CN103688434A - 单侧馈电的供电线路中的故障识别和故障定位 - Google Patents

单侧馈电的供电线路中的故障识别和故障定位 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于确定单侧馈电的供电线路（10a）中有故障的区段的方法，该供电线路被开关装置（13a-d）划分为多个区段（14a-c），其中，每个开关装置（13a-d）配备有测量装置（15a-d）。为了尽可能灵敏并可靠地实施该方法，建议在所述方法中执行以下步骤：每个测量装置（15a-d）在各自开关装置（13a-d）的区域中布置的测量点（16a-d）处采集电流信号，该电流信号表明在各自测量点（16a-d）处流动的电流，在形成电流采样值的条件下对该电流信号进行采样，并且从电流采样值中确定电流测量参数；每个测量装置（15a-d）形成作为瞬时电流测量参数与先前的电流测量参数的差的δ电流值，该先前的电流测量参数是之前确定的电流信号的、规定数量的周期，比较δ电流值与电流阈值，并且如果δ电流值高于电流阈值，则识别到电流跳跃；每个测量装置（15a-d）当其识别到电流跳跃时发送表明电流跳跃的第一状态消息；并且故障定位装置将故障识别为位于供电线路（10a）的以下区段（14a-c）中，该区段的一个末端由其测量装置（15a-d）识别到电流跳跃的开关装置（13a-d）限定，而另一个末端由其测量装置（15a-d）未识别到电流跳跃的开关装置（13a-d）限定。本发明还涉及一种相应的测量设备。

Description

单侧馈电的供电线路中的故障识别和故障定位
技术领域
本发明涉及一种用于确定单侧馈电的供电线路中有故障的区段的方法，该供电线路被开关装置划分为多个区段，其中，每个开关装置配备有测量装置。
背景技术
在中压或低压层上的电能供应网被用于将电能传输到单独的终端用电器。自从放宽能量供应以来，在许多国家还更多地进行分散式馈入到能量供应网。这种分散式馈入例如是所谓的可再生式产能器，即基于短期可恢复的能量源（如风或太阳辐射）提供电能的产能器。这样的产能器例如可以是风力设备或光电设备。
在中压或低压层上的能量供应网经常包括单侧馈电的供电线路，为了有效的监控而将供电线路划分成多个区段。相对于交织网络，这样的网络形式也被称为辐射网络。在此，借助开关装置对每个区段在其终端进行限定，根据其开关性能可以将开关装置以功率开关或隔离开关的形式构造。利用单独的区段可以连接以电力负载形式的单独的终端用电器或者以馈入形式的产能器；这种结构特别是在以美国为标志的市场中常见。但是，在以西欧为标志的市场中，也使用具有这样的单侧馈电的供电线路的能量供应网，例如在较低的中压范围（大约20kV）内的电缆网络。
对于中压和低压的辐射网络，在供电线路的区段之一出现故障的情况下，特别是出现短路情况下，应当在短时间内进行准确的故障识别和故障定位，即，必须快速并可靠地识别并切断故障涉及的区段。
为了故障识别和故障定位，经常使用机电式短路指示器，其被直接安装在供电线路的各个区段。但这只在明显超过供电线路的额定电流的高短路电流时才起作用。对设备的读取大多数手动进行，即，经常在相对长时间后，才确定具有短路故障的区段。例如在德国专利文件DE 10 2007 020 955 B4中公知了一种这样的短路指示器。
根据欧洲专利文件EP 0 554 553 B1还公知了一种通过开关装置（所谓的分段器（“Sectionalizer”））对供电线路的区段互相限定的方法。为开关装置分别配备了保护装置。通过通信导线将各个保护装置互相连接，并且与主保护装置连接。由主保护装置识别故障情况。主保护装置向各个保护装置发送请求，各个保护装置根据电压信号检测是否在其所属的区段上存在故障，并且返回相应的响应。根据响应识别到要将无故障区段与有故障区段分离的保护装置促使相应的开关装置的开关触点断开。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种尽可能灵敏并可靠的开头给出类型的方法以及一种执行这种方法的测量装置。
