专利名称：用于确定阻抗值的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及确定阻抗值。
背景技术：
在配电网中使用的单极绝缘电压互感器通常配备有三个绕组。除了初级绕组外，互感器还具有用于测量或保护目的的次级绕组即测量绕组以及用于接地故障保护目的的三级绕组即接地故障绕组。初级绕组、测量绕组和接地故障绕组的端子通常分别表示为A-N、a-n和da-dn。图I示出了具有三个绕组的单极绝缘电压互感器的端子图。通常所有三个绕组都缠绕在同一磁(铁)芯上。图2示出了示例性的单极绝缘电压互感器的主要构造，该单极绝缘电压互感器具有三个绕组即缠绕在芯50上并且被包围在壳体60内的初级绕组20、接地故障绕组30和测量绕组40。所有的绕组20、30、40都缠绕在同一磁芯50上的这一事实使得所述绕组通过磁通来交链。因此，如果向初级绕组20施加初级电压，则次级绕组
30、40产生取决于初级电压和所讨论的次级绕组与初级绕组之间的匝数比的次级电压。在三相网络中，三个单极绝缘电压互感器的接地故障绕组通常以“开口三角形”连接的方式连接。这是由于以下事实在一次网络中的接地故障期间，开口三角形端子之间的电压与网络的剩余电压(地与三相系统的中性点之间的电压)有关。这个电压用在接地故障保护继电器中。此外，通常在开口三角形端子之间连接有电阻器以提供必要的阻尼功率来防备铁磁谐振。图3示出了三个单极绝缘电压互感器11、12、13的典型配置，每个单极绝缘电压互感器11、12、13具有连接至三相网络的相PA、PB、PC的初级绕组21、22、23、测量绕组41、42、43和接地故障绕组31、32、33。三个单极绝缘电压互感器11、12、13的接地故障绕组
31、32、33以开口三角形连接的方式连接。电阻器Rd连接在开口三角形端子之间以提供必要的阻尼功率来防备铁磁谐振。然后，可以基于从测量绕组41、42、43所测量的次级电压以及初级绕组与测量绕组之间的匝数比来获得三相网络的三相PA、PB、PC的初级电压。然而，感应电压互感器相比于例如电压传感器通常具有有限的测量精度。尤其当在测量小振幅电压例如接地故障期间的故障相电压时，感应电压互感器的精度被扰乱。感应电压互感器的精度可以通过将影响精度的参数考虑在内来提高。图3的互感器配置中的这种参数包括例如以下各项=初级绕组的阻抗Z2 =次级绕组的阻抗Z3 =三级绕组的阻抗Zvm =次级布线阻抗
^wn =次级负载(burden)的中性导体的布线阻抗 i_ =三级布线阻抗 Zbs =次级负载阻抗
ZLW =三级负载阻抗Rd=铁磁谐振阻尼电阻参数Rd(铁磁谐振阻尼电阻器的电阻)的值通常是已知的。这是因为该电阻器是单独的部件并且定购时已经标定了大小。
互感器相关的值 1、 2和^3特定于互感器设计。它们可以通过短路阻抗测试来确定。问题是这种测试不是对于电压互感器的例行测试。如果互感器已经被安装在变电站中，则 1、乏2和值的确定难以进行。在实践中确定次级和三级电路相关的值
KH—
Zws、Zwn> Zwd、Zbs和之如也是有挑战的。存在可以通过简易的测量程序来确定电压互感器负载的测试装备。不利的一面是测试装备非常昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法以及一种用于实施该方法的设备以克服上述缺点或至少缓解该缺点。本发明的目的是通过以独立权利要求所述的内容为特征的方法及设备来实现的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。本发明基于以下思想实施三相电力系统中的单相试验接地故障，在该三相电力系统中连接有包括有三个单极电压互感器的互感器配置；从连接至有故障的相的初级绕组测量初级电压以及从次级绕组测量次级电压。然后，基于这些所测量的值以及将初级电压、次级电压和与互感器配置有关的一个或更多个阻抗参数彼此关联的公式来估计与互感器配置有关的一个或更多个阻抗参数的值。根据实施例，当其值待估计的阻抗参数的数目为两个或更多个时，优选地利用迭代优化过程以通过迭代来求得最小化初级电压的测量值与初级电压的计算值之间的差的、与互感器配置有关的两个或更多个阻抗参数的值，上述初级电压的计算值是基于所述公式、所测量的次级电压以及所述两个或更多个阻抗参数的值计算。本发明的方法和设备的优点是与互感器配置有关的一个或更多个阻抗参数的值可以利用简易的设备来确定。因为该测量是在接地故障期间进行的，所以所确定的一个或更多个阻抗参数的值自动地将故障情况期间的如由电压互感器特性导致可能的测量不精确性和误差与情况考虑在内，从而，这样确定的值对这样的不精确性和误差提供了补偿。
下面将参照附图借助于优选实施例来更详细地描述本发明，其中图I示出了具有三个绕组的单极绝缘电压互感器的端子图；图2示出了具有三个绕组的单极绝缘电压互感器的主要构造；图3示出了其中每个都具有三个绕组的三个单极绝缘电压互感器的配置；图4示出了次级负载为星形连接的三个单极仪用电压互感器的等效电路；图5示出了次级负载为三角形连接(继三角形-星形转换之后)的三个单极仪用电压互感器的等效电路；以及 图6示出了根据本发明的实施例的设备。
具体实施例方式本发明的应用不限于任何具体的系统，但本发明可以结合各种电力系统来使用。此外，本发明的使用不限于采用任何具体的基频或任何具体的电压电平的系统或装置。为了分析三相网络中的三个具有三个绕组的单极绝缘电压互感器的示例性配置的性能，可以推导出图4和图5的电气等效方案。次级负载(阻抗ibg)连接至互感器的次级(测量)绕组41、42、43端子。该连接通过布线阻抗Zws来形成。图4示出了星形连接的负载，其中，共同的中性导体用布线阻抗I·来建模。在负载是三角形连接的情况下，可以使用图5中呈现的等效方案。在这种情况下，中性导体阻抗Iwn等于无穷大。可以使用对于阻抗的三角形-星形转换来获得Ibs值。三级(接地故障)绕组31、32、33以用于接地故障保护目的“开口三角形”配置连接。在开口三角形端子之间连接有电阻器Rd以防止铁磁谐振。三级负载(阻抗Zbd)连接至互感器的三级端子。该连接通过布线阻抗来形成。在图4和图5中所使用的符号mm^·
