CN112136256B - 在接地故障保护中使用的方法和设备 - Google Patents

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CN112136256B CN201980032946.7A CN201980032946A CN112136256B CN 112136256 B CN112136256 B CN 112136256B CN 201980032946 A CN201980032946 A CN 201980032946A CN 112136256 B CN112136256 B CN 112136256B
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Abstract

一种在三相电网中的接地故障保护中使用的方法和设备，该设备被配置成：检测在三相电网(50)中的相对地故障(60)；针对三相电网的三个相(A，B，C)中的每一个，确定在所检测到的相对地故障期间的相电流或者由于所检测到的相对地故障而引起的相电流的变化；基于所确定的相电流或者基于所确定的相电流的变化来确定接地故障电流的估计；确定对接地故障电流的估计是表示实际接地故障电流还是表示表面接地故障电流；以及响应于确定对接地故障电流的估计表示实际接地故障电流，来确定对接地故障电流的估计有效。

Description

在接地故障保护中使用的方法和设备
技术领域
本发明涉及在三相电网中的接地故障保护中使用的方法和设备。
背景技术
诸如补偿网络、未接地网络或高电阻接地网络的高阻抗接地网络中的接地故障保护功能可以基于对网络的零序电压
Figure GDA0003856798170000011
(或中性点电压、残余电压
Figure GDA0003856798170000012
)
Figure GDA0003856798170000013
的测量和在测量点处的残余电流(或者和电流)
Figure GDA0003856798170000014
的测量。在补偿网络中，例如，在馈线开始处测量的残余电流
Figure GDA0003856798170000015
通常可能不等于在故障位置处从故障相流向接地的接地故障电流
Figure GDA0003856798170000016
残余电流通常仅是接地故障电流的一部分，并且残余电流与接地故障电流之间的关系可以写为：
Figure GDA0003856798170000017
或者 式1a
Figure GDA0003856798170000018
其中，
Figure GDA0003856798170000019
等于接地故障电流的由故障馈线本身产生的一部分。完全接地故障(solidearth fault)期间(即，故障电阻等于零欧姆)
Figure GDA00038567981700000110
的值可以通过使用式2来求近似(忽略馈线本身的自然电阻性损耗)：
Figure GDA00038567981700000111
其中，
Figure GDA00038567981700000112
是未补偿的馈线的接地故障电流
ω＝2·π·fn是网络的标称角频率，
fn是网络的标称频率(例如，50Hz或60Hz)
C0Fd是总馈线的相对地(phase-to-earth)电容(每相)
UPE是操作相对地电压幅值。
根据式1a、式1b和式2，可以推断出：例如，在现代网络中(尤其在农村网络中)由于地下线缆的安装的份额(share)增加，
Figure GDA0003856798170000021
的值可能增加(与架空线路相比，对于线缆，C0Fd的值通常显著更高)，并且
Figure GDA0003856798170000022
与
Figure GDA0003856798170000023
之间的差可能因此变得更大。这意味着残余电流
Figure GDA0003856798170000024
可能变得更差并且在故障位置处流动的接地故障电流
Figure GDA0003856798170000025
的表现更差。
在接地故障保护功能中利用残余电流的解决方案的问题在于：由于电网的变化诸如电网的任何拓扑变化，接地故障电流
Figure GDA0003856798170000026
可能具有不同的幅值，例如，这可能是由于故障或干扰以及故障位置和可能成功的恢复处理引起的。此外，由于例如补偿线圈调谐系统中的内部故障，因此接地故障电流
Figure GDA0003856798170000027
可能大于预期的幅值。在这种情况下，补偿线圈可能严重失谐，直至故障被检测到并且被修复或更换为止。在这样的条件期间，例如，可能无法准确且足够快速地操作基于残余电流的接地故障保护，这可能会对例如个人安全和装备故障造成高风险。
WO 2016/193529公开了三相电网的接地故障保护的解决方案。在所公开的解决方案中，在电网的测量点中确定了总电流，并且检测到接地故障。在所公开的解决方案中，确定了由接地故障引起的返回电流，该返回电流从总电流中消除。通过从总电流中消除，确定了接地故障电流。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法以及用于实现该方法的设备，以解决或至少缓解上述问题或者提供替选解决方案。本发明的目的通过其特征在于独立权利要求中陈述的内容的方法、计算机程序产品和设备来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。
本发明基于下述构思：基于所确定的三相电网的三个相的相电流或者基于所确定的三相电网的三个相的相电流的变化，来确定对在相对地故障的点中的通过测量点的接地故障电流的估计；以及然后验证所确定的接地故障电流的估计是否表示实际接地故障电流以及所确定的接地故障电流的估计是否是有效估计。
本发明的方法和设备的优点在于：可以准确且快速地确定对在三相电线上的相对地故障的点中的接地故障电流的估计。
附图说明
在下文中，将参照附图借助于优选实施方式更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了根据实施方式的电网的示例；
图2示出了根据实施方式的流程图；
图3示出了根据实施方式的流程图；
图4示出了取决于电流流动持续时间的可允许触摸电压的示例；
图5示出了将有效的接地故障电流估计应用于接地故障保护操作时间的适应的示例；以及
图6示出了根据实施方式的故障电阻对操作速度关系的示例。
具体实施方式
本文中描述的各种实施方式的应用不限于任何特定系统，而是可以与各种三相电网的接地故障保护结合使用。作为示例，实施方式可以在具有未接地或隔离的中性点的未接地网络中使用，即，实施方式不具有有意的中性点接地，而是仅通过网络的自然相对地电容来接地。作为另一示例，实施方式可以在具有补偿的中性点的补偿网络——也被称为谐振接地网络——中使用，其中故障电流的补偿通过将一个或更多个(消弧(Petersen))线圈安装至系统的(一个或多个)中性点中来实现。作为又一示例，各种实施方式可以在具有提供有诸如高电阻接地和/或高电抗接地的电阻接地和/或电抗接地的中性点的阻抗接地网络中使用。在这种具有高电阻接地中性点的网络中，可以将接地电阻的值选择成：使得其值基本上对应于电流连接网络的相对地导纳(电容)的最终电容性电抗，例如，使得接地故障电流被限制近似为等于或略大于网络的未补偿的电容性接地故障电流的值。可以在其中实现各种实施方式的电网可以为例如电力传输或配电网或其部件，并且可以包括若干电线或电区间。例如，电网可以具有从其一个点提供的径向配置或者包括一个或更多个回路并且从两个或更多个点提供的回路配置。此外，各种实施方式的使用不限于采用50Hz或60Hz基频的系统或者任何特定的电压电平。
图1是示出其中可以应用各种实施方式的电网50的简化图。该图仅示出了用于理解各种实施方式所需的部件。具有相A、相B和相C的示例性三相网络50可以是通过包括变压器10和母线20的变电站馈送的中压(例如，20kV)配电网。示例性网络还包括电线出口，即，馈线，其中的一个馈线30在图中被单独示出并且由相对地导纳
