CN111512512A - 使用传输线路的多终端测量的相位选择 - Google Patents

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Abstract

提供了用于使用电力系统的传输线路的多终端测量进行相位选择的机制。方法包括使用来自传输线路的至少两个终端的测量，从传输线路的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)。方法包括在对应的Δ差动电流值的绝对值大于Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。

Description

使用传输线路的多终端测量的相位选择
技术领域
本文所提出的实施例涉及用于使用电力系统的传输线路的多终端测量来进行相位选择的机制。
背景技术
因为传输线路提供了在发电机和负载之间传送电力的路径，所以传输线路是配电系统中的至关重要的部分。为了可靠的操作，传输线路理想情况下紧密地互连。例如放松管制的市场环境、经济、通行权许可和环境要求等因素促使了公共设施在传输线路的操作极限附近操作传输线路。任何故障，如果未能检测到并且快速地隔离，将级联成系统范围的扰动，这使得在其极限附近操作的紧密互连的系统大面积断电。传输保护系统被设计为识别故障的位置并且仅隔离故障的部分。对传输线路保护的关键挑战在于可靠地检测和隔离损害系统安全的故障。
影响线路保护的高层因素包括线路的关键程度(在负载转移和系统稳定性方面)、针对系统稳定性的故障清除时间要求、线路长度、向线路馈电的系统、线路的配置(终端的数量、线路的物理结构、并行线路的存在)、线路负载、可用的通信的类型以及各种保护装备的故障模式。针对传输线保护的更详细因素直接解决特定应用的可靠性和安全性。所选择的保护系统应提供冗余以限制设备故障的影响，并提供备选保护以确保可靠性。对于例如雷击等临时故障，可以应用再闭合以使线路维持服务。最大负载电流电平将影响保护功能的灵敏度，并且在某些操作环境期间可能要求调整保护功能的设置。单极跳闸应用会影响距离元件、差动元件以及通信方案的性能要求。传输线路的物理结构也是保护系统应用中的因素。导体的类型、导体的大小和导体的间隔确定线路的阻抗、对短路情况的物理响应、以及线路充电电流。此外，线路终端的数量确定负载和故障电流，这必须由保护系统进行考虑。因为相互耦接会影响由保护性继电器测量到的接地电流，所以并联线路也会影响继电。线路上的抽头变压器或无功补偿设备(例如串联电容器组或并联电抗器)的存在，也会影响保护系统的选择以及实际的保护设备设置。
最广泛使用的用于传输线路的故障保护系统是线路差动保护系统，其仅使用来自电力线路的电流值信息。基于电流的线路差动系统(也被称为线路差动系统)不要求电压测量设备，因为它们在其故障确定中不使用电压值。线路差动系统对于系统中的功率波动以及突发负载变化并不灵敏，并且对于线路上的某些情况(尤其包括零序互耦效应和/或电流倒向)一般更不灵敏或甚至不受其影响。然而，在具有优势的同时，还存在若干显著的劣势，包括依赖于在线路上的本地保护继电器和远程保护继电器之间所需的高的通信信道性能。此外，使用相位电流量的常规线路差动系统被限制在其接地故障电阻覆盖范围中，并且在电流变换器(CT)饱和条件下在安全性上也做出了一定程度的妥协。
众所周知，传输线路的基于零序电流的差动保护能够为高阻抗故障提供完美的灵敏度。但是，基于零序电流的差动保护本身不存在相位分离。对于单级跳闸，它需要另外的相位选择，否则它必须使所有的三个相位跳闸。显然，相位选择功能的灵敏度将影响基于零序电流的线路差动保护的整体灵敏度。
用于相位选择的大部分现有的方法是基于本地电流或本地电压。这些相位选择方法具有的共同问题在于，它们的灵敏度严重地受到系统条件和操作状态的影响。例如，因为故障电流可能非常小，所以基于本地电流的方法在弱端侧处可能具有差的灵敏度。进一步地，因为在故障发生之后可能不具有电压上的变化，所以基于本地电压的方法可能在强端侧处具有差的灵敏度。更进一步地，高阻抗故障将使得相位选择的灵敏度甚至更差。这种基于本地测量的低灵敏度相位选择方法不适合主要集中在高阻抗故障的零序电流线路差动保护。
从而，建议一些其他的基于多终端测量而非仅考虑本地测量的相位选择方法来解决如以上所提到的现有灵敏度问题。
鉴于以上所述，与仅基于本地测量的相位选择方法相比，基于多终端测量的相位选择方法具有更好的灵敏度。但是，现有的相位选择方法在大的充电电流或重负载的条件下可能具有非常差的灵敏度。并且这些相位选择方法中的一些具有难以实现的非常复杂的逻辑。
因此，需要具有用于相位选择的更有效的机制，以便实现基于零序电流的线路差动保护。
发明内容
本文实施例的目的在于提供用于在针对传输线路进行故障确定期间进行相位选择的有效机制。
本发明通过提供基于多终端测量的高灵敏度相位选择方法来克服以上所提到的问题，所述方法即使对高阻抗故障、不同的信噪比条件、大的充电电流(长线路)条件以及重负载条件也具有良好的灵敏度。
