專利名稱：線路故障檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓直流輸電領(lǐng)域，并且具體地說，涉及在高壓直流輸電系統(tǒng)的電極線路中的故障檢測。
背景技術(shù)：
在HVDC系統(tǒng)中，借助于一條或多條HVDC線路連接兩個或更多個HVDC變流器站， 其中，HVDC線路用于將高壓直流電從ー個HVDC變流器站攜帶到另ー HVDC變流器站。在單極HVDC傳輸中，單條HVDC線路連接兩個HVDC變流器站，并且電流能夠經(jīng)由地返回。在雙極HVDC傳輸中，借助于兩條HVDC線路連接兩個HVDC變流器站。電流因此能夠經(jīng)由HVDC 線路返回，并且在正常操作中，沒有不平衡的接地或中性電流。然而，如果在雙極系統(tǒng)中變流器之一中出現(xiàn)斷電,則電流必須經(jīng)由地或經(jīng)由中性導線返回。
為避免任何不平衡電流造成不可接受的干擾或腐蝕，具有最接近地的電勢(經(jīng)常稱為站中性部分)的HVDC變流器的部分通常經(jīng)由電極線路連接到位于遠處的接地電極，或者經(jīng)由兩個HVDC變流器站之間的金屬回路導線連接到另ー HVDC變流器站的站中性部分。 在后ー情況下，兩個HVDC變流器站的站中性部分均僅在ー個點接地，這例如可以是HVDC變流器站之ー的接地柵極，并且因此沒有接地電流。
電極線路的操作電壓低。通常情況下，在HVDC線路中在額定電流的電極線路的操作電壓是幾千伏，而金屬回路導線的操作電壓經(jīng)常更大，這是因為金屬回路導線通常情況下更長。在雙極HVDC系統(tǒng)中，電極線路電流在平衡操作時為零且因此電極線路電壓在平衡操作時為零。因此，由于故障不暗示電極線路電壓的任何顯著降低，因此，除非采取特殊措施，否則，在電極線路上的任何故障能夠長時間保持未檢測到。
電極線路的長度經(jīng)常達20公里或更長，以便確保任何強電流將被引導到在接地電極中線路電流的注入將對HVDC站或周圍環(huán)境造成很少干擾或不造成干擾(例如，通過腐蝕)的地理位置。電極線路的接地電極通常位于具有對遠程地(例如，對地球的巖漿)的低阻杭，并且離任何城鎮(zhèn)、地下管道、鉄路等有足夠距離的地理位置。
在下述內(nèi)容中，術(shù)語電極線路將用于表示金屬回路導線，及連接HVDC站的DC站中性部分到接地電極的電極線路。
有接地故障的電極線路能夠造成安全危險，這是因為經(jīng)由電極線路引導的電流隨后將被引導到不受控制的地理位置，可能傷害人類以及造成當?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施的腐蝕。此外，在雙極系統(tǒng)中發(fā)生某個極斷電的情況下，如果電極線路具有接地故障，則剩余的極將通常也要跳閘以便清除電極線路接地故障。兩個極的此類停電一般對社會及對HVDC線路運營商均會造成嚴重損失。此外，在正常操作條件下，有接地故障的電極線路能夠?qū)χ車h(huán)境造成損壞，例如，地下管道的腐蝕。
因此，需要用于監(jiān)視在HVDC系統(tǒng)中的電極線路以便檢測諸如接地故障或短路等故障的方式。此外，由于電極線路通常延伸超過數(shù)十公里，因此，經(jīng)常希望不但檢測線路故障的存在，而且確定故障的大約位置，以便能夠輕松、快速地處理故障。
US 6518719中公開了一種檢測在雙極HVDC系統(tǒng)中包括兩條引線的故障電極線路的方法。通過使用具有兩個高壓繞組和一個低壓繞組(低壓繞組連接到脈沖生成器的輸出端)的變換器，在推/拉模式中從對地不平衡脈沖形成對地平衡脈沖。隨后，將脈沖饋送到兩個電極引線中，記錄回波曲線并將其與目標回波曲線進行比較。脈沖進入電極引線的點的位置距分支點(即，電極線路分叉進入兩條引線的點)有對應于X/4的距離，X是饋送脈沖的中心頻率的波長。在回波差異曲線周圍放置的容限帶被超過時，生成故障信號
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的一個問題是如何改進用于檢測HVDC系統(tǒng)中電極線路中的故障的故障檢測系統(tǒng)的可靠性。此問題通過用于檢測HVDC系統(tǒng)中電極線路上的線路故障的故障檢測系統(tǒng)而得以解決，其中，電極線路包括并聯(lián)的第一分支和第二分支。線路故障檢測系統(tǒng)包括
第一脈沖生成電路，具有經(jīng)由第一注入線路可連接到第一分支的觸發(fā)輸入端和輸出端，第一脈沖生成電路設(shè)置成在接收到觸發(fā)信號時在輸出端生成第一電脈沖；
第二脈沖生成電路，具有經(jīng)由第二注入線路可連接到第二分支的觸發(fā)輸入端和輸出端，第二脈沖生成電路設(shè)置成在接收到觸發(fā)信號時在輸出端生成與第一脈沖有相反極性的電脈沖；
第一電流測量裝置，設(shè)置成生成指示第一分支線路中出現(xiàn)的電信號的信號；
第二電流測量裝置，設(shè)置成生成指示第二分支線路中出現(xiàn)的電信號的信號；以及 監(jiān)視裝置，具有到第一電流測量裝置和第二電流測量裝置的連接，監(jiān)視裝置設(shè)置成記
錄
來自第一電流測量裝置的第一已記錄信號圖案，第一已記錄信號圖案包括第一分支線路上響應電脈沖信號的生成而出現(xiàn)的信號，以及
來自第二電流測量裝置的第二已記錄信號圖案，第二已記錄信號圖案包括第二分支線路上響應電脈沖信號的生成而出現(xiàn)的信號。該問題還通過一種檢測HVDC系統(tǒng)中電極線路中線路故障的方法而得以解決,其中，電極線路包括并聯(lián)的第一分支和第二分支。該方法包括
生成經(jīng)由第一注入線路到第一分支上的第一電脈沖；
生成經(jīng)由第二注入線路到第二分支上的第二電脈沖；
響應電脈沖信號的生成，記錄表示第一分支線路上出現(xiàn)的電信號的第一已記錄信號圖案；以及
響應電脈沖信號的生成，記錄表示第二分支線路上出現(xiàn)的電信號的第二已記錄信號圖案。通過故障檢測系統(tǒng)和方法，實現(xiàn)了能夠改進由用于檢測電極線路中故障的故障檢測系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)的質(zhì)量，基于這些數(shù)據(jù)，執(zhí)行故障檢測。分別到第一分支和第二分支上電脈沖的獨立生成及分別表示第一注入線路和第二注入線路上電信號的第一信號圖案和第二信號圖案的獨立記錄的可能性增加了收集的數(shù)據(jù)中的信息內(nèi)容，由此有利于關(guān)于電極線路上是否存在故障的更可靠分析。不同于如在例如US 6518719中所述現(xiàn)有技術(shù)電極線路故障檢測系統(tǒng)，其中只能夠獲得表示極模式傳送的信號圖案，第一信號圖案和第二信號圖案的獨立記錄允許從單個故障檢測事件中推導表示極模式傳送、接地模式傳送和組合的極模式與接地模式傳送的信號圖案。其中能夠最好地辨認故障的傳送模式通常在不同故障類型之間改變。因此，通過提供獲得表示不同傳送模式的信號圖案的可能性，改進了檢測到不同類型的故障的可能性。