Figure GDA0003856798170000041
表示。除了线30之外，其他可能的馈线以及其他的网络部分被称为由图中的相对地导纳
Figure GDA0003856798170000042
表示的“背景网络”31。示出的网络还包括补偿线圈70，补偿线圈70例如可以经由变压器10连接至网络的中性点。线圈的导纳为
Figure GDA0003856798170000043
并且线圈的并联电阻为Rpar。
Figure GDA0003856798170000044
是流过线圈70的电流。该图还示出了：包括电线30至变电站10、20的连接点处的至少一个保护继电器单元41的连接设施40；以及发生在相A的相对地故障60的点。本文中的术语“相对地故障(phase-to-earth fault)”通常是指单相对地故障。保护继电器单元41可以被配置成基于适当的测量来检测接地故障60，并且因此操作电线30的接地故障保护。接地故障保护的操作可以包括：使三相电网中的一个或更多个开关装置跳闸；以及/或者防止(阻止)三相电网中的一个或更多个开关装置的跳闸。另外地或可替选地，接地故障保护的操作可以包括：例如断开或限制在三相电线30上所检测到的接地故障60的接地故障电流；以及/或者执行警报。断开所检测到的接地故障60的接地故障电流可以通过下述方式来执行：利用可以包括在连接设施40中的诸如断路器或其他种类的开关设备(switchgear)的适当的开关装置从诸如变电站10、20的馈送点断开电线30。限制所检测到的接地故障60的接地故障电流可以通过下述方式来执行：在没有完全断开的情况下利用适当的故障电流控制器装置限制或减小从馈送点流向电线30的接地故障电流。例如，这可以基于在接地故障期间控制线圈70。对接地故障电流的这种限制例如也可以在断开接地故障电流之前作为预备程序来执行。应当注意，在网络中可以存在任意数目的馈线或其他网络元件。还可以存在若干馈送变电站。此外，本发明可以与例如不具有变压器10的转换站一起使用。在图1的示例性系统中，本发明的功能例如可以位于继电器单元41中。还可能的是例如仅在继电器单元41的位置处执行一些测量，并且然后将结果传输至在另一位置处的另一单元或多个单元(图中未示出)，以用于进一步处理。换句话说，继电器单元41可以仅是测量单元，并且本发明的功能或本发明的功能的一部分可以位于可能位于其他位置的另一单元或多个单元中。
以下实施方式中可能需要的电流值和电压值可以通过适当的测量设施来获得，该测量设施包括在例如可以位于继电器单元41的位置处的测量点处的例如电流变换器和/或电压变换器。例如，还可以在不同位置处测量电压量和电流量。在大多数现有保护系统中，这样的值是容易获得的并且因此各种实施方式的实现方式不一定需要任何附加的测量设施或装置。然而，如何获得可能的电流值和电压值取决于特定的电网50。例如，可以对三相电网50的三相电线30的相电流IA、IB、IC以及/或者各种实施方式中可能需要的其他电流量和/或电压量进行基本上连续地监测，或者可以仅在检测到接地故障后开始至少一些量的监测，这取决于例如是否需要所讨论的量的故障前值。
图2示出了根据实施方式的流程图，其示例在下文中描述。
根据实施方式，检测100在三相电网50中的相对地故障。然后，针对三相电网的三个相A、B、C中的每一个，在三相电网50中的测量点处确定所检测到的相对地故障期间的相电流或者确定由于所检测到的相对地故障引起的相电流的变化，并且基于所确定的三相电网的三个相的相电流或者基于所确定的三相电网的三个相的相电流的变化，来确定110对在所检测到的相对地故障60的点中的通过测量点的接地故障电流的估计。接下来，确定对接地故障电流的估计是表示实际接地故障电流还是表示表面接地故障电流，并且响应于确定对接地故障电流的估计表示实际接地故障电流，来确定120对接地故障电流的估计是有效的。
根据实施方式，如果确定接地故障电流表示表面接地故障电流，则确定对接地故障电流的估计是无效的。在这种情况下，接地故障电流没有通过测量点，并且因此该信息可用于例如防止(阻止)三相电网中的一个或更多个开关装置的跳闸。
根据实施方式，在三相电网中的接地故障保护中使用130接地故障电流的有效估计。在三相电网的接地故障保护中这样使用接地故障电流的有效估计可以包括：基于接地故障电流的有效估计来操作接地故障保护。
根据实施方式，接地故障保护的操作包括：使三相电网中的一个或更多个开关装置跳闸以及/或者防止三相电网中的一个或更多个开关装置的跳闸；以及/或者断开或限制在三相电网中所检测到的相对地故障的接地故障电流。操作接地故障保护还可以包括例如取决于所讨论的电气系统的其他或可替选的测量或动作。
对相对地故障的检测100可以利用适用于所讨论的网络的类型——诸如，补偿网络、未接地网络或高电阻接地网络——的任何已知的方法来执行。
根据实施方式，对相对地故障的检测100包括：对零序电压幅值(基频，用上标索引1表示)或在至少两个时刻t1、t2(其中，t1>t2)之间的该幅值的变化的基本上连续或间歇的监测；并且将其与预定阈值进行比较(该变化可以根据零序电压相量或幅值计算)：
Figure GDA0003856798170000061
起始阈值或者
Figure GDA0003856798170000062
起始阈值(相量幅值的变化)或者
Figure GDA0003856798170000063
起始阈值(幅值的变化)
其中，下标t1和t2与不同的时刻相关(t1>t2)
零序电压幅值的监测(基频分量幅值超过阈值；或者在至少两个时刻t1、t2之间的该幅值的变化超过阈值，其中t1>t2)给出了对电流连接网络中某处的单相对地故障的非常安全的指示。零序电压的有利特征在于：在网络中的可能混淆一些其他接地故障检测标准的非故障相关现象——诸如开关瞬态或浪涌电流事件——期间不存在零序电压。
设置值U0起始阈值应当优选地被设置为尽可能低的值，以使故障检测灵敏度(就故障电阻而言)最大化。然而，为了避免网络的健康状态期间的错误故障检测，检测阈值应当优选地被设置为与在健康状态期间由于网络相对地导纳不平衡造成的零序电压相比更高的值(具有裕量)。
根据实施方式，在补偿网络中，U0起始阈值不是预定的，而是可以实时确定的。例如，这可以通过消弧线圈调节器(即，补偿网络中的消弧线圈的控制器)或者与其连接的另一单元或系统来执行。确定在健康状态期间由于系统的导纳不平衡引起的零序电压的最大值Uo最大健康状态。在确定了在健康状态期间零序电压的最大值的情况下，则U0起始阈值可以被实时自动确定为：
U0起始阈值≥Uo最大健康状态*q0，其中q0>1是用户定义的安全裕量。该实施方式可以使针对接地故障检测的灵敏度增加。
根据实施方式，相对地故障的检测100另外地或可替选地包括：对三倍负序电流幅值(仅基频、基频加谐波、或仅谐波)或在至少两个时刻t1、t2(其中t1>t2)之间的该幅值的变化的监测；以及将其与预设阈值进行比较：
Figure GDA0003856798170000064
起始阈值(具有可设置的拾取延迟)，
或者
Figure GDA0003856798170000071
起始阈值(具有可设置的拾取延迟)，
或者
Figure GDA0003856798170000072
起始阈值(具有可设置的拾取延迟)，
其中，
n和m是指作为网络基频的倍数的频率分量。
n＝1，m＝1或者
n＝1以及m＝大于1的任意整数或者
n＝大于1的任意整数，以及m为大于n的任意整数，
其中，下标t1和t2与不同的时刻相关(t1>t2)
并且其中，
Figure GDA0003856798170000073
是根据对称分量的理论以频率fn*n(n＝大于或等于1的任意整数)计算的负序电流分量，其中，
Figure GDA0003856798170000074