根据第一方面，提出了一种用于使用电力系统的传输线路的多终端测量进行相位选择的方法。所述方法包括使用来自传输线路的至少两个终端的测量，从传输线路的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ(delta)差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)。所述方法包括，在对应的Δ差动电流值的绝对值大于Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
根据第二方面，提出了一种用于使用电力系统的传输线路的多终端测量进行相位选择的相位选择单元。相位选择单元包括处理电路。处理电路被配置为使得相位选择单元使用来自传输线路的至少两个终端的测量，从传输线路的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)。处理电路被配置为使得相位选择单元在对应的Δ差动电流值的绝对值大于Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
根据第三方面，提出了一种用于使用电力系统的传输线路的多终端测量进行相位选择的相位选择单元。相位选择单元包括获得模块，被配置为使用来自传输线路的至少两个终端的测量，从传输线路的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)。相位选择单元包括确定模块，被配置为在对应的Δ差动电流值的绝对值大于Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
根据第四方面，提出了一种用于使用电力系统的传输线路的多终端测量进行相位选择的计算机程序，计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在根据第二或第三方面的相位选择单元上运行时，使得相位选择单元实施根据第一方面的方法。
根据第五方面，提出了一种计算机程序产品，包括根据第四方面的计算机程序以及计算机可读存储介质，计算机程序存储在所述计算机可读存储介质上。计算机可读存储介质可以是非暂时性计算机可读存储介质。
有利地，这提供了一种在传输线路进行故障确定期间的有效的相位选择。
有利地，即使对于具有挑战性的情况，例如在不同的源阻抗比(SIR)条件下具有大的充电电流的高阻抗故障，所建议的相位选择也具有非常高的灵敏度。
有利地，在线路差动保护设备中，基于零序电流的差动保护、基于负序电流的差动保护、或者过电流保护和距离保护能够使用所建议的相位选择。
有利地，所建议的相位选择使得现有差动保护设备能够容易实施。
所附的实施例的其他目标、特征以及优势，从以下的详细公开、所附的从属权利要求以及附图将是显而易见的。
一般地，除非本文另外明确定义，否则在权利要求书中所使用的所有术语要根据其在技术领域中的通用定义来理解。除非另外明确规定，否则所有提及的“一个/所述元件、装置、组件、部件、步骤等”将被开放式地理解为指代元件、装置、组件、部件、步骤等中的至少一个实例。除非明确规定，否则本文所公开的任何方法的步骤无需以所公开的确切顺序来实施。
附图说明
现在参考附图以示例的方式描述本发明构思，在附图中：
图1是零序电流差动线路保护的示意图；
图2示意性示出了包括根据实施例的相位选择单元的布置的实施例；
图3至图6示出了仿真结果；
图7是根据实施例的方法的流程图；
图8示出了根据实施例的相位选择单元的功能单元；
图9示出了根据实施例的相位选择单元的功能模块；以及
图10示出了计算机程序产品。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来呈现，并且不应被解释为局限于本文阐明的实施例。相反，这些实施例是以示例的方式提供的，以使得本公开将是清楚且完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。纵观本说明书，相同的数字指代相同的元件。
本文所公开的实施例涉及用于使用电力系统100的传输线路110的多终端测量进行相位选择的机制。为了获得这种机制，提供了相位选择单元200、由相位选择单元200所实施的方法、包括代码的计算机程序产品，所述代码是例如计算机程序的形式，所述代码在相位选择单元200上运行时，使得相位选择单元200实施所述方法。
图1中示出了在电力系统100中的零序电流差动线路保护的示意图。电流测量从传输线路110的终端E1和E2获得。传输线路110被假设为具有三个电流相位，在下文中表示为A、B、C。终端E1被假设为处于本地(L)侧，而终端E2被假设为处于远程(R)侧。故障(F)被假设为沿传输线路110发生。从电流测量检测故障。在远程侧和本地侧中的每一侧处都提供了用于传输线路110的零序差动保护的保护布置300。
如以下将进一步公开的，电流测量用于从传输线路110的所有相位A、B、C获得Δ差动电流值ΔIdiffA、ΔIdiffB、ΔIdiffC，以便确定相位A、B、C中的哪个/些存在故障(如果有的话)。在每个终端E1、E2处放置一个相位选择单元200。假设相位选择单元200被配置为通过通信链路120彼此进行通信。
