CN103309252B - 用于控制电气装备的选择性的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于控制电气装备的选择性的方法包括：‑在至少一个电气装备单元和数据处理设备之间对电气装备设置进行通信，‑根据所述电气装备设置的电气装备的选择性的计算，‑表示选择性设置和数据的数据的存储和通信，‑设置的改变和/或装备的改变的监督，和‑检查在改变之后的新设置和选择性计算之间兼容性。设备和设施包括可以用于实现选择性控制方法的装置。

Description

用于控制电气装备的选择性的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于控制电气装备的选择性的方法。

本发明涉及一种用于控制电气装备的选择性的设备，包括被设计以连接到实现本方法的至少一个电气装备单元的处理装置和通信装置。

本发明也涉及电气设施，包括电气装备的选择性的控制，该电气装备包含被设计以连接到实现本方法的至少一个电气装备单元的处理装置和通信装置。

背景技术

选择性在于通过尽可能接近故障地限制电力系统的断电来提供电气设施的改进的正常运行时间。已知的选择性控制设备特别关注人工设置以通过将负载侧断路器的电流阈值设置到比线路侧断路器的电流阈值低的值上，来适应安培计选择性。另一选择性控制关注基于时间的选择性，其中，相比于线路侧断路器的时间延迟，负载侧断路器具有更低的时间延迟。通过预先建立的选择性表格确定这些设置。另一已知选择性关于逻辑选择性，或者区域选择联锁，其中，由特殊线路侧/负载侧连接来连接断路器。在此情况下，如果检测到故障的装备单元不具有负载侧断路器也已检测到故障的信息，已检测到故障的装备单元切换到最小时间延迟。最接近故障的断路器因而开路电路而不导致线路侧断路器的开路。

在电气设施的运行期间现有技术设备不监控选择性。此外，当进行设施的升级或维护时，非常难以全局地考虑选择性。例如，设置的简单改变或装备的改变易于打断最优选择性设置链。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于控制选择性的方法和设备，具有自动操作并监控电气设施的修改，并提供实现此方法的设施。

根据本发明，用于控制电气装备的选择性的方法包括：

-在至少一个电气装备单元和数据处理设备之间通信电气装备设置，

-根据所述电气装备设置计算电气装备的选择性，

-存储和通信表示选择性设置和数据的数据，

-监督设置的改变和/或装备的改变，和

-检查在改变之后的新设置和选择性计算之间的兼容性。

有益地，控制方法包括指示所述电气装备的设置和选择性计算的结果之间的不兼容性。

优选地，在电气装备单元组之间通信和计算选择性数据。

有益地，将所述选择性数据通信给监视器。

优选地，在电气装备的每一次改变或在至少一个电气装备单元的设置的每一次改变时触发选择性计算。

在用于控制包括被设计以连接到至少一个电气装备单元的处理装置和通信装置的、根据本发明的电气装备的选择性的设备中，处理装置包括用于实现如上定义的方法的装置。

所述处理装置优选地包括：

-用于存储电气装备设置的装置，

-用于计算在至少两个电气装备单元之间的选择性的装置，

-用于指示选择性的装置，

-通信装置。

有益地，控制设备包括用于通信在电气装备单元和处理装置之间电气设置以处理所述设置数据的通信装置。

有益地，控制设备包括比较装置以对每一类保护将用于选择性计算的设置数据和由电气装备单元提供的设置数据进行比较。

有益地，控制设备包括用于指示所述电气装备的设置和选择性计算数据之间的不兼容性的装置。

优选地，用于控制选择性的装置连续地监控或在电气装备单元的设置的每一次运行或改变时监控选择性。

优选地，电气装备单元是断路器、脱扣器(trip unit)或保护继电器，并且设置关注阈值、时间延迟和/或脱扣曲线，其被应用于电气过载、短路、接地保护和漏电保护和/或应用于负载监控。

有益地，控制设备接收如下设置的数据：

-连接到电力系统的至少一个电气装备单元，该电力系统是中压型或具有高于1000伏特的电压，以及

-连接到电力系统的至少一个电气装备单元，该电力系统是低压型或具有低于1000伏特的电压。

在根据本发明的电气设施中，所述电气设施包括包含被设计以连接到电气装备单元的处理装置和通信装置的电气装备的选择性的控制，处理装置包括用于实现如上所述方法的装置。

有益地，包括通过电力系统或在线路侧和/或负载侧的电线而互相连接的电气装备单元的电气设施包括如上所述的至少一个设备，其通过通信装置连接到所述电气装备以接收设置数据。

