CN112703649A - 用于控制电力系统的至少一个断路器的方法和装置 - Google Patents
用于控制电力系统的至少一个断路器的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112703649A CN112703649A CN201980061082.1A CN201980061082A CN112703649A CN 112703649 A CN112703649 A CN 112703649A CN 201980061082 A CN201980061082 A CN 201980061082A CN 112703649 A CN112703649 A CN 112703649A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- circuit breaker
- control
- current transformer
- sensed
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
- H02H11/006—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage
- H02H11/007—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage involving automatic switching for adapting the protected apparatus to the supply voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/003—Measuring mean values of current or voltage during a given time interval
-
- 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
- H02H3/02—Details
- H02H3/06—Details with automatic reconnection
- H02H3/066—Reconnection being a consequence of eliminating the fault which caused disconnection
-
- 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
- H02H3/44—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 the rate of change of electrical quantities
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Protection Of Transformers (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
一种电力系统，包括电源(2)、通过断路器(1)耦合到电源(2)的传输线(3)、耦合到传输线(3)的并联电抗器(4)以及与并联电抗器(4)串联连接的变流器(6)。一种用于控制电力系统的断路器(1)的方法，包括：通过确定由变流器(6)感测的电流(IL)的时间导数，处理变流器(6)的输出信号以获得传输线上的电压(U2)。该方法还包括由至少一个控制或保护装置(10)基于所确定的由变流器(6)感测的电流(IL)的时间导数来执行控制或保护操作(例如，自动重新闭合)。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制电力系统的至少一个断路器的方法和装置。本发明具体涉及允许控制高压或中压系统的至少一个断路器的方法和装置。本发明具体涉及用于传输线的至少一个断路器的受控重新闭合的方法和装置。
背景技术
电力系统，例如用于高压或中压输电的系统，通常配备有一个或多个断路器(CB)以实现控制和保护功能。在CB跳闸之后，经常希望以适当的定时重新闭合CB以使开关瞬态减到最小，但这可能代表相当大的挑战。
图6示出了使用传统技术来控制CB的重新闭合的电力系统100的基本单线图。该系统包括电源2和CB 1，CB 1用于使传输线3通电和断电。传输线3可以配备有一个或多个并联电抗器4、9。并联电抗器4、9用于补偿传输线3的电容。并联电抗器4布置在传输线的本地端，靠近CB 1和电源2。另一个并联电抗器9可以布置在传输线3的远端或者沿着传输线3的另一个位置。
在CB 1跳闸时，正常相通常将保持在由传输线3和电抗器4、9的参数确定的一个或多个频率振荡的俘获电荷电压。当重新闭合CB 1时，俘获的电荷可能在传输线3上引起高达4pu的高过电压。高过电压可能在传输线3的绝缘上引起严重的应力。高过电压可能导致电涌放电器的操作。
一种减轻这种高过电压发生的风险的方法是控制重新闭合。在CB 1两端的差分电压的最小差拍中可闭合每个CB极。控制或保护装置10可用于控制CB 1的重新闭合。
CB 1两端的差分电压通常不能直接测量，而必须计算为源电压U1和线电压U2的差。虽然电源电压(也称为母线电压)U1在电压振幅和频率上都可以被认为是恒定的，但是在CB1跳闸之后，即当必须作出重新闭合的决定时，传输线3上的电压U2在电压振幅和频率上都不能被认为是恒定的。
图6示出了用于受控重新闭合的传统控制设置，其中控制或保护装置10从布置在母线上的源变压器(VT)7获得源电压U1，并且从布置在传输线3的本地端的线路VT 5获得线电压U2。
然而，变压器的常见设计通常被调谐到标称功率频率。这尤其适用于电容式变压器(CVT)。在不同的频率下，例如在CB跳闸之后出现在传输线3上的频率，传输线VT 5可能在幅度和相位上都表现出显著的误差。使用传输线VT 5测量线电压U2并根据使用源VT 7测量的源电压U1和使用传输线VT5测量的线电压U2的差来计算CB两端的电压差的传统技术可能受到CB 1两端的电压差及其差拍最小值的不准确预测的困扰。
CIGRE WG 13.07，“Controlled Switching of HVAC Circuit Breakers:Guidefor Application–Lines,Reactors,Capacitors,Transformers”，1st part,
No.183,1999年4月,第43-73页，2nd part,”
No.185,1999年8月，第37-57页公开了在分路补偿传输线上的受控重新闭合，并且讨论了在跳闸之后获得线电压信号U2的正确图像的难题。
