻辑段。决策接合程序可包括（可能加权的）投票例程。

多于一个决策逻辑段的使用特别在使用不同类型的故障方向确定程序时有用。因此，例如，可以根据基于机器学习的算法或基于规则的算法对第二故障方向确定程序编程。然后，在不同的方法之间互相一致的情况下，错误的风险降低并且稳定性增加。而且，可以更容易地检测错误，因为即使一个故障方向确定程序发出不正确的结果，该错误可被检测和覆盖，或仅将至少导致中性输出，而不是有更多问题的不正确输出。

继电器/断路器

尽管故障方向指示器装置30（例如参见图1）本身是有用的，它特别在集成到监测系统或断路器系统（继电器）时有用。由于该目的，故障方向指示器装置30的可选通信段允许它将确定的故障方向（即，指示例如前向或后向故障的故障方向指示符）传输到配电网络的另一个单元，例如到断路器，到控制单元，或到用于监管传输线10的监管单元。

图10示出其中配电系统1包括断路器50的配置。该断路器50可能经由中央控制单元（未示出）操作地耦合于故障方向指示器装置30。由此，断路器可以从故障方向指示器装置30接收第一、第二和第三故障方向指示符中的至少一个，或自此获得的一些其他故障方向信息，例如可能性信息或中性输出。该输出然后可触发断路器50或中央控制单元采取适当的动作，例如切断适当的段，而不是整个线路10。在“不确定信息”输出的情况下，例如整个线路10等更大的部分可被切断。

电力流方向

在一些实施例中，决策逻辑段36（例如参见图1）进一步包括电力流确定程序，用于从传输线数据确定电力流方向。电力流的监测可以独立于故障以常规间隔或持久地执行。

来自电力流方向确定程序的另外的电力流信息还可用于控制在图10中示出的断路器50。从电网4到源2的电力流是不希望的，因为能量由此被浪费。从而，如果检测到该不希望的电力流（可能在预定的时间间隔内），断路器50可被激活以使适当的段断路以便限制能量浪费。

因此，在该情况下，装置30可以描述为电路耦合电力流定向装置，用于检测是否存在不希望的电力流。该装置对于像风/太阳能系统的分布式发电单元尤其有用。这些单元可能停止生产，并且在该情况下，电力将在相反的方向上（从电网4到发电机2）开始流动。从牵涉的电流的角度来看，该情形与上游故障状况（如上文描述的）相似，只是没有实际故障。因此，定向装置可以用本文描述的算法检测该类情形，并且激活断路器50或发出警告。

智能电网：

在现今的网络中，能量到配电网的输送经由HV变压器通过传输电网（HV）发生并且到LV和最终用户的输送通过配电变压器发生。这还可以描述为从主电厂经由各种传输网络到墙上的电力插头的“上-下”电力流。相应地进行对电厂和网络的保护方案。然而，随着更多的分布式发电的引入（主要通过替代能源），电力流的方向可以在某些环境条件下改变。例如，分布式单元可在某些时候充当将电力馈送到电网中的电源，并且在其他时候消耗来自电网的电力。

已知的定向过电流功能（参考电压相位）在电力流（或在给定电压相位角的电流）由于分布式发电单元产生比在要保护的电网中消耗的更多的能量而改变方向时无法适应或区分。已知的定向过电流功能不能适应于改变的情形，因为当电压相位不改变时未考虑改变的故障前状况（逆电力流）。

根据本发明的实施例，通过利用故障前电流作为方向信息的参考，保护功能在故障状况下被启用以适应于改变的情形，即改变的故障前电力流。因此，在专利申请中描述的功能将总是通过在前向方向上跳闸而“切断”电源来保护网络，因为前向方向从当前电源的角度看总是限定为朝着故障的方向。

例如，考虑其中电力在正常方向上从中央电源流到分布式单元的第一个情况。然后，在故障情况下，假设继电器在前向状况下跳闸并且在后向状况下闭锁，继电器将使主电源与故障位置隔离：在到故障的前向方向上继电器跳闸，而在后向方向上继电器闭锁。由于故障仍存在，可能的是一些电力通过先前的闭锁继电器从定位在故障后面的分布式单元而仍馈送到故障。在该情况下，电流流动将改变，因为分布式单元对故障馈电。如果电流再次超越设定点，即触发跳闸命令，先前的闭锁继电器现在将跳闸，因为故障现在在自该继电器的前向方向上。这是电流的保护系统如何可以适应于改变的状况并且保护源免受故障影响以及使源与故障隔离的一个示例。

