CN105486913B - 电压评估方法及实施该评估的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种评估具有至少两个相位的电路的其中一个相位的周期性电压如输入电压的方法，该电路包括用于其每个相位的电压传感器，每个电压传感器能够输出表征所述相位的周期性电压(VA，VB，VC)的至少一部分周期的信号(VAr，VBr，VCr)。所述方法包括如下步骤：从电压传感器开始测量代表信号(VAr，VBr，VCr)；由增益放大代表信号(VAr，VBr，VCr)，该增益是电路(1)中不出现电故障时且基于对电路(1)中的所有相位共用的参考电压确定的；使用放大的代表信号(VAc，VBc，VCc)评估周期性电压(VA，VB，VC)。本发明还涉及用于评估电压的设备(10)以及包含该设备(10)的电路。

Description

电压评估方法及实施该评估的装置
技术领域
本发明涉及中压电路以及能够监测这些电路状态的设备。
背景技术
对具有至少两相的中压电路进行监测是一个重要的问题，一旦解决能够预测、检测和/或修正这些电路中发生的故障或失效。使用不同的设备完成这些监测，特别是为了确定针对所配电路的每个相位的电源状态、电压相位以及通过它们的电流量。
在本文件的上述内容以及贯穿其他内容中，中压电路是工作电压在1和35kV之间的电路，并且通常在15和20kV之间。低电压电路是工作电压小于1kV的电路，法国的低电压通常在0.4kV。传统地，从例如中压分布电网的中压电路到例如制造商的用户设备或者一个或若干个个人的用户设备的低压电路的过渡是通过变压器完成的。
用于中压电路的监测设备通常并入执行其他功能的设备中，例如短路器或者这些电路的远程控制设备中，这是出于经济性的考虑。这种并入控制了用于这种监测设备的技术。也就是说，其相对容易的以可接受的精确度将通过中压电路的电流量化，特别是通过远程控制设备，因为对中压的拾取仍然是相对比较困难的。
众所周知，通过测量电容式套管的电压可以获得该信息。然而，电容式套管的数值根据温度和老化非常多变。因此，所获得的电压值并不是非常可靠，在法国差异在±25％是可以接受的，而且特别是电路的不同相位之间存在不平衡。因此，该设备唯一可用的信息是关于相位的。
文件EP2731220A1公开了如何通过使用低压电路中的电压传感器克服这一缺点，其中低压电路与中压电路连接以修正电容式套管处测得的电压值。低压电路中使用的传感器通常不会受到安装在电容式套管内传感器的变动的影响。因此，可以以0.5％到1％的精度数量级评估中压电路中电压的数值。因此，将安装在电容式套管内的传感器获得的关于相位的信息与低压电路传感器评估的电压值合并，有可能精确的评估中压电路每一相位的电压。
然而，该电压评估值将中压电路中的测量值和低压电路中的测量值合并，建立起来相对复杂。
发明内容
本发明的目标在于克服这一缺陷，因此其目的在于提供一种评估具有至少两个相位的电路例如中压电路中的电压的方法，所述方法能够评估所述电路的其中一个相位的电压，将该电压直接比较与使用相同方法评估的电路的其他相位相同类型的另一个电压，但是不要求除了表示中压电路的电压的信号之外的测量。
为了达到此目的，本发明涉及一种评估具有至少两个相位的电路的其中一个相位的周期性电压例如输入电压的方法，该电路包括针对其每个相位的电压传感器，每个电压传感器能够输出表示所述相位的周期性电压的至少一部分周期的信号，该方法包括如下步骤：
-测量代表从电压传感器开始的所述相位的周期性电压的至少一部分周期的信号，
-以电路中不出现电路故障时且基于对电路中的所有相位共用的参考电压确定的增益放大代表信号，
-使用放大后的代表信号评估电压。
采用该评估方法，增益可以用于获得相对电路的所有相位共用的参考电压标准化的评估电压。因此，将相位的评估电压与对其他相位评估的其他电压值进行比较。另外，由于当没有电路故障的时候确定该增益，因此需要考虑电路组件的变化，例如电压传感器所安装在其上的电容器及电网的值，因此可以提供两个相位之间可比较的电压值。
尽管能够相互比较相位电压值从而确定其直流、逆流和/或零序分量并且监测电路很重要，然而精确的数值并不十分有用。因此根据本发明的方法能够满足比较相位之间电压而无需额外测量的问题，例如现有技术中发生的在低压电路中做出测量的情况。另外，由于仅当电路中不发生电路故障的时候确定该增益，因此没有相位不平衡，即使发生电路故障电压值依然可用。
因此该方法可以用于不同的应用场合，特别是测量中压电路的三相电压(电压测量，相位确定，直流、逆流和/或零序分量的确定，幅值，相位计算等)，能量的确定(有源、无源的计算，表观功率，四象限能量计算)，中压是否存在的确定(特别是使能/禁用故障检测和保护算法等)，故障检测和识别(残余电压的确定从而分析故障属性(永久性或间歇的)，由极化电压可能的最准确检测进行的定向故障检测)，以及确定主电压频率和相位从而优化采样。
