CN112513659A - 基于经滤波电流信号和未滤波电流信号之间的差值的故障导体检测 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于确定包括中性线和多个通电导体的电力分配网络中是否存在故障导体的技术。例如，接收采样中性电流信号，所述采样电流信号包括多个值，所述多个值中的每个值表示在特定时间在所述中性导体中流动的电流的幅度；基于所述采样电流信号生成未滤波电流信号；对所述采样电流信号进行滤波以生成经滤波电流信号；将所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号进行比较以生成误差信号；以及分析所述误差信号以确定所述多个导体中的至少一个导体是否是故障导体。
Description
技术领域
本公开涉及对电力分配网络中的故障导体的检测。
背景技术
电力分配网络包括导体，该导体将电流从电力分配网络的一个部分承载到分配网络的另一个部分。例如，导体可以是铜线或铝线、由绝缘体保护的金属缆线、或能够承载电流的任何其他机构。电导体安装到分配网络中的各种结构。例如，电导体可安装到变电站、塔架或支撑塔中的公用电杆、框架或其他安装结构。支撑结构设置在地表上或设置到地表中的地基上。将导体安装在结构上允许导体安全地操作并且远离可能干扰电力分配的公共场所和/或物体。另外，结构允许电导体安装在空中(例如，在地表上方至少4.5米处)。异常事件可干扰导体。例如，掉落碎屑、飞溅物体、雷击、安装结构的移动和/或非常高的风可切断导体并致使导体的一部分到达地表或导体不旨在到达的其他物体。这些切断的导体是“故障导体”。故障导体可保持通电并且可形成电弧，由此产生危险情况。
发明内容
在一个整体方面，一种确定包括中性线和多个导体的电力分配网络中是否存在故障导体的方法包括：接收采样电流信号，所述采样电流信号包括多个值，所述值中的每个值表示在特定时间在所有的所述多个导体中流动的电流的幅度并被求和以产生采样中性电流信号；基于所述采样电流信号生成未滤波电流信号；对所述采样电流信号进行滤波以生成经滤波电流信号；将所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号进行比较以生成误差信号；以及分析所述误差信号以确定所述多个导体中的至少一个导体是否是故障导体。
实施方式可包括下列特征中的一个或多个。可在分析所述误差信号之前对所述误差信号进行滤波以生成经滤波误差信号。对所述误差信号进行滤波以生成经滤波误差信号可包括对所述误差信号进行滤波以生成所述误差信号的移动平均值。分析所述误差信号以确定所述多个导体中的至少一个导体是否是故障导体可包括将所述误差信号与所述误差信号的所生成的移动平均值进行比较。对所述误差信号进行滤波可包括用无限脉冲响应(IIR)滤波器对所述误差信号进行滤波。将所述未滤波电流信号与所述经滤波电流信号进行比较可包括确定所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号之间的差值。确定所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号之间的所述差值可包括确定所述未滤波信号的每个样本与所述经滤波信号的对应样本之间的差值。
在一些具体实施中，当确定存在故障导体时，生成可感知警告信号和/或将所述故障导体与所述网络断开。
在另一个整体方面，一种系统包括：电气装置，所述电气装置被配置为测量在包括中性线的电力分配网络中的多于一个导体中流动的电流；和控制系统，所述控制系统耦接到所述电气装置。所述控制系统被配置为：从所述电气装置接收采样电流；基于所接收的采样电流生成未滤波电流信号；对所接收的采样电流进行滤波以生成经滤波电流信号；将所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号进行比较以生成误差信号；以及分析所述误差信号以确定所述多个导体中的至少一个导体是否是故障导体。
实施方式可包括下列特征中的一个或多个。所述电气装置可以是重合器。所述电气装置可以是断路器。
在另一个整体方面，一种被配置为耦接到测量在电力分配网络的多于一个导体中流动的电流的电气装置的控制系统包括故障导体检测模块，所述故障导体检测模块被配置为：从所述电气装置接收采样电流；基于所接收的采样电流生成未滤波电流信号；对所接收的采样电流进行滤波以生成经滤波电流信号；将所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号进行比较以生成误差信号；以及分析所述误差信号以确定多个导体中的至少一个导体是否是故障导体。
