CN104716633A - 区域选择性联锁(zsi)配电系统和操作zsi配电系统的方法 - Google Patents

区域选择性联锁(zsi)配电系统和操作zsi配电系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开区域选择性联锁(ZSI)配电系统(100)和操作ZSI配电系统的方法。一个实例中描述通过区域选择性联锁(ZSI)系统(100)中的第一电路保护装置来确定是否将阻塞信号输出至所述ZSI系统(100)中的第二电路保护装置的方法。所述方法包括通过电流变化速率传感器(112)来检测流过所述第一电路保护装置的电流的变化速率。跳闸单元(110)从所述电流变化速率传感器(112)接收电流变化速率信号。所述电流变化速率信号与流过所述第一电路保护装置的电流的测出变化速率成比例。所述跳闸单元(110)确定是否至少部分基于所述电流变化速率信号来将所述阻塞信号输出至所述第二电路保护装置。

Description

区域选择性联锁(ZSI)配电系统和操作ZSI配电系统的方法
技术领域
本申请大体涉及电力系统，并且更具体地说，涉及区域选择性联锁(ZSI)配电系统以及操作和/或测试ZSI配电系统的方法。
背景技术
已知的配电系统包括多个开关装置阵容(switchgear lineups)，所述多个开关装置阵容包括各自连接至一个或多个负载的断路器。所述断路器一般包括基于所感测的流过断路器的电流而控制断路器的跳闸单元。更具体地说，所述跳闸单元导致流过断路器的电流中断，如果电流在可接受条件外。
例如，至少一些已知的断路器编程有一个或多个电流阈值(也称为“拾取(pickup)”阈值)，所述一个或多个电流阈值识别断路器的不期望的电流电平。例如，如果故障在预定量的时间内汲取超过一个或多个电流阈值的电流，跳闸单元一般激活关联断路器以便阻止电流流过断路器。然而，在包括多个断路器的配电系统中，典型的布置使用断路器的分层结构。大型断路器(即具有高额定电流的断路器)与较低电流馈线断路器相比更靠近电源安置并且供给所述较低电流馈线断路器。每个馈线断路器可供给多个其他断路器，所述其他断路器连接至负载或其他配电设备。
故障可发生在断路器分层结构中的任何地方。当故障发生时，每个断路器(其具有相同的故障电流流过其中)可检测由于变化的传感器敏感性和/或公差而导致的不同的故障电流量。当故障发生时，离故障最近的断路器应操作用于阻止电流流过断路器。如果断路器在分层结构跳闸中处于较高处，多个电路或负载可能不必要地失去服务。
为适应变化的公差并且为确保多个断路器不基于相同的故障电流而不必要地跳闸，至少一些已知的断路器的电流阈值彼此嵌套(nested)以便避免重叠的故障电流阈值。在一些其他的已知系统中，较低层中的断路器在检测到故障电流后将协调信号或阻塞信号发送至较高层断路器。上层断路器的操作响应于阻塞信号而与较低层断路器的操作协调。
发明内容
下面概述其范围与最初要求保护的本发明相称的某些实施例。这些实施例不是意在限制要求保护的本发明的范围，这些实施例而是仅预计提供本发明的可能形式的概述。实际上，本发明可包含可与下面提出的实施例相似或不同的多种形式。
根据本发明的一方面，用于区域选择性联锁(ZSI)系统的电路保护装置包括配置用于中断流过电路保护装置的电流的跳闸机构以及操作性地连接至跳闸机构的跳闸单元。所述跳闸单元配置用于接收电流变化速率信号并且确定是否至少部分基于所述电流变化速率信号来将阻塞信号输出至第二电路保护装置。电流变化速率信号与流过所述电路保护装置的电流的测定变化速率成比例。
根据本发明的另一方面，区域选择性联锁(ZSI)配电系统包括第一电路保护装置以及在第一电路保护装置下游连接至第一电路保护装置的第二电路保护装置。所述第二电路保护装置包括：跳闸机构，所述跳闸机构配置用于中断流过第二电路保护装置的电流；电流变化速率传感器，所述电流变化速率传感器配置用于检测流过第二电路保护装置的电流的变化速率并且产生与流过第二电路保护装置的电流的测定变化速率成比例的电流变化速率信号；以及跳闸单元，所述跳闸单元操作性地连接至所述跳闸机构。所述跳闸单元配置用于从电流变化速率传感器接收电流变化速率信号并且确定是否至少部分基于电流变化速率信号来将阻塞信号输出至第一电路保护装置。
