CN104380553B

CN104380553B - 保护继电装置的动作试验系统

Info

Publication number: CN104380553B
Application number: CN201380026500.6A
Authority: CN
Inventors: 笹川悟; 片山和赖; 宫内俊彦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: KR20150001771A; KR101617117B1; PH12014502021A1; TWI459013B; JP5791796B2; PH12014502021B1; TW201400837A; JPWO2013175846A1; CN104380553A; WO2013175846A1

Abstract

本发明具备：电路(3)，所述电路(3)接收来自系统的输入信号并输出模拟测量值；转换器(4)，所述转换器(4)将所述模拟测量值转换成数字信号；电路(6)，所述电路(6)生成针对保护继电装置(100)的测试信号；开关(2)，所述开关(2)设置在电路(3)的前段，并在所述测试信号与来自所述系统的输入信号之间切换；CPU(5)，所述CPU(5)接收所述数字信号作为输入，进行保护继电装置(100)的保护运算与基于运算结果的保护或控制的指示发令，并控制开关(2)的切换时刻；以及，保护/监视处理部(5a)，所述保护/监视处理部(5a)将经由电路(3)及转换器(4)输入的所述测试信号与由电路(6)直接输入的所述测试信号进行比较来判定有无异常，本发明对来自转换器(4)的所述测试信号与来自所述系统的所述输入信号交互实施抽样来监视有无异常。

Description

保护继电装置的动作试验系统

技术领域

本发明涉及一种保护继电装置的动作试验系统，其进行保护电气设备不受系统异常影响的保护继电装置的动作试验。

背景技术

在配电柜所使用的保护继电装置中，具有以内部电源电压监视为代表的自我监视功能。但是保护继电装置过去通常通过每1年至数年的定期维护时的继电器试验来进行保护继电装置的动作确认，由于电气设备运行中始终输入信号，因此难以判断是电气设备的异常还是保护继电装置的异常。

过去，进行保护电气设备不受系统异常影响的保护继电装置的特性试验的保护继电装置的特性试验系统，例如已在日本专利特开2010-284057号公报(专利文献1)中公开。本专利文献1中，保护继电装置的模拟输入电路的前段具备切断来自系统的输入的开关，如此便可切断从系统输出到模拟输入电路的电量。通过在此状态下对模拟输入电路输入试验波形使保护继电装置动作，便可实施保护继电装置的特性试验，而不会伴随停电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-284057号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

所述专利文献1公开的保护继电装置的特性试验系统可进行与系统连接的现有保护继电装置的特性试验，而不会伴随停电或者导致停电。但是，在保护继电装置的特性试验期间中由于切断来自系统的输入，而处于无法保护电气设备的状态。

本发明为解决所述课题开发而成，其目的在于提供一种保护继电装置的动作试验系统，其监视来自外部的输入，并且可通过测试信号生成电路生成的测试信号来确认保护功能的完整性。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所述保护继电装置的动作试验系统，其检测系统异常且保护系统的电气设备不受系统异常影响，所述保护继电装置的动作试验系统具备：模拟测量电路，所述模拟测量电路接收来自所述系统的输入信号并输出模拟测量值；A/D转换器，所述A/D转换器将所述模拟测量电路输出的所述模拟测量值转换成数字信号；测试信号生成电路，所述测试信号生成电路生成针对所述保护继电装置的测试信号；切换开关，所述切换开关设置在所述模拟测量电路的前段，并在所述测试信号与来自所述系统的输入信号之间切换；CPU，所述CPU接收从所述A/D转换器输出的所述数字信号作为输入，进行所述保护继电装置的保护运算与基于运算结果的保护或控制的指示发令，并控制所述切换开关的切换时刻；以及，保护/监视处理部，所述保护/监视处理部将所述测试信号与来自所述系统的所述输入信号进行比较来判定有无异常，所述保护继电装置的动作试验系统通过所述切换开关的切换对所述测试信号与来自所述系统的所述输入信号交互进行抽样，来监视有无异常。