为了解决该技术问题，根据本发明建议一种方法，其中，每个测量装置在各自开关装置的区域中布置的测量点处采集电流信号，该电流信号表明在各自测量点处流动的电流，在形成电流采样值的条件下对该电流信号进行采样，并且从电流采样值中确定电流测量参数；每个测量装置形成作为瞬时电流测量参数与先前电流测量参数的差的δ电流值，该先前的电流测量参数是之前确定的电流信号的、规定数量的周期，比较δ电流值与电流阈值，并且当δ电流值高于电流阈值时识别到电流跳跃；每个测量装置当其识别到电流跳跃时发送表明电流跳跃的第一状态消息。故障定位装置将故障识别为位于供电线路的以下区段中：该区段的一个末端由其测量装置识别到电流跳跃的开关装置限定，而另一个末端由其测量装置未识别到电流跳跃的开关装置限定。
根据本发明的方法的优点在于，通过形成δ电流值可以进行非常灵敏的故障识别，因为排除了电力负载或者流入或流出的电流的影响，而只考虑故障重要的部分。由此使该方法能够达到低于供电线路的额定电流的灵敏度，从而也能探测高电阻的故障。
为形成δ电流值而使用的先前电流测量参数例如可以是在当前电流测量参数之前确定的电流信号的2或3个周期。规定的数量不必是整数，但是通常建议选择整数，以避免拍频效应（Schwebungseffekt）。例如利用在600Hz和1kHz之间的采样频率进行对电流信号的采样。
第一状态消息例如可以包括二进制信息，从而不需要高带宽的通信连接对其进行传输。
在多相供电线路的情况下，对于每一相特别执行根据本发明的方法。
根据本发明的方法的优选实施方式设置了，从电流采样值中确定电流测量参数作为有效值或基波分量。
该实施方式的优点在于，为执行根据本发明的方法只需测量电流信号，从而在此可以不必使用昂贵的电压转换器。于是，仅利用测量的电流进行δ电流参数的计算以及故障识别和故障定位。
但是，如果本来具有电压转换器，或者应当将其也用于其它目的，则可以设置为，根据电流采样值和对应的电压采样值来计算电流测量参数。在该情况下，电流测量参数例如可以是电功率（例如有功功率或无功功率）。
按照根据本发明的方法的另一种实施方式可以设置为，静态地规定电流阈值。
静态规定的优点在于，相对少的设备配置对其就已足够，并且因此可以进行相对简单的设备参数设定。在该情况下，必须这样规定静态电流阈值，使得由于在各自区段内的负载变化或装载过程造成的电流波动不被评估为电流跳跃。用于设定静态电流阈值的合适的值处于对于各自区段有效的额定电流的例如大约5%至15%之间。
替代静态规定电流阈值，也可以按照根据本发明的方法的另一种实施方式，动态规定电流阈值。
以这种方式可以使各自使用的电流阈值匹配于各自区段的当前运行状态。
具体地，在此可以设置为，根据差电流值动态地形成电流阈值，通过使用在供电线路的区段两端处确定的电流测量参数之间的差来形成该差电流值。
由此某种程度上在区段的两端处进行了对正常运行下的负载电流和馈入的测量，从而在运行期间可以进行响应灵敏度的适应性匹配（例如匹配于自身适度改变的负载关系或馈入关系）。为了对各自区段上的故障情况不进行无意的适应性匹配，应当为形成差电流值而引用这样的电流测量参数，对其未识别到电流跳跃。
按照根据本发明的方法的另一种优选实施方式，还可以设置为，如果先前的电流测量参数超过预先给定的对比阈值，则代替先前的电流测量参数，使用规定的最大值来形成δ电流值。
由此可以有利地避免在故障过程中的转换器饱和情况下，出现测量装置的不希望的电流跳跃识别。
例如可以根据差电流值来形成对比阈值，通过使用在供电线路的一个区段两端处确定的电流测量参数之间的差来形成该差电流值。
具体地，例如可以通过使用差电流和额定电流，按照以下公式形成对比阈值：
IV=IN,i+IDiff,i，
其中，IV表示对比阈值，IN,i表示在测量位置i处有效的额定电流，并且IDiff,i表示在测量位置i处形成的差电流值。
根据本发明的方法的另一种优选实施方式设置为，故障定位装置是至少一个测量装置的组成部分。
在这种情况下，通过一个或多个测量装置本身执行故障的识别和定位。
