CN103261900A - 对单侧供电的供电线的接地短路的监视 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对三相供电网的单侧供电的供电线（10）关于接地短路的存在进行监视的方法，其中，该供电线（10）在其远离供电的末端（11b）与按照星形-三角形电路运行的变压器（12）连接。为了在出现按照鲍赫悖论的耦合效应的情况下也执行对接地短路的可靠并有选择的关断，建议：在位于供电线（10）的远离供电的末端（12b）的测量点（14b）上，确定在供电线（10）的各个相导线（10a,10b,10c）内的相电流以及零序系统电流；如果各个相电流和零序系统电流基本上大小相等并同相，则生成接地短路嫌疑信号；并且在关于接地短路的存在的进一步监视中引入该接地短路嫌疑信号。本发明还涉及一种相应设置的保护设备（13a,13b）。

Description

对单侧供电的供电线的接地短路的监视

技术领域

本发明涉及一种用于对三相供电网的单侧供电的供电线关于接地短路的存在进行监视的方法，其中，该供电线在其远离供电的末端与在星形-三角形电路中运行的变压器连接。本发明还涉及一种电力保护设备，借助其可以执行相应的监视。

背景技术

这类单侧供电的供电线，即，仅一个末端与向导线输入电能的电能源连接并且其另一个末端与按照星形-三角形电路运行的变压器连接的供电线，在供电网中并不罕见。这样的网络配置例如出现在所谓的短截线或辐射状电网中。

为了保护供电线和与其连接的另外的初级部件（例如变压器），以防止由于短路而造成的高负载，使用了电力保护设备。为此，这样的保护设备通常记录代表在供电线的测量点上的电流和电压的测量值，并且在应用所谓的保护算法的条件下检查表明了在供电网上短路的状态。

在所描述的具有单侧供电的供电线（该供电线在其另一个末端借助按照星形-三角形电路运行的变压器而运行）的配置中，能够在出现单极或二极接地短路时观察到在专业文献中被称为“Bauchsches Paradoxon”（鲍赫悖论）的效应。

在此，单极或二极接地短路通过变压器的磁耦合也对实际上“健全的”、即不由接地短路所涉及的供电线的相导线产生影响，从而存在以下的危险：电力保护设备由于在测量点上记录的电流和电压做出错误决定，并且对功能正常的相导线进行不必要的关断。

为了监视供电线经常使用按照距离保护原则工作的电力保护设备。在此，根据各个导线-导线环路和导线-地环路的阻抗推断出短路和接地短路的存在。在鲍赫悖论的情况下，特别是妨碍了对接地短路就保护设备而言所位于的有故障的环路和方向的确定，因为例如在二极接地短路的情况下，在相-相环路中的阻抗不再能以测量技术探测，因为在有故障的相间的电流差等于零。另外可能出现：方向测量算法对相-地环路识别出正方向，而与此相反地，对另外的相-地环路确定了反方向。对于单极接地短路，在使用通常的方向测量算法时也可能给出错误的方向决定。为此，经常将全部三个相导线关断，尽管接地短路仅涉及一条相导线。

为了解决该问题，通常设置另外的保护设备作为备用保护，其按照过电流保护或过电流时间保护（“UMZ特性”或“AMZ特性”）的方法执行对供电线的监视。这样工作的备用保护设备的接地故障保护具有以下的缺点：其比距离保护算法慢得多。另外，过电流保护一方面不总是相选择性的，而另一方面根本不是线选择性的。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于监视本文开头给出的类型的供电线的方法以及一种相应的保护设备，由此，即使在出现按照鲍赫悖论的耦合效应的情况下也能够执行对接地短路的可靠并有选择性的关断。

按照本发明，为了解决上述技术问题，这样对本文开头给出的类型的方法进行设计：在位于供电线的远离供电的末端的测量点上，确定在供电线的各个相导线内的相电流以及零序系统电流；如果各个相电流和零序系统电流基本上大小相等并同相，则产生接地短路嫌疑信号；并且在关于接地短路的存在的进一步监视中引入该接地短路嫌疑信号。