根据本发明的又一方面，本发明描述通过区域选择性联锁(ZSI)系统中的第一电路保护装置来确定是否将阻塞信号输出至所述ZSI系统中的第二电路保护装置的方法。所述方法包括通过电流变化速率传感器来检测流过第一电路保护装置的电流的变化速率。跳闸单元从电流变化速率传感器接收电流变化速率信号。所述电流变化速率信号与通过所述第一电路保护装置流动的电流的检测的变化速率成比例。所述跳闸单元确定是否至少部分基于电流变化速率信号来将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
技术方案1：一种用于区域选择性联锁系统的电路保护装置，所述电路保护装置包括：配置用于中断流过所述电路保护装置的电流的跳闸机构；以及可操作地连接至所述跳闸机构的跳闸单元，所述跳闸单元配置用于：接收电流变化速率信号，所述电流变化速率信号与流过所述电路保护装置的电流的测定变化速率成比例；以及确定是否至少部分基于所述电流变化速率信号来将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
技术方案2：根据技术方案1所述的电路保护装置，所述电路保护装置进一步包括电流变化速率传感器，所述电流变化速率传感器配置用于检测流过所述电路保护装置的所述电流的所述变化速率并且产生与流过所述电路保护装置的所述电流的测定变化速率成比例的所述电流变化速率信号。
技术方案3：根据技术方案2所述的电路保护装置，其中所述电流变化速率传感器包括罗戈夫斯基线圈。
技术方案4：根据技术方案1所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
技术方案5：根据技术方案1所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于基于所述电流变化速率信号和流过所述电路保护装置的所述电流的幅值来确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
技术方案6：根据技术方案5所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于确定流过所述电路保护装置的电流的所述幅值。
技术方案7：根据技术方案6所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于通过对所述电流变化速率信号积分来确定流过所述电路保护装置的电流的所述幅值。
技术方案8：根据技术方案5所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率并且流过所述电路保护装置的所述电流的所述幅值超过预定电流阈值时，确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
技术方案9：根据技术方案5所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过根据流过所述电路保护装置的所述电流的所述幅值所确定的确定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
技术方案10：一种区域选择性联锁配电系统，包括：第一电路保护装置；以及连接至所述第一电路保护装置的第二电路保护装置，所述第二电路保护装置位于所述第一电路保护装置的下游，所述第二电路保护装置包括：跳闸机构，所述跳闸机构配置用于中断流过所述第二电路保护装置的电流；电流变化速率传感器，所述电流变化速率传感器配置用于检测流过所述第二电路保护装置的所述电流的变化速率并且产生与流过所述第二电路保护装置的所述电流的测定变化速率成比例的电流变化速率信号；以及可操作地连接至所述跳闸机构的跳闸单元，所述跳闸单元配置用于：从所述电流变化速率传感器接收所述电流变化速率信号；以及确定是否至少部分基于所述电流变化速率信号来将阻塞信号输出至所述第一电路保护装置。
技术方案11：根据技术方案10所述的区域选择性联锁配电系统，其中，所述第二电路保护装置的跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至所述第一电路保护装置。
技术方案12：根据技术方案10所述的区域选择性联锁配电系统，其中，所述第二电路保护装置的跳闸单元配置用于基于所述电流变化速率信号和流过所述第二电路保护装置的所述电流的幅值来确定将阻塞信号输出至所述第一电路保护装置。
技术方案13：根据技术方案12所述的区域选择性联锁配电系统，其中，所述第二电路保护装置的跳闸单元配置用于通过对所述电流变化速率信号积分来确定流过所述第二电路保护装置的电流的所述幅值。
