CN110460026B - 使用采样值的定向过电流接地继电器(docgr)和操作docgr的方法 - Google Patents

使用采样值的定向过电流接地继电器(docgr)和操作docgr的方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及定向过电流接地继电器(DOCGR)，其用于使用SV远程终端单元(SV‑RTU)和DOCGR之间的通信来执行诸如微电网系统的电源系统的保护性中继，其中，SV‑RTU被配置用于测量分布式电源系统的电压和电流，并从而生成采样值(SV)信号。此外，本公开涉及用于操作DOCGR的方法。本公开提供了分布式电源系统，其包括：电源，用于供应电力；分布式发电机(DG)，用于使用被连接到电网的分布式电源来供应所生成的电力；多个负载，用于消耗从电源和分布式发电机(DG)供应的电力；多个定向过电流接地继电器(DOCGR)，其被提供在电源和分布式发电机(DG)之间并使用采样值(SV)信号；以及SV远程终端单元(SV‑RTU)。

Description

使用采样值的定向过电流接地继电器(DOCGR)和操作DOCGR的 方法
技术领域
本公开涉及用于保护诸如AC电路(特别是微电网)的分布式电源系统的定向过电流接地继电器(DOCGR)，和用于操作DOCGR的方法。更具体地，本公开涉及定向过电流接地继电器(DOCGR)，其用于使用SV远程终端单元(SV-RTU)和DOCGR之间的通信来执行对诸如微电网系统的电源系统的保护性中继，其中，SV-RTU被配置用于测量分布式电源系统的电压和电流，并且从而生成采样值(SV)信号。此外，本公开涉及用于操作DOCGR的方法。
背景技术
作为针对环境和能源问题的解决方案，已经引入了包括可再生能源的各种分布式电源。关于这一点，分布式电源的需求和容量正在迅速增加。
例如，分布式电源可以包括利用可再生能源的光伏发电或风力发电源。然而，在光伏发电或风力发电源中，发电量对天气状况敏感。此外，电力的生产和需求随时间而变化。
因此，为了使这种分布式电源的操作效率最大化，有必要的是，分布式电源应该与能量存储设施的安装一起被连接到配电系统。关于这一点，具有能量存储设施并且被连接到配电系统以从分布式电源向负载高效地供电的小型电源网络被称为微电网。
在电力消费者当中，存在有能力使用他们自己的发电设施通过供电网络来供电的电力消费者。然而，在传统的供电网络中，具有自生成功能的消费者仅仅是自给自足的，并不对整个网络的供电做出贡献。为了解决这个问题，作为技术和发电/电消耗模型的微电网出现，其通过利用从具有分散在供电网络中的自发电的消费者生成的电能来使整个网络的能源利用最大化。
与传统电源系统不同，以微电网形式的分布式电源系统具有多个电源。在这种情况下，当在负载或线路中发生故障时，电流的流动变得非常复杂，造成智能电子设备(IED)的失灵或不正确的非跳闸(non-tripping)。
图1示出了具有传统智能电子设备的分布式电源系统的配置。
如图1中所示，分布式电源系统包括：供应商用电力的电源10；以可再生能源形式供电(包括单独的风力发电机和太阳能发电机)的分布式发电机(DG)20；消耗从电源10和分布式发电机20供应的电力的第一负载30a和第二负载30b；以及被布置在电源10和分布式发电机(DG)20之间的第一智能电子设备40a和第二智能电子设备40b，其在到对应负载的电线路路中的短路或接地故障的情况下使断路器(CB)跳闸以执行关断操作和关闭故障部分。
尽管图1示出了其中两个负载被连接到电源10的配置，但这仅是为了便于说明的示例。负载的数量不限于两个。
如果由于用于供应商用电力的电源10中的电力断电而导致向负载的供电不平稳，则分布式发电机(DG)20可以独立地为第一负载30a供电。关于这一点，第一负载30a和第二负载30b可以根据其预定的重要性级别来与分布式发电机(DG)20建立选择性连接。
另外，第一智能电子设备40a和第二智能电子设备40b检测由电线路的短路或接地引起的故障电流，并且作为响应，使断路器(CB)跳闸以关断。
参考图1，如果由于到第一负载30a的电线路中的短路或接地故障而在第一智能电子设备40a中检测到故障电流，则第一智能电子设备40a使断路器(CB)跳闸以执行关断操作。这致使被连接到对应电线路的第一负载30a和电源10彼此断开连接。
可替选地，如果由于到第二负载30b的电线路中的短路或接地故障而在第二智能电子设备40b中检测到故障电流，则第二智能电子设备40b使断路器(CB)跳闸以执行关断操作。这致使被连接到对应电线路的第二负载30b和电源10彼此断开连接。