但是，替代地也可以设置为，故障定位装置是与测量装置不同的中央评估装置的组成部分。
评估装置例如可以是单独的装置，其中集成了设置于供电线路馈入处的保护设备，或者是网络控制技术（例如SCADA系统，SCADA监督控制和数据采集）的组成部分。
根据本发明的方法的另一种优选实施方式设置为：只要测量装置未识别到电流跳跃，则该测量装置在有规律的时间间隔内发送表明未识别到电流跳跃的第二状态消息，并且测量装置在小于发送第二状态消息的时间间隔的时间间隔内重复第一状态消息。
在该情况下，第二状态消息表示循环消息，其有规律地报告各自区段的正常运行状态。为此使用的时间间隔例如可以在秒的间隔范围（例如在大约1至10秒之间）。第一状态消息相反表示自发性消息，其在识别到电流跳跃时立即中止，并且在极短时间内（几毫秒内）重复。以这种方式，一方面可以根据按规定接收的第二状态消息检查各个测量装置与故障定位装置之间的通信连接的功能性，另一方面可以确保在识别到可能指出故障的电流跳跃时，直接产生第一状态消息。通过经常重复第一状态消息可以确保关于电流跳跃的信息安全到达接收器，而不会由于通信连接上的单独的电报损失而丢失。
例如可以设置，将状态消息作为广播消息或组播消息发送。由此实现将状态消息中包含的信息不只传输给一个接收器，而是几乎同时传输给全部（广播）或多个（组播）接收器。
可以通过任意方法传输状态消息。在最简单的情况下，为此可以在铜导线（Pilot Wire，控制线）处施加二进制信号。另外可以使用不同的传输协议（例如DNP3（分布式网络协议））或控制协议（例如Modbus）。
按照一种特别优选的实施方式，例如可以设置，按照标准IEC61850将状态消息形成为GOOSE消息。
在特别是规定了电力开关设备中的通信的标准IEC61850中描述了GOOSE消息（Generic Object Oriented Substation Event，通用面向对象变电站事件），其特别是适合于极快速地传输短内容（特别是二进制）。
对于传输第一状态消息，例如关于IEC61850的GOOSE消息，按照根据本发明的方法的另一种实施方式不需要精确的时间同步。考虑关于通信网络的最大运行时间已经足够。在此可以设置，如果在利用在区段的一个末端处的测量装置识别到电流跳跃之后的最大时间段之内，未出现在该区段的第二末端处的测量装置的第一状态消息，则故障定位装置将故障识别为位于供电线路的特定区段上。
最大时间段例如可以考虑在各自测量装置与故障定位装置之间的传输时间，以及对于电流信号在各自测量位置处的非同步采样的储备时间。
为了进一步提高针对故障判断的安全性，可以按照根据本发明的方法的另一种优选实施方式设置，只有在识别到电流跳跃的测量装置的δ电流值超过根据差电流值形成的确认阈值时，故障定位装置才将故障识别为位于特定区段上，其中通过使用在供电线路的一个区段两端处确定的当前电流测量参数之间的差来形成该差电流值。
由此特别在基于识别电流跳跃的情况下，可以将相对小选择的电流阈值设置为用于识别实际存在的故障的另外的条件。
如果在各个区段处的开关装置是适合关断故障电流的功率开关，则可以按照根据本发明的方法的另一种优选实施方式设置，在供电线路的特定区段上识别到故障的情况下，直接断开对供电线路的该区段进行限定的开关装置。
替代地，为此也可以设置，在供电线路的特定区段上识别到故障的情况下，首先断开在开关装置馈入侧前置的功率开关，在断开该功率开关之后，才断开对供电线路的该区段进行限定的开关装置。
在该替代方案中，区段处的开关装置可以是比功率开关成本更低的具有相对低开关功率的隔离开关，因为通过在馈入侧设置的功率开关来关断故障电流，该功率开关近似构成了供电线路的主开关。
在此还可以设置，在断开对有故障的区段进行限定的开关装置之后，再次接通功率开关。
以这种方式，可以及时恢复直到有故障区段的终端用电器的能量供应。
为了也能够对位于有故障区段后的负载尽可能快地恢复能量供应，在此可以另外设置，在断开对有故障的区段进行限定的开关装置之后，还接通连接开关，其将供电线路的与有故障区段的馈入远离的末端相邻的部分与另外的馈入连接。