到第一分支和第二分支上的電脈沖的獨立生成的可能性允許在稱為同時注入模式、其中同時傳送兩個互補脈沖的情形中和在稱為單一信號注入模式、其中在某個時間將電脈沖注入到一個分支線路中的情形中收集數(shù)據(jù)。在同時注入模式中，兩個互補脈沖在磁性和電容上耦合，并且因此檢測到的信號圖像在兩種情形之間不同。與其中僅同時注入模式可用的US 6518719的電極線路故障檢測系統(tǒng)相比，能夠獲得有關(guān)線路故障檢測系統(tǒng)的狀態(tài)的另外的信息。
本故障檢測系統(tǒng)優(yōu)于US 6518719中公開的系統(tǒng)的又一優(yōu)點是可設(shè)置本故障檢測系統(tǒng)，以便能夠使用單極性的電脈沖。通過提供単獨的脈沖生成電路，在脈沖生成電路的輸出側(cè)不需要在生成的電脈沖包括DC分量的情況下受飽和的影響的組件。一般而言，與在要生成雙極性的脈沖的情況下相比，設(shè)置成生成單極性脈沖的脈沖生成電路能夠保持得更簡單。
在一個實施例中，故障檢測系統(tǒng)還包括比較機構(gòu)，比較機構(gòu)設(shè)置成從第一已記錄信號圖案和第二已記錄信號圖案的相加和/或相減中生成至少ー個另外的已記錄信號圖案。由此實現(xiàn)了在故障檢測系統(tǒng)內(nèi)能夠執(zhí)行對電極線路的狀態(tài)的改進分析。
在一個實施例中，故障檢測系統(tǒng)包括樣本寄存器，樣本寄存器設(shè)置成存儲至少ー 個樣本信號圖案，至少ー個樣本信號圖案指示在特定情形中預期的預期信號圖案。由此實現(xiàn)了能夠比較電極線路的當前電行為與不同情形中的預期電行為。在此實施例中，故障檢測系統(tǒng)可包括比較機構(gòu)，比較機構(gòu)設(shè)置成比較至少ー個已記錄信號圖案和至少ー個樣本信號圖案，并且設(shè)置成如果檢測到超過偏差門限的偏差，則生成故障指示信號。由此實現(xiàn)了 HVDC系統(tǒng)的操作員可自動接收到有關(guān)檢測到的電極線路上的問題的指示。此外，比較機構(gòu)可設(shè)置成如果檢測到超過偏差門限的偏差，則推導到引發(fā)偏差的故障的距離的估計，并且設(shè)置成生成指示所述距離估計的故障指示信號。由此實現(xiàn)了 HVDC系統(tǒng)的操作員可自動接收到檢測到的問題的大致距離的指示。
故障檢測系統(tǒng)可還包括觸發(fā)裝置，觸發(fā)裝置具有經(jīng)由觸發(fā)輸出端到第一脈沖生成電路的觸發(fā)輸入端和第二脈沖生成電路的觸發(fā)輸入端的連接，觸發(fā)裝置設(shè)置成在觸發(fā)輸出端生成至少ー個觸發(fā)信號以啟動故障檢測事件。例如能夠設(shè)置觸發(fā)裝置，以便觸發(fā)信號能夠選擇性地發(fā)送到第一脈沖生成電路和第二脈沖生成電路之一；有序地發(fā)送到第一脈沖生成電路和第二脈沖生成電路；或同時發(fā)送到第一脈沖生成電路和第二脈沖生成電路。由此實現(xiàn)了故障檢測系統(tǒng)可在不同注入模式中操作同時注入模式，其中信號的衰減小，并且其中第一已記錄信號圖案包括源于第二電脈沖的信號，且反之亦然；以及單一信號注入模式， 其中，第一信號圖案和第二信號圖案包括源于脈沖信號只到一個線路分支205a或205b中的注入的信號。通過應用兩種注入模式，可從已記錄信號圖案提取另外的信息。
故障檢測系統(tǒng)可包括第一注入線路和第二注入線路，其中，可變電感分別與第一注入線路和第二注入線路串聯(lián)。因此，例如能夠設(shè)置故障檢測系統(tǒng)，以便如果第一電脈沖和第二電脈沖同時進入電極線路，則可變電感采用比如果第一電脈沖和第二電脈沖在不同時間點進入分支線路更低的值；或者能夠在第一故障檢測事件中應用電感的更高值，并且如果檢測到可疑故障，則能夠降低電感，以及能夠執(zhí)行第二故障檢測事件以便更好地確定可疑故障的位置?？赡芤允沟蒙傻碾娒}沖的幅度可改變的方式設(shè)置任何一個上述權(quán)利要求的線路故障檢測系統(tǒng)的脈沖生成電路。如果已記錄信號圖案的改進分辨率是符合需要的，則這可以是有利的。在下面的詳細描述和附圖中闡明本發(fā)明的另外的方面。


圖Ia是單極HVDC系統(tǒng)的示例的示意圖。圖Ib是雙極HVDC系統(tǒng)的示例的示意圖。圖2是用于檢測HVDC系統(tǒng)的電極線路中故障的故障檢測系統(tǒng)的示例的示意圖。圖3a是在故障檢測系統(tǒng)中能夠記錄的信號圖案的示例的示意圖。圖3b是在已發(fā)生電極線路故障時與圖3a的信號圖案對應的信號圖案的示意圖。圖4是監(jiān)視裝置的示例的示意圖。圖5是設(shè)置成生成電脈沖的脈沖生成電路的示例的圖示。圖6是故障檢測系統(tǒng)的一實施例的示例的示意圖，其中，注入線路的阻抗可以不同。圖7a_c是脈沖生成電路的不同實施例的圖示，其中，生成的電脈沖的幅度可以不同。圖8是以示意圖方式示出檢測HVDC系統(tǒng)中電極線路中故障的方法的流程圖。圖9是以示意圖方式示出監(jiān)視裝置的示例的備選方式。
具體實施例方式在圖Ia中以示意圖方式示出其中借助于HVDC線路110連接兩個HVDC變流器站105的HVDC系統(tǒng)100的示例。為便于說明，在圖Ia中只示出一個HVDC變流器站105或簡稱 HVDC 站 105。圖Ia所示HVDC站105連接到AC電源107 (系統(tǒng)100的HVDC站105通常連接到AC電源107或AC網(wǎng)絡)。圖Ia的HVDC系統(tǒng)100示為單極HVDC系統(tǒng)，其中，兩條接地電極線路115用于回路電流。雖然在圖Ia中只示出電極線路115之一，但類似的電極線路115連接到HVDC線路110的另一端處的HVDC站105。圖Ia的系統(tǒng)100的電極線路115的一端連接到接地電極120，而另一端連接到HVDC站105的DC站中性部分125。圖Ia的系統(tǒng)的每個HVDC站105具有一個HVDC變流器135和分隔HVDC系統(tǒng)100的DC側(cè)與AC側(cè)的變換器145。HVDC系統(tǒng)100通常包括另外的設(shè)備，而為簡明起見，這些設(shè)備已被省略。在圖Ib中，以示意圖方式示出了 HVDC系統(tǒng)100的另一示例。圖Ib的HVDC系統(tǒng)100示為雙極HVDC系統(tǒng)，其中，兩條HVDC線路IlOa和IlOb用于在兩個HVDC站105之間攜帶主電流。如圖Ia中一樣，為簡明起見，只示出一個HVDC站105。圖Ib的雙極HVDC系統(tǒng)100的HVDC站105包括設(shè)置成具有不同極性的兩個HVDC變流器135a和135b。在雙極HVDC系統(tǒng)100中，HVDC站105通常經(jīng)由DC站中性部分125連接到電極線路115。在一些、(未示出的)配置中，經(jīng)由兩條HVDC線路IlOa和IlOb連接的兩個雙極HVDC站105具有公共接地電極120，以便連接到HVDC站105之一的電極線路115能夠視為擴展到另一 HVDC站105的接地電極120，在此配置中的電極線路經(jīng)常稱為金屬回路導線。