Uap=相 pa 初级相对地电压(primary phase-to-earth voltage)
Obp=相PB初级相对地电压
^lcp=相PC初级相对地电压
O·=相PA次级相对地电压 Obs =相PB次级相对地电压 Ocs =相pc次级相对地电压
LM =相PA三级相对地电压 Obt =相PB三级相对地电压 Oct =相pc三级相对地电压
Z1 =和级绕组的阻抗
22.=次级绕组的阻抗
Z3 =三级绕组的阻抗
Zws =次级布线阻抗
Zwn =次级负载的中性导体的布线阻抗
Zwd =三级布线阻抗
Zbs =次级负载阻抗
Zbd =三级负载阻抗Rd=铁磁谐振阻尼电阻NI =初级绕组中的布线的匝数N2 =次级绕组中的布线的匝数N3 =三级绕组中的布线的匝数iap =相PA初级相电流 ibp =相PB初级相电流 Iep =相PC初级相电流
ias =相PA次级相电流 Ibs =相PB次级相电流 Ics =相PC次级相电流
Oa1 =相PA初级绕组之上的电压 OM =相PB初级绕组之上的电压Ocl =相PC初级绕组之上的电压 Ua2 =相PA次级绕组之上的电压 0b2 =相PB次级绕组之上的电压 Uc2 =相PC次级绕组之上的电压
Oa3 =相PA三级绕组之上的电压
3 =相PB三级绕组之上的电压 UcS =相PC三级绕组之上的电压
WO =通过阻尼电阻器的三级电流 id1 =通过三级负载的三级电流 W=总的三级电流 Gd =开口三角形电压
OdO =阻尼电阻器之上的电压=Uat+Obl+Oct用互感器的各个纵向阻抗 1、和13来对互感器进行建模，该纵向阻抗
乏1、乏2和包括绕组电阻和漏电抗。假定这些对于每个相互感器都是相似的。例如，
21、乏2和$3的值可以从短路测试结果推导出或者从互感器的制造商获得。可以通过布线
阻抗!ws,、Zwr^zwcI将仪器的外部配线/布线的影响考虑在内。可以用阻抗Ibs和Zbd将负载考虑在内。根据图4和图5，可以写出下列公式(带“a”的公式适用于图4，带“b”的公式适用于图5)相a Uap — Zl * lap = FJal (公式 I)
..........................................................................................mmimuuui.j.■mmmUal-(22-Zi-w)·Im = Um + Zwn*(Im + ibs + Ics)(公式 2a)dal — (Z2 十 Zm，a.)* Im = Um (公式 2b )0a3 _ /3 Ti/ = (/o/ (公式 3)
N\*lap = N2* las - AM · (公式 4)Uas Zhs * las (公式. )Um = Zhs * Iax +- Zww*(lm - Iks + /c.v)(公式 5b )Ua2(公式 6)Ual (m NI) * Uai (公式 7)
相b Uhp — ZP 7/ip = (公式 8 )IJhl — (Ζ2 + Zws) * Ihs = Uhs . Zwti * (lm I Ihs I las)(公式 9a)Ub2 — (Z2 + Zws) * Λ.ν = Uhv (公式 9b )—= (公式 10)M * Ihp = Λ-2* Its + Λ'3 * Id(公式 11) /hs = Zks * Ihs (公式 12a)Uhs = Zhs * Ihs + Zww * (lm + lbs +■ Ics)(公式 12b)Uhl = (NI/Λ,I)*f/Al(公式 13)Uhl = (N3 / NI.) *IJhl (公式 14)相c Ucp -Zl* kp- - C/d (公式 15 )Uc2 -(Z2 + Zws) * Ics -= Ucs+Zwb * (lm+Iii+Ics)(公式 16a)『Λ' —(Z2 + Zmf)* /cs = Uc.f (公式 16b)Uc3^Z3*Id = Hcf(公式 17)m * Icp = m* la+m* Id (公式 is)J]cs = Zhs * Ics (公式！9a)(Jcs = Zhx * Im - Zwn * (lm f Ihx ·ι· lex)(公式 19b)UcI = (NII NI) * Uc\ (公式 20 )Uc3 = (,V3/iVI>*i7d(公式 21)以及.—MO* Rd (LJat + UM + Orf)(公式 22)MD * Iid - Zwd * Ml = (Zlul + Zwd) (公式 23)Jt/ = /Ο + Μ (公式 24)公式I至24中已知的电压假定为
Oas =相PA次级相对地电压 Ubs =相PB次级相对地电压 Dcs =相p(:次级相对地电压
已知的阻抗及与互感器相关的值为
21 =利级绕组的阻抗 Z2 =次级绕组的阻抗 Z3 =三级绕组的阻抗 h=次级电路的布线阻抗
Zwn =次级电路的中性导体的布线阻抗 Zwd =开口三角形的布线阻抗 Zbs =次级负载阻抗
Zbd =三级负载阻抗
Rd =铁磁谐振阻尼电阻NI =初级绕组中的布线的匝数N2 =次级绕组中的布线的匝数N3 =三级绕组中的布线的匝数所有其他的电压和电流可以根据次级相对地电压和已知的阻抗及与互感器相关的值来计算。从而，可以以下述方式获得精确的初级相对地电压在次级负载为星形连接且共同的中性导体布线阻抗为乏Wfl(参考图4)的情况下，公式25-27适用(公式25) Ltep =1/N2/ Zbs*(3*N 12*Zwn* Uas*Rd*Z3+6*N 12* Zwi* Uas*Z3* Zwd+
