Способ и устройство для оценки угла напряжения нулевой последовательности при однофазном замыкании на землю

Способ и устройство для оценки угла напряжения нулевой последовательности при однофазном замыкании на землю

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к локализации однофазного замыкания на землю в распределительной сети с Децентрализованными генераторами (DG) и, в частности, к способу и устройству для оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Однофазное замыкание на землю представляет собой неисправность, вызываемую коротким замыканием между одной фазой и землей через полное сопротивление короткого замыкания. В настоящее время разработан индикатор замыкания для сети, в которой энергия протекает в одном направлении, и он может размещаться в любом месте сети и указывать на положение замыкания в соответствии с направлением потока энергии. Например, в индикаторе замыкания загорается красный сигнал (сигналы), когда замыкание возникает в направлении после индикатора замыкания, и загорается зеленый сигнал (сигналы) или не загорается никакой сигнал, когда замыкание возникает в направлении до индикатора замыкания.

Однако с популяризацией децентрализованных генераторов энергия может протекать двунаправленно, поскольку замыкание возникает после того, как в электрическую сеть вводится децентрализованный генератор. С точки зрения заданной линии или кабеля, возможно, обе стороны являются источниками питания, и в этом случае вышеописанный индикатор замыкания не может точно указывать на положение замыкания на землю в соответствии с направлением потока энергии.

В настоящее время предложен метод локализации однофазного замыкания на землю путем введения датчика напряжения в устройство обнаружения замыкания на землю, при этом предложен Трансформатор напряжения малой мощности (LPVT), выполняющий функцию датчика напряжения, который может выдавать величину напряжения и угол напряжения - и то, и другое с очень большой точностью. Однако коэффициент использования этого метода в настоящее время низок, поскольку датчик напряжения является дорогостоящим и не находит широкого применения в существующих электрических сетях.

В существующих распределительных сетях для индикации состояния наличия напряжения широко применяется Система индикации наличия напряжения (VPIS). Система индикации наличия напряжения (VPIS) является недорогой, очень широко применяется и способна очень точно выдавать угол напряжения, но может не дать точную величину напряжения, например, ее погрешность по величине напряжения может достигать приблизительно 30% или даже выше. Поэтому прямое сложение трех фазных напряжений, выдаваемых VPIS, для получения остаточного напряжения (VR) (или напряжения нулевой последовательности) породит неприемлемую угловую погрешность (в предельных случаях может достигать 180°).

Следовательно, необходимы способ и устройство, способные оценивать угол напряжения нулевой последовательности при известных углах напряжения соответствующих фаз при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В вариантах осуществления настоящего изобретения предлагаются способ и устройство для оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети, которые позволяют оценивать угол напряжения нулевой последовательности при известных углах напряжения соответствующих фаз и исключать необходимость в датчике напряжения, который является дорогостоящим.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предлагается способ оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети, включающий в себя: определение углов соответствующих фазных напряжений среди трех фазных напряжений; определение типа заземления нейтрали распределительной сети; и оценку угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети на основе определенных углов соответствующих фазных напряжений в соответствии с типом заземления нейтрали распределительной сети.

Предпочтительно упомянутая оценка угла напряжения нулевой последовательности в тех случаях, когда однофазное замыкание на землю возникает на фазе А, включает в себя: установку величины напряжения фазы В в качестве предварительно заданной опорной величины FB; оценку напряжения фазы А и напряжения фазы С с помощью величины напряжения фазы В и углов напряжения фазы А, напряжения фазы В и напряжения фазы С; и вычисление угла напряжения нулевой последовательности с помощью напряжения фазы В, расчетного напряжения фазы А и расчетного напряжения фазы С.

