CN106405440B - 数字保护继电器的电源故障监视设备 - Google Patents

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Abstract

本公开内容在于提供一种数字保护继电器的电源故障监视设备，其能够通过在正被检测的电源电压下降为等于或小于预存储的电源故障参考电压时确定电源故障来防止继电器操作错误以使得控制器能够执行电源故障准备操作。根据本公开内容的数字保护继电器的电源故障监视设备包括：电压转换单元，其用于使交流(AC)电源的电压下降以提供表示电源电压值的电源电压信号；以及控制器，其用于基于预设额定电源电压和相对于其的电源故障参考比率来计算并存储电源故障参考电压，并且用于将由从电压转换单元提供的电源电压信号表示的电源电压值与所存储的电源故障参考电压进行比较以在电源电压值不大于所存储的电源故障参考电压时确定电源故障。

Description

数字保护继电器的电源故障监视设备
技术领域
本公开内容涉及数字保护继电器，并且更具体地涉及数字保护继电器的电源故障监视设备。
背景技术
数字保护继电器从电源系统接收各种模拟信息(例如，电源线路的检测到的电压、检测到的电流等)和数字输入以确定是否出现电源系统的异常。数字保护继电器是电源系统的保护设备以便当在电源系统中出现异常时通过在检测到异常时控制连接到数字保护继电器的断路器运行到跳闸位置(断路器位置)来快速解决异常。
当这种数字保护继电器操作时，电源故障出现使得执行操作处理的控制器的中央处理单元被关闭。因此，当数字保护继电器的故障出现时，这可能引起电源系统的事故使得电源故障监测应当被当作重要的主题并且为此可能需要对策。
在这种数字保护继电器中，将参考图1描述根据相关技术的电源故障监视设备。
根据相关技术的电源故障监视设备被配置为包括交流电流(AC)电源输入单元(在下文中，被称为AC电源输入单元)10、直流(DC)电源转换器(在下文中，被称为DC电源转换器)11、分压器12以及控制器13。
AC电源输入单元10可以被配置有变压器以执行在从其提供的AC电压上的电压下降以提供下降的AC电压，该变压器连接到提供在100到260伏(V)的范围中的电压的AC电源，例如普通商用AC电源。
AC电源输入单元10的输出端并联连接到DC电源转换器11和分压器12以将下降的AC电压提供给其。
DC电源转换器11被配置有整流电路(例如二极管桥)以对来自AC电源输入单元10的AC电源进行整流并且被配置为将经整流的AC电源转换成DC电源，由此向控制器13提供DC电源作为DC电源。
分压器12被配置有多个分压电阻器以将来自AC电源输入单元10的AC电压分成为AC电压的一部分的电压，由此向控制器13提供该电压作为表示AC电源的电压的电压信号。
控制器13可以被配置有例如包括中央处理单元和存储器的微型计算机以将在存储器中预存储的设置参考电压值与从分压器12提供的电压信号的电压值进行比较。
作为比较结果，如果从分压器12提供的电压信号的电压值小于设置参考电压值，则控制器13确定电源故障出现。其后，在控制器13中包含的中央处理单元安全地终止进行中的作业(过程)并在出现电源故障之前将数据存储在存储器中以安全地维持关于在电源故障之前的状态的信息。
然而，在如以上详细描述的根据相关技术的电源故障监视设备中，设置参考电压值是在制造数字保护继电器时已经在工厂中被输入为与单个电源的电压相对应的单个值。因此，当设置参考电压值被输入到其的数字保护继电器在电源的电压被改变的环境下被使用时，可能存在如下问题：根据相关技术的电源故障监视设备不能够识别电源故障从而引起错误。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本公开内容的目标在于提供一种数字保护继电器的电源故障监视设备，其能够通过基于预设额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率来自动确定并存储电源故障参考电压而不考虑使用电源电压并且在正被输入的电源电压的幅值下降为等于或小于电源故障参考电压时确定电源故障来防止继电器操作错误和数据损失以使得控制器能够执行电源故障准备操作。
本公开内容的目标可以通过提供一种数字保护继电器的电源故障监视设备来实现，该数字保护继电器的电源故障监视设备包括：电压转换单元，其用于使交流(AC)电源的电压下降以提供表示电源电压值的电源电压信号；以及控制器，其用于基于预设额定电源电压和相对于其的电源故障参考比率来计算并存储电源故障参考电压，并且用于将由从电压转换单元提供的电源电压信号表示的电源电压值与所存储的电源故障参考电压进行比较以在电源电压值不大于所存储的电源故障参考电压时确定电源故障。
根据本公开内容的一个优选方面，电压转换单元可以被配置有电压互感器或分压器，该电压互感器使AC电源的电压下降并且提供AC电源的电压。
根据本公开内容的另一优选方面，根据本公开内容的数字保护继电器的电源故障监视设备还包括：滤波电路，其被配置为消除与从电压转换单元提供的电源电压信号混合的噪声；以及模数转换器，其连接到滤波电路并被配置为将从滤波电路输出的且从其中消除噪声的模拟电源电压信号转换成数字信号以向控制器提供数字信号。
