CN1682419A - 电力网保护系统 - Google Patents

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Abstract

描述了用于电力系统的保护系统，其中电力系统可以包括现场电力网和/或网格电力网。不同的保护系统可以设计和用以检测和清除可能出现在所述电力系统内的故障。例如，一对Rogowski线圈可以用来在一根导线的其相应的位置上检测沿着所述导线的电流，并向具有多个电压和电流输入的多功能差动继电器输出相应的信号。通过比较来自Rogowski线圈的信号，差动继电器可以确定沿着导线的某些点上以及所述一对Rogowski线圈之间是否存在故障。另外，继电器可以响应所述故障，使断路器或其它电力网保护装置跳闸，来处理所述故障。

Description

电力网保护系统
技术领域
本说明书涉及电力系统故障的检测和排出故障。
背景技术
传统的电力系统是为了提供电力而存在的。在这样的电力系统中，可能出现对系统的用户是危险的故障，而且导致代价高昂和/或耗费时间的修理的系统损坏。例如，发生电流短路，诸如电弧电流的电力系统可能引起火灾或爆炸，或者不然则损坏自身和有关设备和操作人员，具体地说甚高压电力系统，诸如包括高压电力变压器的电力系统可能发生这样的故障。
当迅速而准确地检测出故障时，通过采取改正措施，诸如必要时启动断路器，并随后修复所述电力系统。这样，可以把由故障引起的损坏减到最小。
概要
按照一个总的方面，电力保护系统包括：第一罗高夫斯基(Rogowski)线圈，它设置成检测第一电流并产生第一电流测量值；第二Rogowski线圈，它设置成检测第二电流并产生第二电流测量值，其中根据第一Rogowski线圈和第二Rogowski线圈的配置定义第一保护区，而第一保护装置可用来根据第一电流测量值和第二电流测量值确定与第一保护区内与第一电路元件相关联的第一故障的存在。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，第一保护装置可用来利用第一保护方案检测第一故障。第一保护方案可以是差动保护方案。第二Rogowski线圈可以定义第二保护区，后者包含第二电路元件，而第一保护装置可用来实现第二保护方案，以便检测与第二电路元件相关联的第二故障。在这种情况下，第二保护方案可以包括过流保护方案，而第一保护装置可用来综合第一保护区和第二保护区的保护方案。另外，第一保护装置可用来提供用作第一保护区和第二保护区的后备保护区的第三保护区。
第一保护装置可以是第一差动继电器。所述系统可以包括第一断路器，可用来从第一保护装置接收第一指令并响应第一指令而中断第一电流，第一Rogowski线圈、第二Rogowski线圈、第一保护装置和第一断路器可能全都与电力网系统的第一电力网单元相关联。所述系统还可以包括：第三Rogowski线圈，它设置成检测第三电流，并产生第三电流测量值；第四Rogowski线圈，它设置成检测第四电流，并产生第四电流测量值，其中根据第三Rogowski线圈和第四Rogowski线圈的配置定义第二保护区，而第二保护装置可用来根据第三电流测量值和第四电流测量值确定与第二保护区内第二电路元件相关联的第二故障的存在。
在这种情况下，第二保护装置可以是第二差动继电器。
第二断路器可用来从第二保护装置接收第二指令，并响应第二指令而中断第三电流。第三Rogowski线圈、第四Rogowski线圈、第二保护装置和第二断路器可能全都与所述电力网系统的第二电力网单元相关联，并且可以在第一保护装置和第二保护装置之间形成通信链路。
在这种情况下，可以通过汇流排连接件连接第一电力网单元和第二电力网单元。第一保护装置和第二保护装置可能通过通信链路共享第一电流测量值、第二电流测量值、第三电流测量值和第四电流测量值，并可以使用这些电流测量值来确定与汇流排连接件相关联的汇流排故障的存在。
第二保护装置可以通过通信链路接收第一保护装置发出的指示检测到第一故障的检测通知。另外，第二保护装置可以响应所述检测通知向第二断路器发送第二指令。第二保护装置可以在发送第二指令之前，在所述检测通知之后等待一段预定的时间。在这种情况下，当第二保护装置在所述预定的时间段消逝之前接收到表示第一断路器响应第一指令的操作的操作通知时，第二保护装置可以不发送第二指令。
当第二保护装置在所述预定的时间段消逝之前尚未接收到表示第一断路器的操作的操作通知时，第二继电器可以在所述预定的时间段消逝之后向第二断路器发送第二指令。
第三Rogowski线圈、第四Rogowski线圈、第二保护装置和第二断路器可以连接到第一保护装置。在这种情况下，第一保护装置可用来接收表示第二保护装置故障的故障通知，而第一保护装置可用来接收第三电流测量值和第四电流测量值并根据这些电流测量值确定第二故障的存在。另外，第一保护装置可用来响应第二故障而启动第二断路器。
第三Rogowski线圈可以设置成检测第三电流，并产生第三电流测量值，其中可以根据第一Rogowski线圈和第三Rogowski线圈的配置定义第二保护区，并且可以根据第二Rogowski线圈和第三Rogowski线圈的配置定义第三保护区。在这种情况下，第一保护装置可用来根据第一电流测量值和第三电流测量值确定与第二保护区内的第二电路元件相关联的第二故障的存在。
第一保护装置可用来根据第二电流测量值和第三电流测量值确定与第三保护区内第三电路元件相关联的第三故障的存在。第一电流可以与第一导线相关联，所述第一导线与电力变压器的初级绕组相关联，第二电流可以与第二导线相关联，所述第二导线与所述电力变压器的次级绕组相关联，而所述电力变压器可以是所述第一电路元件。
按照另一个总的方面，对电力系统进行保护。利用沿着第一导线设置的第一Rogowski线圈测量流过电力系统的第一导线的第一电流，输出对应于第一电流的第一电流信号，利用沿着第二导线设置的第二Rogowski线圈测量流过所述电力系统的第二导线的第二电流，输出对应于第二电流的第二电流信号，并且把第一电流信号和第二电流信号提供给第一保护装置。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，可以利用第一保护装置向第一电路元件提供差动保护，所述第一电路元件设置在所述电力系统的定义在所述第一Rogowski线圈和所述第二Rogowski线圈之间的第一保护区中，并且可以利用第一保护装置向第二电路元件提供过流保护，所述第二电路元件设置在所述电力系统的由所述第二Rogowski线圈的配置定义的第二保护区中。在这种情况下，可以利用第一保护装置在包括第一保护区和第二保护区的第三保护区内设置后备保护装置。
第一保护装置可以包括差动继电器。第一导线和第二导线可以包括在所述电力系统的第一电力网单元之内。可以根据第一电流信号和第二电流信号确定存在与所述电力系统的第一电力网单元相关联的故障。
可以利用沿着第三导线设置的第三Rogowski线圈测量流过所述电力系统第三导线的第三电流，可以输出对应于第三电流的第三电流信号，可以利用沿着第四导线设置的第四Rogowski线圈测量流过所述电力系统第四导线的第四电流，可以输出对应于第四电流的第四电流信号，并且可以把第三电流信号和第四电流信号提供给第二保护装置。
第二保护装置可以包括差动继电器。第三导线和第四导线可以包括在所述电力系统的第二电力网单元之内。
可以根据第三电流信号和第四电流信号确定与第二电力网单元相关联的故障的存在。可以通过通信链路连接第一保护装置和第二保护装置。
可以从第一保护装置向第二保护装置发送第一电流信号和第二电流信号，并且可以在第二保护装置上根据第一电流信号和第二电流信号确定与第一电力网单元相关联的故障的存在。
可以在第一保护装置根据第一电流信号和第二电流信号确定在第一电力网单元存在故障，并且可以从第一保护装置向第二保护装置发送表示所述故障存在的故障通知。在这种情况下，可以响应所述故障而断开与第一网络单元相关联的第一断路器，并且可以响应所述断路器的断开通过所述通信链路从第一保护装置向第二保护装置发送排除故障通知。
可以响应所述故障通知而断开与第二电力网单元相关联的第二断路器。可以响应所述排除故障通知，而通过连接第一电力网单元和第二电力网单元的连接汇流排把电力从第二电力网单元发送到第一电力网单元。
所述电力系统可以包括连接第一电力网单元和第二电力网单元的连接汇流排，而所述连接汇流排可以连接到第一Rogowski线圈和第二Rogowski线圈之间的第二导线和第四导线。
可以把第一电流信号和第二电流信号从第一保护装置发送到第二保护装置，可以把第三电流信号和第四电流信号从第二保护装置发送到第一保护装置，并且可以根据第一电流信号、第二电流信号、第三电流信号和第四电流信号确定与所述连接汇流排相关联的故障的存在。
可以把第三电流信号通过第一连接件从第三Rogowski线圈发送到第一保护装置，可以把第四电流信号通过第二连接件从第四Rogowski线圈发送到第一保护装置，并可以在第一保护装置根据第三电流信号和第四电流信号确定与第二电力网单元相关联的故障的存在。
可以利用沿着第三导线设置的第三Rogowski线圈测量流过所述电力系统第三导线的第三电流，可以输出对应于第三电流的第三电流信号，并且可以把第三电流信号输入到第一保护装置。
可以根据第一电流信号和第三电流信号确定在第一Rogowski线圈和第三Rogowski线圈之间存在故障。还可以根据第三电流信号和第二电流信号确定在第三Rogowski线圈和第二Rogowski线圈之间存在故障。
按照另一个总的方面，电力保护系统包括：第一对Rogowski线圈，可用来产生第一对电流信号，第一对电流信号与所述电力系统的第一电力网单元相关联；第二对Rogowski线圈，可用来产生第二对电流信号，第二对电流信号与所述电力系统的第二电力网单元相关联；以及第一保护装置，它与第一电力网单元相关联并可用来接收和处理第一对电流信号和第二对电流信号。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，第一保护装置可以根据第一对电流信号中的至少一个为第一电力网单元提供综合保护方案，其中所述综合保护方案至少包括第一保护方案和第二保护方案。
第一保护装置可用来根据第一对电流信号来确定与第一电力网单元相关联的故障的存在。第二保护装置可以与第二电力网单元相关联，并可用来输入第二对电流信号。在检测到存在与第二电力网单元相关联的故障时，第一保护装置可以作为第二保护装置的后备。在这种情况下，第一保护装置可以从第二对Rogowski线圈或通过第二保护装置接收第二对电流信号。
第一保护装置和第二保护装置可以通过通信链路彼此连接。连接汇流排可以连接第一电力网单元和第二电力网单元。第一保护装置和第二保护装置可以根据第一对电流信号和第二对电流信号确定连接汇流排内存在汇流排故障。
按照另一个总的方面，电力保护系统包括：第一Rogowski线圈，它与电力系统的初级馈线相关联并可用来检测初级馈线中的初级电流；第一保护装置，可用来从所述第一Rogowski线圈接收第一电流信号；各次级Rogowski线圈，每一个次级Rogowski线圈与所述电力系统的相应的次级馈线相关联并可用来检测次级馈线中的次级电流；各次级保护装置，每一个次级保护装置可用来从相关联的次级Rogowski线圈接收次级电流信号；以及通信链路，可用来在第一保护装置和次级保护装置之间发送第一电流信号和次级电流信号。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，第一保护装置和次级保护装置可以包括差动继电器。  第一保护装置可用来根据第一电流信号和次级电流信号确定存在与电力系统相关联的故障。