在第二个情况下，分布式单元将能量馈送到分布式网络。在故障的情况下，继电器在前向方向上跳闸并且在后向方向上闭锁。由此，分布式单元因为故障前电流在HV电网连接的方向上（如从电网看去，朝着中央电源）而与故障断开。而且，在该示例中，如果在分布式单元断开后故障仍存在，电力方向逆转并且HV电网正对故障馈电。因此，闭锁继电器现在遇到改变的故障前电流：现在该继电器将还遇到前向电流流动并且将立即跳闸使得故障变成完全被隔离。

本发明的一般方面

上文的方法可在一些方面不同。在下面，将描述本发明的一些一般方面。

例如，尽管基于零交叉描述上文的一些方法，备选地，电流的一些其他周期重现的特征可采用类似的方式使用。从而，如下提取偏移指示参数：通过识别电流数据的周期重现的特征中的两个相邻者来确定第一时间和第二时间，使得故障时间在该第一时间与该第二时间之间。偏移指示参数（82）然后是例如该第一时间与该第二时间之间的时间间隔。

这样的周期重现的特征可以是电流数据的和/或它的幅度的最大值、最小值或最高梯度。这些特征中的一些具有整个AC循环期，并且一些具有半个AC循环。这可产生在其内可以确定故障方向的时间。一般，具有半个AC循环期的特征（例如零交叉和基于电流幅度的特征）允许更快地确定故障方向。

根据另外的方面，

根据另外的方面，阈值对应于小于取样速率相位角的偏移。

根据另外的方面，传输线包括多个相位，尤其是三个相位，并且方法包括：测量相位的每个处的电流；以及对多个相位中的每个独立地确定相应的偏移指示参数。根据另外的方面，从三个相位选择最大偏移指示参数。在这里，最大值指绝对值。根据另外的方面，电流值的幅度与阈值比较。假如电流值中相应的一个的幅度低于阈值，偏移指示参数中的至少一些被丢弃和/或发出“中性”命令。

根据另外的方面，测量包括测量传输线的电流但不测量其的电压。根据另外的方面，故障方向参数基于累积相位差参数的符号而获得作为“前向故障”或“后向故障”。根据另外的方面，如果偏移方向参数的绝对值小于阈值则获得作为“中性”的故障方向参数。

根据另外的方面，考虑用于获得故障方向参数的另外方法。该另外方法包括：将指示测量电流的电流信号传输到决策逻辑段，该电流信号包括多个故障前电流值和多个故障后电流值；由决策逻辑段确定多个相位差值，其指示故障前电流值中相应的一些与故障后电流值中相应的一些之间的相应相位差；使该多个相位差值累积成累积相位差参数；通过将累积相位差参数与阈值比较获得故障参数；以及输出确定的故障参数。

根据另外的方面，提供根据本发明的故障方向指示器装置。

根据另外的方面，故障方向指示器装置包括测量单元，该测量单元包括电流传感器，用于测量传输线的测量位置处的电流，但没有电压传感器，其中该测量单元操作地耦合于输入段用于将从电流测量获得的电流信号传输到输入段。

根据另外的方面，提供定向过电流继电器，其包括如本文描述的故障方向指示器装置。该继电器进一步包括断路器，其操作地耦合于故障方向指示器装置用于从故障方向指示器装置接收故障方向参数（可能采用处理的形式），即参数包括来自故障方向参数的信息。

根据另外的方面，本文描述的装置中的任何装置在户外和/或智能电网配电网络（即具有分布式单元的配电网络）中使用，修改电网使得这些分布式单元可在正常操作期间将电力馈送到电网。

尽管前面针对实施例，可设计其他和另外的实施例而不偏离由权利要求确定的基本范围。

Claims

1.一种关于传输线（10）的测量位置（12）确定配电系统（1）的AC传输线（10）上的故障的故障方向参数的方法，所述方法包括

－由测量单元（20）测量在所述测量位置（12）处所述传输线（10）的时间相关的AC电流，由此获得指示测量电流的时域电流数据（80），所述测量单元（20）包括用于测量所述传输线（10）的所述测量位置（12）处的电流的电流传感器但没有电压传感器；

－将来自所述测量单元（20）的电流数据传输到决策逻辑段（36）；

－获得所述AC传输线（10）上的故障的故障时间（81）；

－通过识别所述电流数据（80）的周期重现的特征来识别第一时间（t1）和第二时间（t2），使得所述故障时间（81）在所述第一时间（t1）与所述第二时间（t2）之间，其中所述周期重现的特征从由所述电流数据的零交叉、最大值、最小值和最高梯度组成的组选择；

