CN115207884A - 一种智慧用电保护装置防控系统 - Google Patents

Abstract

一种智慧用电保护装置防控系统，包括:第一配电母线；第二配电总线；耦合在所述第一配电母线与电源之间的第一电路保护装置；多个馈线电路保护装置，每个馈线电路保护装置耦合在所述第一配电母线和负载之间，每个馈线电路保护装置进一步配置为保护电流从第一配电母线流向的所述系统的一部分，每个馈线电路保护装置被配置为当流经所述馈线电路保护装置的电流超过预定阈值时提供区域选择性联锁(ZS I)阻塞信号。与现有技术相比，该系统包括使用增强偏差动保护方案的控制器，以保护包括配电母线和带有馈线电路保护装置的下游支路的保护区。增强型偏差动保护方案通过对流经源电路保护装置和接箍的电流进行累加，以确定保护区内是否存在过流情况。

Description

一种智慧用电保护装置防控系统

技术领域

本发明涉及配电保护技术领域，特别涉及一种智慧用电保护装置防控系统。

背景技术

目前的应用一般涉及到电力分配系统，更具体地说，涉及到使用增强型偏微分保护方案的电力分配系统的操作方法。已知的配电系统包括多个开关设备组合，其中包括每个耦合到一个或多个负载的断路器。断路器通常包括基于流过断路器的感应电流控制断路器的跳闸单元。更具体地说，当电流超出可接受的条件时，跳闸装置会断开流经断路器的电流。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”阈值)来识别断路器不需要的电流水平。例如，如果在预定的时间内，故障产生的电流超过一个或多个电流阈值，跳闸装置通常会激活相关的断路器，以阻止电流通过断路器。然而，在包括多个断路器的配电系统中，典型的布置采用断路器的层次结构。大的断路器(即高额定电流的断路器)比小电流馈线断路器更靠近电源，并给小电流馈线断路器供电。每个馈线断路器可以馈线多个其他断路器，这些断路器连接到负载或其他配电设备。故障可能发生在断路器层级的任何地方。当故障发生时，由于传感器灵敏度和/或容错量的变化，每个有相同故障电流流过的断路器可能检测到不同的故障电流。故障发生时，离故障点最近的断路器应操作，阻止电流通过断路器。如果等级较高的断路器跳闸，多个电路或负载可能不必要地失去服务。为了适应不同的容差，并确保多个断路器不会不必要地基于相同的故障电流跳闸，至少一些已知断路器的电流阈值相互嵌套，以避免重叠的故障电流阈值。在其他一些已知系统中，低层断路器在检测到故障电流时向高层断路器发送协调或阻塞信号。上层断路器的动作与下层断路器的动作配合响应阻塞信号。在某些系统拓扑结构中，被称为ties的断路器连接着系统同一层的配电母线，同时有多个电源提供多个母线，它无法检测出故障电流的方向。领结中的跳闸单元不知道电流是从右向左流过还是从左向右流过。当发生故障时，ties必须向所有连接源上的上层设备发送阻塞信号。这将导致不希望的操作，即所有的源设备都被阻塞，而如果不是这样，则希望至少有一个源设备不被阻塞。

发明内容

针对现有技术存在以上缺陷，本发明提供一种智慧用电保护装置防控系统如下：

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智慧用电保护装置防控系统，所述配电系统包括:第一配电母线；第二配电总线；耦合在所述第一配电母线与电源之间的第一电路保护装置；耦合在所述第一配电母线和所述第二配电母线之间的第二电路保护装置；多个馈线电路保护装置，每个馈线电路保护装置耦合在所述第一配电母线和负载之间，每个馈线电路保护装置进一步配置为保护电流从所述第一配电母线流向的所述系统的一部分，所述每个馈线电路保护装置被配置为当流经所述馈线电路保护装置的电流超过预定阈值时提供区域选择性联锁(ZSI)阻塞信号；和一个控制器耦合到第一和第二电路保护设备和说多数馈电电路保护设备,控制器配置为控制操作说第一电路保护装置,说第二电路保护装置根据一个增强的偏微分保护计划基于电流流经说第一和第二电路保护设备和ZSI阻塞信号状态的馈电电路保护装置,其中，所述控制器不基于从所述多个馈线电路保护装置中的任何一个接收到的电流信号控制所述第一和第二电路保护装置的操作。