附图说明

从仅出于非限制性示例目的而给出以及在附图中所表示的发明的特定实施例的以下描述，其他优势和特征将变得更加明显，其中：

-图1表示根据本发明的实施例、用于控制选择性的设备的示图；

-图2表示根据本发明的实施例、包括电气装备的选择性的控制的电气设施的示图；

-图3到图5表示根据本发明的替代实施例的设施；

-图6表示根据本发明的实施例、用于控制电气装备的选择性的方法的流程图。

具体实施方式

图1中表示的根据本发明的实施例的用于控制选择性的设备包括用框1表示的处理模块1，包括进行全部计算和通信的管理以及数据接收和传输的处理电路2。模块1也包括用于存储表示电气装备设置和/或选择性数据的数据的存储模块3。存储模块3也存储具有装备单元的连接及其类型的电气设施的图表。此数据可以用监视器或其他存储模块共享、交换或复制。为了与其他设备或监视器通信，处理模块包括至少一个经由硬布线的通信电路4、和/或无线通信电路5、和/或经由手机网络的通信电路6。

在电气装备设置的调整之后，在连接线路侧/负载侧的至少两个电气装备单元之间进行单独的选择性计算。然后，全局化每一次计算以监控作为最远上行线的装备单元和作为最远下行线的单元之间的选择性链。如果计算是全局收敛的，则随后在存储模块中记录选择性设置和参数。如果选择性表示异常，则此异常局部地被指示或者经由通信模块4、5或6向监视器指示。监视器上的显示器可以用设施的全局或部分布线图表示，示出每一个装备单元的状态以及基准、特性和设置。也可以经由无线连接或经由手机网络在便携式计算机、平板或移动电话上进行指示。

根据本发明的实施例的控制设备包括电气单元和处理装置之间的电气设置的通信网络以通信设置数据。通信网络可以包括通信集线器模块7、8、9以减少处理模块的通信输入的数量。将该集线器连接到若干电气装备单元，如标记为10、11、12、13、14的装置以便连同其他数据一起在通信信道上向将消息汇聚在一起的处理模块2通信有关装备设置、类型和基准的数据。

电气装备单元特别是具有例如电子脱扣单元或保护继电器的断路器10、11。电气装备单元也可以具有差动或接地漏电检测模块或继电器12，或者是优选地与诸如断路器或连接器之类的开关装置单元关联的功率测量模块13。类似地，短路检测器14可以给出关于电线的状态或者负载的状态的信息，以防止装备单元的关闭或定位电气短路故障。

由单元提供的设置特别关注阈值、时间延迟和/或脱扣曲线，被应用于电气过载保护、短路保护、接地保护、漏电保护和/或负载监控。因此，对于每一类保护，可以存在阈值、时间延迟和一类曲线。对于每一类保护，优选地分别地、人工地或借助于软件进行选择性计算，并且根据之前在存储器中存储的布线图进行选择性计算。

对于每一类保护，计算模块对用于计算选择性的设置数据和由装备单元提供的设置数据进行比较。当检测到新设置和/或计算选择性时，处理模块命令指示在电气装备设置和选择性计算数据之间是否检测到不兼容性。选择性控制模块因此连续地或在至少一个电气装备单元的设置的每次运行或改变时监控选择性。因此构成历史记述以使能任何操作的可追溯性。

图2表示根据本发明1的实施例、包括电气装备的选择性控制的电气设施30的示图。在此图中，设施包括2个电控箱31、32，该电控箱也可以替换为开关柜或面板，每一个分别包括选择性控制设备33和34。

一方面由线路侧连接到中压电力系统36的变电站35供电电控箱31而另一方面由自发电机37供电。将这两个低压电源输入到由两个远程控制的并机械锁定的断路器构成的电源转接开关38。从转接开关的负载侧，向断路器的第一组39供应电力。然后，第一组39的断路器40供应断路器的第二组41。第二组的断路器42进行电力转换和存储设备43的负载侧供应，并随后供应断路器的第三组44。变电站35也可以在低压侧和中压的线路侧包括断路器或切断开关。选择性链包括从变电站直到第三组44的最小断路器的若干级。如果特定断路器不包括通信装置(基本上最小尺寸的最终断路器)，则当键入设施图时人工地键入设置、类型和/或尺寸值。包括通信设备的装备单元向控制设备33发送设置数据。变电站35也包括控制设备45，其能够与控制设备33通信以计算全局选择性。