图7是示出用于使用电力系统100的传输线路110的多终端测量进行相位选择的方法的实施例的流程图。所述方法是由相位选择单元200实施的。所述方法被有利地提供为计算机程序1020。
在一些方面，相位选择被应用于基于零序电流的线路差动保护和负序电流的线路差动保护。
在一些方面，相位选择在线路差动保护设备中被应用于距离继电器或过电流继电器。
本文所公开的实施例中的至少一些基于故障相位的差动电流大于健全相位的差动电流的假设。因此能够通过将三个相位分离差动电流的差动电流值进行比较来检测任何的(一个或多个)故障相位。因此，相位选择单元200被配置为实施步骤S102和S104:
S102：相位选择单元200使用来自传输线路110的两个终端的测量，从传输线路110的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)。
S104：当对应的Δ差动电流值的绝对值大于所有Δ差动电流值的绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，相位选择单元200确定相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
由
Figure BDA0002543948790000051
来表示相位
Figure BDA0002543948790000052
的时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值，其中，
Figure BDA0002543948790000053
因此可以是A、B或C。如果差动电流满足以上判据中的要求，相位
Figure BDA0002543948790000054
是故障相位。换言之，当对应的
Figure BDA0002543948790000055
的绝对值大于所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，相位A、B或C被确定存在故障。
现在将公开如下实施例，这些实施例涉及如由相位选择单元200所实施的使用电力系统100的传输线路110的多终端测量进行相位选择的进一步细节。
在一些方面，k被视为可靠性因子，其确保存在故障的相位差动电流的差值大于三个相位差动电流的差值中的最小值乘以k。如上文所述，k的值应当大于1。根据实施例，1<k≤3。根据另一实施例，k≥3。
可以存在不同的方式确定针对
Figure BDA0002543948790000061
B和C的
Figure BDA0002543948790000062
根据实施例，ΔIdiffA(t)＝IdiffA(t)-IdiffA(t-T)，ΔIdiffB(t)＝IdiffB(t)-IdiffB(t-T)，并且ΔIdiffC(t)＝IdiffC(t)-IdiffC(t-T)，其中，T是时间延迟因子，IdiffA(t)、IdiffB(t)、IdiffC(t)是故障后差动电流测量，并且IdiffA(t-T)、IdiffB(t-T)、IdiffC(t-T)是故障前差动电流测量。
可以存在不同的方式确定时间延迟因子T。在一些方面，时间延迟因子T取决于在电力系统100中所使用的基本电流周期。特别是，根据实施例，T等于传输线路110的基本电流周期。可以存在多个基本电流周期。在一些电力系统100中，基本频率是50Hz，并且在其他电力系统100中，基本频率是60Hz。因此，根据实施例，T＝(1/50)s＝20ms(对于50Hz电力系统)，或T＝(1/60)s＝16.67ms(对于60Hz电力系统)。
在一些方面，仅当对应的
Figure BDA0002543948790000063
的绝对值还大于电流阈值Iset时，相位
Figure BDA0002543948790000064
被确定存在故障。也就是说，根据实施例，仅当所述对应的Δ差动电流值的绝对值还大于电流阈值Iset时，相位被确定存在故障。
电流阈值Iset可以被视为确保差动电流的差值足够大以保持计算稳定性的设置(如果
Figure BDA0002543948790000065
和min(|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|)都非常小，考虑到测量误差，它们的比较毫无意义)。Iset的这一设置可以是0.05至0.1乘以In，其中，In是基于最大传输负载的给定传输线路110的标称电流值。也就是说，根据实施例，Iset是等于In乘以因子x，其中，0.05≤x≤0.1，并且其中，In是传输线路110的标称电流值。
用于将相位
Figure BDA00025439487900000612
检测为故障相位的判据则可以如下定义：当且仅当
Figure BDA0002543948790000067
Figure BDA0002543948790000068
并且
