CN114364994A - 在功率波动期间的智能电子装置操作 - Google Patents

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Abstract

本文描述了在功率波动期间操作智能电子装置(IED)的示例。在示例中，接收用于相位的电压测量值并且对其采样。基于电压测量值计算电压样本的均方根(RMS)值。基于RMS值计算用于每个相的德尔塔量。RMS值和德尔塔量中的每个都与相应的采样时刻相关联。响应于德尔塔量大于预定阈值，检测峰值德尔塔量。确定与峰值德尔塔量相关联的采样时刻和与第一德尔塔量相关联的采样时刻之间的时间间隔。基于时间间隔与阈值时间的比较，干扰状态可以被检测为功率波动，并且因此可以阻止在IED处的故障检测。

Description

在功率波动期间的智能电子装置操作
技术领域
本发明总体上涉及电力传输系统。更具体地，本发明涉及在功率波动状态下操作智能电子装置(IED)。
背景技术
一种或多种电力系统装置，例如，阻抗式距离继电器和智能电子装置(IED)，通常用于监测和保护电网中的传输线路。电网的电力系统通常在稳态条件下操作。在稳态条件下，电力系统设备和传输线路承载标称电压和电流，这促使电力系统和电网正常操作。当在传输线路中发生电气干扰时，电网的稳定状态会受影响。
电气干扰，例如，电气故障和功率波动，可能会导致电力系统偏离稳态。这些故障可能会导致电流中断、设备损坏以及危及人类生命。电气故障导致电压和电流偏离标称值。当发生故障时，导致过高的电流流过，这对电力系统设备和装置是不利的。功率波动是指在传输线路上的有功功率流和无功功率流的振荡。由于电力系统故障、线路切换、发电机断开以及开启/关闭大块负载而可能会发生功率波动。
保护装置，例如，距离继电器/智能电子装置(IED)，被设计为提供传输线路的主要和备用保护。在电网的稳态条件下，线路电压的值保持大于线路电流。当发生故障时，电流的幅值(magnitude)上升并且电压降低，从而使传输线路的故障段的线路阻抗(线路电压与电流之比)降低。距离继电器/IED持续地监测线路电流和电压流。如果电压与电流相量的比率(阻抗)低于设定在继电器/IED中的预定阈值，则继电器/IED进入其操作区中并且向开关部件(例如，断路器)发送跳闸命令，以便断开电路，从而保护电力系统的部件免受损坏。这预计仅在正常短路故障条件期间发生。然而，在特殊情况(例如，负载侵入和功率波动状态)期间，由继电器/IED所测到的阻抗可以进入跳闸边界中。由于严峻的负载条件，负载侵入可以导致阻抗继电器进行不期望的操作。存在有若干方法来防止由于负载侵入引起的误操作，例如，通过改变阻抗特性的形状和通过实施负载盲区(blinder)方案，等等。
另一种情形是功率波动。功率波动经常是由严重干扰引起的，例如，传输线路的跳闸、发电的损失和大块负载的切换。在功率波动期间，传输线路的表观阻抗会进入IED的操作特性内，这是由于在功率波动期间可以同时出现电流的最大振幅和电压的最小振幅。结果，即使在没有故障的情况下，IED也可能进入其操作区并且倾向于鉴于由IED测量的表观阻抗而跳闸。基于此，功率波动可能会被误解为故障，并且IED会跳闸，从而导致级联线路中断。
附图说明
以下详细的描述参照附图，其中：
图1示出根据示例的双源等效电网的框图；
图2示出根据示例的智能电子装置(IED)的框图；
图3示出根据示例的曲线图，其描绘与针对时间标绘的采样时刻相关联的电压的RMS值；
图4示出根据示例的曲线图，其描绘与针对滤波之后的时间标绘的采样时刻相关联的电压的RMS值；
图5示出根据示例的曲线图，其描绘与针对时间标绘的相应采样时刻相关联的电压的德尔塔(delta)量；
图6示出根据示例的曲线图，其描绘与针对滤波之后的时间标绘的相应采样时刻相关联的电压的德尔塔量；
图7示出根据示例的曲线图，其描绘针对时间标绘的两个相继德尔塔量之间的幅值差；
图8示出根据示例的曲线图，其指示在电气干扰的不同情形下由德尔塔量达到其峰值所花费的时间；以及
图9A和图9B示出根据示例的用于在功率波动期间操作智能电子装置(IED)的方法。
具体实施方式