US7936093 B2公开了使用电抗器电流和源电压的时间导数来获得受控重新闭合的目标时刻。然而，US7936093 B2的方法假设电抗器电流的过零与源电压的时间导数的过零重合。这种重合的过零在实践中不一定会发生，和/或为了要观察的这种重合的过零可能花费的长时间是不可接受的。US7936093 B2的方法还假设线路频率是恒定的，在CB跳闸之后可能不总是这种情况。
US2013/0234731 A1公开了一种电容耦合变压器。
JP2004349001 A公开了一种断路器。提供相位控制部分和频率识别部分以用于输出命令信号。
DE19612992 A1公开了一种系统，其中电流和电压的突变由与保护装置相关联的检测器测量，该保护装置在故障情况下自动启动。
发明内容
本发明的目的是提供用于在电力系统中执行控制和/或保护操作的改进的方法和装置。本发明的目的具体是提供用于控制和/或保护操作的方法和装置，其可以在配备有一个或几个并联电抗器的传输线上使用，并且允许在断路器跳闸之后的更可靠的受控重新闭合。本发明的目的具体是提供用于传输线的断路器在跳闸之后的受控重新闭合的方法和控制或保护装置，其可以可靠地操作而不需要电抗器电流的过零与源电压的时间导数的过零重合和/或不需要线路频率是恒定的。
提供了如在独立权利要求中叙述的方法和装置。从属权利要求限定了实施例。
根据实施例，提供了根据通过并联电抗器的电流的时间导数来计算线电压的方法和装置。这样的方法和装置可以在跳闸之后在目标时间执行断路器的受控重新闭合，在所述目标时间，源或母线电压U1和计算为L·dIL/dt的导出线电压(其中L是并联电抗器的电感，IL是当断路器断开时通过并联电抗器的电流)之间的差处于或接近零或在计算为U1–L·dIL/dt的差分电压的差拍最小值中。该方法和装置可使用值L·dIL/dt作为用于其它目的的传输线的线电压的估计值，其它目的例如是检测线路断电的时刻、检测临时故障或二次电弧的消除、至少一个保护功能和/或线路同步。
根据实施例的方法和装置可以使用与布置在传输线的端部和地之间的并联电抗器串联连接的变流器来测量通过并联电抗器的电流。
变流器可以是电感互感器，或者可以包括罗果夫斯基(Rogowski)线圈或霍尔效应传感器或适于测量电流信号的类似传感器。变流器的输出信号可以是模拟形式(例如电流或电压)或过程总线上的数字信号流。如果变流器包括罗果夫斯基线圈，则其输出电压(原则上是电流的导数)可以直接用作传输线的线电压的表示。
提供了一种控制电力系统的至少一个断路器的方法。该电力系统包括电源、通过断路器耦合到电源的传输线、耦合到传输线的并联电抗器、以及与并联电抗器串联连接的变流器。该方法包括处理变流器的输出信号，包括确定由变流器感测的电流的时间导数。该方法包括基于所确定的由变流器感测的电流的时间导数来执行控制和/或保护操作。
控制和/或保护操作可以由至少一个控制或保护装置执行。
控制和/或保护操作可以由至少一个控制或保护装置自动执行。
可以将并联电抗器设计成以任意程度补偿传输线的电容，通常在30％到80％的范围内。
处理变流器的输出信号可以包括基于由变流器感测的电流的时间导数来确定传输线上的线电压。
断路器可以是用于传输线的断路器。执行控制和/或保护操作可以包括在断路器跳闸之后控制断路器的重新闭合。
电力系统可以包括变压器，该变压器连接到电源并且适于感测至少一相中的电源或母线的源电压。至少一个控制或保护装置可基于变压器的输出信号和由变流器感测的电流的时间导数来控制断路器的重新闭合。
控制和/或保护操作可包括基于变压器的输出信号和变流器感测的电流的时间导数来控制断路器重新闭合的目标重新闭合时间。
控制或保护装置可以包括波上点控制器。
波上点控制器可以基于指示U1的变压器的输出信号并且基于从并联电抗器电流的时间导数导出的计算的线电压L·dIL/dt，预测当断路器断开时断路器两端的差分电压信号以识别未来的差拍最小值。
波上点控制器可将各个重新闭合命令转发到每个断路器极。
受控重新闭合可包括控制目标闭合时间，使得U1-L·dIL/dt(其中U1是由变压器感测的源电压，L是并联电抗器的电感，IL是在断路器断开时由变流器感测的通过并联电抗器的电流)在目标重新闭合时间处于或接近零。
处理变流器的输出信号可以包括将由变流器感测的电流的时间导数乘以并联电抗器的电感或另一合适的比例因子。
该方法还可以包括接收并联电抗器的电感。可以在控制或保护装置的接口处接收并联电抗器的电感。可以从并联电抗器的物理额定值板、并联电抗器的数据表、或表示并联电抗器的技术数据的计算机化记录中读取并联电抗器的电感，并且可以在控制或保护装置的用户接口或数据接口处接收该电感。
该方法还可以包括在校准中确定并联电抗器的电感，该校准使用在断路器闭合时所测量的变压器的输出信号和在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数。
可以基于在断路器闭合时变压器的输出信号的至少一个峰值、均方根(RMS)值或其它平均值以及在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数的至少一个峰值、RMS值或其它平均值来确定并联电抗器的电感。
可以将并联电抗器的电感确定为在断路器闭合时变压器的输出信号的峰值或RMS值与在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数的峰值或RMS值的商。
可以将并联电抗器的电感确定为在断路器闭合时变压器的输出信号的几个峰值或RMS值的平均值与在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数的几个峰值或RMS值的平均值的商。
该方法还可以包括使用由变流器感测的电流的时间导数来执行以下中的一个或多个：检测线路断电的时刻；检测临时故障或二次电弧的消失；至少一个保护功能；线路同步。
该方法可用于电力系统的多个相。为了说明，该方法可以用于电力系统的几个相上的受控重新闭合。在具有多个相的电力系统中，为不同相提供多个变流器。例如，可以处理多个变流器的输出信号以确定两相或三相的电流的时间导数。
在该方法中，控制或保护装置可基于所确定的多个相的电流的时间导数来执行控制和/或保护操作。
执行控制和/或保护操作可以包括执行与传输线的不同相相关联的几个断路器或断路器极的受控重新闭合。对于每个相，可以根据变压器的输出电压或相应相的母线电压并且根据并联电抗器阻抗与由变流器测量的相应相的并联电抗器电流的时间导数的乘积，分别执行受控重新闭合。
提供了一种用于控制电力系统的至少一个断路器的控制或保护装置。该电力系统包括电源、通过断路器耦合到电源的传输线、耦合到传输线的并联电抗器、以及与并联电抗器串联连接的变流器。控制或保护装置包括输入端，用于接收表示由变流器感测的电流或由变流器感测的电流的时间导数的输入信号。控制或保护装置包括控制电路，其适于基于由变流器感测的电流的时间导数执行控制和/或保护操作。
控制或保护装置可适于计算由变流器感测的电流的时间导数。
控制或保护装置的输入端可耦合到计算由变流器感测的电流的时间导数的计算装置。
计算装置还可以适于将由变流器感测的电流或该电流的时间导数乘以适当的比例因子，例如并联电抗器的电感。