周期性电压的一部分周期的持续时间可能小于8ms，或者甚至1ms或甚至100μs。通常来讲，周期性电压的一部分周期的持续时间可能是周期性电压的周期持续时间的一半。因此，对于频率为60Hz的周期性电压，周期持续时间的一半为8ms，周期其中一部分的持续时间例如为80μs，其是周期性电压信号的周期持续时间一半的百分之一，或者周期性电压信号的周期持续时间一半的千分之一，8μs。
电压传感器能够输出代表所述相位的周期性电压的至少一部分周期的信号，测量步骤过程中，周期性电压信号的一部分周期为大于测量周期那部分的一部分周期。通常，周期性电压的一部分周期可以是所述周期性电压的一半周期，例如正交替(positivealternation)。
本文的下述以及整个其他部分，电路中的电路故障意味着任何与至少其中一个相位中的故障相应的电路故障，该其中至少一个相位与其他相位相关，例如相位不平衡或者接地故障。
可以包含增益确定步骤，所述步骤包括每n次迭代进行一次的如下子步骤，其中n为大于1的正整数：
-检测是否存在电路故障，
-如果没有检测到电路故障，基于代表信号和参考电压计算增益，如果检测到电路故障，则保持之前确定步骤中计算的增益。
采用这一方式，所使用的增益不会受到电路或电网中的电路故障或失效的影响。因此，即使在这些情况下所评估的电压也是可靠的。
用于检测电路故障的子步骤包括如下操作：
-在代表信号的最大电压值和最小电压值之间确定至少一个值，从给定时间段过程中测量的代表信号的变化值开始，对于电路的其他相位确定相同值，
-将所述值与获得的其他相位的值进行比较，如果获得的一个相位的值与获得的电路其他相位的值不同，则检测到电路故障。
该故障检测方法对于识别具有多个相位的电路中的电路故障特别合适。这些步骤中，检测相位不平衡或者甚至接地故障都非常容易。
如果没有检测到电路故障则计算增益的子步骤包括如下操作：
-确定分析持续过程中代表信号的平均幅值，
-由分析持续过程中的平均幅值和名义参考电压计算增益，该计算优选使用下面的公式做出：
Figure GDA0002220924630000041
其中GX为增益，Vnom为参考电压，||VXr||为分析持续过程中的平均幅值。
如果检测到电路故障，保持之前确定步骤中计算的之前的增益。
该计算可以提供完美的归一化评估电压，该增益基于平均幅值。
评估步骤包括如下子步骤：
-对放大的代表信号施加优选的递归型低通滤波。
递归型低通滤波包括如下操作：
-检测到比激活阈值更大的经过放大的代表信号的变化，该变化表示高频噪声，
-如果检测到放大后的代表信号的变化大于高频噪声的检测阈值，递归地评估放大后的代表信号，从而衰减检测到的高频噪声。
即使当提供代表信号的传感器受到高频噪声的影响时，该低通滤波也可以提供可用的评估电压。还需要注意的是，当传感器仅能提供表示待评估的周期性电压的一种交替类型的信号时，该递归滤波器特别有利。
电压传感器是适用于输出表示周期性电压的一部分周期的信号的传感器，其中评估步骤包括子步骤：
-设定所评估的代表信号为零，在代表信号表示的一部分周期之外。
评估步骤包括如下子步骤：
-将放大的代表信号向量化。
该向量化步骤在处理代表信号从而补偿相移和/或在代表信号中缺少待评估的周期性电压的交替类型时特别有利。
电压传感器是适于从微分或积分元素(例如电路中电容器上测得的电压)输出代表信号的传感器，并且评估步骤包括子步骤：
-将放大的代表信号相位移动90°。
本发明还涉及一种用于评估周期性电压的设备，用于评估具有至少两个相位的电路的相位电压如电路的输入电压，该电路包括针对其每个相位的电压传感器，该电压传感器能够输出表示至少一部分周期性电压的信号，
评估设备包括：
-测量单元，该测量单元配置成用于测量表示从电压传感器开始的、周期性电压的至少一部分周期的信号，
-放大单元，该放大单元配置成用于通过增益放大测量单元获得的代表信号，该增益是当电路中没有发生电路故障的时候且基于对电路中的所有相位共用的参考电压确定的，
-评估单元，该评估单元配置成使用放大信号评估电压，该放大信号表示放大单元输出的电压。
放大单元包括递归滤波器模块，该递归滤波器模块配置用于对放大的代表信号施加递归低通滤波。
使用根据本发明的方法的该评估设备从与该方法相关的优势中受益。
本发明还涉及具有至少两个相位的电路，包括针对其每个相位的电压传感器，该电压传感器能够输出表示周期性电压的至少一部分的信号，该电路包含根据本发明的评估设备。
该电路的优点与根据本发明安装在电路中的评估设备优点同样。
附图说明
在阅读了仅仅为了获得信息而给出的、并且采用参考附图的限制性方式给出的实施例说明后将更好地理解本发明，其中
-图1为中压电路的功能框图，其中安装根据本发明的电压评估设备，
-图2为图1中所示评估设备的部分功能框图，其形成表示中压电路中的电压的信号的测量单元，
-图3为图1中所示评估设备的部分功能框图，其形成由测量单元获得的代表信号的放大单元，