电控箱32一方面由线路侧连接到中压电力系统36的变电站46供电而另一方面由到第二中压电力系统48的变压器47供电。从变电站46和变压器47的负载侧，将两个低压电源输入到由两个远程控制的并机械锁定的断路器构成的电源转接开关38。从转接开关的负载侧，向断路器的第一组50供应电力。然后，第一组50的断路器51供应断路器的第二组52。包括通信设备的装备单元发送设置数据到控制设备34。在电控箱32中，位于或连接到馈电线的绝缘或接地漏电控制器和差动继电器53也向控制设备34通信能够特别地用于接地保护选择性的数据。类似地，位于馈电线的短路检测器54使能将要定位的线路或负载故障。位于变电站46的通信设备55也可以为了选择性计算的目的而发送设置或尺寸数据到控制设备34。

用于监控状态、设置和特性并且用于选择性控制的控制设备通过通信网络56被互相连接并且连接到监视器57。

在电控箱31和32中配备的选择性控制设备可以从以下接收信息：

-从至少一个电气装备单元如变电站35，其连接到中压类型或具有高于1000伏特的电压的中压电力系统36，以及

-从至少一个电气装备单元如断路器40，其连接到低压类型或具有低于1000伏特的电压的电力系统。

图3示出具有包含选择性处理封装60的选择性控制设备的部分设施59的另一示图，该选择性处理封装60具有包括处理模块1以及通信电路和不同传感器的输入-输出的管理模块61。将电路61连接到通信集线器8，从电气装备单元10到14接收数据。装备单元的集线器和通信电路是例如由包括转换器62和63以及线路64和65的电源电路供应的。

图4和图5表示根据本发明的替代实施例的设施。在图4中，部分设施59A、59B、59C被连接到连接着监视器57的通信网络56。选择性计算因此是全局的并可以由中央或远程的操作员监控。为了确保选择性控制的安全和耐久性，可以在每一个选择性控制设备中进行选择性计算。此外，在控制设备的每一个存储模块中优选地交换、比较和整理图表、设置和选择性计算数据。

部分设施59A包括无线通信链路70、手机通信链路71以及无线电通信链路72以与选择性处理模块60通信。例如由封装73使用链路72，命令打开或关闭电气装备单元，诸如远程控制的断路器、接触器或接触器断路器。例如由本地操作员使用链路70和71以告知设施、布线图表、设置数据和/或选择性计算数据的状态并修改所述数据。无线通信模块74被连接到集线器8以与例如监视器或与设施的另一部分通信。选择性或选择性整体故障的修改的指示也可以因此在便携式计算机76、无线链路平板70或移动电话77或经由手机网络71的平板上进行。

在图5中，部分设施59A和59B是例如在相同的机房内。特定链路70、71和模块74可以因此组合并位于相同的机房78。与远程控制封装的链路72与每一个处理模块1关联。在另一机房79，设施59C的另一部分被连接到监视器并且经由通信网络56连接到部分设施59A、59B。

图6表示根据本发明的实施例、用于控制电气装备的选择性的方法的流程图。步骤300初始化电气装备选择性的控制。它特别地存储每一类的特性或者是能够在设施中使用的电气装备的基准。步骤301使能要键入的电气设施的图表。该图表以单线形式键入，至少对没有通信设备的装备定义线路侧和负载侧连接点并且还有每一个装备单元和设置的基准。借助于图形工具键入该图表或从其他软件导入。

然后，步骤302在至少一个电气装备单元和数据集线器或选择性处理设备之间进行电气装备的设置的通信。步骤303根据所述设施电气装备设置进行电气装备的选择性的计算。选择性计算考虑装备单元的连接的布线图数据、通过通信装置自动键入并且可能对于小装备单元没有通信地人工键入的所述装备单元的设置数据。步骤304根据由选择性计算确定的设置值使能要进行的电气装备的设置。此步骤304可以服务于初始参数设置或后续设置的目的。这些后续设置可以因此人工地、通过远程设置、借助于通信设备通过载入值以自动方式或者以具有人工设置、远程设置和自动设置的半自动方式进行。设置的自动部分优选地受控于授权和/或认可。步骤305进行表示新设置和选择性数据的数据的存储和通信。步骤306进行设置改变和/或设备改变的监控。然后，步骤307检查在改变之后的新设置和选择性计算之间的兼容性。