技术方案14：根据技术方案12所述的区域选择性联锁配电系统，其中，所述第二电路保护装置的跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过根据流过所述第二电路保护装置的所述电流的所述幅值所确定的确定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至所述第一电路保护装置。
技术方案15：根据技术方案12所述的区域选择性联锁配电系统，其中，所述第二电路保护装置的跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率并且流过所述第二电路保护装置的所述电流的所述幅值超过预定电流阈值时，确定将阻塞信号输出至所述第一电路保护装置。
技术方案16：一种通过区域选择性联锁系统中的第一电路保护装置来确定是否将阻塞信号输出至所述区域选择性联锁系统中的第二电路保护装置的方法，所述方法包括：通过电流变化速率传感器检测流过所述第一电路保护装置的电流的变化速率；通过跳闸单元接收来自所述电流变化速率传感器的电流变化速率信号，所述电流变化速率信号与流过所述第一电路保护装置的所述电流的测定变化速率成比例；以及确定是否至少部分基于所述电流变化速率信号来将所述阻塞信号输出至所述第二电路保护装置。
技术方案17：根据技术方案16所述的方法，其中，确定是否将所述阻塞信号输出至所述第二电路保护装置包括：当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至所述第二电路保护装置。
技术方案18：根据技术方案16所述的方法，进一步包括：通过所述跳闸单元确定流过所述电路保护装置的所述电流的幅值；其中，确定是否将阻塞信号输出至所述第二电路保护装置包括：基于所述电流变化速率信号和流过所述第一电路保护装置的所述电流的、确定的所述幅值来确定是否将阻塞信号输出至所述第二电路保护装置。
技术方案19：根据技术方案18所述的方法，其中，基于所述电流变化速率信号和流过所述第一电路保护装置的所述电流的、确定的所述幅值来确定是否将阻塞信号输出至所述第二电路保护装置包括：当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率并且流过所述第一电路保护装置的所述电流的所述幅值超过预定电流阈值时，确定将阻塞信号输出至所述第二电路保护装置。
技术方案20：根据技术方案18所述的方法，其中，基于所述电流变化速率信号和流过所述第一电路保护装置的所述电流的、确定的所述幅值来确定是否将阻塞信号输出至所述第二电路保护装置包括：当所述电流变化速率信号超过根据流过所述第一电路保护装置的所述电流的所述幅值所确定的确定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至所述第二电路保护装置。
附图说明
图1为示例性配电系统的示意性方框图。
图2为操作配电系统如图1所示配电系统的示例性方法的流程图。
具体实施方式
配电系统的示例性实施例和操作配电系统的方法在本说明书中进行描述。示例性配电系统包括在区域选择性联锁(ZSI)配置中以多层布置的多个电路保护装置。一个或多个下游(例如，在较低层中)电路保护装置可操作用于至少部分基于流过电路保护装置的电流的测定(感测到的)变化速率来将阻塞信号输出至一个或多个上游(例如，在较高层中)电路保护装置。电路保护装置从而能够预期超过保护阈值的电流并且可在电流超过阈值前输出阻塞信号。
图1为示例性ZSI配电系统100的一部分的示意性方框图，示出多个电路保护装置102。
每个电路保护装置102配置用于控制从一个或多个电力源104至一个或多个负载106的电力输送。电力源104可包括例如一个或多个发电机或将电流(以及导致的电力)提供至负载106的其他装置。电流可通过连接至电路保护装置102的一个或多个配电线或总线108传输至负载106。负载106可包括，但不限于仅包括机械装置、电动机、照明设备和/或制造设施或发电设施或配电设施的其他电设备或机械设备。
在示例性实施例中，电路保护装置102为断路器。或者，电路保护装置102可为使配电系统100能够如本说明书所描述起作用的任何其他装置。在示例性实施例中，每个电路保护装置102包括操作性地连接至传感器112和跳闸机构114的跳闸单元110。在示例性实施例中，跳闸单元110为包括连接至存储器118、输入装置119和显示装置120的处理器116的电子跳闸单元(ETU)。跳闸单元110可包括或可被认为是计算装置。在其他实施例中，跳闸单元110可为任何其他适当类型的跳闸单元。在一些实施例中，一个或多个电路保护装置102包括不同类型的跳闸单元110和/或是与至少一个其他电路保护装置102为不同类型的电路保护装置。