－从所述电流数据（80）提取指示所述故障时间（81）处电流的时间偏移（81’）的偏移指示参数，其中所述偏移指示参数是所述第一时间（t1）与所述第二时间（t2）之间的时间间隔；

－通过将所述偏移指示参数与非偏移指示参数（84）比较来计算偏移方向参数；以及

－基于计算的偏移方向参数的符号建立所述故障方向参数。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述偏移指示参数从由故障零交叉时间间隔和电流积分时间间隔内的电流数据的数值时间积分组成的列表中选择，所述故障零交叉时间间隔包括所述故障时间（81），所述电流积分时间间隔包括所述故障时间（81）。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括监测所述电流数据是否包含在比预定阈值更接近所述故障时间（81）的时间处的周期重现的特征中的至少两个；并且在该情况下忽略至少两个周期重现的特征中的至少一个。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提取所述偏移指示参数的步骤包括选择电流积分时间间隔的积分极限使得所述电流积分时间间隔是AC电流的标准周期长度或其的整数倍；并且在所述电流积分时间间隔上计算所述电流数据的数值积分。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述传输线包括多个相线，所述方法包括测量所述相线中的每个相线处的电流；并且对所述多个相线中的每个独立地确定相应的偏移指示参数。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括从所述相线选择所述偏移指示参数，对于其，所述偏移指示参数与所述非偏移指示参数（84）之间的差在幅度上最大。

7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述测量包括测量所述传输线（10）的电流但不测量其的电压。

8.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述故障方向参数包括“前向故障”、“后向故障”和“中性”，所述方法进一步包括将所述偏移指示参数与所述非偏移指示参数（84）之间的差的幅度与阈值比较，并且假如所述差的幅度低于所述阈值，则发出“中性”命令。

9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述故障方向参数是第一故障方向参数，所述方法进一步包括

－通过第二故障方向确定程序从电流信号确定第二故障方向参数，其中所述第二故障方向确定程序包括：从输入段接收电流信号，其包括复数故障前和故障后电流值；确定相应电流值的相位角；确定相位角中选择的一些之间的多个相位差值；对所述相位差值中的至少一些求和来获得累积相位差参数；以及通过将所述累积相位差参数与阈值比较来确定所述第二故障方向参数；并且

－从所述第一故障方向参数和所述第二故障方向参数建立主故障方向参数，并且输出所述主故障方向参数。

10.一种故障方向参数指示器装置（30），用于关于传输线（10）的测量位置（12）指示配电系统（1）的AC传输线（10）上的故障的故障方向参数，所述故障方向参数指示器装置（30）包括：

－测量单元（20），所述测量单元（20）包括用于测量传输线（10）的测量位置（12）处的AC电流的电流传感器但没有电压传感器，其中所述测量单元（20）操作地耦合于输入段（32），用于将从测量电流获得的时域电流数据（80）传输到所述输入段（32）；

－所述输入段（32），其配置用于接收指示由所述测量单元（20）在所述测量位置（12）处测量的时间相关的电流的时域电流数据（80）；

－决策逻辑段（36），其配置用于基于所述时域电流数据（80）确定故障方向参数，其中所述决策逻辑段（36）包括：

－故障偏移计算子段（43），其配置成从所述电流数据（80）提取指示故障时间（81）处电流的时间偏移（81’）的偏移指示参数，其中提取所述偏移指示参数包括通过识别所述电流数据（80）的周期重现的特征来识别第一时间（t1）和第二时间（t2），使得所述故障时间（81）在所述第一时间（t1）与所述第二时间（t2）之间，并且其中所述偏移指示参数是所述第一时间（t1）与所述第二时间（t2）之间的时间间隔，其中所述周期重现的特征从由电流数据的零交叉、最大值、最小值和最高梯度组成的组选择；

－偏移方向计算子段（46），其配置成通过将所述偏移指示参数与非偏移指示参数（84）比较来计算偏移方向参数；以及

－故障方向参数建立子段（49），其配置成从计算的偏移方向参数建立故障方向参数。

11.一种定向过电流继电器，包括如权利要求10所述的故障方向参数指示器装置（30）和断路器（50），其操作地耦合于所述故障方向参数指示器装置（30），用于从所述故障方向参数指示器装置（30）接收所述故障方向参数。

12.一种在户外或智能电网配电网络中根据权利要求10或11所述的装置的应用。