^ "TT............emmi■■ ■^ I..........I”….*"""￡>% -"—T-—-__腿·
3*N12*Zwn*Uas*Z3*Zbd+2*N12*Zwrf Uas*RcTZwd+N12*Zwn*lfas*FkfZM+ 3*N12> Zwni Ubs*Rci*Z3+6*N 12* Zwn* Obs* Z3* Zwd+
Tm2* Zwn* Obs* Z3* Zt>d+2*N 12# Zwn* UbseRdfc Zwd+N12* Zwn* Obs#Rd# Zbd+ 3*N 12* Zwn* 0cs*Rd*Z3+6*N 12i Zwn* Dcs* Z3* Zwd3#N12* Zwn* Ucs* Z3* Zbd+ 2*N1&Zwn* Ocs*Rd* Zwd+N 12* Zwn* Ucs*Rd*Zbd+2*Z1 *N32* Zwd* Obs* Zbs+ 3*Z1*N32* ZbcT Zwn* 0bs+Z1*N32*Zbd* Oas* Zws+3* Z1*N32* Zbd*Zwn* Oas+ ZrN32*Zbd*0as*Z2+ZrN32*Zbd*Uas*Zbs+Z1eN32*Rd#0aswZbs+ 8*Z1*N32*Zwd*Zwn* Ucs+3* Z1 * N32*Zbcl* Zwn* Ocs+ Z1 *N32* Zbd* Ubs'* Z2+ Z1*N32*Zbd*0cs*Z2+ZrN32#Zbcl*Ucs*Zws+Z1*N32*ZbcJ*0cs*Zbs+ ZrN32*2bd*0bs*Zws+ZrN32#Zbd*0bs*Zbs+ZrN3 fcRd*0as#Z2+ Z1*N32*Rd*0as*Zws43*Z1*N32*Rd*Zwn*Uas+3*Z1*N32*Rd*Zwn*[Jbs+ 3*Z1*N32*Rd* Zwn* Ucs+ Z1 *N32*Rd* Obs* Z2+Z1 *N32*Rcf Ucs* Z2+
Z1 *N32*Rd* Ocs* Zws+ Z1 *N32*Rd* Ocs* Zbs+ 1 *N32*Rcf Obs* Zws* Z1*N32*Rd*0bs#Zbs+2*ZrN32*Zwd*0as4Z2+2*ZrN32*Zwd*0as*Zws+
2* Z1 #N32* ZwdeOas* Zbs+6*Z1 *N32* ZwcT Zwn* Uas+
8* Z 1*N32* Zwd* Zwn* U bs+2* Z1*N32* Zwd* Obs* Z2+ 2*Z1*N32*Zwcl*0cs*Zws+2*Z1*N32*Zwd*0cs*Zbs+
2*Z1*N32* Zwd* Ubs* Zws+2* Z1*N32* Zwd* 0cs*Z2+3*N12*Uas*Z2*Rd*Z3+ 6*N12*Uas* 之 2i3*Zwd+3*N12*0as*Z2*Z3*2bd+2*N12*Dasi2*RcT 乏 wd+ N12*0as*Z2*Rd*Zbd+3*N12* Uas* Zws*Rd * Z3+6*N 12* Oas* Zws*23* Zwd+ 3*N 12* Uas* ^ws* Z3* Zbd+2*M12* Oas* Zws*Rd*Zwd+N 12*Uas* 2ws*Rd* Zbd+ 3*N 12*Das* Zbs*Rd* Z3+6*N 12* Das* Zbs* 23* Zwd+3*N 12* Uas* Zbs*Z3* Zbd+ 2*N12*Uas*Zbs*Rd*Zwd+N12*0as*Zbs*Rcl*Zbd+3*ZrN22*Uas*Rd*23+
6* Z1 *N22* Oas* Z3*Zwd+34 Z1 *N22* Uas* Z3* ZM+2* Z1 *N22* Oas*Rd* Zwd+
ZrN22*Uas*Rd*ZbdMN1ipwl3#6*Z3*ii J+3*Z3*ZbcJ^2*RcJ*Zwd+ Rcf ZM)
(公式26) G_ =
b L1 /N2/Zbs*(3*N12* Zwn*Uas*Rd* Z3+6*N 12* Zwn* Oas* Z3* Zwd+3*N12*Zwn*0as*Z3*Zbd+2*N12*Zwn*0as*Rd*Zwd+N12*Zwn*0as*Rcl*Zbcj+3*N 12* Ucs* Z2*Rd* Z3+6*N12* Oes* Z2* Z3* Zwd+3*N 12*Dcs*Z2* Z3* Zbd+
2*N 12* Ocs* Z2*Rd* Zwd+N 12* Ocs* Z2*Rd* Zbd+3*N12* Dcs* Zws* Rd* Z3+
6* N12* Ucs* Zws* Z 3* Zwd+3* N12* U cs* Zws* Z3* Zbd+
2*N12* Ucs* ZwssRcf Zwd+N 12* Ucs*Zws*Rd* Zbd+3*N 12* Ucs* Zbs*Rd*Z3+6*N12*Ocs*Zbs*Z3*Zwd+3*N12*Ocs*Zbs*Z3*Zbd+ 2*N12*Dcs*Zbs*Rd* Zwd+N 12* Ucs* Zbs*Rd*ZM+3*ZrN22* 0cs*Rd*Z3+
6* 21 *N2z*0cs* Z3* Zwd+3*Z1 *N22# Dcs* Z3*Zbd+2* Z1 *N22* Ocs*Rd* Zwd+Z1*N22*Ucs*Rd*Zbd+3*N12*Zwn*0bs*Rd*Z3+8*N12*Zwn*0bs*Z3*Zwd+
3*N 12 Zwrf Obs* Z3* ZM+2*N 12* Zwn* Ubs*Rc!*Zwd+N12* Zwn* Obs*Rd*Zbd+3*N 12*Zwn* Ocs*Rd* Z3+6*N12* Zwn*0cs*Z3* Zwd+
