CN104521087A - 数字保护继电器、数字保护继电器测试装置以及数字保护继电器测试方法 - Google Patents

Abstract

根据实施方式，数字保护继电器具备：辅助变压器(2)，用于对来自主电路变压器(1)的电信号的电压进行降压；检测电阻电路(20)，由输入侧连接在辅助变压器(2)的输出侧的∏型或者T型电路构成；模拟检测电路(3)，安装在检测电阻电路(20)的输出侧，用于检测来自辅助变压器(2)的电信号的电量；A/D转换电路(4)，连接在模拟检测电路(3)上；中央处理装置(5)，连接在A/D转换电路(4)上，用于执行保护动作；脱扣输出接点(9)，根据中央处理装置(5)的处理而动作，从而使外部的断路器(21)动作。在该数字保护继电器中，输入接点端子(11)设置在检测电阻电路(20)与模拟检测电路(3)之间，所述输入接点端子用于从外部的测试装置(13)向模拟检测电路(3)输入固定电压的测试用信号，以作为与辅助变压器(13)的输出相当的信号。

Description

数字保护继电器、数字保护继电器测试装置以及数字保护继电器测试方法

技术领域

本发明的实施方式涉及一种用于检测主电路系统的异常并执行保护动作的数字保护继电器、数字保护继电器测试装置以及数字保护继电器测试方法。

背景技术

以往，当进行检查数字保护继电器是否正常动作的测试时，将测试装置连接在用于输入连接于主电路上的变压器的输出信号的端子处。在该状态下，进行基于数字保护继电器的保护功能的确认。

对数字保护继电器的测试顺序的例子进行说明。首先，在数字保护继电器外部的辅助变压器的一次侧设置测试用端子。接着，在使主电路停电的状态下，对测试用端子施加数十安培的电流或一百数十伏特的电压的测试用信号。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-171723号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

如前所述，在进行数字保护继电器的测试时，需要对设置在数字保护继电器的辅助变压器的一次侧的测试用端子施加测试用信号。另外，通常情况下，数字保护继电器的测试用端子、例如脱扣输出接点被设置在数字保护继电器盘内。

因此，在进行数字保护继电器的测试时，需要能够产生大电流/电压的继电器测试装置。另外，由于数字保护继电器的测试用端子被设置在继电器盘门的内部，因此，为了连接测试用端子和测试装置，需要打开和关闭继电器盘门。

另外，当实施数字保护继电器的测试时，在测试过程中主电路发生事故的情况下，不能执行该主电路的保护动作。因此，在进行测试时，需要事先使主电路停电。

因此，执行数字保护继电器测试的时间段被限定于使主电路停电时的影响较小的时间段、例如休息日或深夜等。另外，测试时间(停电时间)也需要设置为最小限度。

用于解决技术问题的方案

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够安全且容易地进行动作测试而无需事先使主电路停电的数字保护继电器、数字保护继电器测试装置以及数字保护继电器测试方法。

根据实施方式，数字保护继电器具备：辅助变压器，用于对来自主电路变压器的电信号的电压进行降压；以及检测电阻电路，由输入侧连接在辅助变压器的输出侧的∏型或者T型电路构成。该数字保护继电器具备：模拟(analog)检测电路，安装在检测电阻电路的输出侧，用于检测来自辅助变压器的电信号的电量；A/D(模拟数字)转换电路，连接在模拟检测电路上；中央处理装置，连接在A/D转换电路上，用于执行保护动作；以及脱扣输出接点，根据中央处理装置的处理而动作，从而使外部的断路器动作。在该数字保护继电器中，将输入接点端子设置在检测电阻电路与模拟检测电路之间，所述输入接点端子用于从外部的测试装置向所述模拟检测电路输入固定电压的测试用信号，以作为与辅助变压器的输出相当的信号。

附图说明

图1是示出实施方式中的数字保护继电器的构成例的框图。

图2是示出实施方式中的数字保护继电器的外观的一例的立体图。

图3是示出实施方式中的数字保护继电器的便携式测试装置的动作顺序的一例的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，对实施方式进行说明。

在该实施方式中，能够在不使保护对象的主电路停电、而持续保护该主电路的情况下进行数字保护继电器的动作测试。

图1是示出实施方式中的数字保护继电器的构成例的框图。

如图1所示，实施方式中的数字保护继电器具备：主电路变压器1、辅助变压器2、模拟检测电路3、A/D转换电路4、CPU(中央处理装置)5、存储器6、显示电路7、开关电路8、断路器脱扣输出接点9、通信电路10以及测试用接点。