在IED中包含有功率波动阻止功能，以区分功率波动和故障，并且阻止IED在功率波动期间操作。通常，使用不同的方法来检测功率波动并且在功率波动期间阻止IED。可以采用在故障和功率波动之间的基于盲区(blinder)或同心特性的差异。依据线路和电力系统阻抗以及波动频率，基于同心特性的差异涉及确定若干参数的值，例如，盲区位置和时间设定。因此，为了使用基于盲区的差异，将在电力系统的各种操作情形下执行细致而详细的故障研究和稳定性研究程序。此外，随着可再生动力源的引入，波动频率会趋向于降低，这会使功率波动和故障之间的基于计时器的差异变得复杂且容易出错。
另一种可以用于区分功率波动和故障的方法可以是基于确定波动中心电压(SCV)。SCV是在双源等效系统中当两个源之间的角度为180度时在电压幅值为零的点处的电压。在功率波动期间，SCV持续地变化，但是在故障期间SCV除了在故障之后的初始阶段期间突然变化以外几乎保持恒定。因此，SCV的幅值的变化率可以用于检测功率波动并且相应地操作IED。然而，与此方法有关的一个问题是可靠阈值的设定。例如，阈值应当保持非常低以用于检测低频(0.2Hz-0.5Hz)功率波动。而且，如果在180度功率角处发生高阻故障(更靠近波动中心点的故障)，则会发生未检测到SCV电压的变化。
又一种方法可以是基于减小的电阻和电阻变化率来区分功率波动和故障。在功率波动期间，测得的阻抗的电阻值持续地变化。但是当发生故障时，测得的阻抗的电阻值除了在故障的初始时刻处以外不发生变化。在具有低滑差频率的功率波动期间电阻的变化率显著地降低，并且因此该方法会无法区分三相故障和功率波动。此外，可以使用叠加的电流和电压信号来检测功率波动。然而，这种技术会无法检测在波动中心电压附近以接近于180度的功率角发生的高阻抗故障，这是由于在这些条件下叠加的量倾向于小到可忽略不计。
本发明涉及在功率波动状态下操作智能电子装置(IED)。在示例中，IED与电力系统的电力网络中的电力传输线路的终端相关联。根据本发明，IED可以可靠地且准确地识别功率波动的发生，并且因此可以在功率波动期间阻止IED处的故障检测以防止不期望的跳闸。根据本发明的方法能够识别源自稳态条件的功率波动，而与稳定性研究参数无关，例如，与盲区位置设定和时间设定无关。此外，本发明的技术也与电力系统参数无关，例如，与线路和系统阻抗以及波动频率无关。此外，本发明的技术能够区分三相故障和功率波动。
根据本发明的示例，IED可以接收用于电力传输线路的终端的每个相的电压测量值。在示例中，IED可以从电压互感器(PT)接收电压测量值。电压测量值可以是传输线路的线路电压的瞬时电压读数。电压测量值被采样以获得多个样本，多个样本中的每个都对应于这样的采样时刻，即，所述采样时刻是捕获样本的时刻。IED基于相对应的相的电压测量值确定用于每个相的多个均方根(RMS)值。多个RMS值中的每个都与多个采样时刻之中的相应采样时刻相关联。使用预定数量的样本来计算多个RMS值中的每个。预定数量的样本包括在相应采样时刻处捕获的样本以及在先前采样时刻处捕获的样本。在示例中，预定数量的样本取决于IED的采样率和硬件能力。在示例中，预定数量的样本可以是20个样本或多于20个的样本。IED确定用于每个相的电压的多个德尔塔量。电压的德尔塔量也可以被称为德尔塔量。多个德尔塔量中的每个都与相应采样时刻相关联。多个德尔塔量中的每个都是与相应采样时刻相关联的RMS值和与预定数量的样本之前的采样时刻相关联的RMS值之间的差。此外，检测多个德尔塔量之中的德尔塔量是否大于预定阈值。响应于确定德尔塔量大于预定阈值，IED检测电压的峰值德尔塔量。确定与峰值德尔塔量相关联的采样时刻和与第一德尔塔量相关联的采样时刻之间的时间间隔。基于时间间隔与阈值时间的比较来检测干扰状态。响应于检测到干扰状态是功率波动，阻止在IED处的故障检测。
因此，本发明能够在无需使用故障和稳定性研究参数和电力系统参数的情况下通过更简单的方式检测功率波动，所述故障和稳定性研究参数和电力系统参数如在其它在故障和功率波动之间的基于盲区或同心特性的差异的技术中会需要的。此外，借助本发明的技术，还可以将功率波动与三相故障可靠地区分。因此，响应于功率波动的检测，可以阻止在IED处的故障检测，从而防止电力系统中的开关部件(例如，断路器)不期望地跳闸。此外，还可以在两相系统中通过监测两相的电压的德尔塔量来实施该方法。