本文所述的任何技术的具体实施可包括电气装置、控制系统、包括电气装置和控制系统的系统、故障导体检测模块、存储在非暂态计算机可读介质上的软件，所述软件在被执行时监测和/或分析在所述分配网络中流动的电流并且确定是否存在故障导体、用于改造重合器或保护性继电器的方法和/或软件升级。一个或多个实施方式的细节在附图和以下说明书中列出。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征将显而易见。
附图说明
图1是电力分配网络的示例的框图。
图2是包括中性线的三相电路的示例的图示。
图3是电气系统的示例的框图。
图4是故障导体检测模块的示例的框图。
图5是用于检测故障导体的示例性过程的流程图。
图6A和图6B是实验数据的示例。
具体实施方式
本发明公开了用于检测包括中性线的电力分配网络中的故障或破裂导体的存在的技术。
参照图1，示出了示例性电力分配网络100的框图。电力分配网络100经由分配路径106将电力从电源101分配到电气负载102。电力分配网络100可为向商业和/或住宅客户提供电力的多相电气网络。电力分配网络100可具有例如至少1千伏(kV)、最高达38kV的操作电压。电力分配网络100可能以例如50-60赫兹(Hz)的基频操作。
电源101和负载102之间的电力流动由系统105控制，该系统包括电气装置130和通过数据连接140与电气装置130通信的控制系统120。电气装置130是能够控制和/或监测分配路径106上的电力的任何设备。例如，电气装置130可以是重合器或断路器。控制系统120可以是重合器控件或保护性继电器。如下面更详细地讨论的，控制系统120被配置为检测分配路径106中的故障或破裂导体的存在。
电源101是能够提供处于多于一个相的交流(AC)电流的任何电源。例如，电源101可以是将机械动力转换成三个AC电流的发电机，一个AC电流来自发电机的每个线圈或绕组，其中线圈被布置成使得三个生成的AC电流中的每个AC电流是正弦的并且具有相同的幅度和频率，但具有不同的相位。例如，三个AC电流可以彼此异相120度(°)。电气负载102可以是从电源101接收电力的任何电气装备，并且可以包括例如变压器、熔断器、制造设施中的电气机械和/或住宅建筑物中的电器和设备。
还参见图2，分配路径106包括一个或多个四线多接地架空分配电路，诸如图2所示的电路209。电路209包括安装在结构215_1、215_2、215_3上的三个电导体242A、242B、242C和中性线241。电路209为三相电路，并且每个电导体242A、242B、242C承载处于三相中的一相的电流。例如，每个电导体242A、242B、242C可接收由电源101(图1)生成的AC电流的三相中的一相。
电导体242A、242B、242C分别向负载202A、202B、202C递送电流。每个负载202A、202B、202C连接到中性线241。换句话讲，每个负载202A、202B、202C连接在三相中的一相与中性线241之间。中性线241承载称为中性电流的电流，该电流是在电导体242A、242B、242C中流动的电流的总和。在三个电导体242A、242B、242C中流动的电流由包括电气装置230和控制系统220的电气系统205监测，该控制系统经由数据连接240与电气装置230通信。电气系统205类似于系统105(图1)。在图2的示例中，电气系统205安装在结构215_1上，该结构是公用电杆。其他配置是可能的。例如，电气系统205可以是在电源101和负载202A、202B、202C之间的变电站的一部分。在这些具体实施中，电气系统205可附接到变电站安装框架。
电路209在使用期间可能变得受损。例如，导体242A、242B、242C中的一者或多者可被下落的树枝或其他物体切断。此类切断或破裂导体是“故障导体”。故障导体可产生危害。例如，在切断之后，导体可在公共场所的成员的可触及范围内和/或生成可在附近物体中引起火灾的电弧。因此，期望检测故障导体的存在，使得可以发起原因防止或减轻伤害的措施。
控制系统220确定电导体242A、242B、242C中的任一者是否已成为故障导体。流入由故障导体引起的电弧放电故障的电流具有与负载202A、202B、202C所汲取的普通电流不同的非相干、随机和/或伪随机性质。控制系统220使用在电路209中流动的电流的特性来确定是否存在故障导体。