主电路变压器1是连接到主电路的变压器。辅助变压器2用于将来自主电路变压器1的电信号的电压降压为规定的电子电路级别的电压。

另外，在辅助变压器2的输出侧与模拟检测电路3的输入侧之间，连接着与3相的各相相对应的检测电阻电路20a、20b、20c。可将检测电阻电路20a、20b、20c统称为检测电阻电路20。

图2是示出实施方式中的数字保护继电器的外观的一例的立体图。

数字保护继电器的测试用接点(测试用端子)是辅助变压器二次侧输入接点11、以及继电器测试用脱扣输出接点12。辅助变压器二次侧输入接点11起到继电器测试用的输入接点的功能。如图2所示，这些测试用接点和通信电路10的端子均设置在数字保护继电器的盘30的正面。另外，该盘30的正面由开闭式的外盖31覆盖。也可以用单个的外盖覆盖通信电路10、辅助变压器二次侧输入接点11以及继电器测试用脱扣输出接点12，并且使显示电路7与开关电路8露出。通过用外盖覆盖各种接点，能够防止与各种接点产生不必要的接触。

在不进行使用数字保护继电器来实施的测试时，操作者能够关闭外盖。另外，当进行测试时，操作者能够打开外盖，并将便携式测试装置13连接到各种测试用接点和通信电路10的端子上。该便携式测试装置13是能够进行数字保护继电器的动作测试、且操作员可携带的测试装置。

另外，设置检测电阻电路20a、20b、20c的目的在于，输入来自主电路变压器1的电信号，并且将用于进行数字保护继电器的动作测试的过电流等测试用信号优先于来自主电路的电信号而输入到模拟检测电路3。

检测电阻电路20a、20b、20c是∏型电路。检测电阻电路20a、20b、20c的一次侧以1对1的方式连接到与辅助变压器2的输出侧的各相相对应的端子上。

检测电阻电路20a、20b、20c的二次侧的一个端子以1对1的方式连接到与模拟检测电路3的输入侧的各相相对应的端子上。另外，检测电阻电路20a、20b、20c的二次侧的另一端子连接到辅助变压器二次侧输入接点11上。

在本实施方式中，辅助变压器2与模拟检测电路3之间的检测电阻电路20a、20b、20c形成为∏型电路。该∏型电路是组合第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器而形成的。

第一电阻器是∏型电路中的、位于辅助变压器2一侧的电阻器。第二电阻器是∏型电路中的位于中央的电阻器。第三电阻器是∏型电路中的位于模拟检测电路3一侧的电阻器。

第一电阻器的一端连接到第二电阻器的一端(辅助变压器2一侧)。第一电阻器的另一端连接到辅助变压器二次侧输入接点11上。

另外，第三电阻器的一端连接到第二电阻器的另一端(模拟检测电路3一侧)。第三电阻器的另一端连接到辅助变压器二次侧输入接点11上。

设置为这样的结构，使得在来自主电路变压器1的电信号被输入到第一电阻器的状态下，能够将基于固定电压的测试用信号输入到第三电阻器的一端(第二电阻器的另一端)。这样，能够通过第二电阻器来负担从主电路变压器1经由辅助变压器2被施加到第一电阻器上的电压、与作为固定电压被施加到第三电阻器上的电压之间的差分。

通过设置成这样的结构，在本实施方式中，即使在来自主电路变压器1的电信号被输入到检测电阻电路20a、20b、20c的状态下，也能够将测试用信号优先于来自主电路变压器1的电信号输入到模拟检测电路3。

另外，检测电阻电路20a、20b、20c可以是从∏型电路变换而成的、作为等效电路的T型电路。

模拟检测电路3用于检测从辅助变压器2经由检测电阻电路20a、20b、20c输出的电流值。该检测出的电流值是模拟值的电流值。A/D转换电路4用于将来自模拟检测电路3的模拟值的电流值转换为数字值的电流值。

CPU5通过处理来自A/D转换电路4的电流值来执行数字保护继电器的保护动作。

在CPU5上连接有存储器6、显示电路7、开关电路8。为了通过CPU5调出或者保存作为保护动作基准的电流值和各种数据等而使用存储器6。显示电路7用于显示主电路的异常等。开关电路8具备用于接收规定操作的数字保护继电器。该操作是指用于设定或者变更作为保护动作执行基准的电流值的操作。