Предпочтительно в случае, если типом заземления нейтрали распределительной сети является заземление нейтрали через дугогасящий реактор или изолированное заземление нейтрали, действительные части и мнимые части фазы В, фазы С и фазы А вычисляются с помощью следующих уравнений:

Re V b = F B ⋅ cos ϕ B ,   Im V b = F B ⋅ sin ϕ B , Re V c = k 3 k 4 ,   Im V c = Re V c ⋅ tan ( ϕ C ) , Re V a = k 1 ⋅ Re V c + k 2,   Im V a = Re V a ⋅ tan ( ϕ A ) .

где ReVa - действительная часть напряжения фазы А, ImVa - мнимая часть напряжения фазы А, ReVb - действительная часть напряжения фазы B, ImVb - мнимая часть напряжения фазы B, ReVc - действительная часть напряжения фазы C, ImVc - мнимая часть напряжения фазы C, φ_A - угол напряжения фазы А, φ_В - угол напряжения фазы В, а φ_С - угол напряжения фазы С, и

{ k 1 = − 3 2 + 0,5 ⋅ tan ( ϕ C ) tan ( ϕ A ) k 2 = 3 2 ⋅ cos ϕ B + 0,5 ⋅ sin ϕ B tan ( ϕ A ) F B k 3 = F B sin ϕ B + 3 2 ⋅ k 2 − 0,5 ⋅ k 2 ⋅ tan ( ϕ A ) k 4 = tan ( ϕ C ) + 3 2 − k 1 ⋅ 3 2 − 0,5 ⋅ tan ( ϕ C ) + 0,5 ⋅ k 1 ⋅ tan ( ϕ A ) .

Предпочтительно в случае, если типом заземления нейтрали распределительной сети является глухое заземление нейтрали, величина FC напряжения фазы С определяется как предварительно определенное кратное величине FB напряжения фазы В, оценивается угол полного сопротивления обратной последовательности в устройстве обнаружения замыкания на землю, и оцениваются действительная часть и мнимая часть напряжения фазы А в соответствии со следующими уравнениями:

Re V a = − Im V s u m + tan ( ϕ V 2 ) ⋅ Re V s u m tan ( ϕ A ) − tan ( ϕ V 2 ) , Im V a = Re V a ⋅ tan ( ϕ A ) ,

где ReVsum - действительная часть V ˙ s u m , ImVsum - мнимая часть V ˙ s u m , V ˙ s u m = α 2 ⋅ F B ⋅ e j ϕ B + α ⋅ F C ⋅ e j ϕ C , α = − 0,5 + j 3 2 ; φ_А - угол напряжения фазы А, φ_В - угол напряжения фазы В, а φ_С - угол напряжения фазы С; φ_V2=φ_I2+180°+φ_Z2, φ_I2 - угол тока обратной последовательности, φ_Z2 - угол полного сопротивления обратной последовательности, а φ_V2 - угол напряжения обратной последовательности.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети, включающее в себя: детектор угла для напряжения фазы А, детектор угла для напряжения фазы В и детектор угла для напряжения фазы С; и блок оценки угла напряжения нулевой последовательности для оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети на основе углов соответствующих фазных напряжений, определяемых детектором углов для напряжения фазы А, детектором углов для напряжения фазы В и детектором углов для напряжения фазы С, в соответствии с типом заземления нейтрали распределительной сети.

Предпочтительно устройство для оценки угла напряжения нулевой последовательности дополнительно содержит трансформатор тока фазы А, трансформатор тока фазы В и трансформатор тока фазы С.

При использовании способа и устройства для оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения угол напряжения нулевой последовательности может оцениваться на основе углов трех фазных напряжений, выдаваемых существующей системой VPIS, без использования точных величин трех фазных напряжений, поэтому обнаружение однофазного замыкания на землю при этом проще и легче, а стоимость устройства обнаружения замыкания на землю снижается.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описание будет легко понять с помощью нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одна и та же ссылочная позиция относится к блокам или элементам с одинаковой конструкцией и на которых:

на фиг. 1 схематически иллюстрируется принципиальная схема распределительной сети с Децентрализованными генераторами;

на фиг. 2А иллюстрируется принципиальная схема прямой зоны, в которой обнаруживается прямое замыкание на землю, и обратной зоны, в которой обнаруживается обратное замыкание на землю, в режиме фазового угла;