优选地，所述控制器包括保护继电器。

优选地，包括:第一电流传感器耦合所述第一电路保护装置，以检测流过所述第一电路保护装置的电流；以及与所述第二电路保护装置相邻耦合以检测流过所述第一电路保护装置的电流的第二电流传感器，其中所述第一和第二电流传感器以通信方式耦合到所述控制器。

优选地，所述第一电流传感器和第二电流传感器均包括电流变压器。

优选地，所述控制器配置为确定位于保护区的故障在所述第一配电母线上基于来自所述多个馈线电路保护装置的任何一个ZSI阻塞信号的缺失。

优选地，所述控制器被配置为当所述第一电路保护装置和第二电路保护装置确定保护区内的故障并从至少一个馈线电路保护装置接收ZSI阻塞信号时防止所述第一和第二电路保护装置跳闸。

优选地，还包括三分之一分布总线和第三电路保护装置之间的耦合数第一次分配总线和第二个总线分布,所述控制器配置为控制操作的第一电路保护装置、第二电路保护装置、第三电路保护装置根据偏微分增强保护计划基于电流流经第一电路保护装置、第二电路保护装置以及第三电路保护装置和各馈线电路保护装置的ZSI阻塞信号状态。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明的一种智慧用电保护装置防控系统，该系统包括使用增强偏差动保护方案的控制器，以保护包括配电母线和带有馈线电路保护装置的下游支路的保护区。增强型偏差动保护方案通过对流经源电路保护装置和接箍的电流进行累加，以确定保护区内是否存在过流情况。当确定保护区内存在过流状态时，控制器根据馈线电路保护装置输出的区域选择联锁(ZSI)信号的存在与否来确定过流状态的可能位置以及如何操作。

附图说明

图1为本发明电力分配系统的原理框图；

图2为图1所示部分配电系统的脱扣电流曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。

如图1、图2所示，一种智慧用电保护装置防控系统，配电系统接入电源包括第一分布总线,第二个分布总线,第一电路保护装置,第二个电路保护装置,多数的馈电电路保护设备,和一个控制器耦合到第一和第二电路保护设备,和馈电电路保护设备的多元化。第一电路保护装置耦合在第一配电母线和电源之间。所述第二电路保护装置耦合于所述第一配电母线和所述第二配电母线之间。每个馈线电路保护装置耦合到第一配电母线，并配置为保护电流从第一配电母线流向的系统的一部分。每个馈线电路保护装置被配置为当流过馈线电路保护装置的电流超过预定阈值时提供区域选择性联锁(ZSI)阻塞信号。控制器配置为控制操作的第一个电路保护装置和第二个根据一个增强的偏微分电路保护装置保护计划基于电流流经第一和第二电路保护设备和ZSI阻塞信号状态的馈电电路保护装置。

本发明还公开了一种操作配电系统的方法，该方法包括多个源电路保护装置以及耦合在至少一个源和保护区之间的联结电路保护装置。保护区域包括配电母线和耦合在配电母线与多个负载之间的多个馈线电路保护装置。该方法包括确定流经每个源电路保护装置和每个联结电路保护装置的电流，确定任一馈线电路保护装置是否输出区域选择联锁(ZSI)闭塞信号，多元化的操作和控制源电路保护装置和领带电路保护装置根据一个增强的偏微分保护计划相结合的基础上确定电流通过源电路保护设备和领带电路保护设备和的决心是否馈电电路保护装置的输出ZSI屏蔽信号。