由于在网络中的非故障相关现象——诸如负载不平衡(即，负序电流是负载相关并且因此时间相关的量)、切换浪涌条件和相电流变压器的饱和——期间也可能产生负序电流，因此接地故障检测的拾取应当优选地被设置成比在网络健康状态期间测量的负序电流幅值的三倍高的值。由于健康状态水平可能由于负载的时间相关性质和网络的拓扑变化而变化的事实，因此该检测方法可能不会像基于零序电压的故障检测方法一样灵敏。基于负序电流幅值的故障检测灵敏度可以通过监测其在至少两个时刻点t1、t2(其中t1>t2)之间的幅值的变化并且将其与预设阈值进行比较来增加。而且，此处，该变化可能是由于负载的变化引起的。因此，通常，为了避免错误的故障检测，该故障检测可能不会设置为如基于零序电压的方法一样灵敏。
基于三倍负序电流幅值的接地故障检测的拾取应当被优选地延迟，使得产生负序电流的瞬态现象被过滤掉。这实际上意味着过电流条件应当有效至少一定的持续时间而没有临时下降，以提供最终的接地故障检测。在这种条件下，仅负序电流的永久源即单相对地故障应当被优选地检测为接地故障。基于三倍负序电流的相对地故障的检测可以特别地用于相对高电流连续接地故障的粗略检测。
根据实施方式，在补偿网络中，3I2起始阈值不是预定的，而是可以实时确定的。例如，这可以通过消弧线圈调节器或者与其连接的另一单元或系统来执行。以安培为单位的总的系统阻尼(Id)被确定并且具有以安培为单位的设置失谐值(Iv)。根据这些值，最大期望的接地故障电流可以被确定为：Ief_comp＝abs(Id+j*Iv)。在确定了最大期望的接地故障电流的情况下，则3I2起始阈值可以被实时自动确定为：
3I2起始阈值≤Ief_comp*q2，其中q2<1为用户定义的安全裕量。该实施方式可以使针对接地故障检测的灵敏度增加。
根据实施方式，相对地故障的检测100另外地或可替选地包括：对三倍零序电流幅值(仅基频、基频加谐波或仅谐波)或幅值在至少两个时刻t1、t2(其中t1>t2)之间的变化的监测；以及将其与预设阈值进行比较：
Figure GDA0003856798170000081
起始阈值(具有可设置的拾取延迟)，或者
Figure GDA0003856798170000082
起始阈值(具有可设置的拾取延迟)，
或者
Figure GDA0003856798170000083
起始阈值(具有可设置的拾取延迟)，
其中，
n和m是指频率分量，为网络基频的倍数。
n＝1，m＝1或者
n＝1以及m＝大于1的任意整数或者
n＝大于1的任意整数，以及m为大于n的任意整数，
其中，下标t1和t2与不同的时刻相关(t1>t2)
并且其中，
Figure GDA0003856798170000091
是根据对称分量的理论以频率fn*n(n＝大于或等于1的任意整数)计算的零序电流分量。
当故障馈线和健康馈线中的三倍零序电流具有显著不同的值时，该故障检测方法才可能有效。该条件可以仅在未接地网络中有效，在未接地网络中与该网络的总的未补偿接地故障电流相比，由受保护馈线产生的接地故障电流显著更小。
根据实施方式，可以基于所确定的三相电网的三个相的相电流来确定对在所检测到的相对地故障的点中的通过测量点的接地故障电流的估计。该实施方式的示例为下面的式3b。根据另一实施方式，可以基于所确定的三相电网的三个相的相电流的变化来确定对在所检测到的相对地故障的点中的通过测量点的接地故障电流的估计。该实施方式的示例包括下面的式3a、式4a和式5a至式5c。
根据实施方式，对三相电网的三个相的相电流的变化的确定包括针对三相电网50的三个相A、B、C中的每一个确定相对地故障期间的相电流的基频分量与相对地故障之前的相电流的基频分量之间的差。
根据实施方式，对三相电网的三个相的相电流的变化的确定另外地或可替选地包括针对三相电网的三个相A、B、C中的每一个以及针对为相电流的基频的整数倍的至少一个谐波频率确定相对地故障期间相电流的谐波频率分量与相对地故障之前相电流的谐波频率分量之间的差。因此，可以使用仅相电流的基频分量、仅一个或更多个谐波频率分量、或者基频分量和一个或更多个谐波频率分量两者来确定三相电网的三个相的相电流的变化。
对在所检测到的相对地故障的点中的通过测量点的接地故障电流的估计可以根据以下描述的各种实施方式或其组合来确定。对测量点处的相电流进行测量，包括测量基频fn分量和/或一个或更多个谐波分量(n＝2、3、4、5、……)。例如，在一些系统中，除了基波分量，例如第五谐波分量和第七谐波分量在接地故障电流中可能实际上占优势并且可以将其包括在测量中。如果任何一个谐波分量或更多个谐波分量的幅值对于准确的测量是足够的，则可以将其包括在测量中。这种谐波分量幅值的最小值可以是预定值并且其可以例如由所使用的硬件和所应用的测量的精度来确定。
针对频率n*fn(其中fn是基波系统频率)下的相电流相量的通用格式可以写为：
Figure GDA0003856798170000101
是频率n*fn下的相A电流相量，
Figure GDA0003856798170000102
是频率n*fn下的相B电流相量，
Figure GDA0003856798170000103
是频率n*fn下的相C电流相量，
其中，n＝≥1的任意整数
根据以下式，在所检测到的相对地故障期间针对相电流相量中的每个相电流相量的“增量”或变化量可以优选地基本上实时得出(如果需要，在稍后的计算中得出)：
Figure GDA0003856798170000104
Figure GDA0003856798170000105
Figure GDA0003856798170000106
其中，下标tF与所检测到的接地故障期间的时刻相关，以及tP与所检测到的接地故障之前的时刻相关(tF>tP)。
使用由于相电流相量处的接地故障引起的可测量变化使得能够准确估计接地故障电流。
根据实施方式，对所检测到的相对地故障的点中的通过测量点的接地故障电流的估计可以通过使用以下式3至式5中的任一个来确定110，这些式可以单独地或一起评估。在示例性式中假定A-B-C相旋转：
式3a(基于由于接地故障引起的负序电流分量中的变化)：
Figure GDA0003856798170000107
Figure GDA0003856798170000108
Figure GDA0003856798170000109
式3b(在没有故障前数据的情况下基于故障期间的负序电流分量)：
Figure GDA00038567981700001010
Figure GDA00038567981700001011
Figure GDA00038567981700001012
Figure GDA0003856798170000111
或者
Figure GDA0003856798170000112
或者
Figure GDA0003856798170000113
式4a(基于由于接地故障引起的正序电流分量中的变化)：
Figure GDA0003856798170000114
Figure GDA0003856798170000115
Figure GDA0003856798170000116
Figure GDA0003856798170000117
或者
Figure GDA0003856798170000118
或者
Figure GDA0003856798170000119
式5a至式5c(基于由于相电流的接地故障引起的变化)：
Figure GDA00038567981700001110
或者
Figure GDA00038567981700001111
或者
Figure GDA00038567981700001112
Figure GDA00038567981700001113
或者
Figure GDA00038567981700001114
或者
Figure GDA00038567981700001115
Figure GDA00038567981700001116
或者
Figure GDA00038567981700001117
或者
Figure GDA00038567981700001118
Figure GDA00038567981700001119
其中，
Figure GDA00038567981700001120
