专利名称：中压导线的电阻性接地故障和断开的定向检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及电カ配送网络，尤其中压网络上的故障检测。尤其，本发明提出了检测中压电导体与大地之间的电阻性故障，例如由所述导体的断开引起的故障的原理，以及适当设备。
背景技术：
如图I所例示，配电网络I可以分解成不同层次，第一极高压和高压VHV/HV输送和分输网络2 (从35kV到200kV以上)用于长距离输送或配送来自发电厂的电力。通常在I与35kV之间，更精确地说，在法国是IIkV相电压的中压MV配送网络5接管较小规模地输送给企业型的顾客，或将中压转变成低压LV (尤其，在法国是O. 4kV)的变电站10、20、30。低压15、25、35经由三相导线15A、15B、15C和中性导线15N供应给有低电カ需求的客户。MV电网5可以由架空电线和/或地下电缆组成。无论什么解决方案，网络5都会 发生各种故障，重要的是检测和定位各种故障，以便缓解由如下引起的问题停电、绝缘材料的強度受损、和人身安全。在这些故障7当中，最频繁的是发生在源变电站外部的単相故障，其中一相与地接触或架空电缆断裂了，尤其在天气条件恶劣的情况下。与牵涉到几相的多相故障几乎一祥，这些故障7是短路型的，是可能达到几千或几万安培的大电流的原因，而导线和/或装备一般设计成正常运行时能承受几百安培。例如，当变压器中性点N直接接地时，故障电流对应于网络5的电压除以非常小的电路总电阻。检测这种类型故障的一种选择是测量流过的电流或与之相关的參数。但是，如果要给出相对于故障检测装备的相对方向(线路侧或负载侧)，则必须通过对三相电压的測量才能完成这些测量。但是，网络5的MV电压使接近測量点变得困难，以及引起将电子装备绝缘的问题这种类型的定向检测难以实现。而且，可以使短路电流本身的检测变复杂。尤其，MV网络的接地以后一般通过阻抗来实现将电阻或补偿线圈型的限制元件插在变压器3的中性点N的次级侧与地之间，以便増大故障电流流路的全局阻杭，因此减小电流。这样就减轻了网络5的部件上的压力，并且还对人员提供了保护。然后必须作出更细致的电流测量(敏感接地故障)。此外其它元件也倾向于限制故障电流的数值和复杂的检测像故障7的性质那样，地电阻是要考虑的ー个因素。但是，尽管可以通过在进行安装的时候调整保护和检测装备的设置来考虑地的參数，但对于不可预测的故障特性，情况是不一样的。在难以检测的故障当中，尤其是存在可以与地接触或不与地接触发生的MV导线的断开。对于这些纯电阻性故障，因此实现经由电压的检测。例如，文献EP1，603, 211涉及装配在电线末端上的通信装备单元。导线断裂的检测通过线电压损失的简单检测来进行。更多的理论研究表明了在MV网络5上使用反向电压和/或零序电压的可能性。但是，在前述中压相导线上測量电压的固有问题仍然完全没有解決。因此，显而易见，由于使用实现起来复杂的測量设备，尤其中压导线上的电压抽头以及流入后者中的短路电流的精确测量设备的缘故，中压网络上的电阻性故障的检测和定位几乎没有什么发展，尤其在导线断裂的情况下。

发明内容
连同其它优点一道，本发明的目的是缓解现有检测系统的ー些缺点，优选地提出了中压下的电阻性接地故障的定向检测，特别把注意力放在断开导线上。尤其，本发明提出了使用相对于MV/LV变电站在负载侧的低压配电系统上的測量设备来检测和识别中压侧的故障。按照ー个特征，本发明涉及检测供应多条低压馈电线的中压电网上的电阻性接地故障，尤其由导线的断裂引起的故障的方法。该方法包含为每条馈电线确定与相电压的对称分量相对应的反向电压；将这些反向电压的幅度与有利地可调整的阈值相比较；以及当至少发生一次阈值过冲时，指示发生了故障。按照另一个特征，将所述检测方法与所检测故障的相对地点相联系。为此，处理相 电压，并且使处理结果能够确定所检测故障相对于测量点在线路侧还是负载侧。尤其，像每条馈电线的相电压的平均值和相电压的最小值那样，确定每条馈电线的相电压的标准值或幅度。将平均值与幅度相比较，且将最小值与阈值相比较。按照另一个特征，本发明涉及适用于检测方法，优选地适应于上述定向检测方法的设备，该设备适用于包含至少ー个中压/低压变电站的中压电网，该变电站界定提供多根低压相导线的馈电线。按照本发明的一个特征，将上述设备加入系统中以便使中压电网能够得到监视。为此，该设备接收代表每条馈电线的每根导线的电压的信号，并且能够处理它们，或者在每条馈电线的层次上实现多个设备，或者与例如设计成接收与电网的分支有关的信息的设备的任何其它组合。该系统进ー步包含指示故障的发生，优选地，后者相对于获取系统接收的信号的点的相对地点，线路侧或负载侧的器件。