控制或保护装置可以包括波上点控制器。
波上点控制器可适于基于连接到电源的变压器的输出信号和根据由变流器感测的电流的时间导数导出的线电压来控制断路器在跳闸之后的重新闭合。
波上点控制器可适于基于源电压U1并基于根据并联电抗器电流的时间导数导出的所计算线电压L·dIL/dt，预测当断路器断开时断路器上的差分电压信号，以识别未来的差拍最小值。
波上点控制器可以适于控制目标闭合时间，使得U1–L·dIL/dt(其中U1是源电压，L是并联电抗器的电感，IL是在断路器断开时由变流器感测的通过并联电抗器的电流)在目标重新闭合时间接近于零。
波上点控制器可适于将各个重新闭合命令转发到每个断路器极。
控制或保护装置可以具有用于接收并联电抗器的电感的接口。可以从并联电抗器的物理额定值板、并联电抗器的数据表、或表示并联电抗器的技术数据的计算机化记录中读取并联电抗器的电感，并且可以在控制或保护装置的用户接口或数据接口处接收该电感。
控制或保护装置可适于在校准中确定并联电抗器的电感，该校准使用在断路器闭合时所测量的源变压器或负载变压器的输出信号和在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数。
控制或保护装置可适于基于在断路器闭合时源变压器或负载变压器的输出信号的至少一个峰值、均方根(RMS)值或其它平均值以及在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数的至少一个峰值、RMS值或其它平均值来确定并联电抗器的电感。
控制或保护装置可适于将并联电抗器的电感确定为在断路器闭合时源变压器或负载变压器的输出信号的峰值或RMS值与在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数的峰值或RMS值的商。
控制或保护装置可适于将并联电抗器的电感确定为在断路器闭合时源变压器或负载变压器的输出信号的几个峰值或RMS值的平均值与在断路器闭合时由变流器感测的电流的时间导数的几个峰值或RMS值的平均值的商。
当用于具有多个(例如三个)相的电力系统时，控制或保护装置可以适于确定用于多个相中的每一个的并联电抗器的电感。
控制或保护装置可适于在电力系统的任何一个或多个相中执行以下中的一个或多个：检测线路断电的时刻；检测临时故障或二次电弧的消失；至少一个保护功能；线路同步。
控制或保护装置可适于执行本发明的任何方面或实施例的方法。
控制或保护装置可适于在电力系统的任何一个或多个相中单独地执行断路器或断路器极的受控重新闭合。在具有多个相的电力系统中，可以为不同的相提供多个变流器。
控制或保护装置可以具有适于接收多个变流器的输出信号的输入端，所述多个变流器感测通过传输线的多个不同相的并联电抗器的并联电抗器电流。
控制或保护装置可适于实现与传输线的不同相相关联的几个断路器或断路器极的受控重新闭合。对于每个相，可以根据变压器的输出电压或相应相的母线电压并且根据并联电抗器阻抗与由变流器测量的相应相的并联电抗器电流的时间导数的乘积，分别执行受控重新闭合。
根据实施例的电力系统包括电源、通过断路器耦合到电源的传输线、耦合到传输线的并联电抗器、与并联电抗器串联连接的变流器以及根据本发明的控制或保护装置。
并联电抗器可以连接到传输线的本地端。一个或几个附加的并联电抗器可以连接到传输线的远端或其它位置。
电力系统还可以包括计算装置，其适于计算由变流器感测的电流的时间导数。
计算装置可以适于通过将变流器所感测的电流的时间导数乘以并联电抗器的电感或另一适当的比例因子来重构传输线上的线电压信号。
电力系统的变流器可以包括罗果夫斯基线圈或霍尔效应传感器或适于测量电流的类似传感器。
根据实施例的方法、控制或保护装置和系统允许在具有带有至少一个并联电抗器的传输线的电力网络中执行控制操作或诸如保护操作的其它操作，而不必依赖于在断路器跳闸的状态下潜在不准确的线电压测量。
变流器通常具有比电容式变压器更好的频率响应。根据实施例的方法和控制或保护装置提供了增加的所计算的线电压信号的精度，作为用于甚至对于不同线路频率的重新闭合目标的更精确计算的基础。
本发明的实施例可以用于断路器在跳闸之后的受控重新闭合，但不限于此。
附图说明
将参考在附图中示出的优选示例性实施例来更详细地解释本发明的主题，在附图中：
图1是根据实施例的包括控制或保护装置的电力系统的示意图。
图2是根据实施例的包括控制或保护装置的电力系统的示意图，其中提供了与控制或保护装置分离的计算装置。
图3示出了电力系统的不同相的信号。
图4是根据实施例的方法的流程图。
图5是根据实施例的包括校准的方法的流程图。
图6是采用用于受控重新闭合的常规控制结构的电力系统的示意图。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的示例性实施例，其中相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。虽然将在断路器(CB)跳闸之后的受控重新闭合的背景下描述一些实施例，但是实施例不限于此。除非另外特别指出，否则实施例的特征可以彼此组合。
虽然以单相表示来描述并示出了电力系统及其部件，但是通常应当理解，电力系统及其部件通常包括三相。然而，本发明及其实施例不限于特定数量的系统相。
图1是根据实施例的电力系统的示意图。电力系统可以是高压电力系统或中压电力系统。
该电力系统可以包括电源2和CB 1。将CB 1布置成当CB 1闭合时将传输线3连接到电源2，而当CB 1断开时将传输线3与电源2断开。传输线3可以配备有一个或多个并联电抗器4、9。并联电抗器4、9用于补偿传输线3的电容。并联电抗器4设置在传输线的本地端，靠近CB 1。另一并联电抗器9可以布置在传输线3的远端上或者沿着传输线3的另一个位置，但是这对于本公开内容的技术而言不是必需的。
控制或保护装置10可以执行CB 1在跳闸之后的受控重新闭合。控制或保护装置10可以是或可以包括波上点控制器。控制或保护装置10可适于在CB 1断开时预测CB 1两端的差分电压信号，以确定用于重新闭合的目标时间。
与使用变压器5来直接测量线电压U2以识别未来差拍最小值的常规控制策略(如图6中所示以及如上所述)相反，控制或保护装置10使用源电压U1以及根据并联电抗器电流IL的时间导数导出的所计算(而不是测量)线电压L·dIL/dt来执行受控重新闭合。控制或保护装置10可以基于测量的源电压U1和根据并联电抗器电流IL的时间导数导出的所计算线电压L·dIL/dtIL，预测开路CB 1两端的电压差最小的未来差拍最小值，以确定CB 1的目标重新闭合时间。可为CB 1的单独相或极个别确定目标重新闭合时间。控制或保护装置10可以适于根据开路CB 1两端的电压差的预测的差拍的未来最小值，将各个重新闭合命令转发到每个断路器极。
为了提供并联电抗器电流，电力系统10可以包括与并联电抗器4串联连接的变流器6。变流器6和并联电抗器4的串联连接可以连接在传输线3的一端和地之间。