发明效果

本发明所述保护继电装置的动作试验系统可进行与系统连接的现有保护继电装置的动作试验，而不会伴随停电或者导致停电，并且还可在动作试验期间中保护电气设备。

附图说明

图1是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统进行说明的框图。

图2是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统的动作进行说明的图。

图3是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统的具体实施例进行说明的图。

图4是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统的具体实施例进行说明的图。

图5是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统的具体实施例进行说明的图。

图6是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统的具体实施例进行说明的图。

图7是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统的具体实施例进行说明的图。

图8是对本发明实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统的具体实施例进行说明的图。

图9是对本发明实施方式2所述保护继电装置的动作试验系统进行说明的框图。

图10是对本发明实施方式2所述保护继电装置的动作试验系统的动作进行说明的图。

图11是对本发明实施方式3所述保护继电装置的动作试验系统进行说明的框图。

图12是对本发明实施方式3所述保护继电装置的动作试验系统的动作进行说明的图。

图13是对实施方式4所述保护继电装置的动作试验系统进行说明的框图。

具体实施方式

以下参考附图对本发明所述保护继电装置的动作试验系统的优选实施方式进行说明。另外，各图中相同标号表示相同或相当部分。

实施方式1.

图1中，标号100表示保护继电装置。保护继电装置100具备：变压器或变流器等变换器(此处设为变压器进行说明)1，所述变换器1转换来自未图示系统的输入信号；模拟测量电路3，所述模拟测量电路3将通过切换开关2由变压器1输入的信号增幅，并通过滤波器电路除去杂音；A/D转换器4，所述A/D转换器4将来自模拟测量电路3的模拟信号转换成数字信号；CPU5，所述CPU5进行运算、保护或切换开关2的切换处理；以及，测试信号生成电路6，所述测试信号生成电路6根据来自CPU5的指令生成测试波形。另外，切换开关2构成为根据来自CPU5的指示，将输入到模拟测量电路3的信号在由变压器1输入的信号与由测试信号生成电路6输入的信号之间切换。此外，测试信号生成电路6由D/A转换器或生成任意大小信号的电路构成。

进而，保护继电装置100具备：输出电路8，所述输出电路8生成用于使机械式继电器7动作的信号；通信电路10，所述通信电路10与收集来自保护继电装置100的信息的中央监视装置9进行通信；以及，指示灯或显示画面等显示单元11，所述显示单元11显示系统或测试信号生成电路6的测试信号的状态。

实施方式1所述保护继电装置的动作试验系统如上述那样构成，接着对其动作进行说明。

对来自系统的输入进行抽样时，CPU5每当抽样便切换切换开关2，使其连接变压器1或测试信号生成电路6，如图2(a)(b)所示，对来自变压器1的信号与来自测试信号生成电路6的信号交互执行抽样。抽样次数针对电流或电压波形的每1个周期为1次以上的任意值。抽样后的数据为两信号合成后的数据，但是在CPU5的内部软件处理中，根据抽样数据的时刻分割成测试信号生成电路6的数据与变压器1的数据。而且CPU5通过保护/监视处理部5a对分割后的各数据进行保护/监视处理。另外，本实施方式中，虽然图示出保护/监视处理部5a作为CPU5的内部功能部，但是也可以构成为具备保护/监视处理部5a作为CPU5的外部功能部。

CPU5根据来自变压器1的信号检测出系统异常时，通过输出电路8使机械式继电器7动作，从而使断路器(未图示)打开。相对于此，根据来自测试信号生成电路6的信号进行保护动作时，不使机械式继电器7动作，而通过通信电路10将保护动作结果发送到中央监视装置9。如此，可确认其保护功能的完整性。

综上所述，可监视来自变压器1的信号即来自系统的输入，并且可根据测试信号生成电路6生成的测试信号来确认保护功能的完整性。另外，虽然在上述内容中对使用变压器1的情况进行了说明，但是使用变流器的情况也相同。

接着，对CPU5进行的保护/监视处理说明具体实施例。

(实施例1)

根据来自CPU5的指令，在测试信号生成电路6中生成直流信号。CPU5对输入此直流信号作为测试信号的情况进行监视。另外，此处提到的直流信号并不规定信号宽度(时间)及大小，例如还可以是每1个周期1次的脉冲状波形。

例如，将在测试信号生成电路6中生成的直流信号设为如图3(a)上半部所示的脉冲状信号，规定信号的发生间隔t1、信号宽度t2、信号大小d。而且，在CPU5的内部软件处理中，根据抽样数据的时刻，将如图3(b)所示的A/D转换器4的输出信号，如图3(c)所示分割成测试信号生成电路6的数据与变压器1的数据。另外，图3(a)下半部表示来自系统的输入信号。此外，图3(c)中上半部表示测试信号生成电路6的数据，下半部表示来自变压器1的信号。