是假定相A对地故障时在频率n*fn下对接地故障电流的估计
Figure GDA00038567981700001121
是假定相B对地故障时在频率n*fn下对接地故障电流的估计
Figure GDA00038567981700001122
是假定相C对地故障时在频率n*fn下对接地故障电流的估计
Figure GDA00038567981700001123
是在频率n*fn下的接地故障电流估计的幅值
Figure GDA00038567981700001124
是在频率n*fn下的接地故障电流估计的相量
Figure GDA00038567981700001125
是假定相A对地故障时在频率n*fn下的负序电流分量
Figure GDA00038567981700001126
是假定相B对地故障时在频率n*fn下的负序电流分量
Figure GDA0003856798170000121
是假定相C对地故障的频率n*fn下的负序电流分量
Figure GDA0003856798170000122
是假定相A对地故障时由于接地故障引起的在频率n*fn下的负序电流分量的变化。
Figure GDA0003856798170000123
是假定相B对地故障时由于接地故障引起的在频率n*fn下的负序电流分量的变化。
Figure GDA0003856798170000124
是假定相C对地故障时由于接地故障引起的在频率n*fn下的负序电流分量的变化。
Figure GDA0003856798170000125
是假定相A对地故障时在频率n*fn下的正序电流分量
Figure GDA0003856798170000126
是假定相B对地故障时在频率n*fn下的正序电流分量
Figure GDA0003856798170000127
是假定相C对地故障时在频率n*fn下的正序电流分量
Figure GDA0003856798170000128
是假定相A对地故障时由于接地故障引起的在频率n*fn下的正序电流分量的变化。
Figure GDA0003856798170000129
是假定相B对地故障时由于接地故障引起的在频率n*fn下的正序电流分量的变化。
Figure GDA00038567981700001210
是假定相C对地故障时由于接地故障引起的在频率n*fn下的正序电流分量的变化。
n＝1、2、3、……(整数)
例如在故障前电流量不可用的情况下可以使用式3b来提供接地故障电流的粗略估计。例如，这可以包括特殊的操作条件，诸如切换至故障或在自动重合闸序列期间。此外，在其中接地故障电流可能尤其高的网络条件下，对接地故障电流的粗略估计可能就足够了。由式3b提供的接地故障电流估计中的附加误差是由于源于自然负载不平衡的预故障3I2引起的。然而，在现代三相网络中，这种不平衡在实际上通常非常低。
根据实施方式，如果给定谐波的幅值超过预定的可测量阈值，则可以包括该给定谐波。实际上这可能是例如几安培。例如，如果任意谐波分量或多个谐波分量的幅值足以进行准确的测量，则可以将所述任意谐波分量或多个谐波分量的幅值包括在接地故障电流幅值的确定中。谐波分量幅值的这种最小值可以是预定值，并且可以例如由所使用的硬件和所应用的测量装置(诸如CT、VT和/或传感器)的精度来确定。
根据实施方式，可以根据式6将接地故障电流估计的幅值计算为rms(针对正交分量的均方根)值：
Figure GDA0003856798170000131
其中，
n和m是指频率分量，为网络基频的倍数。
n＝1以及m＝任意整数，m>n
根据实施方式，可以根据以下式利用零序电压(零序电压可以从三相电压变压器的开口三角形绕组中获得，或者可以根据在频率fn*n(n＝大于或等于1的任意整数)下的相对地电压例如：
Figure GDA0003856798170000132
来计算)，来将所确定的接地故障电流估计相量转换为接地故障导纳相量：
Figure GDA0003856798170000133
Figure GDA0003856798170000134
接地故障导纳相量
Figure GDA0003856798170000135
可以通过使用
Figure GDA0003856798170000136
和
Figure GDA0003856798170000137
(或
Figure GDA0003856798170000138
)的离散相量来计算。替选地，接地故障导纳
Figure GDA0003856798170000139
可以通过如EP 2624397 A1中描述的使用累积相量和(CPS)方法通过使用在接地故障期间
Figure GDA00038567981700001310
和
Figure GDA00038567981700001311
(或
Figure GDA00038567981700001312
)的累积相量来计算。所计算的导纳的标记在这种情况下为
Figure GDA00038567981700001313
——“稳定化的导纳”，并且其可以根据式7c至式7d来计算：
Figure GDA00038567981700001314
Figure GDA00038567981700001315
由于在完全接地故障(故障电阻RF＝0Ω)的情况下，U 0的值等于系统的相对地电压UPE，因此可以通过使用固定的标量转换因子UPE将所计算的
Figure GDA00038567981700001316
值或
Figure GDA00038567981700001317
值从导纳域转换为电流域。另外，由于在导纳域中无功分量的符号被反向，即电容性电纳为正而电感性电纳为负，因此
Figure GDA00038567981700001318
或
Figure GDA00038567981700001319
的虚部项应当被反向，即通过应用复共轭来反向。最后，从导纳域至电流域的转换式变为：
Figure GDA0003856798170000141
或者
Figure GDA0003856798170000142
当故障中涉及故障电阻时，还可以对电流域中基于导纳的接地故障电流估计
Figure GDA0003856798170000143
或
Figure GDA0003856798170000144
进行缩放以匹配接地故障电流的实际值。这可以通过将基于导纳的接地故障电流的估计
Figure GDA0003856798170000145
或
Figure GDA0003856798170000146
乘以测量的相对零序电压幅值
Figure GDA0003856798170000147
来实现：
Figure GDA0003856798170000148
或者
Figure GDA0003856798170000149
标记
Figure GDA00038567981700001410
或
Figure GDA00038567981700001411
表示电流域中基于导纳的接地故障电流估计，其是考虑到故障电阻的阻尼作用通过从所计算的导纳转换而获得的。代替接地故障电流估计
Figure GDA00038567981700001412
基于导纳的接地故障电流估计
Figure GDA00038567981700001413
或
Figure GDA00038567981700001414
可以用于本文描述的各种实施方式的所有计算中。
这种基于导纳的式可以与CPS计算一起使用的益处在于，它们可以提供非常稳定的对接地故障电流的估计，而与所测量的电流量和/或电压量中的故障类型相关的振荡(例如，再击穿接地故障期间)无关。这进而使得使用接地故障电流估计的各种应用的可靠且准确的实现方式和性能成为可能。
根据实施方式，可以根据以下式利用所测量的零序电压将所有接地故障电流估计转换为接地故障功率：
Figure GDA00038567981700001415
Figure GDA00038567981700001416
接地故障功率
Figure GDA00038567981700001417
可以使用