на фиг. 2В иллюстрируется принципиальная схема прямой зоны, в которой обнаруживается прямое замыкание на землю, и обратной зоны, в которой обнаруживается обратное замыкание на землю, в режиме активной составляющей тока;

на фиг. 2С иллюстрируется принципиальная схема прямой зоны, в которой обнаруживается прямое замыкание на землю, и обратной зоны, в которой обнаруживается обратное замыкание на землю, в режиме реактивной составляющей тока;

на фиг. 3 иллюстрируется блок-схема способа оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 иллюстрируется блок-схема процесса оценки угла напряжения нулевой последовательности на основе определенных углов соответствующих фазных напряжений в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 иллюстрируется блок-схема этапов оценки напряжения фазы А и напряжения фазы С в Режиме 2;

на фиг. 6 схематически иллюстрируется соотношение между величиной CR и отношением величины напряжения фазы В к величине напряжения фазы С;

на фиг. 7 схематически иллюстрируется схема электрических соединений устройства обнаружения замыкания на землю в распределительной сети;

на фиг. 8 схематически иллюстрируется схема электрических соединений устройства D1 обнаружения замыкания на землю, которое находится вдали от децентрализованного генератора и нагрузок и вместе с тем расположено на стороне среднего напряжения в распределительной сети, и устройства D2 обнаружения замыкания на землю, которое находится вблизи децентрализованного генератора и вместе с тем расположено на стороне среднего напряжения в распределительной сети;

на фиг. 9 схематически иллюстрируется эквивалентное графическое представление схемы обратной последовательности устройства D1 обнаружения замыкания на землю, которое находится вдали от децентрализованного генератора и нагрузок и вместе с тем расположено на стороне среднего напряжения в распределительной сети, и устройства D2 обнаружения замыкания на землю, которое находится вблизи децентрализованного генератора и вместе с тем расположено на стороне среднего напряжения в распределительной сети;

на фиг. 10 схематически иллюстрируется схема электрических соединений устройства D3 обнаружения замыкания на землю, которое находится вблизи нагрузок и вместе с тем расположено на стороне среднего напряжения в распределительной сети;

на фиг. 11 схематически иллюстрируется эквивалентное графическое представление схемы обратной последовательности устройства D3 обнаружения замыкания на землю, которое находится вблизи нагрузок и вместе с тем расположено на стороне среднего напряжения в распределительной сети;

на фиг. 12 иллюстрируется величина напряжения фазы А, оцениваемая с помощью устройства D1 обнаружения замыкания на землю;

на фиг. 13 иллюстрируется величина напряжения фазы А, оцениваемая с помощью устройства D2 обнаружения замыкания на землю;

на фиг. 14 иллюстрируется величина напряжения фазы А, оцениваемая с помощью устройства D3 обнаружения замыкания на землю; и

на фиг. 15 иллюстрируется структурная схема устройства для оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Нижеследующие описания приведены со ссылкой на прилагаемые чертежи, чтобы помочь специалистам полностью понять примеры осуществления настоящего изобретения, определяемые формулой изобретения и ее эквивалентами. Нижеследующие описания могут включать в себя различные подробности, способствующие пониманию, и эти подробности должны рассматриваться как пояснительные. Поэтому специалистам должно быть ясно, что в примерах осуществления возможны различные изменения в форме и деталях в пределах сущности или объема настоящего изобретения. Аналогичным образом, для краткости и ясности описания хорошо известных функций и конструкций не приводятся.

Используемая в настоящем документе терминология предназначена лишь для описания конкретных вариантов осуществления и не предполагает ограничения настоящего изобретения. Используемые в настоящем документе формы единственного числа включают в себя также формы множественного числа, если контекст однозначно не требует иного толкования. Понятно также, что термины «включает в себя» и/или «включающий в себя», либо «содержит» и/или «содержащий» при использовании в данном описании указывают на наличие заявляемых признаков, областей, целочисленных переменных, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или более иных признаков, областей, целочисленных переменных, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп.