连接汇流排可以把初级馈线连接到次级馈线中的每一个。第一保护装置可用来根据第一电流信号和次级电流信号确定与连接汇流排相关联的故障的存在。通信链路可以包括第一保护装置和次级保护装置之间的对等连接，或者可以包括从第一保护装置和次级保护装置到集中式计算资源的连接。
次级保护装置中的每一个可以根据它的相应的次级电流信号向它的相应的次级馈线提供过流保护。各次级保护装置中的第一个可以与次级馈线中的第一个相关联，并连接到与次级馈线中的第二个相关联的次级Rogowski线圈中的第二个，从而向次级馈线中的第二个提供后备保护。
第二Rogowski线圈可以与初级馈线相关联并可用来检测初级馈线中的第二初级电流，而第二保护装置可用来从第二Rogowski线圈接收第二电流信号，其中第一保护装置可以根据第一电流信号和第二电流信号确定与初级馈线相关联的故障存在。
当确定第一保护装置和次级保护装置中的第二个不能工作时，利用通信链路，第一保护装置和次级保护装置中的第一个可以作为第一保护装置和次级保护装置中的第二个的后备。第一模数转换器可以连接到第一Rogowski线圈并可用来输出第一电流信号作为第一数字输出，而连接到次级Rogowski线圈中的相应的一个的次级模数转换器可用来输出次级电流信号作为次级数字输出。在这种情况下，所述通信链路可以包括可用来输入第一数字输出和次级数字输出的集中式计算机资源，而第一保护装置和次级保护装置可以从集中式计算机资源接收第一数字输出和次级数字输出。
按照另一个总的方面，利用第一Rogowski线圈测量电力系统初级馈线中的初级电流，在第一保护装置接收第一Rogowski线圈产生的初级电流信号，利用相应的次级Rogowski线圈测量次级馈线中的次级电流，在相应的次级保护装置上接收由次级Rogowski线圈产生的次级电流信号，利用通信链路在第一保护装置和次级保护装置之间发送第一电流信号和次级电流信号。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，第一保护装置和次级保护装置可以包括差动继电器。可以根据第一电流信号和次级电流信号在第一保护装置确定存在与所述电力系统相关联的故障。
另外，根据第一电流信号和次级电流信号可以在第一保护装置确定存在与连接汇流排相关联的故障，其中，连接汇流排把初级馈线连接到次级馈线中的每一个。发送第一电流信号和次级电流信号时，可以使用第一保护装置和次级保护装置之间的对等连接，或可以使用集中式计算资源。
次级保护装置中的每一个都可以根据它的相应的次级电流信号向它的相应的次级馈线提供过流保护。在这种情况下，可以把次级保护装置中的第一个与次级馈线中的第一个相关联，并且可以把次级保护装置中的第一个连接到与次级馈线中的第二个相关联的次级Rogowski线圈中的第二个，从而向次级馈线中的第二个提供后备保护。
可以利用第二Rogowski线圈测量初级馈线中的第二初级电流，可以把由第二Rogowski线圈产生的次级电流信号输入到第二保护装置，并且可以利用第一保护装置，根据第一电流信号和第二电流信号确定存在与初级馈线相关联的故障。
可以从连接到第一Rogowski线圈的第一模数转换器输出第一电流信号作为第一数字输出，可以从连接到次级Rogowski线圈中相应的一个的次级模数转换器输出次级电流信号作为次级数字输出。在这种情况下，可以把第一数字输出和次级数字输出输入到与通信链路相关联的集中式计算机资源，其中第一保护装置和次级保护装置可以通过集中式计算机资源输入第一数字输出和次级数字输出。
按照另一个总的方面，电力保护系统包括：第一Rogowski线圈，它沿着第一导线设置并且可用来测量第一导线中的第一电流并输出第一信号，其中第一导线是电弧加热炉(EAF)系统的一部分；以及保护装置，可用来在确定在EAF系统中存在故障时使用第一信号。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，第一导线可以与EAF系统的变压器的初级绕组相关联。在这种情况下，第一Rogowski线圈设置在安装所述变压器的地下室之外。
第一导线可以与EAF系统的变压器的次级绕组相关联。在这种情况下，第一电流从次级绕组输出，而第一Rogowski线圈可以设置在安装所述变压器的地下室之内。另外，第一导线可以包括安装在EAF系统电极上的支线(arm)。
第二Rogowski线圈可以沿着EAF系统的第二导线设置，并可用来测量第二导线中的第二电流，并输出第二信号。在这种情况下，第一导线可以与EAF系统变压器的初级绕组相关联，而第二导线可以与所述变压器的次级绕组相关联。另外，所述保护装置可以包括差动继电器。
差动继电器可以根据第一信号和第二信号确定存在所述故障，并且所述差动继电器可以确定所述故障存在于第一Rogowski线圈和第二线圈之间。第三Rogowski线圈可以沿着EAF系统的第三导线设置，并可用来检测第三导线中的第三电流并产生第三信号。
在这种情况下，差动继电器可以确定所述故障存在于第二Rogowski线圈和第三Rogowski线圈之间，或者可以确定所述故障存在于第一Rogowski线圈和第三Rogowski线圈之间。
还可以包括一个表，所述表包含EAF系统变压器在所述变压器工作抽头的第一位置上的第一绕线比和所述变压器在所述工作抽头的第二位置上所述变压器的第二绕线比。在这种情况下，所述保护装置可用来确定第一绕线比或第二绕线比是否与工作抽头的本位置相关联，并且还可用来根据当前的位置按比例缩放第一信号的幅度。
按照另一个总的方面，利用第一Rogowski线圈在第一导线上测量第一电流，其中，第一导线是电弧加热炉(EAF)系统的一部分，从第一Rogowski线圈输出第一信号，把第一信号输入到保护装置，并且根据第一信号确定在所述EAF系统中存在所述故障。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，可以利用第二Rogowski线圈测量所述EAF系统第二导线上的次级电流，可以从第二Rogowski线圈输出第二信号，并且可以把第二信号输入所述保护装置，所述保护装置可以包括差动继电器。
在这种情况下，可以根据第一信号和第二信号确定所述故障存在于所述EAF系统中第一Rogowski线圈和第二Rogowski线圈之间。另外，可以利用第三Rogowski线圈测量所述EAF系统的第三导线上的第三电流，可以从第三Rogowski线圈输出第三信号，并且可以将第三信号输入所述保护装置。
在后一种情况下，可以根据第二信号和第三信号确定所述故障存在于所述EAF系统中第二Rogowski线圈和第三Rogowski线圈之间。另外，可以根据第一信号和第三信号确定所述故障存在于所述EAF系统中第一Rogowski线圈和第三Rogowski线圈之间。
在后一种情况下，第一导线可以与EAF系统变压器的初级绕组相关联，而第二导线和第三导线可以与所述变压器的次级绕组相关联。
按照另一个总的方面，电力保护系统包括：第一Rogowski线圈，它设置成测量电弧加热炉(EAF)系统的第一位置的第一电流，并输出第一信号；第二Rogowski线圈，它设置成测量所述EAF系统的第二位置的第二电流，并输出第二信号；保护装置，可用来输入所述第一信号和第二信号，并根据第一信号和第二信号确定在所述EAF系统中存在故障。
实现方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，所述保护装置可以包括差动继电器。  另外，所述保护装置还可用来在判定所述故障时使与所述EAF系统相关联的断路器断开。
现将在附图和下面的描述中提出一个或多个实现方案的细节。从描述和附图以及从权利要求书中，其它特征将显而易见。
附图的描述
图1是电力保护系统的电路图；
图2是可以在图1的电力保护系统中使用的Rogowski线圈的第一例图；
图3是可以在图1的电力保护系统中使用的Rogowski线圈的第二例图；
图4-7是现场电力网保护系统的电路图；
图8-12是变电所保护系统的电路图；
图13是第一电弧加热炉(EAF)保护系统的电路图；
图14是图13的EAF保护系统的实现方案的简图；
图15是可以在图13的EAF保护中使用的Rogowski线圈的第一例图；
图16是可以在图13的EAF保护中使用的Rogowski线圈的第二例图；
图17是第二EAF保护系统的电路图；
图18是用于测试电力保护系统的第一测试电路的电路图；
图19是图18测试电路的测试结果的图表；
图20是图19中图解说明的波形的对比的第一图表；
图21在图19中图解说明的波形的对比的第二图表；
图22是用于测试电力保护系统的第二测试电路的电路图；以及
图23是举例说明图22测试电路的模拟结果的曲线图。
详细说明
图1是电力保护系统100的电路图，其中，第一导线102把电流I1A输送到第一保护区104内的电路元件。第一保护区104可以包括一个或多个电路元件(未示出)，例如变压器。  这样的变压器可以负责把与第一导线102相关联的第一电压转换为变压器向第二导线106提供的第二电压，使得电流I1A通过第二导线106输出。然而，在第一保护区104之内还可以包括任何数目的电路元件。
第一线圈108缠绕在第一导线102上并输出电流I1B。第一线圈108可以是例如Rogowski线圈。一般说来，Rogowski线圈包括缠绕在非磁性芯子上的导电元件。导电元件可以是例如金属丝或金属镀层。所述非磁性芯子可以用其磁导率基本上等于自由空间磁导率，例如空气芯子或其上描绘有导电元件的印刷电路板(PCB)等任何材料制成。
当导线102被置于线圈108内时线圈108一般测量所述线圈内感应的电压，然后根据测量的电压算出电流I1B。因而，不同的测量和/或计算装置(未示出)，诸如电压测量装置或电流计算装置可以与线圈108相关联。这样的装置可以包括用于执行它们各自的功能的计算机硬件或软件或者与所述计算机硬件或软件相关联。
可以按照各种不同的技术构造线圈108。例如，在美国专利6,313,623和美国专利申请No.10/083,646中讨论了这样的技术的例子，所述专利和专利申请均附此作参考。例如，线圈108可以包括两个或两个以上支线，所述两个或两个以上支线连接在一起时形成线圈108的主回路(或多个回路)。在构造所述线圈108时可以使用缠绕导电元件用的不同的绕线技术，而线圈108可以包括多个线圈，彼此以不同的方法关联。可以选择有关线圈108的这些及其他结构细节，以便在确定电流I1B时保证高的灵敏度和准确度。
第二线圈110缠绕在第二导线106上并输出电流I1B。电流I1B和电流I2B分别沿着第一对导线112和第二对导线114输出到继电器116。一般说来，如下面将要更详细地描述的，继电器116用来对短路及其他系统误动作和/或故障提供综合保护。这样，继电器116可以编程，或者不然与预定的算法相关联，用以自动地实现所述综合保护方案。
就所述保护系统100而言，继电器116能够对电气的或机械的误动作和故障提供多种类型的保护，并把这些保护类型结合成紧密结合在一起的(cohesive)保护方案。另外，继电器116能够与其它继电器和/或其它线圈互相配合，以便提供其他选项，用以构造一个综合电力保护系统。
由继电器116提供的一种类型的保护是差动保护。在差动保护方案中，继电器116操作，以比较电流I1B和I2B，以便保证所述两个电流具有某种预定的彼此关系。作为一个示例，继电器116可以确定输出电流Io超过电流I1B和I2B的差值，这里可以包括一个因数来考虑可以接受的测量误差等级。这样，继电器116可以通过例如使断路器或其它电路保护元件(未示出)跳闸来保护第一保护区104内的电路元件。
由继电器116启动的第二种类型的保护是过流检测，其中以电路的特定部分或元件可以接受的最大电流电平对继电器116进行预编程。继电器116把过流保护区内的实际的电流，诸如第二保护区118内的电流I2A(由电流I2B代表)与最大电流电平比较。