该解决方案基于以下的认知：在鲍赫悖论下，故障影响通过变压器的耦合基本上可归因于严重的零序系统分量，其在变压器的次级侧生成循环的电流流动，该电流流动被均匀地耦合到初级侧的全部三个相导线。为了检查在当前的故障下是否存在鲍赫悖论的效果，因此按照本发明建议，在位于变压器的初级侧的测量点上对相电流和零序系统电流进行如下的检查：相电流和零序系统电流是否基本上（也就是说，在忽略受测量技术限制的误差的条件下）大小相等并具有相同的相位。对存在按照鲍赫悖论的效应的肯定识别以接地短路嫌疑信号的形式报告，该信号相应地被引入对故障的进一步详细说明中。

为了给出一种用于在保护设备中数值识别存在鲍赫悖论的容易的可能性，根据一种按照本发明的优选的实施方式，具体建议：也在测量点上确定正序系统电流和负序系统电流，并且将零序系统电流一方面与正序系统电流比较，另一方面与负序系统电流比较，并且如果零序系统电流既超出正序系统电流又超出负序系统电流预先给定的因子，则产生第一指示信号。另外，也将零序系统电流与各个相电流比较，并且如果零序系统电流与各个相电流几乎大小相等，则产生第二指示信号；并且如果既存在第一指示信号又存在第二指示信号，则产生接地短路嫌疑信号。

该实施方式具有以下的优点：能够舍弃对各个相电流和零序系统电流的相位进行高费用的检查，因为在此通过在测量点上对电流的零序系统分量、负序系统分量和正序系统分量的比较，能够验证相位的一致。然后，对各个电流基于幅值的考察能够实现关于各个相电流和零序系统电流的大小的检查，由此明显简化了该算法。

按照本发明的方法的另一种优选的实施方式被设置为：在存在接地短路嫌疑信号的情况下，为了确定由接地短路所涉及的相导线，执行对在测量点上的正序系统电压和在测量点上的负序系统电压的向量的比较，并且如果由这些向量围成的相位角大约是0°、120°或240°，则产生指明二极接地短路的第一故障类型信号，而在其它情况下，产生指明单极接地短路的第二故障类型信号。

以这种方式，能够非常可靠地确定接地短路的故障类型，也就是说，是单极故障还是二极故障。借助该信息，能够明显简化以下对由接地短路所涉及的故障环路的识别。

因为由于测量学误差而从不出现理想的相位差0°、120°或240°，建议：如果由正序系统电压和负序系统电压的向量所围成的相位角以响应阈值偏离0°、120°或240°，也产生第一故障类型信号，其中，该响应阈值动态地取决于正序系统电压和负序系统电压的高度。按照另一种优选的实施方式，为了具体识别由接地短路所涉及的故障环路，可以进行以下的设置：在存在第一故障类型信号的情况下，将各个相导线的交链的相电压相互比较，并产生第一环路选择信号，其将那些共同产生最低交链的相电压的相导线作为由二极接地短路所涉及的相导线给出；在存在第二故障类型信号的情况下，将各个相导线的相-地电压进行比较，并产生第二环路选择信号，其将具有最低相-地电压的那个相导线作为由单极接地短路所涉及的相导线给出。

由此，由于针对交链的相电压（即在各个相导线之间分别存在的导线-导线电压）或针对各自的相-地电压而相对简单的可测试条件，能够执行对所述故障环路的识别。

另外，按照本发明的方法的另一种优选的实施方式被设置为：为了识别接地短路相对于测量点所在的方向，将负向的零序系统电流向量和所属的零序系统电压向量进行比较，并且如果零序系统电压向量以具有预先给定的差值的相位角滞后于负向的零序系统电流向量，则生成给出接地短路在正方向上的正向信号。