-图4为流程图，表示图1中所示设备中形成评估单元部分的通用操作，
-图5为流程图，表示图4所示流程图中的第一滤波器步骤中的多个子步骤，
-图6为流程图，表示图4所示流程图中的第二滤波器步骤中的多个子步骤，
-图7为流程图，表示图6中流程图子步骤过程中所使用的斜率确定操作，
-图8A、8B和8C均表示电路的其中一个相位的电压以及当使用根据本发明的评估方法时获得的不同电信号。
不同附图中相同的、类似的或者等同的部件具有相同的附图标记，从而有助于不同附图之间的比较。
不同的可能性(变形以及实施例)应当理解为互相不排斥，并且可以相互结合。
具体实施方式
图1为三相电路的功能框图，例如中压/低压变压器电路，包括中压电路和低压电路，低压电路没有示出，以及用于评估变压器中压电路的每个相位的电压的设备。
中压电路还包括至少一个用于其每个相位的电容式套管15A，15B，15C，以及电压传感器，例如与此电容式套管关联的电压存在指示系统(VPIS)14A，14B，14C。
注意到，后缀A，B，C用于表示电路的第一，第二和第三相位，如上参考中给出的以及本文件的其他部分，和用于所有下面所使用的变量。如果其并不是用于参考特定的相位，后缀A，B，C将会被后缀X代替。因此，当后缀X被用于作为后续的附图标记和变量的时候，X可以被后缀A，B和C中任意一个替代。
电压存在指示系统14A，14B，14C可以用于恢复代表信号VAm，VBm，VCm，其表示电容式套管15A，15B，15C末端的电压VAt，VBt和VCt的正交替。因此，每个电压存在指示器14A，14B，14C能够向中压电路的每个相位输出信号VAm，VBm，VCm，其表示输入电压VA，VB，VC的正交替的一部分周期。电容式套管15A，15B，15C末端的电压与中压电路1的相应相位的输入电压VA，VB，VC的导数对应。
评估设备10包括如下如图1所示的：
-测量单元11，该测量单元11配置成用于测量所测得的信号VAm，VBm，VCm，其表示从相应的电压存在指示系统14A，14B，14C开始的电容式套管15A，15B，15C的电压VAt，VBt和VCt的至少一部分，
-放大单元17，该放大单元17配置成用于通过增益GA，GB，GC过滤和调整测量单元11获得的每个相位的代表信号，在中压电路1中不出现电路故障的情况下且基于对中压电路1中所有相位共用的参考电压Vnom确定每个相位的增益GA，GB，GC，
-评估单元12，该评估单元12配置成用于由放大信号VAc，VBc，VCc评估电压VA，VB，VC，放大信号VAc，VBc，VCc代表放大单元17输出的电压。
参考图2，测量单元11包括：
-针对每个相位的电压存在指示系统14A，14B，14C，
-针对每个相位的匹配阻抗系统16A，16B，16C，如图2中所示，
每个匹配阻抗系统16A，16B，16C可以通过选择一个可用电阻改变阻值，这种情况下为六个电阻R1，R2，R3，R4，R5和R6，从而在相应的电压存在指示系统14A，14B，14C的安装过程中，电压存在指示系统14A，14B，14C输出端提供的代表信号VAr，VBr，VCr尽可能地靠近期望的参考电压值Vnom。通常，认为当代表信号VAr，VBr，VCr的幅值在待评估的电压幅值一半和两倍之间的时候，其近似等于期望的参考电压值Vnom。
因此，从电压存在指示系统14A，14B，14C开始，测量单元11可以提供代表中压电路1每个相位电压的信号VAr，VBr，VCr。然后将代表信号VAr，VBr，VCr传送到放大单元17。
参考图3，放大单元17包括：
-低通滤波器181，
-数字-模拟转换器182，低通滤波器181和数字模拟转换器182以数字化子模块18的形式提供，
-对于每个相位，确定元件191A，191B，191C确定数字化的代表信号VAn，VBn，VCn的最大电压值VAmax，VBmax，VCmax，以及最小电压值VAmin，VBmin，VCmin，
-电路故障检测系统192，其配置成用于由最大电压VAmax，VBmax，VCmax和最小电压VAmin，VBmin，VCmin确定电路中是否出现故障，
-计算系统193，其配置用于当中压电路1中对于每个相位都没有出现故障的情况下，且从电压幅值的平均测量值||VAr||，||VBr||和||VCr||以及参考电压Vnom开始计算增益GA，GB，GC，所述计算系统193同样适用于将增益GA，GB，GC施加到相应的数字化代表信号上，从而提供每个相位的放大代表信号VAc，VBc，VCc。
图3中所示的配置中，确定部件191A，191B，191C，检测系统192和计算系统采用放大模块19的形式布置。
因此，电阻变化系统16A，16B，16C输出的代表信号此后被低通滤波器181滤波，以从代表信号消除比数字模拟转换器182的采样频率高0.5倍的多个频率。
由此采用数字模拟转换器182将代表信号VAn，VBn，VCn数字化，将这些信号传送到放大模块19.