然后，超过最大电流电平时，继电器116通过使适当的断路器跳闸来保护第二保护区内的元件。
在保护系统100的另一个方面，可以定义第三保护区120，作为例如第一保护区104和第二保护区120中的一个或两个的后备保护区。例如，若线圈110出现故障因而不能工作，则第一保护区104的差动保护和第二保护区118的过流保护都不能工作。在这种情况下，继电器116可以向第一和第二保护区104和118中的所有电路元件(亦即对第三保护区120内的所有电路元件)分别提供例如后备过流保护。继电器116可以以若干种方法测量相关联电流。例如，所述继电器可以对每一个电流的一个或多个全周期采样，并可以使用这些采样确定所述电流的频率、幅度和/或相位。作为另一个示例，继电器116可以计算电流对时间的差分。利用后一种技术时，可能不必获得相关联电流的全周期。
继电器116可以是例如微处理器控制的多功能继电器，诸如具有多个电压或电流输入的三相继电器。如下面将要更详细论述的，继电器116可以与断路器、辅助继电器、控制设备及其他电路元件通信。例如，继电器116可以连接到″上游″断路器，所述″上游″断路器就电流I1A而言设置在线圈108之前，使得继电器116检测到故障时可以使断路器跳闸。作为另一个示例，继电器116可以连接到网络开关/集线器，后者支持使继电器116与其它继电器通信，以实现电力保护系统。
另外，线圈108和110可以连接到次级继电器(图1中未示出)，或者直接通过类似于导线112和114的其它一对或多对导线，或者间接例如通过网络开关/集线器。在这种情况下所述次级继电器可以对继电器116通过从线圈108和110接收电流测量提供快速的后备保护(从而保护变压器104和/或导线102)。
虽然上面指出变压器作为一个要通过电力保护系统100保护的电路元件，但是可以使用许多其它电路元件。例如，可以通过这样的系统保护把电力分送到一个或多个馈线的电力网汇流排。在这种情况下，不同的线圈(电流传感器)可以与每一条馈线相关联，并且继电器116可以保证进入所述汇流排的电流等于离开这些馈线的总电流。
利用这些和有关技术，可以防止灵敏的和/或昂贵的电气设备由于故障电流而损坏。另外，通过围绕选定的电路/设备设置线圈108和110并且从而建立图1的保护区104，118和120，可以准确检测出故障电流的位置以及存在。另外，可以把电流传感器(线圈)和继电器的数目减到最少(相对于其它电力保护系统而言)，更容易安装。下面将要更详细地论述系统100和有关系统的这些及其他使用。
图2举例说明可以用于图1电力保护系统100的Rogowski线圈，如图所示，Rogowski线圈208、210和212分别缠绕在导线202、204和206上。显然，Rogowski线圈是分立元件，可以单独设置成围绕导线202、204和206。图3还举例说明可以用于图1电力保护系统100的Rogowski线圈。与图2相反，图3举例说明结合成一体308的Rogowski线圈302、304和306。可以用单一的输出连接器310来获得Rogowski线圈302、304和306所有的三个输出。线圈302、304和306可以用来测量三相系统中的相电流。一个附加的中性Rogowski线圈312可以用来检测到通过导线202、204和206的电流和，用以产生残余电流测量值。
图4是现场电力网保护系统400的电路图。为了简单和清晰起见，以单线接线图的形式举例说明图4。但是显然，就图4而言(以及就以下的附图而言)，给出的单线在实际实现中代表存在的两条或多条相似的或相同的导线。例如，图4中的单线导线可以代表一组三条导线，诸如上面图2和3举例说明的。
一般说来，现场电力网系统是一个针对单一的用户负载，诸如单一的商业建筑物实现的电力网系统。现场电力网可以设想为以较小的规模应用的网格电力网系统，在这里网格电力网系统是一种为了以极其灵活和可靠的方式向密集负载的都市区域供电而开发的电力网类型。
这样的现场和网格电力网系统包括多个用于把电力从初级供应商到次级负载换变用的电力网单元。因而，电力网单元一般在输入侧连接到初级电缆(例如，来自供电公司的电缆)，而在输出侧则连接到次级电缆(例如，向用户提供服务的电缆)。在内部，所述电力网单元可以包含初级开关装置(用以确定是否要从初级电缆输送电力)、电力网变压器和不同的电气保护元件，诸如断路器和保险丝。下面就现场电力网系统电力网单元提供更详细的讨论。然而，类似的说明还可以应用于网格电力网系统电力网单元。
图4中，现场电力网系统包括现场电力网单元(SNU)402、404和406。在SNU 402、404和406中线圈408、410和412分别与每一个SNU的初级侧或输入侧相关联。线圈408、410和412连接到继电器414、416和418。继电器414、416和418还连接到线圈420、422和424，后者与每一个SNU的次级侧或输出侧相关联。
因而，如上面就图1的电力保护系统100所描述的，每一组两个或两个以上线圈和继电器用来提供维护和/或保护信息。以SNU 402为例，线圈408和420起电流传感器的作用，向继电器414提供电流测量值，它可以是具有多个电流和电压输入的多功能差动继电器。继电器414把来自线圈408和420中每一个的电流测量值加以比较，以确定例如是否在线圈408和线圈420之间沿着所述电流通路的某处存在故障电流。这样的故障电流可以与任何电气部件相关联，所述电气部件与SNU 402相关联并且设置在线圈408和420之间，而设置在线圈408和420之间的任何电器部件可以说成是在线圈408和420以及继电器414的″保护区″之内。线圈408和420以及这里所论述的线圈中任何线圈都可以是Rogowski线圈。
SNU 402、404和406每一个都分别包含初级断路器426、428和430，能够中断向所述SNU的电力网变压器432、434和436提供的电力。SNU 402、404和406的电力网变压器432、434和436用来把每一个变压器432、434和436的初级侧或输入侧的初级电压″降低″为次级侧或输出侧的较低的次级电压，并同时用来把初级电流″提升″到较高的次级电流。
第一组电压变压器438、440和442在次级断路器444、446和448的输入端检测变压器432、434和436的次级侧电压。第二组电压变压器450、452和454类似地检测次级断路器444、446和448输出的电压。所述两组电压变压器都连接到继电器414、416和418，并用来例如把初级/次级电压降低到继电器414、416和418可以接受的电平。这些变压器中的每一个都用来向所述变压器各自继电器供应一个与测量电流相关联的电压，在这里这样的电压可能是例如计算要求的功率信号的幅度和/或方向所必要的。另外，测得的电压可以用来向一个或多个继电器供应定时信号，用以协调电流测量，如下面将要更详细论述的。
例如，次级断路器444、446和448可以是低电压的空气断路器，而继电器414、416和418可以起反向电力继电器(检测流入所述SNU的反向电流)的作用和/或起相位继电器(通过比较预定的一对电压之间的相位角监视次级断路器444、446和448的接通)的作用。
保险丝456、458和460作为对SNU 402、404和406的另一种临时性的保护。
另外，所有SNU 402、404和406都通过集电器汇流排462连接在一起。所述汇流排462，除其它功能外，还通过允许电力从工作的SNU传输到非工作的SNU的输出来提供现场电力网系统400的冗余。
保险丝464、466和468在SNU 402、404和406的输出端提供最后的保护电平。保险丝464、466和468可以用来例如清除用户开关装置(未示出)内的(低压)汇流排462上的、或汇流排462到用户开关装置的互相连接中的持续的高电流故障。保险丝464、466和468可以用来例如清除用户开关装置内(低压)汇流排462上的，汇流排462到用户开关装置的互相连接中的持续高电流故障。在现场电力网系统400中，故障检测和清除可以是非选择性或选择性的。也就是说，现场电力网系统400可以响应在系统400之内任何位置故障的检测，或者断开所有SNU 402、404和406，或者只断开其中检测出故障的SNU。
作为非选择故障检测和清除示例，对于三对线圈之间保护区中的故障，继电器414、416和418之一可以利用到所述断路器的相应的连接470，472或474，检测初级断路器426、428和430中相应的一个(和/或次级断路器444、446和448中的一个)的故障并使其跳闸。继电器414、416和418可以彼此通信，以便通过诸如网络476等通信链路实现非选择性故障清除。
这样的非选择性故障清除是可靠的、易于实现和性能价格合算的。然而，所述实现也可能导致一些不必要的业务中断。
作为选择性故障检测和清除的示例，继电器414可以检测SNU 402内的故障，并可以通过使初级断路器426和/或次级断路器444跳闸来响应。在所述示例中，继电器414通过网络476立即把继电器414已经检测出故障一事通知SNU 404和406。SNU 404和406继续正常操作某一段预定的时间，在此过程中它们等待初级断路器426和/或次级断路器444事实上已经跳闸的确认。若接收到这样的确认，则SNU404和406继续正常操作，并可能用汇流排462来从一个或多个工作的SNU 404和406向非工作的SNU 402输送电力。若没有接收到所述确认，则继电器416和418使它们的各自的断路器428和446和/或430和448跳闸。
这样的选择性故障清除的实现例如与上面描述的非选择性实现对比时，可能要求更多的精力来连接和编程继电器414、416和418。然而，选择性故障清除的实现有助于把现场电力网系统400的用户经历的掉电时间减到最小。
图5是第二现场电力网保护系统500的电路图。
现场电力网系统500包括SNU 502、504和506，类似于图4的SNU 402、404和406。SNU 502-506与SNU402-406不同之处在于，SNU502-506分别包含附加的线圈508、510和512。
参见SNU 502，线圈508与次级断路器444和保险丝456设置在一侧，而汇流排462在另一侧。这种配置允许SNU 502提供多个独立的保护区。具体地说，第一保护区514包括设置初级断路器426的初级输入侧的任何初级导线。第二保护区516包含电力网电力变压器432、次级断路器444和任何其它通向线圈508的导线。最后，第三保护区518包含集电器汇流排462，连同其它任何通向线圈420的导线，显然，保护区514，516和518也适用于SNU 504和506。
因而在现场电力网系统500中，继电器414、416和418中的一个可以检测出特定保护区514，或516或518中一个的故障，从而允许检测到和清除故障的其他选择性。例如，对于变压器432内的故障，继电器414可以根据线圈408和508的信号检测出过流，以及通过SNU 502(通过电压变压器438和450检测出)相关联的反向功率。
因此，继电器414可以立即把检测出故障一事通知继电器416和418，据此继电器416和418等待继电器414适当的操作的确认。若继电器414进而采取适当的操作例如使初级断路器426和/或次级断路器444跳闸，则继电器416和418将获得这样的通知，而SNU 504和506将继续正常操作。然而，若在预定的某段时间之后，继电器416和418尚未接收到继电器414已经采取适当操作的确认，则继电器416和418便可以使它们的相关联初级断路器428和430和/或次级断路器跳闸。这样便可以缩短掉电时间，并且可以设置后备保护。