控制或保护装置10可以包括用于计算由变流器6感测的并联电抗器电流IL的时间导数的电路。该电路可以包括集成半导体电路，例如处理器、控制器或专用集成电路，其被编程以计算时间导数。在另一实施例中，如图2所示，单独的计算装置8可连接在变流器6与控制或保护装置10之间。计算装置8可以计算由变流器6感测的并联电抗器电流IL的时间导数。计算装置8可以向控制或保护装置10提供由变流器6感测的并联电抗器电流IL的时间导数，或者通过将由变流器6感测的并联电抗器电流IL的时间导数乘以并联电抗器4的电感或另一合适的比例因子而获得的传输线3上的重构线电压信号。
控制或保护装置10或计算装置8可以使用与本地并联电抗器4串联布置的变流器6的输出信号来重构传输线3的本地端上的电压信号U2。根据电抗器的基本电气方程，
计算并联电流信号IL的时间导数，并将其乘以并联电抗器的电感L，以产生并联电抗器两端的电压UL，其等于线路电压信号U2＝UL。图3中示出了示例波形，其反映了U2＝UL。
跳闸之后CB 1两端的差分电压UCB可以使用计算的电压UL来确定，
CB 1两端的差分电压UCB中的差拍模式可被控制或保护装置10用于例如基于UCB中的先前差拍的重现模式来预测差拍的未来最小值。
导出的线电压UL的计算可以通过模拟电路或从采样的电流值(由波上点控制器本身或经由数字通信系统获得)以数值方式执行。该计算可以由控制或保护装置10完成，如图1所示，或者由插入CT 6与控制或保护装置10之间的单独计算装置8完成，如图2所示。代替方程式(1)中的电感值L，可以应用不同的比例因子，例如以匹配控制或保护装置10的输入额定值。
变流器6可以包括罗果夫斯基线圈，其根据定义输出所测量的电抗器电流的时间导数。在这样的实施例中，计算并联电抗器电流信号IL的导数的步骤隐含地包括在并联电抗器电流信号的测量中，并且通过适当地缩放罗果夫斯基线圈的输出信号，例如以满足方程式1，简单地获得所导出的线电压信号U2＝UL。
虽然已经参考一相解释了控制或保护装置10的操作，但是电力系统10通常具有几相。可以分别为各相中的每一相提供传输线3、并联电抗器4、变流器6和变压器7。控制或保护装置10可使用本文所述的技术来启动断路器1或已跳闸的多个相中的任何相的几个断路器极的受控重新闭合。
图3示出了三个不同相的源电压U1的波形11、12、13，三个不同相的线电压U2的波形21、22、23，三个不同相的电抗器电流IL的波形31、32、33，以及根据方程式(1)从并联电抗器电流的时间导数确定的所计算线电压UL的波形41、42、43。如图3所示，根据方程式(1)从并联电抗器电流的时间导数确定的所计算线电压UL与从具有良好频率响应特性的变压器获得的线电压U2匹配。根据方程式(2)计算的当CB 1跳闸时CB 1两端的差分电压UCB允许以良好的精度预测差分电压的差拍最小值。
变流器6通常具有比电容式变压器5更好的频率响应。因此，根据方程式(1)确定的所导出线电压信号UL的精度适于计算正确的重新闭合目标，即使在明显不同于额定电力频率的线路频率处。
图4是根据实施例的方法60的流程图。可执行方法60以实施在CB 1跳闸之后的受控重新闭合。
在步骤61，可以断开电力系统的CB 1。
在步骤62，根据方程式(1)，可以计算CB 1断开时测量的并联电流信号IL的时间导数，并将其乘以并联电抗器的电感L，以产生等于线电压信号的电压U2＝UL。可以应用另一适当的比例因子来代替电感值L。
在步骤63，可以根据方程式(2)确定跳闸之后CB 1两端的差分电压UCB。在跳闸之后CB 1两端的差分电压UCB中的差拍模式可以用于预测UCB中的未来最小值。
在步骤64，在步骤63中确定跳闸之后，可以使用CB 1两端的差分电压UCB中的差拍模式来执行CB 1的受控重新闭合。可以设置目标重新闭合时间，以便CB 1的各个极在各个相的差分电压UCB的差拍最小值处重新闭合。
可以从并联电抗器4的物理额定值板、从并联电抗器4的数据表、或者从表示并联电抗器4的技术数据的计算机化记录中读取并联电抗器4的电感L。电感L可以例如通过用户接口或通过数据接口输入到控制或保护装置10中。
可替换地或另外，可以执行校准例程以确定并联电抗器4的电感L。
图5是根据实施例的方法70的流程图。可以执行方法70以在校准中确定并联电抗器4的电感L。
在步骤71，开始校准。
在步骤72，可以从并联电抗器电流信号IL接收或计算在CB 1闭合时测量的并联电抗器电流信号IL的时间导数dIL/dt。
在步骤73，可接收在CB 1闭合时由VT 7测量的源电压U1。
在步骤74，可以基于CB 1闭合时VT 7测量的源电压U1并基于CB 1闭合时测量的并联电抗器电流信号IL的时间导数dIL/dt来计算并联电抗器4的电感L。当CB 1闭合时，可使用由VT 5测量的负载电压U2，而不是由VT 7测量的源电压U1。
在步骤75，可以将所计算的并联电抗器4的电感L存储在控制或保护装置10中或计算装置8中，以用于与CB 1断开时所测量的并联电抗器电流信号IL的时间导数dIL/dt结合使用，以根据方程式(1)计算用于受控断路器重新闭合或用于其它电力系统相关功能的线电压UL。
可以在CB 1关闭时执行校准例程。校准例程可以使用在CB 1闭合时由VT 7测量的源电压U1和在CB 1闭合时由变流器6测量的并联电流信号IL的时间导数。当CB 1闭合时，可使用由负载VT 5所测量的负载电压U2，而不是由VT 7测量的源电压U1。
在校准例程中，可以将电感L确定为
其中，
代表CB 1闭合时由VT 7测量的源电压U1的峰值，
代表CB 1闭合时由变流器6测量的并联电抗器电流信号IL的时间导数dIL/dt的峰值。在方程式(3)中，相同极性的峰值用于
和
代替使用单个峰值，可以通过使用在CB 1闭合时由VT 7测量的源电压U1的几个峰值的平均值，或在CB 1闭合时由VT 5测量的负载电压U2的几个峰值的平均值作为
以及在CB 1闭合时由变流器6测量的并联电抗器电流信号IL的时间导数的几个峰值的平均值作为
来估计方程式(3)。以类似的方式，可通过使用在CB 1闭合时由VT 7测量的源电压U1的或由VT 5测量的负载电压U2的所计算的RMS值或几个所计算的RMS值的平均值作为
以及在CB 1闭合时由变流器6测量的并联电抗器电流信号IL的所计算的RMS值或几个所计算的RMS值的平均值作为
来估计方程式(3)。在校准期间，可以使用除RMS值以外的平均值来计算电感L。
虽然已经参考一相解释了校准，但是可以使用本文描述的技术来针对电力系统的多个不同相中的每一相执行校准，以确定传输线的多个不同相的并联电抗器的电感。可替换地，可以将在一相中计算的电感值应用于所有相，或者可以将通过计算在所有相中计算的电感值的平均值而获得的电感值应用于所有相。
虽然已经结合断路器跳闸之后的受控重新闭合来描述本发明的实施例，但是所述方法、装置和系统可以用于其他目的。为了说明，变流器6的输出信号可以用于计算线电压，从而消除了如在图6中所示的常规系统中那样使用变压器7的需要。并联电抗器电流的时间导数可以用于检测线路断电的时刻、用于检测临时故障或二次电弧的消失、用于执行一个或几个保护功能和/或用于线路同步(例如，同步检查)。