确定元件191A，191B，191C分析一段分析时间过程中的数字化代表信号VAn，VBn，VCn，从而确定分析过程中代表信号VAr，VBr，VCr达到的最大电压VAmax，VBmax，VCmax和最小电压VAmin，VBmin，VCmin。将由此确定的最大电压VAmax，VBmax，VCmax和最小电压VAmin，VBmin，VCmin传送到电路故障检测系统192。通常来讲，选定分析持续时间从而覆盖代表信号的较多周期数量，通常一秒钟的分析持续时间非常合适。
检测系统192配置成用于比较电路每个相位所获得的最大电压VAmax，VBmax，VCmax，并由此检测相位电压之间可能的不平衡。该检测系统还能够比较电路中每个相位所获得的最小电压VAmin，VBmin，VCmin，并由此检测相位电压之间可能的不平衡。无论是最大电压VAmax，VBmax，VCmax或是最小电压VAmin，VBmin，VCmin中的不平衡都清晰地表示电路故障或失效，例如接地故障或非零残余电压。
例如，可以通过确认三个最大电压VAmax，VBmax，VCmax与这三个相同电压值的平均值之间的差异是否小于10％进行比较，将任何更大的差异识别为电路中的电故障。
如果检测系统192检测到电故障，则向计算系统193发出通知。
采用这种方式，如果检测系统192检测到电路中的电故障，那么基于相应的平均幅值||VAr||，||VBr||和||VCr||不重新计算增益GA，GB，GC，其中基于电压值VAmax，VBmax，VCmax，VAmin，VBmin，VCmin检测故障；然后对于每个相位保持之前的增益值GA，GB，GC。
另一方面，如果检测系统192没有检测到中压电路1中存在电故障，那么计算系统193计算每个相位的增益GA，GB，GC。如图3所示，基于如下公式做出该计算：
(1)
Figure GDA0002220924630000091
其中GX为给定相位的增益，||VXr||为分析过程中的平均幅值，Vnom为参考电压。
对于每个相位增益GA，GB，GC的计算无需连续完成。尽管电容器15A，15B，15C的电容量会由于温度变化和老化随时浮动，但该浮动还是很慢的。因此，根据本发明的一种可能性，可以定期计算增益GA，GB，GC，例如每小时一次。
显然，检测电路中的电故障仅仅在计算增益GA，GB，GC的过程中进行，或者连续地做出或者定期在频率高于计算增益GA，GB，GC的频率处做出，可以理解的是：在计算增益GA，GB，和GC的过程中进行故障检测。根据该定期并且非连续性计算增益GA，GB，GC的可能性，将增益GA，GB，GC的值保持在两次计算之间，所采用的是与当电路中检测到电故障的时候相同的方式。
计算单元使用由此确定的增益GA，GB，GC将数字化代表信号VAn，VBn，VCn放大，使用如下放大公式：
(2)VXc＝GX×VXn
其中VXc为相位的放大的代表信号，GX为与此相位对应的增益，VXn为该相位的数字化代表信号。
由此放大的代表信号的幅值VAc，VBc，VCc通过参考电压Vnom的方式归一化。因为该参考电压Vnom对于所有相位都是共用的，并且当没有电故障的时候计算增益GA，GB，GC，放大的代表信号VAc，VBc，VCc相互之间是平衡的，并且具有近似相等的幅值。
放大的代表信号VAc，VBc，VCc被传送到放大模块19的输出端，并且此后被传送到评估单元12。
参考图1，评估单元12包括：
-递归滤波器模块200，以及
-向量化模块20。
递归滤波器模块200配置成用于限制出现在放大的代表信号上的高频噪声，并且也可以被称为递归低通滤波器。
递归滤波器模块200根据图4，5和6的流程图中所示的方法操作。
由此如图4所示，递归滤波器模块200配置成用于每次从放大的代表信号开始递增时重复如下全部步骤，步骤E1后初始化该方法：
-通过检测通过零点的递减通道，使周期性检测步骤E2的末端部分对应于正交替，并且将与负向交替对应的周期部分设为零，
-以及同样地递归滤波器步骤E3。
该方法的初始化步骤E1过程中将该方法的如下参数初始化：
-PAZ，如果检测到过零递减通道，那么将设定等于值1的状态变量设为0，
-Tatt，放大的代表信号的正交替开始之后的等待时间，在此期间禁用过零通道检测，这种情况下该变量固定为周期N的三分之一，
-ΔV，当检测到放大的代表信号VAc，VBc，VCc的变化时，将设定为1的放大的代表信号VAc，VBc，VCc的变量的所检测到的状态变量设定为0，
-EST，当激活该评估的时候，将设定为1的放大的代表信号激活评估的状态变量设定为0，
