[发明专利]用于高中压电力系统中的复杂、通用接地故障保护的方法和装置

说明书

本发明涉及根据权利要求1和8的前序部分的用于高压和/或中压电力系统中的接地故障的方法和装置。为了增强用于测量剩余电流这一特别技术任务的保护系统，本发明是针对电力系统或电力系统的一部分(例如但不限于电缆连接器)中的接地故障保护，其中剩余电流是通过根据相电流值的计算而间接确定的，相电流值是从基于罗氏线圈的电流传感器的输出信号而得到的。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和8的前序部分的用于高压和/或中压电力系统中的接地故障的方法和装置。

背景技术

剩余电流检测是电力系统中的接地故障保护系统的关键。存在两种检测剩余电流的方法。在第一种方法中，使用磁芯平衡电流互感器(CBCT)。对于在电力潮流的方向上的、在CBCT以下的系统的剩余电流来说，互感器的输出是足够的。此CBCT的使用不保护系统中CBCT以上的那部分。此第一种方法可以用在具有较低接地电流的电气网络系统中，例如补偿网络。对于在具有较大接地电流的电气网络系统中的使用来说，这种方法是昂贵的。

第二种剩余电流检测方法使用来自仪表互感器(instrument transformer)的相电流信息。然后对这种信息求和，结果就是剩余电流。这种方法可以用于具有较大接地电流的电气网络系统，例如电阻器接地网络。由于电流互感器的灵敏性，这种方法不能用在具有较低接地电流的电气网络系统中。

因此，本发明的目的是，针对测量剩余电流这一特别的技术任务开发保护系统。

本发明给出的解决方案是针对电力系统和/或电力系统部分中的接地故障保护，例如但不限于对电缆连接器的保护，通过从相电流值的计算间接地确定剩余电流，所述相电流值是从基于罗氏线圈的电流传感器的输出信号获得的。

本发明的有利实施例是，基于罗氏线圈的传感器将相电流变换成电压信号，而传感器的电压输出端连接到保护继电器(IED)，所述保护继电器对电压值进行数字化，电压值然后被调整，并且然后被变换成测量的电流的值连同测量的电流的实际相位。

另一个有利步骤是：剩余电流然后在保护继电器(IED)中被确定为相电流的向量和。

然后将剩余电流的值与预设电平进行比较，并且采取设置警报和/或断开断路器和/或给上级的系统层发送信息的预设措施。

可选地，可以在保护继电器(IED)的显示器上向操作员显示剩余电流值，或者使用数字网络向上级控制系统发送剩余电流值。

对于EF保护，尤其在具有较低电平的接地故障电流的系统中的EF保护，对剩余电流的灵敏检测是重要的。存在许多用于检测剩余电流的方法。在补偿系统或小的隔离系统中，一般使用磁芯平衡(环形)电流互感器(CBCT)。虽然利用CBCT的EF保护被广泛使用，但是CBCT代表附加的设备，其要求对其参数以及材料的设计和其它成本投资。

随着数字保护继电器的发展，剩余电流可以容易地被计算为三相电流的向量和。但是，在利用传统的电流互感器(CT)的情况下，这种方法由于CT有限的尺寸造成的有限精确度而具有显著的缺点。这种测量的不精确生成了影响EF保护功能的视在的剩余电流。因此，推荐仅仅在具有较高电平的接地故障电流的系统中使用从相CT计算得到的剩余电流。

具有线性特性并且没有饱和的传感器提供在整个操作范围上高度精确的测量。典型的示例是可以精确地测量从几安培(A)直到几十千-安培(kA)的相电流的电流传感器。这意味着由测量结果的不精确生成的视在的剩余电流可以是非常低的，因此在任何系统、甚至在具有极低电平的接地故障电流的系统中，对从传感器的相电流测量结果计算得到的剩余电流的使用可能不存在限制。

由于不存在铁磁芯，因此传感器在远远超出典型的电流互感器范围的非常宽的一次电流的范围上具有线性响应。因此，可以利用单个二次绕组实现用于测量和保护这两个目的的电流感测。此外，一个标准的传感器可以针对宽范围的额定电流而使用，并且还能够精确地传递包含与额定的频率不同的宽范围的频率的信号。