CN111226363B - 用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置 - Google Patents

用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111226363B
CN111226363B CN201780095652.XA CN201780095652A CN111226363B CN 111226363 B CN111226363 B CN 111226363B CN 201780095652 A CN201780095652 A CN 201780095652A CN 111226363 B CN111226363 B CN 111226363B
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
phasor
voltage
fault
voltage phasor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780095652.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111226363A (zh
Inventor
O.D.奈杜
N.乔治
S.斯里瓦斯塔娃
S.伽嘉莱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Energy Co ltd
Original Assignee
Hitachi Energy Switzerland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Energy Switzerland AG filed Critical Hitachi Energy Switzerland AG
Publication of CN111226363A publication Critical patent/CN111226363A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111226363B publication Critical patent/CN111226363B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/042—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned combined with means for locating the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/265—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents responsive to phase angle between voltages or between currents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Abstract

本发明提供了一种用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置。该方法包括根据混合线路的每个端子处的电压和电流的测量来获得正序电压相量和正序电流相量。该方法还包括计算针对每个端子的电压相量，其中使用针对第二端子和第三端子中的一个所获得的至少电压相量和电流相量以及针对第一端子所获得的电流相量来执行针对第一端子的电压相量的计算。此后，该方法包括基于针对每个端子的所计算电压相量和所获得的电压相量的比较来确定混合线路具有故障的区段。另外，该方法包括利用基于对具有故障的区段的确定而生成的重新跳闸信号来控制开关装置。