在另一方面，描述了一种用于配电系统的保护继电器，包括耦合在至少一个电源和保护区之间的多个源电路保护装置和联结电路保护装置。保护区域包括配电母线和耦合在配电母线与多个负载之间的多个馈线电路保护装置。所述保护继电器包括存储设备和与所述存储设备耦合的处理器。保护继电器的程序确定电流流过每个源电路保护装置和每个联结电路保护装置，确定任何馈线电路保护装置是否输出区域选择联锁(ZSI)阻塞信号，多元化的操作和控制源电路保护装置和领带电路保护装置根据一个增强的部分至少部分基于差动保护方案的组合确定电流通过源电路保护设备和领带电路保护设备和的决心是否馈电电路保护装置的输出ZSI屏蔽信号。图1是示例性电力分配系统的原理框图。如图1所示，配电系统100包括电源102通过电路保护设备提供电力负载104。例如，电源102可以包括一个或多个发电机或其他设备，为负载104提供电流(以及由此产生的电力)。电流可以通过配电母线108输送到负载104。负载104可能包括但不限于仅包括机械、电机、照明和/或制造或发电或配电设施的其他电气和机械设备。配电系统100是一个低压配电系统额定操作在交流电(AC)电压高达600伏(V)。配电系统100是一种中压系统额定操作在AC电压在600V和大约38千伏(kV)。或者，配电系统100额定工作在任何合适的电压或电压范围。在所示实施例中，电路保护装置106设置在包括第一层110和第二层112的层次中，以向配电系统100提供不同级别的保护和监视。例如，第一电路保护装置114(有时称为源电路保护装置)设置在第一层110中以接收来自第一电源116的电流并向第一母线118提供电流。第二电路保护装置120(有时称为馈线电路保护装置)设置在第一电路保护装置114下游的第二层112中，并连接以接收来自第一母线118的电流。第二电路保护装置118为第一负载122提供电流。在本文中，术语“下游”是指从电源102到负载104的方向。术语“上游”是指与下游方向相反的方向，例如，从负载104到电源102。虽然图1说明了布置在第一层110和第二层112两层中的电路保护装置106，但应当认识到，任何适当数量的电路保护装置106可以布置在任何适当数量的层中，以使配电系统100能够如本文所述的那样发挥作用。例如，应当认识到，在某些实施例中，在电源102和第一层110之间可以设置一个或多个附加层和/或电路保护装置106。另外或交替地，可以在某些实施例中的负载104和第二层112电路保护装置106之间设置一个或多个附加层和/或电路保护装置106。配电系统100包括三个配电母线108，由两个电路保护装置106连接在一起，称为连接。第一配电母线118通过第一扎线126(也称为第一扎线电路保护装置)连接到第二配电母线124。第二扎线128(也称为第二扎线电路保护装置)连接第一配电母线118和第三配电母线130。虽然图1中显示了三总线，但配电系统100可以包括任何合适的总线数目，包括更多或更少的三总线。在此，第一连接线126和第二连接线128有时被称为源电路保护装置，它们连接电源102(通过配电母线124或130)和第一配电母线118之间。在示例性实施例中，电路保护装置106为断路器。或者，电路保护装置106可以是使配电系统100能够如本文所述发挥作用的任何其他装置。在示例性实施例中，第二层112中的每个电路保护装置106包括集成跳闸单元。给出了用于第二电路保护装置120的示例集成跳闸单元的详细信息，为了清楚起见，省略了其他电路保护装置106。第二电路保护装置120包括操作地耦合到传感器134的跳闸单元132和跳闸机构136。在示例性实施例中，行程单元132是电子行程单元(ETU)，该电子行程单元包括耦合到存储器140的处理器138、输入设备142和显示设备144。行程单元132可包括，或可被认为是计算装置。在其他实施例中，行程单元132可以是任何其他适当类型的行程单元。在某些实施例中，电路保护装置106中的一个或多个包括不同类型的跳闸单元132和/或与至少另一个电路保护装置106中的另一个不同类型的电路保护装置。传感器134,在示例性实施例中，是电流传感器，如电流互感器、Rogowski线圈、霍尔效应传感器、光纤电流传感器和/或测量通过跳闸机构136和/或电路保护装置106的电流的分流器。或者，传感器134可以包括任何其他传感器，使配电系统100能够发挥本文所述的作用。此外，传感器134可以集成在电路保护装置106中，或者可以与相关的电路保护装置106分离。