Если не будет указано иное, все термины (включая технические и научные термины), используемые в настоящем документе, имеют то же значение, что и обычно понимается специалистом, которому принадлежит настоящее изобретение. Понятно также, что такие термины, как определенные в общеупотребительных словарях, должны толковаться как имеющие значение, согласующееся с их значением в рамках релевантного уровня техники и настоящего изобретения, и не будут толковаться в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если в настоящем документе не будет прямо указано иное.

Применения вариантов осуществления настоящего изобретения не ограничиваются какой-либо конкретной системой, а могут использоваться в любой трехфазной системе. Например, питающие линии могут представлять собой воздушные линии, подземные кабели или комбинацию воздушных линий и подземных кабелей.

Ниже варианты осуществления настоящего изобретения описываются на примере распределительной сети, но специалисты должны понимать, что электроэнергетическая система, в которой могут применяться варианты осуществления настоящего изобретения, может представлять собой сеть электропередач, распределительную сеть или элементы в сети электропередач или распределительной сети и может содержать одну или более питающих линий. Кроме того, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются использованием в системах, в которых применяется основная частота 50 Гц или 60 Гц, и не ограничиваются каким-либо конкретным уровнем напряжения.

На фиг. 1 схематически иллюстрируется принципиальная схема распределительной сети с Децентрализованными генераторами. В распределительную сеть входят магистральная сеть S, децентрализованные генераторы DG и нагрузки. На фиг. 1 РСС представляет собой точку соединения между децентрализованным генератором DG и магистральной сетью S. Как правило, устройство обнаружения замыкания на землю устанавливается на стороне магистральной сети S РСС и не устанавливается на стороне децентрализованного генератора DG. Кроме того, F1 на фиг. 1 представляет собой однофазное замыкание на землю, и для упрощения описания нижеследующее описание осуществляется на примере замыкания на землю фазы А.

На фиг. 1 заданные опорные направления токов, протекающих через датчики тока, обозначены тонкими пунктирными линиями, при этом направление однофазного замыкания на землю в распределительной сети определяется в соответствии с заданными опорными направлениями токов. Например, устройство обнаружения замыкания на землю может обнаруживать прямое замыкание, если однофазное замыкание на землю расположено в направлении после устройства обнаружения замыкания на землю в распределительной сети, то есть, в направлении после устройства обнаружения замыкания на землю вдоль опорного направления тока; в иных случаях устройство обнаружения замыкания на землю может обнаруживать обратное замыкание, если однофазное замыкание на землю расположено в направлении до устройства обнаружения замыкания на землю в распределительной сети, то есть, в направлении до устройства обнаружения замыкания на землю противоположном опорному направлению тока. Следовательно, на фиг. 1 устройства обнаружения замыкания на землю, установленные на жирных сплошных линиях, могут обнаруживать прямые замыкания, в то время как устройства обнаружения замыкания на землю, установленные на жирных пунктирных линиях, могут обнаруживать обратные замыкания. Кроме того, устройства обнаружения замыкания на землю, установленные на жирных пунктирных линиях, могут также не указывать на любые замыкания, поскольку такое устройство обнаружения замыкания на землю может находиться вдали от места, в котором возникает однофазное замыкание на землю, и остаточный ток (или ток нулевой последовательности) в таком устройстве обнаружения замыкания на землю довольно мал.

В настоящее время считается, что однофазное замыкание на землю обнаруживается в том случае, если ток нулевой последовательности превышает предварительно заданное пороговое значение тока, а его длительность превышает предварительно заданную длительность (например, 100 мс), при этом выявление направления однофазного замыкания на землю основывается на величине и угле тока нулевой последовательности и на величине и угле напряжения нулевой последовательности.