-Sd，常量固定检测阈值，用于检测下一条过零递减通道，该常量例如固定到参考电压Vnom的5％，
-Sa，常量固定评估激活阈值，其中Sa为激活阈值的值，从其开始，放大信号的变化被认为是检测到高频噪声的信号，该高频噪声需要被过滤，该常量例如固定到参考电压Vnom的35％，
-Der(1)到Der(5)，最近5个缓冲值δX(k)的变化符号的滑动状态表的状态值，其是从k迭代到k-4而获得的，将该状态值设定到0。
注意到该方法还会使用不会在初始化步骤E1被初始化的十个其他变量：
-k：时间增量，表示具有k×N的时间变量，其等于待评估的电压周期，其中N为待评估的电压每个周期的采样数，
-αX(k)为放大的代表信号VAc，VBc，VCc所转换成的缓冲值，或者被强制变为0，
-dαX表示在两个时间增量持续时间段，放大的代表信号VAc，VBc，VCc的平均变化量，
-Tzero为检测到过零递减通道后，用于将采样值强制变为0的时间变量，
Test是固定激活评估的持续时间的时间变量，
-VXe(k)是评估的代表信号值，
-δX(k)是迭代k和迭代k-1之间计算的迭代k的缓冲值αX(k)的变化量，
-sg是代表信号平均斜率的状态变量，对于递增的斜率等于值+1，对于递减斜率等于值-1，
-p和n是基于滑动表Der(1)到Der(5)的最近5次迭代过程中分别获得的正向变化值和负向变化值的变量。
图5为流程图，表示检测步骤E2中的子步骤链。由此，检测步骤E2包括如下子步骤和操作：
-E210，通过确认状态变量PAZ的状态，确认是否还没有检测到过零递减通道，
-E220，如果状态变量PAZ等于0，由此没有检测到过零递减通道，那么使用如下公式αX(k)＝VXC(k)将检测缓冲器的值αX(k)固定到信号值VXC(k)，并且递减等待时间Tatt；
-E221，确认等待时间Tatt是否小于0，
-E222，如果等待时间Tatt小于0，换句话说，检测到负向交替在周期的2/3更多处开始，则使用公式
Figure GDA0002220924630000111
计算代表信号的平均变化量dαx(k)。
-E223，通过检查如下关系是否满足：dαX＜0，且|dαX|＞(10％×Sd)，且VXC(k)＜Sd，检测过零递减通道，
-E224，如果在子步骤E223中检测到过零递减通道，将PAZ初始化为1，且ΔV初始化为0，Tzero和Tatt固定为N/3，
-E240，确认值αX(k)的符号(sign)，
-E250，如果αX(k)为零，或者如果其符号为正，继续到递归滤波器步骤E3，
-如果步骤E221处变量Tatt大于0，直接到步骤E240，无需通过E222到E224，
-同样，如果E223中至少一个关系没有满足，就没有检测到过零递减通道，并且直接开始步骤E240，
-如果步骤E210中状态值PAZ的状态不等于0，由此已经检测到过零递减通道，E230将变量Tzero递减1，
-E231，通过检查Tzero为正数，确认所检测的过零通道早于2/3个周期以上，
-E232，如果Tzero为正的，将变量αX(k)设定为0，
-如果Tzero在步骤E231中为负的，E233将状态变量PAZ初始化为0，将VXC(k)的值传送给变量αX(k)，并且固定Tatt为N/3，
-步骤E232以及步骤233后，继续到步骤E240。
采用这种方式，当代表信号处于正交替(E220到E224)时，将VXC(k)的的值传递给αX(k)，并且在负交替(E232)时，将αX(k)设定为0，两种情况下(E240和E241)，消除VXC(k)的负值，这些值必然与电压存在指示系统14A、14B、14C中的噪声有关。
递归滤波器步骤E3包括如下子步骤和操作：
-E310，确认滤波器第一初始化步骤是否已经发生，检查k大于N，换句话说，已经对第一周期的代表信号进行过滤，
-如果还未发生第一初始化，E350检查EST状态变量的状态，
-如果状态变量EST的状态等于1，E351，从之前迭代中所获得的相同值VXe(k)开始，之前对平均斜率的状态变量，对代表信号sg和当前迭代αX(k)与之前迭代αX(k-1)之间的缓冲器值的变化进行迭代，用于使用如下公式
Figure GDA0002220924630000121
评估代表信号的评估值VXe(k)，
-E353，Der表格中的滑动值，其中状态Der(1:4)是由转移到Der(2:5)的迭代推算的，将缓冲器值的变化的符号传送到Der(5)，