以下详细的说明参照附图。在可能的情况下，在附图和以下描述中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。虽然在本描述中描述了若干示例，但是能够有修改方案、改编方案和其它实施方式。因此，以下详细的描述不限制所公开的示例。反而，所公开的示例的适当范围可以由所附权利要求书来限定。
图1示出根据示例的双源等效电网100的框图。电网100包括双回路线路，所述双回路线路包括传输线路102和104以及两个电源，即，电源106和108。电网100可以以高电压(例如，在千伏的范围内)将电力传输较长距离(例如，数十公里或数百公里)。
传输线路102和104被连接在两条总线110和112之间。传输线路102、104还设置有一个或多个断路器114-1、114-2、114-3和114-4(统称为断路器114)。断路器114允许断开电路以限制电流在电网100中的流动。在不脱离本发明的范围的情况下，电网100可以包括另外的部件。
电网100还安装有智能电子装置(称为IED 116)。IED 116可以被直接地或通过其它连接器件与传输线路102、104电连通。如图1所示，IED 116被放置在总线110处并且测量受保护的线路的电压和电流信号。因此，IED 116与电力传输线路104的终端相关联。在操作期间，IED 116可以从可以被安装在电网100内的一个或多个传感器和电压互感器(PT)接收数据。基于所接收的数据，IED 116可以产生一个或多个信号来控制断路器114。
IED 116还包括干扰状态检测模块118。干扰状态检测模块118可以被实施为安装在IED 116内的软件或者被实施为电子电路形式的硬件。在示例中，干扰状态检测模块118可以与IED 116的处理器耦合。本发明能够检测在电网100中发生的功率波动并且可以相应地阻止在IED处的故障检测，从而防止断路器114的不必要跳闸。
在操作中，干扰状态检测模块118接收用于电力传输线路104的终端的每个相的电压测量值。在示例中，电压测量值可以是从传输线路中的PT接收的、传输线路104的线路电压的瞬时电压读数。基于用于每个相的这些电压测量值的分析，IED 116可以检测在相对应的相中的功率波动的发生。在示例中，在三相电力系统中，可以通过使用用于一个相的电压测量值以执行以下解释的方法来检测功率波动。在另一个示例中，可以在检测三相电力系统的所有相中的功率波动时检测传输线路中的功率波动。尽管以下的描述是参考一个相来详细说明的，但是同样的情况经过必要的修正可适用于电网100的所有相。
在示例中，IED 116可以基于预定的采样率对电压测量值进行采样。在示例中，预定的采样率可以是每周期20个样本。在示例中，依据IED 116的硬件能力，IED 116可以在从千赫兹(KHz)到兆赫兹(MHz)的数量级的范围内的不同采样频率下执行采样。因此，可以获得不同的每周期采样数。因此，在由IED 116采样之后获得多个样本。多个样本中的每个都对应于这样的采样时刻，即，所述采样时刻是捕获样本的时刻。
一旦所接收的电压测量值被采样，干扰状态检测模块118就可以基于相对应的相的电压测量值确定用于每个相的多个均方根(RMS)值。多个RMS值中的每个都与多个采样时刻之中的相应采样时刻相关联。使用预定数量的样本来计算多个RMS值中的每个。预定数量的样本包括在相应采样时刻处捕获的样本以及在先前采样时刻处捕获的样本。在示例中，依据IED 116的采样率和配置，预定数量的样本可以是20个样本。
一旦确定了用于每个相的RMS值，干扰状态检测模块118对于每个相确定多个德尔塔量。多个德尔塔量中的每个都与相应采样时刻相关联，并且多个德尔塔量中的每个都是与相应采样时刻相关联的RMS值和与预定数量的样本之前的采样时刻相关联的RMS值之间的差。