如上所述，智能电子设备被安装用于每个对应的电线路，并且针对故障电流情况执行断路器的跳闸操作。
然而，如上所述，与传统电源系统不同，如上所述配置的分布式电源系统具有多个电源。因此，存在发生欠范围(under-reach)的问题，并且因此发生智能电子设备(IED)的失灵或不正确的非跳闸。作为参考，欠范围是指由电源供应的故障电流的值由于分布式电源而变得小于其原始值的现象。因此，智能电子设备的操作范围低于设定范围。例如，欠范围发生在多终端电源的传输线路中。因此，智能电子设备所经历的阻抗大于到实际故障点的阻抗。因此，即使故障点在距离方面落入操作范围内，智能电子设备IDE也可能不正确地非跳闸。
图2是示出了在具有图1中的传统智能电子设备的分布式电源系统中正发生的问题的配置图。
参考图2，当在到第一负载30a的电线路中发生短路或接地故障时，在对应的电线路中生成故障电流Isource_Flt。
关于这一点，在电线路中生成的故障电流Isource_Flt必须具有由电源10供应的电流值(例如，100A)。然而，由于分布式电源，由分布式发电机(DG)20供应的生成电流IDG_Flt可能发生欠范围。这致使具有比故障电流Isource_Flt的原始值更小的值(例如，70A)的电流流动。
如上所述，欠范围可以引起具有低于用于检测电线路中是否存在故障而参考的故障电流的值的电流的流动。由此，第一智能电子设备40a可能无法准确地检测到电线路中是否存在故障。这可能导致发生不正确的非跳闸的问题。
为了克服这个问题，公开了使用智能电子设备之间的通信来检查另一电线路中是否存在故障的方法。
然而，在使用智能电子设备之间的通信的方案中，随着在设备之间交换响应信号，出现了增加信号处理的问题。此外，智能电子设备之间的通信网络由于通信线路的中的故障而可能被禁用。在这种情况下，相关的智能电子设备可能会停止。
发明内容
本公开被设计用于解决以上问题。因此，本公开具有目的：提供定向(directional)过电流接地继电器(DOCGR)，其用于使用SV远程终端单元(SV-RTU)和DOCGR之间的通信来执行诸如微电网系统的电源系统的保护性中继，其中，SV-RTU被配置用于测量分布式电源系统的电压和电流，并且从而生成采样值(SV)信号。此外，本公开具有另一目的：提供用于操作DOCGR的方法。
本公开的目的不限于上述目的。如以上未提及的，本公开的其他目的和优点可以根据以下描述来理解，并且可以根据本公开的实施例而被更清楚地理解。此外，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过权利要求中公开的特征及其组合来实现。
在本公开的一个方面，提供了分布式电源系统，其包括：电源，用于供应电力；分布式发电机(DG)，用于使用被连接到电网的分布式电源来供应生成的电力；多个负载，用于消耗从电源和分布式发电机(DG)供应的电力；多个定向过电流接地继电器(DOCGR)，其被提供在电源和分布式发电机(DG)之间并使用采样值(SV)信号，其中，在与其连接的负载连接的电线路中的短路或接地故障的情况下，所述多个定向过电流接地继电器(DOCGR)中的每个使对应的断路器(CB)跳闸以隔离故障部分；以及SV远程终端单元(SV-RTU)，其用于检测位于电源和分布式发电机(DG)之间的负载连接的电线路中的电流，和用于将检测到的电流值和关于负载连接的电线路的位置的信息传送到定向过电流接地继电器(DOCGR)。
在分布式电源系统的一个实施方式中，SV远程终端单元(SV-RTU)使用光通信将SV信号传送到定向过电流接地继电器(DOCGR)。
在分布式电源系统的一个实施方式中，至少一个SV远程终端单元(SV-RTU)被布置在多个负载和多个定向过电流接地继电器(DOCGR)之间，其中，SV-RTU检测在与其连接的对应电线路中流动的电流值，并且生成包括检测到的电流值和关于对应电线路的位置的信息的SV信号，并将SV信号递送到所有定向过电流接地继电器(DOCGR)。
在分布式电源系统的一个实施方式中，SV远程终端单元检测在位于其中由电源供应的电力和由分布式发电机(DG)供应的电力彼此合并的节点下游的对应电线路的位置中的电流。
在分布式电源系统的一个实施方式中，定向过电流接地继电器(DOCGR)中的每个包括：模数转换器(ADC)，其用于将在对应的电线路处测量到的电压值和电流值转换为数字信号；采样值(SV)接收器402，其用于从SV远程终端单元(SV-RTU)接收SV信号；信号处理器，其用于基于从ADC转换的数字信号和从SV远程终端单元(SV-RTU)接收到的SV信号来执行定向过电流接地继电器(DOCGR)操作，和用于检测对应的电线路中的故障方向；以及断路器控制器，其用于基于由信号处理器检测到的电线路中的故障方向来检测要被保护的区域，和用于控制位于要被保护的区域中的断路器。
