用于使用分布式通信来识别故障位置的系统和方法技术方案

本发明专利技术题为“用于使用分布式通信来识别故障位置的系统和方法”。提供用于定位配电系统（102）中的故障的故障定位系统（100）。该故障定位系统包括：接地电阻器组件（202），其配置成响应于故障的检测而生成在接通期间与关断期间之间交替的跟踪信号；和多个配电网络（146，148，149，150，152，154），其中该多个配电网络的第一配电网络配置成接收同步消息（其包括接通期间和关断期间的定时）、基于该同步消息来测量通过第一配电网络的电流以尝试检测故障、当在第一配电网络处检测到故障时将故障检测消息广播到多个配电网络的所有其他配电网络以及确定第一配电网络是否是故障位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域大体上涉及配电系统，并且更特定地，涉及确定配电系统中的故障的位置。
技术介绍
接地故障是电气系统中的不可取状况，其中电流流向地面。接地故障在分配或传输网络中的电流泄漏到它的规定流路外部时发生。大体上采用故障部件或传输线借助于关联的断路器而自动断开这样的方式保护分配和传输网络以免受故障的影响。对于低压电力系统的一个接地策略是高电阻接地。在该电阻接地电力系统中，在源电力变压器的中性与接地之间提供阻抗。该高电阻接地允许持续操作电力系统，即使在单相接地故障的情况下也如此。然而，根据系统设计，为了准许这样的持续操作，应检测并且定位接地故障来减轻电力系统中的过多电压应力并且还移除初始故障来消除相间系列故障的出现。在至少一些已知系统中，高电阻接地故障的位置的识别需要对于出故障线路使用便携式测量设备的手动搜索或相对复杂的中央控制模块。使用便携式测量设备可是相对耗时且劳动密集型的。此外，使用中央控制模块在计算上可复杂且相对昂贵。
技术实现思路
在一个方面中，提供用于定位配电系统中的故障的故障定位系统。该故障定位系统包括：接地电阻器组件，其配置成响应于故障的检测而生成在接通期间与关断期间之间交替的跟踪信号；和多个配电网络，其中该多个配电网络的第一配电网络配置成接收同步消息（其包括接通期间和关断期间的定时）、基于该同步消息测量通过第一配电网络的电流以尝试检测故障、当在第一配电网络处检测到故障时将故障检测消息广播到多个配电网络的所有其他配电网络以及确定第一配电网络是否是故障位置。在另一个方面中，提供用于定位配电系统中的故障的配电网络。该配电网络包括：通信模块，其配置成接收同步消息（其包括跟踪信号的接通期间和关断期间的定时）；电流传感器，其配置成测量通过配电网络的电流；和处理器，其通信耦合于电流传感器并且配置成基于测量的电流和同步消息来检测故障，其中通信模块通信地配置成在检测到故障时广播故障检测消息，并且其中处理器进一步配置成确定配电网络是否是故障位置。在再另一个方面中，提供用于确定配电网络中的故障的位置的方法。该方法包括：检测多个配电网络的第一配电网络处的故障；使用接地电阻器组件来生成跟踪信号，其中该跟踪信号在接通期间与关断期间之间交替；将同步消息从第一配电网络传送到多个配电网络的所有其他配电网络，其中同步消息包括接通期间和关断期间的定时；在每个配电网络处基于同步消息来测量电流以尝试检测故障；从检测到故障的至少一个配电网络广播故障检测消息；以及确定该至少一个配电网络是否是故障位置。附图说明图1是示范性接地故障定位系统的电路图。图2是在图1中示出的接地故障定位系统的简化图。图3是用于定位在图1和2中示出的配电系统中的故障的示范性方法的流程图。具体实施方式提供故障定位系统的示范性实施例。接地电阻器组件响应于故障的检测而生成跟踪信号，其在接通期间与关断期间之间交替。多个配电网络利用分布式通信来识别故障位置。例如，检测到故障的任何配电网络可将故障检测消息广播到所有其他配电网络。图1是三相高电阻接地配电系统102的示范性接地故障接地定位系统100的电路图。接地故障定位系统100包括多个电流传感器104、106、107、108、120、122和124以及耦合于三相配电系统102的至少一个电压传感器126，用于分别测量瞬时电流和瞬时电压的值。在示范性实施例中，电流传感器104、106、107、108、120、122和124是电流互感器，其配置成生成代表通过每个相的瞬时电流的反馈信号，并且电压传感器126是电压互感器，其适于测量从相到中性的瞬时电压。备选地，电流传感器104、106、107、108、120、122和124和电压传感器126每个可以是任何类型的传感器，其使接地故障定位系统100能够如本文描述的那样起作用。在示范性实施例中，三相配电系统102包括电力变压器128，其具有输入侧130和输出侧132。电力变压器128包括三个相（即，第一相134、第二相136和第三相138），其在该实施例中在输入侧130处采用Δ配置并且在输出侧132处采用Y配置耦合。在电力变压器128的输出侧132处的接地线140使用接地电阻器142接地。接地电阻器142配置成减少接地故障电流，使得三相配电系统102可以在定位故障时维持操作。在图1中示出的实施例中，传感器124配置成测量流过接地电阻器142的电流。备选地，在一些实施例中，传感器124是电压传感器，其配置成测量跨接地电阻器142的中性到接地电压。