3*N 12* Zwn* Ucs* Z3*Zbd+2*N 12* Zwni Ocs4Rd* Zwd+N 12* Zwn* Des*Rcf !M+
2*Z1*N32*Zwd*0bs*Zbs+3*ZrN32#Zbd*Zwn*0bs+ZrN32*Zbd*Das*Zws+
3*Z1*N32*Zbd*Zwn*Uas+ZrN32*Zbd*0as*Z2+Z1*N32*Zbd*0as*Zbs+
Z1*N32*Rd*Das*Zbs+6#Z1*N32*Zwd*Zwn*0cs+3*Z1*N32*Zbcl*ZwiT0cs+
Z1*N32*ZbdiSrUbs*Z2+ZrN32*Zbd*0cs*Z2+ZrN32*Zbd*0cs*Zws+
Z1*N32*Zbd*0cs*Zbs+ZrN32*Zbd*Ubs*Zws+Z1*N32*Zbcl*Dbs*Zbs+
Z1 *N 32*RcP Oas* Z2+ Z1 *N 32*Rd* Oas* Zws+3* Z1 *N3z*Rd*Zwn* Oas+3*ZrN32#Rd*Zwn*Dbs+3*Z1*N32*Rd*Zwn*0cs+Z1*N32*Rd*iJbs*Z2+
Z1 *N 32*Rd* 0 CS* Z2+Z1 *N32*Rd* Dcs* Zws+ Z1 *N32*Rd*Ucs*Zbs+
Z TN32*Rcr [I bs* 乏ws+ ΓΝ 32*Rcf 0 bs* !bs+2* 之 1 *N32* wd* Oas* 22+ 2*Z1*N32*Zwd*Oas*lws+2*Z1*N32*Zwd*Oas*Zbs+
6*Z1*N32* Zwd*Zwn*Uas+6*Z1 iNs^lwcIiiZwniObS+
2*Z1*N32* ZwcT Obs* Ζ2+2*Ζ1ΛΝ32* Zwd* 0 CS* Zws+
2*Z1*N32* Zwd* Ucs*Zbs+2*Z1 *N32* Zwd* Obs* Zws+
2*Z1*N32*Zwd* Ocs* Z2)/N 1 /(3*RcT 3+6* 3* νν￡ +3*Ζ3* Zbd+2'*Rd*Zwd+Rd*Zbd)在次级负载为三角形连接的情况下，可以利用图5的等效方案。则中性导体阻抗
Iwn等于无穷大。可以使用对于阻抗的三角形-星形转换来获得^3S值。公式28-30适用(公式28) Oap =
1/3*(-3ftN12*23*Rd*Zws*0cs+6*N12*Z3*Rd*22*0as.3*N12*Z3*Rd*Z2*0bs-
3*N 12*Z3* Zbd*Z2*0bs-3*N 12* Z3* ZbcT Zws* Ocs-6*N 12*Z3* Zwd* Z2* Dcs+12*N12*Z3" Zwd* Zws* Uas-6*N 12* Z3*Zwd* Zws* Ubs+6*N12*Z3*Zbd*Z2*Uas+3*Zbs*Z1*N32,>Zbd*0as+6*N12*Z3*Rcl*Zws*0as-3*N12*Z3'*Rd*ZwseDbs-N12*Z2*Dcs*Rd*Zbd-2*N12*Z2i,Ucs*Rcl*Zwd+3*2bs*Z1*N32*Zbd*Libs+a*Zbs*Z1#N32#Zwcl*Ucs+
6*Zbs*Z1*N32* Zwd * Uas-3*N 12*Z 3*Rd*Z2*0cs +6* Zbs* Z1 *'N32* Zwd* Dbs+3*Zbs*ZrN32*Rd*Dcs+3*Zbs*Z1*N32*Zbd#Ucs+3*Zbs*Z1*N32*Rcl*0bs+
3* Zbs*Z1 *N 32*RcT Das+18* Zbs4N 12*Z3* Zwd*Uas+3* Zbs*N 12* Oas*Rd* 乏 bd-6*N12*Z3*Zwd*Zws*Ucs+6*Zbs*N12*Uas*Rcl*Zwd+9*Zbs*Nl2*Z3*Rd*iJas+9*Zbs*N12*Z3*Zbd*0as-3*ZrN22*'0cs*Rd*Z3+12#Z1*N22*0as*Zwd*Z3-3*ZrN22*0cs*Zbd*Z3-6*Z1*N22*Dcs*Zwd*Z3+2*21#N22*Uas*Rd*ZM+
4* Z1 *N22* Uas*Rd* Zwd+6* Z1 *N22*Uas* Zbd*Z3 Z1 *N22*0cs*Rd* Zbd-2*Z1*N22iS0cs*Rd*ZwcS-3*Z1*N22*0bs*Rcl*Z3-N12*2ws*Ubs*Rcl*Zbd-rN12*23*2wd*Z2*iJbs-2*N1ZftZws4'Ubs*Rcl#Zwd+6*ZrN22*[Jas#Rd*Z3+
12*N 12* Z3* Zwd* Z2* Uas-6* Z1 *N22*0bs*Zwd* Z3-2* Z1,22* Ubs*Rd* Zwd-
3*Z1*N22*0bs*Zbd*Z3-2*N12*Zws*Ucs#Rd*Zwd+2*N12*Z2*0as*Rd*Zbd+
4*N12*Z2*jjas*Rd*Zwd-ZrN22#0bs*Rcl*Zbcl-N12*Zws*Dcs*Rdl*Zbd-
3*N12*Z3*Zbd*Zws*0bs-N12*Z2*Ubs*Rd"Zbd-2*N12#Z2*Dbs*Rd*Zwd+
2*N12*Zws*0as*Rd* Zbd+4*N 12* Zws* Das*Rd*Zwd-3*N 1z*Z3*Zbd* Z2*0cs+
6*N12*Z3*Zbd*Zw *0as)/N1/Zbs/N2/(6*Zwd*Z3+3*Zbd*Z3+2*Rd*Zwd+