-E354，评估值修正，这是通过下面的操作进行的：检查所评估的值VXe(k)是否为正，然后如果不是正的，将所评估的值设定为0，并且确认所评估的值VXe(k)不大于缓冲器值αX(k)，如果后面的值大于缓冲器值αX(k)，则将缓冲器值传送给评估值VXe(k)，
-E360，将评估值VXe(k)传输到矢量化模块20，
-如果过滤器的第一初始化步骤已经在步骤E310中发生了，E330使用如下公式计算迭代k和迭代k-1之间的缓冲器值αX(k)的变化：
δX(k)＝αX(k)-αX(k-1)，
-E331，检查状态变量EST的状态，
-如果状态变量EST的状态为0，E320确认状态变量ΔV的状态,
-如果状态变量ΔV的状态等于1，继续到步骤E350，
-如果状态变量ΔV在步骤E320中为0，E321确认迭代k中的缓冲器值变化值δX(k)大于激活阈值Sa，
-如果迭代k的缓冲器值的变化量δX(k)小于或等于激活阈值Sa，继续到步骤E350，
-如果步骤E321中，迭代k的缓冲器值的变化量δX(k)大于激活阈值Sa，E322改变态变量EST以及ΔV到状态1，
-E323子步骤，确定代表信号的平均斜率的状态变量sg以及用于固定一个时间段的时间变量Test，该时间段中参照图7流程图中所示的操作激活评估，
-继续到E350，
-如果步骤E331中态变量EST被设为状态1，E340中的时间变量Test递减1，
-E341，确认时间变量Test是否已经变为负值，
-如果时间变量Test已经变为负值，E343将状态变量EST变为0，并且将时间变量Test设为0，然后继续到步骤E350，
-如果步骤E341中时间变量Test大于或者等于0，E342通过检查状态变量PAZ等于1，来检查还没有检测到过零递减通道，
-如果状态变量PAZ等于1，继续到E343，
-如果状态变量在步骤E342中等于0，继续到E350，
-如果状态变量在步骤E350中为0，继续到步骤E352，从而将缓冲器值αX(k)传送到评估值VXe(k)中，然后继续到E353。
由此，采用这一递归滤波器步骤，清理所获得的评估的代表信号，因为与负交替对应的代表信号的部分设为0，并且由于子步骤E351中的递归评估，其高频噪声得到削减，在子步骤E320中检测到的高压变化大于激活阈值Sa的情况下完成该步骤，该变化是高频噪声的信号。
子步骤E323，允许确定斜率的符号及递归评估步骤E351实施的时间窗Test的定义。
该子步骤E323包括如下操作：
-E3231计算变量p和n，由滑动表Der(1:5)开始，其中p是值为1的表格Der(1:5)中的格数，其中n是值为-1的表格Der(1:5)中的格数，
-E3232确定是否出现正斜率，如果p大于3检测到正斜率，
-E3233如果检测到正斜率，状态变量Sg变为+1，时间变量Test变为N/9，
-E350继续到步骤E3的下一个子步骤，也就是E350，
-如果步骤E3231中没有检测到正斜率，换句话说，p小于或者等于3，E3234中状态变量sg变到-1，
-E3235，通过确定变量n是否大于或等于3检测负斜率，
-如果没有检测到负斜率，由此n等于2，时间变量Test变为N/9，然后继续步骤E3中的下一个子步骤，也就是E350，
-如果步骤E3234中检测到负斜率，换句话说，变量n大约或等于3，E3236将时间变量Test变为N/3，然后继续到步骤E3的下一个子步骤，也就是E350。
采用这种方式，评估代表信号过程中的评估窗作为斜率的函数变化，上升斜率中(p>3)以及具有较低斜率(p＝3以及n＝2)的情况下，斜率被固定为周期的九分之一，负斜率(n≥3)情况下，斜率被固定为周期的三分之一。
将递归滤波器模块200评估后的代表信号传送到矢量化模块20。
矢量化模块20配置成用于向评估的代表信号VAe，VBe，VCe施加离散傅里叶变换，也被称为TFD，从而获得频率空间的矢量表示。
矢量化模块20还配置成用于转化矢量化后代表信号
Figure GDA0002220924630000147
的相位，从而补偿一个事实引起的相移，也就是代表信号VAr，VBr，VCr是在电容式套管15A，15B，15C上测得的。同样地，矢量化模块20还配置为补偿一个事实，即测得的代表信号仅包括待评估信号的正交替。该相移和对负交替损失的补偿使用如下的矢量变换做出：
(3)
Figure GDA0002220924630000141
换句话说
Figure GDA0002220924630000142
由此，矢量化模块20可以提供中压电路1的每个相位电压的矢量图。
根据本发明的一个变型，在该变形中矢量化模块也可以执行附加的低通滤波，代表信号作为相移的变化矢量化后，考虑到单一的交替特性，矢量化模块20可以执行如下的计算：