在分布式电源系统的一个实施方式中，电线路中的故障方向被检测到，使得当由SV信号指示的线路的位置与对应的定向过电流接地继电器(DOCGR)的位置相关联时，电线路的测量位置指向连接的负载。
在本公开的另一方面，提供了用于使用采样值来操作定向过电流接地继电器(DOCGR)的方法，该方法包括：(a)获取负载连接的电线路到DOCGR的电压和电流数据，和接收包括由SV-RTU检测到的电流数据和该线路的位置信息的采样值(SV)信号；(b)使用信号处理器基于获取的电线路的电压和电流数据(主CT)和SV信号(辅CT)来执行DOCGR(定向过电流接地继电器)操作；(c)当从由处理器基于所获取的电线路的电压和电流数据(主CT)的计算结果确定出该电线路处于故障状态时，则确定由处理器基于SV信号(辅CT)的计算结果；(d)当从由处理器基于SV信号(针对辅CT)的计算结果确定出对应于该SV信号的电线路处于故障状态时，确定该线路的故障方向；(e)当从故障方向确定结果确定出该故障方向指向该电线路时，使用断路器控制器来使断路器跳闸；以及(f)当从故障方向确定结果确定出故障方向指向另一电线路时，则确定在要由定向过电流接地继电器(DOCGR)保护的区域中没有发生故障。
在该方法的一个实施方式中，在(a)中，SV远程终端单元检测在位于其中由电源供应的电力和由分布式发电机(DG)供应的电力彼此合并的节点下游的电线路位置中的电流。
在该方法的一个实施方式中，该方法还包括：当从由处理器基于SV信号(辅CT)的计算结果而确定出对应于该SV信号的电线路处于正常状态时，则确定在要由定向过电流接地继电器(DOCGR)保护的区域中没有发生故障。
在该方法的一个实施方式中，在(d)中，电线路中的故障方向被检测出，使得当由SV信号指示的线路的位置与对应的定向过电流接地继电器(DOCGR)的位置相关联时，该电线路的测量位置指向连接的负载。
在该方法的一个实施方式中，(f)包括对被连接到与负载相对的电线路(故障方向指向该电线路)的定向过电流接地继电器(DOCGR)进行控制，以使对应的断路器跳闸以执行其的关断操作。
根据本公开，在分布式电源所连接的AC电网(微电网)系统中，可以消除欠范围的不利影响。这防止定向过电流接地继电器(DOCGR)失灵或不正确非跳闸，从而有效地保护分布式电源系统。
此外，根据本公开，可以在没有定向过电流接地继电器(DOCGR)之间的通信的情况下，检查相对的电线路中是否存在故障。这可以防止定向过电流接地继电器(DOCGR)的失灵或DOCGR的不正确非跳闸的发生。此外，实现了快速且精确的保护继电器。
除了如上所述的效果以外，本公开的具体效果与用于执行本公开的具体细节一起被描述。
附图说明
图1示出了具有传统智能电子设备的分布式电源系统的配置图。
图2是用于示出在具有传统智能电子设备的分布式电源系统中遇到的问题的配置图。
图3是示出根据本公开的一个实施例的具有使用采样值(SV)的定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统的配置的配置图。
图4是详述图3中的DOCGR的配置的配置图。
图5是示出根据本公开的一个实施例的用于使用采样值(SV)来操作定向过电流接地继电器(DOCGR)的方法的流程图。
图6是示出根据本公开的一个实施例的具有带有采样值(SV)的定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统的操作的框图。
具体实施方式
以下进一步说明和描述各种实施例的示例。将要理解的是，本文的描述并不旨在将权利要求限制于所描述的特定实施例。相反，旨在覆盖可以被包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的可替选方案、修改和等同物。
不同图中的相同附图标记表示相同或相似的元件，并且由此执行相似的功能。此外，为了描述的简明，省略了众所周知的步骤和元件的描述和细节。此外，在本公开的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，将要理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在其他实例中，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地模糊本公开的方面。