Description

用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及多端子混合线路中的故障区段识别。
背景技术
在功率传输线路中，自动接入（auto-reclosure）（或自动重闭合）被称为开关装置（例如，电路断路器）的自动闭合，以便恢复传输线路中的服务。它在由于受保护线路上的故障而导致开关装置的跳闸之后执行。由于架空传输线路上的大量故障是瞬时性故障，因此自动重闭合可以用来快速对线路重新通电并且恢复服务。
对于自动重闭合功能，尤其是在具有地下线缆的线路的情况下，要进行某些考虑。由于地下线缆中的故障趋向于永久性，因此重要的是，对于地下线缆不进行自动接入。当故障处于线缆上时，自动重闭合可通过使功率系统的诸如电路断路器、变电站变压器和/或附近部件之类的功率线缆和设备经受附加应力而使它们被损坏。
对于混合线路中的自动接入必须进行特别考虑。混合功率传输线路（混合线路）是具有非均匀线路阻抗特性的传输线路。换句话说，混合线路具有至少两个线路区段，其中一个区段的阻抗特性（例如，浪涌阻抗）不同于其它（一个或多个）区段的阻抗特性。只有当可以确定故障是在线缆部分上还是在架空线路部分上时，才可以对这样的线路进行选择性的自动接入。这使得故障区段识别（FSI）在这些系统中是关键的。
FSI对于多端子混合线路（例如，三端子或抽头线路）变得更加相关和关键。在这样的线路中，故障可能发生在架空线路、地下线缆中，或者发生在（一个或多个）架空线路和/或线缆之间的结点处。而且，架空线路上的一些故障（例如，由于闪电导致的故障）可能导致对线路的其它部分的损坏（例如，绝缘击穿/线缆端接损坏）。
另外，在多端子混合线路中，架空线路区段的数量通常大于地下线缆区段的数量。因此，为了可靠的功率系统操作，精确的FSI是对于选择性地使故障部分跳闸的需要。
故障位置是用于减少维护时间和增加系统可用性的重要参数。在多端子线路中，由于不正确的FSI，精确的故障位置的问题变为多倍的。因此，FSI成为用于在多端子混合线路中获得可靠故障位置的强制输入。
发明内容
本发明的各个方面涉及多端子混合线路中的故障区段识别。混合线路连接三个或更多个端子（多端子混合线路）。例如，混合线路可以是连接第一端子、第二端子和第三端子的三端子线路。在这样的三端子线路中，可以存在三个区段和一个结点（例如，用于三个区段的公共结点（或抽头）），其中第一区段在第一端子和结点之间，第二区段在第二端子和结点之间，并且第三区段在第三端子和结点之间。
本发明提供了一种用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法。例如，由于如同坏天气、风载碎片等的干扰，在多端子混合线路中可能存在电气故障。在这种情况下，线路的一部分或整个线路可以与功率传输网络的其余部分断开，以防止故障/损坏传播到电气设备。通过控制连接到混合线路的开关装置（例如，通过智能电子装置（IED））来实现保护。控制开关装置包括操作开关装置以连接或断开线路。开关装置可以是电路断路器，并且开关可以利用自动重合闸控制。
该方法利用与控制开关装置相关联的一个或多个处理器来执行。例如，该方法可以由具有处理器的IED来实现。这可以是与线路区段、结点、端子等中的一个相关联的IED。IED从连接到混合线路的一个或多个测量设备接收一个或多个信号。例如，测量设备可以包括电流互感器、电压互感器、基于传感器的测量设备（例如，罗戈夫斯基线圈、非常规仪表互感器等）和/或类似物，其提供与如从混合线路感测的电流、电压或其它信息对应的信号。例如，电流互感器向IED提供单相/多相电流信号，而电压互感器可以向IED提供单相/多相电压信号。
在实施例中，IED从测量设备接收（一个或多个）信号，并且从其中获得测量。在另一实施例中，测量设备通过总线（例如，过程总线）发布（publish）测量，并且IED（例如，订阅以便从这样的总线接收数据）通过总线接收测量。
在实施例中，该方法利用用于多端子混合线路中的故障区段识别的装置来实现，其中该装置具有多个模块。多个模块可以包括但不必限于输入接口、相量计算模块、故障区段识别模块和跳闸模块。每个模块执行该方法的一个或多个步骤。此外，可以使用一个或多个处理器来实现多个模块。例如，一个或多个处理器可以是IED的处理器。
该方法还可以利用与多端子混合线路相关联的装置和服务器之间的通信来实现。在这里，该方法的一些步骤可以利用服务器的一个或多个处理器来执行（例如，使用来自多端子混合线路的各个端子处的各个测量设备的测量来计算或使用模型），而其它步骤利用装置的一个或多个处理器来执行（例如，通过装置的一个或多个处理器来生成用于控制开关装置的重新跳闸信号）。
该方法包括根据多端子混合线路的每个端子处的电压和电流的测量获得正序电压相量和正序电流相量。要注意，相量可以从装置处的测量（例如，从端子的IED处的电流/电压互感器接收）或者从其它装置（例如，与其它端子相关联的其它IED）接收的测量来获得。在这里，装置（例如，服务器）可从网络中的所有IED收集电流相量和电压相量（例如，通过通信信道）。
该方法还包括计算针对多端子混合线路的每个端子的电压相量。使用针对第二端子和第三端子中的一个所获得的至少电压相量和电流相量以及针对第一端子获得的电流相量来执行针对第一端子的电压相量的计算。
计算针对每个端子的电压相量的步骤可以包括计算针对端子的两个电压相量。在这种情况下，使用针对第二端子获得的电压相量和电流相量来计算针对第一端子的第一电压相量，并且使用针对第三端子获得的电压相量和电流相量来计算针对第二端子的第二电压相量。在这里，基于所计算的电压相量与所获得的电压相量的比较来针对端子选择两个所计算的电压相量中的一个。例如，选择电压相量，针对所述电压相量，在所计算的值和所获得的值之间的差在两者之中最低。类似地，可以针对其它端子计算电压相量。