现场电力网系统500内的选择性故障清除的第二示例可以涉及包括汇流排462的第三保护区518的故障。一般说来，因为汇流排462与所有SNU 502、504和506相关联，所以与汇流排462相关联的故障在继电器414、416和418的每一个上可能以相同或几乎相同的电流变化检测出来。例如，继电器414、416和418可以根据来自线圈408、410和412和线圈508、510和512的信号检测出初级电流的骤然增大。同时，次级电流，如线圈420、422和424检测出的，可能不会显著地改变(取决于故障电阻)。因为继电器414、416和418是通过所述网络476彼此通信的，它们每一个都知道上述信息，并因此可以得出结论：故障出在第三保护区518之内，并因此使初级断路器426、428和430跳闸。
现场电力网系统500内的选择性故障清除的第三示例可以包括第一514内的故障。在这种情况下，故障可以如上面就图4所描述的那样检测出来。
图6是第三现场电力网保护系统600的电路图。现场电力网系统600包括SNU 602，604和606，它们类似于图4的SNU 402、404和406和图5的SNU 502、504，506。SNU 602，604和606不同于前面描述的SNU之处在于，初级断路器426、426、428和430用快速接地开关606，608和610代替。
包括在保护区614之内的快速接地开关608，610和612是用来在出现低电流故障时接通的。在这种情况下，故障电流将增大，从而强制设置相关联的变电所(power substation)(未示出)的断路器中断所述电流。对于使这样的变电所断路器跳闸，存在其它技术例如直接与所述变电所通信，告知已经检测出的故障(例如，利用广域网(WAN))。
图7是第四现场电力网保护系统700的电路图。
现场电力网系统700包括SNU 702，704和706，它们类似于图4的SNU 402、404和406。SNU 702，704和706除在图4中举例说明这些以外，另外利用若干附加的连接(图7粗线标示的类型所举例说明的)中提供主要的和快速后备保护。
更准确地说，在现场电力网系统700中，SNU 702，704和706中的每一个都具有监视和影响系统700内至少一个其它SNU的能力。因而，在SNU 702中，连接708向继电器414提供有关SNU 704中初级电流的信息(通过线圈410)，而同时连接710向继电器414提供使SNU 704之内断路器428和446中的一个或两个跳闸的能力。
类似地，在SNU 704中，连接714向继电器416提供有关SNU 706内初级电流的信息，而同时连接716向继电器416提供有关SNU 706内次级电流的信息。控制连接718向继电器416提供使SNU 706内断路器430和448中的一个或两个跳闸的能力。
最后，在SNU 706中，连接720向继电器418提供有关SNU 702内初级电流的信息，而同时连接722向继电器418提供有关SNU 702内次级电流的信息。控制连接724向继电器418提供使在SNU 702之内断路器426和444中的一个或两个跳闸的能力。
然后，在系统700中，继电器414、416和418通过从线圈408、410、412、420、422和424中的两个或两个以上接收直接信号，来提供″快速″后备保护。例如，继电器414可以通过连接708和710确定，在SNU 704之内出现了故障电流。然后继电器414可以等待某一段预定的时间，以便允许继电器416清除所述故障。若继电器416在所述预定的时间段之内尚未检测出和/或清除所述故障，则继电器414可以利用控制连接712直接使SNU 704的断路器428和/或446跳闸。
另外，即使在当前不存在故障的时候，其余的继电器也会检测出(或通知)变成不能工作的继电器。例如，继电器418可能变成不能工作或为了维护而拆除，据此继电器416可以获得通知(或以其它方式开始意识到)，它应承担起通过连接714和716测量流过SNU 706的电流的责任。必要时，继电器416可以在检测到故障时利用控制连接718使SNU 706的断路器430和448跳闸。
在图7的实现和有关实现中，可以非常迅速地提供快速后备保护，而不影响总体上的故障排除速度或给出的保护区的一个区域。
虽然上面已经就图1-7论述了特定的实现方案，但还可以实现这些实现方案的变型或组合。例如，在图7现场电力网系统700的实现中，可以用9个线圈，而不是在图7中举例说明的6个线圈来提供数目较多的保护区(类似于图5现场电力网系统500的实现)。作为另一个示例，可以包括架空电力线路上的”带电终端”，以便当线路工作人员开始在一个电力网设备上工作时，瞬间启动继电器414、416和418。
其它不同的元件可以结合所描述的实现方案使用。例如，可以用变压器中的热传感器、紫外线传感器、烟雾检测器或突然压力继电器(SPR)来向现场电力网系统内不同的电路元件提供附加的或(在某些情况下)替代保护。
虽然上面论述的实现方案首先涉及现场电力网系统，但是类似的技术也可以用在网格电力网系统以及许多其它类型的系统。例如，在网格电力网系统中，在相应数目的网格输出端上的若干线圈可以全都连线到单一的继电器，后者把不同的输出电流的总和与网格电力网的输入电流加以比较。
另外，虽然图4-7的实现方案把重点放在具有三个电力网单元的系统上，但其它实现方案可以具有较少或更多的电力网单元，带有相应数目的线圈和/或继电器。
如以上所论述的，Rogowski线圈可以用作图4-7的电流检测线圈。Rogowski线圈即使对低电平电流变化也很敏感，因而能够例如检测到和清除持续的电弧故障电流。这样的故障电流一般是最大可能故障电流的一个很小的部分，并且比负载电流本身高不了多少。
检测小电流变化的能力意味着检测电平可以设置得相对较低，从而减少设备上的应力(或损坏)并加速故障响应时间，而不牺牲可靠性。另外，减少了火灾蔓延的危险并可以设置较快的响应时间(包括较快的业务恢复)。
可以将Rogowski线圈设计成不饱和，因此能够处理大电流，并避免电力网单元以外的故障(例如，用户设备之内的故障)引起的断路器误跳闸。另外，Rogowski线圈一般不受外部磁场影响，因此避免任何这样的磁场对电流测量值的影响。另外，Rogowski线圈相对便宜，并且可能不要求很大的空间或布线。最后，Rogowski线圈容易安装例如简单地把相关联导线穿入所述线圈(把所述线圈缠绕所述导线上)即可。
在两种现场电力网系统和网格电力网系统中，业务的可靠性都是首要的设计目标。结果，这样的系统的维护可能困难，因为在它们的后备部件中的一个或多个也失效之前，失效的部件可以变成不显著。  但在所描述的实现中，可以利用预定义保护区提供有关故障的幅度和位置两者的信息。因而，可以准确地测定故障位置并在相关联系统的冗余耗尽之前进行修正。
如上所述，不同的实现的故障检测技术可以运用于一个电力网单元的初级侧和/或次级侧，以便既在本地又通过通信系统提供主要的和后备的保护。保护可以根据特定用户的需要，在不同程度上是选择性或非选择性的。
图8是变电所保护系统800的电路图。图8中，初级或输入馈线802通过汇流排804向次级或输出馈线806，808，810和812提供电力。初级继电器814通过线圈816和线圈818接收有关输入馈线802上的电流信息。利用来自线圈816和818的电流信息，初级继电器814为电力变压器820提供主要的保护。
具体地说，如上面描述的，初级继电器814可以是一个多功能差动继电器，具有多个电流和电压输入端，可以把来自线圈816和818的电流信息加以比较，以便处理它们之间不可接受的差分。检测到这样的差分时，初级继电器814使断路器822跳闸，中断输入馈线802的输入电流。而同时初级继电器814连接到断路器822(如上图4-7中所述)，为清晰起见，在图8中没有示出所述连接。
第一馈线继电器824直接连接到与第一个馈线806相关联的线圈826，并连接到另一个与第二馈线808相关联的线圈828。
第一个馈线继电器824直接连接到与第一馈线806相关联的线圈826，并且连接到与第二馈线808相关联的线圈828。第一个馈线继电器824从线圈826获得有关第一馈线806上的电流的信息。通过把所述电流与预定的最大允许电流比较，第一馈线继电器824以过流检测的形式为第一馈线806提供主要的保护。当第一馈线继电器824确定存在故障时，继电器824使断路器830跳闸，中断提供给第一馈线806的电力。
类似地第二馈线继电器832为第二馈线808提供主要的保护。也就是说，第二馈线继电器832通过线圈828检测第二馈线上的任何过流，并通过使断路器834跳闸清除所述故障。另外，利用到线圈828的直接连接，第一馈线继电器824为第二馈线808提供过流检测后备保护。具体地说，第一馈线继电器824监视来自线圈828的信息，并在确定第二馈线继电器832不能工作时，当检测到第二馈线808上的故障时，使断路器824跳闸。
第一馈线继电器824可以通过例如检测到第二馈线808上的故障在某段预定的时间之后尚未清除，来确定第二馈线继电器832不能工作。或者，第二馈线继电器832可以在检测出它自己的故障时向外发送一个信号，或第三方(例如，维修人员)可以通知第一馈线继电器824在第二馈线继电器832上出了故障。作为最后的示例，第一馈线继电器824可以定期地向第二馈线继电器832发送状态请求，并且当没有接收到回应时，可以假定出现故障。下面将要更详细论述用于允许在继电器824和832之间进行这些及其他通信的技术。
类似地，第三馈线继电器836利用通向线圈838的连接，以确定断路器840是否跳闸，向第三馈线810提供初级过流保护。第二馈线继电器832直接连接到线圈838和断路器840，并因而为第三馈线继电器836提供快速的后备保护。
第四馈线继电器842利用到线圈844的连接，确定断路器846是否跳闸，向第四馈线812提供初级保护。第三馈线继电器836直接连接到线圈844和断路器846，并且因而为第四馈线继电器842提供快速后备保护。另外，第四馈线继电器842直接连接到线圈826和断路器830，并且因而为第一馈线继电器824提供快速后备保护。
总而言之，第一馈线继电器824为第一馈线806提供主要的保护并为第二馈线808提供后备保护。第二馈线继电器832为第二馈线808提供主要的保护，并且为第三馈线810提供后备保护。第三馈线继电器836为第三馈线810提供主要的保护并且为第四馈线812提供后备保护。最后，第四馈线继电器842为第四馈线812提供主要的保护，并且为第一馈线806提供后备保护。
因而，继电器824、832、836和842以它们的快速后备能力起作用，减少故障电流在故障馈线上流动的时间，从而减小系统部件上的应力(相对于传统的系统)。
除刚才描述的主要的和快速后备保护以外，馈线806，808，810和812通过连接848连接到通信开关或集线器850，后者本身又通过连接852连接到初级继电器814。利用通过通信集线器850交换的信息，初级继电器814为汇流排804提供主要的差动保护，以及为所有的馈线824、832、836和842提供快速的后备过流保护。
在为汇流排804提供主要的差动保护时，初级继电器814接收有关在第一馈线806上流动的电流的信息，根据线圈826读取和通过第一馈线继电器824、连接848、通信集线器850和连接852发送的测量值。初级继电器814类似地接收有关在每一条剩余馈线832，836和842上流动的电流的信息。
然后，以差动操作方式动作，初级继电器814把例如所述四条馈线806，808，510和812上的电流和与流入汇流排804的电流(作为通过直接连接到初级继电器814的线圈818检测出的)加以比较。根据所述对比，初级继电器814决定与汇流排804相关联的故障是否存在。例如，初级继电器814可以确定在四条馈线806，808，810和812中的每一条上已经发生电流同时减少，结果可以确定，在汇流排804上存在故障。这样的情况下，继电器814可以使断路器854跳闸，以中断到汇流排804的电力。