将要理解的是，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语被用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，下面描述的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
将要理解的是，当元件或层被称为被“连接到”或“耦合到”另一元件或层时，其可以以直接在另一元件或层上、被连接到或耦合到另一元件或层，或者可以存在一个元件或多个中介元件或层。另外，还将要理解的是，当元件或层被称为“在”两个元件或层之间时，其可以是在两个元件或层之间的唯一元件或层，或者也可以存在一个或多个中介元件或层。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在是对本公开的限制。如本文所使用的，单数形式“一”和“一个”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，术语“包含(comprise)”、“包含(comprising)”、“包括(include)”和“包括(including)”当在此说明书中被使用时，指定所述特征、整数、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、操作、元件、组件和/或其部分的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关列出项目的一个或多个的任何和所有的组合。诸如“中的至少一个”的表达当在元素列表之前时，可以修改整个元素列表，并且可以不修改该列表的单个元素。
除非另外定义，否则本文使用的包括技术和科学术语的所有术语具有与此发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应该被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不被理解为理想化或过于正式的意义，除非在本文中被明确这样定义。
在下文中，将参考附图来详细描述根据本公开优选实施例的使用采样值(SV)的定向过电流接地继电器(DOCGR)和用于操作DOCGR的方法。
图3是示出根据本公开的一个实施例的具有使用采样值(SV)的定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统的配置的配置图。具有图3中所示的定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统的配置仅是示例。因此，具有定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统的组件不限于图3中所示的实施例。可以根据需要添加、更改或删除一些组件。
如图3中所示，根据本公开的一个实施例的具有定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统包括：电源100，其用于提供商用电力；分布式发电机(DG)200，其以可再生能源的形式供电，包括单独的风力发电和太阳能发电；第一负载300a和第二负载300b，其消耗从电源100和分布式发电机200供应的电力；以及第一定向过电流接地继电器(DOCGR)400a、第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b和第三定向过电流接地继电器(DOCGR)400c，其被布置在电源100和分布式发电机(DG)200之间，用于在到对应负载的电线路中的短路或接地故障的情况下使断路器(CB)跳闸以执行关断操作和关闭故障部分。根据本公开的一个实施例的具有定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统还包括SV远程终端单元(SV-RTU)500，其被配置用于检测位于电源100和分布式发电机(DG)200之间的负载连接的电线路的电流值，和用于将检测到的电流值和关于电线路的位置的信息传送到第一定向过电流接地继电器(DOCGR)400a、第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b和第三定向过电流接地继电器(DOCGR)400c。
关于这一点，SV远程终端单元(SV-RTU)500可以使用光通信将SV信号传送到定向过电流接地继电器(DOCGR)。