在实施例中，计算针对第一端子的电压相量包括基于针对第二端子获得的电压相量和电流相量以及连接第二端子与结点的区段的阻抗特性来计算结点处的电压相量。此后，基于针对节点计算的电压相量、针对第一端子获得的电流相量以及连接第一端子与结点的区段的阻抗特性来计算针对第一端子的电压相量。这种计算还可以基于针对第三端子（代替第二端子）获得的电压相量和电流相量。
另外，该方法包括基于针对每个端子的所计算的电压相量与所获得的电压相量的比较来确定多端子混合线路的具有故障的区段。在实施例中，确定具有故障的区段包括比较针对每个端子的所计算的电压相量与所获得的电压相量之间的差。考虑其中针对每个端子的差小于阈值的情况。在这种情况下，可以确定故障在结点处。在实施例中，可以将端子识别为健康区段或非故障区段，并且将其它区段推断为故障，针对所述端子，所计算的电压相量与所获得的电压相量之间的差在所有差之中最低。例如，如果从端子B计算的端子A电压几乎等于在端子A处的测量的电压（差为最低的），则可以在区段CJ（即，在端子C和结点之间）上识别故障。在另一实施例中，与端子相关联的区段可以被识别为具有故障的区段，针对所述端子，所计算的电压相量和所获得的电压相量之间的差在所有差之中最高。
在实施例中，该方法包括根据所确定的区段来确定故障的位置，其中针对对应端子的所计算的电压相量和电流相量被用于确定故障的位置。
该方法还可以包括利用用于保护多端子混合线路的重新跳闸信号（在利用如同电路断路器的开关装置跳闸之后生成的跳闸信号）控制开关装置，其中基于对具有故障的区段的确定来生成重新跳闸信号。重新跳闸信号与自动重闭合功能相关联，并且响应于确定具有故障的区段是架空线路区段而生成重新跳闸信号。换句话说，自动重闭合功能仅在确定故障在架空线路区段中时被启用，并且在确定故障在地下线缆中时不被启用（阻断）。该重新跳闸信号可以利用IED（例如，第一端子处的IED）生成，以用于控制相关联的开关装置（例如，电路断路器）。
附图说明
本发明的主题将在下面的文本中参考在附图中图示的示范性实施例更详细地解释，其中：
图1是根据本发明的实施例的多端子混合线路的简化表示；
图2是根据本发明的实施例的用于从混合线路获得测量的智能电子装置的连接的简化表示；
图3是根据本发明的实施例的用于故障区段识别的装置的简化框图；以及
图4是根据本发明的实施例的用于故障区段识别的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的各个方面涉及混合线路中的故障区段识别。在这里，混合线路是多端子线路（多端子混合线路），其中混合线路具有三个或更多个端子。
参考图1，其图示了根据本发明的实施例的连接三个端子的多端子混合线路（也称为抽头线路）。图1中所示的线路是三端子线路，其具有三个端子和一个结点。母线A、母线B和母线C是三个端子，而J是结点。在端子之间有多个线路区段的情况下（图1中未示出），也可以存在多于一个的结点（例如，两个或更多个）。例如，可以存在后面是线缆的架空线路区段，以及两个端子之间的另一个架空线路区段。在这种情况下，可以存在两个结点。
本发明提供了一种用于故障区段识别的方法。响应于多端子混合线路中的故障而执行识别。区段识别信息用于控制连接到多端子混合线路的开关装置。控制开关装置包括操作开关装置以连接或断开线路。开关装置可以是电路断路器，并且开关可以利用自动重合闸来控制。例如，开关装置可以是电路断路器，例如与如图1中所示的架空线路区段连接的CB1或CB2。
该方法利用与控制开关装置相关联的一个或多个处理器来执行。例如，该方法可以由具有处理器的IED来实现。这可以是与线路区段、结点、端子等中的一个相关联的IED。在图2中图示了示例，其中IED（202）与母线A相关联。IED从连接到多端子混合线路的一个或多个测量设备接收一个或多个信号。在图2的示例中，电流互感器（CT）向IED提供单相/多相电流信号，并且电压互感器（PT）向IED提供单相/多相电压信号。
在实施例中，IED从测量设备接收（一个或多个）信号，并且从其中获得测量。在另一实施例中，测量设备通过总线（例如，过程总线）发布测量，并且IED（例如，订阅以便从这样的总线接收数据）通过总线接收测量。
在实施例中，该方法利用用于多端子混合线路中的故障区段识别的装置来实现，其中该装置具有多个模块。图3是该装置的简化框图。根据图3中所图示的实施例，多个模块包括输入接口（302）、相量计算模块（304）、故障区段识别模块（306）、跳闸模块（308）和存储器（310）。
根据本发明的各种实施例，装置的每个模块执行方法的一个或多个步骤（在下文中结合图3的描述来描述）。此外，可以使用一个或多个处理器来实现多个模块。例如，一个或多个处理器可以是IED（例如，IED202）的处理器。
该方法还可以利用与混合线路相关联的装置和服务器之间的通信来实现。在这里，该方法的一些步骤可以利用服务器的一个或多个处理器来执行（例如，使用来自混合线路的各个端子处的各个测量设备的测量来计算或使用模型），而其它步骤利用装置的一个或多个处理器来执行（例如，通过装置的一个或多个处理器来生成用于控制开关装置的重新跳闸信号）。
参考图4，其图示了根据实施例的用于故障区段识别的方法的流程图。在402处，该方法包括获得与混合线路的每个区段相关联的阻抗参数。如图1中所示，假设：