虽然通信集线器850可以在不同的继电器之间非常迅速地交换信息，但是在传送这些不同的信号时总是有某个数量的延迟。当把来自四馈线806，808，810和812中每一条的电流信号与来自初级馈线802的电流信号加以比较时，为了考虑所述延迟(以及可能出现的其它延迟)，初级继电器814可能需要关于这些电流信号的相对的定时信息，以便对这些电流信号作出有意义的对比。
这样的定时信息可以从不同的来源获得。例如，可以建立外部同步网络来提供定时信息。作为另一个示例，继电器824、832、836和842可以在传输测量值之前，给它们的各自的电流测量值加上时间戳。定时信息(例如，用于时间戳的)可以使用相对于从电压变压器856获得的电压信号，并利用连接858在不同的继电器之间共享。类似地，可以利用连接862把电压变压器860用作替代的或后备的定时信息源。当然，如上面就图4所描述的，电压变压器856和860可以用于其它不同的目的，诸如检测到特定电力信号的幅度和/或方向。
在为每一条馈线806，808，810和812提供快速后备过流保护时，初级继电器814确定继电器824、832、836或842中的一个或多个已经在某种程度上变成不能工作。然后，初级继电器814承担不能工作的继电器的过流检测功用，利用相关联线圈采集的测量值，并通过例如不能工作的继电器(或不能工作的继电器的后备继电器)和通信集线器850发送到初级继电器814。
总结上述图8的电力保护系统800的运行的许多特点，初级继电器814为电力变压器820(利用线圈816和818)提供主要的差动保护，为汇流排804(利用线圈818和馈线线圈826，828，838和844)提供主要的差动保护，并为每一条馈线806，808，810和812(利用每一个馈线继电器和至少一个其它馈线线圈之间的直接连接)提供次级后备保护。
在用于这些保护技术的各种不同的通信中，通信集线器850(和相关联连接848和852)可能用来允许例如集中式数字通信。另外，或者以替代的方式，可以利用不同的继电器例如通过连接858和/或862的数字或模拟的对等通信彼此通信(及其他电路元件)。另外，不同的连接，包括连接848，852，856和862可以彼此用作后备连接。
图8中，并参见上述，显然，不同的保护方案可能要求以类似于图4-7中举例说明的方式把所有不同的继电器连接到一个或多个不同的断路器。然而，为清晰起见，这些连接在图8中没有举例说明。
如这里描述的，Rogowski线圈可以用作就图8所论述的不同的线圈中的任何一个，这样的Rogowski线圈的使用可能赋予各种不同的优点。例如，虽然必要时，多个Rogowski线圈可以用来代替图8中所示线圈中的任何特定一个，特定Rogowski线圈避免饱和的能力可以允许用单一的Rogowski线圈在可能的所有要求的电流电平上提供电流测量值。另外，Rogowski线圈可以向它的相关联继电器供应足够的电力，以减少或消除单独的继电器电源的需要。以这里描述的保护技术，诸如上面就图4-7所论述的，利用Rogowski线圈这些和不同的其它优点适用于图8的以上讨论以及以下图9-25的讨论。
图8中，初级继电器814提供变压器820主要的保护和汇流排804的主要的保护。图8中，这些保护是彼此独立的。例如，若线圈816失效(从而消除变压器820的保护)，初级继电器814仍然能够为汇流排804(利用线圈818，如上面所描述的)提供初级保护。
图9是变电所保护系统900的电路图。图9中，不使用线圈818。结果，虽然初级继电器814为变压器820和汇流排804提供初级保护，但是这些保护不再彼此独立。也就是说，继电器814依靠线圈816以提供所有有关汇流排804″上游″的电流信息。假定继电器816变成不能工作的，则变压器820和汇流排804两者的保护都将要受影响。虽然所述实现造成保护汇流排804冗余的丢失，但是它还少用一个线圈，因此较之图8的保护系统800，可能造价较低，较易安装和配置。
图9保护系统900还包括不同于图8保护系统800的其它变化。例如，在保护系统900中，初级继电器814为第一馈线806提供快速后备保护。所述功能通过线圈826和初级继电器814之间的连接902实现，并免除第四馈线继电器842用作第一馈线806(如在图8中举例说明的)的快速后备。
另外，包括在保护系统900中的连接904把第四馈线继电器842连接到线圈816和初级继电器814。可以使用所述连接例如来允许第四馈线继电器842作为对初级继电器814的快速后备动作，从而有助于弥补由拆除线圈818所引起冗余的丢失。
最后，次级通信集线器906通过连接908连接到馈线继电器，并通过连接910连接到初级。次级通信集线器906可以起通信集线器850的后备的作用。
然后，在保护系统900中，电力变压器820和汇流排804两者的主要差动保护是通过初级继电器814(利用线圈816和馈线线圈826，828，838，844)完成的。馈线808，810和812的快速后备保护以如上面就图8所描述的方式完成，而馈线806的快速后备保护是通过初级继电器814(利用到线圈826的连接902)完成的。初级继电器814还根据通信集线器850和/或906发送的信号，为所有四条馈线806，808，810和812提供后备保护。
图10是包括连接到线圈1004(设置变压器820和断路器854之间)的变电所保护系统1000的电路图。继电器1002还连接到安装在变压器820的中性线圈的线圈1006。继电器1002还连接到线圈816、连接858和862和通信集线器850和906。
在保护系统1000中，如在图9的保护系统900中，初级继电器814为变压器820提供主要的差动保护(利用线圈816和馈线线圈826，828，838和844)，并为第一馈线806(利用到线圈826的连接)提供快速后备保护。其它与保护系统900共用的连接还以上面描述的方式动作。
继电器1002利用线圈1004的输出结合馈线线圈826，828，838和844的输出，为汇流排804提供主要的差动保护。显然，所述保护是独立于通过初级继电器814给变压器820提供的主要的差动保护的。继电器1002还利用线圈1006为变压器提供主要的限制接地故障保护。另外，继电器1002为电力变压器820提供后备差动保护。
在图8-10的系统中还可以实现许多变化。例如，在保护系统1000中，初级继电器814可以连接到线圈1004，使得初级继电器814可以用来为汇流排804提供快速后备差动保护。另外，连接902和904在保护系统1000中可以删除，可以以就保护系统800所描述的方式为四条馈线806，808，810和812提供快速后备保护。
图11是电力保护系统1100的电路图，其中所有不同的继电器都通过模数转换器(A/D)(其中每一个都在所述线圈的位置上把线圈输出信号转换为数字信号)连接到通信集线器850。具体地说，集线器850接收连接到线圈816的模数转换器1102、连接到线圈826的模数转换器1104、连接到线圈828的模数转换器1106、连接到线圈838的模数转换器1108和连接到线圈844的模数转换器1110的输出。模数转换器1104，1106，11081108和1110的输出在通信集线器1112上集合，也就是说，连接到通信集线器850。
然后，在图11中，所有来自不同线圈的电流信号都通过通信集线器850和1112在这些继电器中间共享。如图8-10所示，不同的继电器通过连接858和862保持彼此连接，并且电压变压器856和860也通过连接858和862连接到这些继电器。
因而图8-10的实现的一些功能可以在保护系统1100中实现。例如，不同的继电器可以利用连接858和/或868彼此通信，并可以从变压器856和/或860获得同步/定时信息。
在图11中，通过通信集线器850和1112，使来自所有不同的线圈的电流信号为所有不同的继电器所用。另外，通过连接858和/或862使相关联的电压信号也为不同的继电器所用。结果，部件，包括变压器820、汇流排804和馈线806，808，810和812用的主要的和后备保护可以用不同的方法设计，包括上面描述的许多技术。
例如，如图8-10所示，第一馈线继电器824可以用作第一馈线806的初级保护，并用作第二馈线继电器832(并且从而第二馈线808)的后备保护。作为另一个示例，如图9和10所示，初级继电器814可以用来为第一馈线继电器824(并且从而对第一馈线806)提供后备保护。
其它保护技术，上面没有明确地描述的，也可以实现。例如，第三馈线继电器826可以用来为第一馈线继电器824提供后备保护。事实上，潜在的任何一个或更多不同的继电器可以用来为任何一个或更多其余的继电器提供后备保护。
采用通过数字通信介质共享所有电流信号的方法，可以使保护系统1100和图8-10保护系统对比，得到更多的设计灵活性。另外，可以用软件例如在通信集线器850和906中的一个或两个或用单独的计算机硬件(未示出)实现保护系统1100的更多的设计、实现和维护。
图12是电力保护系统1200的电路图。在图12中，模数转换器1102，1104，1106，1108和1110全都连接到连接件1202上，后者本身又连接到计算的资源1204上。另外，电压变压器856和860分别连接到模数转换器1206和模数转换器1208。
因而，在图12中，所有电压和电流检测信号都数字化，并通过连接1202和计算资源1204共享。应该指出，与图8-11的系统对比，连接858和862不包括在保护系统1200之内(虽然它们可以作为后备通信技术被包括)。通过在一个中央位置上共享所有不同的电压和电流检测信号，与图11的保护系统相比，用计算机软件可以实现数目更多的主要的和后备保护设计。在图12中，与图8-11相反，举例说明不同的继电器和它们的相关联断路器之间的直接连接。然而，即使断路器822，830，834，840和846也可以连接到连接1202，并从而受计算机资源1204控制。
图13是第一电弧加热炉保护系统1300的电路图。图13中，初级输入端从例如电气设施接收初级导线1302的电力。保护系统，诸如断路器1304包括在电弧加热炉(EAF)保护系统1300中，以便在检测到故障时通过中断沿着初级导线1302第一初级电流I1p的路径来中断给EAF的电力。
第一线圈1306根据初级电流I1p输出第一次级电流I1s，并向保护装置(诸如具有多个电流和电压输入的多功能三相差动继电器1308)输出第一次级电流I1s。
变压器1310降低与第一初级电流I1p相关联的电压，并因此把第一初级电流I1p提升到第二初级电流I2p。第二初级电流I2p通过第二线圈1312作为第二次级电流I2s检测出来，后者也输入继电器1308。第二初级电流I2p可以是在例如50kA-80kA或更大范围之内。
第二初级电流I2P通过导线1314流动到水冷导线1316，后者本身又连接到支线1318。支线1318连接到沉入覆盖有盖板1324的加热炉1322内的电极1322。
工作时，加热炉一般含有废钢或其它铁质材料。电极1320沉入加热炉1322中，而电流通过电极1320传送形成电弧。电弧产生足够的热量来熔化加热炉1322内的废钢，使废钢变成不同的类型的特殊质量的钢(例如，合金钢)或普通质量钢(例如，非合金钢)。
可以实现以上所述元件和有关元件的变型。例如，可以使用多个变压器代替单一个变压器1310，如此例如分多级降低初始的电压。在这样的实例中，中间电压变压器可以后跟一个重负荷加热炉变压器。作为另一个示例，汇流条组合件可以用来在水冷导线1316和电极1320之间提供电连接。
可以根据例如熔化的废钢类型把若干种不同的次级电压施加于电极1320。为了改变次级电压，可以改变变压器1310的抽头位置。在给定时刻的当前抽头设置通过抽头信号1328通知继电器1308。
变压器1310和第二线圈1312可以安装在设计成提供安全和清洁的环境的地下室1326之内。地下室1326和它的内部元件(也可以包括例如汇流条组合件、电涌放电器和可以安装在变压器1310的初级侧，用以检测和控制的次级变压器(例如，电压变压器))连同第一线圈1306一起，包括在其电气故障可以通过继电器1308检测出来的保护区1330之内。