不同的传感器134可用于配电系统100的不同部分。例如，第一层110中的传感器134可能与第二层112中的传感器134不同。每个传感器134产生代表通过相关跳闸机构136和/或电路保护装置106的被测或检测电流(以下称为“电流信号”)的信号。此外，每个传感器134将所述电流信号传输到与跳闸机构136相关联或耦合于其的处理器138。每一个处理器138都被设定为触发跳闸机制136，当电流信号和/或电流信号所代表的电流超过一个阈值时，跳闸机制136将中断提供给负载104或配电线路或母线108的电流。当传感器134检测到的电流超过为相关的跳闸机构136定义的阻塞阈值(未显示)时，由每个跳闸单元132产生阻塞信号146。阻塞信号146可作为区域选择联锁方案的一部分，以通知上游保护装置106，发出阻塞信号146的保护装置已检测到故障。在本实施例中，跳闸机构136为断路器。提供给跳闸机构136的电信号，使断路器跳闸并中断通过跳闸机构136的电流。在其他实施例中，跳闸机构136包括，例如，一个或多个其他断路器装置和/或防弧装置。例如，示例性的断路器设备包括电路开关、接触臂和/或将流过断路器设备的电流中断到耦合到断路器设备的负载104的电路断续器。一种示例性的防弧装置包括，例如，电路开关、接触臂和/或将流过断路器设备的电流中断到与断路器设备耦合的负载104的电路开关、接触臂和/或断路器。一个模范弧控制设备包括,例如,一个容器组装、电极的多元性,等离子枪,和触发电路,使等离子体枪发射电极烧蚀等离子体成差距为了转移精力堵漏装配从弧形或其他电气故障检测电路。每个处理器138控制电路保护装置106的操作，并从与与处理器138耦合的跳闸机构136相关联的传感器134收集被测量的工作状态数据，如代表电流测量的数据(在此也称为“电流数据”)。处理器138将当前数据存储在与处理器138耦合的存储器140中。“处理器”一词一般是指任何可编程系统，包括系统和微控制器、简化指令集电路(RISC)、特定应用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路以及任何其他能够执行本文所述功能的电路或处理器。上面的示例仅供示例，因此不打算以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。存储器140存储程序代码和指令，可由处理器138执行，用以控制电路保护装置106。内存140可能包括但不限于非易失性RAM(NVRAM)、磁性RAM(MRAM)、铁电RAM(FeRAM)、只读存储器(ROM)、闪存和/或电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。任何其他合适的磁性、光学和/或半导体存储器，单独或与其他形式的存储器结合使用，均可包括在存储器140中。存储器140也可以是，或包括，可拆卸或可拆卸存储器，包括但不限于，合适的盒式磁带、磁盘、CD ROM、DVD或USB存储器。输入设备142接收输入，例如，一个用户、另一个旅行单元132、一个远程计算设备等。输入设备142可能包括,例如,一个键盘,一个读卡器(例如,智能卡阅读器),一个指向设备,鼠标,手写笔,触摸感应面板(例如,触摸板或触摸屏),陀螺仪,加速度计,一个位置检测器,一个键盘,一个通信端口,一个或多个按钮,和/或音频输入接口。单个部件，如触摸屏，可以同时作为显示设备144和输入设备142。在某些实施例中，输入设备142可以包括用于接收来自远程计算设备的输入的通信接口。虽然所示的是单个输入设备142，但行程单元132可以包括多个输入设备142或没有输入设备142。显示装置144直观地显示电路保护装置106和/或跳闸机构136的信息。显示设备144可能包括一个真空荧光显示器(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/或任何合适的视觉输出设备，能够直观地向用户传达信息。例如,处理器138 144年5月启动一个或多个组件的显示设备,以表明电路保护装置106和/或访问机制136通常是活跃的和/或操作,接收闭锁信号,传输阻塞信号,发生错误或失败,和/或任何其他状态的访问机制136和/或电路保护装置106。在某些实施例中，显示设备144向用户提供图形用户界面(GUI)，用于用户和电路保护设备106之间的交互。