由此能够检测，接地短路就保护设备而言，是位于被监视的供电线上（在正方向上）或是位于该供电线之外（在反方向上）。因为根据零序系统电流和零序系统电压也一起判断了二极接地短路，所以防止了对于故障方向的不一致的决定。

另外，按照本发明的方法的另一种优选的实施方式被设置为：在存在正向信号的情况下，生成故障信号，其导致关断由接地短路分别所涉及的相导线。

以这种方式，特别是对于单极短路，能够有选择地总是仅关断真正由故障所涉及的相导线，而无故障的导线保持接通。

按照本发明的方法的另一种优选的实施方式被设置为：确定由接地短路所涉及的相导线-地环路的阻抗向量，并且在复数平面内的预先给定的激发区域内检查阻抗向量的位置；如果阻抗向量位于激发区域内，则生成确认信号；并且仅当也存在确认信号时，才生成用于关断由接地短路所涉及的相导线的故障信号。

以这种方式，还能够附加地执行对有故障的环路基于阻抗的检测，以便进一步提高故障识别的可靠性。

另外，按照本发明的方法的另一种优选的实施方式被设置为：由距离保护设备实施所述方法，该距离保护设备在使用按照距离保护的类型的故障识别算法的条件下执行对供电线的监视，并且在存在接地短路嫌疑信号的情况下，阻断通常在由距离保护设备实施的故障识别算法的范围内执行的用于识别有故障的环路和故障方向的识别算法。

以这种方式，能够优选地在距离保护设备内实现按照本发明的方法，该距离保护设备通常总是被设置为用于确定所需的测量参数。为了在存在鲍赫悖论的情况下，改进按照常规的距离保护原则的故障识别的不可靠的行为，当鲍赫悖论被肯定识别时，即当存在接地短路嫌疑信号时，阻断在距离保护范围内通常执行的用于环路选择和用于方向识别的算法，并且通过如前述相应的合适的算法进行替代。

关于该保护设备，通过一种用于对三相供电网的单侧供电的供电线关于接地短路的存在进行监视的电力保护设备解决上述的技术问题，其中，该供电线在其远离供电的末端与按照星形-三角形电路运行的变压器连接。该保护设备具有用于探测在位于供电线远离供电的末端的测量点上的相电流和相电压的测量装置，并且具有被设置为处理相电流和相电压的数据处理装置。

按照本发明，将该数据处理装置设置为用于执行按照上述实施方式中任一种所述的方法。

附图说明

以下借助实施例进一步详细描述本发明。其中：

图1示出了单侧供电的供电线的示意图；

图2示出了在单极接地短路的情况下，在供电线的相导线内的电流流动方向的图示；

图3示出了在二极接地短路的情况下，在供电线的相导线内的电流流动方向的图示；

图4示出了在供电线的对称分量中的单极接地短路的图示；

图5示出了在供电线的对称分量中的二极接地短路的图示；

图6示出了用于在供电线中识别接地短路的方法的示意性流程图；以及

图7示出了用于判断接地短路方向的特性曲线族。

在图1至7中，相同的附图标记代表相互对应的部件。

具体实施方式

图1在示意图中示出了没有另外更详细描述的供电网的三相供电线10。该供电线10具有相导线10a、10b、10c，并且从其一个末端11a由仅示意性表示的电能源供电。在其另一个末端11b，即远离供电的末端，供电线10与被连接成星形-三角形运行方式的变压器12连接。这意味着，在变压器的初级侧12a，三个相导线10a-c的绕组被连接成共同接地的星形节点。在变压器的次级侧12b上，各个绕组被连接在各自两个相导线之间。

借助例如可以是距离保护设备的保护设备13a和13b对供电线10进行故障监视，特别是进行验证，是否供电线10的一个或多个相导线10a-c具有与地接触的短路，即接地短路。为此，在位于导线末端11a的测量点14a上的保护设备13a通过仅示意性表示的电流和电压互感器记录关于相电流和相电压的测量值，执行模拟-数字转换并且必要时执行进一步的信号处理，然后在应用所谓的保护算法的条件下评估测量值。以相应的方式，在位于远离供电的另一个末端11b的测量点14b上的保护设备13b记录关于相电流和相电压的测量值，执行模拟-数字转换并且必要时执行进一步的信号处理，然后在应用所谓的保护算法的条件下评估测量值。