●区段AJ是长度为L1 km的架空线路，
●区段BJ是长度为L2 km的架空线路，以及
●区段CJ是长度为L3 km的地下线缆。
此外，假设：
●ABCDAJ表示区段AJ的正序线路阻抗参数（ABCD矩阵），
●ABCDBJ表示区段BJ的正序线路阻抗参数，以及
●ABCDCJ表示区段CJ正序线路阻抗参数。
在302处获得这样的阻抗参数。此外，参数可以是事先已知的，并且存储在与处理器相关联的存储器中，该处理器与控制开关装置相关联。例如，这可以是关于IED202（例如，在其存储器中）或图3的装置（例如，在存储器310中）。
在404处，该方法包括根据多端子混合线路的每个端子处的电压和电流的测量获得正序电压相量和正序电流相量。这样的相量可以使用诸如但不限于傅立叶计算之类的适当的相量计算来获得。例如，根据所计算的电压相量，使用以下变换矩阵来计算正序量：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
针对每个端子的相量可使用与对应端子相关联的IED（例如，针对母线A的IED202）来获得。在一些实施例中，传送和存储（例如，利用IED202（例如，在其存储器中）或图3的装置（例如，在存储器310中））针对每个端子获得的相量。
该方法还包括在406处计算针对混合线路的每个端子的电压相量。针对端子的电压相量的计算使用针对另一端子获得的电压相量和电流相量以及针对相同端子获得的电流相量来执行。例如，在具有第一端子、第二端子和第三端子的三端子线路的情况下，可以使用针对第二端子获得的电压相量和电流相量以及针对第一端子获得的电流相量来计算针对第一端子的电压相量。在这里，代替使用针对第二端子获得的电压相量和电流相量，可以使用针对第三端子获得的电压相量和电流相量。备选地，可以使用第二端子和第三端子测量连同第一端子测量来计算两个电压相量，并且选择这两个电压相量中的一个。
在实施例中，计算针对第一端子的电压相量包括基于针对第二端子获得的电压相量和电流相量以及连接第二端子与结点的区段的阻抗特性来计算结点处的电压相量。此后，基于针对结点计算的电压相量、针对第一端子获得的电流相量以及连接第一端子与结点的区段的阻抗特性来计算针对第一端子的电压相量。
下面提供了图1中所示的三端子线路的每个端子处的电压相量的计算的示例。
假设：
●VAmeasured 1、IAmeasured 1是根据故障后母线A处的电压和电流的测量的正序电压相量和正序电流相量，
●VBmeasured 1、IBmeasured 1是根据故障后母线B处的电压和电流的测量的正序电压相量和正序电流相量，以及
●VAmeasured 1、ICmeasured 1是根据故障后母线C处的正序电压和电流的测量的电压相量和电流相量。
现在，为了计算针对第二端子（母线B）的电压相量，首先根据针对第一端子（母线A）获得的电压相量和电流相量以及区段AJ阻抗参数计算结点J处的电压相量，如等式（A.1）和（A.2）中所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
（A.1）
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（A.2）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure DEST_PATH_IMAGE012
分别是区段AJ上的结点处的电压和结点处的电流。
现在，使用针对结点计算的电压相量、在第二端子（母线B）处测量的电流相量和区段BJ的阻抗参数，使得计算电压相量，如等式（A.3）中所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
（A.3）
重新排列等式（A.3），我们有，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
（A.4）
由于来自健康区段的结点估计电压相等，将等式（A.2）代入等式（A.4），
Figure DEST_PATH_IMAGE018
（A.5）
Figure DEST_PATH_IMAGE020
提供第二端子处的电压相量。在等式（A.1）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
以及
Figure DEST_PATH_IMAGE024
是区段AJ的正序阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE026
Figure DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure DEST_PATH_IMAGE032
是区段AJ的每单位长度的电阻、电感和电容，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure DEST_PATH_IMAGE036
是根据在母线A处的测量的正序电压和电流，以及
Figure DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure DEST_PATH_IMAGE040
是区段BJ的正序阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE042
Figure DEST_PATH_IMAGE044
、
Figure DEST_PATH_IMAGE046
和
Figure DEST_PATH_IMAGE048