在雙極HVDC系統(tǒng)100的正常操作期間，HVDC線路的電流是均衡的，并且在電極線路115中沒有電流。在HVDC線路IlOa或IlOb中發(fā)生接地故障的情況下，電極線路115中的電流將等于額定電流。在圖Ib的HVDC變流器135a停電的情況下，HVDC線路IlOa中的電流將為零，并且在電極線路115中的電流幅值等于在HVDC線路IlOb中電流的幅值。經(jīng)由電極線路115和接地電極120，以安全方式將電流引導到地。如果HVDC變流器135a或105b不操作，則電極線路115能夠用于回路電流，并且圖Ib的HVDC系統(tǒng)100仍能夠保持操作。如上所提及的一樣，除非采取特殊措施，否則在電極線路115中的故障可長時間保持未檢測到，這是因為在雙極HVDC系統(tǒng)的正常操作期間，或者在單極HVDC系統(tǒng)的低負載時，通過電極線路115發(fā)生低壓降或無壓降。
在圖2中示出了用于檢測電極線路115上的線路故障的故障檢測系統(tǒng)200的示例，電極線路115分別包括第一分支和第二分支205a和205b。圖2的電極線路115的第一分支和第二分支205a和205b并聯(lián)在HVDC站105的DC站中性部分125或簡稱的站中性部分125與DC接地電極120之間。圖2的故障檢測系統(tǒng)200分別包括第一脈沖生成電路和第二脈沖生成電路210a和210b。第一脈沖生成電路210b的輸出端213a經(jīng)由具有串聯(lián)注入電容器215a的注入線路214a在進入點212a連接到第一分支205a。第二脈沖生成電路210b的輸出端213b經(jīng)由具有串聯(lián)注入電容器215b的注入線路214b在進入點212b連接到第二分支205b。注入電容器215a和215b用于保護故障檢測系統(tǒng)200，防止例如由于打雷、電極線路115連接到的HVDC站105中的極停電等而在電極線路115中出現(xiàn)的任何強DC電流。在進入點212a與接地電極120之間的距離能夠有利地與在進入點212b與接地電極120之間的距離相同，以便脈沖從進入點212行進到接地電極120所需的時間對兩個分支是相同的。第一脈沖生成電路210a設(shè)置成在輸入端220a接收到觸發(fā)信號時在輸出端213a生成電脈沖。第二脈沖生成電路210b設(shè)置成在輸入端220b接收到觸發(fā)信號時在輸出端213b生成與第一脈沖生成電路210a生成的脈沖有相反極性的互補電脈沖。觸發(fā)信號例如能夠是由如下所述觸發(fā)裝置生成的電信號；經(jīng)由觸發(fā)輸入端(例如，按鈕或桿形式的觸發(fā)輸入端220a/b)手動提供到脈沖生成電路的信號等。圖2的故障檢測系統(tǒng)200示為包括電阻器222a和222b，其中，電阻器222a (222b)連接在地和注入線路214a(214b)上的點之間，而注入線路214a(214b)在脈沖生成電路210a (210b)與注入電容器215a (215b)之間。電阻器222a和222b用于在電脈沖已分別注入到分支線路205a或205b中時分別使注入電容器215a和215b放電。能夠經(jīng)由注入電容器215a和215b重復地傳送單極性的電脈沖，電阻器222a和222b分別允許注入電容器215a和215b在脈沖之間放電。在分支205a/b的站中性端，應用線路陷波器227a/b以便調(diào)整在此端的線路阻抗將是有利的，這樣，通過電極線路115傳送，而不是通過HVDC站105傳送注入到電極線路分支205a和205b中的大部分脈沖信號。線路陷波器227例如能夠是反應器，其中，選擇反應器的電感，以便與電極線路115的浪涌阻抗相比，用于脈沖的阻抗高。
故障檢測系統(tǒng)200還包括觸發(fā)裝置225，觸發(fā)裝置225設(shè)置成在某些情況下生成觸發(fā)信號，諸如例如以某些時間間隔；懷疑電極線路故障時；經(jīng)由用戶接ロ接收進行此操作的指示時；或者在其它適合情況下。觸發(fā)裝置225的輸出端230a連接到脈沖生成電路210a 的輸入端220a，并且輸出端230b連接到脈沖生成電路210b的輸入端220b。輸出端230a 和230b可實現(xiàn)為或可不實現(xiàn)為相同輸出端。例如能夠設(shè)置觸發(fā)裝置225，以便經(jīng)由連接到生成觸發(fā)信號的電路的控制裝置(例如，按鈕或桿)能夠手動操作它，和/或能夠由計算機化控制系統(tǒng)操作生成觸發(fā)信號的電路。
在一個實施例中，觸發(fā)裝置225設(shè)置成在不同操作模式中操作其中同時在輸出端230a和230b生成觸發(fā)信號的第一操作模式和其中在某ー時間在輸出端230a和230b之一生成觸發(fā)信號的第二操作模式。在同時操作模式中，相反極性的電脈沖將同時進入第一分支和第二分支205a和205b。第一分支和第二分支205a和205b的位置通常相互接近。通過同時發(fā)送相反極性的互補電脈沖到兩個分支中，實際上在周圍環(huán)境(通常是地)中將不誘發(fā)電流，并且因此與如果在某一時間在ー個分支線路205中生成電脈沖相比，信號的衰減將更小。由于如果從進入點212a到接地電極120的距離和從進入點212b到接地電極120 的距離大約相同，則兩個互補脈沖同時到達接地電極120，因此，在此操作模式中在接地電極120與信號脈沖之間將沒有交互或有可忽略的交互。因此，即使在電極線路115的接地電極端不提供調(diào)整電極線路115的阻抗的調(diào)整電路，在接地電極120處接地模式的任何反射在此操作模式中也是可忽略的。
然而，如下面將進ー步討論的一祥，在某一時間將電脈沖信號發(fā)送到ー個分支線路205/205b中能夠是有利的，例如，在懷疑電極線路故障的情況下。因此，在ー種操作模式中，觸發(fā)裝置225在某一時間在ー個輸出端230a和230b生成觸發(fā)信號。觸發(fā)裝置225能夠設(shè)置成在此操作模式中在不同時間點在輸出端230a和230b生成兩個獨立觸發(fā)信號。在兩個不同觸發(fā)信號之間的時間例如能夠超過到接地電極120的脈沖運行時間的20倍(脈沖運行時間大約是每10公里33 us),以便避免響應不同觸發(fā)信號生成的電脈沖的干擾。經(jīng)常在每個故障檢測事件發(fā)生時將希望在兩種操作模式中操作觸發(fā)裝置225，以便在故障檢測事件發(fā)生時在收集的數(shù)據(jù)中獲得更多的信息內(nèi)容。