当负载202A、202B、202C具有相同阻抗时，每个负载202A、202B、202C汲取相同量的电流。在这种情况下，导体242A、242B、242C中的电流的总和为零，并且中性电流为零。然而，在稳态状况下的普通使用中，负载202A、202B、202C通常不具有相同的阻抗，并且因此每个负载202A、202B、202C汲取不同量的电流。因此，导体242A、242B、242C中的电流的总和不为零并且中性电流不为零，即使在稳态下也是如此。中性电流在稳态下为非零的状况使得检测四线多接地系统中的故障导体具有挑战性。例如，一些现有系统依赖于对中性电流的幅度增加的分析以检测故障导体的存在。然而，因为负载202A、202B、202C所汲取的电流在使用期间并且甚至在非故障状况下变化，所以电路209中的中性电流的幅度可出于除存在故障导体之外的原因而增加。由控制系统220实现的方法考虑了除幅度之外或作为幅度补充的中性电流的特征，并且因此比现有方法更稳健且更不容易错误地声明在四线系统(诸如图2所示)中存在故障导体。
另外，负载202A、202B、202C可以是非线性负载，诸如开关电源，其中负载的阻抗随施加的电压而变化。非线性负载所汲取的电流不是正弦的，即使当非线性负载从电源101接收正弦电流时也是如此。因此，可将除基频之外的频率引入到在电路209中流动的电流中。由控制系统220实现的方法包括分析通过将经滤波信号与未滤波信号进行比较而形成的误差信号，该经滤波信号通过移除或减小中性电流的处于除基频之外的频率的分量而生成。这与单独分析经滤波信号和/或未滤波信号的一些现有方法不同。分析误差信号而不是单独地分析未滤波信号和/或经滤波信号强调了可能由故障导体引起的电流的方面并且从而允许更稳健和更准确的分析。
再次参见图1，电气装置130包括能够中断(打开)和闭合分配路径106的中断模块132。控制系统120通过数据连接140控制中断模块132的操作，并且因此控制系统120还能够控制从电源101到负载102的电力流动。当分配路径106打开时，电流不从电源101流动到负载102。当分配路径106闭合时，电流从电源101流动到负载102。在正常操作状况下，中断模块132闭合。当发生故障状况(诸如故障导体)时，控制系统120命令中断模块132打开分配路径106，使得电流不流过电气装置130。
参照图3，示出了示例性系统305的框图。系统305用于控制电力分配网络的部分之间的电流流动。例如，系统305可在电力分配网络100中用作系统105(图1)或在电路209中用作系统205(图2)。
系统305包括控制系统320，该控制系统经由数据连接340向电气装置330发送数据并从该电气装置接收数据。电气装置330包括中断模块332、电流传感器333(每相有一个电流传感器)、驱动模块334和通信接口336。电气装置330可以是能够被控制以打开和闭合电力分配网络中的分配路径的任何类型的装置。例如，电气装置330可以是中压断路器、三重单相重合器或三相重合器。
数据连接340可为能够传输信息的任何通信链路。数据连接340向控制系统320发送信息以及从该控制系统接收信息。在典型的具体实施中，数据连接340是连接在电气装置的通信接口336和控制系统320之间的单个控制缆线。通信接口336可以是能够经由连接340向控制系统320的输入/输出接口324发送数据和从该输入/输出接口接收数据的任何接口。
电气装置330还包括中断模块332和驱动模块334，该驱动模块响应于经由数据连接340从控制系统320接收的控制信号而驱动中断模块332。电气装置330包括用于每相的中断模块332。因此，三相装置包括三个中断模块332。中断模块332是能够中断(打开)分配路径106的任何机构或设备。
电气装置330还包括电流传感器333(诸如电流变压器)，该电流传感器感测在分配路径106中的每相中流动的电流量。由电流传感器333感测的电流经由数据连接340提供给控制系统320。驱动模块334可以包括响应于来自控制系统320的控制信号而驱动中断模块332以打开或闭合的无源和/或有源电气和/或机械部件。例如，在一些具体实施中，驱动模块334可包括向中断模块332提供能量以用于闭合或打开触点的电容器。在一些具体实施中，驱动模块334包括磁体。驱动模块334可包括电阻器、电感器和其他无源电子部件。在一些具体实施中，驱动模块334包括存储机械能的设备，诸如弹簧。在一些具体实施中，驱动模块334包括马达。