如上所示，在测试信号生成电路6的测试信号的监视处理中，通过监视这些值，便可发现电路元器件的故障，例如切换开关2或A/D转换器4的输入端子在接通状态下发生故障等情况。

(实施例2)

此外，如图4所示，通过将测试信号生成电路6的测试信号从0到可测量范围分阶段地放大，便可确认可测量范围的精度。另外，如图5(a)(b)所示，通过按每1次抽样将测试信号生成电路6的测试信号放大，即使在1个周期的中途发生电路异常时也可即时检测到。另外，在图4、图5中，上半部表示测试信号生成电路6的测试信号，下半部表示来自变压器1的信号。

(实施例3)

上述内容中，虽然对在测试信号生成电路6中生成直流信号的情况进行了说明，但是也可以在测试信号生成电路6中生成正弦波信号。接着，对利用正弦波确认保护功能的情况进行说明。

将测试信号生成电路6的测试信号设为图6(a)上半部所示的正弦波信号，并将该信号的大小及频率设为保护继电装置100的产品规格所规定的范围值即规定值，使保护功能动作。而且，在CPU5的内部软件处理中，根据抽样数据的时刻，将如图6(b)所示的A/D转换器4的输出信号如图6(c)所示分割成测试信号生成电路6的数据与变压器1的数据。另外，图6(a)下半部表示来自系统的输入信号。此外，图6(c)上半部表示测试信号生成电路6的数据，下半部表示来自变压器1的信号。

如此，便可替代保护继电装置100定期维护时所实施的继电器试验。通过使用保护继电装置100上搭载的通信电路10并以中央监视装置9定期收集该动作结果的数据，便可用中央监视装置9确认保护功能的动作变化。

(实施例4)

虽然实施例3中将测试信号设为正弦波，针对测试波形使保护继电装置100的保护功能动作，但是实施例4中对用于监视保护继电装置100的模拟测量电路3的情况进行说明。

测试信号生成电路6以正弦波输出事先规定值(例如，可测量范围的最大值)的测试信号。CPU5中针对所接收的测试信号进行与监视用数据通用的保护、监视处理，与事先规定值进行比较。图7图示该具体实施例。

该方法中，测试信号生成电路6的测试信号与由系统即变压器1输入的电流及电压等同，因此除模拟测量电路3及A/D转换器4的完整性外，还可实时诊断CPU5的内部保护、监视处理，可实现可靠性高的保护继电装置100。

(实施例5)

进而，如图8所示CPU5具有测量显示处理部12时，在显示单元11的显示界面上显示利用测试信号的转换结果，所以保护继电装置100的使用者可通过画面对利用来自系统即变压器1的输入的测量值与利用测试信号的测量值进行比较确认。

通过保护继电装置100的操作功能可指定测试信号的大小，从而使用者指定模拟测量电路3的可测量范围的任意值，可肉眼确认针对该值的完整性，并且还可通过通信电路10在中央监视装置9上进行完整性确认。

实施方式2.

接着，对本发明实施方式2所述保护继电装置的动作试验系统进行说明。近年的保护继电装置通常搭载多个保护要素。虽然实施方式1中对单一的电路例进行了说明，但是在具有多个电路的保护继电装置中也可以运用本发明。

图9是对实施方式2所述保护继电装置的动作试验系统进行说明的框图。图9中，标号200表示保护继电装置。保护继电装置200具备转换来自未图示系统的输入信号的变压器1a,1b、变流器1c,1n，并设有n种模拟测量电路3a,3b,3c,3n，所述模拟测量电路3a,3b,3c,3n对从各个变压器1a,1b、变流器1c,1n经由切换开关2a,2b,2c,2n输入的信号进行增幅，且通过滤波器电路除去杂音。而且，A/D转换器4针对各个模拟测量电路设有输入端子1～n。另外，其他构成与实施方式1相同，通过赋予相同标号来省略说明。

实施方式2所述保护继电装置的动作试验系统如上述那样构成，CPU5针对测试信号生成电路6指定输出测试信号的对象的电路及信号的大小等。测试信号生成电路6将与其相应的信号输入到作为对象的电路。此处，还可选择多个电路。