如果在保护设备13a或13b评估测量值期间，识别到在供电线10上的故障，特别是识别到接地短路，则向相应的导线开关15a、15b给出故障信号，其通过断开相应的开关触点关断有故障的相导线，例如在图1中的相导线10a。

对于图1所示的具有相连的按照星形-三角形电路运行的变压器12的单侧供电的供电线10的配置，在与地16连接的单极（相导线-地）或二极（相导线-相导线-地）短路的情况下，可能出现鲍赫悖论，在该情况下，故障电流通过在变压器12的次级侧12b上的耦合对初级侧12a的无故障的导线产生影响。

通过变压器12以星形-三角形电路形式的连接以及仅仅由供电线10的远离变压器12的末端11a在供电线10中的电能供应的方式，可以解释鲍赫悖论的出现。变压器通过其结构能够传输电流和电压的所谓零序系统分量。对于零序系统参数，变压器12的具体结构具有相对小的内部的零序系统阻抗，其主要由变压器绕组的漏电感产生。与之相反，此处可以忽略磁化电感，因为其远远大于漏电感以及位于与漏电感并联的电路中。

如果变压器12不对称地运行并具有可识别的零序系统电压，如其在供电线10上出现单极或二极接地短路的情况那样，则形成在变压器绕组内流动的电流的零序系统分量。该零序系统电流不能通过变压器12的次级侧12b向外继续传输，因为变压器12的次级的三角形电路由于缺少接地而不能使零序系统电流流出。电压中的零序系统分量导致在变压器12的次级侧12b连接成三角形的绕组中循环的电流，其通过变压器两侧的磁耦合被传输到变压器12的初级侧12a。因为在次级侧12b的该循环的电流具有相同的相位以及相同的幅值，其导致变压器12的初级侧12a上的相电流也有类似的关系，即，在变压器12的初级侧12a上的相电流具有相同的相位并且具有相同的幅值。

在图2中示意性地给出了在相导线10a和地16之间出现单极接地短路20的情况下，在供电线10的各个相导线10a、10b、10c和变压器12内的电流流动方向。为了简化，对图2中的图示假设：供电网在供电线10的电能供应的末端11a没有接地。由于相导线10a与地16的不希望的电连接，单极接地短路20导致形成有故障的相-地环路，由供电电压源驱动的、具有图2虚线所示流动方向的短路电流在该环路中以非常明显的零序系统分量流过。因为该电压源无接地地工作，所以短路电流只能经过变压器12的绕组流动，并且经过无故障的相导线10b和10c返回能量源。因为变压器12的绕组相互磁耦合，所以在初级侧12a上流动的电流在次级侧12b产生相应的电流并且反之亦然。零序系统电流在变压器12的次级侧12b的三角形绕组内循环，并且在变压器12的初级侧12a感应出相应的电流。从图2能够容易地看出，在考虑在供电线10远离供电的末端的测量点14b上的重要的相电流的情况下，在实际上无故障的相导线10b和10c内能够形成两个虚构的、不涉及短路的相-地环路，其由在变压器12的绕组之间的磁耦合生成。该虚构的环路不允许被考虑到保护算法的计算中。

在图3中示意性地给出了由在相导线10a和地16之间以及在相导线10b和地16之间形成的不希望的地连接30a和30b所形成的二极接地短路的情况下，在供电线10内的电流流动方向。相似于图2所示的单极接地短路，此处在变压器12的次级侧12b的绕组内也形成循环的电流，其再次在初级侧上产生在相导线10a、10b、10c内相互大小相等的相电流。在此，由在测量点14b上的保护设备的角度示出了“虚构的”、不涉及短路的相-地环路（在相导线10c和地16之间），其由在变压器的绕组之间的磁耦合产生。因为是二极故障，该“虚构的”环路可能导致保护算法错误的响应。