系统305还包括控制系统320。控制系统320和电气装置330可彼此物理分离。例如，电气装置330可安装在公用电杆或与架空电源线相关联的其他结构的顶部附近，并且控制系统320可安装在相同电杆或地面附近的结构上以便于操作者触及控制系统320。在另一个示例中，控制系统320可位于远离电气装置330的公用变电站控制屋处，在又一些其他具体实施中，控制系统320与电气装置330集成以使得系统305形成单个整装设备。在控制系统320与电气装置330集成的具体实施中，控制系统320和电气装置330经由数据连接340传送数据，但控制系统320和电气装置330是相同设备的部分并且可被接收在例如单个集成壳体中。
控制系统320包括故障导体检测模块322、输入/输出(I/O)接口324、电子处理器326和电子存储装置328。故障导体检测模块322分析由电流传感器333感测的电流以确定分配路径106中的导体是否被切断或破裂。当检测到故障导体时，控制系统320可向电气装置330发出命令或控制信号以打开中断模块332，从而隔离分配路径106的包括故障导体的部分。在一些具体实施中，控制系统320致使在I/O接口324处呈现可感知警告。图4和图5更详细地讨论了故障导体检测模块322。
I/O接口324可以是允许人类操作者和/或自主过程与控制系统320进行交互的任何接口。I/O接口324可包括例如显示器、键盘、扬声器、串行或并行端口、通用串行总线(USB)连接和/或任何类型的网络接口，诸如例如以太网。I/O接口324还可允许在没有物理接触的情况下通过例如无线通信协议进行通信。
I/O接口324还可允许控制系统320与系统305外部和远离该系统的系统进行通信。例如，I/O接口324可包括通信接口，该通信接口允许使用例如监管控制和数据采集(SCADA)协议通过I/O接口324在控制系统320和远程站303之间，或在控制系统320与装置330之外的电气装置之间进行通信。
控制系统320还包括电子处理器326和电子存储装置328。电子处理器326是适合于执行计算机程序的一个或多个处理器，诸如通用或专用微处理器，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来讲，处理器从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。电子处理器326可为任何类型的电子处理器，并且可为多于一个电子处理器，并且可包括通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)和/或专用集成电路(ASIC)。电子存储装置328可以是易失性存储器，诸如RAM。在一些具体实施中，电子存储装置328可包括非易失性部分或部件和易失性部分或部件两者。电子存储装置的示例可包括固态存储装置、磁存储装置和光学存储装置。固态存储装置可在例如电阻器-晶体管逻辑(RTL)、互补金属氧化物半导体(CMOS)或碳纳米管中实现，并且可在非易失性或易失性随机存取存储器中体现。
电子存储装置328存储指令(可能作为计算机程序)，这些指令在被执行时致使电子处理器326执行用于检测故障导体的存在并与控制系统320中的部件(诸如故障导体检测模块322和I/O接口324)、电气装置330和/或远程站303进行交互的过程。
如上所讨论，电气装置330可以是例如重合器或断路器。在电气装置330是重合器330的具体实施中，控制系统320是重合器控件320。在这些具体实施中，当故障导体检测模块322检测到故障导体的存在时，重合器控件320致使重合器330打开分配路径106。重合器控件320还基于分配路径106上的其他状况控制重合器330以打开或闭合分配路径106。
在电气装置330是断路器的具体实施中，控制系统320是保护性继电器320。当故障导体检测模块检测到故障导体的存在时，保护性继电器320生成致使断路器330打开电力分配路径106以隔离故障导体的信号。保护性继电器320可位于变电站中并且可用于保护任何类型的电气装备。
图4是故障导体检测模块322的示例性具体实施的框图。故障导体检测模块322包括电流信号发生器350，该电流信号发生器接收在特定时间在分配路径106中流动的瞬时电流的量的指示。如上所讨论，电气装置330包括电流传感器333。电流传感器333感测在分配路径106的每相中流动的电流。感测电流经由数据连接340提供给控制系统320中的故障导体检测模块322。来自电流传感器333的数据可为每相中的电流的模拟测量值，并且来自电流传感器333的数据可被输入到模数转换器(ADC)中以形成采样电流波形。