是区段BJ的每单位长度的电阻、电感和电容。
Figure DEST_PATH_IMAGE050
是根据在母线B处的测量的正序电流
Figure DEST_PATH_IMAGE052
是在母线B处计算的正序电压。
以类似的方式，针对第三端子（母线C）的电压相量可以使用以下等式（A.6）来计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE054
（A.6）
在等式（A.6）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure DEST_PATH_IMAGE058
是区段BJ的正序阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE060
Figure DEST_PATH_IMAGE062
Figure DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure DEST_PATH_IMAGE068
是区段BJ的每单位长度的电阻、电感和电容。
Figure DEST_PATH_IMAGE070
、
Figure DEST_PATH_IMAGE072
是根据在母线B处的测量的正序电压和电流
Figure DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure DEST_PATH_IMAGE076
是区段CJ的正序阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE078
Figure DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure DEST_PATH_IMAGE082
和
Figure DEST_PATH_IMAGE084
是区段CJ每单位长度的电阻、电感和电容。
Figure DEST_PATH_IMAGE086
是根据在母线C处的测量的正序电流
Figure DEST_PATH_IMAGE088
是在母线C处计算的正序电压。
以类似的方式，针对第一端子（母线A）的电压相量可以使用以下等式（A.7）来计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE090
（A.7）
在等式（A.7）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE092
和
Figure DEST_PATH_IMAGE094
是区段CJ的正序阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE096
Figure DEST_PATH_IMAGE098
、
Figure DEST_PATH_IMAGE100
和
Figure DEST_PATH_IMAGE102
是区段CJ的每单位长度的电阻、电感和电容。
Figure DEST_PATH_IMAGE104
、
Figure DEST_PATH_IMAGE106
是根据在母线C处的测量的正序电压和电流
并且，
Figure DEST_PATH_IMAGE108
和
Figure DEST_PATH_IMAGE110
是区段AJ的正序阻抗参数
Figure DEST_PATH_IMAGE112
Figure DEST_PATH_IMAGE114
、
Figure DEST_PATH_IMAGE116
和
Figure DEST_PATH_IMAGE118
是区段AJ的每单位长度的电阻、电感和电容，
Figure DEST_PATH_IMAGE120
是根据在母线A处的测量的正序电流
Figure DEST_PATH_IMAGE122
是在母线A处计算的正序电压。
返回参考图4，计算针对每个端子的电压相量的步骤406可以利用与端子相关联的IED（例如，利用IED202）或者利用装置的相量计算模块（304）来执行。
该方法还包括在408处确定具有故障的区段。基于针对每个端子的所计算的电压相量和所获得的电压相量的比较来确定混合线路的具有故障的区段。
在实施例中，确定具有故障的区段包括比较针对每个端子的所计算的电压相量与所获得的电压相量之间的差。例如，将所计算的电压相量和所获得的电压相量之间的差与阈值（例如，根据诸如接地和故障电阻之类的系统参数所确定的）进行比较。
考虑其中针对每个端子的差小于阈值（例如，所有三个比较小于系统电压的0.05%）的情况。在这种情况下，可以确定故障在结点处。
在实施例中，可以将端子识别为健康区段或非故障区段，并且将其它区段推断为故障，针对所述端子，所计算的电压相量与所获得的电压相量之间的差在所有差之中最低。例如，如果从端子B计算的端子A电压几乎等于在端子A处的测量的电压（差为最低的），则故障在区段CJ上（即，在端子C和结点之间）。
在另一实施例中，可以将端子识别为具有故障的区段，针对所述端子，所计算的电压相量与所获得的电压相量之间的差在所有差之中最高。
作为示例，使用以下等式（A.8）至（A.10）计算所计算的电压相量和所获得的电压相量之间的差：
Figure DEST_PATH_IMAGE124
在图1中所示的三端子线的情况下，故障可以在结点处，或者在区段AJ、区段BJ或区段CJ中。根据该示例，考虑以下情况。
情况1：结点处故障：
如果故障在区段处，则在所有三个端子处的所计算电压应当等于相应的测量电压。即，