В трехфазной распределительной сети имеется несколько различных способов выявления направления однофазного замыкания на землю в соответствии с различными типами заземления нейтрали в распределительной сети. Несколько традиционных типов заземления нейтрали в распределительной сети включают в себя: глухое заземление нейтрали, изолированное заземление нейтрали, заземление нейтрали через сопротивление и заземление нейтрали через дугогасящий реактор (или компенсированное заземление).

При выявлении направления однофазного замыкания на землю, описываемом ниже, угол, опережающий угол напряжения нулевой последовательности для 180 (т.е., угол отрицательного напряжения нулевой последовательности) считается опорной осью, при этом прямое направление является направлением против часовой стрелки. Угловое соотношение между напряжением нулевой последовательности и током нулевой последовательности зависит от полного сопротивления нулевой последовательности сети в месте обнаружения, например, типа заземления нейтрали, сопротивления заземления при замыкании на землю, относительного положения замыкания на землю по отношению к устройству обнаружения замыкания на землю и т.п.

Режим фазового угла

В этом режиме направление однофазного замыкания на землю может быть определено только на основе углов напряжения нулевой последовательности и тока нулевой последовательности.

В частности, направление однофазного замыкания на землю может быть определено на основе следующих критериев.

Прямое замыкание на землю:

-90°<φ(I₀)-φ(V₀+180°)-RCA<90° (1)

Обратное замыкание на землю:

90°<φ(I₀)-φ(V₀+180°)-RCA<270° (2)

где φ(V₀+180°) представляет собой угол, опережающий угол напряжения нулевой последовательности для 180° (т.е., угол отрицательного напряжения нулевой последовательности), φ(I₀) представляет собой угол тока нулевой последовательности, RCA представляет собой угол максимальной чувствительности и используется для компенсации сдвига фаз, вызываемого полным сопротивлением контура замыкания на землю. RCA задается положительным значением, если ток нулевой последовательности опережает напряжение нулевой последовательности, и задается отрицательным значением, если ток нулевой последовательности отстает от напряжения нулевой последовательности.

На фиг. 2А иллюстрируется принципиальная схема прямой зоны, в которой обнаруживается прямое замыкание на землю, и обратной зоны, в которой обнаруживается обратное замыкание на землю, в режиме фазового угла, причем направление отрицательного напряжения -V₀ нулевой последовательности считается опорной осью, а прямая зона, и обратная зона имеют 180° в плоскости соответственно. Кроме того, зона отсутствия индикации на фиг. 2А представляет собой случай, в котором величина напряжения нулевой последовательности меньше порога Is, и в связи с этим замыкание на землю не обнаруживается.

На фиг. 2А I₀ и I₀′ представляют собой два граничных условия в том случае, когда напряжение нулевой последовательности опережает отрицательное напряжение -V₀ нулевой последовательности соответственно, а RCA представляет собой средний угол между углом I₀ и углом I₀′.

Режим активной составляющей тока

В случае, если тип заземления нейтрали в распределительной сети представляет собой заземление нейтрали через дугогасящий реактор или заземление нейтрали через сопротивление, активная составляющая тока нулевой последовательности может быть вычислена на основе угла напряжения нулевой последовательности вместе с углом и величиной тока нулевой последовательности, при этом направление однофазного замыкания на землю может быть обнаружено с помощью активной составляющей тока нулевой последовательности. На фиг. 2В иллюстрируется принципиальная схема прямой зоны, в которой обнаруживается прямое замыкание на землю, и обратной зоны, в которой обнаруживается обратное замыкание на землю, в режиме активной составляющей тока.

В частности, направление однофазного замыкания на землю определяется на основе следующих критериев.

Прямое замыкание на землю:

I₀×cosφ>I_ACT (3)

Обратное замыкание на землю:

I₀×cosφ≤I_ACT (4)

где I₀ представляет собой величину тока нулевой последовательности, φ представляет собой прилежащий угол между током нулевой последовательности и напряжением нулевой последовательности, а I_ACT представляет собой пороговое значение положительной активной составляющей тока для прямого однофазного замыкания на землю и, например, может быть установлен равным 2 А.