干扰状态检测模块118可以检测德尔塔量是否大于预定阈值。在示例中，干扰状态检测模块118可以持续地将德尔塔量与预定阈值比较，以检测电压的德尔塔量是否已经超过预定阈值。在示例中，预定阈值是大约0.5千伏。响应于确定德尔塔量大于预定阈值，IED116检测峰值德尔塔量。峰值德尔塔量表示德尔塔量的最大值。然后，干扰状态检测模块118确定在与峰值德尔塔量相关联的采样时刻和与多个德尔塔量之中的第一德尔塔量相关联的采样时刻之间的时间间隔。干扰状态检测模块118将该时间间隔与阈值时间比较，以检测干扰状态。响应于检测到干扰状态是功率波动，可以阻止在IED 116处的故障检测。因此，可以防止IED 116在功率波动期间跳闸。因此，通过检测功率波动，本发明能够将功率波动与故障区分并且可以防止将功率波动误解为故障，从而防止在功率波动期间的不期望的跳闸。结合图2至图9B进一步描述这些和其它方面。
图2示出根据示例的智能电子装置(IED)116的框图。IED 116包括一个或多个处理器202和存储器204。一个或多个处理器202可以是单个处理单元或多个单元，所述单个处理单元或多个单元全部都可以包括多个计算单元。一个或多个处理器202可以被实施为一个或多个微处理器、微型计算机、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令操纵信号的任何装置。除了其它能力，一个或多个处理器202适于获取和执行存储在存储器204中的处理器可读指令以实现一个或多个功能。
存储器204可以被耦合到一个或多个处理器202。存储器206可以包括在本领域中已知的任何计算机可读介质，其例如包括：易失性存储器，诸如，静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)；和/或非易失性存储器，诸如，只读存储器(ROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、闪存、硬盘、光盘和磁带。
IED 116包括一个或多个接口206。一个或多个接口206可以包括各种软件和硬件启用的接口。一个或多个接口206可以实现IED 116与电网(例如，电网100)的其它部件之间的通信和连接。这样的部件的示例包括但不限于，一个或多个断路器114和传感器。一个或多个接口206可以促进在广泛种类的协议内的多种通信，并且还可以实现与一个或多个计算机启用的终端或类似的网络部件的通信。
IED 116还包括一个或多个模块208。一个或多个模块208可以被实施为硬件和编程(例如，可编程指令)的组合以实施一个或多个模块208的各种功能。在此处描述的示例中，可以以若干不同的方式实施硬件和编程的这种组合。例如，用于一个或多个模块208的编程可以是可执行指令。这样的指令又可以被存储在非暂时性机器可读存储介质上，所述非暂时性机器可读存储介质可以被直接地或间接地(例如，通过联网的措施)与IED 116耦合。在被实施为硬件的情况下，一个或多个模块208可以包括处理资源(例如，单个处理器或多个处理器的组合)，以执行这样的指令。在本示例中，处理器可读存储介质可以存储这样的指令，即，所述指令当由处理资源执行时实施一个或多个模块208。在其它示例中，一个或多个模块208可以通过电子电路实施。
在示例中，一个或多个模块208包括一个或多个干扰状态检测模块118。此外，一个或多个模块208还可以包括阻止模块210、德尔塔峰值检测模块212和一个或多个其它模块214。一个或多个其它模块214可以实施这样的功能，即，所述功能是对由IED 116或由一个或多个模块208中的任一个执行的应用或功能的补充。此外，IED 116还可以包括一个或多个其它部件216。这样的一个或多个其它部件216可以包括各种其它电气部件，其实现管理和控制电网100的操作的功能。这样的一个或多个其它部件230的示例包括但不限于，继电器、控制器、开关和电压调节器。