尽管图3示出了其中两个负载被连接到电源100的配置，但这仅是为了便于说明的示例。负载的数量不限于两个。此外，SV-RTU 500和定向过电流接地继电器(DOCGR)的数量和位置不限于图3中所示的实施例。可以由操作员将SV-RTU 500和定向过电流接地继电器(DOCGR)定位在该系统内的期望位置处。
至少一个SV远程终端单元(SV-RTU)500可以被布置在多个负载和多个定向过电流接地继电器(DOCGR)之间，并且可以检测在对应电线路中流动的电流的值。SV远程终端单元(SV-RTU)500生成包括检测到的电流值和关于对应电线路的位置的信息的采样值(SV)信号，并将生成的信号传送到所有定向过电流接地继电器(DOCGRs)。
然而，SV远程终端单元(SV-RTU)500必须基于由SV远程终端单元(SV-RTU)检测到的电流值来确定是否存在故障。关于这一点，如上面参考图2所描述的，分布式电源引起欠范围，其致使具有比故障电流Isource_Flt的原始值(例如，70A)更小的值的电流的流动。针对这个原因，SV远程终端单元(SV-RTU)500应该检测其中未发生欠范围的位置处的电流。即，SV远程终端单元500应该检测位于其中由电源10供应的电力和由分布式发电机(DG)20供应的电力彼此合并的节点下游的电线路的位置中的电流。因此，可以在其中未发生欠范围的位置处检测由SV远程终端单元(SV-RTU)500检测到的电流值。因此，SV-RTU 500可以检测原始故障电流Isource_Flt值。
此外，第一定向过电流接地继电器(DOCGR)400a、第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b和第三定向过电流接地继电器(DOCGR)400c中的每个可以检查关于从SV远程终端单元(SV-RTU)500传送的SV信号中的对应电线路的位置的信息。相应地，第一定向过电流接地继电器(DOCGR)400a、第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b和第三定向过电流接地继电器(DOCGR)400c中的每个可以使用关于检测到的电流的方向的信息以识别要被保护的区域。
因此，第一定向过电流接地继电器(DOCGR)400a、第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b和第三定向过电流接地继电器(DOCGR)400c中的每个可以使位于要被保护的区域中的断路器(CB)跳闸以执行关断操作。
图4是详述图3中的定向过电流接地继电器(DOCGR)的配置的配置图。
第一定向过电流接地继电器(DOCGR)400a、第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b和第三定向过电流接地继电器(DOCGR)400c具有相同的配置。
如图4中所示，每个定向过电流接地继电器(DOCGR)包括：ADC(模数转换器)401，其将在对应电线路处测量到的电压值和电流值转换为数字信号；SV接收器402，其用于从SV远程终端单元(SV-RTU)500接收SV信号；信号处理器403，其用于基于由ADC(模数转换器)401转换的数字信号和从SV远程终端单元(SV-RTU)500接收到的SV信号来执行定向过电流接地继电器(DOCGR)操作，并且因此用于检测对应电线路中的故障方向；以及断路器控制器404，其用于基于信号处理器403检测到的电线路中的故障方向来检测要被保护的区域，和用于控制位于要被保护的区域中的断路器405。
关于这一点，电线路中的故障方向被检测出，使得当由SV信号指示的线路的位置与对应的定向过电流接地继电器(DOCGR)的位置相关联时，电线路的测量位置指向所连接的负载。
此外，定向过电流接地继电器(DOCGR)功能不限于接地故障检测和保护。定向过电流接地继电器(DOCGR)功能也可以被应用于短路故障检测和保护。
此外，定向过电流接地继电器(DOCGR)还可以包括：HMI(人机界面)406，其接收物理过程命令变化，例如来自网络上的计算机的设定值变化或测量值变化；以及SMPS 407，其用于向继电器(DOCGR)供应所需的电力。
以这种方式，定向过电流接地继电器(DOCGR)检测在其中没有发生欠范围所处的位置处的故障电流值，并基于检测到的值来确定是否存在故障。这可以消除欠范围的不利影响。这可以防止定向过电流接地继电器(DOCGR)的故障或不正确的非跳闸。由于仅存在SV-RTU 500和定向过电流接地继电器(DOCGR)之间的传送包括电流值的SV信号的通信，而没有定向过电流接地继电器(DOCGR)之间的通信，所以另外由定向过电流接地继电器(DOCGR)之间的通信引起的问题可以被解决。