Режим реактивной составляющей тока

В случае, если тип заземления нейтрали в распределительной сети представляет собой изолированное заземление нейтрали, реактивная составляющая тока нулевой последовательности может быть вычислена с помощью угла напряжения нулевой последовательности вместе с углом и величиной тока нулевой последовательности, при этом направление однофазного замыкания на землю может быть обнаружено на основе реактивной составляющей тока нулевой последовательности. На фиг. 2С иллюстрируется принципиальная схема прямой зоны, в которой обнаруживается прямое замыкание на землю, и обратной зоны, в которой обнаруживается обратное замыкание на землю, в режиме реактивной составляющей тока.

В случае изолированного заземления нейтрали ток нулевой последовательности, в основном, является реактивной составляющей тока, при этом ток нулевой последовательности может опережать отрицательное напряжение нулевой последовательности на 90° во время прямого однофазного замыкания на землю, в то время как ток нулевой последовательности может отставать от отрицательного напряжения нулевой последовательности на 90° во время обратного однофазного замыкания на землю. Такой режим очень близок к режиму фазового угла, в котором RCA устанавливается равным 90°, а разность между ними состоит в том, что зона отсутствия индикации выбирается посредством порогового значения реактивной составляющей тока I_REACT.

В частности, направление однофазного замыкания на землю определяется на основе следующих критериев.

Прямое замыкание на землю:

I₀×sinφ>+I_REACT (5)

Обратное замыкание на землю:

I₀×sinφ≤-I_REACT (6)

где I₀ представляет собой величину тока нулевой последовательности, φ представляет собой прилежащий угол между током нулевой последовательности и напряжением нулевой последовательности, а I_REACT представляет собой пороговое значение положительной реактивной составляющей тока для прямого однофазного замыкания на землю и, например, может быть установлен равным 2 А.

Как описывалось выше, во всех трех различных способах для выявления направления сначала требуется определить угол напряжения нулевой последовательности. В настоящее время предложено использовать Трансформатор напряжения малой мощности (LPVT) в качестве датчика напряжения для получения величин и углов соответствующих фазных напряжений, при этом угол напряжения нулевой последовательности, в свою очередь, может быть получен вычислением. Однако коэффициент использования Трансформатора напряжения малой мощности (LPVT) в распределительной сети в настоящее время низок ввиду его высокой цены, хотя он может очень точно выдавать угол напряжения и очень точно - величину напряжения.

С другой стороны, как описано выше, Система индикации наличия напряжения (VPIS) широко применяется для индикации состояния наличия напряжения в распределительной сети. Система индикации наличия напряжения (VPIS) имеет низкую стоимость, очень широко применяется и может очень точно выдавать угол напряжения, но может не дать точную величину напряжения.

Целью настоящего изобретения является оценка угла напряжения нулевой последовательности на основе углов трех фазных напряжений, выдаваемых существующей системой VPIS. Способ и устройство для оценки угла напряжения нулевой последовательности, предлагаемые в настоящем изобретении, могут быть описаны ниже применительно к фиг. 3-14.

Как правило, могут иметься следующие комбинации типа заземления нейтрали в распределительной сети и типа заземления нейтрали в децентрализованном генераторе.

Таблица 1
Случай	Тип заземления нейтрали в распределительной сети	Тип заземления нейтрали в децентрализованном генераторе
1	Глухое	Глухое
2	Глухое	Через сопротивление
3	Глухое	Изолированное
4	Через дугогасящий реактор	Изолированное
5	Изолированное	Изолированное

На фиг. 3 иллюстрируется блок-схема способа оценки угла напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Поскольку остаточное напряжение в три раза больше напряжения нулевой последовательности, то есть, амплитуда остаточного напряжения в три раза больше амплитуды напряжения нулевой последовательности, а угол остаточного напряжения равен углу напряжения нулевой последовательности, в нижеследующем описании в рамках вычисления угла напряжение нулевой последовательности и остаточное напряжение все без исключения могут меняться местами.