传感器112为测量流过跳闸机构114和/或电路保护装置102的电流的变化速率的传感器。在示例性实施例中，传感器112为罗戈夫斯基线圈。或者，传感器112可包括使配电系统100能够如本说明书所描述起作用的任何其他传感器。在示例性实施例中，每个传感器112产生代表流过关联跳闸机构114和/或电路保护装置102的电流的所测量或测定的变化速率的信号(下文称为“电流变化速率信号”)。此外，每个传感器112将电流变化速率信号传输至与跳闸机构114关联的处理器116或连接至跳闸机构114的处理器116。每个处理器116编程用于对它的电流变化速率信号进行积分，以便确定流过关联跳闸机构114的电流量。或者，所述电流变化速率信号可使用模拟积分器和/或适用于电流变化速率信号积分的任何其他模拟和/或数字电路进行积分。如果积分电流变化速率信号和/或由积分电流变化速率信号表示的电流超过电流阈值，每个处理器116编程用于激活跳闸机构114来中断提供至负载106或配电线或总线108的电流。
例如，跳闸机构114包括一个或多个断路器装置和/或弧抑制装置。例如，示例性断路器装置包括电路开关、接触臂和/或中断流过断路器装置到达连接至断路器装置的负载106的电流的电路中断器。
每个处理器116控制电路保护装置102的操作并且收集所测量的操作状态数据，如来自与连接至处理器116的跳闸机构114关联的传感器112的电流变化速率。处理器116将数据存储在连接至处理器116的存储器118中。应理解，术语“处理器”一般指包括系统和微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路以及能够执行本说明书所描述的功能的任何其他电路或处理器的任何可编程系统。上述实例仅为示例性的，因此并不用于以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或意义。
此外，存储器118存储由处理器116可执行的程序代码和指令，以便控制电路保护装置102。存储器118可包括但不限于仅包括非易失性RAM(NVRAM)、磁性RAM(MRAM)、铁电RAM(FeRAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器和/或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。任何其他适当的磁存储器、光存储器和/或半导体存储器，单独地或与其他形式的存储器结合，可包括在存储器118中。存储器118还可为或包括可拆卸或可移动存储器，包括但不限于适当的磁带盒、磁盘、CD ROM、DVD或USB存储器。
例如，输入装置119从用户、另一跳闸单元110、远程计算装置等接收输入。例如，输入装置119可包括键盘、读卡器(例如，智能卡阅读器)、指向装置、鼠标、尖笔、触敏面板(例如，触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速度计、位置检测计、键盘、一个或多个按钮和/或音频输入接口。单个部件(如触摸屏)可同时作为显示装置120和输入装置119起作用。在一些实施例中，输入装置119可包括通信接口以便从远程计算装置(包括从另一跳闸单元110)接收输入。尽管示出单个输入装置119用于每个跳闸单元110，但跳闸单元110可包括多于一个的输入装置119。
显示装置120视觉地呈现关于电路保护装置102和/或跳闸机构114的信息。显示装置120可包括真空荧光显示器(VFD)、一个或多个发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、等离子体显示器和/或能够视觉上将信息传送至用户的任何适当的视觉输出装置。例如，处理器116可激活显示装置120的一个或多个部件以便指出，电路保护装置102和/或跳闸机构114是活动的和/或正常操作的、正接收阻塞信号、正传输阻塞信号；故障或失效已发生；和/或跳闸机构114和/或电路保护装置102的任何其他状态。在一些实施例中，显示装置120向用户呈现图形用户界面(GUI)，用于用户与电路保护装置102之间的交互作用。例如，GUI使得用户能够控制电路保护装置102、监控电路保护装置102的操作/状态、测试电路保护装置102的操作和/或修改电路保护装置102的操作参数。