尤其，检测电阻性接地故障的设备包含接收代表低压馈电线的每根导线的电压的信号的器件；从接收的电压信号中获取代表相电压的信号的器件；确定馈电线的反向电压的对称分量的器件；将反向电压与跳闸阈值相比较的器件；以及有利地调整跳闸阈值的器件。该检测设备被有利地装配在每条供应低压馈电线上，尤其位于变电站中，以及这样形成的系统包含当检测设备之ー的比较器件给出反向电压的模数超过跳闸阈值的结果时，指示在中压电网中发生了故障的器件。可替代的是，按照本发明检测中压电网中的电阻性故障的系统包含至少ー个检测设备，该检测设备含有能够接收代表每条低压馈电线的每根导线的电压的信号、获取代表每条馈电线的相电压的信号、从后者中确定反向电压的对称分量、并将每个反向电压的模数与跳闸阈值相比较的器件，以及当比较器件给出反向电压超过跳闸阈值的结果时指示在中压电网中发生了故障的器件。在中压/低压变电站的中性线接地的情况下，按照本发明的系统进一歩包含在每根相导线上和在中性导线上的电压传感器。按照本发明的设备有利地为电阻性故障的定向检测而设计，其进ー步包含代表相电压的信号的处理器件；以及判读信号的处理结果以确定故障相对于所述设备接收的信号的測量点在线路侧还是负载侧的器件。尤其，所述处理器件包含计算相电压的范数的器件；计算范数的平均值的器件；确定范数的最小值的器件；将相电压的范数与它们的平均值相比较的第一器件；以及将范数的最小值与阈值相比较的第二器件。


其它优点和特征可以从表示在附图中、只是为了例示的目的而决不是限制的目的给出的本发明的特定实施例的如下描述中更清楚地看出。图I例示了使用按照本发明的检测的电网；图2A-图2C示出了 LV线路上的电压的不同故障的后果；图3示意性地表示了按照本发明实施例的方法的步骤；以及 图4表示了按照本发明优选实施例的定向检测设备。
具体实施例方式当电阻性接地故障7在MV电网5中出现时，至少在所涉及的相中干扰了流入后者中的电压，这些干扰可以在MV电网5配送的LV电カ系统15、25、35的层次上识别。在前面描述在图I中的多相电カ系统I中，通过在每条LV馈电线的层次上的定向检测设备100、200,300实现按照本发明的故障检测。在本发明的例示性优选实施例和优选使用中，将设备100与包含三相导线15A、15B、15C和中性导线15N的每个变压器10相联系。但是，有可能偏离这种理想状况，且电力系统可以包含其它相数，尤其可以补偿中性线。在MV电网5上出现电阻性故障7的情况下，本身存在三种选择一定向检测设备100与健康馈电线15相联系，设备200相对于故障7位于线路侧上，以及设备300相对于故障7位于负载侧上。故障7对相对于所述故障位于负载侧的受影响相电压V造成明显干扰。但是，在某些情况下，像线路侧LV电カ系统，或甚至健康馈电线15可能的那样，其它相也可能受到损害。
尤其，在图2中示出了三相架空电カ系统的情况下的故障一保持了相同的图形表示，故障的线路侧位于图的左边。可以识别出六种类型的故障(放弃了三根断开导线的状况，因为那时得不到任何电性质的信息，并且只考虑同时故障)i)在跨接线，即，在支承电线的电线杆的每ー侧上使绝缘体能够通过的元件的层次上的断开(即，故障7具有没有接地导线的无限大阻值)；ii)线路侧接地的单根导线断开；iii)负载侧接地的单根导线断开；iv)两根导线断开，一根在线路侧接地，而另ー根在负载侧连接；V)负载侧接地的两根导线断开；Vi)线路侧接地的两根导线断开。在其它情況，例如，接地导线和断开跨接线情况下，事实上两种现象之一先于另ー种现象发生，将提前被检测到。在前四种情况i)、ii)、iii)和iv)下，如图2A所例示，只影响故障7的负载侧电压V。一相保持不变，其它两相电压的幅度下降。在负载侧接地的两根导线断开的情况V)下(图2B)，只影响负载侧电压，每相的电压都下降，其中之ー甚至失效。另一方面，在线路侧接地的两根导线断开的情况vi)下，线路侧电压25也发生改变，甚至在健康馈电线15上也发生变化，负载侧35完全失效。对于每个测量点，可以通过弗特斯克(Fortescue)矩阵计算电压的对称分量(对于相电压VAN、VBN, Vcn, Vd是正向电压，Vi是反向电压和V。是零序电压)
权利要求
1.一种检测中压电网(5 )中的电阻性接地故障(7 )的设备(IOO )，所述中压电网(5 )包含至少一个中压/低压变电站(10)，所述变电站(10)界定提供多根低压相导线(15a，15b，15c)的馈电线(15)，所述设备(100)包含 -接收代表低压馈电线(15)的每根导线的电压的信号的器件； -从接收的电压信号中获取代表相电压(VAN, VBN, Vcn)的信号的器件(110)； -确定馈电线的对称反向电压分量(Vi)的器件(122);以及 -将反向电压(Vi)与跳闸阈值(Sd)相比较的器件(126)。
2.按照权利要求I所述的检测设备，进一步包含调整跳闸阈值(Sd)的器件(128)。