Figure GDA00038567981700001418
和
Figure GDA00038567981700001419
(或
Figure GDA00038567981700001420
)的离散相量来计算。
替选地，接地故障功率
Figure GDA00038567981700001421
可以通过如EP 2624397 A1中描述的使用累积相量和方法通过使用
Figure GDA00038567981700001422
和
Figure GDA00038567981700001423
(或
Figure GDA00038567981700001424
)的累积相量来计算。
Figure GDA00038567981700001425
Figure GDA0003856798170000151
或者
Figure GDA0003856798170000152
则接地故障功率
Figure GDA0003856798170000153
可以被计算为：
Figure GDA0003856798170000154
或者
Figure GDA0003856798170000155
执行对所确定的接地故障电流估计的验证120，以将实际(真)接地故障电流与未必真实(假)的接地故障电流区分开。例如，如果在实际接地故障电流不会流过的测量点——诸如位于电网的健康馈线中的测量点——估计了接地故障电流
Figure GDA0003856798170000156
或
Figure GDA0003856798170000157
则可能会由于实际测量不准确和/或由于在例如再触发接地故障期间所测量的相电流的行为而导致测量到表面接地故障电流。
根据实施方式，基于包括在测量点处的至少一个电流量的一个或更多个预定量，来确定对接地故障电流的估计是表示实际接地故障电流还是表示表面接地故障电流。根据实施方式，该确定可以至少基于：三相电网的零序电压和在测量点处的剩余电流；以及/或者对接地故障电流的估计的实部和/或虚部；以及/或者在测量点处的剩余电流的实部和/或虚部以及对接地故障电流的估计的实部和/或虚部；以及/或者在测量点处的负序电流分量。
根据实施方式，可以根据以下描述的实施方式中的任一个来执行对所确定的接地故障电流的估计的验证120。根据实施方式，为了识别实际接地故障电流，可以采用使用零序电压和剩余电流(或等效地使用由此得出或指示其的量，诸如功率或导纳)的任何已知的基于定向零序的方法。根据实施方式，该确定可以至少基于：在测量点处的剩余电流的振幅、相位角、实部和/或虚部；在测量点处的剩余功率的振幅、相位角、实部和/或虚部；在测量点处的剩余导纳的振幅、相位角、实部和/或虚部。根据实施方式，可以至少根据在测量点处的负序电流分量的三倍的振幅来执行对所确定的接地故障电流的估计的验证120。
根据实施方式，当使用零序电压和剩余电流(或等效地使用由此得出或指示其的量，诸如功率或导纳)的任何基于定向零序的方法指示接地故障电流估计
Figure GDA0003856798170000161
或
Figure GDA0003856798170000162
来自“真”故障馈线(接地故障所在的位置)时，估计的
Figure GDA0003856798170000163
或
Figure GDA0003856798170000164
被认为表示实际接地故障电流。实际上，这意味着这种基于定向零序的方法指示接地故障位于测量点的前面。
该信息可以使用零序电压和剩余电流在内部进行计算，或者该信息可以在外部进行计算并且作为输入信号(真/假)获得。接地故障电流估计的外部验证示例是利用Iocos原理操作的接地故障保护功能。例如，将来自这种定向保护的启动或操作输出(故障馈线的指示)作为到接地故障电流估计器的输入时，则可以确认实际接地故障电流估计的有效性。
根据实施方式，为了识别实际接地故障电流，可以将接地故障电流估计
Figure GDA0003856798170000165
(或等效地由此得出或指示其的任意量，诸如功率或导纳)划分为实部和/或虚部，并且将它们的值与预定义阈值进行比较。等效地，为了从实部和虚部识别实际接地故障电流，可以确定接地故障电流估计
Figure GDA0003856798170000166
的相位角并且将其与预定义阈值进行比较。
根据实施方式，在补偿网络中，为了识别实际接地故障电流，可以将接地故障电流估计
Figure GDA0003856798170000167
(或等效地由此得出或指示其的任意量，诸如功率或导纳)划分为实部和/或虚部，并且可以将它们的值与实时确定的阈值进行比较。例如，这可以通过消弧线圈调节器或者与其连接的另一单元或系统来执行。以安培为单位的总的系统阻尼(Id)被确定并且具有以安培为单位的设置失谐值(Iv)。根据这些值，验证阈值可以被实时自动确定：
实际阈值≤Id*q3，
虚拟阈值≤Iv*q4，
振幅阈值≤abs(Id+j*Iv)*q5
其中，q3-q5<1为用户定义的安全裕量。
例如，应用基于接地故障电流的方法(类似于得出的接地故障功率和接地故障导纳)，其中在基频下的操作量的实部的幅值是利用零序电压使用相特定的接地故障电流估计
Figure GDA0003856798170000171
来以相特定的方式计算的：
Figure GDA0003856798170000172
Figure GDA0003856798170000173
Figure GDA0003856798170000174
并且通过根据以下式比较在基频下相特定的接地故障电流估计的实部：
Ief cos1＝max(Ief cos A1，Ief cos B1，Ief cos C1)＞阈值 式11
其中，
Figure GDA0003856798170000175
是在接地故障期间在基频下的相特定的接地故障电流相量
Figure GDA0003856798170000176
与
Figure GDA0003856798170000177
或
Figure GDA0003856798170000178
之间的相角差。
根据实施方式，可以通过下述来实现对实际接地故障电流的识别：将接地故障电流估计
Figure GDA0003856798170000179
(或其得出的量，诸如功率或导纳)的实部与所测量的剩余电流(或其得出的量，诸如功率或导纳)的实部进行比较；以及/或者通过将接地故障电流估计
Figure GDA00038567981700001710
(或其得出的量，诸如功率或导纳)的虚部与所测量的剩余电流(或其得出的量，诸如功率或导纳)的虚部进行比较；当它们的差未超过预定义阈值时，可以进行实际接地故障电流的识别：
例如：
Figure GDA00038567981700001711
Ief cos1＝max(Ief cos A1,Ief cos B1,Ief cos C1) 式12a2
其中，
Figure GDA00038567981700001712
是在接地故障期间
Figure GDA00038567981700001713
或
Figure GDA00038567981700001714
与
Figure GDA00038567981700001715
相量之间的相角差。
然后，可以利用以下式进行实际接地故障电流的识别：
abs(Io cos1-Ief cos1)<阈值 式12a
或者
abs(Io cos1)-abs(Ief cos1)<阈值 式12b
根据实施方式，为了识别实际接地故障电流，可以利用以下式计算接地故障电流估计：
Figure GDA0003856798170000181
识别阈值(具有可设置的拾取延迟)式13
其中，
n和m是指频率分量，为网络基频的倍数。
n＝1，m＝1或者
n＝1以及m＝大于1的任意整数或者
n＝大于1的任意整数，以及m为大于n的任意整数，
Ief识别阈值为预设阈值。
根据实施方式，过电流条件应当有效至少特定持续时间而不临时下降，以提供最终的接地故障检测。在这种条件下，仅负序电流的永久源即单相对地故障应当被检测为接地故障。基于三倍负序电流的实际接地故障电流的识别尤其适用于具有相对高接地故障电流的连续接地故障。实际上，设置的Ief识别阈值应当优选地是粗略的，使得它考虑所有可能的非故障相关现象，这可能会产生表面接地故障电流估计。