(4)
Figure GDA0002220924630000143
其中，
Figure GDA0002220924630000144
为给定时刻的矢量化的代表信号，
Figure GDA0002220924630000145
为矢量化的代表信号，相移为周期的四分之一，
Figure GDA0002220924630000146
为矢量化的代表信号，相移为代表信号周期的一半。
因此，该电压评估设备可用于评估电路其中一个相位的电压。使用包括下列步骤、子步骤和操作的评估方法做出该评估：
-测量表示电路相位电压的信号VAm，VBm，VCm，这种情况下是由电压存在指示器输出的电压，
-使用阻值变化系统16A，16B，16C中的电阻R1，R2，R3，R4，R5变化所测量的代表信号VAm，VBm，VCm，
-从适应后的代表信号VAr，VBr，VCr开始，将代表信号数字化并放大，由增益GA，GB，GC开始，该增益是电路中不存在电故障时并且基于对所有相位共用的参考电压Vnom确定的，
-清理放大的代表信号VAr，VBr，VCr，从而将正电压交替外的放大的代表信号在相应的电容式套管15A，15B，15C末端重置为0，
-使用递归滤波器评估代表信号，所述滤波器适于递归地衰减其检测过程中的高频噪声，
-所评估的代表信号矢量化，
-将所评估的代表信号相移-90°，并且以因数2放大。
在使用递归滤波器评估代表信号的步骤中执行如下操作：
-检测放大的代表信号的变化大于激活阈值，该变化是高频噪声的指示信号，
-当检测到放大的代表信号的变化大于激活阈值时，递归地评估放大的代表信号从而衰减高频噪声。
图8A到图8C分别针对电路第一、第二和第三相位示出如下内容：
-中压电路的输入电压VA，VB，VC，
-适应后的代表信号VAr，VBr，VCr，
-放大的代表信号VAc，VBc，VCc，
-评估的代表信号VAe，VBe，VCe。
这些图中，0.67秒之前的第一部分表示中压电路1状况良好，没有电故障，而0.67秒之后的第二部分表示电路第一相位具有相地(phase-earth)故障的情况，特别如图8A中所示。
因此可以看出没有故障出现的时候对代表信号的归一化使得评估各个相位的电压成为可能，各相位电压可以极好的互相比较，并且可以表征施加在中压电路1上的真实电压。同样地，第一相位出现故障的情况下评估的电压可以用于识别故障，该评估可用于提供表示故障发生情况时的电压。
很明显，如果上面所公开的实施例中电压传感器为电压存在指示器14A，14B，14C，则本发明同样也可以用于另一种类型的电压传感器。因此作为变型，每个电容式套管15A，15B，15C可以安装具有分离联接的电势分支(Potential Takeoff with SeparableConnection)类型即所熟知的PPACS的电压传感器。
采用该变型，因为该传感器提供了对所装备的电容式套管15A，15B，15C两种交替电压的访问，因此该评估设备和评估方法是适配的。因此，采用本发明该变型的评估单元12和矢量化模块20的相移操作不是必要的。

Claims (13)

1.一种中压电路的周期性电压的评估方法，所述周期性电压为具有至少两个相位的中压电路的其中一个相位的电压，所述中压电路包括针对其每个相位的电压传感器，每个电压传感器能够输出代表信号(VAr，VBr，VCr)，所述代表信号表示所述相位的周期性电压(VA，VB，VC)的至少一部分周期，所述方法包括如下步骤：
-使用电压传感器测量表示所述相位的周期性电压的至少一部分周期的代表信号(VAr，VBr，VCr)，
-由增益(GA，GB，GC)放大代表信号(VAr，VBr，VCr)，所述增益是在中压电路(1)中不出现电故障时、且基于对中压电路(1)中的所有相位共用的参考电压(Vnom)确定的，
-使用放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)评估周期性电压(VA，VB，VC)。
2.根据权利要求1所述的评估方法，其中包括增益(GA，GB，GC)确定步骤，所述步骤包括每n次迭代执行一次的如下子步骤，其中n为大于1的正整数：
-检测是否存在电故障，
-如果没有检测到电故障，基于代表信号(VAr，VBr，VCr)和参考电压(Vnom)计算增益(GA，GB，GC)，如果检测到电故障，保持前面确定步骤过程中计算的增益(GA，GB，GC)。
3.根据权利要求2所述的评估方法，其中检测电故障的子步骤包括如下操作：