根据本公开内容的再一优选方面，控制器包括：中央处理单元，其被配置为执行处理和控制操作，包括在电源电压值不大于电源故障参考电压时对电源故障的确定；设置输入单元，其被配置为使得用户能够设置额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率，并且被配置为提供包括由用户设置的额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率的设置数据；存储器，其被配置为在中央处理单元的控制下存储设置数据；以及显示器，其被配置为显示电源故障的出现并且被配置为提供用于在中央处理单元的控制下输入设置值的显示屏。
根据本公开内容的数字保护继电器的电源故障监视设备可以在用户预设额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率的情况下基于预设额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率来计算并存储电源故障参考电压。因此，在额定电源电压的幅值不同于在制造数字保护继电器时设置的值的安装环境下，电源故障参考电压可以被自动地且准确地计算并存储。此外，通过将要被检测的电源电压值与所存储的电源故障参考电压进行比较，可以在电源电压值不大于所存储的电源故障参考电压时准确地确定电源故障。因此，可以防止数字保护继电器的继电器操作错误的出现并且可以安全地终止在电源故障之前的作业以存储数据，使得能够提供如下效力：可以快速执行电源故障的恢复操作。
在本公开内容中，电压转换单元被配置有电压互感器或分压器，该电压互感器使AC电源的电压下降并且提供AC电源的电压，使得能够获得如下效力：其中电源电压值可以被转换成与其成比例的电压检测信号以向控制器提供电压检测信号。
根据本公开内容的数字保护继电器的电源故障监视设备还包括滤波电路和模数转换器，使得可以存在如下效力：其中可以消除与从电压转换单元提供的电源电压信号混合的噪声，并且可以将从其中消除噪声的模拟电源电压信号转换成数字信号以向控制器提供数字信号。
根据本公开内容的又一优选方面，控制器包括：中央处理单元，其用于使得能够进行处理和控制操作，包括在电源电压值不大于电源故障参考电压时对电源故障的确定；并且包括设置输入单元，其用于提供用于使得用户能够设置额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率的装置，使得可以存在如下效力：其中能够通过灵活地设定设置参考数据来进行针对数字保护继电器的安装环境变化的灵活动作，设置数据可以通过包括存储器来被存储并被提供给中央处理单元，并且电源故障的出现可以被显示或用于输入设置值的显示屏可以通过包括显示器来提供。
附图说明
图1是示出根据相关技术的数字保护继电器的电源故障监视设备的配置的框图。
图2是示出根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备的配置的框图。
图3是示出根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备的显示器和作为设置输入单元的按键开关的外观配置和显示器的显示屏幕的示例的示意图。
图4是示出根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备的控制操作和监测方法的流程图。
具体实施方式
通过参考各附图详细描述本公开内容的各优选实施例将更清楚地理解本公开内容的上述目标以及用于实现本公开内容的目标的配置和效力。
首先，参考图2和图3，将描述根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备的配置，图2是示出根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备的配置的框图，图3是示出根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备的显示器和作为设置输入单元的按键开关的外观配置和显示器的显示屏幕的示例的示意图。
参考图2，根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器100的电源故障监视设备被配置为包括电压转换单元(在下文中，被称为交流(AC)电压转换单元12)和控制器15。
根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器100的电源故障监视设备还可以包括AC电源输入单元10和DC电源转换器11。
AC电源输入单元10可以为用于使在例如110到220伏(V)的范围中的AC电源的电压下降为具有几伏的电压并将在例如110到220伏(V)的范围中的AC电源的电压提供为具有几伏的电压的电路，并且可以被配置为包括使电压下降的电压转换单元。