根据实施方式，在补偿网络中，Ief识别阈值不是预定的，而是可以实时确定的。例如，这可以通过消弧线圈调节器或者与其连接的另一单元或系统来执行。以安培为单位的总的系统阻尼(Id)被确定并且具有以安培为单位的设置失谐值(Iv)。根据这些值，Ief识别阈值可以被实时自动确定为：
Ief识别阈值≤abs(Id+j*Iv)*q6，其中，q6<1为用户定义的安全裕量。
如果发现所确定的接地故障电流的估计表示实际接地故障电流，则可以确定120所确定的接地故障电流的估计是有效的。所确定的接地故障电流的估计的有效性还指示故障位于馈线或线路出口，该馈线或线路出口位于测量点的下游(来自接地故障电流的源，即主变电站的下游)，即真接地故障电流已通过测量点。因此，该信息可用于确定单个馈线或线路出口——包括其可能的分支或区间——是否有故障，或者两个或更多个平行馈线或线路出口中的哪个馈线或线路出口有故障。
一些实施方式可能要求检测到电网的故障相(相A、相B或相C)。例如，为了计算故障电阻的估计，应当已知故障相。例如，可以利用任何已知方法来执行故障相的这种检测。
可替选地，可以根据以下实施方式中的一个或更多个来执行故障相的检测：
当应用式5a1、式5b1和式5c1时：
Figure GDA0003856798170000191
则最大值指示故障相，
当应用式5a2、式5b2和式5c2时：
如果
Figure GDA0003856798170000192
提供最小值，则健康相为A和B，而故障相为C
如果
Figure GDA0003856798170000193
提供最小值，则健康相为B和C，而故障相为A
如果
Figure GDA0003856798170000194
提供最小值，则健康相为C和A，而故障相为B
当应用式5a3、式5b3和式5c3时：
如果
Figure GDA0003856798170000195
提供最小值，则健康相为A和C，而故障相为B
如果
Figure GDA0003856798170000196
提供最小值，则健康相为B和A，而故障相为C
如果
Figure GDA0003856798170000197
提供最小值，则健康相为C和B，而故障相为A
以及/或者使用相特定的接地故障电流估计(或得出的接地故障功率和接地故障导纳)的实部与零序电压：
Figure GDA0003856798170000198
则最大值指示故障相。
其中，应用了式5a1至式5a3或式5b1至式5b3或式5c1至式5c3
以及/或者通过对利用基频零序电压和零序电流计算的操作量的实部的幅值进行比较，包括：
Figure GDA0003856798170000199
Figure GDA00038567981700001910
Figure GDA00038567981700001911
其中，
Figure GDA00038567981700001912
是
Figure GDA00038567981700001913
或
Figure GDA00038567981700001914
与
Figure GDA00038567981700001915
相量之间的相角差
使用利用基频零序电压和所估计的接地故障电流计算的操作量的实部的幅值，
Figure GDA00038567981700001916
Figure GDA0003856798170000201
Figure GDA0003856798170000202
其中，
Figure GDA0003856798170000203
是
Figure GDA0003856798170000204
或
Figure GDA0003856798170000205
与
Figure GDA0003856798170000206
相量之间的相角差
其中，得出了描述三个可能的相对地故障(相A接地、相B接地和相C接地)的三个式。例如，在应用了基于接地故障导纳的式14a6的情况下，则描述三个可能的相对地故障的三个式为：
Figure GDA0003856798170000207
Figure GDA0003856798170000208
Figure GDA0003856798170000209
故障相可以被识别为其值最接近利用零序电压和零序电流计算的值的故障相。另外地，利用基频零序电压和零序电流计算的操作量的实部的符号应当与利用基频零序电压和所估计的接地故障电流计算的操作量的相特定的实部的符号一致。
根据实施方式，所有的接地故障电流估计都可以在其中可以应用CPS计算的基于导纳的式中使用，从而抑制(过滤)它们中的振荡，尤其是在接地故障的再触发类型中。
所确定的对接地故障电流的有效估计是对在所检测到的相对地故障60的点中的通过测量点的接地故障电流的估计。在径向网络50诸如图1的示例中的径向网络50中，在所检测到的相对地故障60的点中的所有接地故障电流通过或流过单个测量点——在该测量点中建立了接地故障电流的有效估计——的情况下，则得出所确定的对接地故障电流的有效估计是对在所检测到的相对地故障60的点中的总接地故障电流的估计。
然而，在包括一个或更多个回路的回路网络的情况下，相对地故障60的点可以同时从两个或更多个不同的路径馈送。因此，在回路网络中，相对地故障60的点中的总接地故障电流的估计可以被确定为接地故障电流的这种有效估计的总和，这样的估计中的每个估计都沿着不同的路径进行，并且每个估计都覆盖了导致相对地故障60的所有路径。作为示例，如果从电线的两端对电线进行馈电并且相对地故障60的点在电线上，则可以在电线两端的测量点处建立对接地故障电流的有效估计。然后，在相对地故障的点中的总接地故障电流的估计等于在电线两端的测量点处建立的接地故障电流的两个有效估计的总和。
根据实施方式，在三相电网的接地故障保护中可以以不同的方式使用130接地故障电流的有效估计。在三相电网的接地故障保护中使用接地故障电流的有效估计可以包括基于接地故障电流的有效估计来操作接地故障保护。接地故障电流的有效估计可以直接地在三相电网的接地故障保护中使用，或者可以经由由此得出或基于其的一个或更多个(可能中间的)量诸如电压、功率、导纳、能量或故障电阻来在三相电网的接地故障保护中使用。
图3示出了根据实施方式的流程图，该流程图示出了在三相电网的接地故障保护中使用接地故障电流的有效估计的一些可能的实施方式。可以使用接地故障电流的有效估计200用于确定210故障电阻值的估计。可替选地或另外地，可以使用接地故障电流的有效估计200用于接地故障保护操作速度的适应220。为此，也可以使用对故障电阻值的可能估计。可替选地或另外地，可以使用接地故障电流的有效估计200用于确定熄灭电弧的时间。在下文中，描述了在三相电网的接地故障保护中使用接地故障电流的有效估计的一些可能的实施方式。
根据实施方式，可以根据预定的接地故障电流幅值或由此得出的量：例如，电压、功率、导纳、能量或故障电阻与保护操作时间特性，来执行接地故障保护操作时间对有效接地故障电流估计的幅值的适应220。可以基于接地故障电流幅值的有效估计来直接地确定用于接地故障保护的操作时间。也可以基于通过下述所确定的接地故障电流的估计来间接地确定用于接地故障保护的操作时间：例如首先确定故障电阻估计或触摸电压估计(例如或能量或功率)并且然后确定用于接地故障保护的操作时间。
根据实施方式，基于在三相电线30上所检测到的接地故障的点中的所确定的接地故障电流的估计，来直接地确定用于接地故障保护的操作时间。在这种情况下，用于接地故障保护的操作时间可以是直接地基于根据预定函数例如振幅与操作时间函数估计的接地故障电流的幅值。
根据实施方式，首先确定在三相电线上所检测到的接地故障的点处的触摸电压UTp的估计，并且然后基于所确定的触摸电压的估计来确定用于接地故障保护的操作时间。这可以根据适用的电气安全法规和标准诸如Cenelec HD 637S1(图4示出了根据HD 637S1的取决于电流流动持续时间的可允许触摸电压UTP)，使用式15来实现：