Rd*Zbd+3*Rd#Z3)(公式29) 0_ =-1/3*(3*N12*Z3*R<l*Zws*0cs+3*N12*Z3*Rd*Z2*Das e*N1^Z3*Rd*22*Dbs-6*N12*23*Zbci#Z2*0bs+3*N12#Z3*Zbci*Zws*0cs+e*N12*Z3*Zwcl*Z2*0cs+6*N12*Z3*Zwd*Zws* Oas-12*N12* Z3*Zw# Zws*Obs+3*N12ft23*Zbd*Z2*Uas^Zbs*ZrN32*Zbd*Uas+3*N12*Z3#Rcl*Zws#0as-6#N12*Z3*Rd*Zws*Ubs+N12*Z2*[lcs*RcJ*Zbd+2*N12*Z2*IJcs*Rd*Zwcl 3*Zbs*ZrN32#ZbriJbs-6*Zbs*21*N32*ZwrOcs-6*Zbs*Z1*N32#Zwd*Das+3*N 12*Z3*Rd# Z2* Ucs-6* Zbs* Z1 *N32* Zwcf 0bs-3w Zbs* Z1 #N32*Rd* Ocs·3*Zbs*Z1*N32*Zbd*Ucs-3*Zbs*ZrN32*Rcl*Ubs-3#Zbs*ZrN32*RcJ*0as+rN12*23* Zwd* Zws* 0cs+3* Z1 *N22* OcsltRd* 之 3+6* 之 1 *N22* Uas* Zwcf Z3+3*Z1*N22*0cs*Zbd*Z3+6*Z1*N22*0cs+ZwcJ*Z3+Z1 *N22'* Uas*Rd# Zbd+
2* Z1,22* Oas#Rd* Zwd+3*Z1*N22· Oas* Zbd*Z3+Z1*N22* Ocs*Rd* Zbd+ 2* 21,22* Dcs*Rd* Zwcf-6* Z1 *M2Z* Ubs*Rd* Z3-2#N12* Zws* ObseRde Zbd-12*N 12* Z3* Zwd#Z2* 0bs-4#N 1 # Zws* Ubs*Rd* Zwd +3*Z1*N22*0as*Rd*Z3+6*N12*Z3*Zw�J*Z2#Uas-12*ZrN22*0bs*Zwcl*Z3-4*ZrN22*Ubs*Rcl*Zwd-6#ZrN22-[lbs*Zbcl#Z3+2*N12*Zws^0cs*Rcl#Zwd+N12#Z2*Uas*Rd*Zbd+2*N12*Z2Oas*Rd*Zw<J-2,'Z1*N22*0l)S*Rd*Zbcl-9*N12*2bs*23*Rd*Ubs-9*N12*Zbs* Z 3* Zbd* 0bs-6*N 12%Ubs* Zbs*Rd* Zwd-3*N12* Obs* ZbseRd* Zbd-
1r N12* Zbs* Z3* zwd- 0bs+fsl12#Zws*0cs*Rd*Zbcl-6*N 12* Z3* Zbd* Zws* Obs-2*N12*Z2*0bs*Rd*Zbd-4*N1J*Z2*Ubs*Rci*ZwcJ+N12*Zws*0as,,RcJ*Zbd+
2*N 12*Zws* Oas*Rd* Zwd+3*N 12#Z3*Zbd*Z2* 0cs+3*N 12* Z3* Zbd* Zws* Uas)/N1/Zbs/N2/(6*Zwd*Z3+3*ZbcJ*Z3+2*RcjeZwd+Rcl*Zbd+3*Rci*Z3)(公式30) Ucp *-1 /3*(-6*N 12* Z3*Rd* Zws* 0cs+3*N 12* Z3*Rd* Z2* Uas+
3*N 12*Z3*Rd* Z2*Ubs+3*N 12*Z3*Zbd*Z2*0bs~6*N12*Z3* Zbd*Zws* Ocs-12*N 12* Z3* Zwd* Z2*0cs+6*N12* Z3* Zwd* Zws* Uas+
e*N12#Z3#Zwd*Zws*0bs+3*N12*Z3*Zbd*Z2*Uas-3*Zbs*ZrN32*Zbcl*Das+3*N 12*Z3*Rd* Zws* Uas+3*N 12*Z3*Rd* Zws* 0 bs-2*N 12* Z2* 0cs*Rd* Zbd-4*N12*Z2*0cs*Rd*Zwd-3*Zbs*2rN32*Zbd*Dbs 6*Zbs*ZrN3z*Zwcl"Ucs-6* Zbs*Z1 *N32* Zwcf Uas^*N 12* Z3*R# Z2* 0es-6* Zbs*Z1 *N32* Zwd* Dbs-3*Zbs*ZrN32*Rd*Ucs-3*Zbs*ZrN32*Zbd*0cs-3*Zbs*ZrN32*Rd,*Ubs-3*Zbs*ZrN32*Rd*Uas-12*N12*Z3#Zwd*Zws*0cs-6*ZrN22*0cs*Rd*Z3+6*zrN22*Das*Zwd*Z3-6*Z1*N22*0cs*ZbcJ*Z3-12wZrN22*Dcs*Zwcl*23+Z1*N22*Uas*Rcf*Zbd+2*Z1*N22#0as*RrZwcJ+3*ZrN22*0as*Zbd*Z3- 2* Z1 *N22* Dcs#Rd* Zbd-4*Z1 *N22* 0cs*Rd*Zwd+3* Z1 *N22* Obs*Rd* 13+
NI2* Zws* Ubs*Rd*Zbd+6*N12* Z3* Zwd*Z2* 0bs+2*N12* Zws* LI bs* Rd* Zwd+3* Z1 *N22* Uas*Rd*Z3+6*N12*Z3*Zwd* Z2*0as+6*Z1 *N22*Ubs*Zwd* Z3+2*Z1*N2z*0bs*Rd*Zwd+3*ZrN22*0bs*Zbd*Z3~4*N12aZws*0cs*Rd*Zwd+N12#Z2*Uas*Rd*Zbd+2*N12*Z2*0as*Rd*Zwd+Z1*N22*Dbs*Rd*Zbd-2*N12*Zws*0cs*Rd*Zbd+3*N12*Z3*Zbd*Zws*Ut3S+N12*Z2*Ubs*Rd#Zbd+2*N12*Z2*Ubs*Rd*Zwd+N12*Zws*Das*RrZbd+2*N12*Zws*Das*Rd*Zwd-6*N12*Z3* Zbd#Z2* 0cs+3*N 12* Z3*Zbd*Zws* 0as-18*N 12* Zbs*23* Zwd* Ocs-r N12* Zbs* 23* Zbd* Ocs-6,12*Zbs* 0cs*Rd* Zwd-3#N 12* Zbs* DcsstRd* ZM-9*N12*Zbs*Z3*Rd*Ucs)/N1/Zbs/N 2/(6* Zwd*Z3+3*iZbd*Z3+2*Rd* Zwd+Rd*Zbd+3*Rd<!Z3)从关于Uap、Ubp和Uep的上述公式可以看出，为了根据测量的次级电压