在无兼容性的情况下，步骤308触发电气装备设置和选择性计算之间的无兼容性的指示。可以以本地方式进行指示并且传输到选择性控制模块的集合和/或传输到监视器和/或传输到消息服务。

在步骤309，在电气装备的集合之间通信和计算选择性数据。在步骤310，所述选择性数据为了设施装备的选择性的全局视野而被通信到监视器。在电气装备的每一次改变或在至少一个电气装备单元的设置的每一次改变时触发选择性计算。

在如上所述的设施中，装备单元之间的链路以硬线路网络和集线器描述。这些硬线路链路优选地用“MODBUS”工业通信标准实现。然而，可以使用其他标准。链路也可以是以“WI-FI”或“ZigBee”的名称而熟知的类型的无线链路。

Claims (15)

1.一种用于控制电气装备的选择性的方法，其特征在于其包括：

-在至少一个电气装备单元和数据处理设备之间对电气装备设置进行通信，

-考虑电气装备单元的连接的布线图数据、通过通信装置自动键入并且可能对于小电气装备单元没有通信地人工键入的所述电气装备单元的设置数据，根据所述电气装备设置计算电气装备的选择性，

-存储和通信表示设置和选择性计算的数据，

-监督设置的改变和/或装备的改变，和

-检查在改变之后的新设置和选择性计算之间的兼容性，

在电气装备设置的调整之后，在连接线路侧/负载侧的至少两个电气装备单元之间进行单独的选择性计算，然后，全局化每一次计算以监控作为最远上行线的电气装备单元和作为最远下行线的单元之间的选择性链。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，它包括指示所述电气装备的设置和选择性计算的结果之间的不兼容性。

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，在电气装备单元的集合之间通信和计算选择性数据。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，将所述选择性数据通信给监视器。

5.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，在电气装备的每一次改变或在至少一个电气装备单元的设置的每一次改变时触发选择性计算。

6.一种用于控制包括被设计以连接到至少一个电气装备单元的处理装置和通信装置的电气装备的选择性的控制设备，其特征在于，该处理装置包括用于实现根据权利要求1到5的任一项的方法的装置。

7.根据权利要求6所述的控制设备，其特征在于，所述处理装置包括：

-用于存储电气装备设置的装置，

-用于计算在至少两个电气装备单元之间的选择性的装置，

-用于指示选择性的装置，

-通信装置。

8.根据权利要求6或7所述的控制设备，其特征在于，它包括用于通信在电气装备单元和处理装置之间的电气设置以处理设置数据的所述通信装置。

9.根据权利要求6或7所述的控制设备，其特征在于，它包括比较装置以对每一类保护将用于选择性计算的设置数据和由电气装备单元提供的设置数据进行比较。

10.根据权利要求6或7所述的控制设备，其特征在于，它包括用于指示所述电气装备的设置和选择性计算数据之间的不兼容性的装置。

11.根据权利要求6或7所述的控制设备，其特征在于，用于控制选择性的装置连续地监控或在电气装备单元的设置的每一次运行或改变时监控选择性。

12.根据权利要求6或7所述的控制设备，其特征在于，

-电气装备单元是断路器、脱扣器或保护继电器，并且

-设置关注阈值、时间延迟和/或脱扣曲线，其被应用于电气过载、短路、接地保护和漏电保护和/或应用于负载监控。

13.根据权利要求6或7所述的控制设备，其特征在于，它接收如下设置的数据：

-连接到电力系统的至少一个第1电气装备单元，所述电力系统是中压型或具有高于1000伏特的电压，以及

-连接到电力系统的至少一个第2电气装备单元，所述电力系统是低压型或具有低于1000伏特的电压。

14.一种电气设施，所述电气设施包括包含被设计以连接到电气装备单元的处理装置和通信装置的电气装备的选择性的控制，其特征在于，该处理装置用于实现根据权利要求1到5的任一项的方法。

15.根据权利要求14所述的电气设施，包括通过电力系统或在线路侧和/或负载侧的线路而互相连接的电气装备单元其特征在于，它包括根据权利要求6-13的任意一项的、通过通信装置连接到所述电气装备以接收设置数据的至少一个处理装置。