由此可以及时再次向布置在未涉及故障的区段上的负载和馈入供电。
上述技术问题也通过一种用于确定单侧馈电的供电线路中有故障区段的测量装置来解决，其中该供电线路通过开关装置划分为多个区段，并且其中可以将该测量装置配备给开关装置之一。
根据本发明设置，测量装置用于执行按照权利要求1至17中任一项所述的方法。
多个这样的测量装置与故障定位装置共同构成了用于确定单侧馈电的供电线路中有故障区段的系统。在此，故障定位装置可以是测量装置的组成部分、作为单独的设备实施或者集成在上级设置的保护或控制装置中。
附图说明
以下结合实施例详细解释本发明。附图中：
图1示出了具有两个单侧馈电的供电线路的电能供应网的第一实施方式的示意图；
图2示出了具有中央故障定位装置的电能供应网的第二实施方式的示意图。
具体实施方式
图1以示意图形式示出了电能供应网10的一部分，其中该电能供应网例如可以是中压配电网。能量供应网10包括第一供电线路10a和第二供电线路10b。由变压器11a、11b单侧地给供电线路10a、10b馈入电能。可以由一个或多个源进行变压器初级侧的馈电。供电线路10a、10b在其与馈入远离的末端借助通常断开的连接开关12在特定情况下可以互相耦接。对此将在之后详细研究。
在按照图1的实施例中，为了简单起见，两个供电线路10a和10b的结构相同，从而在以下说明中除了明确指出的地方，借助供电线路10a来代表两个供电线路10a和10b。
借助开关装置13a-d将供电线路10a划分为多个区段14a-c。在此，每个区段14a-c由开关装置13a-d中的两个来限定。根据开关性能，开关装置13a-d可以是隔离开关或功率开关。馈入侧设置了功率开关13e，其可以将整个供电线路10a与通过变压器11a的馈入断开，并且由此某种程度上被用作供电线路10a的主开关。
各个开关装置13a-d配备有测量装置15a-d。测量装置获取在各自开关装置13a-d附近布置的测量位置16a-d处的电流信号，该电流信号表明在供电线路中各自测量位置16a-d处流动的电流。功率开关13e配备有保护设备15e。
利用供电线路10a的每个区段14a-c，可以连接以负载形式的用电器或者以源形式的产能器。例如在图1中示出了负载17a和17b以及源17c，它们与区段14a-c相连。
通过通信连接19将各个测量装置15a-d互相连接，从而可以在测量装置15a-d之间交换信息。将保护设备15e同样与通信连接19连接。在此，通信连接可以任意地实施，在最简单的情况下，其可以是铜导线（控制线“PilotWire”），通过其可以传输电信号。此外，也可以使用例如基于以太网的复杂的通信连接，特别是通信总线。
在图1中以所谓的“单线视图”示出了能量供应网10，在该“单线视图”中只示出了能量供应网的一相。实际上，能量供应网10通常是多相（例如三相）网络。因此相应地，针对每个存在的相执行以下描述的方法。
如果在区段上出现故障（例如短路），则一方面尽可能快地识别故障并关断故障电流。另一方面，必须识别并隔离供电线路的故障涉及的区段，以便能够尽可能快地给正常的区段再次供应电能。
以下借助在区段14b存在短路18的例子，解释用于确定有故障区段的方法。
每个测量装置通过在测量位置16a-d布置的电流转换器来为每一相采集电流信号。由采样装置在形成与相相关的电流采样值的条件下对该采集的电流信号进行采样。例如可以按照600Hz至1kHZ的采样率进行这样的采样。根据采样值，利用计算装置（例如测量装置的数字信号处理器（DSP）或中央处理器（CPU））确定电流测量参数。在此，电流测量参数例如可以是基波（例如电流信号的50Hz分量）的有效值或绝对值。通过基于电流采样值的数字滤波获得基波的绝对值，其中，一个相应匹配到基波的滤波器确定采样值的正弦分量，并且另一个匹配到基波的滤波器确定采样值的余弦分量。为了构造基波的绝对值，确定分量（正弦和余弦）平方和的开方。如果应当抑制电流测量参数中的调和谐波，其例如通过接通测量位置16a-d之间的变压器产生，则使用了基波的绝对值。如果电流测量参数中的调和谐波应当一起被评估，则可以通过形成有效值来实现。一般可以在出现强的谐波分量的情况下，暂时短暂抑制测量装置15a-d中和/或保护设备15e中的保护功能。使用基波的有效值或绝对值的优点在于，为此除了采集电流信号之外，不必执行其它的测量，从而只需要电流转换器。但是，如果已经存在电压转换器或者为了其它目的需要附加的电压转换器，则也可以根据电流采样值和对应的电压采样值的运算关系来形成电流测量参数（例如以有功功率或无功功率的形式）。通过测量设备的合适的参数设定，可以由能量供应网的运营者选择应当如何形成电流测量参数的方式。