Figure BDA0002543948790000069
时，相位
Figure BDA00025439487900000610
是故障的存在故障。
差动电流值的确定自动地排除充电电流和负载电流。换言之，本文所公开的相位选择将不受充电电流或负载条件的影响。
进一步地，如由用于将相位
Figure BDA00025439487900000611
检测为故障相位的以上等式所定义的判据主要取决于差动电流的比率(故障相位与健全相位相比)而不是幅值，这意味着所述判据即使对于高阻抗故障也具有良好的灵敏度。在内部故障期间，无论故障阻抗小还是大，针对健全相位的差动电流的差值理论上都是零。从而，在故障相位和健全相位之间的电流的Δ差动电流值的比率理论上总是无穷大的，从而：
Figure BDA0002543948790000071
Figure BDA0002543948790000072
图2示意性示出了保护布置300的实施例。保护布置300包括如本文所公开的相位选择单元200。相位选择单元200把电流值
Figure BDA0002543948790000073
看作是针对
Figure BDA0002543948790000074
B和C并且在时间t和t-T处的输入。比较单元则确定针对
Figure BDA0002543948790000075
B和C的
Figure BDA0002543948790000076
相位选择单元200则在已经实施步骤S102和S104之后提供哪个/些相位存在故障的逻辑指示作为输出。也就是说，如果相位A存在故障，则
Figure BDA0002543948790000077
否则
Figure BDA0002543948790000078
等。
针对所有相位的逻辑指示
Figure BDA0002543948790000079
被提供为逻辑NOR门310的输入。因此，仅当所有输入是0时，也就是说，仅当
Figure BDA00025439487900000710
时，逻辑NOR门310将提供逻辑1作为输出。否则逻辑NOR门的输出将是0。
逻辑NOR门310的输出与逻辑跳闸信号(可能在经过延时电路330之后)一起作为输入被提供给逻辑AND门320。因此，如果相位A、B、C中没有一个被相位选择单元200认为存在故障，并且逻辑跳闸信号被设为1，则保护布置300将指示所有相位存在故障。
图3至4示出了内部A-G故障(相位A接地故障)。图5至6示出了内部AB-G故障(相位A和B接地故障)。在这两种情况下故障阻抗都是1000Ω。在这两种情况下故障都发生在时间500ms处。
因为故障是高阻抗故障，所以在图3中本地电流(IL)和远程电流(IR)的变化都非常小。尽管在图4中的健全相位(相位B和C)的充电电流是200A，但是其差值非常小，而故障相位A的差值上升到280A。结果是，在故障期间，在故障相位和健全相位之间的差动电流的差值的比率变得非常大(高达400)。该比率比k＝3的设置大得多。因此，所建议的用于故障选择的方法能够以良好的灵敏度来可靠地检测故障相位A。
如图5和6中所示，在故障相位(相位A和B)和健全相位(相位C)之间的相位分离差动电流的差值变得比设置大得多(200相对3)。所建议的用于故障选择的方法能够用良好的灵敏度可靠地检测故障相位A和B。
图8在多个功能元件方面示意性示出了根据实施例的相位选择单元200的组件。使用能够执行在计算机程序产品1010(如图10中)中存储的软件指令的合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一个或多个的任何组合来提供处理电路210，所述计算机程序产品1010例如以存储介质230的形式。处理电路210可以进一步被提供为至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。
特别是，处理电路210被配置为使得相位选择单元210实施操作的集合，或如以上所公开的步骤S102至S104。例如，存储介质230可以存储操作的集合，并且处理电路210可以被配置为从存储介质230中检索操作的集合以使得相位选择单元200实施操作的集合。操作的集合可以被提供为可执行指令的集合。
因此，处理电路210从而被布置为执行如本文所公开的方法。存储介质230还可以包括持久性存储，所述持久性存储例如可以是磁存储器、光学存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何单独一个或任何组合。相位选择单元200可以进一步包括通信接口220，所述通信接口220至少被配置用于与另一相位选择单元200进行通信，所述通信接口220用于接收输入并且用于提供输出。由此，通信接口220可以包括一个或多个发送器和接收器，包括模拟组件和数字组件。处理电路210例如通过向通信接口220和存储介质230发送数据和控制信号、通过从通信接口220接收数据和报告以及通过从存储介质230中检索数据和指令来控制相位选择单元200的一般性操作。相位选择单元200的其他组件以及相关的功能被省略，以免使本文提出的概念不清楚。