显然，在所述EAF保护系统1300中，继电器1308以类似于上述不同的继电器的方式操作。例如继电器1308确定在某些预定的差分之内是否有两个次级电流I1s和I2S。具体地说，继电器1308确定Io＝I1S-kI2S，其中Io一般地为零，而常数″k″代表在继电器1308确定保护区1330内存在故障之前将接收的所述差值中的误差等级。
虽然，修复加热炉变压器1310或者与地下室1326相关联的故障往往费时而且成本高昂，但是，通过断路器1304本身往往只能够检测出现在所述变压器1310上游区的故障。通过利用继电器1308结合两个线圈1306和1312(和/或附加的线圈，如下面就图17论述的)，也可以向设置变压器1310及其下游的元件的故障提供保护。
当把Rogowski线圈用作线圈1306和1312时，可以向EAF保护系统1300提供上面描述的许多或所有Rogowski线圈的优点，包括低造价和容易安装、使用和维护。例如，Rogowski线圈可以设计成分芯型，使得在安装过程中不需要断开导线。Rogowski线圈可以设计成不受外部磁场影响，以免饱和和对低电平故障作出反应(从而避免有关部件上不应有的应力)。
另外，利用基于微处理器的继电器，诸如继电器1308，可以以不同的方法操纵在线圈1306和/或1312检测出的电流信号。例如，数字电流信号可以利用乘法器乘以刻度因子(用来产生与正在监测的电流幅度匹配的内部继电器信号)，容易地在继电器1308之内按比例缩放。作为另一个示例，正像所述信号幅度可以按比例缩放一样，必要时可以利用与继电器1308相关联的算法中的数字操作，移动与特定电流信号相关联的相位角。作为最后的示例，可以在继电器1308中实现谐波限制算法，以免断路器1304在通电合闸电流(亦即，变压器初始接通时造成的电流)事件时断路器1304不希望有的跳闸。
在利用这样的基于微处理器的继电器1308时，在继电器1308操作的过程中可以利用计算资源例如个人计算机来观察算出的实时保护量。这样的实时观察可以在即使安装之后也能进行精细的标定校准，以便达到高灵敏度。
另外，如上所述，变压器1310的抽头位置可以在操作过程中改变，以便改变变压器1310输出的次级电压。在这样的改变过程中，系统1300中的电流可能暂时性达到被错误地确定为故障事件的电平。另外，一旦改变了抽头位置，电流将改变，要求例如继电器1308的相应的改变。
可以在EAF保护系统1300中利用抽头位置信号1328执行这样的抽头位置改变。例如，抽头位置信号1328可以通过可编程逻辑控制器(″PLC″)或通过把抽头位置信息传输到继电器1308的某些其它技术传送到继电器1308。继电器1308可以存储(或者相反访问)变压器1310的变压器不同的抽头位置的绕线比的查阅表，并可以使用所述查阅表来修正在抽头位置改变过程中和其后从所述线圈1306和1312接收的电流信号。结果，可以高灵敏度地设置针对变压器1310不同的绕线比的线圈/继电器组合考虑和继电器1308的限制整定值。
在所述EAF保护系统1300中，Rogowski线圈可以为它们输出的电流信号提供计量级准确度。例如，Rogowski线圈可以设计成以优于0.1％精确度(典型的精确度为1％-3％或更好)测量电流。另外，因为它们一般不饱和，所以Rogowski线圈提供宽的测量范围例如从几安培到几千安培。结果，这样的线圈可以用来测量直流分量大的电流。另外，这样的Rogowski线圈可以工作在宽阔的频率范围，诸如从大体上0.1Hz到1MHz以上。另外，Rogowski线圈可以设计成提供高达约200MHz或更高的带通频率响应。
图14举例说明图13的EAF保护系统1300的实现方案。一般说来，线圈1306和1312可以安装在若干位置上。例如，线圈1306和1312可以架设在地下室1326壁上在汇流排穿过所述壁的一个点上。在图14中，线圈1306设置在导线1302周围，连接到套筒1402(标注为h1-h3)，并架设在负责切换所述变压器1310的开关装置1404上(见图15和相关联讨论)。线圈1312连接到低压接线柱1406(标注为X1-X6)。在图14中，线圈1306以类似于图2和3举例说明的方式配置，导线1302的每一相都被单独的一个线圈1306包围。可以改制线圈1306和1312，以便以与图14中说明的不同的方法适应与地下室1326相关联的导线。
图15举例说明导线1302和线圈1306的配置，在这里线圈1306结合到地下室1326的壁中。图16举例说明配置有包含在单一的线圈1312之内的两根导线1314的线圈1312，。
图17举例说明EAF保护系统1700，它类似于图13系统1300，但是包括与支线1318相关联的第三线圈1702并连接到继电器1308。结果，EAF保护系统1700为不同的相关联的EAF部件提供多个冗余的和/或独立的保护区。
例如，第一保护区1704包括线圈1306和1310之间的所有部件(例如，变压器1310)。第二保护区1706包括设置在线圈1312和线圈1702之间的所有部件(例如，水冷导线1316)。最后，第三保护区1708包括设置在线圈1306和线圈1702之间的所有部件。
类似于上面描述的不同的保护系统，继电器1308可以实现三个截然不同的算法，每一个相当于保护区1704，1706和1708中的一个。结果，保护区1704不受线圈1702的故障的影响，而同时保护区1706不受线圈1306的故障的影响。最后保护区1708不受线圈1312的故障的影响。
另外，EAF保护系统1700允许确定故障的位置和幅度。另外，就保护区1706而言，不需要有关与变压器1310相关联的抽头位置的信息。结果，就保护区1704的相应的算法而言，保护区1706的保护算法可以简化，因而继电器1308可以设置成更加灵敏。
图18是用于测试电力保护系统的第一测试电路的电路图。在图18中，电源1802向变压器1804供电。
具体地说，电源1802供应其值为例如2,500A的电流，它由变压器1804提升到其值为例如60kA的电流。
线圈1806和线圈1808用以检测这些电流，并且与暂态记录器1810的通道3和6通信，所述记录器可以与差动继电器诸如上面所描述的相关联或作为其一部分。在测试电路1800中利用开关1812引发故障(短路)，在这里故障电流可以是在例如1kA-10kA的范围，而在这些故障电流范围内测试线圈1806和1808。
线圈1814测量差分电流，用以与线圈1806和1808的输出对比，并与记录器1810的通道4通信。线圈1816和线圈1818连接到外部导线(未示出)，并用来测量当导通高电流时流过这些外部导线的电流的效果。线圈1816和1818的输出用乘法器1820和乘法器1822分别进行执行乘法(例如，乘以100x)，并分别输入记录器1810的通道2和7。
实验室分流器用来预防任何不希望有的或不安全的电流，并连接到记录器1810的通道8。电阻1826连接到电源1802，以便限制电源1802的电流输出，而同时电阻1828连接到开关1812并以类似的方式使用。
最后，电流变压器1830和电流变压器1832用作电流传感器，产生电流测量结果，可以将其值与不同的线圈的测量值比较。电流变压器1830和1832分别连接到记录器1810的通道1和5。
在测试电路1800中，在不同的线圈上不加外部屏蔽，目的是更彻底地测试极端的应用条件(诸如在EAF中可能出现的)。
图19是图18测试电路1800测试结果的图表。在图19中，如所标注的，使用等于负载电流的10％的故障电流，并且示出不同的部件的结果波形。
图20是在图19中举例说明的波形的对比的第一图表。具体地说，在图20中，第一波形2002代表与线圈1814相关联的波形，它借助于与开关1812的连接直接测量故障电流。第二波形2004代表与线圈1806和1808相关联的波形之间差值相关联的波形(按变压比刻度)。第二波形2002含有噪音信号，来自记录器1810的未屏蔽的通道。所述噪音信号在测试之后和之前实质上相同，因此大概不会受与各种不同的线圈之一的相关联的任何效果的影响。
图21是图20中举例说明的波形对比的第二图表。在图21中，为清晰起见，波形对比放大了10倍。
在图20和21中，两个波形曲线2002和2004显然实际上相同，从而确立上述利用差动继电器和Rogowski线圈检测故障电流的技术的正确性。
图22是用于测试电力保护系统的第二测试电路2200的电路图。在图22中，电源2202向变压器2204供应电力。利用可以是例如限流电阻的电路元件2206引发故障电流。第一圆形线圈2208和第二圆形线圈2210检测它们的各自位置上的电流，并把结果通告记录器2212。另外，第一椭圆线圈2214和第二椭圆线圈2216在它们各自的位置上检测电流并把结果通告记录器2212。最后电流变压器2218测量故障电流，用以与根据线圈2208，2210，2214和2216算出的结果对比。电流变压器2218可以是一个例如6005A的电流变压器。
记录器2212的通道1检测第一椭圆线圈2214的输出，记录器2212的通道2检测第二椭圆线圈2216的输出，而通道3决定两个椭圆线圈2214和2216的差值。记录器2212的通道4检测电流变压器2218的输出。通道5检测第一圆形线圈2208的输出，通道6检测第二圆形线圈10的输出，而通道7决定第一圆形线圈2208和第二圆形线圈2210之间的差值。最后，通道8决定第一椭圆线圈2214和第二椭圆线圈2210之间的差值。
图23是举例说明图22测试电路的模拟结果的图表。在图23中，使用1kA的负载电流以及10到850A范围内的故障电平。第一条直线2302代表电流变压器2218的结果测量值，而同时第二条直线2304代表不同的线圈的结果测量值(乘以因数10)。如图23中显然可见的，基于图22不同的线圈的电流测量对被测试故障条件高度灵敏并作出响应。
最后，以上描述举例说明电力系统用的不同的保护系统例如现场电力网、变电所功率分配器和电弧加热炉。不同的保护系统可以设计和用以检测和清除在电力系统内可能出现的故障。例如，一对Rogowski线圈可以用来在它们的各自导线位置上检测沿着一根导线的电流，并向具有多个电压和电流输入的多功能差动继电器输出相应的信号。通过比较来自Rogowski线圈的信号，差动继电器可以确定沿着所述导线的某些点上和所述对Rogowski线圈之间是否存在故障。另外，继电器可以响应所述故障，使断路器或其它电力网保护装置跳闸，来改正所述故障。
另外，当包括多个继电器时，这些继电器中的至少一个可以与另一些继电器中的一个或多个通信，和/或与另一些继电器中的一个相关联的Rogowski线圈的一个或多个通信。这样，可以设计和使用许多不同的保护方案，包括差动方案和过流检测方案。另外，不同的继电器中的每一个都可以设计成为另一些继电器中的一个或多个提供非常快速的后备功能。
已经描述了若干种实现方案。但是，显然，可以进行不同的修改。因此，其它实现方案也都在以下的权利要求书的范围之内。

Claims (112)

1.一种电力保护系统，它包括：
第一Rogowski线圈，它设置成检测第一电流并产生第一电流测量值；
第二Rogowski线圈，它设置成检测所第二电流并产生所第二电流测量值，其中根据所述第一Rogowski线圈和所述第二Rogowski线圈的配置定义第一保护区；以及