另外，在故障檢測系統(tǒng)200中提供了監(jiān)視裝置235，該監(jiān)視裝置設(shè)置成在注入線路 214a和214b之一或兩者中記錄電脈沖。監(jiān)視裝置235的輸入端240a和240b分別連接到電流測量裝置245a和245b，這些電流測量裝置分別設(shè)置在注射線路214a和214b處，以便檢測注入線路214a和214b中的電脈沖。電流測量裝置245例如能夠是電流變換器或另ー 類型的電流轉(zhuǎn)換器，如羅戈夫斯基線圏。在一備選實施例中，電流測量裝置245a(245b)能夠直接設(shè)置在進入點212a (212b)與接地電極120之間(優(yōu)選在進入點212a (212b)附近)的對應分支線路205a(205b)上。在下述內(nèi)容中，電流測量裝置245a/b檢測到的信號將指在對應分支線路214a/b中出現(xiàn)的信號，而無論電流測量裝置實際定位成測量注入線路214a/ b中的電流，還是測量對應分支線路205a/b中的電流。
分支線路214和214b示為可分別經(jīng)由接地開關(guān)247a和247b接地，而接地開關(guān)247a和247b分別并聯(lián)到電阻器233a和233b。如果在某ー時間生成ー個電脈沖，例如到分支線路205a (205b)上，則可能有利的是閉合在連接到另一分支線路205b (205a)的注入線路214b (214a)上的接地開關(guān)247b (247a)，以便允許在當前未使用脈沖生成電路210b (210a)時改進在注入線路214b (214a)上脈沖的檢測。接地開關(guān)247a和247b例如能夠由觸發(fā)裝置225控制，以便激活接地開關(guān)247b的連接的信號僅在發(fā)送觸發(fā)信號到脈沖生成電路213a (213b)時(或其之前很短時間內(nèi))發(fā)送到接地開關(guān)247b。
如果對應脈沖生成電路210a(210b)由于例如維護原因而斷開連接，則接地開關(guān)247a(247b)也能夠用于將注入線路214a(214b)接地，以便在脈沖生成電路210a(210b)斷開連接時允許對應分支線路205a (205b)的繼續(xù)操作。在每個故障檢測事件中，在圖2的裝置中的監(jiān)視裝置235能夠經(jīng)由電流測量裝置245a(245b)記錄脈沖生成電路210a(210b)在進入電極線路115時生成的電脈沖。此外，監(jiān)視裝置235a(235b)也能夠記錄在電極線路115的任何不連續(xù)時由于電脈沖的反射而產(chǎn)生的回波脈沖。電流測量裝置245a(245b)通常也能夠檢測源于脈沖生成電路210b (210a)生成的電脈沖的脈沖。電流測量裝置245a/b在故障檢測事件發(fā)生時檢測到的不同脈沖形成檢測到的信號圖案。觸發(fā)連接250能夠有利地設(shè)置在觸發(fā)裝置225的輸出端255與監(jiān)視裝置235的輸入端260之間。觸發(fā)連接250例如能夠由觸發(fā)裝置225用于提示監(jiān)視裝置關(guān)于觸發(fā)信號已發(fā)送到脈沖生成電路220之一或兩個脈沖生成電路220，這樣，監(jiān)視裝置235應激活對從電流測量裝置245a和/或245b收到的信號的監(jiān)視。觸發(fā)裝置225例如能夠設(shè)置成根據(jù)是否應提示監(jiān)視裝置235監(jiān)視來自電流測量裝置245a、245b或兩者的輸出，在輸出端255上生成三種不同類型的提示信號之一。備選，只能夠使用一種類型的觸發(fā)信號。在故障檢測系統(tǒng)200的一種實現(xiàn)中，只提供設(shè)置成生成兩個互補脈沖的一個脈沖生成電路。在圖3a的示意圖中示出在正常操作下電流測量裝置245a/b檢測到的信號圖案的示例，其中，繪出了記錄的信號強度⑴與時間(t)。在時間點t0，記錄注入的電脈沖。在tl和t2，檢測到不同雜散信號，這些雜散信號是例如源于在分支線路205a/205b附近存在大金屬物體、在電極線路115上的不連續(xù)性等的回波信號。在時間t3，檢測到源于接地電極120的反射脈沖。在圖3b中，示出在電極線路115中有接地故障的情況下電流測量裝置245a/b檢測到的對應信號圖案。在時間ti，在電流測量裝置245a/b處收到信號，該信號對應于在接地故障處的反射。因此，在檢測到的信號圖案中出現(xiàn)在正常操作期間檢測到的信號圖案中不存在的峰值指示分支線路205a或205b之一上可存在接地故障。由于在形成電極線路115和注入線路214的導線中電脈沖的傳送速度已知，因此，可從時間差ti-tO (參見圖3b)中推導故障的位置，此時間差表示脈沖信號行進從測量裝置245到造成反射的接地故障兩倍的距離所需的時間。通過允許在兩條注入線路214a和214b處的單獨脈沖檢測，能夠獨立地記錄兩個分支線路205a和205b中的任一分支線路中出現(xiàn)的電脈沖信號。從注入到分支線路205a和205b中的脈沖信號及其回波信號的檢測中獲得的信號圖案經(jīng)常難以理解。通過分別記錄兩個分支線路205a和205b中的電脈沖信號，能夠?qū)崿F(xiàn)對已記錄電脈沖信號的改進分析。在下述內(nèi)容中，電流測量裝置245a檢測到的信號圖案將表示為A，而電流測量裝置245b檢測到的信號圖案將表示為B。當分別在進入點112a和112b處同時注入兩個互補信號時，信號將在極模式中行迸，S卩，其中注入的信號脈沖在兩個分支線路205a與205b之間行進并且信號的可忽略部分經(jīng)由地行進的模式。在単獨檢測兩個信號圖案A和B吋，如下所述，能夠通過信號分析獲得對其它傳送模式的表示。
能夠?qū)蓚€信號圖案A和B相減以獲得表示注入信號的極模式的信號圖案。另ー 方面，如果將兩個檢測到的信號圖案A和B相加，則能夠獲得表示注入信號的接地模式的信號圖案，即其中注入信號通過作為回路導線的與地的線路在公共模式中行進的模式。此外， 能夠單獨分析檢測到的信號圖案A和B，每個信號圖案表示極模式和接地模式的組合。因此，如果同時注入互補脈沖，則能夠獲得以下分析模式A-B 極模式A+B 接地模式A 組合模式AB 組合模式B在下述內(nèi)容中，術(shù)語“已記錄信號圖案”將用于指檢測到的信號圖案A和B的任何組合， 諸如例如A、B、A-B和A+B。
在許多情況下，例如，在高電阻的接地故障的情況下，從接地故障的反射通常在接地模式中比在極模式中更容易辨別。在其它情況下，例如，在分支線路205a與205b之間短路的情況下，或者如果兩個分支線路205a和205b中斷，則來自故障的反射通常在極模式信號中更容易辨別。在仍有的其它情況下，例如，如果分支線路205a中斷，同時分支線路205b 保持未損壞，則故障可能在組合模式A中更容易辨別，且反之亦然。通過在極模式中以相反極性傳送電脈沖信號，信號將經(jīng)歷比在接地模式中傳送時更低的衰減。通過單獨檢測兩個信號，可如上所述從極模式測量中推導接地模式，并且可實現(xiàn)改進的分析準確度。
此外，通過提供單獨的注入線路210a和210b，由此可在分支線路205a和205b中單獨注入脈沖信號，可在某一時間一個地將電脈沖注入兩個分支線路205a/b。例如能夠?qū)⒚}沖信號傳送到注入線路214a/b中并且在第一時間點電流測量裝置245a和/或245b都檢測到所述脈沖信號，并且能夠?qū)⒚}沖信號傳送到另ー注入線路214b/a中并且在不同時間點由電流測量裝置245b和/或245a檢測到脈沖信號。