Oas、 Obs和[Jcs计算出初级相对地电压，例如，可能需要下列参数的值电压互感器的参数包括
h =初级绕组的阻抗 Z2 =次级绕组的阻抗
之3 =三级绕组的阻抗连接至次级绕组的电路的参数包括Zws,=次级电路的布线阻抗
乏_ =次级电路的中性导体的布线阻抗 Zbs =次级负载阻抗以及连接至三级绕组的电路的参数包括
Zwd =开口三角形的布线阻抗 Zbd =三级负载阻抗Rd =铁磁谐振(三级)阻尼电阻参数Rd(铁磁谐振阻尼电阻器的电阻)的值通常是已知的。这是因为该电阻器是 单独的部件并且定购时已标定了大小。然而，阻抗参数的一个或更多个值常常是未知的。根据实施例，对与互感器配置(例如图3中的互感器配置，连接至三相电力系统的相PA、PB和PC的初级绕组21、22和23)有关的阻抗参数的值的确定包括通过将三相电力系统的相PA、PB或PC中的一个接地来实施三相电力系统中的接地故障；从有故障的相测量初级电压；从次级绕组41、42、43测量次级电压；以及基于所测量的初级电压、所测量的次级电压、以及将初级电压关联到次级电压和与互感器配置有关的一个或更多个阻抗参数的公式来确定与互感器配置有关的一个或更多个阻抗参数的值。在仅一个阻抗参数的值未知的情况下，可以基于公式25至30中的一个公式直接计算该阻抗参数的值。在两个或更多个阻抗参数的值未知的情况下，可以使用迭代过程来确定这些值。根据实施例，当其值待被确定的阻抗参数的数目为两个或更多个时，上述确定包括通过迭代来求得最小化初级电压的测量值与初级电压的计算值之间的差的、与互感器配置有关的两个或更多个阻抗参数的这些值，所述初级电压的计算值是基于所述公式、所测量的次级电压和所述两个或更多个阻抗参数的值来获得的；以及选择所求得的值作为所确定的与互感器配置有关的两个或更多个阻抗参数的值。以下，给出了如何可以确定阻抗参数的值的更详细的示例首先，通过将三相电力系统的相PA、PB或PC中的一个接地来实施试验接地故障。优选地，在故障电流路径中包括一些故障电阻以使得有故障的相电压的振幅保持为大于零。建议为几百伏特的值(在20kV系统中)。例如，利用如能够临时安装或者是可移动的
测试装备的一部分的电压传感器来对来自有故障的相的初级电压Oap、 Obp或Dep进行
测量。优选地，电压传感器基于电阻分压器。如果可适用且由传感器制造商建议，则来自传感器的电压可以是经相角与幅度校正的。例如通过变电站的对应的IED (智能电子装置)来测量和记录来自电压互感器11、12、13的次级绕组41、42、43的次级电压Oas、 Obs 和 O·，并且例如通过可以是可移动测试装备的一部分的专用的IED来记录来自传感器的初级电压。优选地，对记录进行同步以使得可以对相移进行估计。示波器也可以用于记录，尤其当所测量的三相电压集的数目有限，例如来自站的仅一个IED的电压互感器测量被选择以用在优化过程中时。可替代地，优化过程可以针对变电站的每个IED通过利用来自这些IED的相应的记录来进行。然后，将来自电压传感器的初级电压用作参考并且用作电力系统的“真实”电压。优选地，所测量的初级电压Oap/Obp或D,和电压互感器电压Oas、Obs
和Ocs两者例如通过利用DFT(离散傅立叶变换)算法转换成相量形式。应该注意，可以利用除了电压传感器之外的其他装置来测量初级电压。事实上，可以利用任何充分地精确的测量方式。因而，本发明不限于在初级电压的测量中使用电压传感器。接下来，进行迭代优化过程，其中，利用公式25-30(或通常是将初级电压关联到次级电压和与互感器配置有关的一个或更多个阻抗参数的任何其它公式)中的一个。要使用的公式是与试验接地故障的有故障的相匹配的可适用的相电压公式25-30，即，用于相PA中的试验接地故障的公式25或28、用于相PB中的试验接地故障的公式26或29以及用于相PC中的试验接地故障的公式27或29。迭代优化过程求得以下参数中的两个或更多个参数的值 21=初级绕组的阻抗
Z2=次级绕组的阻抗Z3=三级绕组的阻抗
■mm·
Zws.=次级布线阻抗
ZwR =次级负载的中性导体的布线阻抗 Zwa =三级布线阻抗
Zbs =次级负载阻抗
Zbd =三级负载阻抗通过最小化误差eiror =其中，χ为试验接地故障中有故障的相。Uxp_meas是有故障的相的所测量的初级电压并且Uxp_calc是利用可应用公式25_30计算的有故障的相的所计算的初级电压。优化算法应该能够处理多个变量和使得所获得的参数集逼真的优选的约束，例如阻抗具有正值。因为最优化为迭代过程，所以对于参数的初始推测能够基于系统的最佳知识。优选地，接受最小化传感器与电压互感器测量之间的误差的参数集。理论上，这是给出以下的参数集error = Uxp_meas - Uxp_calc = O所应用的优化方法可以是能够多变量优化的任何已知算法，例如Nelder-Mead算法。Nelder-Mead方法是用于求得若干变量的函数的局部最小值的“简化”方法。该算法是有效的并且是计算简洁的。这个函数能从普通数学程序例如M日tlab 或GNU Octave中找到。该算法作为被称作fminsearch的函数在MatlSlb 或GNU Octave中是可获得的。例如，源代码也是可用于通过端口导入IED或其他平台。因而优选地，优化最小化所测量的初级电压与所计算的初级电压的值之间的差并且返回提供最小值的所优化的参数的相应值。应该注意所有上述列出的阻抗参数或仅选择的阻抗参数能够由优化过程来确定。然后，所有其他的参数作为预定值被固定。因而，具有预定值的阻抗参数在优化过程中用作常数。根据实施例，对于所有三个相PA、PB和PC重复参数值的上述确定。换言之，在三相的每个相中实施试验接地故障，并且使用对应的公式25-30针对每个相单独地确定一个或更多个阻抗参数的值。针对所有三个接地故障条件来确定单独的参数值的益处是所获得的参数更精确并且较好地将例如在三相系统中的可能的不对称考虑在内。根据实施例，当基于所测量的次级电压O雜、Obs、Ocs来确定初级电压