测试信号生成装置144跨接地电阻器142的部分耦合并且配置成将测试信号或跟踪信号引入三相配电系统102内。在一个示例中，测试信号是在期望间隔生成的脉冲信号。在另一个示例中，测试信号是以与三相配电系统102所分配的电流的频率不同的频率的单音信号。在图1中示出的实施例中，测试信号生成装置144是提供以在三相配电系统102中生成脉冲信号的开关。接地电阻器142通过闭合开关以在期望间隔生成脉冲信号而定期部分短路。在备选实施例中，测试信号生成装置144可以是电流源，其配置成以与电流的基频不同的频率将零序电流注入三相配电系统102。如图示的，电力变压器128的三个相134、136、138耦合于多个三相分配网络146、148、149、150、152和154。在图示的实施例中，电流传感器104、106、107、108、120和122分别耦合于分配网络146、148、149、150、152和154。备选地，任何数量的电流传感器可用于准确定位系统102中的接地故障，如本文描述的。此外，在适当情况下，每个分配网络提供有断路器156，以及其他保护装置。还图示另一个分配网络158，其耦合于电力变压器128。电压传感器126经由限制到电压传感器126的电流的一组保险器160而耦合于分配网络158。电压传感器126配置成测量系统102中相到中性电压。来自电流传感器104、106、107、108、120、122和124和电压传感器126的模拟信号可转换成数字信号。如下文论述的，被监测电流值可通过相量分析来处理以去除与通过电力变压器128的中性接地电阻器142异相的电容性电流。当存在时，接地故障定位在检测到测试信号或跟踪信号所在的位置与未检测到系统102中的测试信号所在的下游位置之间。系统102便于定位和隔离接地故障，如本文描述的。图2是接地故障定位系统100的简化图。如在图2中示出的，接地电阻器组件202包括接地电阻器142、测试信号生成装置144和电流传感器124。组件202还包括控制模块204，其耦合于测试信号生成装置144。控制模块204控制测试信号生成装置144以在期望间隔生成脉冲信号，如本文描述的。如本文描述的，每个分配网络146、148、149、150、152和154是彼此通信耦合以便于通过三相配电系统102控制配电的部件的集合。在示范性实施例中，分配网络146、148、149、150、152和154分别包括电流传感器104、106、107、108、120和122，以及断路器156。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于定位配电系统（102）中的故障的故障定位系统（100），所述故障定位系统包括：接地电阻器组件（202），其配置成响应于所述故障的检测而生成在接通期间与关断期间之间交替的跟踪信号；和多个配电网络（146，148，149，150，152，154），其中所述多个配电网络的第一配电网络配置成：接收同步消息，其包括接通期间和关断期间的定时；基于所述同步消息来测量通过所述第一配电网络的电流以尝试检测所述故障；当在所述第一配电网络处检测到故障时将故障检测消息广播到所述多个配电网络的所有其他配电网络；以及确定所述第一配电网络是否是所述故障的位置。

【技术特征摘要】
2014.08.28 US 14/4712011.一种用于定位配电系统（102）中的故障的故障定位系统（100），所述故障定位系统包括：
接地电阻器组件（202），其配置成响应于所述故障的检测而生成在接通期间与关断期间之间交替的跟踪信号；和
多个配电网络（146，148，149，150，152，154），其中所述多个配电网络的第一配电网络配置成：
接收同步消息，其包括接通期间和关断期间的定时；
基于所述同步消息来测量通过所述第一配电网络的电流以尝试检测所述故障；
当在所述第一配电网络处检测到故障时将故障检测消息广播到所述多个配电网络的所有其他配电网络；以及
确定所述第一配电网络是否是所述故障的位置。
2.如权利要求1所述的故障定位系统（100），其中所述多个配电网络的第二配电网络（146，148，149，150，152，154）配置成将所述同步消息传送到所述多个配电网络的所有其他配电网络。
3.如权利要求2所述的故障定位系统（100），其中所述多个配电网络的所述第二配电网络（146，148，149，150，152，154）进一步配置成：
计算补偿相量；以及
在所述同步消息中包括所述计算的补偿相量。
4.如权利要求1所述的故障定位系统（100），其中所述多个配电网络的每个配电网络（146，148，149，150，152，154）包括：
电流传感器（104，106，107，108，120，122，124）；
断路器（156）；
处理器（210）；
存储器装置（212）；以及
通信模块（214）。
5.如权利要求1所述的故障定位系统（100），其中所述接地电阻器组件（202）包括：
接地电阻器（142）；
测试信号生成装置（144），其配置成使所述接地电阻器部分短路来...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ多赫蒂，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US