CPU5对测试信号生成电路6指示后，配合抽样时刻，实施与作为对象的模拟测量电路3a,3b,3c,3n对应的切换开关2a,2b,2c,2n的切换。同时在有多个频道为可抽样的A/D转换器4的情况下，在切换前后设置等待时间，防止切换开关2a,2b,2c,2n切换时产生的噪音影响。图10是对实施方式2所述保护继电装置的动作试验系统的动作进行说明的图，表示保护继电装置200上设置的CPU5的抽样时刻例。

如上所示，具有多个电路的保护继电装置200中，与实施方式1相同，可监视来自变压器1a,1b、变流器1c,1n的信号即来自系统的输入，并且可根据在测试信号生成电路6中生成的测试信号来确认保护功能的完整性。

实施方式3.

接着，对本发明实施方式3所述保护继电装置的动作试验系统进行说明。图11是对实施方式3所述保护继电装置的动作试验系统进行说明的框图。实施方式3为实施方式2的变形例，如图11所示为保护继电装置300的A/D转换器4的输入端子是1个时的结构。输入多个要素时，在A/D转换器4的前段设置1：n的模拟开关13，如此进行依次切换并实施各个来自外部的输入的抽样。

各要素抽样结束时，切换切换开关2a,2b,2c,2n使其与测试信号生成电路6连接。如此在来自变压器1a,1b、变流器1c,1n的输入与来自测试信号电路6的输入之间切换前便会留出时间，因此可减少切换切换开关2a,2b,2c,2n时的噪音影响。图12是对实施方式3所述保护继电装置的动作试验系统的动作进行说明的图，表示保护继电装置300上设置的CPU5的抽样时刻例。

实施方式4.

接着，对本发明实施方式4所述保护继电装置的动作试验系统进行说明。之前对将测试信号生成电路6的测试信号输入到模拟测量电路3的情况进行了说明，但是还可输入到变压器或变流器(此处设为变压器进行说明)1的一次侧。如此可确认保护继电装置内部的变压器1的完整性。

图13是对实施方式4所述保护继电装置的动作试验系统进行说明的框图。图13中，标号400表示保护继电装置。保护继电装置400具备：变压器1的一次侧与保护继电装置400的内部电路之间的绝缘部14；以及，向变压器1的试验用端子1t进行输入的输入电路15。另外，其他构成与实施方式1相同，通过赋予相同标号来省略说明。

实施方式4所述保护继电装置的动作试验系统如上述那样构成，将测试信号生成电路6的测试信号输入到变压器1的一次侧，所以需要大电压的信号。因此，在变压器1上设置试验用端子1t，并将测试信号生成电路6的测试信号输入到该试验用端子1t。如此便无需生成大电压。另外，虽然在上述内容中对使用变压器的情况进行了说明，但是使用变流器的情况也相同。

如上所示，实施方式4所述保护继电装置的动作试验系统中，也可以确认保护继电装置400的完整性，本实施方式还可确认保护继电装置内部的变压器1的完整性。

以上内容中，对实施方式1至实施方式4进行了说明，保护继电装置中使用的电子元器件几乎没有经年劣化，此外保护功能的动作通过软件处理执行，因此也几乎不发生保护功能的动作变化。因此，在实施方式1中说明的实施例3根据需要1年1次或1个月1次定期实施即可，在实施方式1中说明的实施例1,2,4,5的目的在于模拟测量电路3的异常检测，因此通过平常执行便可即时发现检测出保护继电装置的异常。另外，本发明并不限定于此，在本发明范围内可自由组合各实施方式，并适当变形、省略各实施方式。

Claims

1.一种保护继电装置(100,200,300,400)的动作试验系统，其检测系统异常且保护系统的电气设备不受系统异常影响，其特征在于，

所述保护继电装置(100,200,300,400)的动作试验系统具备：

模拟测量电路(3,3a,3b,3c,3n)，所述模拟测量电路(3,3a,3b,3c,3n)接收来自所述系统的输入信号并输出模拟测量值；

A/D转换器(4)，所述A/D转换器(4)将所述模拟测量电路(3,3a,3b,3c,3n)输出的所述模拟测量值转换成数字信号；

测试信号生成电路(6)，所述测试信号生成电路(6)生成针对所述保护继电装置(100,200,300,400)的测试信号；

切换开关(2,2a,2b,2c,2n)，所述切换开关(2,2a,2b,2c,2n)设置在所述模拟测量电路(3,3a,3b,3c,3n)的前段，并在所述测试信号与来自所述系统的输入信号之间切换；