从对按照图2和3的电流流动的考虑中能够得出以下的结论：在存在鲍赫悖论的情况下，对相导线相关的电流的评估不足以用于正确识别接地短路。因此必须引入对称分量。为此，必须为两种故障类型（单极或二极接地短路）以对称分量的形式建立两个不同的等效电路。

因此在图4中示出了具有虚线所示的在单极的内部接地短路期间的电流流动的等效电路40。完整的等效电路40由三个串联的部分电路构成，其能够对于每个对称分量被单独地考虑。具体地，该等效电路40包括代表正序系统的部分电路40a、代表负序系统的部分电路40b和代表零序系统的部分电路40c。在考虑时仅示例性地而不限制地假设：在供电线的供电的末端11a上不存在接地。由此，在部分电路40c中能够预料到在位于该末端11a的测量点14a上没有零序系统电流。与之相反，在部分电路40a和40b中，正序系统电流或负序系统电流流过导线阻抗42a或42b。仅在正序系统的部分电路中包括电压源43。

按照星形-三角形电路的变压器被连接到供电线的另一个末端11b。变压器的低的零序系统阻抗41导致在部分电路40c中显而易见地对零序系统电路的短路。此外，这有助于使零序系统电流能够经过零序系统阻抗41流动。因为存在供电线上的接地短路，仅仅能够在测量点14b上识别出鲍赫悖论。

从等效电路40中得出，流动的电流在测量点14b上既不具有正序系统分量也不具有负序系统分量。如果在变压器上连接负载，则在电流中出现正序系统和负序系统分量，但是其明显小于零序系统分量，因为被连接的负载的负载阻抗要比变压器的零序系统阻抗大得多。由于这个原因，基于零序系统分量执行对鲍赫悖论的识别。

在图5中示出了具有在供电线上二极接地短路的情况下的电流流动的等效电路50。在该情况下，完整的等效电路50由三个并联的部分电路构成。具体地，等效电路50包括代表正序系统的部分电路50a、代表负序系统的部分电路50b和代表零序系统的部分电路50c。与按照图4的单极接地短路相似地，在二极接地短路的情况下，在测量点14b不存在（或相比零序系统分量可忽略的）电流的正序和负序系统分量。这个效应再次作为准则被引入用于识别鲍赫悖论。

通过采用相应的适合的保护算法用于供电线关于存在接地短路的监视，也可以对出现鲍赫悖论的接地短路正确地处理并有选择地关断。为此进行多级的流程，其主要包括以下的步骤：“识别鲍赫悖论的存在”、用于识别有故障的环路的“执行合适的环路选择”和用于识别就各个保护设备而言接地短路所位于的方向的“执行合适的方向识别”。借助图6所示的流程图将对相应的保护算法进行描述。在此，仅仅示例性地假设：实施合适的算法的保护设备13a和13b（参看图1）是距离保护设备，其通常在使用传统的距离保护方法的条件下监视供电线10的故障。另外，对于距离保护算法，将下述的合适的保护算法在保护设备13a、13b中实现，该保护算法仅仅当识别到鲍赫悖论时才起作用。

在图6中示出了合适的保护算法的示意性进程。在此，在第一步骤60中，由各个保护设备记录在测量点上的各个相电流和相电压的所需的测量参数。从中，经测量值处理计算相应的正序系统参数、负序系统参数和零序系统参数。

在一个另外的步骤61中，借助所记录或计算的测量参数检测是否存在鲍赫悖论的效应。为此，各个保护设备检测各个相电流和零序系统电流是否大约大小相等并同相，并且必要时，生成接地短路嫌疑信号。在比较相电流和零序系统电流大小时，必须按照以下的公式考虑零序系统电流：