UTp＝k·r·RE·Ief 式15
其中，
k是预定的系数(例如0.25、0.5或1.0)，用于描述由于接地故障而在故障位置处的总接地电位上升(EPR)中的触摸电压份额。
r是预定的因素，即所谓的电流分流或减少系数，要考虑到并非所有的接地故障电流都将回流通过“远程”接地。一部分接地故障电流可能具有可替选的返回路径，例如线缆护套等。因此，可以应用预定的电流分流系数来解决故障电流的回流通过“远程”接地的比例。电流分流系数1.0意味着100％的接地故障电流回流通过“远程”接地。
RE是电线中遇到的最大接地电阻的预定值。例如，可以在构建接地并将其存储在实用程序DMS数据库中时测量该值。
Ief是估计的接地故障电流的幅值(例如，基频或RMS值)
因此，可以通过使用式15来实现保护操作速度直接符合适用的电气安全法规和标准，例如HD 637S1。下面示出了根据按照HD 637S1的操作速度要求将有效的接地故障电流估计应用于接地故障保护操作时间的适应的示例。
图5中示出了根据有效的接地故障电流估计的保护操作速度的适应的示例。图5中还示出了对应的触摸电压估计。
网络和馈线参数：
·IefFd＝37.2A(由受保护的馈线产生的未补偿电容性接地故障电流[A])
·IefNet＝121A(由网络产生的未补偿电容性接地故障电流[A])
·Id＝12.1A(以安培为单位的总的阻尼，应用于包括并联电阻器的线圈和网络)
·Iv＝-5A或+25A(通常补偿不足或临时补偿过度的网络)
·RE＝20欧姆
·r＝1，k＝1
估计1：在完全单相接地故障期间Ief＝13.0A@Iv＝-5A导致UTp为260V和相应的操作时间top为0.43s
估计2：在电阻性单相接地故障(Rf＝2000欧姆)期间Ief＝4.1A@Iv＝-5A导致UTp为82V和操作时间top为10.0s
估计3：在完全单相接地故障期间Ief＝28.1A@Iv＝+25A导致UTp为562V和相应的操作时间top为0.17s
估计4：在电阻性单相接地故障(Rf＝2000欧姆)期间Ief＝5.3A@Iv＝+25A导致UTp为106V和操作时间top为1.45s
根据实施方式，可以根据式16a，从估计的有效接地故障电流以及故障相对地电压的信息中得出在所检测到的接地故障的点处的故障电阻的估计；或者可以根据式16b或式16c，从估计的有效接地故障电流中得出在所检测到的接地故障的点处的故障电阻的估计，而无需故障相对地电压的信息：
Figure GDA0003856798170000231
Figure GDA0003856798170000232
Figure GDA0003856798170000233
其中，
Figure GDA0003856798170000234
是在故障期间故障相(相A、相B或相C)的相对地电压相量的基频分量。
Figure GDA0003856798170000235
是有效的接地故障电流估计的基频分量。
Figure GDA0003856798170000236
是故障期间零序电压的基频分量的幅值。
Figure GDA0003856798170000237
是由于故障引起的零序电压的基频分量的相量幅值的变化。
Figure GDA0003856798170000238
是有效的接地故障电流估计的基频分量的幅值。
例如，根据预定义的故障电阻幅值与保护操作时间特性，用于接地故障保护的操作时间可以是基于估计的故障电阻的幅值的。图6中示出了这种特性的示例。
下述确定用于接地故障保护的操作时间的不同方式也可以用于相互补充，所述方式包括：直接地基于所确定的接地故障电流的估计；以及通过首先确定故障电阻估计或触摸电压估计，间接地基于所确定的接地故障电流的估计。例如，可以通过两种或三种不同的方式来确定用于接地故障保护的操作时间，并且可以选择确定的最短操作时间作为要使用的用于接地故障保护的操作时间。
可以以各种方式使用从上面的式16a或式16b、式16c获得的故障电阻的估计。根据实施方式，可以基于故障电阻值将故障分类为(较)低欧姆故障和(较)高欧姆故障。该信息也可以用于例如确定故障线路区间：在电线具有线缆和架空线路区间的情况下，例如，更有可能在架空线路区间处发生(较)高欧姆故障。电阻值也可以用作适应保护操作时间的附加标准。可以使用式16a或式16b、式16c中的故障电阻估计来应用独立的操作时间与故障电阻函数。这种函数可以例如在低欧姆故障(图6中的曲线A)的情况下提高保护操作速度。可替选地，这种函数可以例如在检测到(较)高欧姆故障(图6中的曲线B)的情况下提高保护操作速度。在这种情况下，基于接地故障电流幅值的保护速度适应可能会导致操作速度变慢。增加下述条件——该条件会在(较)高欧姆故障期间加快操作速度——可以在例如带电相导体掉落至地面并产生高欧姆故障的情况下提高人员安全。
根据实施方式，在可能的故障电弧在故障位置60处熄灭时，有效的接地故障电流估计可以被另外地或可替选地用于确定230时刻。在该时刻，网络50将恢复过程启动到健康状态。这可能是通过具有由网络参数限定的频率和时间常数的振荡而发生的。在变电站中所有馈线的测量的零序电压和剩余电流中都可以看到故障后的振荡，并且它们可能导致现有的接地故障保护的误操作，特别是在健康馈线中。如上所述建议的接地故障电流估计的特征在于它不受此现象的影响；在(有效的)接地故障电流估计中看不到故障后的振荡。因此，可以单独或一起进行以下基本实时的故障电弧熄灭检测：
在检测到相对地故障之后，将监测有效的接地故障估计的幅值
Figure GDA0003856798170000242
(基本上是实时的)。当估计的幅值
Figure GDA0003856798170000241
减小并且其下降至限定电弧熄灭的预定值以下时，则可以声称电弧熄灭。
根据实施方式，为了确保先前的决定，可以为电弧熄灭的标准添加幅值的负导数
Figure GDA0003856798170000251
可以以各种方式利用所确定的故障电弧熄灭时间，例如以防止故障后的振荡期间健康馈线的交感性跳闸(sympathetic tripping)。通过在检测到故障电弧熄灭时发送阻塞信号，例如，可以防止在故障后的振荡期间健康馈线的误操作。
可以使用本文中描述的各种实施方式，以增强现有的接地故障保护功能的性能，如下所示：
可靠性和安全性的改善：跳闸决定(或通常的操作时间)可以基于可能包括谐波分量的真接地故障电流幅值。监测接地故障电流的幅值提供了新的信息，该信息可以用于改善跳闸决定或故障馈线/线路段标识的可靠性。
确保了在实际网络的所有操作条件下的操作安全，这是因为例如可以根据由适用的电气安全法规规定的限制更准确且更严格地进行跳闸。这在接地故障电流的幅值可能出乎意料地高的规划外操作条件下可能尤其有效且重要。
安全性的改善：当接地故障电流幅值估计不超过预定阈值时，可以阻止保护跳闸决定。这防止了保护误操作，例如在接地故障电弧熄灭之后在故障后的振荡期间的交感性跳闸或不需要的跳闸。监测接地故障电流的幅值可以提供新的信息，该信息可以用于改善跳闸决定或健康馈线/线路段标识的安全性。
可以使用新的故障信息：故障类型、故障电阻值、故障相标识、接地故障电流的幅值，用于增强故障分类。该新的信息可以根据故障类型使得能够进一步优化跳闸时间和自动重合闸序列，并且提供故障可能原因和位置的附加信息。
另外，可以改善电力供应的质量，尤其是在补偿网络中，这是因为可以根据有效的接地故障电流估计实时地调整接地故障保护的操作时间，从而可以实现并保持保护操作速度直接符合适用的电气安全法规。这可以使接地故障保护的操作时间甚至可以以受控的方式延长，而不会危及操作的安全性。因此，可以留出更多时间使临时接地故障和/或接地故障电弧自行熄灭，而不会引起故障馈线或部分网络的立即断开或跳闸。这样，可以减少由于接地故障而引起的电源中断次数。
根据以上实施方式中的任意一个实施方式或以上实施方式的组合的设备可以实现为被配置成实现各种实施方式的功能的单个单元或者两个或更多个单元。此处，术语“单元”通常是指物理或逻辑实体，诸如物理装置或物理装置的一部分或者软件例程。这些单元中的一个或更多个例如可以驻留在保护继电器单元41中。