下面将参考附图来详细描述根据本公开的用于使用采样值(SV)来操作定向过电流接地继电器(DOCGR)DOCGR的方法。在图3和图4中，相同的附图标记表示执行相同功能的相同组件。
图5是用于示出根据本公开的一个实施例的用于使用采样值(SV)来操作定向过电流接地继电器(DOCGR)的方法的流程图。
在图5中，定向过电流接地继电器(DOCGR)获取与其连接的负载连接的电线路的电压和电流数据，并从单元500接收包括由SV-RTU 500检测到的电流数据和位置信息的采样值(SV)信号(S10)。
关于这一点，定向过电流接地继电器(DOCGR)可以是位于分布式发电机(DG)200和被连接到电线路的负载之间的定向过电流接地继电器(DOCGR)。例如，定向过电流接地继电器(DOCGR)是指图3中的第三定向过电流接地继电器(DOCGR)400c。
另外，SV-RTU 500必须检测在其中由电源10供应的电力和由分布式发电机(DG)20供应的电力彼此组合的节点下游的电线路中的电流。相应地，由SV远程终端单元(SV-RTU)500检测到的电流值在其中未发生欠范围的位置处被检测到。因此，SV-RTU 500可以检测原始故障电流Isource_Flt值。此外，SV远程终端单元(SV-RTU)500生成包括检测到的电流数据和关于对应的电线路的位置的信息的采样值(SV)信号，并将该SV信号发送到方向过电流接地继电器(DOCGR)。
然后，定向过电流接地继电器(DOCGR)可以使用信号处理器403基于所获得的电线路的电压和电流数据(主CT)和SV信号(辅CT)来执行定向过电流接地继电器(DOCGR)操作(S20)。关于这一点，DOCGR操作是示例，并且本公开不限于此。在下文中，为了便于说明，将描述其中通过执行DOCGR操作来确定电线路中是否存在故障的配置。
如果基于由处理器基于所获得的电线路的电压和电流数据(主CT)的计算结果而确定出所检测的电线路处于正常状态(S30)，则获取与其连接的负载连接的电线路的电压和电流的过程被重复(S10)。
即，如果在对应电线路中检测到的电流低于故障电流，则确定所检测的电线路处于正常状态。关于这一点，由于该定向过电流接地继电器(DOCGR)位于其中没有发生欠范围的分布式发电机(DG)200的上游，所以没有发生当由于欠范围而导致电流具有小于原始故障电流Isource_Flt的电流值(例如，70A)的情况。因此，如果检测到的电流低于故障电流，则所检测的电线路可以被确定为处于正常状态。
此外，当所检测的电线路基于DOCGR的处理器基于所获取的电线路的电压和电流数据(主CT)的计算结果而被确定为处于故障状态时(S30)，则DOCGR分析DOCGR的处理器基于SV信号(辅CT)的计算结果(S40)。即，当在所检测的电线路中测量到的电流高于故障电流时，确定所检测的电线路处于故障状态。
当基于由DOCGR基于SV信号(辅CT)的计算结果(S40)而确定出对应于该SV信号的电线路处于正常状态时，则定向过电流接地继电器(DOCGR)在步骤S70确定出在要被保护的区域中没有发生故障。然而，如果在此系统中发生故障，则定向过电流接地继电器(DOCGR)实施适当的保护措施。作为参考，当对应于SV信号的电线路处于正常状态时，则该电线路处于正常状态。因此，由定向过电流接地继电器(DOCGR)进行的保护操作变得不必要。
在一个实施例中，当对应于SV信号的电线路处于故障状态时，基于由DOCGR基于SV信号(辅CT)的计算结果(S40)来确定故障方向(S50)。即，如果在所检测的电线路中测量到的电流高于故障电流时，则确定所检测的电线路处于故障状态。
关于这一点，由SV-RTU 500检测到的电流值在其中未发生欠范围的位置处被检测到。因此，将不发生具有小于原始故障电流Isource_Flt的电流值(例如，70A)的电流的流动。
关于这一点，电线路中的故障方向被检测出，使得当由SV信号指示的线路的位置与对应的定向过电流接地继电器(DOCGR)的位置相关联时，电线路的测量位置指向所连接的负载。
因此，如果基于故障方向确定结果确定出故障位置位于该电线路内(S50)，则在要由定向过电流接地继电器(DOCGR)保护的区域中已发生了故障。作为响应，定向过电流接地继电器(DOCGR)使用断路器控制器404来使断路器跳闸以执行关断操作(S60)。
在另一方面，如果基于故障方向确定结果(S50)确定出故障位置位于相对的电线路中，则定向过电流接地继电器(DOCGR)确定出在要被保护的区域中没有发生故障(S70)。然而，如果确定在该系统中已发生了故障，则定向过电流接地继电器(DOCGR)可以建立和执行适当的保护操作。例如，被连接到故障方向所指向的相对电线路的定向过电流接地继电器(DOCGR)使对应的断路器跳闸以执行关断操作。