所述第一保护装置，可用来从所述第一电流测量值和所述第二电流测量值确定与所述第一保护区内第一电路元件相关联的第一故障的存在。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一保护装置可用来利用第一保护方案检测所述第一故障。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一保护方案是差动保护方案。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述第二Rogowski线圈定义包含第二电路元件的第二保护区，而所述第一保护装置可用来实现第二保护方案，以便检测与所述第二电路元件相关联的第二故障。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述第二保护方案包括过流保护方案。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述第一保护装置可用来对所述第一保护区和所述第二保护区进行综合保护。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述第一保护装置可用来提供作为所述第一保护区和所述第二保护区的后备保护区的第三保护区。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述第一保护装置是第一差动继电器。
9.如权利要求1所述的系统，其中还包括第一断路器，可用来从所述第一保护装置接收第一指令，并响应所述第一指令中断所述第一电流。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一Rogowski线圈、所述第二Rogowski线圈、所述第一保护装置和所述第一断路器全都与电力网系统的第一电力网单元相关联。
11.如权利要求10所述的系统，其中还包括：
第三Rogowski线圈，它设置成检测第三电流并产生第三电流测量值；
第四Rogowski线圈，它设置成检测第四电流并产生第四电流测量值，其中根据所述第三Rogowski线圈和所述第四Rogowski线圈的配置来定义第二保护区；以及
第二保护装置，可用来根据所述第三电流测量值和所述第四电流测量值确定与所述第二保护区内第二电路元件相关联的第二故障的存在。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述第二保护装置是第二差动继电器。
13.如权利要求11所述的系统，其中还包括第二断路器，可用来从所述第二保护装置接收第二指令，并响应第二指令中断所述第三电流。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述第三Rogowski线圈、所述第四Rogowski线圈、所述第二保护装置和所述第二断路器全都与所述电力网系统的第二电力网单元相关联。
15.如权利要求14所述的系统，其中还包括在所述第一保护装置和所述第二保护装置之间的通信链路。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述第一电力网单元和所述第二电力网单元通过汇流排连接件连接。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述第一保护装置和所述第二保护装置通过所述通信链路共享所述第一电流测量值、所述第二电流测量值、所述第三电流测量值和所述第四电流测量值，并使用这些电流测量值确定与所述汇流排连接件相关联的汇流排故障的存在。
18.如权利要求15所述的系统，其中所述第二保护装置通过所述通信链路接收表示所述第一保护装置检测到所述第一故障的检测通知。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述第二保护装置响应所述检测通知向所述第二断路器发送第二指令。
20.如权利要求18所述的系统，其中所述第二保护装置在所述检测通知之后发送第二指令之前等待一段预定的时间。
21.如权利要求20所述的系统，其中当所述第二保护装置在一段预定的时间消逝之前接收到表示所述第一断路器响应所述第一指令的操作的操作通知时，所述第二保护装置不发送所述第二指令。
22.如权利要求20所述的系统，其中当所述第二保护装置在一段预定的时间消逝之前没有接收到表示所述第一断路器操作的操作通知时，所述第二继电器在所述预定的时间消逝之后向所述第二断路器发送所述第二指令。
23.如权利要求15所述的系统，其中所述第三Rogowski线圈、所述第四Rogowski线圈和所述第二断路器连接到所述第一保护装置。
24.如权利要求23所述的系统，其中，
所述第一保护装置可用来接收表示所述第二保护装置的故障的故障通知，以及
所述第一保护装置可用来接收所述第三电流测量值和所述第四电流测量值，并根据这些电流测量值确定所述第二故障的存在。
25.如权利要求24所述的系统，其中所述第一保护装置可用来响应所述第二故障而启动所述第二断路器。
26.如权利要求1所述的系统，其中还包括第三Rogowski线圈，所述第三Rogowski线圈设置成检测第三电流并产生第三电流测量值，其中根据所述第一Rogowski线圈和所述第三Rogowski线圈的配置定义第二保护区，并且根据所述第二Rogowski线圈和所述第三Rogowski线圈的配置定义第三保护区。
27.如权利要求26所述的系统，其中所述第一保护装置可用来根据所述第一电流测量值和所述第三电流测量值确定与所述第二保护区内的第二电路元件相关联的第二故障的存在。
28.如权利要求26所述的系统，其中所述第一保护装置可用来根据所述第二电流测量值和所述第三电流测量值确定与所述第三保护区内的第三电路元件相关联的第三故障的存在。
29.如权利要求1所述的系统，其中：
所述第一电流与第一导线相关联，所述第一导线与电力变压器的初级绕组相关联，
所述第二电流与第二导线相关联，所述第二导线与所述电力变压器的次级绕组相关联，以及
所述电力变压器是所述第一电路元件。
30.一种用于保护电力系统的方法，所述方法包括：
利用沿着第一导线设置的第一Rogowski线圈测量流过电力系统中所述第一导线的第一电流；
输出对应于所述第一电流的第一电流信号；
利用沿着第二导线设置的第二Rogowski线圈测量流过电力系统中所述第二导线的第二电流；
输出对应于所述第二电流的第二电流信号；以及
向第一保护装置提供所述第一电流信号和所述第二电流信号。
31.如权利要求30所述的方法，其中包括：
利用所述第一保护装置向设置所述电力系统的定义在所述第一Rogowski线圈和所述第二Rogowski线圈之间的第一保护区内的第一电路元件提供差动保护；以及
利用所述第一保护装置向设置在电力系统的由所述第二Rogowski线圈的配置定义的第二保护区之内的第二电路元件提供过流保护。
32.如权利要求31所述的方法，其中包括：
利用所述第一保护装置在包括所述第一保护区和所述第二保护区的所述第三保护区之内提供后备保护。
33.如权利要求30所述的方法，其中所述第一保护装置包括差动继电器。
34.如权利要求30所述的方法，其中所述第一导线和所述第二导线被包括在所述电力系统的第一电力网单元之内。
35.如权利要求34所述的方法，其中还包括根据所述第一电流信号和所述第二电流信号确定所述电力系统内存在与所述第一电力网单元相关联的故障。
36.如权利要求34所述的方法，其中还包括：
利用沿着第三导线设置的第三Rogowski线圈测量所述电力系统内流过所述第三导线的第三电流；
输出对应于所述第三电流的第三电流信号；
利用沿着第四导线设置的第四Rogowski线圈测量所述电力系统内流过所述第四导线的第四电流；
输出对应于所述第四电流的第四电流信号；以及
向第二保护装置提供所述第三电流信号和所述第四电流信号。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述第二保护装置包括差动继电器。
38.如权利要求36所述的方法，其中所述第三导线和所述第四导线被包括在所述电力系统的第二电力网单元之内。
39.如权利要求38所述的方法，其中还包括根据所述第三电流信号和所述第四电流信号确定存在与所述第二电力网单元相关联的故障。
40.如权利要求38所述的方法，其中所述第一保护装置和所述第二保护装置通过通信链路连接。
41.如权利要求40所述的方法，其中还包括：
从所述第一保护装置向所述第二保护装置发送所述第一电流信号和所述第二电流信号；以及
在所述第二保护装置上根据所述第一电流信号和所述第二电流信号确定存在与所述第一电力网单元相关联的故障。
42.如权利要求40所述的方法，其中还包括：
在所述第一保护装置根据所述第一电流信号和所述第二电流信号确定在所述第一电力网单元内存在故障；以及
从所述第一保护装置向所述第二保护装置发送表示所述故障存在的故障通知。
43.如权利要求42所述的方法，其中还包括：
响应所述故障而断开与所述第一电力网单元相关联的第一断路器；以及
通过所述通信链路响应所述断路器的断开从所述第一保护装置向所述第二保护装置发送排除故障通知。
44.如权利要求43所述的方法，其中还包括响应所述故障通知断开与所述第二电力网单元相关联的第二断路器。
45.如权利要求43所述的方法，其中还包括响应所述排除故障通知，通过连接所述第一电力网单元和所述第二电力网单元的连接汇流排，把电力从所述第二电力网单元发送到所述第一电力网单元。
46.如权利要求40所述的方法，其中：
所述电力系统包括把所述第一电力网单元连接到所述第二电力网单元的连接汇流排；以及
所述连接汇流排连接到所述第一Rogowski线圈和所述第二Rogowski线圈之间的所述第二导线和所述第四导线的。
47.如权利要求46所述的方法，其中还包括：
从所述第一保护装置向所述第二保护装置发送所述第一电流信号和所述第二电流信号；
从所述第二保护装置向所述第一保护装置发送所述第三电流信号和所述第四电流信号；以及
根据所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述第三电流信号和所述第四电流信号确定与所述连接汇流排相关联的故障的存在。
48.如权利要求36所述的方法，其中还包括：
通过第一连接件从所述第三Rogowski线圈向所述第一保护装置发送所述第三电流信号；
通过第二连接件从所述第四Rogowski线圈向所述第一保护装置发送所述第四电流信号；以及
根据所述第三电流信号和所述第四电流信号在所述第一保护装置确定存在与所述第二电力网单元相关联的故障。
49.如权利要求30所述的方法，其中还包括：
利用沿着所述第三导线设置的第三Rogowski线圈测量所述电力系统中流过第三导线的第三电流；
输出对应于的所述第三电流的第三电流信号；以及
把所述第三电流信号输入到所述第一保护装置。
50.如权利要求49所述的方法，其中还包括根据所述第一电流信号和所述第三电流信号确定所述第一Rogowski线圈和所述第三Rogowski线圈之间存在故障。
51.如权利要求49所述的方法，其中还包括根据所述第三电流信号和所述第二电流信号确定所述第三Rogowski线圈和所述第二Rogowski线圈之间存在故障。
52.一种电力保护系统，它包括：
第一对Rogowski线圈Rogowski线圈，可用来产生第一对电流信号，所述第一对电流信号与电力系统的第一电力网单元相关联；
第二对Rogowski线圈，可用来了产生第二对电流信号，所述第二对电流信号与所述电力系统的第二电力网单元相关联；以及
第一保护装置，它与所述第一电力网单元相关联，并可用来接收和处理所述第一对电流信号和所述第二对电流信号。
53.如权利要求52所述的系统，其中所述第一保护装置向所述第一电力网单元提供综合保护，根据所述第一对电流信号中的至少一个信号，所述综合保护至少包括第一保护方案和第二保护方案。
54.如权利要求52所述的系统，其中所述第一保护装置可用来根据所述第一对电流信号确定与所述第一电力网单元相关联的故障的存在。