GUI允许用户控制电路保护装置106，监控电路保护装置106的运行/状态，测试电路保护装置106的运行，修改电路保护装置106的运行参数。系统100包括一个控制器148来监督保护区150。具体来说，控制器148采用一种增强型偏差动保护方案控制第一电路保护装置114、第一束126和第二束128的操作。控制器148包括处理器138、内存140、输入设备142和显示设备144。在一个实施例中，控制器148是一个保护继电器。在某些实施例中，控制器148是一个远程计算设备。在其他实施例中，控制器148是适用于执行本文所述的任何模拟和/或数字控制器。控制器148可以直接连接到保护区内的一个或多个组件，并/或通过网络(包括Internet)耦合到一个或多个组件。所述通信耦合可以是使用任何合适的有线和/或无线通信协议的有线连接或无线连接。控制器148根据增强型偏差动保护方案控制第一电路保护装置114、第一束126和第二束128的运行。根据增强型偏差动保护方案，控制器148根据偏差动保护方案确定其150保护区内是否存在过流情况。下面将更详细地说明，控制器148通过第一电路保护装置114、第一连接126和第二连接128监控电流。148控制器将监测到的电流(特别是电流矢量)相加，以确定故障是位于150保护区内还是区外。作为增强的偏微分保护计划的一部分,如果一个过载条件确定为150年保护区,控制器148年确定的可能位置过流条件和如何操作存在与否的基础上ZSI阻塞信号输出电路保护设备106在保护区内150(有时称为馈电电路保护设备)。具体地说，控制器148通过编程存储在存储器140中，设置为基于流过第一电路保护装置114、第一扎线126、第二扎线128以及有无阻塞信号146的电流来保护区域150。更具体地说，来自与第一电路保护装置114、第一导线126和第二导线128相关联的传感器134的电流信号152耦合到控制器148。根据偏微分保护方案，控制器148将电流信号152所代表的电流(尤其是电流矢量)相加，以确定在150保护区内或150保护区外是否存在过流情况(代表潜在故障)。如果潜在故障在150保护区外，电流总和将为零左右。如果故障在150保护区内，电流的总和将是一个大于零的大数字。因此，将总和电流与阈值进行比较。如果总和电流超过阈值，则判定过流状态在保护区内。选择的阈值足够大，使配电系统100的正常(即非故障)运行不会产生大于阈值的总和。作为增强型偏差动保护方案的一部分，当控制器148确定总电流表示150保护区的过流状态(表示潜在故障)时，控制器148确定潜在的故障是在118年第一次巴士在第一位置(例如154)或低于第一次公共汽车118年在第二个位置(例如156)基于阻塞信号的存在与否146从106年的电路保护装置耦合到第一巴士118。如果控制器148从位于150号保护区的电路保护装置106接收到闭塞信号，同时接收到电流信号152，表明150号保护区可能出现故障，控制器148判断故障在第一母线118以下。控制器148指示第一电路保护装置114，第一束126，和/或第二束128不要跳闸和/或以较慢/约束的方式操作。控制器148可以通过向第一电路保护装置114、第一导线126和第二导线128提供阻塞信号来提供该指令。因此，控制器148能够提供类似于全母线差动保护方案的保护，而不需要为第一母线118的每个馈线分支接收单独的电流信号，说明了在配电系统，如系统100中，ZSI阻塞信号146和控制器148发出的信号所需要的时间(如图1所示)。曲线202为第二电路保护装置120的示例曲线。曲线204是第二电路保护装置120的阻塞信号的一个例子。曲线206是控制器148的瞬时偏微分算法拾取曲线。控制器148的故障感知提交曲线为曲线208。曲线210为提交后的内部逻辑，阻塞窗口，而第二电路保护装置120的清除曲线为曲线212。曲线214是输出接点曲线。曲线216、218分别为主曲线和次曲线。为了描述的系统100功能,是最理想的下游电路保护设备的传感和逻辑足够足够快的和敏感的提供一个阻塞信号控制器148年致力于跳闸前上游的第一个电路保护装置114和/或126年和128年的关系。因此，在实现本文所述的配电系统时，选择特定的电路保护器件106和控制器148，使闭塞信号曲线204位于提交闭塞寡妇曲线210的左下方，如图2所示。如电力分配系统100(如图1所示)的示例方法300的流程图。所述电源分配系统包括耦合在至少一个电源和保护区之间的多个源电路保护装置。