在示例性实施例中，配电系统100包括远程计算装置121。远程计算装置121为远程的，因为它没有结合在电路保护装置102中的一个内，但可位于配电系统100的其他部件附近。远程计算装置121包括连接至存储器118、输入装置119和显示装置120的处理器116。远程计算装置121通信地连接至电路保护装置102中的一个或多个。远程计算装置121可直接连接至一个或多个电路保护装置102和/或可通过网络(包括因特网)连接至一个或多个电路保护装置102。远程计算装置121与电路保护装置102之间的通信连接可为使用任何适当的有线和/或无线通信协议的有线连接或无线连接。在其他实施例中，配电系统100不包括远程计算装置。
在示例性实施例中，电路保护装置102以包括多个层122或电路分支的分层结构来布置，以便为配电系统100提供不同水平的保护和监控。例如，在一个实施例中，第一电路保护装置124布置在第一(或上游)层126中以便从电力源104接收电流。第二电路保护装置128布置在位于第一电路保护装置124下游的第二(或中间)层130中。第三电路保护装置132布置在位于第二电路保护装置128下游的第三(或下游)层134中。第三电路保护装置132将从电力源104(通过第一电路保护装置124和第二电路保护装置128)接收的电流提供至负载106。
如本说明书使用的，术语“下游”指电力流动方向，例如从电力源104朝向负载106。术语“上游”指电流流动方向，例如从负载106朝向电力源104。
此外，第一电路保护装置124包括第一跳闸单元136、第一传感器138和第一跳闸机构140；第二电路保护装置128包括第二跳闸单元142、第二传感器144和第二跳闸机构146；并且第三电路保护装置132包括第三跳闸单元148、第三传感器150和第三跳闸机构152。
尽管图1示出以三个层122布置的三个电路保护装置102，但应认识到，任何适当数目的电路保护装置102可以任何适当数目的层122布置，以便使配电系统100能够如本说明书所描述起作用。例如，应认识到，在一些实施例中，一个或多个附加层122和/或电路保护装置102可设置在电力源104与第一电路保护装置124和/或第一层126之间。此外或可选择地，在一些实施例中，一个或多个附加层122和/或电路保护装置102可设置在负载106与第三电路保护装置132之间。
如图1所示，每个跳闸单元110包括从其他跳闸单元110接收信号以及将信号传输至其他跳闸单元110的多个端口154。在示例性实施例中，端口154包括至少一个阻塞信号输入端口156和至少一个阻塞信号输出端口158。阻塞信号输入端口156和阻塞信号输出端口158在电路保护装置102之间传输一个或多个阻塞信号160。每个跳闸单元的端口154可为物理分离端口154或可为提供一个或多个虚拟端口(例如，端口156和158)的单个物理端口。
在示例性实施例中，当由传感器112检测到的正电流变化速率(例如，电流变化速率信号)超过针对关联跳闸机构114定义的阻塞阈值时，阻塞信号160由每个跳闸单元110产生。此外，如果阻塞信号160是从下游跳闸单元110接收，阻塞信号160被传输或转递至上游跳闸单元110。例如，如果第二跳闸单元142从第三跳闸单元148接收到阻塞信号160和/或如果第二跳闸单元142检测到高于阻塞阈值的电流，第二跳闸单元142的阻塞信号160被传输至上游跳闸单元110(例如，第一跳闸单元136)。响应于接收阻塞信号160，第一跳闸单元136可从无约束操作模式转变成约束操作模式，以便防止第一跳闸单元136和第二跳闸单元142以类似的跳闸时序操作。此外或可选择地，响应于接收阻塞信号160，第一跳闸单元136可切换至在较高的跳闸阈值下或使用较高的跳闸阈值操作(如从保护阈值切换至备份阈值)。
在无约束操作模式中，可执行无约束跳闸时序，所述无约束跳闸时序包括其中电流超过保护阈值的累积时间值，直到达到无约束时间阈值。在约束操作模式中，可执行约束跳闸时序，所述约束跳闸时序包括其中电流超过备份阈值的累积时间值，直到达到约束时间阈值。如果达到约束时间阈值或无约束时间阈值，跳闸单元110产生跳闸信号162。或者，无约束跳闸时序和约束跳闸时序可包括使跳闸单元110能够如本说明书描述起作用的任何其他动作或响应。应认识到，无约束跳闸时序导致跳闸信号162在一定时间段中产生，所述时间段短于其中约束跳闸时序导致跳闸信号162产生的时间段。