电流测量参数的确定在每个测量装置中提供值Ij(t)，其中，j表示各自的测量装置（例如由供电线路10a的第二测量装置15b形成电流测量参数I2(t)）。这里为简单起见只考虑一相。实际上，如前所述为供电线路10a的全部相进行电流信号的测量和电流测量参数的计算，并且为全部测量位置持续执行。
从当前计算的电流测量参数的值减去先前的电流测量参数，从而得到作为差的δ电流参数DIj(t)。先前的电流测量参数已经在电流信号的几个（例如2至3个）周期（N）之前被形成，并且被存储在各自的测量装置中（例如在环形存储器中）。先前的电流测量参数不必一定是先前确定的电流信号的整数数量的周期，但是为了避免拍频效应而建议使用整数数量。例如在使用在两个周期（N）之前形成的电流测量参数的情况下，按照以下公式确定δ电流参数：
DIj(t)=Ij(t)-Ij(t-2N)。
δ电流参数DIj(t)在稳定运行下具有接近零的值，因为在供电线路10a的各自区段14a-c上不出现电流变化。
在每个测量装置15a-d中，将各自的δ电流值与电流阈值SI进行比较，并且如果δ电流值高于电流阈值，则识别到在各自区段上的电流跳跃。在此，电流跳跃被理解成特定最小参数的正向电流变化。在识别到电流跳跃之后，测量装置15a-d通过通信连接19直接发送第一状态消息S1j，其表明在测量位置j处识别了电流跳跃。第一状态消息S1j例如可以是简单的二进制信号（低，高）。在一种优选的实施方式中，将这样的二进制信号作为以所谓GOOSE消息形式的组播消息，按照标准IEC61850进行传输。
在图1的例子中，故障电流IF流过短路位置18，由变压器11a馈入该故障电流。保护设备15e识别到电流跳跃。测量装置15a和15b同样识别到电流跳跃，并且发送第一状态消息S11和S12。其余的测量装置15c和15d相反未识别到电流跳跃（例如因为流过的电流保持相等或甚至下降），并且不发送第一状态消息。替代地可以设置，所有未识别到电流跳跃的测量装置在有规律的间隔内、即周期性地发送第二状态消息S2j，其中，发送这样的第二状态消息的时间间隔例如可以是几秒。特别地，如果状态消息是GOOSE消息，则也重复发送第一状态消息S1j，其中，重复第一状态消息的时间间隔远小于（例如几毫秒）用于第二状态消息的时间间隔。
例如可以使用静态值作为用于评估δ电流值的电流阈值SI，例如在对于各自区段14a-c有效的额定电流IN的大约5%至15%的情况下可以这样设定（即在电流阈值是额定电流的5%的情况下，δ电流值的变化小于额定电流的5%不产生电流跳跃识别）。在此，恒定的δ电流值、微小的电流变化、负载下降或关断外部的短路电流不触发电流跳跃识别。
但是，也可以动态确定电流阈值，并且将其与差电流值的高度（例如差电流值的25%）相匹配，通过使用相邻测量装置之间的电流采样值的差的绝对值来确定该差电流值。具体地，例如可以按照以下公式构造差电流值：
IDiff,j=Ikorr+k*|(Ij-Ij+1)|。
在此，Ikorr是各自区段的修正值，其应当平衡在确定电流采样值时（例如通过负载电流、转换器误差等）的误差。安全因子k影响灵敏度，即，在更高k值的情况下，提高了用作δ电流值的电流阈值的差电流值，并且用于识别电流跳跃的方法因此变得不敏感（安全因子例如可以取k=1…1.2的值）。为了确定差电流值，必须将各自的电流测量参数Ij在测量装置15a-d之间按相进行交换。这通过GOOSE消息经由通信网络例如在1秒的间隔内进行，并且只能在δ电流值近似零的情况下进行。选择动态的阈值的优点在于，在差电流值中考虑了在区段14a-c上由于负载或源而流出或流入的电流。如果不存在负载或源，则该方法具有最大的灵敏度。