虽然装置10在本文被称为“控制或保护装置”，但是应当理解，装置10可以执行控制和保护功能。本文所用的词语“或”应理解为非排他性的。
虽然在本文中已经在用于确定并联电抗器的电感值的技术的上下文中描述了各种信号的峰值或RMS值，但是在所公开的过程中可以使用表征电压幅度和时间导数幅度的其他值。
虽然在附图和前面的描述中详细描述了本发明，但是这样的描述应当被认为是说明性的或示例性的而非限制性的。本领域技术人员通过研究附图、公开内容和所附权利要求，并实践所要求保护的发明，可以理解和实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在不同权利要求中叙述某些元件或步骤的事实不表示这些元件或步骤的组合不能用于产生良好效果；具体而言，除了实际的权利要求依赖性之外，应当认为公开了任何进一步有意义的权利要求组合。
Claims (17)
1.一种控制电力系统(100)的至少一个断路器(1)的方法，所述电力系统(100)包括电源(2)、通过所述断路器(1)耦合到所述电源(2)的传输线(3)、耦合到所述传输线(3)的并联电抗器(4)、以及与所述并联电抗器(4)串联连接的变流器(6)，所述方法包括：
处理所述变流器(6)的输出信号，包括确定由所述变流器(6)感测的电流(IL)的时间导数；及
基于所确定的由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数来执行控制和/或保护操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，处理所述变流器(6)的输出信号包括基于由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数来确定所述传输线(3)上的线电压(U2)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述控制和/或保护操作包括：在所述断路器(1)跳闸之后，所述断路器(1)的受控重新闭合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电力系统包括变压器(7)，所述变压器连接到所述电源(2)并且适于感测所述电源(2)的源电压(U1)，其中，所述控制和/或保护操作包括基于所述变压器(7)的输出信号和基于由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数的、所述断路器(1)的受控重新闭合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述断路器(1)的受控重新闭合包括基于所述变压器(7)的输出信号和由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数来控制重新闭合所述断路器(1)的目标重新闭合时间。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述断路器(1)的重新闭合由包括波上点控制器的控制或保护装置(10)控制。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，处理所述变流器(6)的输出信号包括通过将由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数乘以所述并联电抗器(4)的电感或乘以另一合适的比例因子来确定所述传输线(3)上的线电压。
8.根据从属于权利要求4至6中任一项的权利要求7所述的方法，还包括：
在校准中确定所述并联电抗器(4)的电感，所述校准使用在所述断路器(1)闭合时测量的所述变压器(7)的输出信号和在所述断路器(1)闭合时由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，基于在所述断路器(1)闭合时所述变压器(7)的输出信号的至少一个峰值以及在所述断路器(1)闭合时由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数的至少一个峰值来确定所述并联电抗器(4)的电感，或者
其中，基于在所述断路器(1)闭合时所述变压器(7)的输出信号的至少一个计算的均方根RMS值和在所述断路器(1)闭合时由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数的至少一个计算的RMS值来确定所述并联电抗器(4)的电感。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括使用由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数来执行以下中的至少一个：
检测线路断电的时刻；
检测临时故障或二次电弧的消失；
至少一个保护功能；
线路同步。
11.一种用于控制电力系统的至少一个断路器(1)的控制或保护装置(10)，所述电力系统还包括电源(2)、通过所述断路器(1)耦合到所述电源(2)的传输线(3)、耦合到所述传输线(3)的并联电抗器(4)以及与所述并联电抗器(4)串联连接的变流器(6)，
其中，所述控制或保护装置(10)包括：
输入端，用于接收表示由所述变流器(6)感测的电流(IL)或由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数的输入信号；以及
控制电路，适于基于由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数执行控制和/或保护操作。
12.根据权利要求11所述的控制或保护装置(10)，其中，所述控制或保护装置(10)包括波上点控制器，所述波上点控制器适于基于连接到所述电源(2)的变压器(7)的输出信号和基于由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数导出的线电压信号来执行断路器(1)在跳闸之后的受控重新闭合。
13.根据权利要求11所述的控制或保护装置(10)，其中，所述控制或保护装置(10)适于基于连接到所述电源(2)的变压器(7)的输出信号和基于由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数导出的线电压信号来执行断路器(1)在跳闸之后的受控重新闭合。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的控制或保护装置(10)，其中，所述控制或保护装置(10)适于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。