根据实施方式中的任意一个实施方式的用于实现所述功能的设备例如可以至少部分地借助于设置有合适的软件的一个或更多个计算机或对应的数字信号处理(DSP)设备来实现。这样的计算机或数字信号处理设备优选地包括至少提供用于算术运算的存储区域的工作存储器(RAM)和中央处理单元(CPU)诸如通用数字信号处理器。CPU可以包括一组寄存器、算术逻辑单元和控制单元。CPU控制单元通过由从RAM传送至CPU的程序指令系列来控制。CPU控制单元可以包含用于基本操作的多个微指令。微指令的实现方式可以根据CPU设计而变化。程序指令可以由编程语言进行编码，该编程语言可以是高级编程语言诸如C、Java等或低级编程语言诸如机器语言或汇编语言。计算机还可以具有操作系统，该操作系统可以向用程序指令编写的计算机程序提供系统服务。实现本发明或其一部分的计算机或其他设备还可以包括用于接收例如测量数据和/或控制数据的合适的输入装置以及用于输出例如控制数据或其他数据的输出装置。还可以使用一个或多个专用集成电路或者分立的电气部件和装置来实现根据实施方式中的任意一个实施方式的功能。
本发明可以在现有系统元件诸如各种保护继电器或类似装置中实现，或者通过以集中式方式或分布式方式使用单独的专用元件或装置来实现。用于电气系统的当前保护装置诸如保护继电器可以包括可以在根据本文描述的各种实施方式的功能中使用的处理器和存储器。因此，在现有电气系统部件中实现实施方式所需的所有修改和配置可以作为软件例程被执行，所述软件例程可以实现为添加的或更新的软件例程。如果本发明的功能的至少一部分是通过软件来实现的，则这样的软件可以被设置为包括计算机程序代码的计算机程序产品，该计算机程序代码在计算机上运行时使计算机或对应的设施执行根据如本文所述的实施方式的功能。这样的计算机程序代码可以被存储或者通常包含在计算机可读介质诸如合适的存储器例如闪存或光存储器上，所述计算机程序代码可以从计算机可读介质被加载至执行程序代码的一个或多个单元。另外，实现本发明的这样的计算机程序代码例如可以经由合适的数据网络被加载至执行计算机程序代码的一个或多个单元，并且可以代替或更新可能的现有程序代码。
对于本领域的技术人员将明显的是，随着技术进步，可以以各种方式来实现本发明构思。本发明及其实施方式不限于上面描述的示例，而是可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (11)

1.一种在三相电网中的接地故障保护中使用的方法，包括：
检测(100)在所述三相电网(50)中的相对地故障；
针对所述三相电网的三个相(A，B，C)中的每一个，在所述三相电网(50)中的测量点处确定(110)由于所检测到的相对地故障而引起的相电流的变化，所述确定包括：针对所述三相电网的所述三个相(A，B，C)中的每一个，确定在所述相对地故障期间的所述相电流的基频分量与所述相对地故障之前的所述相电流的基频分量之间的差；以及/或者针对所述三相电网(50)的所述三个相(A，B，C)中的每一个以及针对作为所述相电流的基频的整数倍的至少一个谐波频率，确定在所述相对地故障期间的所述相电流的谐波频率分量与所述相对地故障之前的所述相电流的谐波频率分量之间的差；
基于所确定的所述三相电网的所述三个相的所述相电流的变化，通过使用下述式中的至少之一来确定(110)对在所检测到的相对地故障(60)的点中的通过所述测量点的接地故障电流的估计：基于负序电流分量的变化的式；基于正序电流分量的变化的式；基于所述相电流的变化的式；
确定(120)对所述接地故障电流的估计是表示实际接地故障电流还是表示表面接地故障电流；以及
如果确定对所述接地故障电流的估计表示所述实际接地故障电流，则因此确定(120)对所述接地故障电流的估计有效。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：在所述三相电网(50)中的所述接地故障保护中使用(210，220，230)对所述接地故障电流的有效估计。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述三相电网(50)中的所述接地故障保护中使用(210，220，230)对所述接地故障电流的所述有效估计包括：基于对所述接地故障电流的所述有效估计来操作所述接地故障保护。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述接地故障保护的操作包括：断开或者限制在所述三相电网(50)中所检测到的相对地故障的所述接地故障电流。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，基于包括在所述测量点处的至少一个电流量的一个或更多个预定量，来确定对所述接地故障电流的估计是表示实际接地故障电流还是表示表面接地故障电流。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，至少基于下述来确定对所述接地故障电流的估计是表示实际接地故障电流还是表示表面接地故障电流：所述三相电网(50)的零序电压和在所述测量点处的剩余电流；以及/或者对所述接地故障电流的估计的实部和/或虚部；以及/或者在所述测量点处的所述剩余电流的实部和/或虚部以及对所述接地故障电流的估计的实部和/或虚部；以及/或者在所述测量点处的负序电流分量。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行程序，当所述计算机可执行程序被计算机执行时使所述计算机执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
8.一种在三相电网中的接地故障保护中使用的设备，包括：
被配置成监测所述三相电网(50)的相电流的装置；
被配置成检测在所述三相电网(50)中的相对地故障的装置；
被配置成如下的装置：针对所述三相电网的三个相(A，B，C)中的每一个，通过下述方式在所述三相电网(50)的测量点处确定由于所检测到的相对地故障而引起的相电流的变化：针对所述三相电网的所述三个相(A，B，C)中的每一个，确定在所述相对地故障期间的所述相电流的基频分量与所述相对地故障之前的所述相电流的基频分量之间的差；以及/或者针对所述三相电网(50)的所述三个相(A，B，C)中的每一个以及针对作为所述相电流的基频的整数倍的至少一个谐波频率，确定在所述相对地故障期间的所述相电流的谐波频率分量与所述相对地故障之前的所述相电流的谐波频率分量之间的差；
被配置成如下的装置：基于所确定的所述三相电网的所述三个相的所述相电流的变化，通过使用下述式中的至少之一来确定对在所检测到的相对地故障(60)的点中的通过所述测量点的接地故障电流的估计：基于负序电流分量的变化的式；基于正序电流分量的变化的式；基于所述相电流的变化的式；以及
被配置成如下的装置：确定对所述接地故障电流的估计是表示实际接地故障电流还是表示表面接地故障电流；以及如果确定对所述接地故障电流的估计表示所述实际接地故障电流，则因此确定对所述接地故障电流的所述估计有效。
9.根据权利要求8所述的设备，包括：
被配置成在所述三相电网(50)中的所述接地故障保护中使用对所述接地故障电流的有效估计的装置。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，被配置成使用对所述接地故障电流的所述有效估计的所述装置包括：被配置成基于对所述接地故障电流的所述有效估计来操作所述接地故障保护的装置。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，被配置成操作所述接地故障保护的所述装置包括：被配置成断开或者限制在所述三相电网(50)中所检测到的相对地故障的所述接地故障电流的装置。
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