在提供單獨的脈沖生成電路210a和210b時，可定義信號注入到分支線路205a和 205b中的三種不同模式1.同時注入，由此兩個互補信號同時注入到分支線路205a和205b中；2.単一信號注入到分支線路205a中；以及3.單ー信號注入到分支線路205b中。
在単一信號注入到分支線路205a/b中時，在檢測到的信號圖案A和B中將不出現(xiàn)源于到另一注入線路中的脈沖注入的信號。因此，通過單獨和同時注入脈沖，可實現(xiàn)另外的信息。例如，由于在單一信號情況下注入極模式和接地模式的組合，因此，相比從兩個互補信號上的測量中推導接地模式的情況下，接地模式信號通常相對更強。另ー方面，単獨注入的単一信號將比同時傳送兩個互補脈沖衰減更多。如下面進ー步討論的一祥，在需要時，能夠?qū)Υ诉M行補償。兩個単一信號注入模式能夠組合以形成有序注入模式，其中，単一信號有序地分別注入到不同分支線路205a和205b中。
通過在單獨注入的単一信號和同時注入的互補信號上執(zhí)行信號圖案A和B的測量，可收集仍有的另外的信息，并且可改進故障分析的準確度。從注入到分支線路205a中的単一信號中獲得的已記錄信號圖案A能夠以上面有關(guān)同時測量描述的方式，加到從注入到分支線路205a中的単一信號中獲得的已記錄信號圖案B上，或從已記錄信號圖案B中減除。實際上，可從4種不同分析模式和3種不同注入模式中推導至少12個不同的相關(guān)已記錄信號圖案。仍有的另外的信號圖案甚至可提供另外的信息-例如，從將單一信號注入到分支線路205a中獲得的信號圖案A能夠被加到從將單一信號注入到分支線路205b中獲得的信號圖案B上，或從信號圖案B中減除，以便獲得另外的信號圖案，且反之亦然。
在圖4中以示意圖方式示出監(jiān)視裝置235的示例。監(jiān)視裝置235包括用于記錄電流測量裝置245a和/或245b檢測到的信號圖案的信號圖案寄存器400。監(jiān)視裝置235也能夠有利地包括樣本寄存器405和比較機構(gòu)410，在樣本寄存器405中，存儲了在不同測量環(huán)境中預期的信號圖案的樣本，比較機構(gòu)410能夠比較已記錄信號圖案和樣本信號圖案。
設(shè)置監(jiān)視裝置235的信號寄存器400，以便它能夠分別經(jīng)由電流測量裝置245a和 245b接收每故障檢測事件的兩個獨立信號圖案。如圖4所示，能夠在其上接收來自觸發(fā)裝置225的提示信號的輸入端260能夠連接到信號寄存器400，以便提示信號寄存器400應記錄來自電流測量裝置245a和/或245b的輸出。備選地或附加地，輸入端260能夠連接到比較機構(gòu)410，如果信號寄存器400未直接連接到輸入端260，則比較機構(gòu)410因而能夠設(shè)置成在從輸入端260接收到提示信號吋，提示信號寄存器400。在信號寄存器400與比較機構(gòu)410之間的連接415能夠用于將檢測到的信號圖案從信號寄存器400傳送到比較機構(gòu) 410。樣本寄存器405與比較機構(gòu)410之間的連接420能夠由比較機構(gòu)410用于從樣本寄存器405檢索樣本信號圖案。在信號寄存器400與樣本寄存器405之間的連接425能夠用于通過信號寄存器400記錄的信號圖案更新樣本寄存器405。在需要時，連接415、420和425 之一能夠被省略，并且能夠經(jīng)由第三方執(zhí)行因此將缺乏直接連接的兩個實體之間的通信。
樣本信號圖案能夠存儲在樣本寄存器405中的情形的示例有正常操作情形；正常操作情形，帶有間歇性發(fā)生的正常干擾；在一個或兩個分支215a和215b中的接地故障情形；短路情形；其中分支線路215a/b之一或兩者中斷的情形等等。對于每種相關(guān)情形，能夠存儲可從4種不同分析模式和3種不同注入模式中獲得的至少12個不同樣本信號圖案中的一個或多個樣本信號圖案。為每種情形存儲越多不同的樣本信號圖案，能夠?qū)σ延涗浶盘枠颖具M行的分析就越佳。
如已經(jīng)提及的一祥，監(jiān)視裝置235能夠有利地包括比較機構(gòu)410，比較機構(gòu)410設(shè)置成比較至少ー個已記錄信號圖案和一個或多個樣本信號圖案。比較機構(gòu)410還能夠設(shè)置成在懷疑有故障時(例如，如果在ー個或多個時間點(在記錄注入信號的時間點例如能夠定義0時間，參見在圖3a-d中的時間t0)已記錄信號圖案與在正常操作期間的預期信號圖案的強度比與“一”偏差預確定量，在到用戶接ロ 430的輸出端428上生成故障指示信號。比較機構(gòu)410還能夠設(shè)置成例如在懷疑有故障時比較已記錄信號圖案和表示不同故障情形的樣本信號圖案以便確定所懷疑故障的性質(zhì)。為改進比較結(jié)果，監(jiān)視裝置235能夠設(shè)置成在已執(zhí)行故障檢測事件的測量時更新樣本寄存器405中的相關(guān)樣本信號圖案，以便樣本信號圖案持續(xù)得到改進并適用于當前操作條件。相對于表示正常操作的樣本信號圖案，這能夠特別有用。
在一種實現(xiàn)中，能夠設(shè)置比較機構(gòu)410，以便它能夠在需要時經(jīng)由連接250發(fā)送觸發(fā)信號到觸發(fā)裝置225。由于接地故障外的其它原因能夠造成已記錄信號圖案暫時與預期信號圖案的偏差，諸如例如臨時存在諸如大的列車等大金屬物體等，因此，可能有利地是比較機構(gòu)410能夠在已記錄可疑信號圖案時指示觸發(fā)裝置225重復進行故障檢測事件的啟動，以便確保與預期信號圖案的任何偏差不是由臨時干擾造成的。在一種實現(xiàn)中，故障檢測事件由互補脈沖的同時傳送啟動，并且如果獲得與預期測量結(jié)果的任何偏差，則將啟動電脈沖的單一傳送，而如果未檢測到偏差，則將不執(zhí)行單一傳送測量。圖4的監(jiān)視裝置235還例如經(jīng)由比較機構(gòu)410連接到用戶接口 430。用戶接口 430用于指示已記錄信號圖案與預期信號圖案的任何檢測到的偏差。此外，用戶接口 430能夠設(shè)置成允許故障檢測系統(tǒng)200的操作員執(zhí)行已記錄信號圖案的進一步分析，或查看比較機構(gòu)410執(zhí)行的分析。在需要時，用戶接口 430還能夠以某種方式例如經(jīng)由連接250連接到觸發(fā)裝置225，以便能夠經(jīng)由用戶接口 430操作觸發(fā)裝置。在需要時，用戶接口 430能夠包括在與監(jiān)視裝置235相同的物理實體中。在圖4中，比較機構(gòu)410、信號寄存器400及樣本寄存器405示為在相同物理實體中實現(xiàn)。然而，情況不必是如此。例如，比較機構(gòu)410能夠?qū)τ谛盘柤拇嫫?00和/或樣本寄存器405是單獨的，并且例如能夠與用戶接口 430位于相同的物理實體中。另外，用戶接口 430能夠是與相同物理實體的一部分。在故障檢測系統(tǒng)200的一個實施例中，故障檢測系統(tǒng)用于線路故障的定位及線路故障的檢測。當由于已記錄信號圖案和對應于正常操作的對應樣本信號圖案不一致而已檢測到線路故障時，能夠分析已記錄信號圖案以便確定生成的電脈沖的傳送與對應于在線路故障處的反射的收到信號圖案中特征的接收之間的時間間隔。