跳闸单元110的端口154通过一个或多个导体164连接至其他跳闸单元110的端口154。在示例性实施例中，每个端口154包括用于连接至导体164的分别传送正信号和负信号的正端子和负端子。例如，导体164将阻塞信号160的正分量和负分量传输至端口154的正端子和负端子。或者，端口154可接收任何适当的信号和/或可包括使跳闸单元110能够如本说明书所描述起作用的任何适当数目的端子。应认识到，可使用相同极性的信号代替正极性和负极性的信号。例如，“正”信号可为具有高于“负”信号振幅的振幅的信号。
在示例性实施例中，跳闸单元110(例如，第二跳闸单元142)的阻塞信号输出端口158连接至上游跳闸单元110(例如，第一跳闸单元136)的阻塞信号输入端口156。在具体实施例中，单个电路保护装置102在参考电路保护装置102(以及关联跳闸单元110)的上游安置在下一层(next tier)上，以使得参考跳闸单元110的阻塞信号输出端口158通过至少一个导体164连接至上游跳闸单元110的阻塞信号输入端口156。此外，参考跳闸单元110(例如，第二跳闸单元142)的阻塞信号输入端口156通过至少一个导体164连接至一个或多个下游跳闸单元110(例如，第三跳闸单元148)的阻塞信号输出端口158。
每个电路保护装置102(和每个关联跳闸单元110)如以上所描述配置，以使得跳闸单元110通过阻塞信号输入端口156从下游跳闸单元110接收一个或多个阻塞信号160，并且通过阻塞信号输出端口158将一个或多个阻塞信号160传输至上游跳闸单元110。在示例性实施例中，从下游跳闸单元110接收的阻塞信号160自动转递至上游跳闸单元110。例如，如果第二跳闸单元142从第三跳闸单元148接收阻塞信号160，第二跳闸单元142将阻塞信号160传输至第一跳闸单元136。
此外，传感器112测量流过跳闸机构114(例如，通过连接至跳闸机构114的配电总线108)的电流的变化速率(即di/dt)。传感器112产生代表流过跳闸机构114的电流的变化速率的所测量或测定的电流变化速率信号166并且将电流变化速率信号166传输至跳闸单元110。跳闸单元110编程用于基于电流变化速率信号来计算流过跳闸机构114的电流(例如，通过对所述电流变化速率信号积分)并且通过将跳闸信号162传输至跳闸机构114来基于超过跳闸阈值的所计算的电流来激活跳闸机构114，从而导致跳闸机构114如以上所描述中断流过其中的电流。
通常，例如，如果在由第二电路保护装置128保护的区域中发生故障，第二传感器114检测流过配电总线108的电流(包括故障电流)的变化速率。第二传感器144将电流变化速率信号166(其与电流变化速率成比例)传输至第二跳闸单元142，并且第二跳闸单元142将电流变化速率信号166与第二跳闸单元142的一个或多个电流变化速率阈值(如阻塞阈值)相比较。变化速率阈值为对应于由传感器144测量的电流的阈值变化速率的阈值。第二跳闸单元142还通过对电流变化速率信号166积分来计算由第二传感器142感测的总电流并且将导致的计算电流与第二跳闸单元142的一个或多个预定电流阈值(如保护阈值)相比较。
如果电流变化速率超过阻塞阈值，第二跳闸单元142将阻塞信号160传输至第一跳闸单元136。此外，如果计算的总电流超过保护阈值，第二跳闸单元142可开始发出跳闸信号来中断电流的过程。相反，如果测定的电流变化速率超过阻塞阈值，但计算的总电流不超过保护阈值，第二跳闸单元142将阻塞信号160传输至第一跳闸单元136但不将跳闸信号发送至跳闸机构114。在接收到阻塞信号160后，第一跳闸单元136切换至在约束操作模式下操作。使计算的总电流超过保护阈值所需要的时间总体上大于使变化速率阈值被超过所需要的时间。因此，测定的电流变化速率可用于阻塞，但仍允许有时间将计算的总电流与待阻塞保护阈值相比较。
第一跳闸电源136和第三跳闸单元148如第二跳闸单元142类似地操作。相应地，第一跳闸单元136和第三跳闸单元148将测定的电流变化速率和/或计算的总电流与一个或多个预定电流阈值(如阻塞阈值、保护阈值和/或备份阈值)相比较。以如上所述类似的方式，如果保护阈值或备份阈值被超过，第一跳闸单元136和第三跳闸单元148开启跳闸时序，并且如果阻塞阈值被超过，产生阻塞信号160。如果阻塞阈值被超过，第一跳闸单元136和第三跳闸单元148将阻塞信号160传输至上游跳闸单元110(如果存在)。