Dap Obp Oep时，然后将所获得的阻抗参数的值用于公式25-30或相应的公式中以补
偿电压互感器的误差。换言之，能够利用公式25-30、所测量的次级电压Oas、Obs和Ocs以 及所确定的阻抗参数的值来计算初级电压。如果对于所有三个相PA、PB和PC重复阻抗参数的值的确定，则优选地选择要用于每个情况的参数值使得对于相PA、PB或PC中的接地故障使用在试验接地故障期间在同一相中所确定的阻抗参数的值。例如，如果接地故障发生在相PA中，则优选地将在相PA中的试验接地故障期间确定的阻抗参数的值用在用于计算一个或更多个初级电压的公式25-30中。如果阻抗参数的值的确定仅针对一个相PA、PB或PC进行，则因此而获得的参数值可以在相PA、PB或PC的任何一个中的接地故障期间使用。根据上述实施例的任何一种或者上述实施例的组合的设备可以实施为一个单元或被配置成实施各种实施例的功能的两个或更多个独立的单元。这里，术语“单元” 一般地指物理或逻辑实体，例如物理装置或其一部分或软件例程。例如，图6示出了装置70的示
例，装置70接收作为输入的在试验接地故障期间测量的初级电压Dxp_jneas和次级电压
__Mmm
Das Obs、U Cs，并且确定并输出要如上所述确定的阻抗参数的值。预定的阻抗参数的
值可以存储在装置70中。装置70还可以包括用于实施试验接地故障的装置，例如，用于控制开关装置的控制输出C0NT。装置70还可以包括合适的用户界面。根据实施例的任何一个的设备可以借助于例如设置有合适的软件的计算机或相应的数字信号处理装备来实施。优选地，这样的计算机或数字信号处理装备至少包括为算术运算提供存储区域的工作存储器(RAM)和中央处理单元(CPU)，例如通用的数字信号处理器。CPU可以包括寄存器组、算术逻辑单元以及控制单元。该控制单元由从RAM传送到CPU的程序指令序列控制。控制单元可以包含用于基本运算的大量微指令。微指令的实施可以根据CPU设计而变化。程序指令可以通过编程语言被编码，该编程语言可以是高级编程语言，如C、Java等，或低级编程语言，如机器语言或汇编语言。计算机还可以具有操作系统，该操作系统可以向用程序指令编写的计算机程序提供系统服务。优选地，实施本发明的计算机或另外的设备还包括合适的输入装置和输出装置。也可以使用用于实施根据实施例的任何一个的功能的专用集成电路或电路和/或分立部件和器件。本发明能够在现有的系统元件如一个或更多个IED中实施，或者通过使用单独的专用元件或器件以集中或分布的方式来实现。用于电力系统的现有的装置如IED可以包括能够用于根据本发明实施例的功能中的处理器和存储器。因此，(如在现有装置中)实施本发明的实施例所需的所有修改和配置可以作为软件例程来执行，其可以被实现为添加或更新的软件例程。如果通过软件实现本发明的功能，则这样的软件能够设置为包括计算机程序代码的计算机程序产品，当在计算机上运行时，所述计算机程序代码使计算机或相应的设备执行如上所述的根据本发明的功能。这种计算机程序代码可以被存储或通常包含在计算机可读介质上如合适的存储器，例如快闪存储器或磁盘存储器，所述计算机程序代码可以由快闪存储器或磁盘存储器加载到执行程序代码的一个单元或多个单元。另外，实施本发明的这样的计算机程序代码可以经由例如合适的数据网络被加载到执行计算机程序代码的一个单元或多个单元，并且所述计算机程序代码可以取代或更新可能存在的程序代码。 对本领域普通人员明显的是，随着技术的进步，可以以各种方式实施本发明构思。 本发明及其实施例不限于上面描述的示例，而是可以在权利要求的范围内变化。
权利要求
1.一种用于确定与互感器配置有关的阻抗參数的值的方法，所述互感器配置包括三个单极电压互感器(11、12、13)，每个所述单极电压互感器至少具有初级绕组(21、22、23)、次级绕组(41、42、43)和三级绕组(31、32、33)，其中所述初级绕组连接至三相电カ系统的相(PA、PB、PC)并且所述电压互感器的所述三级绕组彼此连接为开ロ三角形，其特征在于，所述方法包括 a)通过将所述三相电カ系统的所述相(PA、PB、PC)中的ー个接地来实施所述三相电カ系统中的接地故障； b)从所述有故障的相測量初级电压； c)从所述次级绕组(41、42、43)測量次级电压；以及 d)基于所测量的初级电压、所测量的次级电压以及将所述初级电压关联至所述次级电压和与所述互感器配置有关的ー个或更多个阻抗參数的公式来确定与所述互感器配置有关的所述ー个或更多个阻抗參数的值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在干，当其值被确定的所述阻抗參数的数目为两个或更多个时，步骤d)包括 通过迭代求得最小化所述初级电压的测量值与所述初级电压的计算值之间的差的、与所述互感器配置有关的所述两个或更多个阻抗參数的值，所述初级电压的所述计算值是基于所述公式、所测量的次级电压和所述两个或更多个阻抗參数的所述值获得的；以及 选择所求得的值作为所确定的与所述互感器配置有关的所述两个或更多个阻抗參数的值。