從此時間間隔中，如相對于圖3b所討論的一樣，可確定線路故障的位置。比較機構(gòu)410例如能夠設(shè)置成執(zhí)行此類分析，或者能夠引入單獨的故障定位機構(gòu)。在圖5中示出用于生成要注入到分支線路205a/b中的電脈沖的脈沖生成電路210a/b的示例。圖5的脈沖生成電路210a/b包括一端接地且另一端經(jīng)由二極管507連接到電源505的電容器500。因此能夠從電源505給電容器500充電。電源505例如能夠在HVDC系統(tǒng)100外部。脈沖生成電路210還包括電子開關(guān)510，其一端連接到輸出端213，并且另一端連接到電容器500的電源端。電子開關(guān)510連接到觸發(fā)信號輸入端220。在當脈沖生成電路210a/b連接到分支線路205a/b時電子開關(guān)510點火(firing)的情況下，如果已給電容器500充電，則將脈沖注入到分支線路205a/b中。電子開關(guān)510例如能夠包括如圖5所示反并聯(lián)的晶閘管515和二極管520 ;或串聯(lián)的IGBT或任何其它適合電子組件。備選，能夠使用其它開關(guān)或火花帽而不是電子開關(guān)510，諸如例如機械開關(guān)。用于給電容器500充電的電源505例如能夠是低壓輔助電源。能夠在電源505與電容器500之間使用電壓變換器525以便在電容器500處生成更高電壓，例如，大約50-100kV。此類電壓變換器525的一端能夠有利地接地。電路開關(guān)530能夠包括在電源505與電 壓變換器525之間，借助于該電路開關(guān)530，電源505能夠在已給電容器500充電或在閑置時斷開連接。能夠在電壓變換器與電容器500之間提供電阻器535以便限制充電時的沖流，并且能夠在電源505與二極管507之間提供串聯(lián)電容器540以便防止電壓變換器525的DC飽和。電阻分壓器545或其它電壓測量裝置能夠與電容器500并聯(lián)以便進行電壓測量。二極管547連接在地與電容器540與二極管507之間的點之間以便給電容器540再充電。圖5的脈沖生成電路也能夠包括電流測量裝置550 (例如，電流變換器)，電流測量裝置550能夠用于測量脈沖以便提供對于圖2的電流測量裝置245a/b提供的注入脈沖電流測量而言備選或互補的注入脈沖電流測量。圖5的脈沖生成電路210設(shè)置成生成正極性的脈沖。為生成負極性的互補脈沖，晶閘管515和二極管520、507及547要以反方向的方式連接。因此，為提供第一脈沖生成電路和第二脈沖生成電路210a和210b，能夠提供如圖5所示的一個脈沖生成電路210和其中晶閘管515和二極管520、507及547已反方向連接的一個脈沖生成電路?？梢栽S多方式改變脈沖生成電路210。例如，能夠經(jīng)由Greatz橋接器給電容器500充電。隨后，能夠在變換器525的兩側(cè)上有利地提供完全絕緣。另外，變換器525可替代為電子變換器。也可以使用DC到AC變流器。備選，能夠使用其它類型的脈沖生成電路210。由于在故障檢測系統(tǒng)200中的脈沖生成電路210的輸出側(cè)沒有在生成的電脈沖包括DC分量的情況下受飽和影響的組件，因此，在兩個脈沖生成電路210a和210b生成的互補脈沖的形狀稍有不同時不會有害。因此，脈沖生成電路210的設(shè)計能夠保持簡單。
此外，脈沖生成電路210生成的電脈沖能夠采用多個不同形狀。由于在輸出側(cè)不需要在生成的電脈沖包括DC分量的情況下受飽和影響的組件，因此，在需要時，每個脈沖生成電路210能夠適用于生成單極性的電脈沖。一般而言，與在要生成雙極性的脈沖的情況下相比，設(shè)置成生成單極性脈沖的脈沖生成電路210a/b能夠保持得更簡單。然而，上述故障檢測系統(tǒng)200也能夠通過設(shè)置成生成雙極性的電脈沖的脈沖生成電路210a/b操作。在一些情況下，可能希望生成不同持續(xù)時間的信號脈沖。例如，如果在某個時間將單一信號脈沖注入到分支線路205a和205b之一中，則該脈沖的持續(xù)時間能夠有利地比同時注入互補脈沖更長，這是因為單個脈沖的衰減大得多。有利于改變注入脈沖的持續(xù)時間的一種方式是提供注入線路214a和214b中能夠分別改變的電感的串聯(lián)反應器。在圖6中示出包括可變電感的串聯(lián)反應器600a和600b的注入線路214a和214b。通過增大電感600a/b，脈沖生成電路210a/b生成的脈沖的持續(xù)時間將增大，且反之亦然。電感600a/b的機構(gòu)(通過該機構(gòu)，電感600a/b可以改變)在一種實現(xiàn)中能夠設(shè)置成經(jīng)由觸發(fā)裝置輸出端605從觸發(fā)裝置225接收信號，反應器600a/b的電感響應該信號而改變。用于改變電感的此類機構(gòu)例如能夠是用于使電感與注入線路214a/b連接或使電感與注入線路214a/b斷開連接的開關(guān)，或者用于使串聯(lián)的另外的反應器或匝連接/斷開連接的開關(guān)。在提供可變電感600a/b的實現(xiàn)中，觸發(fā)裝置225能夠設(shè)置成發(fā)送指示是需要大電感還是需要更小電感的信號到電感600a/b。在需要時，反應器600a/b的機構(gòu)還能夠設(shè)置成經(jīng)由用戶接口 610得到控制，用戶接口 610例如能夠是與用戶接口 430相同的用戶接口。電感的低值產(chǎn)生更尖銳的脈沖，有利于故障的更精確定位。電感的更大值產(chǎn)生經(jīng)歷更少衰減的更寬脈沖，特別是對于接地模式分量，從而產(chǎn)生遠程故障的更可靠檢測，但降低了關(guān)于故障的位置的精度。在一種實現(xiàn)中，以電感600a/b的更高值傳送最初傳送的脈沖。在檢測到懷疑的故障時，降低電感600a/b，以便能夠更精確地確定故障的位置。通過最初在更寬脈沖上執(zhí)行測量，能夠確定故障的大約位置，并且隨后能夠選擇從更尖銳脈沖獲得的信號圖案的對應部分以進行更仔細檢查-一旦故障的大約位置已確定，更尖銳脈沖的差分辨率便將不太成問題。如果在注入線路214a/b中提供可變電感600a/b，則可能希望允許生成不同幅度的電脈沖，以便在可變電感600a/b的電感更高時能夠生成更高幅度的電脈沖。改變生成的電脈沖的幅度的可能性在注入線路214a和214b的阻抗恒定的實現(xiàn)中也可以有用，例如，如果在已記錄信號圖案中出現(xiàn)與預期信號圖案的弱偏差，在此情況下，電脈沖的幅度増大可改進分辨率。在圖5所示脈沖生成電路210的示例中，生成不同幅度的電脈沖信號的可能性例如能夠通過包括與圖5的電源505和電路開關(guān)530串聯(lián)且?guī)в锌勺冊驯鹊淖儞Q器700 來實現(xiàn)。此類實現(xiàn)在圖7a中示出，圖中具有可變匝比的變換器700連接在電源505與電路開關(guān)530之間。備選，電路開關(guān)530能夠設(shè)置成在電容器500充電時如果電容器500上的電壓已達到所需電平，則使電源505和電容器500斷開連接。