第一状态消息S1j被传输到故障定位装置，故障定位装置例如可以是一个测量装置（或全部测量装置）的组成部分或者被集成在保护设备15e。在保护设备中，故障定位装置例如可以与那里的触发条件相关联（例如过电流保护或距离保护）。故障定位装置识别到短路位于以下区段：该区段被这样的测量装置限定，其中一个识别到电流跳跃，而另一个未识别到电流跳跃。在图1的情况下，测量装置15b识别到电流跳跃，而测量装置15c未识别到电流跳跃。这可以由故障定位装置根据存在或缺少各自的第一状态消息来进行识别。在该情况下，故障定位装置因此识别到短路在区段14b。
如果开关装置13a-d是适合关断短路电流的功率开关，则可以直接断开对供电线路10a的有故障区段14b进行限定的开关装置13b和13c。这可以由测量装置15b和15c自身操纵，或者由保护设备15e借助相应的触发命令来触发。
如果开关装置13a-d仅是具有较小开关性能的隔离开关，则在定位了故障在区段14b之后，首先断开在馈入侧前置于开关装置13a-d的功率开关13e。由此，如果通过功率开关13e关断的供电线路10a上的全部测量位置16a-d处的电流下降到电流阈值之下，则在测量装置15a和15b中的电流跳跃识别回退，由此构造第一状态消息。在断开功率开关13e之后，才通过操纵断开开关装置13b和13c来断开限定区段14b的开关装置13b和13c。这可以通过测量装置15b和15c本身进行。替代地，通过功率开关控制装置或保护设备15e导致开关装置13b和13c的断开。利用开关装置的处于断开状态的反馈信号，可以再接通功率开关13e。在断开对有故障区段14b进行限定的开关装置13b和13c之后，可以接通连接开关12，其将供电线路10a的与有故障区段14b的馈入远离的末端相邻的部分（即区段14c）和第二供电线路10b连接，从而可以重新建立对该正常区段14c的能量供应。
为了能够更可靠地形成δ电流值，并且避免由可能在短路期间出现的转换器饱和造成的影响，还可以设置，如果先前的电流测量参数超过预先给定的对比阈值，则代替先前的电流测量参数，使用规定的最大值来形成δ电流值。在此，对比阈值IVgl例如也可以匹配于差电流值，另外还可以考虑对各自测量位置有效的额定电流：
IVgl,j=IN,j+IDiff,j。
在此，最大值同样可以取对比阈值的大小。由此对于较大的电流（特别是短路电流），根据当前计算的电流测量参数与对比阈值IVgl的恒定值的差来形成δ电流值。这避免了待评估的δ电流值在一定数量的周期之后变成零，并且避免了由于之后的电流转换器饱和而通过由此产生的δ电流导致超越函数。这样，在短路期间流经的电流被限制到与短路关系重要的分量。
例如可以通过将各自测量装置15a-d的第一状态消息S1j与时间标记（Zeitstempel）相对应，并且在测量装置15a-d中同步进行电流信号的采样，由此来辅助由故障定位装置进行的故障定位。特别简单地，但是也可以利用非同步工作的测量装置15a-d来执行以上描述的方法，方法是：如果在利用区段14b的一个末端处的测量装置15b识别到电流跳跃之后的最大时间段内，未出现在区段14b的第二末端处的测量装置15c的第一状态消息S13，则故障定位装置将故障识别为位于供电线路的特定区段。在此假定测量装置15a-d在识别到电流跳跃后直接发送第一状态消息S1j。因此，最大时间段包括从各自的测量装置15a-d到故障定位装置的最大传输时间加上在各个测量装置中用于非同步执行电流跳跃识别的储备时间段。最大传输时间段相当于各自测量装置15a-d与故障定位装置之间的平均传输时间的两倍，或者相当于消息来回传输所需的传输时间。这可以通过测试消息的简单的时间标记进行测量。