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，步骤a)至d)是针对所有三个相(PA、PB、PC)进行的。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，与所述互感器配置有关的所述阻抗參数包括所述电压互感器(11、12、13)的ー个或更多个阻抗參数、连接至所述次级绕组(41、42、43)的电路的ー个或更多个阻抗參数、和/或连接至所述三级绕组(31、32、33)的电路的ー个或更多个阻抗參数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电压互感器(11、12、13)的所述阻抗參数包括所述初级绕组(21、22、23)的阻抗、所述次级绕组(41、42、43)的阻抗、和/或所述三级绕组(31、32、33)的阻抗。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，连接至所述次级绕组(41、42、43)的所述电路的所述阻抗參数包括次级负载阻抗和/或次级布线阻杭。
7.根据权利要6所述的方法，其特征在干，当所述次级负载阻抗为星形连接时，连接至所述次级绕组(41、42、43)的所述电路的所述阻抗參数包括次级中性导体阻杭。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，连接至所述三级绕组(31、32,33)的所述电路的所述阻抗參数包括三级负载阻抗和/或三级布线阻杭。
9.一种用于确定与互感器配置有关的阻抗參数的值的设备，所述互感器配置包括三个单极电压互感器(11、12、13)，每个所述单极电压互感器至少具有初级绕组(21、22、23)、次级绕组(41、42、43)和三级绕组(31、32、33)，其中所述初级绕组连接至三相电カ系统的相(PA、PB、PC)并且所述电压互感器的所述三级绕组彼此连接为开ロ三角形，其特征在于，所述设备包括用于通过将所述三相电カ系统的所述相(PA、PB、PC)中的ー个接地来实施所述三相电力系统中的接地故障的装置(70)； 用于从所述有故障的相測量初级电压的装置(70)； 用于从所述次级绕组(41、42、43 )測量次级电压的装置(70 );以及 用于基于所测量的初级电压、所测量的次级电压以及将所述初级电压关联至所述次级电压和与所述互感器配置有关的ー个或更多个阻抗參数的公式来确定与所述互感器配置有关的所述ー个或更多个阻抗參数的值的装置(70)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，当其值待确定的所述阻抗參数的数目为两个或更多个时，所述用于确定的装置(70)被布置成 通过迭代求得最小化所述初级电压的测量值与所述初级电压的计算值之间的差的、与 所述互感器配置有关的所述两个或更多个阻抗參数的值，所述初级电压的所述计算值是基于所述公式、所测量的次级电压和所述两个或更多个阻抗參数的所述值获得的；以及 选择所求得的值作为所确定的与所述互感器配置有关的所述ー个或更多个阻抗參数的值。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在干，与所述互感器配置有关的所述阻抗參数包括所述电压互感器(11、12、13)的ー个或更多个阻抗參数、连接至所述次级绕组(41、42、43)的电路的ー个或更多个阻抗參数、和/或连接至所述三级绕组(31、32、33)的电路的ー个或更多个阻抗參数。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述电压互感器(11、12、13)的所述阻抗參数包括所述初级绕组(21、22、23)的阻抗、所述次级绕组(41、42、43)的阻抗、和/或所述三级绕组(31、32、33)的阻抗。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，连接至所述次级绕组(41、42、43)的所述电路的所述阻抗參数包括次级负载阻抗和/或次级布线阻杭。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，当所述次级负载阻抗为星形连接时，连接至所述次级绕组(41、42、43)的所述电路的所述阻抗參数包括次级中性导体阻杭。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的设备，其特征在于，连接至所述三级绕组(31、32、33)的所述电路的所述阻抗參数包括三级负载阻抗和/或三级布线阻杭。
全文摘要
一种用于确定与互感器配置有关的阻抗参数的值的方法和设备，该互感器配置包括三个单极电压互感器(11、12、13)，每个单极电压互感器至少具有初级绕组(21、22、23)、次级绕组(41、42、43)和三级绕组(31、32、33)，其中，初级绕组连接至三相电力系统的相(PA、PB、PC)，其中，该设备包括用于实施三相电力系统中的接地故障的装置；用于从有故障的相测量初级电压的装置；用于从次级绕组(41、42、43)测量次级电压的装置；以及用于基于所测量的初级电压、所测量的次级电压以及将初级电压关联至次级电压和一个或更多个阻抗参数的公式来确定与互感器配置有关的一个或更多个阻抗参数的值的装置。
文档编号G01R35/02GK102859372SQ201180019761
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年4月19日
发明者阿里·瓦尔罗斯, 扬内·阿尔托宁 申请人:Abb技术有限公司
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