另外，在CPU5上连接有断路器脱扣输出接点9，该断路器脱扣输出触点9用于使连接在主电路上的断路器21动作。该断路器脱扣输出接点9连接到继电器测试用脱扣输出接点12。该继电器测试用脱扣输出接点12是从断路器脱扣输出接点9分路出来的测试用端子。断路器脱扣输出接点9是以串联方式连接第一脱扣输出接点9a和第二脱扣输出接点9b而形成的。当这些接点双方动作而被短路时，断路器21的脱扣线圈(TC：trip coil)将被励磁。由此保护主电路。

另外，在CPU5上连接有通信电路10。该通信电路10能够将规定的信息发送到外部的未图示的中央监视装置。该规定的信息用于表示作为保护动作执行基准的电流值的变更、和断路器脱扣输出接点9有无动作等。

在进行数字保护继电器的测试时，操作员能够将作为数字保护继电器测试装置的便携式测试装置13连接到通信电路10、辅助变压器二次侧输入接点11、继电器测试用脱扣输出接点12上。

如前所述，数字保护继电器的通信电路10、辅助变压器二次侧输入接点11以及继电器测试用脱扣输出接点12设置在数字保护继电器盘的正面。因此，操作员能够容易地将便携式测试装置13连接到数字保护继电器上。

便携式测试装置13具有测试信号产生电路13a。该测试信号产生电路13a具有输出测试用信号的功能。测试用信号例如是用于对数字保护继电器的动作进行确认的过电流等。

操作员能够在便携式测试装置13上进行用于从3相中选择测试对象相的设定。便携式测试装置13能够在规定的检测电阻电路与模拟检测电路3的输入侧的端子之间输出测试用信号。规定的检测电阻电路是指检测电阻电路20a、20b、20c中与该已选择的相相对应的电路。

如前所述，数字保护继电器的辅助变压器二次侧输入接点11连接在模拟检测电路3的输入侧。因此，能够将为了进行动作测试而施加到数字保护继电器上的电信号设置成电子电路级别的电压(数V以下)的电信号。由此，相比于以往的测试装置，能够大幅减小便携式测试装置13的尺寸。

进一步，便携式测试装置13具备：对于来自数字保护继电器的断路器脱扣输出接点9的信号进行输入判定的输入判定功能、以及与数字保护继电器的通信电路10进行通信的通信功能。该通信功能将在后文进行说明。

接下来，对数字保护继电器的动作以及便携式测试装置的功能进行说明。图3是示出实施方式中的数字保护继电器的便携式测试装置的动作顺序的一例的流程图。

首先，当要进行数字保护继电器的动作测试时，操作员将便携式测试装置13的测试信号产生电路13a的端子连接到数字保护继电器的辅助变压器二次侧输入接点11上。另外，操作员将便携式测试装置13的保护继电器检测用的端子连接到数字保护继电器的继电器测试用脱扣输出接点12上。另外，操作员将便携式测试装置13与数字保护继电器的通信电路10连接(步骤S1)。

在进行数字保护继电器的测试时，便携式测试装置13根据操作员所进行的规定的操作，设定多种测试条件(例如输入信号的电流/电压值、测试时间、输出接点等)、以及3相中的期望的测试对象的相(步骤S2)。

便携式测试装置13根据在步骤S2中设定的测试条件，并通过经由通信电路10而进行的通信，对数字保护继电器的整定值进行变更。

然后，便携式测试装置13通过由通信电路10而进行的通信，从数字保护继电器的存储器6中读取出数字保护继电器的当前整定值(步骤S3)。便携式测试装置13根据该当前整定值，从测试信号产生电路13a中输出测试用信号，该测试用信号由与该保护继电器的保护动作级别相对应的固定电压决定(步骤S4)。该被输出的测试用信号经由数字保护继电器的辅助变压器二次侧输入接点11中的、与测试对象相相对应的接点，被输入到数字保护继电器的模拟检测电路3。该测试用信号经由A/D转换电路4被输入至CPU5。

CPU5根据数字保护继电器的当前整定值，判定有无用于执行数字保护继电器的保护处理的脱扣输出。根据该判定，CPU5使与测试对象相相对应的继电器动作。

在本实施方式中，在进行数字保护继电器的测试时，在未检测出主电路异常的情况下，从便携式测试装置13的测试信号产生电路13a输出到测试对象相的输出值有时会超过规定阈值。