在图4所示的示例中，电流传感器333(图3和图3B)向电流信号发生器350提供在三相(A、B、C)中的每相上的瞬时电流(IA、IB、IC)。电流信号发生器350基于表示每相中的测量电流的值来确定中性电流。在特定时间的中性电流是在该特定时间的所有相中的测量电流的总和。中性电流以足够的速率数字化以便形成采样电流信号351。在该示例中，采样电流信号351是在特定时间实例下其数值等于中性电流的信号。
采样电流信号351(未修改)是未滤波中性电流信号351。与采样电流信号351相同的信号被传递到数字滤波器354。数字滤波器354被配置为移除或减少采样电流信号351中的不处于电力分配网络100的操作基频的频率分量。在一些具体实施中，数字滤波器354是64点1.25循环余弦滤波器。数字滤波器354可移除具有高于基频的频率的信号，或者数字滤波器354可移除具有高于和低于基频的频率的信号，同时允许具有基频的信号通过。例如，数字滤波器354可被实现为基频下的离散傅里叶变换。不管数字滤波器354的具体实施如何，经滤波电流信号355是不包括除处于电力分配网络100的基频的频率分量之外的频率分量，或者仅包括可忽略量的处于除基频之外的频率的分量的时域信号。
用数字滤波器354对信号351进行滤波形成经滤波电流信号355。经滤波电流信号355是在特定时间其数值等于经滤波中性电流355的信号。经滤波电流信号355和未滤波中性电流信号351具有相同数量的样本。
故障导体检测模块322还包括被配置为比较经滤波电流信号355和未滤波中性电流信号351的比较模块356。比较模块356可执行信号355和351的逐点比较。信号351和信号355具有相同数量的样本，并且信号351中的每个样本在信号355中具有对应样本。逐点比较可通过将信号355中的每个样本的值从信号351中的对应样本的值减去来执行，或反之亦然。比较模块356执行信号351与355之间的比较并基于该比较产生误差信号357。例如，其中比较模块356基于减法执行逐点比较的具体实施，误差信号357是包括与信号351和355相同数量的样本值的信号，并且误差信号357的每个样本值表示在特定时间的信号351的值和信号357的值之间的差值。
故障导体检测模块322还包括实例检测模块360，该实例检测模块分析误差信号357以确定是否存在故障导体。在一些具体实施中，故障导体检测模块322包括对误差信号357进行滤波的滤波器359。滤波器359可以是例如一阶无限脉冲响应(IIR)滤波器。在包括滤波器359的具体实施中，滤波器359的输出趋向于误差信号357内包含的缓慢变化信号。该输出用于比较器358，该比较器将瞬时误差信号357与用作动态阈值的其慢速时变分量(滤波器359的输出)进行比较。比较器358输出误差信号357是否超过动态阈值的指示。如果误差信号357大于滤波器359的输出，则实例检测模块360声明实例。比较器358的输出由实例检测模块360分析。实例检测模块360将实例发生速率与故障导体的预期速率进行比较。只有以足够的速率发生的实例才被声明为由故障导体引起。在一些具体实施中，滤波器359是低通滤波器(LPF)-IIR双滤波器，其对误差信号357中的最大差值进行滤波以检测故障导体的存在。
图5是用于使用故障导体检测模块322来检测故障导体的存在的过程500的流程图。对在电力分配网络中流动的中性电流进行采样(510)并且生成采样电流信号351，如上所讨论。采样电流信号351表示中性电流。对采样电流信号351进行滤波以生成经滤波电流信号355(520)。
将经滤波电流信号355与未滤波中性电流信号351进行比较以生成误差信号357(530)。如上所述，比较可以是逐点差值。可由滤波器359对误差信号进行滤波以形成供实例检测模块360使用的动态阈值(540)。动态阈值是具有随时间推移变化的值的阈值。滤波器359的输出是误差信号357的动态平均值。将滤波器359的输出传递到比较器358。比较器358将滤波器359的输出与误差信号357进行比较。因为滤波器359的输出基本上是误差信号357的动态平均值，所以将滤波器359的输出与误差信号357进行比较可被认为类似于将动态阈值施加到误差信号357。
在实例检测模块360处分析误差信号357以确定是否存在故障导体(550)。在包括滤波器359的具体实施中，由滤波器359对误差信号357进行滤波，并且在比较器358处分析滤波器359的输出。比较器358的输出指示误差信号357是否大于由滤波器359确定的动态阈值。在这些具体实施中，将比较器358的输出提供给实例检测模块360。实例检测模块360确定发生率，该发生率是在实例检测模块360处分析的时间段内误差信号357超过动态阈值的次数。