DC电源转换器11可以为用于将从AC电源输入单元10提供的下降的AC电源转换成DC电源的电路，并且可以被配置有整流电路，例如二极管桥。
从DC电源转换器11提供的DC电源可以被供应到控制器15作为电源。
AC电压转换单元12是提供表示电源电压值的电源电压信号的电路。
根据优选实施例，AC电压转换单元12的转换电路可以被配置有检测并提供AC电源的电压的电压互感器或分压器。
控制器15基于预设额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率来计算并存储电源故障参考电压。
此外，控制器15将由从AC电压转换单元12提供的电源电压信号表示的电源电压值与所存储的电源故障参考电压进行比较以在电源电压值不大于所存储的电源故障参考电压时确定电源故障。
换言之，控制器15在电源电压值等于或小于电源故障参考电压时确定电源故障。
参考图2，根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备100还可以包括滤波电路13和模数转换器14。
滤波电路13可以被配置有例如低通滤波器以消除能够与从AC电压转换单元12提供的电源电压信号混合的噪声(尤其是高频噪声)。
模数转换器14是连接到滤波电路13的装置并将已经从其消除噪声的并从滤波电路13输出的模拟电源电压信号转换成数字信号，由此向控制器15提供数字信号。
参考图2，控制器15可以被配置为包括中央处理单元15a、设置输入单元15b、存储器15d和显示器15c。
中央处理单元(CPU)15a执行处理和控制操作，包括在电源电压值不大于电源故障参考电压时对电源故障的确定。
设置输入单元15b可以提供使得用户能够设置额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率的装置。
根据一个优选实施例，设置输入单元15b可以被配置有按键开关或按键盘。
备选地，设置输入单元15b可以被配置有触摸面板或触摸板，并且可以被配置有各种输入装置作为用户接口装置。
此处，根据一个实施例，相对于额定电源电压的电源故障确定参考比率可以通过用户经由设置输入单元15b操纵而被输入有额定电源电压的80％，并且可以在中央处理单元15a的控制下被存储在存储器15d中。然而，相对于额定电源电压的80％的电源故障确定参考比率可以仅仅是一个实施例，并且各种设置示例(例如75％、82％、85％、等等)能够根据用户的选择来进行。
当由AC电压转换单元12检测到和输入的电源电压值等于或小于例如被存储为相对于额定电源电压(例如110伏)的80％的电源故障确定参考比率的88伏时，中央处理单元15a可以确定电源故障。
存储器15d可以是用于在中央处理单元15a的控制下存储设置数据的装置，并且根据优选实施例而可以被配置有诸如如闪存、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)等的非易失性存储器。
显示器15c是用于显示电源故障的出现的装置或用于输入设置值的显示屏幕。根据优选实施例，显示器15c可以被配置有液晶显示器。
图3是示出根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障监视设备的显示器和作为设置输入单元的按键开关的外观配置和显示器的显示屏幕的示例的示意图。
参考图3，数字保护继电器100的设置输入单元15b可以被配置有按键开关，并且按键开关可以被配置为包括方向按键(例如，向上和向下方向按键)开关、选择按键开关(输入按键开关)等。
如图3所示，显示器15c的显示屏幕W可以包括电源故障检测显示窗口W1、额定电压设置显示窗口W2和电源故障确定参考比率设置显示窗口W3。
根据实施例，电源故障检测显示窗口W1可以被配置为在电源故障出现时闪烁或颜色变化以报警电源故障的出现。
例如，电源故障检测显示窗口W1可以被配置为通过将颜色从绿色变为红色来报警电源故障的出现。
备选地，当电源故障出现时，电源故障检测显示窗口W1可以通过同时闪烁且颜色变化来报警电源故障的出现。
额定电压设置显示窗口W2可以是能够设置额定电压的菜单窗口。额定电压设置显示窗口W2可以通过能够将显示屏幕切换到用于在用户通过操纵设置输入单元15b来选择菜单窗口时设置额定电压的显示和输入窗口(未示出)的程序来配置，由此使得用户能够设置额定电压。
电源故障确定参考比率设置显示窗口W3可以为能够允许用户设置用于确定电源故障的相对于额定电压的参考比率(边界比率)的菜单窗口。电源故障确定参考比率设置显示窗口W3可以由能够将显示屏幕切换到用于在用户通过操纵设置输入单元15b来选择菜单窗口时设置电源故障确定参考比率的显示和输入窗口(未示出)的程序来配置，由此使得用户能够设置参考比率。
如以上所描述的，参考比率可以被设置为例如相对于额定电压的80％。
在下文中，主要参考图4并且辅助地参考图2和图3，将描述如以上所描述的根据本公开内容的优选实施例的数字保护继电器的电源故障测量设备的操作和测量方法。