這例如能夠通過連接計時器 705到電路開關(guān)530的激勵器來實現(xiàn)，例如能夠通過從觸發(fā)裝置225 (參見圖6中的輸出端 605)和/或經(jīng)由用戶接ロ發(fā)送的信號控制該計時器。此類實現(xiàn)在圖7b中示出?？刂齐娐烽_關(guān)530的備選方式能夠是在電容器500上的電壓已達到所需電平時向電路開關(guān)530的激勵器提供指示電路開關(guān)530應斷開連接的信號。在圖7c中示出此類實現(xiàn)的示例，圖中例如電阻分壓器等電壓測量裝置545設(shè)置成測量電容器500上的電壓。圖7c的電壓測量裝置 545設(shè)置成輸送(指示測量的電壓的)輸出信號到電壓門限機構(gòu)710，電壓門限機構(gòu)710設(shè)置成比較測量的電壓和電壓門限。電壓門限機構(gòu)710還設(shè)置成在測量的電壓已達到電壓門限時發(fā)送信號到電路開關(guān)530。能夠設(shè)置電壓門限機構(gòu)710，以便能夠通過從觸發(fā)裝置225和 /或經(jīng)由用戶接ロ發(fā)送的信號控制電壓門限的值。
電壓測量裝置710例如能夠設(shè)置成能夠通過從觸發(fā)裝置225和/或經(jīng)由用戶接ロ 發(fā)送的信號控制該門限值。
在圖8中以示意圖方式示出借助于故障檢測系統(tǒng)200檢測HVDC系統(tǒng)200的電極線路中故障的方法。在步驟800中，向兩個脈沖生成電路210a和210b提供觸發(fā)信號。如上所述，能夠同時或以有序方式向兩個脈沖生成電路提供觸發(fā)信號。在接收到觸發(fā)信號吋， 每個脈沖生成電路210a和210b將在步驟805中分別在其輸出端213a和213b上生成電脈沖，這些電脈沖將被分別饋送到分支線路205a和205b中。在步驟810中，檢測到兩個不同的信號圖案A和B，其中，信號圖案A包括饋送到分支線路205a中的電脈沖信號及分支線路 205a上出現(xiàn)的任何回波信號，以及信號圖案B包括分支線路205b上出現(xiàn)的對應信號。在步驟815中，從檢測到的信號圖案中推導另外的信號圖案例如，信號圖案A+B和信號圖案 A-B。檢測到的信號圖案A和B及從A和B中推導的另外的信號圖案在上面的描述中稱為已記錄信號圖案。在步驟825中，比較至少ー個已記錄信號圖案和至少ー個樣本信號圖案，并且檢查與預期信號圖案的任何偏差是否超過可接受偏差。如果是，則進入步驟830，在該步驟中，生成表明與正常行為的偏差的指示。隨后，過程在步驟835中結(jié)束。如果在步驟825 中未發(fā)現(xiàn)不可接受的偏差，則進入步驟835而不先進入步驟830。
如果故障檢測系統(tǒng)200用于故障定位及故障檢測，則在步驟825后能夠插入如上所述包括故障的定位的另外步驟。
在進入步驟825之前，能夠為電脈沖的同時傳送和有序傳送執(zhí)行步驟800-815。 備選，能夠為ー種注入模式執(zhí)行步驟800-825，例如，互補脈沖的同時傳送，并且如果在步驟 825中發(fā)現(xiàn)偏差，則能夠也為另ー注入模式執(zhí)行步驟800-825 (例如，在214a或214b上的単一信號注入，或在214a和214b上的有序注入)。隨后，在已為所有相關(guān)注入模式執(zhí)行步驟825時，能夠進入步驟830。然而，在一種實現(xiàn)中，一直只使用ー種注入模式。
圖8的方法例如能夠改變?yōu)槿缦略诜謩e饋送到分支線路205a和205b中的電脈沖均由相同脈沖生成電路210生成，以便步驟800的觸發(fā)信號只發(fā)送到一個脈沖生成電路。能夠有利在監(jiān)視裝置235中執(zhí)行圖8的步驟815-830。監(jiān)視裝置例如能夠借助于硬件和軟件的適合組合實現(xiàn)。在圖9中，示出了以示意圖方式示出圖4的監(jiān)視裝置235的一種備選方式。圖9示出包括處理部件900的監(jiān)視裝置235，處理部件900連接到存儲器形式的計算機程序產(chǎn)品905及接口 240、260、428和用于存儲信號圖案的存儲器920。計算機程序產(chǎn)品905包括存儲計算機程序910的計算機可讀代碼部件，計算機程序910在由處理部件900執(zhí)行時，促使監(jiān)視裝置235執(zhí)行圖8的步驟815-830。換而言之，監(jiān)視裝置235及其比較機構(gòu)410可在此實施例中借助于計算機程序910的對應程序模塊來實現(xiàn)。在所示實施例中，監(jiān)視裝置235包括用于存儲已記錄信號圖案及樣本信號圖案的存儲器920。在需要時，存儲器920能夠?qū)崿F(xiàn)為存儲器905的一部分。處理部件900能夠是一個或多個處理器-例如，處理部件900的一個處理器能夠設(shè)置成執(zhí)行 與來自當前測量裝置245a和245b的信號圖案的記錄有關(guān)的代碼，并且另一處理器能夠設(shè)置成執(zhí)行與比較機構(gòu)410有關(guān)的代碼；或者相同的處理器能夠用于這些目的。存儲器905和920能夠是任何類型的非易失性計算機可讀部件，如硬驅(qū)動器、閃存、EEPROM (電可擦除可編程只讀存儲器)、DVD盤、⑶盤、USB存儲器等。故障檢測系統(tǒng)200中用于在故障檢測系統(tǒng)200內(nèi)發(fā)送信號的不同實體之間的任何連接能夠是有線連接或無線連接，例如無線電連接(例如，藍牙)、紅外連接等。上述故障檢測方法和系統(tǒng)200適用于具有至少一條電極線路115的任何類型的HVDC系統(tǒng)100，諸如單極HVDC系統(tǒng)100、雙極HVDC系統(tǒng)100、包括HVDC站105的網(wǎng)絡的HVDC系統(tǒng)100等。根據(jù)具有兩個分支線路的電極線路進行以上描述。上述技術(shù)也能夠應用到具有多于兩個分支線路的電極線路，這種情況下，線路故障檢測系統(tǒng)將設(shè)置為獨立檢測來自每個分支線路的信號圖案。上述技術(shù)的一些方面也適用于用于檢測只具有一個分支線路的線路或電纜中的故障的故障檢測系統(tǒng)，上述技術(shù)的一些方面例如是相對于圖6討論的可變電感以便改變生成的電脈沖的寬度，以及用于生成幅度改變的電脈沖的不同裝置。雖然在隨附獨立權(quán)利要求項中陳述本發(fā)明的各種方面，但本發(fā)明的其它方面包括在上面描述中和/或附圖中所示的任何特性的組合，而不只是在隨附權(quán)利要求書中明確陳述的組合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本文中所述技術(shù)不限于附圖和上面的詳細說明中公開的實施例，這些實施例只是為了說明而陳述，本發(fā)明能夠以多種不同的方式實現(xiàn)，并且它由隨附權(quán)利要求書定義。