На этапе S310 определяются углы соответствующих фазных напряжений в трех фазных напряжениях. Как указано выше, углы соответствующих фазных напряжений могут выдаваться при использовании существующей системы VPIS. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается, и углы соответствующих фазных напряжений могут выдаваться иным устройством определения угла напряжения. Следует понимать, что целью настоящего изобретения является выполнение оценки угла напряжения нулевой последовательности без получения точной информации о величинах напряжения, поэтому в данном случае критерий получения лишь информации об углах напряжения без получения точной информации о величинах напряжения может включать в себя любые критерии определения для углов напряжения, способные реализовать эту цель, которая существует или может, конечно, быть выработана в будущем вместо того, чтобы ограничиваться существующей системой VPIS.

На этапе S320 определяется тип заземления нейтрали распределительной сети. Как показано в Таблице 1, нижеследующее описание может предполагать следующие случаи глухого заземления нейтрали в распределительной сети, заземления нейтрали через дугогасящий реактор в распределительной сети и изолированного заземления нейтрали в распределительной сети.

На этапе S330 угол напряжения нулевой последовательности при возникновении однофазного замыкания на землю в распределительной сети оценивается с помощью определенных углов соответствующих фазных напряжений в соответствии с типом заземления нейтрали распределительной сети.

На фиг. 4 иллюстрируется блок-схема процесса оценки угла напряжения нулевой последовательности на основе определенных углов соответствующих фазных напряжений в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. В нижеследующем описании во всех случаях предполагается, что однофазное замыкание на землю происходит на фазе А, а фаза В и фаза С являются нормальными.

На этапе S410 величина FB напряжения фазы В устанавливается в качестве предварительно заданной опорной величины. Предварительно заданная опорная величина может представлять собой нормированное значение, например, 1, либо может представлять собой номинальное напряжение распределительной сети, либо даже представлять собой любое предварительно установленное значение.

На этапе S420 напряжение фазы А и напряжение фазы С оцениваются с помощью величины напряжения фазы В и углов напряжения фазы А, напряжения фазы В и напряжения фазы С.

На этапе S430 угол напряжения нулевой последовательности вычисляется с помощью напряжения фазы В, расчетного напряжения фазы А и расчетного напряжения фазы С.

Например, угол напряжения нулевой последовательности (или остаточного напряжения) может быть вычислен на основе действительной части и мнимой части напряжения фазы А, действительной части и мнимой части напряжения фазы В и действительной части и мнимой части напряжения фазы С:

ϕ = V R a tan ( Im V a + Im V b + Im V c Re V a + Re V b + Re V c ) (7)

где ReVa представляет собой действительную часть напряжения фазы А, ImVa представляет собой мнимую часть напряжения фазы А, ReVb представляет собой действительную часть напряжения фазы B, ImVb представляет собой мнимую часть напряжения фазы B, ReVc представляет собой действительную часть напряжения фазы C, а ImVc представляет собой мнимую часть напряжения фазы C.

Имеются два различных режима оценки угла напряжения нулевой последовательности в соответствии с различными случаями типа заземления нейтрали в распределительной сети: 1. Режим 1 предназначен для случаев заземления нейтрали через дугогасящий реактор и изолированного заземления нейтрали; 2. Режим 2 предназначен для остальных случаев типов заземления нейтрали (т.е., глухого заземления нейтрали и заземления нейтрали через сопротивление).

Для упрощения выражения ниже приводятся обозначения для нижеследующего описания:

{ | V ˙ A | = F A | V ˙ B | = F B | V ˙ C | = F C ,   и

Re { V ˙ A } = Re V a Im { V ˙ A } = Im V a

где V ˙ A , V ˙ B и V ˙ C представляют собой фазовые векторы напряжения фазы А, напряжения фазы В и напряжения фазы С соответственно, а FA, FB и FC представляют собой величины напряжения фазы А, напряжения фазы В и напряжения фазы С соответственно.

Режим 1

Что касается ком