为了能够利用该方法更可靠地区分由于较大负载变化（例如接通大功率的用电器）引起的电流跳跃和由于短路引起的电流跳跃，可以另外设置，只有在识别到电流跳跃的测量装置（这里是测量装置15b）的δ电流值高于根据差电流值形成的确认阈值时，故障定位装置才将故障识别为位于特定区段。差电流值自适应于较慢的负载变化，从而通过该附加的可靠性检查可以更好地将电流跳跃分类为属于负载或者属于故障。对δ电流值的高度的检查可以通过故障定位装置来执行，或者通过各自的测量装置本身来实现。在最后提到的情况下，在不满足可靠性条件时，通过各自的测量装置来抑制第一状态消息的发送。
最后，图2示出了能量供应网的实施例，其中，只是故障定位装置的位置与图1中的情况不同。代替集成在测量装置或保护设备中，故障定位装置按照图2被集成在网络控制中心（例如SCADA系统）的数据处理装置20中，该网络控制中心控制并监督能量供应网的运行。除此之外，对故障识别和故障定位会应用已经对应图1描述的措施，所以在此不再特别讨论。
总而言之，以上描述了一种能够在单侧馈电的供电线路中进行故障识别和故障定位的方法。针对供电线路的区段上的馈入或用电器，该故障识别和故障定位是可靠的，并且是通过灵敏的电流测量方法实现的，在监视各自线路区段的测量设备中执行该电流测量方法。原则上只需要通过电流转换器测量的电流，从而不必设置昂贵的电压转换器（但是在存在电压转换器的情况下，也可以参考电压信号）。本方法的特征在于，只传输小（大部分为二进制）的参数，其例如可以按照IEC61850以GOOSE消息的形式形成。可以在测量设备本身或上级设置的设备（例如可以设置于馈入处）中进行信号的评估。通过断开对有故障线路区段进行限定的开关装置可以将其从网络中隔离。利用另外的开关操作，可以给网络的未涉及短路的线路区段再次供应电流。由此可以在秒范围内再次建立未涉及的线路区段的电流供应。

Claims (18)

1.一种用于确定单侧馈电的供电线路（10a）中有故障的区段的方法，该供电线路被开关装置（13a-d）划分为多个区段（14a-c），其中，每个开关装置（13a-d）配备有测量装置（15a-d），其特征在于，在所述方法中执行以下步骤：
-每个测量装置（15a-d）在各自开关装置（13a-d）区域中布置的测量点（16a-d）处采集电流信号，该电流信号表明在各自测量点（16a-d）处流动的电流；
-每个测量装置（15a-d）在形成电流采样值的条件下对该电流信号进行采样，并且从电流采样值中确定电流测量参数；
-每个测量装置（15a-d）形成作为瞬时电流测量参数与先前的电流测量参数的差的δ电流值，该先前的电流测量参数是之前确定的电流信号的、规定数量的周期；
-每个测量装置（15a-d）比较δ电流值与电流阈值，并且如果δ电流值高于电流阈值，则识别到电流跳跃；
-每个测量装置（15a-d）当其识别到电流跳跃时发送表明电流跳跃的第一状态消息；并且
-故障定位装置将故障识别为位于供电线路（10a）的以下区段（14a-c）中，该区段的一个末端由其测量装置（15a-d）识别到电流跳跃的开关装置（13a-d）限定，而另一个末端由其测量装置（15a-d）未识别到电流跳跃的开关装置（13a-d）限定。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，
-从所述电流采样值中来确定电流测量参数作为有效值或基波分量，或者从所述电流采样值和对应的电压采样值中来计算电流测量参数。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
-静态地规定所述电流阈值。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
-动态地规定所述电流阈值。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，
-根据差电流值动态地形成所述电流阈值，通过使用在供电线路（10a）的一个区段（14a-c）的两端处确定的电流测量参数之间的差来形成所述差电流值。
6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-如果先前的电流测量参数超过预先给定的对比阈值，则代替先前的电流测量参数，使用规定的最大值来形成δ电流值。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，