图9在多个功能模块方面示意性示出了根据实施例的相位选择单元200的组件。图9的相位选择单元200包括获得模块210a以及确定模块210b，所述获得模块210a被配置为实施步骤S102，所述确定模块210b被配置为实施步骤S104。一般而言，在一个实施例中，每个功能模块210a-210b可以仅以硬件来实现，并且在另一实施例中，每个功能模块210a-210b可以借助于软件来实现，即，后者的实施例具有存储在存储介质230上的计算机程序指令，所述计算机程序指令在处理电路上运行时使相位选择单元200实施以上结合图9所提到的对应的步骤。还应提到的是，即使模块对应于计算机程序中的一部分，它们也不必是其中的单独的模块，但是以软件来实现的方式取决于所使用的编程语言。优选地，一个或多个或所有的功能模块210a-210b可以由处理电路210实现，可能由处理电路210与通信接口220和/或存储介质230的协作来实现。因此，处理电路210可以被配置为从存储介质230获取如由功能模块210a-210b所提供的指令并执行这些指令，从而实施如本文公开的任何步骤。
相位选择单元200可以被提供为独立的设备或被提供为至少一个另外的设备中的一部分。因此，可以在第一设备中执行由相位选择单元200所实施的指令中的第一部分，并且可以在第二设备中执行由相位选择单元200所实施的指令中的第二部分。本文所公开的实施例不限于其上可以执行由相位选择单元200所实施的指令的任何特定数量的设备。因此，根据本文所公开的实施例的方法适合于由驻留在云计算环境中的相位选择单元200来实施。因此，尽管在图8中示出了单个处理电路210，但是处理电路210可以分布在多个设备或节点之中。这同样适用于图9的功能模块210a-210b以及图10的计算机程序1020(参见下文)。
在一些方面，相位选择单元200是例如保护继电器的智能电子设备(IntelligentElectronic Device,IED)中的一部分。因此，根据实施例，提供了一种IED，其包括如本文所公开的相位选择单元200。在一些方面，布置300是IED中的一部分。
图10示出了包括计算机可读存储介质1030的计算机程序产品1010的一个示例。在该计算机可读存储介质1030上，能够存储计算机程序1020，所述计算机程序1020能够使得处理电路210以及与其可操作地耦接的实体和设备(例如，通信接口220以及存储介质230)执行根据本文描述的实施例的方法。因此，计算机程序1020和/或计算机程序产品1010可以提供用于实施如本文公开的任何步骤的装置。
在图10的示例中，计算机程序产品1010被示出为光盘，例如CD(光盘)或DVD(数字化通用盘)或蓝光盘等。计算机程序产品1010还可以呈现为存储器，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)或电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，更特别地可以呈现为在外部存储器(例如，USB(通用串行总线)存储器或闪速存储器(例如，小型闪速存储器))中的设备的非易失性存储介质。因此，尽管计算机程序1020在此处被示意性示出为所述光盘上的磁道，但是计算机程序1020能够以适合于计算机程序产品1010的任何方式来存储。
以上主要参考一些实施例描述了本发明构思。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了以上所公开的实施例以外的其他实施例同样可能包括在如所附专利权利要求书所限定的发明构思的范围内。

Claims (16)

1.一种用于使用电力系统(100)的传输线路(110)的多终端测量进行相位选择的方法，所述方法包括：
使用来自所述传输线路(110)的至少两个终端(E1，E2)的测量，从所述传输线路(110)的所有相位A、B、C获得(S102)时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)；以及
在对应的Δ差动电流值的绝对值大于所述Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定(S104)所述相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，ΔIdiffA(t)＝IdiffA(t)-IdiffA(t-T)，ΔIdiffB(t)＝IdiffB(t)-IdiffB(t-T)，并且ΔIdiffC(t)＝IdiffC(t)-IdiffC(t-T)，其中T是时间延迟因子，其中IdiffA(t)、IdiffB(t)、IdiffC(t)是所述故障后差动电流测量，并且IdiffA(t-T)、IdiffB(t-T)、IdiffC(t-T)是所述故障前差动电流测量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，T等于所述传输线路(110)的基本频率。