在操作中，IED 116可以接收用于电力传输线路的终端的每个相的电压测量值，IED 116从传输线路中的PT连接到所述终端。在示例中，电压测量值可以由干扰状态检测模块118接收。在示例中，IED 116可以以预定的采样率对电压测量值进行采样以获得多个样本。在示例中，采样率可以处于KHz至MHz的数量级的范围内。多个样本中的每个都对应于这样的采样时刻，即，所述采样时刻是捕获样本的时刻。多个样本中的每个都表示在特定采样时刻处的某一相的相电压值。因此，多个样本中的每个都可以被表示为V(1)、V(2)、V(3)……V(k)等，其中，“k”表示与电压相关联的采样时刻。虽然本描述是参考一个相提供的，但是同样的情况经过必要的修正可适用于电网100的所有相。在示例中，在三相电力系统中，可以通过使用用于一个相的电压测量值以执行以下解释的方法来检测功率波动。在另一个示例中，可以仅在检测三相电力系统的所有相中的功率波动时才检测三相电力系统中的功率波动。
干扰状态检测模块118基于相对应的相的电压测量值确定对于每个相的多个均方根(RMS)值。多个RMS值中的每个都与多个采样时刻之中的相应采样时刻相关联，并且使用预定数量的样本计算。基于其计算RMS值的样本的预定数量可以被引用为“N”。在示例中，样本的预定数量“N”是在基本电压/电流周期的一个时间段内捕获的样本数量。
考虑到，干扰状态检测模块118基于假设20个样本来计算RMS值。在示例中，依据IED的配置和硬件能力，样本的预定数量可以多于20个或少于20个。因此，与第二十个采样时刻相关联的RMS值可以如在以下等式(1)中所示来计算。
Figure BDA0003415743540000071
在等式(1)中，V(20)、V(19)、V(18)……和V(1)分别对应于在第20、第19、第18……和第1个采样时刻处收集的样本。类似地，可以如在等式(2)中所示来计算与第四十采样时刻相关联的RMS值。
Figure BDA0003415743540000072
在等式(2)中，V(40)、V(39)、V(38)……和V(21)分别对应于在第40、第39、第38……和第21采样时刻处收集的样本。
尽管在上述示例中示出待计算与第20采样时刻和第40采样时刻相关联的RMS值，但是在示例中对于在第20采样时刻和第40采样时刻之间的每个采样时刻并且此后对于每个采样时刻而言计算RMS值。因此，RMS值是使用预定数量的样本来计算的，所述预定数量的样本包括在相应采样时刻处捕获的样本以及在先前采样时刻处捕获的样本。
因此，RMS值的计算可以如在以下等式(3)和(4)中所示来表达。
Figure BDA0003415743540000081
Figure BDA0003415743540000082
在等式(3)和等式(4)中，“k”表示与RMS值相关联的采样时刻，并且N表示用于计算RMS值的样本的预定数量。
图3示出根据示例的曲线图300，其描绘与针对时间标绘的采样时刻相关联的电压的RMS值。图3的曲线图的Y轴表示与相应采样时刻相关联的以千伏(kV)为单位的电压的RMS值，并且X轴表示以秒为单位的时间。从图3中可以注意到，RMS值在1秒和1.5秒之间有急剧的变化。
在示例中，在获得RMS值之后，干扰状态检测模块118可以对RMS值应用移动平均滤波器以减少电压中的纹波效应。因此，干扰状态检测模块118可以使所获得的RMS值变平滑以去除噪声的影响。在图4中示出曲线图400，其描绘与针对滤波之后的时间标绘的采样时刻相关联的电压的RMS值。
一旦计算出RMS值，干扰状态检测模块118对于每个相确定多个德尔塔量。德尔塔量表示两个RMS值之间的电压差。多个德尔塔量中的每个都与相应采样时刻相关联。干扰状态检测模块118可以如下计算德尔塔量。考虑到，与第40采样时刻相关联的德尔塔量是ΔVrms(40)，则，
ΔVrms(40)＝Vrms(40)-Vrms(20) (5)
类似地，与第41采样时刻相关联的德尔塔量是ΔVrms(41)，其计算如下：
ΔVrms(41)＝Vrms(41)-Vrms(21) (6)
因此，德尔塔量可以被表达为，
ΔVrms(k)＝Vrms(k)-Vrms(k-N) (7)
在等式(7)中，k是采样时刻，并且N是用于计算RMS值的样本的预定数量。因此，每个德尔塔量都被计算为与相应采样时刻相关联的RMS值和与预定数量的样本之前的采样时刻相关联的RMS值之间的差。
图5示出根据示例的曲线图500，其描绘与针对时间标绘的相应采样时刻相关联的电压的德尔塔量。图5的曲线图的Y轴表示与相应采样时刻相关联的以千伏(kV)为单位的电压的德尔塔量(ΔVrms)，并且X轴表示以毫秒为单位的时间。从图5可以注意到，电压的RMS值之间的差在1000毫秒和1100毫秒之间急剧增加。