15.一种电力系统(100)，包括：
电源(2)，
传输线(3)，通过断路器(1)耦合到所述电源(2)，
并联电抗器(4)，耦合到所述传输线(3)，
变流器(6)，与并联电抗器(4)串联连接，以及
根据权利要求11至14中任一项所述的控制或保护装置(10)。
16.根据权利要求15所述的电力系统，还包括计算装置(8)，适于计算由所述变流器(6)感测的所述电流(IL)的时间导数。
17.根据权利要求16所述的电力系统，其中，所述计算装置(8)适于通过将由所述变流器(6)感测的电流(IL)的时间导数乘以所述并联电抗器(4)的电感或乘以另一适当的比例因子来重构所述传输线(3)上的线电压信号。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IN201841036616 | 2018-09-28 | ||
| IN201841036616 | 2018-09-28 | ||
| EP18199596.0A EP3629437B1 (en) | 2018-09-28 | 2018-10-10 | Method and device for controlling at least one circuit breaker of a power system |
| EP18199596.0 | 2018-10-10 | ||
| PCT/EP2019/075651 WO2020064699A1 (en) | 2018-09-28 | 2019-09-24 | Method and device for controlling at least one circuit breaker of a power system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112703649A true CN112703649A (zh) | 2021-04-23 |
| CN112703649B CN112703649B (zh) | 2024-07-30 |
Family
ID=63832325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980061082.1A Active CN112703649B (zh) | 2018-09-28 | 2019-09-24 | 用于控制电力系统的至少一个断路器的方法和装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11757282B2 (zh) |
| EP (1) | EP3629437B1 (zh) |
| JP (1) | JP7214854B2 (zh) |
| CN (1) | CN112703649B (zh) |
| CA (1) | CA3114019C (zh) |
| WO (1) | WO2020064699A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3121141C (en) * | 2018-12-27 | 2024-06-04 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Method and device for monitoring operation of a switching device for controlled switching applications |
| EP3916939B1 (de) * | 2020-05-25 | 2023-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren für einen leitungsschutz und schutzanordnung |
| CN116702630B (zh) * | 2023-08-07 | 2023-11-10 | 国网安徽省电力有限公司营销服务中心 | 一种电容式电压互感器cvt的误差迭代评估方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2671402A1 (en) * | 2007-02-15 | 2008-08-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Phase control switching device |
| US20110211288A1 (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Tadashi Koshizuka | Overvoltage suppressing device |
| CN103138228A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 依弗有限公司 | 用于过载保护的电路、方法及系统 |
| US20130234731A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Demetrios A. Tziouvaras | Systems and methods for determining trapped transmission line charge |
| CN103795082A (zh) * | 2014-02-13 | 2014-05-14 | 辽宁立德电力电子股份有限公司 | 一种分布式电源接网控制器及控制方法 |
| US8744637B1 (en) * | 2013-09-12 | 2014-06-03 | Deepak Maragal | Methods and apparatus for detecting the clearance of fault in shunt reactor compensated transmission lines |
| WO2014124660A1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-21 | Abb Technology Ltd | Method and device for detection of a fault in a protected unit |
| US9659721B1 (en) * | 2014-05-06 | 2017-05-23 | Google Inc. | Circuit breakers with integrated safety, control, monitoring, and protection features |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4377833A (en) * | 1981-08-17 | 1983-03-22 | Electric Power Research Institute, Inc. | Methods and apparatus for protecting electrical reactors |