Claims (7)

1.一种智慧用电保护装置防控系统，其特征在于，所述配电系统包括:第一配电母线；第二配电总线；耦合在所述第一配电母线与电源之间的第一电路保护装置；耦合在所述第一配电母线和所述第二配电母线之间的第二电路保护装置；多个馈线电路保护装置，每个馈线电路保护装置耦合在所述第一配电母线和负载之间，每个馈线电路保护装置进一步配置为保护电流从所述第一配电母线流向的所述系统的一部分，所述每个馈线电路保护装置被配置为当流经所述馈线电路保护装置的电流超过预定阈值时提供区域选择性联锁(ZSI)阻塞信号；和一个控制器耦合到第一和第二电路保护设备和说多数馈电电路保护设备,控制器配置为控制操作说第一电路保护装置,说第二电路保护装置根据一个增强的偏微分保护计划基于电流流经说第一和第二电路保护设备和ZSI阻塞信号状态的馈电电路保护装置,其中，所述控制器不基于从所述多个馈线电路保护装置中的任何一个接收到的电流信号控制所述第一和第二电路保护装置的操作。

2.如权利要求1的智慧用电保护装置防控系统，其特征在于，所述控制器包括保护继电器。

3.如权利要求1的智慧用电保护装置防控系统，其特征在于，包括:第一电流传感器耦合所述第一电路保护装置，以检测流过所述第一电路保护装置的电流；以及与所述第二电路保护装置相邻耦合以检测流过所述第一电路保护装置的电流的第二电流传感器，其中所述第一和第二电流传感器以通信方式耦合到所述控制器。

4.如权利要求3的智慧用电保护装置防控系统，其特征在于，所述第一电流传感器和第二电流传感器均包括电流变压器。

5.如权利要求3的智慧用电保护装置防控系统，其特征在于，所述控制器配置为确定位于保护区的故障在所述第一配电母线上基于来自所述多个馈线电路保护装置的任何一个ZSI阻塞信号的缺失。

6.如权利要求3的智慧用电保护装置防控系统，其特征在于，所述控制器被配置为当所述第一电路保护装置和第二电路保护装置确定保护区内的故障并从至少一个馈线电路保护装置接收ZSI阻塞信号时防止所述第一和第二电路保护装置跳闸。

7.如权利要求3的智慧用电保护装置防控系统，其特征在于，还包括三分之一分布总线和第三电路保护装置之间的耦合数第一次分配总线和第二个总线分布,所述控制器配置为控制操作的第一电路保护装置、第二电路保护装置、第三电路保护装置根据偏微分增强保护计划基于电流流经第一电路保护装置、第二电路保护装置以及第三电路保护装置和各馈线电路保护装置的ZSI阻塞信号状态。

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