在不包括滤波器359的具体实施中，将未滤波或未修改的误差信号357提供给比较器358。比较器358将误差信号357与固定阈值(而不是滤波器359的输出)进行比较，并且比较器358的输出指示误差信号357是否超过阈值。在实例检测模块360处分析比较器358的输出。
因此，过程500分析误差信号357，而不是单独地分析未滤波中性电流信号351或经滤波电流信号355。使用误差信号357而不是单独地使用未滤波中性电流信号351或经滤波电流信号355可改善性能。例如，故障导体的存在产生中性电流的非相干、混乱和/或随机变化。尽管电力分配网络100中的其他事件也可引入中性电流的变化，但由除了故障导体之外的事件引起的变化趋于比由故障导体引起的变化更规则且更不混乱。在时域中，由故障导体或另一个事件引起的变化表现为与预期正弦波形的偏差。与预期电流波形相比，变化可相对较小，并且变化不存在于经滤波电流信号355中。因此，通过确定经滤波电流信号355与未滤波中性电流信号351之间的逐点差值，变化变得更明显并且因此误差信号357的分析比单独的经滤波电流信号355或未滤波电流信号351的分析更可靠。
因此，过程500提供对不包括这种比较的技术的改善。此外，包括比较技术的过程500更准确并且因此更有可能仅在存在故障导体时检测到故障导体的存在。因此，过程500可减小分配网络100的停机时间并减小对客户的服务中断，同时还能够检测实际的故障导体以确保公共场所和财产的安全。此外，包括在过程500中的比较技术在计算上是高效的并且可直接实现，由此与实现更复杂的技术以解决检测四线多接地电力分配网络中的故障导体的挑战的系统相比，提供了对控制系统320的性能的改善。
实例检测模块360是用于确定是否存在故障导体(560)的最终阶段。实例检测模块360使用比较器358的输出来确定是否存在故障导体。在一些具体实施中，在特性非相干以已知与来自故障导体的电弧放电相关联的发生率发生时，实例检测模块360确定存在故障导体。例如，实例检测模块360可分析每个检测的实例之间的时间，或者验证在时间段内的足够次数的发生允许声明故障导体。在又一个示例中，在比较器358的输出的特定数量的量值样本超过阈值时，实例检测模块360可确定存在故障导体。
如果声明故障导体，则故障导体检测模块322执行误差动作560。误差动作可以是例如控制信号361(图4)的生成。控制信号361是足以致使控制系统320生成可感知警报和/或致使电气装置330以对故障导体断电的方式打开分配路径106的信号。在控制信号361用于控制电气装置330的具体实施中，经由数据连接340将控制信号361提供给电气装置330，并且控制信号361包括足以致使中断模块332操作并打开分配路径106的信息。例如，在控制系统320被实现为保护性继电器的具体实施中，电气装置330是断路器，并且控制信号361是足以致使断路器打开分配路径106的信号。
在控制信号361用于呈现可感知警报的具体实施中，将控制信号361提供至I/O接口324和/或远程站303。在任一种情况下，控制信号361都足以呈现关于故障导体的可感知警告。例如，可感知警告可以是呈现在由操作者使用的显示器上的视觉警告和/或听觉警告。此外，警告可以是以提供给操作者或其他负责人员的电子邮件、文本消息和/或语音信箱的形式。
如果未声明故障导体，则过程500返回(510)以继续监测，或者过程500可基于操作者命令结束。
图6A和图6B示出了包括经滤波电流信号和未滤波电流信号之间的比较的示例性实验数据。图6A是不存在故障导体的情况，并且存在标称负载不平衡。图6B是砂砾上存在30英尺的故障导体的情况。数据610(在图6A和图6B上用两个实线样式中的较浅者绘制)表示经滤波电流信号。在图6A和图6B的示例中，电力分配网络具有60Hz的基频，并且经滤波电流信号仅包括60Hz分量。换句话讲，经滤波电流信号大致为具有60Hz的频率的正弦波。数据620(在图6A和图6B上用虚线绘制)表示未滤波电流信号，其为中性电流信号并且可包括除基频之外的频率。