图2为由区域选择性联锁(ZSI)系统中的第一电路保护装置(如配电系统100(图1所示))确定是否将阻塞信号输出至ZSI系统中的第二电路保护装置的示例性方法200的流程图。在示例性实施例中，方法200由一个或多个电路保护装置102执行。更具体地，方法200的一些或所有由一个或多个跳闸单元110的处理器116执行。在示例性实施例中，多个计算机可执行指令在计算机可读介质(如存储器118(图1所示))内实现。所述指令当由处理器执行时，导致处理器执行方法200的步骤和/或如本说明书所描述起作用。第一电路保护装置和第二电路保护装置可为在系统100中共享适当的上游/下游关系的任何两个电路保护装置。为解释目的，将参考电路保护装置124和电路保护装置128来描述方法200。
方法200包括通过电流变化速率传感器来检测202流过第一电路保护装置的电流的变化速率。在示例性实施例中，电流变化速率传感器144检测流过电路保护装置128的电流的变化速率。跳闸单元142从电流变化速率传感器144接收204电流变化速率信号。电流变化速率信号为与流过电路保护装置128的电流的测定变化速率成比例的信号。
在206，电路保护装置128，以及更具体地跳闸单元142，确定是否至少部分基于接收的电流变化速率信号来将阻塞信号输出至电路保护装置124。在一些实施例中，电路保护装置128确定是否通过将电流变化速率信号与预定阈值变化速率相比较来将阻塞信号输出至电路保护装置124。如果电流变化速率信号超过预定阈值变化速率，电路保护装置128将阻塞信号输出至电路保护装置128。预定阈值变化速率可具有表示通过电路保护装置124的电流以一定速率增加的任何适当值，所述速率表示电流可超过保护阈值。
在一些实施例中，电路保护装置128确定是否基于电流变化速率信号和一个或多个附加因素来将阻塞信号输出至电路保护装置124。在示例性实施例中，所述决定是基于电流变化速率信号和流过电路保护装置128的电流的幅值。或者，任何其他适当的因素(如电压幅值)可与电流变化速率信号结合作为进行确定的基础。如以上所描述的，可通过对随时间的电流变化速率信号积分来确定电流幅值。或者，附加传感器(未示出)可检测流过电路保护装置128的电流的幅值。在一个示例性实施例中，使电流变化速率信号与预定阈值变化速率相比较，并且使电流幅值与预定电流阈值相比较。如果电流变化速率信号超过阈值变化速率并且电流幅值超过电流阈值，电路保护装置128将阻塞信号发出至电路保护装置124。在其他实施例中，使用任何适当的组合逻辑将电流变化速率信号与一个或多个附加因素结合。
在示例性实施例中，当电流变化速率信号超过根据流过电路保护装置的电流的幅值所确定的确定阈值变化速率时，电路保护装置128确定将阻塞信号输出至电路保护装置124。从而，例如，确定的阈值变化速率可随流过电路保护装置128的电流的变化而变化。在一些实施例中，确定的阈值变化速率随流过电路保护装置128的电流的增加而减少。从而，当通过电路保护装置128的电流较高时，较低的电流增加速率可触发阻塞信号的输出。相反地，在较低电流电平下，在由电路保护装置128输出阻塞信号前，可需要较高的增加速率。在一些实施例中，预定时间常量用于结合通过电路保护装置的电流确定阈值变化速率。预定时间常量为阈值时间量(有时称为过滤器)，所述阈值时间量将使得通过电路保护装置的电流增加至保护阈值(在所述保护阈值处，可能发生跳闸)。对于通过电路保护装置128的任何给定电流，变化速率阈值可为将在预定时间常量内使电流增加至保护阈值的变化速率。如果变化速率信号超过确定的变化速率阈值，电流将在小于预定时间常量的时间内增加高于保护阈值(如果变化速率保持恒定或增加)，并且电路保护装置128将阻塞信号输出至电路保护装置124。在其他实施例中，可限定电流变化速率信号与通过电路保护装置128的电流之间的任何其他适当的关系。
本说明书中所描述的方法和系统的技术效果包括以下各项的一个或多个：(a)通过电流变化速率传感器来检测流过第一电路保护装置的电流的变化速率；(b)通过跳闸单元来接收与来自电流变化速率传感器的电流的测定变化速率成比例的电流变化速率信号；以及(c)至少部分基于电流变化速率信号来确定是否将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