未检测出主电路异常的情况是指，在输入主电路系统的3相输入中，测试对象相以外的相的电流/电压的输入值未超过规定阈值。

另外，规定阈值是指表示关于测试对象相的保护动作为正常的值。

输出到测试对象相的输出值超过规定阈值的情况是指，3相中只有测试对象相在动作的情况。在这种情况下(步骤S5为“是”)，CPU5仅使第一脱扣输出接点9a、第二脱扣输出接点9b中的一个、例如第一脱扣输出接点9a动作(闭合)。在这种情况下，CPU5不使另一个脱扣输出接点动作。

由此，能够进行任意1相的保护继电器的动作测试，而不会使断路器21的脱扣线圈励磁。

另外，便携式测试装置13借助数字保护继电器的继电器测试用脱扣输出接点12检测数字保护继电器的动作(步骤S6)。由此，能够在不使主电路停电、而持续进行主电路的保护动作的情况下进行数字保护继电器的动作测试。

另外，除了上述已作为保护继电器动作测试对象的任意1相，对于作为保护继电器动作测试对象以外的其余2相，CPU5在数字保护继电器的动作测试过程中仍对来自主电路变压器1的输入进行监视。

不论从便携式测试装置13的测试信号产生电路13a输出到测试对象相的输出值是否超过了表示能够确认该相的保护动作为正常的规定阈值，CPU5都进行规定的判定。该规定的判定是指对如下情况进行判定：在监视过程中主电路是否发生事故，输入主电路系统的3相输入中的、测试对象相以外的相的电流/电压的输入值是否超过了规定阈值。

在步骤S7中判定为“是”的情况下，CPU5通过通信电路10将表示测试对象相以外的相的电流/电压的输入值超过了规定阈值的信号输出到便携式测试装置13，从而停止来自便携式测试装置13的测试用信号的输出。由此，CPU5中断数字保护继电器的动作测试(步骤S8)。

CPU5使对正在实施测试的相进行的输入从来自便携式测试装置13的输入切换为来自主电路的输入，并且使多个串联的脱扣输出接点9a、9b均动作。这样，CPU5以向外部进行脱扣输出的方式执行保护动作(步骤S9)。由此，能够在不使主电路停电、而持续保护主电路的情况下对数字保护继电器的进行检查。

如上所述，在本实施方式中，数字保护继电器具备模拟检测电路，该模拟检测电路用于检测作为保护对象的主电路系统的电量。该数字保护继电器能够检测出主电路系统的异常状态，并输出用于使断路器动作的脱扣信号从而执行保护动作，并且能够利用来自辅助变压器二次侧的电子电路级别的测试用信号来进行数字保护继电器的动作测试。由此，能够使测试装置便于携带(小型化)。

另外，由于将测试所需的端子设置在数字保护继电器盘的正面等处，因此，操作员能够将测试所需的端子容易地连接到数字保护继电器上从而执行动作测试。

此外，辅助变压器2的可靠性高于主电路变压器1的可靠性，即使辅助变压器2万一发生故障也是断线方向。因此，数字保护继电器的CPU5能够检测出主电路系统的异常。因此，操作员无需对辅助变压器2进行与主电路变压器1同样的定期检查。

另外，便携式测试装置13向辅助变压器2的二次侧的3相电流、电压输入中的测试对象相施加作为与继电器保护动作级别相对应的级别的、电子电路级别的较小的测试用信号。另外，数字保护继电器基于以相为单位整定后的输出而进行动作输出。由此，能够进行以相为单位的动作测试。

根据这些实施方式，能够提供一种能够安全且容易地进行动作测试、而无需事先使主电路停电的数字保护继电器、数字保护继电器测试装置、以及数字保护继电器测试方法。

虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式是作为例子提出的，并不意味着限定发明的保护范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不偏离发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的保护范围或宗旨中，并且，包含在权利要求书所记载的发明和其等同的保护范围内。

附图标记说明

1：主电路变压器  2：辅助变压器        3：模拟检测电路

4：A/D转换电路   5：CPU(中央处理装置) 6：存储器

7：显示电路      8：开关电路          9： 断路器脱扣输出接点

10：通信电路     11：辅助变压器二次侧输入接点

12：继电器测试用脱扣输出接点          13：便携式测试装置

20a、20b、20c：检测电阻电路   21：断路器

Claims (11)