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測HVDC系統(tǒng)(200)中電極線路(115)上線路故障的故障檢測系統(tǒng)(200)，其中所述電極線路包括并聯(lián)的第一分支(205a)和第二分支(205b)，所述線路故障檢測系統(tǒng)包括 第一脈沖生成電路(210a)，具有經(jīng)由第一注入線路(214a)可連接到所述第一分支的觸發(fā)輸入端(220a)和輸出端(213a)，所述第一脈沖生成電路設(shè)置成在接收到觸發(fā)信號時在所述輸出端生成第一電脈沖； 第二脈沖生成電路(210b)，具有經(jīng)由第二注入線路(214b)可連接到所述第二分支的觸發(fā)輸入端(220a)和輸出端(213b)，所述第二脈沖生成電路設(shè)置成在接收到觸發(fā)信號時在所述輸出端生成與所述第一脈沖有相反極性的電脈沖； 第一電流測量裝置(245a)，設(shè)置成生成指示所述第一分支線路中出現(xiàn)的電信號的信號; 第二電流測量裝置(245b)，設(shè)置成生成指示所述第二分支線路中出現(xiàn)的電信號的信號；以及 監(jiān)視裝置(235)，具有到所述第一電流測量裝置和所述第二電流測量裝置的連接，所述監(jiān)視裝置設(shè)置成記錄 來自所述第一電流測量裝置的第一已記錄信號圖案，所述第一已記錄信號圖案包括所述第一分支線路上響應電脈沖信號的所述生成而出現(xiàn)的信號，以及 來自所述第二電流測量裝置的第二已記錄信號圖案，所述第二已記錄信號圖案包括所述第二分支線路上響應電脈沖信號的所述生成而出現(xiàn)的信號。
2.如權(quán)利要求I所述的故障檢測系統(tǒng)，還包括 比較機構(gòu)，設(shè)置成從第一已記錄信號圖案和第二已記錄信號圖案的相加和/或相減中生成至少一個另外的已記錄信號圖案。
3.如權(quán)利要求I或2所述的故障檢測系統(tǒng)，還包括 樣本寄存器(405)，設(shè)置成存儲指示在特定情形中預期的預期信號圖案的至少一個樣本信號圖案。
4.如權(quán)利要求3所述的故障檢測系統(tǒng)，還包括 比較機構(gòu)(410)，設(shè)置成比較至少一個已記錄信號圖案和至少一個樣本信號圖案，并設(shè)置成如果檢測到超過偏差門限的偏差，則生成故障指示信號(428)。
5.如權(quán)利要求4所述的故障檢測系統(tǒng)，其中 所述比較機構(gòu)還設(shè)置成如果檢測到超過偏差門限的偏差，則推導到引發(fā)所述偏差的故障的距離的估計，并設(shè)置成生成指示所述距離估計的故障指示信號。
6.如前面權(quán)利要求任一項所述的故障檢測系統(tǒng)，還包括 觸發(fā)裝置(225)，具有經(jīng)由觸發(fā)輸出端(230a，230b)到所述第一脈沖生成電路的所述觸發(fā)輸入端和到所述第二脈沖生成電路的所述觸發(fā)輸入端的連接，所述觸發(fā)裝置設(shè)置成在所述觸發(fā)輸出端生成至少一個觸發(fā)信號以啟動故障檢測事件。
7.如權(quán)利要求6所述的線路故障檢測系統(tǒng)，其中 設(shè)置所述觸發(fā)裝置，以便觸發(fā)信號能夠選擇性地發(fā)送到所述第一脈沖生成電路和所述第二脈沖生成電路之一；有序地發(fā)送到所述第一脈沖生成電路和所述第二脈沖生成電路；或同時發(fā)送到所述第一脈沖生成電路和所述第二脈沖生成電路。
8.如前面權(quán)利要求任一項所述的故障檢測系統(tǒng)，還包括所述第一注入線路和所述第二注入線路，以及其中 可變電感分別與所述第一注入線路和所述第二注入線路串聯(lián)。
9.如前面權(quán)利要求任一項所述的線路故障檢測系統(tǒng)，其中 以使得生成的電脈沖的幅度可以改變的方式來設(shè)置所述脈沖生成電路。
10.一種HVDC系統(tǒng)(100)，包括具有第一分支和第二分支(205a，205b)的至少一個電極線路(115)，所述HVDC系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1-9任一項所述設(shè)置成檢測所述HVDC系統(tǒng)的至少一個電極線路中線路故障的故障檢測系統(tǒng)。
11.一種檢測HVDC系統(tǒng)(200)中電極線路(115)中線路故障的方法，其中所述電極線路包括并聯(lián)的第一分支(205a)和第二分支(205b)，所述方法包括 生成(805)經(jīng)由第一注入線路(214a)到所述第一分支上的第一電脈沖； 生成(805)經(jīng)由第二注入線路(214b)到所述第二分支上的第二電脈沖； 響應電脈沖信號的所述生成，記錄(810)表示所述第一分支線路上出現(xiàn)的電信號的第一已記錄信號圖案；以及 響應電脈沖信號的所述生成，記錄(810)表示所述第二分支線路上出現(xiàn)的電信號的第二已記錄信號圖案。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括 從所述第一已記錄信號圖案和所述第二已記錄信號圖案中推導(815)至少一個另外的已記錄信號圖案； 比較(825)至少一個已記錄信號圖案和樣本信號圖案；以及，如果檢測到超過偏差門限的偏差，則 生成(830)故障指示信號(428)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中 在相同時間點生成所述第一電脈沖和所述第二電脈沖。
14.如權(quán)利要求11-13任一項所述的方法，還包括如果檢測到超過所述偏差門限的偏差，則 基于已記錄信號圖案，估計到引發(fā)所述偏差的故障的距離。
15.如權(quán)利要求11-14任一項所述的方法,還包括 在生成所述第一電脈沖和所述第二電脈沖之前，調(diào)整所述注入線路的阻抗(600a，600b )，以調(diào)節(jié)饋送到所述分支線路上的所述電脈沖的寬度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測HVDC系統(tǒng)中電極線路上的線路故障的故障檢測系統(tǒng)，其中，電極線路包括并聯(lián)的第一分支和第二分支。故障檢測系統(tǒng)包括設(shè)置成生成分別到第一分支和第二分支上的電脈沖的第一脈沖生成電路和第二脈沖生成電路及設(shè)置成生成分別指示第一注入線路和第二注入線路上出現(xiàn)的電信號的信號的第一電流測量裝置和第二電流測量裝置。分別到第一分支和第二分支上的電脈沖的獨立生成及分別表示第一注入線路和第二注入線路上電信號的第一信號圖案和第二信號圖案的獨立記錄的可能性增加了收集的數(shù)據(jù)中的信息內(nèi)容，由此有利于關(guān)于電極線路上是否存在故障的更可靠分析。
文檔編號H02H7/26GK102640374SQ200980162787
公開日2012年8月15日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
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