-根据差电流值来形成所述对比阈值，通过使用在供电线路（10a）的一个区段（14a-c）两端确定的电流测量参数之间的差来形成所述差电流值。
8.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-所述故障定位装置是至少一个所述测量装置（15a-d）的组成部分。
9.按照权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，
-所述故障定位装置是与所述测量装置（15a-d）不同的中央评估装置（例如20）的组成部分。
10.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-只要所述测量装置（15a-d）未识别到电流跳跃，则该测量装置在有规律的时间间隔内发送表明未识别到电流跳跃的第二状态消息；并且
-所述测量装置（15a-d）在小于发送第二状态消息的时间间隔的时间间隔内重复第一状态消息。
11.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-按照标准IEC61850将状态消息形成为GOOSE消息。
12.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-如果在利用区段（14a-c）的一个末端处的测量装置（15a-d）识别到电流跳跃之后的最大时间段内，未出现在该区段（14a-c）的第二末端处的测量装置（15a-d）的第一状态消息，则所述故障定位装置将故障识别为位于供电线路（10a）的特定区段（14a-c）。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，
-只有在识别到电流跳跃的测量装置（15a-d）的δ电流值高于根据差电流值形成的确认阈值时，故障定位装置才将故障识别为位于特定区段（14a-c），其中通过使用在供电线路（10a）的一个区段（14a-c）的两端处确定的电流测量参数之间的差来形成所述差电流值。
14.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-在供电线路（10a）的特定区段（14a-c）上识别到故障的情况下，直接断开对供电线路（10a）的该区段进行限定的开关装置（13a-d）。
15.按照权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，
-在供电线路（10a）的特定区段（14a-c）上识别到故障的情况下，首先断开在馈入侧前置于开关装置（13a-d）的功率开关（13e），并且在断开该功率开关（13e）之后，才断开对供电线路（10a）的该区段（14a-c）进行限定的开关装置（13a-d）。
16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，
-在断开对有故障区段（14a-c）进行限定的开关装置（13a-d）之后，再次接通所述功率开关（13e）。
17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，
-在断开对有故障区段（14a-c）进行限定的开关装置（13a-d）之后，还接通连接开关（12），其将供电线路（10a）的与有故障区段（14a-c）的馈入远离的末端相邻的部分和另外的馈入相连接。
18.一种用于确定单侧馈电的供电线路（10a）中有故障的区段的测量装置（15a-d），该供电线路被开关装置（13a-d）划分为多个区段（14a-c），其中，能够将所述测量装置（15a-d）配备给所述开关装置（13a-d）中的一个，其特征在于，
-所述测量装置（15a-d）被设计用于执行按照权利要求1至17中任一项所述的方法。
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