在示例中，在获得德尔塔量之后，干扰状态检测模块118可以对电压的德尔塔量应用移动平均滤波器以减少电压中的纹波效应。因此，干扰状态检测模块118可以使所获得的德尔塔量变平滑，以去除噪声的影响。在图6中示出曲线图600，其描绘与针对滤波之后的时间标绘的相应采样时刻相关联的电压的德尔塔量。
然后，干扰状态检测模块118检测多个德尔塔量之中的德尔塔量是否大于预定阈值。在示例中，在IED 116内设定预定阈值。预定阈值可以是大约0.5千伏。
响应于确定德尔塔量大于预定阈值，干扰状态检测模块118可以检测峰值德尔塔量。峰值德尔塔量对应于德尔塔量的最大值。在示例中，干扰状态检测模块118可以将德尔塔峰值检测模块212初始化以检测峰值德尔塔量。德尔塔峰值检测模块212可以确定多个德尔塔量之中的、与多个采样时刻之中的两个相继采样时刻相关联的两个德尔塔量之间的幅值差。在示例中，德尔塔峰值检测模块212可以将ΔVrms(41)和ΔVrms(40)之间的幅值差确定为，
X＝|(ΔVrms(41)|-|ΔVrms(40)| (8)
在等式(8)中，幅值差被表示为X。
德尔塔峰值检测模块212可以识别幅值差的过零点。在示例中，德尔塔峰值检测模块212可以使用过零点检测器来识别幅值差的符号变化。当X的值由正变为负时，则可以识别已经出现德尔塔量的峰值。因此，德尔塔峰值检测模块212可以基于幅值差的过零点来确定峰值德尔塔量。在示例中，可以使用其它最大值确定技术来确定峰值德尔塔量。
图7示出通过针对时间标绘两个相继德尔塔量之间的幅值差值而获得的曲线图。图7的曲线图的Y轴表示幅值差，并且X轴表示以毫秒为单位的时间。从图7可以注意到，电压的两个德尔塔量之间的幅值差已经在1600毫秒和1800毫秒之间从+ve变为-ve。因此，可以在1600毫秒和1800毫秒之间出现德尔塔量的峰值。
一旦确定了峰值德尔塔量，干扰状态检测模块118就确定与峰值德尔塔量相关联的采样时刻和与多个德尔塔量之中的第一德尔塔量相关联的采样时刻之间的时间间隔。峰值德尔塔量和第一德尔塔量之间的时间间隔表示由德尔塔量达到峰值所花费的时间。在以上示例中，考虑到峰值德尔塔量被确定为ΔVrms(41)。因此，干扰状态检测模块118确定与ΔVrms(41)相关联的采样时刻和与ΔVrms(40)相关联的采样时刻之间的时间间隔。
将时间间隔与阈值时间进行比较。在示例中，阈值时间处于50毫秒至55毫秒之间的范围内。如果时间间隔大于阈值时间，则识别发生了功率波动。因此，干扰状态检测模块118可以基于时间间隔与阈值时间的比较来检测干扰状态。响应于检测到干扰状态是功率波动，可以将阻止模块210初始化以阻止在IED 116处的故障检测或防止IED 116向断路器114发送跳闸命令。因此，本发明能够检测功率波动并且响应于检测到功率波动来阻止在IED处的故障检测。
图8示出根据示例的曲线图800，其指示在电气干扰的不同情形下由德尔塔量达到其峰值所花费的时间。图8是基于由长度为100km的400kV、50Hz双回路传输线路构成的电力系统的仿真从测试结果获得。图8中的曲线图说明了对于四个测试情况(包括在受保护线路的95％处发生的具有50Ω的故障电阻的三相故障)以及三个功率波动情况(波动频率为1Hz、3Hz和5Hz)而言针对时间标绘的德尔塔电压。在图8的示例中，在总线110处测量信号，如图1所示。
参照图8，标记为A的线表示在故障的情况下的德尔塔量的曲线。标记为B的线表示在波动频率为5Hz的功率波动的情况下的德尔塔量的曲线。标记为C的线表示在波动频率为3Hz的功率波动的情况下的德尔塔量的曲线。标记为D的线表示在波动频率为1Hz的功率波动的情况下的德尔塔量的曲线。在图8中标记出由这些曲线中的每条曲线从故障或波动的瞬间达到峰值点所需的时间。从该图中可以观察到，对于三相故障情况而言达到峰值点所需的时间为21毫秒(ms)，而对于波动频率为1Hz、3Hz和5Hz的功率波动情况而言时间间隔分别为293ms、126ms和85ms。因此，借助本发明，通过监测峰值德尔塔量和第一德尔塔量之间的时间间隔，可以可靠地检测在从约0.1Hz至5Hz的频率的范围内的功率波动，并且可以相应地阻止IED 116处的故障检测。