${\underset{\‾}{I}}_0=\frac{{\underset{\‾}{I}}_{L1}+{\underset{\‾}{I}}_{L2}+{\underset{\‾}{I}}_{L3}}{3},$

其中，I ₀表示零序系统电流的向量大小，而I _L1、I _L2和I _L3代表各个相电流的向量大小。

因为各个测量参数相互间的相位的数值确定经常非常成本高，可以通过对以下的两个准则的查询替代对上述条件的验证：

按照第一准则，将零序系统电流与正序系统电流以及负序系统电流比较。如果零序系统电流比其它两个对称的电流分量大得多，则生成第一指示信号，其给出可能存在鲍赫悖论。在此，如果仅仅将对称分量的幅值相互比较已经足够：

|I ₀|>>|I ₁|，

|I ₀|>>|I ₂|

其中，I ₀、I ₁和I ₂表示零序系统电流、正序系统电流和负序系统电流的相应的向量大小。为了使该方法相对于测量错误而变得稳健，并且为了在鲍赫悖论期间可以更安全地响应，应该在使用因子k的条件下执行该检测，该因子具有比1大得多的值：

|I ₀|>k·|I ₁|，

|I ₀|>k·|I ₂|

按照第二准则，将零序系统电流与各个相电流比较，并且如果零序系统电流与各个相电流大约是大小相等的，则生成第二指示信号。可以基于幅值执行该比较，因为对相位的检测已经暗含地包括在第一准则中。因此，关于第二准则检测以下的条件：

k_u·|I _L1|<|I ₀|<k_o·|I _L1|,

k_u·|I _L2|<|I ₀|<k_o·|I _L2|,

k_u·|I _L3|<|I ₀|<k_o·|I _L3|

其中，k_u表示准则响应的百分比的下限，k_o表示准则响应的百分比的上限。如果既存在第一指示信号又存在第二指示信号，则生成接地短路嫌疑信号。

如果在步骤61中如所描述识别到存在鲍赫悖论并且生成接地短路嫌疑信号，则在步骤62中执行对故障类型的识别，即，该故障是单极或是二极接地短路。否则，在步骤63中运行常规的保护算法，即例如距离保护算法。

在步骤62中，通过比较正序系统和负序系统的电压实现对故障类型的确定。以二极接地短路的等效电路（参看图5）为前提，能够很好的看出：对于这种故障类型，负序系统电压和正序系统电压关于幅值是相等的。但是，因为这不是明确识别故障类型的充分准则，所以在该检测中必须也分析这两个分量相互的相位。二极故障的相位差（取决于参考相位）理论上能够具有三个值：0°、120°或240°。在此，基于向量大小构成正序系统和负序系统电压之间的差，因为从幅值不能导出相位角。在此，将分别一个分量在计算上分别旋转120°和240°，因为不知道实际上有故障的环路，并由此不确定在正序系统和负序系统电压之间实际上存在哪种相位差。所以从该计算中产生三个差值，其中，仅有一个符合实际上的故障环路。如果所构成的差值中的一个等于零，则识别出二极故障，并且生成给出二极接地短路的第一故障类型信号。为此进行检测的条件（借助逻辑或联系）是：

|U ₁-U ₂|≈0∨|U ₁-e^j120°·U ₂|≈0∨|U ₁-e^j240°·U ₂|≈0

其中，U ₀是零序系统电压，U ₁是正序系统电压以及U ₂是负序系统电压。指数部分e^j120°或e^j240°表示负序系统电压相对于正序系统电压以各自的相位角做的数学旋转。

因为在测量时可能出现错误或在供电网进行负载传输，在正序系统和负序系统电压之间的向量差可能稍微偏离理想值零。由于这个原因，在实践中，以响应阈值代替零值输入上面的公式，该响应阈值允许尽管可能出现的误差仍选择正确的故障类型。该响应阈值动态地取决于负序系统电压和正序系统电压的大小。如果这两个分量中的其中一个增加，则动态地提高该响应阈值：