以上详细描述配电系统的示例性实施例和操作配电系统的方法。所述系统和方法不限于本说明书所描述的具体实施例，而是，可与本说明书所描述的其他部件和/或操作独立地和分开地使用系统部件和/或方法操作。此外，所描述的部件和/或操作也可在其他系统、方法和装置中限定或与其他系统、方法和装置结合使用，并且不限于仅利用本说明书所描述电力系统来实施。
本说明书中所图示和所描述的本发明实施例中的操作的执行或实施顺序不是关键的，除非另外指定。也就是说，可以任何顺序来实施所述操作，除非另外指定，并且本发明的实施例可以包括与本说明书中所公开的那些相比附加的或更少的操作。例如，可以预期：在另一个操作之前、与另一个操作同时或在另一个操作之后执行或实施特定操作是在本发明各方面的范围之内。
尽管本发明的各种实施例的具体特征可能在某些附图中进行了图示，但并未在其他附图中图示，这仅仅是出于方便的考量。根据本发明的原则，附图中的任何特征可结合其他任何附图中的任何特征来进行参考和/或提出权利主张。
本说明书使用各个实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的技术人员能够实施本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于区域选择性联锁系统的电路保护装置，所述电路保护装置包括：
配置用于中断流过所述电路保护装置的电流的跳闸机构；以及
可操作地连接至所述跳闸机构的跳闸单元，所述跳闸单元配置用于：
接收电流变化速率信号，所述电流变化速率信号与流过所述电路保护装置的电流的测定变化速率成比例；以及
确定是否至少部分基于所述电流变化速率信号来将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
2.根据权利要求1所述的电路保护装置，所述电路保护装置进一步包括电流变化速率传感器，所述电流变化速率传感器配置用于检测流过所述电路保护装置的所述电流的所述变化速率并且产生与流过所述电路保护装置的所述电流的测定变化速率成比例的所述电流变化速率信号。
3.根据权利要求2所述的电路保护装置，其中所述电流变化速率传感器包括罗戈夫斯基线圈。
4.根据权利要求1所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
5.根据权利要求1所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于基于所述电流变化速率信号和流过所述电路保护装置的所述电流的幅值来确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
6.根据权利要求5所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于确定流过所述电路保护装置的电流的所述幅值。
7.根据权利要求6所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于通过对所述电流变化速率信号积分来确定流过所述电路保护装置的电流的所述幅值。
8.根据权利要求5所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过预定阈值变化速率并且流过所述电路保护装置的所述电流的所述幅值超过预定电流阈值时，确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
9.根据权利要求5所述的电路保护装置，其中所述跳闸单元配置用于当所述电流变化速率信号超过根据流过所述电路保护装置的所述电流的所述幅值所确定的确定阈值变化速率时，确定将阻塞信号输出至第二电路保护装置。
10.一种区域选择性联锁配电系统，包括：
第一电路保护装置；以及
连接至所述第一电路保护装置的第二电路保护装置，所述第二电路保护装置位于所述第一电路保护装置的下游，所述第二电路保护装置包括：
跳闸机构，所述跳闸机构配置用于中断流过所述第二电路保护装置的电流；
电流变化速率传感器，所述电流变化速率传感器配置用于检测流过所述第二电路保护装置的所述电流的变化速率并且产生与流过所述第二电路保护装置的所述电流的测定变化速率成比例的电流变化速率信号；以及
可操作地连接至所述跳闸机构的跳闸单元，所述跳闸单元配置用于：
从所述电流变化速率传感器接收所述电流变化速率信号；以及
确定是否至少部分基于所述电流变化速率信号来将阻塞信号输出至所述第一电路保护装置。
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