| JPS6051408A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | 株式会社日立製作所 | 保護継電方法 |
| JPS60151408A (ja) | 1984-01-19 | 1985-08-09 | 株式会社リケン | 管状部材と板状部材との結合構造とその結合方法 |
| DE19612992C2 (de) * | 1996-03-22 | 2003-01-02 | Siemens Ag | Verfahren zum Erfassen eines Fehlers auf einem durch Leistungsschalter begrenzten Abschnitt einer elektrischen Energieversorgungsleitung |
| MXPA00011366A (es) | 1998-05-19 | 2002-05-14 | Sure Power Corp | Sistema de energia. |
| FR2853466B1 (fr) | 2003-04-02 | 2005-05-06 | Alstom | Procede de determination de l'instant de fermeture d'un disjoncteur sur une ligne haute tension |
| JP4244699B2 (ja) * | 2003-05-20 | 2009-03-25 | 三菱電機株式会社 | 遮断器 |
| DE102005005228A1 (de) | 2005-01-31 | 2006-08-31 | Siemens Ag | Verfahren sowie Vorrichtung zur Bestimmung eines Schaltzeitpunktes eines elektrischen Schaltgerätes |
| US8032260B2 (en) | 2005-11-30 | 2011-10-04 | General Electric Company | Method and system for controlling a power distribution system |
| WO2008057386A2 (en) | 2006-11-01 | 2008-05-15 | Carling Technologies, Inc. | Remote power management and monitoring system for solid state circuit breaker control with manual bypass |
| JP4825648B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2011-11-30 | 三菱電機株式会社 | 開閉器制御装置 |
| US9214718B2 (en) | 2012-03-08 | 2015-12-15 | Apple Inc. | Methods for characterizing tunable radio-frequency elements |
| US10320177B2 (en) | 2012-12-13 | 2019-06-11 | Emneve Pty Limited | Power distribution system and method, and circuit breaker for use therein |
| US10438757B2 (en) * | 2014-11-30 | 2019-10-08 | Abb Schweiz Ag | Method for estimating an electrical operating time of a circuit breaker |
-
2018
- 2018-10-10 EP EP18199596.0A patent/EP3629437B1/en active Active
-
2019
- 2019-09-24 CA CA3114019A patent/CA3114019C/en active Active
- 2019-09-24 US US17/278,802 patent/US11757282B2/en active Active
- 2019-09-24 WO PCT/EP2019/075651 patent/WO2020064699A1/en active Application Filing
- 2019-09-24 CN CN201980061082.1A patent/CN112703649B/zh active Active
- 2019-09-24 JP JP2021517387A patent/JP7214854B2/ja active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2671402A1 (en) * | 2007-02-15 | 2008-08-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Phase control switching device |
| US20110211288A1 (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Tadashi Koshizuka | Overvoltage suppressing device |
| CN103138228A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 依弗有限公司 | 用于过载保护的电路、方法及系统 |
| US20130234731A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Demetrios A. Tziouvaras | Systems and methods for determining trapped transmission line charge |
| WO2014124660A1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-21 | Abb Technology Ltd | Method and device for detection of a fault in a protected unit |