数据630(在图6A中用两个实线样式中的较深者绘制)是当不存在故障导体但存在其他不平衡时的经滤波电流信号和未滤波电流信号之间的差值。数据640(在图6B中用两个实线样式中的较深者绘制)是当存在故障导体时的经滤波电流信号和未滤波电流信号之间的差值。与单独的未滤波电流信号相比，未滤波电流信号的特性从差值数据630和640更显而易见。此外，数据640(来自存在故障导体的情况的数据)的特性不同于数据630的特性，从而指示故障导体产生的特征信号高于或超过由其他不平衡产生的特征信号。过程500检测和分析该特征信号以检测故障导体的存在。
其他实施方式也在权利要求书的范围内。
Claims (12)
1.一种确定电力分配网络中是否存在故障导体的方法，所述电力分配网络包括中性线和多个通电导体，并且所述方法包括：
接收采样电流信号，所述采样电流信号包括多个值，所述值中的每个值表示在特定时间在所有的所述多个通电导体中流动的电流的幅度并被求和以产生采样中性电流信号；
基于所述采样电流信号生成未滤波电流信号；
对所述采样电流信号进行滤波以生成经滤波电流信号；
将所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号进行比较以生成误差信号；以及
分析所述误差信号以确定所述多个导体中的至少一个导体是否是故障导体。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在分析所述误差信号之前对所述误差信号进行滤波以生成经滤波误差信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中对所述误差信号进行滤波以生成经滤波误差信号包括对所述误差信号进行滤波以生成所述误差信号的移动平均值，并且其中分析所述误差信号以确定所述多个导体中的至少一个导体是否是故障导体包括将所述误差信号与所述误差信号的所生成的移动平均值进行比较。
4.根据权利要求3所述的方法，其中对所述误差信号进行滤波包括用无限脉冲响应(IIR)滤波器对所述误差信号进行滤波。
5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述未滤波电流信号与所述经滤波电流信号进行比较包括确定所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号之间的差值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号之间的所述差值包括确定所述未滤波信号的每个样本与所述经滤波信号的对应样本之间的差值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中确定存在故障导体，并且所述方法还包括：基于确定存在故障导体来生成可感知警告信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中确定存在故障导体，并且所述方法还包括：将所述故障导体与所述电力分配网络断开。
9.一种系统，所述系统包括：
电气装置，所述电气装置被配置为测量在包括中性线的电力分配网络中的多于一个导体中流动的电流；和
控制系统，所述控制系统耦接到所述电气装置，所述控制系统被配置为：
从所述电气装置接收采样电流；
基于所接收的采样电流生成未滤波电流信号；
对所接收的采样电流进行滤波以生成经滤波电流信号；
将所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号进行比较以生成误差信号；以及
分析所述误差信号以确定所述多个导体中的至少一个导体是否是故障导体。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述电气装置包括重合器，并且所述控制系统包括重合器控件。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述电气装置包括断路器，并且所述控制系统包括保护性继电器。
12.一种控制系统，所述控制系统被配置为耦接到测量在电力分配网络的多于一个导体中流动的电流的电气装置，所述控制系统包括故障导体检测模块，所述故障导体检测模块被配置为：
从所述电气装置接收采样电流；
基于所接收的采样电流生成未滤波电流信号；
对所接收的采样电流进行滤波以生成经滤波电流信号；
将所述未滤波电流信号和所述经滤波电流信号进行比较以生成误差信号；以及
分析所述误差信号以确定多个导体中的至少一个导体是否是故障导体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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