55.如权利要求52所述的系统，其中还包括与所述第二电力网单元相关联的并可用来输入所述第二对电流信号的第二保护装置。
56.如权利要求55所述的系统，其中在检测到与所述第二电力网单元相关联的故障的存在的时候，所述第一保护装置起所述第二保护装置的后备的作用。
57.如权利要求56所述的系统，其中所述第一保护装置从所述第二对Rogowski线圈接收所述第二对电流信号。
58.如权利要求57所述的系统，其中所述第一保护装置通过所述第二保护装置接收所述第二对电流信号。
59.如权利要求55所述的系统，其中所述第一保护装置和所述第二保护装置通过所述通信链路彼此连接。
60.如权利要求59所述的系统，其中还包括连接所述第一电力网单元和所述第二电力网单元的连接汇流排。
61.如权利要求60所述的系统，其中所述第一保护装置和所述第二保护装置根据所述第一对电流信号和所述第二对电流信号确定所述连接汇流排中存在汇流排故障。
62.一种电力保护系统，它包括：
第一Rogowski线圈，它与电力系统的初级馈线相关联，可用来检测所述初级馈线中的初级电流；
第一保护装置，可用来从所述第一Rogowski线圈接收第一电流信号；
多个次级Rogowski线圈，每一个次级Rogowski线圈都与所述电力系统相应的次级馈线相关联并可用来检测所述次级馈线中相应的次级电流；
多个次级保护装置，每一个次级保护装置都可用来从相关联的次级Rogowski线圈接收次级电流信号；以及
通信链路，可用来在所述第一保护装置和所述次级保护装置之间发送所述第一电流信号和所述次级电流信号。
63.如权利要求62所述的系统，其中所述第一保护装置和所述次级保护装置包括差动继电器。
64.如权利要求62所述的系统，其中所述第一保护装置可用来根据所述第一电流信号和所述次级电流信号确定存在与所述电力系统相关联的故障。
65.如权利要求62所述的系统，其中还包括把所述初级馈线连接到每一个所述次级馈线的连接汇流排。
66.如权利要求65所述的系统，其中所述第一保护装置可用来根据所述第一电流信号和所述次级电流信号确定与所述连接汇流排相关联的故障的存在。
67.如权利要求65所述的系统，其中所述通信链路包括所述第一保护装置和所述次级保护装置之间的对等连接。
68.如权利要求65所述的系统，其中所述通信链路包括从所述第一保护装置和所述次级保护装置到集中式计算资源的连接。
69.如权利要求62所述的系统，其中所述次级保护装置中的每一个根据其相应的次级电流信号向其相应的次级馈线提供过流保护。
70.如权利要求69所述的系统，其中所述次级保护装置中的第一个与所述次级馈线中的第一个相关联并连接到所述次级Rogowski线圈中的第二个，所述次级Rogowski线圈中的所述第二个与所述次级馈线中的第二个相关联的，从而向所述次级馈线中的所述第二个提供后备保护。
71.如权利要求62所述的系统，其中还包括：
第二Rogowski线圈，与所述初级馈线相关联，并可用来检测所述初级馈线中的第二初级电流；以及
第二保护装置，可用来从所述第二Rogowski线圈接收次级电流信号，
其中所述第一保护装置根据所述第一电流信号和所述第二电流信号确定与所述初级馈线相关联的故障的存在。
72.如权利要求62所述的系统，其中通过利用所述通信链路，在确定所述第一保护装置的第二个和所述次级保护装置不能工作的时候，所述第一保护装置的所述第一个和所述次级保护装置作为所述第一保护装置的第二个和所述次级保护装置的后备。
73.如权利要求62所述的系统，其中还包括：
第一模数转换器，连接到所述第一Rogowski线圈，并可用来输出所述第一电流信号作为第一数字输出；以及
多个次级模数转换器，连接到所述次级Rogowski线圈的相应的一个，并可用来输出次级电流信号作为次级数字输出。
74.如权利要求73所述的系统，其中：
所述通信链路包括集中式计算机资源，可用来输入所述第一数字输出和所述次级数字输出；以及
所述第一保护装置和所述次级保护装置从所述集中式计算机资源接收所述第一数字输出和所述次级数字输出。
75.一种保护电力系统的方法，所述方法包括：
利用第一Rogowski线圈测量电力系统的初级馈线中的初级电流；
在第一保护装置接收由所述第一Rogowski线圈产生的第一电流信号；
利用相应的次级Rogowski线圈测量次级馈线中的次级电流；
在相应的次级保护装置上接收由所述次级Rogowski线圈产生的次级电流信号；以及
利用通信链路在所述第一保护装置和所述次级保护装置之间发送所述第一电流信号和所述次级电流信号。
76.如权利要求75所述的方法，其中所述第一保护装置和所述次级保护装置包括差动继电器。
77.如权利要求75所述的方法，其中还包括根据所述第一电流信号和所述次级电流信号在所述第一保护装置确定与所述电力系统相关联的故障的存在。
78.如权利要求75所述的方法，其中还包括：根据所述第一电流信号和所述次级电流信号在所述第一保护装置确定与所述连接汇流排相关联的故障的存在，其中所述连接汇流排把所述初级馈线连接到每一条所述次级馈线。
79.如权利要求75所述的方法，其中利用所述第一保护装置和所述次级保护装置之间的对等连接发送所述第一电流信号和所述次级电流信号。
80.如权利要求75所述的方法，其中发送所述第一电流信号和所述次级电流信号包括通过集中式计算资源在所述第一保护装置和所述次级保护装置之间发送所述第一电流信号和所述次级电流信号。81.如权利要求75所述的方法，其中还包括让所述次级保护装置中的每一个根据其相应的次级电流信号向其相应的次级馈线提供过流保护。
82.如权利要求81所述的方法，其中还包括：
使所述次级保护装置中的第一个与所述次级馈线中的第一个相关联，和
把所述次级保护装置中的第一个连接到与所述次级馈线中的第二个相关联的次级Rogowski线圈中的第二个，从而向所述次级馈线中的第二个提供后备保护。
83.如权利要求75所述的方法，其中还包括：
利用第二Rogowski线圈测量所述初级馈线中的第二初级电流；
把由所述第二Rogowski线圈产生的第二电流信号输入到第二保护装置；以及
利用所述第一保护装置根据所述第一电流信号和所述第二电流信号确定与所述初级馈线相关联的故障的存在。
84.如权利要求75所述的方法，其中还包括：
从连接到所述第一Rogowski线圈的第一模数转换器输出所述第一电流信号作为第一数字输出；以及
从连接到所述各次级Rogowski线圈中相应的各次级Rogowski线圈的各次级模数转换器输出次级电流信号作为次级数字输出。
85.如权利要求84所述的方法，其中还包括把所述第一数字输出和所述次级数字输出到与所述通信链路相关联的集中式计算机资源，其中所述第一保护装置和所述次级保护装置通过所述集中式计算机资源输入所述第一数字输出和所述次级数字输出。
86.一种电力保护系统，它包括：
第一Rogowski线圈，它沿着所述第一导线设置并可用来测量第一导线上的初级电流并输出第一信号，其中所述第一导线是电弧加热炉(EAF)系统的一部分；以及
保护装置，可用来利用所述第一信号确定所述EAF系统中存在故障。
87.如权利要求86所述的系统，其中所述第一导线与所述EAF系统的变压器的初级绕组相关联。
88.如权利要求87所述的系统，其中所述第一Rogowski线圈设置在安装所述变压器的地下室的外面。
89.如权利要求86所述的系统，其中所述第一导线与所述EAF系统的变压器的次级绕组相关联。
90.如权利要求89所述的系统，其中从所述次级绕组输出所述第一电流。
91.如权利要求89所述的系统，其中所述第一Rogowski线圈设置在安装所述变压器的地下室之内。
92.如权利要求89所述的系统，其中所述第一导线包括固定在所述EAF系统的电极上的支线。
93.如权利要求86所述的系统，其中还包括第二Rogowski线圈，所述第二Rogowski线圈沿着所述EAF系统的第二导线设置，并可用来测量所述第二导线上的次级电流并输出第二信号。
94.如权利要求93所述的系统，其中所述第一导线与所述EAF系统的变压器的初级绕组相关联，并且所述第二导线与所述变压器的次级绕组相关联。
95.如权利要求93所述的系统，其中所述保护装置包括差动继电器。
96.如权利要求95所述的系统，其中所述差动继电器根据所述第一信号和所述第二信号确定所述故障的存在。
97.如权利要求95所述的系统，其中所述差动继电器确定在所述第一Rogowski线圈和第二线圈之间存在所述故障。
98.如权利要求95所述的系统，其中还包括第三Rogowski线圈，所述第三Rogowski线圈沿着所述EAF系统的第三导线设置，并可用来测量所述第三导线上的第三电流，并输出第三信号。
99.如权利要求98所述的系统，其中所述差动继电器确定在所述第二Rogowski线圈和所述第三Rogowski线圈之间存在所述故障。
100.如权利要求98所述的系统，其中所述差动继电器确定在所述第一Rogowski线圈和所述第三Rogowski线圈之间存在所述故障。
101.如权利要求86所述的系统，其中还包括一个表，所述表包含所述EAF系统的变压器在所述变压器的工作抽头的第一位置上的第一绕线比和所述变压器在所述工作抽头的第二位置上的第二绕线比。
102.如权利要求101所述的系统，其中所述保护装置可用来确定第一绕线比或第二绕线比是否与所述工作抽头的当前位置相关联，并且还可用来根据当前位置按比例缩放第一信号的幅度。
103.一种检测电力系统中故障的方法，所述方法包括：
利用第一Rogowski线圈测量第一导线上的初级电流，其中所述第一导线是电弧加热炉(EAF)系统的一部分；
从所述第一Rogowski线圈输出第一信号；
把所述第一信号输入到保护装置；以及
根据所述第一信号确定故障的存在。
104.如权利要求103所述的方法，其中还包括：
利用第二Rogowski线圈测量所述EAF系统的第二导线上的次级电流；
从所述第二Rogowski线圈输出第二信号；以及
将所述第二信号输入到所述保护装置。
105.如权利要求104所述的方法，其中还包括根据所述第一信号和所述第二信号确定在所述EAF系统中所述第一Rogowski线圈和所述第二Rogowski线圈之间存在所述故障。
106.如权利要求104所述的方法，其中还包括：
利用第三Rogowski线圈测量所述EAF系统的第三导线上的第三电流；
从所述第三Rogowski线圈输出第三信号；以及
将所述第三信号输入到所述保护装置。
107.如权利要求106所述的方法，其中还包括根据所述第二信号和所述第三信号确定在所述EAF系统中所述第二Rogowski线圈和所述第三Rogowski线圈之间存在所述故障。
108.如权利要求106所述的方法，其中还包括根据所述第一信号和所述第三信号确定在所述EAF系统中所述第一Rogowski线圈和所述第三Rogowski线圈之间存在所述故障。
109.如权利要求106所述的系统，其中所述第一导线与所述EAF系统变压器的初级绕组相关联，而所述第二导线和所述第三导线与所述变压器的次级绕组相关联。
110.如权利要求103所述的系统，其中所述保护装置包括差动继电器。
111.一种电力保护系统，它包括：
第一Rogowski线圈，它设置成测量电弧加热炉(EAF)系统第一位置上的初级电流，并输出第一信号；
第二Rogowski线圈，它设置成测量所述EAF系统第二位置上的次级电流，并输出第二信号；以及
保护装置，可用来输入所述第一信号和所述第二信号，并根据所述第一信号和所述第二信号确定在所述EAF系统之内存在故障。
112.如权利要求111所述的系统，其中所述保护装置包括差动继电器。
113.如权利要求111所述的系统，其中所述保护装置还可用来在确定所述故障时断开与所述EAF系统相关联的断路器。
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