| US8744637B1 (en) * | 2013-09-12 | 2014-06-03 | Deepak Maragal | Methods and apparatus for detecting the clearance of fault in shunt reactor compensated transmission lines |
| CN103795082A (zh) * | 2014-02-13 | 2014-05-14 | 辽宁立德电力电子股份有限公司 | 一种分布式电源接网控制器及控制方法 |
| US9659721B1 (en) * | 2014-05-06 | 2017-05-23 | Google Inc. | Circuit breakers with integrated safety, control, monitoring, and protection features |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 西安电力高等专科学校等, 中国电力出版社 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020064699A1 (en) | 2020-04-02 |
| JP2022502993A (ja) | 2022-01-11 |
| CN112703649B (zh) | 2024-07-30 |
| CA3114019A1 (en) | 2020-04-02 |
| EP3629437A1 (en) | 2020-04-01 |
| JP7214854B2 (ja) | 2023-01-30 |
| EP3629437B1 (en) | 2023-08-02 |
| US20220037879A1 (en) | 2022-02-03 |
| US11757282B2 (en) | 2023-09-12 |
| CA3114019C (en) | 2024-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112703649B (zh) | 用于控制电力系统的至少一个断路器的方法和装置 | |
| EP1724597A2 (en) | System and method for determining location of phase-to-earth fault | |
| CN105467268B (zh) | 电力配电网络中的接地故障的方向检测 | |
| KR20170131705A (ko) | 전압을 기초로 회로 차단기의 결상을 식별하기 위한 방법 및 장치 | |
| US10338122B2 (en) | Method and device for detecting a fault in an electrical network | |
| CN111108399A (zh) | 使用电容耦合电压互感器中的电阻分压器的高保真度电压测量 | |
| RU2550751C2 (ru) | Способ и устройство для обнаружения короткого замыкания на землю | |
| CN110024249B (zh) | 用于检测电力传输线路中的故障的方法和使用该方法的保护系统 | |
| JP2002311061A (ja) | 電力用処理装置 | |
| JPS59226615A (ja) | オフセツト補償器 | |
| US10707677B2 (en) | Differential protection method and differential protection device for a transformer | |
| US11855442B2 (en) | Systems and methods of grounded neutral fault detection by single frequency excitation and leakage spectral analysis | |
| EP3903332B1 (en) | Method and device for monitoring operation of a switching device for controlled switching applications | |
| JP4835286B2 (ja) | 低圧電気設備の絶縁監視方式および方法 | |
| JP4921246B2 (ja) | 地絡距離継電器 | |
| Abd Allah | Busbar protection scheme based on alienation coefficients for current signals | |
| Chothani et al. | A new method for CT saturation detection using secondary current envelope detector | |
| LV13922B (lv) | Attāluma noteikšanas metode līdz vienfāzes zemesslēgumam sadales tīklos | |
| JP4842675B2 (ja) | 地絡点標定方法および装置 | |
| JP6907167B2 (ja) | 高圧絶縁監視装置及び高圧絶縁監視方法 | |
| JP7134846B2 (ja) | 送電線保護リレー装置 | |
| JPH0336920A (ja) | 回転電機地絡保護装置 | |
| Kang et al. | Compensating algorithm for use with measurement type current transformers for protection | |
| JP4564199B2 (ja) | 事故点標定装置 | |
| Al-Dabbagh et al. | A Novel and Efficient Fault Location Algorithm for series compensated High Voltage Transmission lines |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240108 Address after: Zurich, SUI Applicant after: Hitachi Energy Co.,Ltd. Address before: Swiss Baden Applicant before: Hitachi energy Switzerland AG |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |