本公开总体上涉及电力传输系统，并且更特别地涉及一种检测电力传输系统中构成传输线路的至少一部分的被保护线路中的故障的方法和系统。
背景技术：
1、在电力传输系统(诸如，高压(hv)或中压(mv)电力传输系统)中，存在发生重大短路故障(例如相对地或相间)的风险。必须尽快检测到并补救此类故障。因此，传输线路被监测。现有技术解决方案通常利用电流或阻抗的测量。它们具有明显的缺点。例如，为了识别沿着传输线路的故障位置，可能需要在传输线路的不同端部处的设备之间发送测量值。现有技术方法对于装置的时间同步具有非常高的要求，以便产生正确的结果。附加地，就阻抗测量而言，它们具有有关例如高阻抗故障、由于远程端部馈电所致的信号量效应、甚至对于健康相来说的阻抗测量等的缺点。
技术实现思路
1、鉴于以上内容，本公开的关注点在于如何减少现有技术的缺点。
2、为了更好地解决这一关注点，在第一方面，本公开提供了一种用于检测被保护线路中的故障的方法，被保护线路构成电力传输系统中的传输线路的至少一部分，该传输线路具有至少一个相。该方法包括：
3、针对被保护线路的功率的正序、负序和零序分别确定正序功率、负序功率和零序功率；确定是否满足判据，其中，该判据基于根据以下的复合序功率表达式：
4、scmp＝k1*s1-(k2*s2+k0*s0)
5、其中scmp是复合序功率，s1是正序功率，s2是负序功率，s0是零序功率，并且k1、k2、k0是可设定的非负加权因子；以及如果确定满足判据，则确定在被保护线路上已检测到故障。该方法进一步包括：将复合序功率的增量值确定为当前复合序功率值与先前复合序功率值之间的差值。
6、通过使用复合序功率的增量值，可获得检测不同故障指标的更简单方式，并且一些要求可被放宽。
7、确定复合序功率的增量值的操作可包括：将有功功率增量值确定为当前复合序功率值的有功功率部分与先前复合序功率值的有功功率部分之间的差值、以及将无功功率增量值确定为当前复合序功率值的无功功率部分与先前复合序功率值的无功功率部分之间的差值。
8、该方法可进一步包括：确定在被保护线路的端部处的第一测量点处复合序功率的第一增量值，包括确定第一测量点处的第一有功功率增量值和第一无功功率增量值。该判据构成如下：第一有功功率增量值和第一无功功率增量值为正且高于预定阈值。所述确定已检测到故障包括：确定在从第一测量点起的正向方向上已检测到故障，其中，该正向方向从第一测量点朝向被保护线路。换句话说，正向方向沿着被保护线路指向远离测量点的方向。确定在沿着传输线路的哪个方向上已发生故障的过程被称为暂态方向性。在稳态状况期间，有功功率增量值和无功功率增量值通常为零，这促进了对适当阈值的设定。由此，故障的检测将快速且可靠。
9、该方法可进一步包括：确定在被保护线路的另一个端部处的、距第一测量点一定距离的第二测量点处复合序功率的第二增量值，复合序功率的所述第二增量值δscmp2包括第二有功功率增量值和第二无功功率增量值。该判据构成如下：第一有功功率增量值和第二有功功率增量值以及第一无功功率增量值和第二无功功率增量值全部都为正且高于阈值。所述确定在被保护线路上已检测到故障包括：确定在第一测量点与第二测量点之间已发生故障。由此，获得了方向比较，通过该方向比较，可以确定在被保护线路上在测量点之间是否已发生故障，并且通过该方向比较，不需要涉及传输线路的性质(诸如，线路阻抗)。
10、对于其中被保护线路包括至少两个端部的情形，该方法可包括：确定被保护线路的每个端部处的复合序功率值、将差序功率确定为这些端部处的复合序功率的总和。该判据构成如下：差序功率超过阈值。由此，获得了差动保护，其中由于使用复合序功率(在这方面其可以被视为时不变的)，与基于测量传输线路的电流/阻抗的现有技术方法相比，端部之间的同步要求被放宽。
11、对于其中被保护线路包括至少两个端部的情形，该方法可包括：确定被保护线路的每个端部处的复合序功率值、以及将差序功率确定为被保护线路的端部处的复合序功率的总和与沿着传输线路的功率损耗之间的差值，其中，判据构成如下：差序功率值超过阈值。
12、通过考虑到功率损耗，该确定更适合长传输线路。
13、此外，可根据以下确定差序功率：
14、
15、其中是第m端部处的复合序功率，是复合序功率的有功功率部分，是复合序功率的无功功率部分，s损耗是沿着传输线路的功率损耗，p损耗是沿着传输线路的有功功率损耗，q损耗是沿着传输线路的无功功率损耗，并且n是被保护线路的端部数量。
16、该方法可包括：确定在沿着传输线路定位的、距测量点一定距离的到达点处的序功率值，其中，该测量点定位在被保护线路的端部处；以及借助于到达点处的序功率值来确定到达点处的增量功率值，其中，每个增量序功率值是当前序功率值与先前序功率值之间的差值。该判据基于增量序列值。所述确定已检测到故障包括：确定在测量点与到达点之间已发生故障。由此，获得了距离保护，其中不需要传输线路的阻抗的实际测量。
17、增量功率值可包括到达点处的正序功率的增量功率值、以及到达点处的负序功率与到达点处的零序功率的组合的增量功率值。
18、所述确定增量序功率值可包括确定根据以下的方程：
19、δs1@rp＜δs20@rp
20、其中δs1@rp是到达点处的正序功率的增量序功率值，并且δs20@rp是到达点处的负序功率和到达点处的零序功率的组合的增量序功率值。
21、该方法可进一步包括：在测量点处确定不同序的第一电压相量和第一电流相量；借助于第一电流相量来确定到达点处的第二电流相量；借助于第一电压相量、第一电流相量、传输线路的线路阻抗、以及与所述距离相关的到达因子来确定到达点处的第二电压相量；借助于第二电压相量和第二电流相量来确定到达点处的序功率值；以及借助于到达点处的序功率值来确定到达点处的增量序功率值。
22、所述确定在测量点与到达点之间已发生故障可包括：确定该故障为不对称故障。
23、电力传输系统可为三相系统，但是该方法也适用于具有其他相数(多于三相或少于三相两种情况)的电力传输系统。
24、所述确定到达点处的增量序功率值可包括：采用与距离相关的到达因子和预定的传输线路阻抗。该方法可进一步包括：递归地估计到达因子的值，对于该值来说，根据δq1@rp＝δq20@rp的表达式是有效的，其中，δq1@rp是正序的增量序功率的无功功率部分，并且δq20@rp是组合的增量功率值的无功功率部分。由此，另外，也确定了故障的位置，因为所述表达式仅在故障点处有效。
25、根据另一个方面，提供了一种用于电力传输系统的故障检测系统，该电力传输系统包括传输线路，该传输线路进而包括构成传输线路的至少一部分的被保护线路，其中，该传输线路具有至少一个相。该故障检测系统包括智能电子装置(111、112、113)，该智能电子装置可连接到传输线路，并且被配置成检测被保护线路上的故障，其中，该智能电子装置被配置成：
26、-针对被保护线路的功率的正序、负序和零序分别确定正序功率、负序功率和零序功率；
27、-确定是否满足判据，其中，该判据基于根据以下的复合序功率表达式：
28、scmp＝k1＊s1-(k2＊s2+k0＊s0)
29、其中scmp是复合序功率，s1是正序功率，s2是负序功率，s0是零序功率，并且k1、k2、k0是非负的且可设定的加权因子；以及
30、-如果确定满足判据，则确定在被保护线路上已检测到故障。智能电子装置进一步被配置成：将复合序功率的增量值确定为当前复合序功率值与先前复合序功率值之间的差值，包括：将有功功率增量值确定为当前复合序功率值的有功功率部分与先前复合序功率值的有功功率部分之间的差值、以及将无功功率增量值确定为当前复合序功率值的无功功率部分与先前复合序功率值的无功功率部分之间的差值。
31、该故障检测系统提供了与以上方法对应的优势。
32、该智能电子装置在测量点处可连接到传输线路，该测量点定位在被保护线路的端部处。智能电子装置可被配置成：确定在沿着传输线路定位的且距测量点一定距离的到达点处的序功率值；以及借助于到达点处的序功率值来确定到达点处的增量序功率值。每个增量序功率值是当前序功率值与先前序功率值之间的差值。该判据基于增量序列值。确定已检测到故障包括：确定在测量点与到达点之间已发生故障。
33、增量功率值可包括到达点处的正序功率的增量功率值、以及到达点处的负序功率与到达点处的零序功率的组合的增量功率值。
34、根据另一个方面，提供了一种包括指令的计算机程序产品，这些指令在被下载到智能电子装置中时引起智能电子装置实施上文所描述的方法。计算机程序产品可被实现为包含针对这些指令的代码的载体(诸如，便携式存储器装置)、存储在计算机可读介质(诸如，服务器、硬盘)上的计算机程序、可下载的计算机程序代码等，如本领域技术人员所理解的。出于本技术的目的，将注意的是，术语电力传输系统是指任何合适的电力传输系统，诸如交流电(ac)和交流/直流电(ac/dc)传输系统。术语传输线路是指任何合适的ac传输线路，诸如hvac传输线路、mvac传输线路(也被称为配电线路)、长距离和短距离传输线路等。术语被保护线路是指传输线路的正被监测故障的一部分。术语正向方向是指从测量点总指向朝向被保护线路的参考方向。
1.一种检测被保护线路中的故障的方法，所述被保护线路构成电力传输系统中的传输线路的至少一部分，所述传输线路具有至少一个相，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，所述确定所述复合序功率的增量值(δscmp)包括：将有功功率增量值(δpcmp)确定为当前复合序功率值的有功功率部分(pcmp(当前))与先前复合序功率值的有功功率部分(pcmp(先前))之间的差值、以及将无功功率增量值(δqcmp)确定为当前复合序功率值的无功功率部分(qcmp(当前))与先前复合序功率值的无功功率部分(qcmp(先前))之间的差值。
3.根据权利要求2所述的方法，包括：确定所述被保护线路(114)的端部处的第一测量点处的所述复合序功率的第一增量值(δscmp1)，包括确定所述第一测量点处的第一有功功率增量值(δpcmp1)和第一无功功率增量值(δqcmp1)，其中，所述判据构成如下：所述第一有功功率增量值和所述第一无功功率增量值为正且高于预定阈值，并且其中，所述确定已检测到故障包括：确定在从所述第一测量点起的正向方向上已检测到故障，其中，所述正向方向从所述第一测量点朝向所述被保护线路。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：确定在所述被保护线路的另一个端部处的且距所述第一测量点一定距离的第二测量点处的复合序功率的第二增量值(δscmp2)，所述第二增量值包括所述第二测量点处的第二有功功率增量值(δpcmp2)和第二无功功率增量值(δqcmp2)，其中，所述判据构成如下：所述第一有功功率增量值和所述第二有功功率增量值以及所述第一无功功率增量值和所述第二无功功率增量值全部都为正且高于所述阈值，所述确定在所述被保护线路上已检测到故障包括：确定在所述第一测量点与所述第二测量点之间已发生故障。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述被保护线路(114)包括至少两个端部，所述方法包括：确定所述被保护线路的每个端部处的所述复合序功率值(scmp)、以及将差序功率(sdiff)确定为所述端部处的所述复合序功率的总和，其中，所述判据构成如下：所述差序功率超过阈值。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述被保护线路(114)包括至少两个端部，所述方法包括：确定所述被保护线路的每个端部处的所述复合序功率值(scmp)、以及将差序功率(sdiff)确定为所述端部处的所述复合序功率的总和与沿着所述传输线路(101)的功率损耗(s损耗)之间的差值，其中，所述判据构成如下：所述差序功率值超过阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，根据以下确定差序功率：
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：确定在沿着所述传输线路定位的且距测量点一定距离的到达点处的序功率值，其中，所述测量点定位在所述被保护线路的端部处；以及借助于所述到达点处的所述序功率值来确定所述到达点处的增量序功率值，其中，每个增量序功率值是当前序功率值与先前序功率值之间的差值，并且其中，所述判据基于增量序列值，所述确定已检测到故障包括：确定在所述测量点与所述到达点之间已发生故障。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述增量功率值包括所述到达点处的正序功率的增量功率值、以及所述到达点处的负序功率与所述到达点处的零序功率的组合的增量功率值。
10.根据权利要求9所述的方法，所述确定增量序功率值包括确定根据以下的方程：
11.根据权利要求9所述的方法，所述确定所述到达点处的增量序功率值包括：采用与所述距离相关的到达因子和预定的传输线路阻抗，所述方法进一步包括：递归地估计所述到达因子的值，对于所述值来说，根据δq1@rp＝δq20@rp的表达式是有效的，其中，δq1@rp是所述正序的增量序功率的无功功率部分，并且δq20@rp是所述组合的增量功率值的无功功率部分。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，包括：在所述测量点处确定不同序列的第一电压相量和第一电流相量；借助于所述第一电流相量来确定所述到达点处的第二电流相量；借助于所述第一电压相量、所述第一电流相量、所述传输线路的线路阻抗、以及与所述距离相关的到达因子来确定所述到达点处的第二电压相量；借助于所述第二电压相量和所述第二电流相量来确定所述到达点处的序功率值；以及借助于所述到达点处的所述序功率值来确定所述到达点处的增量序功率值。
13.一种用于电力传输系统(100)的故障检测系统，所述电力传输系统包括传输线路(101)，所述传输线路进而包括构成所述传输线路的至少一部分的被保护线路，其中，所述传输线路具有至少一个相，所述故障检测系统包括智能电子装置(111、112、113)，所述智能电子装置能够连接到所述传输线路，并且被配置成检测所述被保护线路上的故障，其中，所述智能电子装置被配置成：
14.根据权利要求13所述的故障检测系统，其中，所述智能电子装置(111、112、113)在测量点处能够连接到所述传输线路，所述测量点定位在所述被保护线路的端部处，其中，所述智能电子装置被配置成：确定在沿着所述传输线路定位的且距所述测量点一定距离的到达点处的序功率值；以及借助于所述到达点处的序功率值来确定所述到达点处的增量序功率值，其中，每个增量序功率值是当前序功率值与先前序功率值之间的差值，并且其中，所述判据基于增量序列值，其中，确定已检测到故障包括：确定在所述测量点与所述到达点之间已发生故障。
15.根据权利要求14所述的故障检测系统，其中，所述增量功率值包括所述到达点处的正序功率的增量功率值、以及所述到达点处的负序功率与所述到达点处的零序功率的组合的增量功率值。
16.一种计算机程序产品，包括指令，所述指令在被下载到能够连接到电力传输系统的传输线路的智能电子装置中时引起所述智能电子装置实施根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