S_A=m·max(|U ₁|,|U ₂|)+M

在此，m是预先给出的百分比依赖因子而M是一个恒定的阈值。通过使用动态确定的响应阈值，既在低电流又在高电流的情况下可以对该准则进行响应。如果在正序系统电流和负序系统电流之间的差值满足于施加的动态的准则，则得出二极故障的结论并生成第一故障类型信号。否则，识别出单极故障并生成给出单极故障的第二故障类型信号。

取决于探测到哪种故障类型而以不同的方法探测有故障的环路。如果由第一故障类型信号给出二极接地短路，则在后续的步骤64中检查交链的电压（即在各个相导线之间存在的电压），并且选出共同的交链的电压最低的两个相导线作为由二极接地短路所涉及的相导线。通过第一环路选择信号给出被选出的故障环路。与之相反，如果通过第二故障类型信号给出是单极接地短路，则在可选择的步骤65中检查各个相电压（即在各个相导线和地之间的电压），并且选出具有最低的相电压的相导线作为由单极接地短路所涉及的相导线。通过第二环路选择信号给出被选出的故障环路。

此时在后续的步骤66或67中，检查由各自的环路选择信号所选出的故障环路的阻抗在激发区域内的位置，并且如果故障环路的阻抗位于触发区域内，则生成确认信号。为此，为了判断故障环路阻抗，可以使用通常在距离保护算法范围内应用的激发区域。

只有当生成确认信号时，即被选出的故障环路的阻抗位于各自的激发区域内时，才在最后的步骤68中检查故障就各自的保护设备而言所位于的方向。在此，正方向意味着识别到来自被监视的供电线的方向的故障，而负方向意味着能够推断出在被监视的供电线之外的外部的故障。在鲍赫悖论的情况下，方向识别独立于所识别到的故障类型（单极或二极）不是面向环路的，而是基于零序系统参数被执行的，因为关于相导线的测量参数如对图4和5所描述那样不能提供可靠的结果。为了确定故障方向，考虑零序系统电流和零序系统电压的向量大小。由对图4和5的解释中可见，零序系统参数基本上可以归因于变压器的零序系统阻抗。因为该零序系统阻抗是感性的，可以预期，在正向故障的情况下（即位于导线上的接地短路），零序系统电流滞后于零序系统电压。由于这个原因，可以使用如在图7中示意性示出的方向特性。

为此，图7示出了在复数平面内的图解70，其示出了电流的零序系统分量I ₀和电压的零序系统分量U ₀的实部和虚部。在此，将零序系统电流I ₀的向量画在实轴上并用作参考向量。另外，必须将其旋转180°。原则上可以预期，在接地短路指向正方向时，两个向量，即旋转了180°的零序系统电流和零序系统电压位于复数平面的第一象限。为了也补偿在该情况下由于测量精确度带来的不确定性，通过边界线72和73相应地扩大方向特性。例如，边界线可以位于-22°和+122°。

如果在步骤68中（参看图7）识别到正向故障，则生成正向信号，由此操纵保护设备给出故障信号，其被发送到相应的功率开关15a或15b（参看图1）。当存在故障信号时，功率开关断开其相应的开关触点，以便将各自的有故障的相导线与其余的供电线分离。

通过所描述的合适的保护算法使保护设备、特别是距离保护设备能够即使存在按照鲍赫悖论的效果时，也进行正确的识别和关断接地短路。在使用距离保护设备的情况下，能够充分利用距离保护的高触发速度并能够应用全部的距离保护区（激发区域）。另外，在存在鲍赫悖论的情况下，通过使用合适的保护算法代替通常的距离保护算法避免了错误的距离保护的响应。在供电线末端的、如所解释的在故障期间涉及的变压器能够有效地针对热过载和饱和被保护。

所描述的合适的算法能够相对容易地被集成在任何类型的保护设备、特别是距离保护设备中，因为总归能够提供全部所采用的测量参数。

Claims (10)