图6是示出根据本公开的一个实施例的具有使用采样值(SV)的定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统的操作的框图。
参考图6，当在到第一负载300a的电线路(F2)上发生短路或接地故障时，第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b获得到与其连接的第一负载300a的电线路的电压和电流数据。此外，继电器400b接收包括由SV-RTU 500检测到的电流数据和位置信息的SV(采样值)信号。
然后，第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b使用信号处理器403基于所获取的电压和电流数据(主CT)和SV信号(辅CT)来执行DOCGR操作。
如果基于由DOCGR基于电线路的电压和电流数据(主CT)的计算结果而确定出所检测的电线路处于故障状态，则第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b分析由DOCGR基于SV信号(辅CT)的计算结果。
此外，如果基于由DOCGR使用SV信号(辅CT)的计算结果而确定出对应于该SV信号的电线路处于故障状态(S40)，则第二定向过电流接地继电器(DOCGR)确定故障方向。由于基于故障方向确定结果而确定出故障方向指向该电线路，所以第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b确定出在其需要保护的区域中已发生故障。相应地，第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b使用断路器控制器404来使断路器跳闸以执行关断操作。
当在到第二负载300b的电线路(F1)中发生短路或接地故障时，第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b获取到与其连接的第二负载300b的电线路的电压和电流数据。另外，继电器400b接收包括由SV-RTU 500检测到的电流数据和位置信息的SV(采样值)信号。
第二定向过电流接地继电器(DOCGR)可以使用信号处理器403基于所获得的电线路的电压和电流数据(主CT)和SV信号(辅CT)来执行定向过电流接地继电器操作。
如果从由DOCGR基于电线路的电压和电流数据(主CT)的计算结果而确定出所检测的电线路处于故障状态，则第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b分析由DOCGR基于SV信号(辅CT)的计算结果。
此外，如果从由DOCGR基于SV信号(辅CT)的计算结果而确定出对应于该SV信号的电线路处于正常状态(S40)，则第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b确定出在要被保护的区域中没有发生故障。
然而，如果确定在该系统中已发生故障，则第二定向过电流接地继电器(DOCGR)400b建立和执行适当的保护操作。例如，被耦合到故障方向所指向的相对电线路的第一定向过电流接地继电器(DOCGR)400a可以使对应的断路器跳闸以执行关断操作。
在以上描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本公开。上面已经说明和描述了各种实施例的示例。将要理解的是，本文的描述并不旨在将权利要求限制于所描述的特定实施例。相反，旨在覆盖可以被包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的可替选方案、修改和等同物。

Claims (9)

1.一种用于使用采样值来操作定向过电流接地继电器(DOCGR)的分布式电源系统，其中，包括：
电源，用于供应电力；
分布式发电机(DG)，用于使用被连接到电网的分布式电源来供应所生成的电力；
多个负载，用于消耗从所述电源和所述分布式发电机(DG)供应的电力；
多个定向过电流接地继电器(DOCGR)，其被提供在所述电源和所述分布式发电机(DG)之间并使用采样值(SV)信号，其中，在与其连接的负载连接的电线路中的短路或接地故障的情况下，所述多个定向过电流接地继电器(DOCGR)中的每个使对应的断路器(CB)跳闸以隔离故障部分；以及