CPU(5)，所述CPU(5)接收从所述A/D转换器(4)输出的所述数字信号作为输入，进行所述保护继电装置(100,200,300,400)的保护运算与基于运算结果的保护或控制的指示发令，并控制所述切换开关(2,2a,2b,2c,2n)的切换时刻；以及，

保护/监视处理部(5a)，所述保护/监视处理部(5a)将所述测试信号与来自所述系统的所述输入信号进行比较来判定有无异常，

所述保护继电装置(100,200,300,400)的动作试验系统通过所述切换开关(2,2a,2b,2c,2n)的切换对所述测试信号与来自所述系统的所述输入信号交互进行抽样，来监视有无异常。

2.一种保护继电装置(100,200,300,400)的动作试验系统，其检测系统异常且保护系统的电气设备不受系统异常影响，其特征在于，

所述保护继电装置(100,200,300,400)的动作试验系统具备：

所述保护继电装置(100,200,300,400)的动作试验系统通过所述切换开关(2,2a,2b,2c,2n)的切换对所述测试信号与来自所述系统的所述输入信号以所述系统的监视对象的电流或电压的1个周期以下的间隔交互进行抽样。

3.一种保护继电装置(200,300)的动作试验系统，其检测系统异常且保护系统的电气设备不受系统异常影响，其特征在于，

所述保护继电装置(200,300)的动作试验系统具备：

多个变换器(1a,1b,1c,1n)，所述多个变换器(1a,1b,1c,1n)转换来自所述系统的输入信号；

测试信号生成电路(6)，所述测试信号生成电路(6)生成针对所述保护继电装置(200,300)的测试信号；

切换开关(2a,2b,2c,2n)，所述切换开关(2a,2b,2c,2n)设置在所述保护继电装置(200,300)上所设多个模拟测量电路(3a,3b,3c,3n)各自的前段，并在所述测试信号与来自所述多个变换器(1a,1b,1c,1n)各自的输入信号之间切换；以及，

CPU(5)，所述CPU(5)控制所述切换开关(2a,2b,2c,2n)的切换时刻，

所述保护继电装置(200,300)的动作试验系统通过所述切换开关(2a,2b,2c,2n)的切换对所述测试信号生成电路(6)的测试信号与来自所述多个变换器(1a,1b,1c,1n)各自的输入信号交互进行抽样。

4.如权利要求1至3中任一项所述的保护继电装置的动作试验系统，其特征在于，根据来自所述CPU(5)的指令在所述测试信号生成电路(6)上生成直流信号，并根据所述CPU(5)的指令与所述测试信号生成电路(6)生成的直流信号确认所述保护继电装置(100,200,300,400)的动作。

5.如权利要求4所述的保护继电装置的动作试验系统，其特征在于，将所述直流信号设为脉冲状信号，规定所述脉冲状信号的发生间隔、所述脉冲状信号的宽度、所述脉冲状信号的大小，并确认所述保护继电装置(100,200,300,400)的动作。

6.如权利要求5所述的保护继电装置的动作试验系统，其特征在于，所述脉冲状信号为从0到可测量范围分阶段变大的信号。

7.如权利要求5所述的保护继电装置的动作试验系统，其特征在于，所述脉冲状信号为按每1次抽样不断放大的信号。

8.如权利要求1至3中任一项所述的保护继电装置的动作试验系统，其特征在于，根据来自所述CPU(5)的指令在所述测试信号生成电路(6)中生成正弦波信号，并将所述正弦波信号的大小及频率作为所述保护继电装置(100,200,300,400)的规定值使其动作。

9.如权利要求8所述的保护继电装置的动作试验系统，其特征在于，所述规定值与来自所述系统的输入信号等同。

10.如权利要求1至3中任一项所述的保护继电装置的动作试验系统，其特征在于，具备从所述系统得到输入信号的变换器(1)，将所述测试信号生成电路(6)的测试信号输入到所述变换器(1)的一次侧。