-利用在给定时间段过程中测量的代表信号(VAm，VBm，VCm)的变化值，在代表信号的最大电压值(VAmax，VBmax，VCmax)以及最小电压值(VAmin，VBmin，VCmin)之间确定至少一个值，对于中压电路的其他相位确定相同的值，
-将所述值与获得的其他相位的值进行比较，如果获得的一个相位的值与获得的中压电路其他相位的值不同，则检测到电故障。
4.根据权利要求2所述的评估方法，其中如果没有检测到电故障而计算增益(GA，GB，GC)的子步骤包括如下操作：
-在分析持续过程中确定代表信号(VAr，VBr，VCr)的平均幅值(||VAr||，||VBr||，||VCr||)，
-由分析持续过程中的平均幅值(||VAr||，||VBr||，||VCr||)和名义参考电压(Vnom)计算增益(GA，GB，GC)，如果检测到电故障，则保持之前确定步骤中计算的之前的增益(GA，GB，GC)。
5.根据权利要求4所述的评估方法，其中在计算增益(GA，GB，GC)的操作过程中，使用下面的公式做出该增益计算：
Figure FDA0002280795550000021
其中GX为增益，Vnom为参考电压，||VXr||为分析持续过程中的平均幅值。
6.根据权利要求1所述的评估方法，其中评估步骤包括如下子步骤：
-对放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)施加低通滤波，所述低通滤波为递归型。
7.根据权利要求6所述的评估方法，其中递归低通滤波包括如下操作：
-检测到比激活阈值(Sa)更大的放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)的变化，该变化表示高频噪声，
-如果检测到放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)的变化大于激活阈值(Sa)，则递归地评估放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)，从而衰减检测到的高频噪声。
8.根据权利要求1所述的评估方法，其中电压传感器是适于输出表示周期性电压的一部分周期的信号的传感器，并且其中评估步骤包括子步骤：
-在代表信号(VAr，VBr，VCr)表示的一部分周期之外，设定所评估的代表信号(VAe，VBe，VCe)为零。
9.根据权利要求1所述的评估方法，其中评估步骤包括如下子步骤：
-将放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)向量化。
10.根据权利要求1所述的评估方法，其中电压传感器是适于从中压电路中的微分或积分元素输出代表信号的传感器，并且评估步骤包括子步骤：
-将放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)相位移动90°。
11.一种周期性电压的评估设备(10)，用于评估具有至少两个相位的中压电路(1)的其中一个相位的电压，如中压电路的输入电压(VA，VB，VC)，所述中压电路(1)包括针对其每个相位的电压传感器，所述电压传感器能够输出表示至少一部分周期性电压的代表信号(VAr，VBr，VCr)，
所述评估设备(10)的特征在于，其包括：
-测量单元(11)，所述测量单元配置成用于使用电压传感器测量表示周期性电压的至少一部分周期的代表信号，
-放大单元(17)，所述放大单元配置成用于通过增益(GA，GB，GC)放大测量单元获得的代表信号，所述增益(GA，GB，GC)是当中压电路(1)中没有发生电故障的时候、且基于对中压电路(1)中的所有相位共用的参考电压(Vnom)确定的，
-评估单元(12)，所述评估单元配置为使用由放大单元(17)输出的、电压的放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)评估电压。
12.根据权利要求11所述的评估设备(10)，其中放大单元包括递归滤波器模块(200)，所述递归滤波器模块配置成用于向放大后的代表信号(VAc，VBc，VCc)施加递归低通滤波。
13.具有至少两个相位的中压电路(1)，包括用于其每个相位的电压传感器，所述电压传感器能够输出表示周期性电压的至少一部分的代表信号(VAr，VBr，VCr)，其特征在于：它包括根据权利要求11和12中的任何一个的评估设备(10)。
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