1.一种用于对三相供电网的单侧供电的供电线（10）关于接地短路的存在进行监视的方法，其中，该供电线（10）在其远离供电的末端（11b）与按照星形-三角形电路运行的变压器（12）连接，其特征在于：

-在位于供电线（10）的远离供电的末端（12b）的测量点（14b）上，确定在供电线（10）的各个相导线（10a,10b,10c）内的相电流以及零序系统电流；

-如果各个相电流和零序系统电流基本上大小相等并同相，则生成接地短路嫌疑信号；并且

-在关于接地短路的存在的进一步监视中引入该接地短路嫌疑信号。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：

-在所述测量点（14b）上也确定正序系统电流和负序系统电流，并且将零序系统电流一方面与正序系统电流比较，另一方面与负序系统电流比较，并且如果零序系统电流既超出正序系统电流又超出负序系统电流预先给定的因子，则产生第一指示信号；

-也将零序系统电流与各个相电流比较，并且如果零序系统电流与各个相电流几乎大小相等，则产生第二指示信号；并且

-如果既存在第一指示信号又存在第二指示信号，则生成接地短路嫌疑信号。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

-在存在接地短路嫌疑信号的情况下，为了确定由接地短路所涉及的相导线，执行对在测量点（14b）上的正序系统电压和在测量点（14b）上的负序系统电压的向量的比较，并且如果由这些向量围成的相位角大约是0°、120°或240°，则产生指明二极接地短路的第一故障类型信号，而在其它情况下，产生指明单极接地短路的第二故障类型信号。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：

-如果由正序系统电压和负序系统电压的向量所围成的相位角以响应阈值偏离0°、120°或240°，则也产生第一故障类型信号，其中，该响应阈值动态地取决于正序系统电压和负序系统电压的高度。

5.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于：

-在存在第一故障类型信号的情况下，将各个相导线（10a,10b,10c）的交链的相电压相互比较，并产生第一环路选择信号，其将那些共同构成最低交链的相电压的相导线（10a,10b,10c）作为由二极接地短路所涉及的相导线给出；并且

-在存在第二故障类型信号的情况下，将各个相导线（10a,10b,10c）的相-地电压进行比较，并产生第二环路选择信号，其将具有最低相-地电压的那个相导线（10a,10b,10c）作为由单极接地短路所涉及的相导线给出。

6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：

-为了识别接地短路相对于测量点（14b）所在的方向，将负向的零序系统电流向量和所属的零序系统电压向量进行比较，并且如果零序系统电压向量以具有预先给定的差值的相位角滞后于负向的零序系统电流向量，则生成给出接地短路在正方向上的正向信号。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：

-在存在正向信号的情况下，生成故障信号，其关断由接地短路分别所涉及的相导线（10a,10b,10c）。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：

-确定由接地短路所涉及的相导线-地环路的阻抗向量，并且在复数平面内的预先给定的激发区域内检查该阻抗向量的位置；

-如果该阻抗向量位于激发区域内，则生成确认信号；并且

-仅当存在确认信号时，才生成用于关断由接地短路所涉及的相导线（10a,10b,10c）的故障信号。

9.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：

-由距离保护设备（13a,13b）实施所述方法，该距离保护设备在使用按照距离保护类型的故障识别算法的条件下执行对供电线（10）的监视，并且在存在接地短路嫌疑信号的情况下，阻断通常在由该距离保护设备实施的故障识别算法的范围内执行的用于识别有故障的环路和故障方向的识别算法。

10.一种用于对三相供电网的单侧供电的供电线（10）关于接地短路的存在进行监视的电力保护设备（13a,13b），其中，该供电线（10）在其远离供电的末端（11b）与按照星形-三角形电路运行的变压器（12）连接，具有：

-用于探测在位于供电线（10）远离供电的末端（11b）的测量点（14b）上的相电流和相电压的测量装置，和被设置为用于处理相电流和相电压的数据处理装置，

其特征在于：

-所述数据处理装置被设置为用于执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法。

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