1.一种数字保护继电器，具备：

辅助变压器，用于将来自连接在主电路上的主电路变压器的电信号的电压降压为规定的电压；

检测电阻电路，由输入侧连接在所述辅助变压器的输出侧的∏型或者T型电路构成；

模拟检测电路，安装在所述检测电阻电路的输出侧，用于检测来自所述辅助变压器的电信号的电量；

A/D转换电路，连接在所述模拟检测电路上；

中央处理装置，连接在所述A/D转换电路上，用于执行保护动作；以及

脱扣输出接点，根据所述中央处理装置的处理而动作，从而使外部的断路器动作；

其特征在于，

将输入接点端子以与所述模拟检测电路的输入侧的各相对应的方式设置在所述检测电阻电路与所述模拟检测电路之间，所述输入接点端子用于从外部的测试装置向所述模拟检测电路输入固定电压的测试用信号，以作为与所述辅助变压器的输出相当的信号。

2.根据权利要求1所述的数字保护继电器，其特征在于，

进一步具备从所述脱扣输出接点分路出来的脱扣输出接点端子。

3.根据权利要求2所述的数字保护继电器，其特征在于，

所述输入接点端子以及所述脱扣输出接点端子安装在继电器盘的正面。

4.根据权利要求2所述的数字保护继电器，其特征在于，

串联设置有多个所述脱扣输出接点，

作为伴随所述测试用信号的输入而进行的正常动作，所述中央处理装置使所述多个脱扣输出接点中的一部分动作，而不使其他的脱扣输出接点动作。

5.根据权利要求4所述的数字保护继电器，其特征在于，

所述中央处理装置从所述模拟检测电路的输出侧的3相中的任意1相输入所述测试用信号，并从除所述任意1相以外的其余2相输入来自所述主电路变压器的信号而不输入所述测试用信号，当来自所述2相中的任意1相的信号的输入值超过了表示所述主电路异常的阈值时，所述中央处理装置使所有的所述脱扣输出接点动作。

6.一种数字保护继电器测试装置，其特征在于，

连接在权利要求2所述的所述数字保护继电器的所述输入接点端子以及所述脱扣输出接点端子上，并通过与所述模拟检测电路的输入侧的3相中的任意1相相对应的所述输入接点端子输入所述测试用信号，以进行借助所述脱扣输出接点端子检测由所述测试用信号的输入引起的所述脱扣输出接点的动作的测试。

7.根据权利要求6所述的数字保护继电器测试装置，其特征在于，

检测所述数字保护继电器的整定值，根据规定的多种测试条件对检测出的所述整定值进行变更，并根据所述变更后的整定值进行所述脱扣输出接点的动作的测试。

8.根据权利要求6所述的数字保护继电器测试装置，其特征在于，

在向所述数字保护继电器的所述模拟检测电路的输出侧的3相中的任意1相输入所述测试用信号、并向除所述任意1相以外的其余2相输入来自所述主电路变压器的信号而不输入所述测试用信号的状态下，当通过所述数字保护继电器检测出输入所述2相中的任意1相的信号的输入值超过了表示所述主电路异常的阈值时，中断所述测试用信号的输入。

9.一种数字保护继电器测试方法，其特征在于，

连接在权利要求2所述的所述数字保护继电器的所述输入接点端子以及所述脱扣输出接点端子上，并通过与所述模拟检测电路的输入侧的3相中的任意1相相对应的所述输入接点端子输入所述测试用信号，以进行借助所述脱扣输出接点端子检测由所述测试用信号的输入引起的所述脱扣输出接点的动作的测试。

10.根据权利要求9所述的数字保护继电器测试方法，其特征在于，

检测所述数字保护继电器的整定值，根据规定的多种测试条件对所述检测出的整定值进行变更，并根据所述变更后的整定值进行所述脱扣输出接点的动作的测试。

11.根据权利要求9所述的数字保护继电器测试方法，其特征在于，

在向所述数字保护继电器的所述模拟检测电路的输出侧的3相中的任意1相输入所述测试用信号、并向除所述任意1相以外的其余2相输入来自所述主电路变压器的信号而不输入所述测试用信号的状态下，当通过所述数字保护继电器检测出输入所述2相中的任意1相的信号的输入值超过了表示所述主电路异常的阈值时，中断所述测试用信号的输入。