SV远程终端单元(SV-RTU)，其用于检测位于所述电源和所述分布式发电机(DG)之间的负载连接的电线路中的电流，和用于将检测到的电流值和关于所述负载连接的电线路的位置的信息传送到所述定向过电流接地继电器(DOCGR)，
所述电线路中的故障方向被检测出，使得当由所述采样值(SV)信号指示的线路的位置与对应的定向过电流接地继电器(DOCGR)的位置相关联时，所述电线路的测量出的位置指向所连接的负载。
2.根据权利要求1所述的分布式电源系统，其中，所述SV远程终端单元(SV-RTU)使用光通信将所述采样值(SV)信号传送到所述定向过电流接地继电器(DOCGR)。
3.根据权利要求1所述的分布式电源系统，其中，至少一个SV远程终端单元(SV-RTU)被布置在所述多个负载和所述多个定向过电流接地继电器(DOCGR)之间，其中，所述SV远程终端单元(SV-RTU)检测在与其连接的对应电线路中流动的电流的值，并生成包括检测到的电流值和关于所述对应电线路的位置的信息的采样值(SV)信号，以及将所述采样值(SV)信号传送到所有所述定向过电流接地继电器(DOCGR)。
4.根据权利要求1所述的分布式电源系统，其中，所述SV远程终端单元(SV-RTU)检测在位于其中由所述电源供应的电力和由所述分布式发电机(DG)供应的电力彼此合并的节点下游的对应电线路的位置中的电流。
5.根据权利要求1所述的分布式电源系统，其中，所述定向过电流接地继电器(DOCGR)中的每个包括：
模数转换器(ADC)，用于将在被连接到每个继电器的电线路处测量出的电压值和电流值转换成数字信号；
采样值(SV)接收器，用于从所述SV远程终端单元(SV-RTU)接收所述采样值(SV)信号；
信号处理器，用于基于从所述模数转换器(ADC)转换的数字信号和从所述SV远程终端单元(SV-RTU)接收到的采样值(SV)信号来执行定向过电流接地继电器(DOCGR)操作，以检测所述电线路中的故障方向；以及
断路器控制器，用于基于由所述信号处理器检测到的所述电线路中的检测到的故障方向来检测要被保护的区域，和用于控制位于所检测到的要被保护的区域中的断路器。
6.一种用于使用采样值来操作定向过电流接地继电器(DOCGR)的方法，所述方法包括：
(a)获取到所述定向过电流接地继电器(DOCGR)的负载连接的电线路中的电压数据和电流数据，并接收包括由SV远程终端单元(SV-RTU)检测到的电流数据和位置信息的采样值(SV)信号；
(b)使用信号处理器基于所获取的电线路中的电压数据和电流数据和所接收到的采样值(SV)信号来执行定向过电流接地继电器(DOCGR)操作；
(c)当从由定向过电流接地继电器(DOCGR)基于所获取的电压数据和电流数据的计算结果而确定出所述电线路处于故障状态时，确定由所述定向过电流接地继电器(DOCGR)基于所述采样值(SV)信号的计算结果；
(d)当从由所述定向过电流接地继电器(DOCGR)基于所述采样值(SV)信号的计算结果而确定出表现出所述采样值(SV)信号的电线路处于故障状态时，确定故障方向；
(e)当从所述故障方向确定结果确定出所述故障方向指向所述负载连接的电线路时，使用断路器控制器来使断路器跳闸；以及
(f)当从所述故障方向确定结果确定出所述故障方向指向与所述负载连接的电线路相对的电线路时，则确定在要由定向过电流接地继电器(DOCGR)保护的区域中没有发生故障，
在(d)中，所述电线路中的故障方向被检测出，使得当由所述采样值(SV)信号指示的线路的位置与对应的定向过电流接地继电器(DOCGR)的位置相关联时，所述电线路的测量位置指向所连接的负载。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在(a)中，所述SV远程终端单元(SV-RTU)检测在位于其中由电源供应的电力和由分布式发电机(DG)供应的电力彼此合并的节点下游的电线路的位置中的电流。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：当从由所述定向过电流接地继电器(DOCGR)基于所述采样值(SV)信号的计算结果而确定出对应于所述采样值(SV)信号的电线路处于正常状态时，则确定在要由所述定向过电流接地继电器(DOCGR)保护的区域中没有发生故障。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，(f)包括对被连接到相对的电线路的定向过电流接地继电器(DOCGR)进行控制，以使对应的断路器跳闸以执行其关断操作。
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