图9A和图9B示出根据示例的用于在功率波动期间操作智能电子装置(IED)的方法900。方法900可以由诸如IED 116的系统执行。方法900可以由一个或多个处理资源或电气控制系统通过任何合适的硬件、可编程指令或其组合来实施。在示例中，方法900的一个或多个步骤可以由硬件或编程模块执行，例如，干扰状态检测模块118、德尔塔峰值检测模块212和阻止模块210。此外，尽管在上述IED 116的上下文中描述了方法900，但是可以使用其它合适的系统来执行方法900。可以理解的是，可以基于存储在非暂时性计算机可读介质中的指令来执行在方法900中涉及的处理。非暂时性计算机可读介质可以包括例如数字存储器、磁存储介质(例如，磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。
参照图9A，在框902处，接收用于电力传输线路的终端的每个相的电压测量值。在示例中，终端可以是总线，例如，图1的总线110，并且电力传输线路可以是图1中所示的电力传输线路114，其与诸如IED 116的IED耦合。在示例中，从传输线路中的电压互感器(PT)持续地接收电压测量值。
在示例中，在三相电力系统中，可以通过使用用于一个相的电压测量值以执行以下解释的方法来检测功率波动。在另一个示例中，可以仅在检测三相电力系统的所有相中的功率波动时才检测三相电力系统中的功率波动。
在框904处，以预定的采样率对每个相的电压测量值采样以获得多个样本。多个样本中的每个都对应于这样的采样时刻，即，所述采样时刻是捕获样本的时刻。
在框906处，基于相对应的相的电压测量值确定用于每个相的多个均方根(RMS)值。多个RMS值中的每个都与多个采样时刻之中的相应采样时刻相关联，并且使用预定数量的样本来计算。预定数量的样本包括这样的样本，即，所述样本包括在相应采样时刻处捕获的样本以及在先前采样时刻处捕获的样本。
在框908处，基于相对应的相的RMS值确定用于每个相的多个德尔塔量。多个德尔塔量中的每个都与相应采样时刻相关联，并且被计算为与相应采样时刻相关联的RMS值和与预定数量的样本之前的采样时刻相关联的RMS值之间的差。
在框910处，检测德尔塔量是否大于预定阈值。在示例中，持续地监测多个德尔塔量并且将其与预定阈值比较，以检测德尔塔量是否已经超过预定阈值。在示例中，预定阈值是大约0.5千伏。在图9A的端部处的连接点A表示该图的图示继续到下一张图。
参考图9B，响应于确定德尔塔量大于预定阈值，在框912处检测峰值德尔塔量。在示例中，确定多个德尔塔量之中的、与多个采样时刻之中的两个相继采样时刻相关联的两个德尔塔量之间的幅值差。识别幅值差的过零点。基于幅值差的过零点，可以确定峰值德尔塔量。
在框914处，确定与峰值德尔塔量相关联的采样时刻和与多个德尔塔量之中的第一德尔塔量相关联的采样时刻之间的时间间隔。在示例中，将时间间隔与阈值时间进行比较。在示例中，阈值时间处于50毫秒至55毫秒之间的范围内。
在框916处，基于时间间隔与阈值时间的比较来检测干扰状态。响应于确定时间间隔大于阈值时间，干扰状态被检测为功率波动。在框918处，响应于检测到干扰状态是功率波动，阻止在IED处的故障检测或防止IED向断路器发送使电路跳闸的信号。
虽然已经以特定于结构特征和/或方法的语言描述了本发明的实施方式，但是将应注意到，本发明不必限于所描述的特定的特征或方法。相反，在用于本发明的一些实施方式的上下文中公开了和解释了特定的特征和方法。

Claims (10)

1.一种用于操作在功率波动状态下的智能电子装置(IED)的方法，其中，所述IED与电力传输线路的终端相关联，所述方法包括：
接收所述电力传输线路的终端的每个相的电压测量值，其中，对所述电压测量值采样以获得多个样本，所述多个样本中的每个样本对应于样本被捕获时的采样时刻；
基于相对应的相的所述电压测量值，确定每个相中的所述测量值的多个均方根(RMS)值，其中，所述多个RMS值中的每个RMS值与所述多个采样时刻中的相应的采样时刻相关联并且使用预定数量的样本来计算，所述预定数量的样本包括在所述相应的采样时刻捕获的样本以及在先前采样时刻捕获的样本；