Figure DEST_PATH_IMAGE126
、
Figure DEST_PATH_IMAGE128
和
Figure DEST_PATH_IMAGE130
应该等于（或接近）零。因此，如果
Figure DEST_PATH_IMAGE132
、
Figure DEST_PATH_IMAGE134
和
Figure DEST_PATH_IMAGE136
小于小阈值（
Figure DEST_PATH_IMAGE138
），则故障被识别为在结点处。
情况2：区段AJ中的故障：
如果故障在区段AJ中，则根据母线B和母线C的测量所计算的
Figure DEST_PATH_IMAGE140
等于（或基本上等于）测量值
Figure DEST_PATH_IMAGE142
。即，
Figure DEST_PATH_IMAGE144
将为零（或接近零）。
情况3：区段BJ中的故障：
类似地，如果故障在区段BJ中，则根据母线C和母线A测量所计算的
Figure DEST_PATH_IMAGE146
等于（或几乎等于）测量值
Figure DEST_PATH_IMAGE148
。即，
Figure DEST_PATH_IMAGE150
是零（或接近零）。
情况4：区段CJ中的故障：
同样地，如果故障在区段CJ中，则根据母线A和B的测量所计算的
Figure DEST_PATH_IMAGE152
等于（或几乎等于）测量值
Figure DEST_PATH_IMAGE154
。即，
Figure DEST_PATH_IMAGE156
是零（或接近零）。
总之，对于上述情况，下列条件成立，
Figure DEST_PATH_IMAGE158
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE160
、
Figure DEST_PATH_IMAGE162
和
Figure DEST_PATH_IMAGE164
，则故障在结点处
Figure DEST_PATH_IMAGE158A
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE166
是
Figure DEST_PATH_IMAGE168
、
Figure DEST_PATH_IMAGE170
和
Figure DEST_PATH_IMAGE172
的最小值，则区段AJ（架空线路）具有故障
Figure DEST_PATH_IMAGE158AA
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE174
是
Figure DEST_PATH_IMAGE168A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE175
和
Figure DEST_PATH_IMAGE172A
的最小值，则区段BJ（架空线路）具有故障
Figure DEST_PATH_IMAGE158AAA
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE177
是
Figure DEST_PATH_IMAGE179
、
Figure DEST_PATH_IMAGE181
和
Figure DEST_PATH_IMAGE183
的最小值，则区段CJ（地下线缆）具有故障
除了等式（A.8）、（A.9）和（A.10）中所示的三个比较之外，还可以进行三个多比较以提高解的稳健性。
等式（A.8）示出了根据母线A计算的母线B电压与测量值的比较。除此之外，还可以计算根据母线C计算的母线B电压，并将其与测量值进行比较。
类似地，等式（A.9）示出了根据母线B计算的母线C电压与测量值的比较。除此之外，还可以计算根据母线A计算的母线C电压，并将其与测量值进行比较。
同样地，等式（A.10）示出了根据母线C计算的母线A电压与测量值的比较。除此之外，还可以计算根据母线B计算的母线A电压，并将其与测量值进行比较（表1）
Figure DEST_PATH_IMAGE185
因此，这将总共给出所有母线处的测量的电压和计算的电压之间的六次比较，并且这些中的最小值可以用来识别故障区段。
这在其中任何母线具有不良测量的情况下是有利的。这些冗余计算有助于获得正确的解，即使当任何母线具有不良测量或数据同步问题时也是如此。
因此，通过比较针对每个端子的所计算电压相量和所获得的电压相量，可以识别出具有故障的区段。该步骤可以利用与端子关联的IED（例如，利用IED202）或者利用装置的故障区段识别模块（306）来执行。
该方法还包括在410处利用用于保护混合线路的重新跳闸信号来控制开关装置。基于对具有故障的区段的确定，生成重新跳闸信号以用于控制相关联的开关装置（例如，电路断路器）。重新跳闸信号与自动重闭合功能相关联，并且响应于确定具有故障的区段是架空线路区段（例如，图1中所示的区段AJ或BJ）而生成重新跳闸信号。
换句话说，自动重闭合功能仅在确定故障在架空线路区段中时被启用，并且在确定故障在地下线缆中时不被启用（阻断）。该重新跳闸信号可利用IED（例如，第一端子处的IED），或者利用装置的跳闸模块（308）生成，所述IED与端子（例如，与IED202）关联。
该方法还可以利用与混合线路相关联的装置和服务器之间的通信来实现。在这里，该方法的一些步骤可以利用服务器的一个或多个处理器（例如，404、406、408、410）来执行，而其它步骤（412）利用装置的一个或多个处理器来执行。
因此，本发明提供基于用于多端子线路的FSI的选择性自动重闭合。

Claims (7)

1.一种用于混合线路中的故障区段识别的方法，其中所述混合线路连接三个或更多个端子，并且其中所述混合线路包括具有至少一个架空线路区段和至少一个地下线缆的三个或更多个区段，所述方法利用与控制连接到所述混合线路的开关装置相关联的一个或多个处理器来执行，所述方法包括：
根据所述混合线路的每个端子处的电压和电流的测量来获得正序电压相量和正序电流相量；
计算针对所述混合线路的每个端子处的电压相量，其中使用针对第二端子和第三端子中的一个所获得的至少所述电压相量和所述电流相量以及针对第一端子所获得的电流相量来执行针对所述第一端子的电压相量的计算；以及
基于针对每个端子的所计算的电压相量和所获得的电压相量的差，确定所述混合线路的具有故障的区段；以及
利用用于保护所述混合线路的重新跳闸信号来控制所述开关装置，其中所述重新跳闸信号基于对具有所述故障的所述区段的确定而生成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中计算针对所述每个端子的所述电压相量的步骤包括计算针对所述端子的两个电压相量，并且基于所计算的电压相量和所获得的电压相量的比较来选择针对所述端子的两个所计算的电压相量中的一个，
其中使用针对所述第二端子所获得的电压相量和电流相量来计算针对所述第一端子的第一电压相量，并且使用针对所述第三端子所获得的电压相量和电流相量来计算针对所述第二端子的第二电压相量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合线路连接所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子，并且包括在结点处连接的三个区段，并且其中计算针对所述第一端子的所述电压相量包括：
基于针对所述第二端子所获得的所述电压相量和所述电流相量以及连接所述第二端子与所述结点的所述区段的阻抗特性来计算所述结点处的电压相量；以及
基于针对所述结点所计算的所述电压相量、针对所述第一端子所获得的所述电流相量以及将所述第一端子与所述结点连接的所述区段的阻抗特性来计算所述第一端子处的所述电压相量。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括根据所确定的区段来确定所述故障的位置，其中针对对应端子的所计算的电压相量和电流相量用于确定所述故障的位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中如果针对每个端子的所计算的电压相量和所获得的电压相量之间的差小于阈值，则所述故障被确定为在结点处。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述重新跳闸信号与自动重闭合功能相关联，并且响应于确定具有所述故障的所述区段是架空线路区段而生成所述重新跳闸信号。
7.一种用于混合线路中的故障区段识别的装置，其中所述混合线路连接三个或更多个端子，并且其中所述混合线路包括具有至少一个架空线路和至少一个地下线缆的三个或更多个区段，所述装置包括：
输入接口，所述输入接口用于根据在所述混合线路的每个端子处执行的电压和电流的测量来获得正序电压相量和正序电流相量；
相量计算模块，所述相量计算模块用于计算针对所述混合线路的每个端子的电压相量，其中使用针对第二端子和第三端子中的一个所获得的至少所述电压相量和所述电流相量以及针对第一端子所获得的所述电流相量来执行所述第一端子处的所述电压相量的计算；
故障区段识别模块，所述故障区段识别模块用于基于针对每个端子的所计算电压相量和所获得的电压相量的差来确定所述混合线路的具有所述故障的区段；以及
跳闸模块，所述跳闸模块用于利用重新跳闸信号控制连接到所述混合线路的开关装置，其中所述重新跳闸信号基于利用所述故障区段识别模块的确定而生成，以用于保护所述混合线路。
CN201780095652.XA 2017-08-04 2017-09-26 用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置 Active CN111226363B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN201741027822 2017-08-04
IN201741027822 2017-08-04
PCT/IB2017/055831 WO2019025840A1 (en) 2017-08-04 2017-09-26 METHOD AND DEVICE FOR IDENTIFYING DEFECT SECTION IN MULTI-TERMINAL MIXED LINES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111226363A CN111226363A (zh) 2020-06-02
CN111226363B true CN111226363B (zh) 2023-01-06