3.一种检测中压电网(5)中的电阻性故障(7)的系统，所述中压电网(5)包含多个中压/低压变电站(10、20、30)，每个所述变电站(10、20、30)界定提供多根低压相导线(154，15b，15c)的馈电线(15、25、35)，所述系统包含 -按照上述权利要求之一的至少一个检测设备(100)，所述检测设备(100)的器件(110，122，126)被设计成接收代表每条低压馈电线(15、25、35)的每根导线的电压的信号，获取代表每条馈电线(15、25、35)的相电压的信号，从中确定对称反向电压分量(Vi),并将每个反向电压(Vi)的模数与跳闸阈值(Sd)相比较；以及 -当比较器件(126)给出反向电压(Vi)超过跳闸阈值(Sd)的结果时指示(D)在中压电网(5)中发生了故障(7)的器件。
4.一种检测中压电网(5)中的电阻性故障(7)的系统，所述中压电网(5)包含多个中压/低压变电站(10、20、30)，每个所述变电站(10、20、30)界定提供多根低压相导线的馈电线(15、25、35)，所述系统包含按照权利要求I或2之一的与每条馈电线(15、25、35)相联系的检测设备(100、200、300);以及当检测设备之一(300)的比较器件(126)给出反向电压(Vi)的模数超过跳闸阈值(Sd)的结果时指示(D)在中压电网(5)中发生了故障(7)的器件。
5.按照权利要求4所述的检测系统，其中每个检测设备(100、200、300)处在变电站(10、20、30)中。
6.按照权利要求3到5之一所述的检测系统，其中中压/低压变电站(10、20、30)的中性线接地，并进一步包含在每根相导线上和在中性导线上的电压传感器。
7.一种定向检测中压电网(5)中的电阻性故障(7)的设备(100)，所述中压电网(5)包含至少一个中压/低压变电站(10)，所述变电站(10)界定提供多根低压相导线(15a，15b，15。)的馈电线(15)，所述设备包含按照权利要求I到2之一的检测设备；代表相电压(VAN，VBN, Vcn)的信号的处理器件(130);以及判读信号的处理结果以确定所述故障相对于所述设备(100)接收的信号的测量点在线路侧还是负载侧的器件(140)。
8.按照权利要求7所述的定向检测设备，其中所述处理器件(130)包含 -计算相电压的范数(I |vAN| I、IvbnI I、I |vCN| I)的器件(132); -计算范数(I VanI I、I Vbn I、I Vcn I )的平均值(μ )的器件(136)； -确定范数的最小值(Vmin)的器件； -将相电压的范数与它们的平均值(μ )相比较的第一器件(138);以及 -将范数的最小值与阈值(Sv)相比较的第二器件(134)。
9.一种检测和定位中压电网(5)中的电阻性故障(7)的系统，所述中压电网(5)包含多个中压/低压变电站(10、20、30)，每个所述变电站(10、20、30)界定提供多根低压相导线的馈电线(15、25、35)，所述系统包含按照权利要求3到6之一的检测系统，其中检测设备(100、200、300)是按照权利要求7或8之一的定向检测设备，以及其中指示(D)在中压电网(5)中发生了故障(7)的器件被设计成指示所述故障相对于所述检测设备接收的信号的测量点在线路侧还是负载侧。
10.一种中压电网(5)上的电阻性接地故障(7)的检测方法，其包含获取来自中压电网(5)供电的低压馈电线(15、25、35)的每相的电压；确定低压馈电线的反向电压(Vi);将反向电压(Vi)的模数与阈值(Sd)相比较；以及当至少一次比较指示已经超过阈值(Sd)时指示发生了故障(7)。
11.按照权利要求10所述的检测方法，进一步包含调整阈值(Sd)。
12.—种检测和定位中压电网(5)上的电阻性接地故障(7)的方法，其包含按照权利要求 ο或Ii之一的检测方法；确定相电压的范数(I IviJ I、I |vBN| I、I vCN I);处理相电压的范数(I IvanI I、I IvbnI I、I |vCN| I);以及确定所检测故障相对于测量点在线路侧或负载侧的地点。
13.按照权利要求12所述的检测和定位电阻性接地故障的方法，其中所述处理范数包含计算算术平均值；将电压的幅度与它们的平均值相比较；以及将电压最小值与阈值相比较。
全文摘要
为了检测中压电力系统上的导线的电阻性接地故障和/或断裂，使用与低压系统中的电压有关的信息。通过反向电压、幅度等，本发明可以进行故障的诊断，并针对进行的测量定位故障。
文档编号G01R19/00GK102818969SQ20121018646
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者G.维恩奥, S.西尼斯特罗, N.鲍姆斯 申请人:施耐德电器工业公司