确定每个相的多个德尔塔量，其中，所述多个德尔塔量中的每个德尔塔量与所述相应的采样时刻相关联，并且被计算为在与所述相应的采样时刻相关联的RMS值和与所述预定数量的样本之前的采样时刻相关联的RMS值之间的差；
基于对所述多个德尔塔量的持续监测，检测所述多个德尔塔量中的德尔塔量是否大于预定阈值；
响应于确定所述德尔塔量大于所述预定阈值，检测峰值德尔塔量；
确定在与所述峰值德尔塔量相关联的采样时刻和与所述多个德尔塔量之中的第一德尔塔量相关联的采样时刻之间的时间间隔；
基于所述时间间隔与阈值时间的比较，检测干扰状态；以及
响应于检测到所述干扰状态是功率波动，阻止在所述IED处的故障检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于确定所述时间间隔大于所述阈值时间，所述干扰状态被检测为功率波动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，检测所述峰值德尔塔量包括：
确定在所述多个德尔塔量中的两个德尔塔量之间的幅值差，所述两个德尔塔量与所述多个采样时刻之中的两个相继采样时刻相关联；
识别所述幅值差的过零点；以及
基于所述幅值差的所述过零点，确定所述峰值德尔塔量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预定阈值为约0.5千伏。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阈值时间在50毫秒至55毫秒之间的范围内。
6.一种智能电子装置(IED)，所述智能电子装置能够在功率波动状态下操作，其中，所述IED与电力传输线路的终端相关联，所述IED包括：
处理器；和
耦合至所述处理器的干扰状态检测模块，所述干扰状态检测模块用于：
接收所述电力传输线路的终端的每个相的电压测量值，其中，对所述电压测量值采样以获得多个样本，所述多个样本中的每个样本对应于所述样本被捕获时的采样时刻；
基于相对应的相的所述电压测量值，确定每个相的多个均方根(RMS)值，其中，所述多个RMS值中的每个RMS值与所述多个采样时刻之中的相应的采样时刻相关联，并且所述多个RMS值中的每个RMS值使用预定数量的样本来计算，所述预定数量的样本包括在所述相应的采样时刻处捕获的样本以及在先前采样时刻处捕获的样本；
确定每个相的多个德尔塔量，其中，所述多个德尔塔量中的每个德尔塔量与所述相应的采样时刻相关联，并且所述多个德尔塔量中的每个德尔塔量是在与所述相应的采样时刻相关联的RMS值和与所述预定数量的样本之前的采样时刻相关联的RMS值之间的差；
基于对所述多个德尔塔量的持续监测，检测所述多个德尔塔量中的德尔塔量是否大于预定阈值；
响应于确定所述德尔塔量大于所述预定阈值，检测峰值德尔塔量；
确定在与所述峰值德尔塔量相关联的采样时刻和与所述多个德尔塔量中的第一德尔塔量相关联的采样时刻之间的时间间隔；并且
基于所述时间间隔与阈值时间的比较，检测干扰状态；以及
耦合至所述处理器的阻止模块，所述阻止模块用于：
响应于检测到所述干扰状态是功率波动，阻止在所述IED处的故障检测。
7.根据权利要求6所述的IED，其中，响应于确定所述时间间隔大于所述阈值时间，所述干扰状态被检测为功率波动。
8.根据权利要求6或7所述的IED，所述IED还包括峰值检测模块，所述峰值检测模块用于：
确定在所述多个德尔塔量之中的两个德尔塔量之间的幅值差，所述两个德尔塔量与所述多个采样时刻之中的两个相继采样时刻相关联；
识别所述幅值差的过零点；并且
基于所述幅值差的所述过零点，确定所述峰值德尔塔量。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的IED，其中，所述预定阈值为约0.5千伏。
10.根据前述权利要求6至9中任一项所述的IED，其中，所述阈值时间在50毫秒至55毫秒之间的范围内。
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