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，对于50Hz电力系统，T＝20ms，或者对于60Hz电力系统，T＝16.67ms。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，k≥3。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，1<k≤3。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，仅当所述对应的Δ差动电流值的所述绝对值还大于电流阈值Iset时，所述相位被确定存在故障。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，Iset等于因子x乘以In，其中0.05≤x≤0.1，并且其中In是所述传输线路(110)的标称电流值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相位选择被应用于零序电流线路差动保护和负序电流线路差动保护。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相位选择在线路差动保护设备中被应用于距离继电器或过电流继电器。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相位选择由相位选择单元(200)实施。
12.一种用于使用电力系统(100)的传输线路(110)的多终端测量进行相位选择的相位选择单元(200)，所述相位选择单元(200)包括处理电路(210)，所述处理电路被配置为使得所述相位选择单元(200)：
使用来自所述传输线路(110)的至少两个终端(E1，E2)的测量，从所述传输线路(110)的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)；以及
在对应的Δ差动电流值的绝对值大于所述Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定所述相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
13.一种用于使用电力系统(100)的传输线路(110)的多终端测量进行相位选择的相位选择单元(200)，所述相位选择单元(200)包括：
获得模块(210a)，被配置为使用来自所述传输线路(110)的至少两个终端(E1，E2)的测量，从所述传输线路(110)的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)；以及
确定模块(210b)，被配置为在对应的Δ差动电流值的绝对值大于所述Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定所述相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
14.一种智能电子设备IED，例如保护继电器，包括：根据权利要求12或13所述的相位选择单元(200)。
15.一种用于使用电力系统(100)的传输线路(110)的多终端测量进行相位选择的计算机程序(1020)，所述计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码在相位选择单元(200)的处理电路(210)上运行时使得所述相位选择单元(200)：
使用来自所述传输线路(110)的至少两个终端(E1，E2)的测量，从所述传输线路(110)的所有相位A、B、C获得(S102)时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔIdiffA(t)、ΔIdiffB(t)、ΔIdiffC(t)；以及
在对应的Δ差动电流值的绝对值大于所述Δ差动电流值的所有绝对值|ΔIdiffA(t)|、|ΔIdiffB(t)|、|ΔIdiffC(t)|中的最小值乘以k时，确定(S104)所述相位A、B或C存在故障，其中，k>1是比例因子。
16.一种计算机程序产品(1010)，包括根据权利要求15所述的计算机程序(1020)以及计算机可读存储介质(1030)，所述计算机程序存储在所述计算机可读存储介质(1030)上。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316202A2 (en) * 1987-11-12 1989-05-17 General Electric Company Selecting a faulty phase in a multi-phase electrical power system
US5783946A (en) * 1997-03-05 1998-07-21 Abb Power T&D Company Inc. Fault type classification algorithm