首先，在操作S1中，控制器15的中央处理单元15a初始化外围设备(接口)。
之后，在操作S2中，控制器15的中央处理单元15a读取在存储器15d中存储的电源故障参考电压值。此外，在操作S2中，控制器15的中央处理单元15a根据数字电源电压信号来接收检测到的电源电压值，其中数字电源电压信号由AC电压转换单元12检测到以由模数转换器14转换成数字信号并且通过滤波电路13将噪声从数字电源电压信号中消除。
接下来，在操作S3中，控制器15的中央处理单元15a将在操作S2中读取的电源故障参考电压值与检测到的电源电压值进行比较。
如果在操作S3中检测到的电源电压值大于电源故障参考电压值，则控制器15的中央处理单元15a前进到操作S4以执行继电器操作，包括对在数字保护继电器100的电路中的异常电流生成的监视。
否则，如果在操作S3中检测到的电源电压等于或小于电源故障参考电压值，则控制器15的中央处理单元15a前进到操作S5以确定电源故障并控制显示器15c使电源故障检测显示窗口W1闪烁，由此显示电源故障的出现。
接下来，在操作S6中，控制器15的中央处理单元15a将电流值(例如，在电路中检测到的电流值)存储在存储器15d中，该电流值是当前由数字保护继电器100处理的电流值。
其后，在操作S7中，控制器15的中央处理单元15a被切换到待机模式，并且在操作S8中监测检测到的电源电压值是否大于电源故障参考电压值。
如果在操作S8中检测到的电源电压值大于电源故障参考电压值，则控制器15的中央处理单元15a前进到操作S4以执行继电器操作，包括对在数字保护继电器100的电路中的异常电流生成的监视。
否则，如果在操作S8中检测到的电源电压等于或小于电源故障参考电压值，则电源故障的状态不间断，使得控制器15的中央处理单元15a维持监视状态，无论检测到的电源电压是否大于电源故障参考电压值。
如以上详细地描述的，根据本公开内容的数字保护继电器的电源故障监视设备可以在用户预设额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率的情况下基于预设额定电源电压和相对于其的电源故障确定参考比率来计算并存储电源故障参考电压。
因此，在额定电源电压的幅值不同于在制造数字保护继电器时设置的值的安装环境下，电源故障参考电压可以被自动地且准确地计算并存储。此外，通过将要被检测的电源电压值与所存储的电源故障参考电压进行比较，可以在电源电压值不大于所存储的电源故障参考电压时准确地确定电源故障。因此，可以防止数字保护继电器的继电器操作错误的出现并且可以安全地终止在电源故障之前的作业以存储数据，使得能够提供如下效果：可以快速执行电源故障的恢复操作。

Claims (5)

1.一种数字保护继电器的电源故障监视设备，包括：
电压转换单元，其被配置为使交流(AC)电源的电压下降以提供表示电源电压值的电源电压信号；以及
控制器，其被配置为基于预设额定电源电压和相对于所述预设额定电源电压的电源故障参考比率来计算电源故障参考电压并存储所述电源故障参考电压，并且被配置为将由从所述电压转换单元提供的所述电源电压信号表示的所述电源电压值与所存储的电源故障参考电压进行比较以在所述电源电压值不大于所存储的电源故障参考电压时确定电源故障，
其中，所述电源故障确定参考比率是用于确定电源故障相对于所述预设额定电源电压的边界比率，
其中，所述控制器包括中央处理单元，用于执行包括确定所述电源故障的处理和控制操作，以及
其中，所述中央处理单元将当前由所述数字保护继电器处理的检测到的电流值存储在存储器中。
2.根据权利要求1所述的数字保护继电器的电源故障监视设备，其中，所述电压转换单元被配置有电压互感器或分压器，所述电压互感器使所述AC电源的电压下降并且提供所述AC电源的电压。
3.根据权利要求1所述的数字保护继电器的电源故障监视设备，还包括：
滤波电路，其被配置为消除与从所述电压转换单元提供的所述电源电压信号混合的噪声；以及
模数转换器，其连接到所述滤波电路并被配置为将从滤波电路输出的且从其中消除噪声的模拟电源电压信号转换成数字信号以向所述控制器提供所述数字信号。
4.根据权利要求1所述的数字保护继电器的电源故障监视设备，其中，所述控制器包括：
中央处理单元，其被配置为执行处理和控制操作，包括在所述电源电压值不大于所述电源故障参考电压时对所述电源故障的确定；
设置输入单元，其被配置为使得用户能够设置所述额定电源电压和相对于所述额定电源电压的电源故障确定参考比率，并且被配置为提供包括由所述用户设置的所述额定电源电压和相对于所述额定电源电压的所述电源故障确定参考比率的设置数据；
存储器，其被配置为在所述中央处理单元的控制下存储所述设置数据；以及
显示器，其被配置为显示所述电源故障的出现并且被配置为提供用于在中央处理单元的控制下输入设置值的显示屏。
5.根据权利要求4所述的数字保护继电器的电源故障监视设备，其中，所述显示器被配置为通过在所述控制器的控制下使显示窗口闪烁、颜色变化或闪烁和颜色变化来报警电源故障的出现。
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