Family

ID=60153378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780095652.XA Active CN111226363B (zh) 2017-08-04 2017-09-26 用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11035897B2 (zh)
EP (1) EP3662553A1 (zh)
CN (1) CN111226363B (zh)
WO (1) WO2019025840A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201900018818A1 (it) * 2019-10-15 2021-04-15 Terna S P A Linea di trasmissione elettrica aerea ad alta tensione equipaggiata con unità di manovra
CN113848428B (zh) * 2021-09-29 2022-06-14 华南理工大学 一种输电线路双端故障测距方法、系统、装置及介质
CN114002544B (zh) * 2021-10-11 2024-03-08 北京四方继保工程技术有限公司 一种多端线路保护故障定位及测距的方法
CN115356589B (zh) * 2022-08-18 2023-10-31 国家电网有限公司 基于电流正序故障的单相接地故障区段定位方法及系统
WO2024056837A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 Hitachi Energy Ltd Parameter estimation for multi-terminal lines
EP4340151A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-20 Hitachi Energy Ltd Parameter estimation for multi-terminal lines

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105514956A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 国网山东省电力公司青岛供电公司 一种接地距离继电器及动作方法、装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE466366B (sv) 1990-06-29 1992-02-03 Asea Brown Boveri Foerfarande och anordning foer fellokalisering i flerterminalnaet
JP4434423B2 (ja) * 2000-04-04 2010-03-17 株式会社東芝 多端子送電線保護継電装置
ES2456290T3 (es) * 2005-09-14 2014-04-21 Abb Technology Ag Método para la localización de fallos en líneas de energía eléctrica
US7286963B2 (en) * 2005-12-30 2007-10-23 Abb Technology Ltd. Method and device for fault location on three terminal power line
CA2585820A1 (fr) * 2007-04-18 2008-10-18 Hydro-Quebec Localisation de defaut sur un reseau electrique par mesures de tension distribuees
CN101666847B (zh) * 2009-10-16 2011-12-14 国电南京自动化股份有限公司 一种适用于三端t接输电线路的故障测距方法
US10401417B2 (en) * 2013-02-13 2019-09-03 General Electric Technology Gmbh Electrical fault location determination in a distribution system based on phasor information
CA2932899C (en) * 2013-12-06 2019-06-18 Abb Inc. Systems and methods for identifying faulted segments in multiphase power networks
CN105044551B (zh) * 2015-06-10 2018-03-20 中国电力科学研究院 一种架空线‑高压电缆混合线路故障定位方法
CN105137281B (zh) 2015-08-13 2018-06-12 国家电网公司 一种基于单端电气量及暂态行波综合特征分析的混合线路故障点定位方法
US10180451B2 (en) * 2015-10-13 2019-01-15 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Electric power system monitoring using high-frequency signals
EP3203248B1 (en) * 2016-02-02 2023-11-22 General Electric Technology GmbH Method of locating a fault in a power transmission scheme
EP3605765A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-05 ABB Schweiz AG Identification of faulty section of power transmission line

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105514956A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 国网山东省电力公司青岛供电公司 一种接地距离继电器及动作方法、装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111226363A (zh) 2020-06-02
US11035897B2 (en) 2021-06-15
US20200408827A1 (en) 2020-12-31
WO2019025840A1 (en) 2019-02-07
EP3662553A1 (en) 2020-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111226363B (zh) 用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置
US10739414B2 (en) Determining status of electric power transmission lines in an electric power transmission system
KR100709980B1 (ko) 비접지 배전계통에서 영상전류 위상차와 크기 비교에 의한고장구간 검출방법 및 시스템
US9054557B2 (en) Voltage balancing of symmetric HVDC monopole transmission lines after earth faults
US10826287B2 (en) Method and system providing feeder fault response
US10333291B2 (en) Multiple generator ground fault detection
CN106663933B (zh) 用于多端hvdc电网的瞬态保护
RU2583452C2 (ru) Направленное детектирование резистивного замыкания на землю и разрыва проводника среднего напряжения
US20100202092A1 (en) Differential Protection Method, System And Device
CN113422356B (zh) 主动配电网断线故障保护方法、装置及配电终端
CN110780149A (zh) 输电线路的有故障区段的识别
WO2019166903A1 (en) Method and device for fault location in a two-terminal transmission system
Khalifa et al. Enhancing recloser-fuse coordination using distributed agents in deregulated distribution systems
Esmail et al. Detection and experimental investigation of open conductor and single-phase earth return faults in distribution systems
Gudzius et al. Characteristics of fault detection system for smart grid distribution network
WO2012136241A1 (en) Fault handling during circuit breaker maintenance in a double-breaker busbar switchyard
CN202330619U (zh) 一种新型智能小电流接地选线装置
US20100097736A1 (en) Method and an apparatus for protecting a bus in a three-phase electrical power system
Venkata et al. Advanced and adaptive protection for active distribution grid
WO2023156829A1 (en) Protection of low-voltage distribution networks
Kokor et al. Effects of neutral point grounding methods on single-phase short circuit fault characteristics
RU2606204C2 (ru) Распознавание направления неисправности в сетях энергоснабжения среднего напряжения
Kotulla et al. Measuring of fault distance using the fault locator function of protection relay
GB2521143A (en) An improved ring main unit
Booth et al. Protection of transmission and distribution (T&D) networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Swiss Baden

Applicant after: Hitachi energy Switzerland AG

Address before: Swiss Baden

Applicant before: ABB grid Switzerland AG

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231229

Address after: Zurich, SUI

Patentee after: Hitachi Energy Co.,Ltd.

Address before: Swiss Baden

Patentee before: Hitachi energy Switzerland AG

TR01 Transfer of patent right