CN102324722A (zh) * 2011-09-08 2012-01-18 山东大学 基于故障分量电流幅值与相位差的电流差动保护方法
CN104364988A (zh) * 2012-06-06 2015-02-18 Abb技术有限公司 通过电流差动保护识别故障的方法及其设备
WO2015028062A1 (de) * 2013-08-29 2015-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Differentialschutzverfahren und differentialschutzgerät zum durchführen eines differentialschutzverfahrens
US20170356965A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Phase Selection for Traveling Wave Fault Detection Systems

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525543B1 (en) 2000-10-20 2003-02-25 Schweitzer Engineering Laboratories Fault type selection system for identifying faults in an electric power system
JP4215656B2 (ja) 2004-02-06 2009-01-28 北海道電力株式会社 地絡事故検出装置及び地絡事故検出方法
CN101291056B (zh) 2007-04-17 2011-06-15 上海申瑞电力科技股份有限公司 一种长线模型故障选相方法
EP2290775A1 (en) 2009-08-31 2011-03-02 ABB Research Ltd. A method of fault phase selection and fault type determination
CN102608495B (zh) 2012-03-02 2014-08-06 华北电力大学 一种基于电流突变量的故障选相方法
WO2018120054A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Abb Schweiz Ag Method and control system for faulted phase detection
US11469589B2 (en) * 2017-12-20 2022-10-11 Hitachi Energy Switzerland Ag Zero sequence current based line differential protection solution
CN110532508B (zh) * 2019-09-05 2020-09-18 东北大学 一种基于步进环栅的输电线路的多目标优化路径选择方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316202A2 (en) * 1987-11-12 1989-05-17 General Electric Company Selecting a faulty phase in a multi-phase electrical power system
US5783946A (en) * 1997-03-05 1998-07-21 Abb Power T&D Company Inc. Fault type classification algorithm
CN102324722A (zh) * 2011-09-08 2012-01-18 山东大学 基于故障分量电流幅值与相位差的电流差动保护方法
CN104364988A (zh) * 2012-06-06 2015-02-18 Abb技术有限公司 通过电流差动保护识别故障的方法及其设备
WO2015028062A1 (de) * 2013-08-29 2015-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Differentialschutzverfahren und differentialschutzgerät zum durchführen eines differentialschutzverfahrens
US20170356965A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Phase Selection for Traveling Wave Fault Detection Systems

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