CN1457125A

CN1457125A - 改进的电力线保护

Info

Publication number: CN1457125A
Application number: CN03130722.1A
Authority: CN
Inventors: 薄志谦
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: GE Grid Switzerland GmbH
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2003-11-19
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: CN100401609C; GB2388482B; EP1361638A2; EP1361638A3; GB0210300D0; US7102866B2; CA2428287A1; GB2388482A; US20040130839A1

Abstract

一种保护系统，用于包含放射状连接电力线段的电力线系统，其中，线路段的第一电气始端与电源相连，该保护系统至少含有一个继电器，安装在至少靠近各线路段的始端，以保护该条线路，各继电器有一关联断路器，这些继电器配有一套加速过流功能的主保护和一套欠流/欠压功能的辅助保护，继电器具有方向性，主保护和辅助保护功能彼此呈反向时间阶梯，主保护和辅助保护功能分布在继电器中，使得如果位于主保护继电器末端的辅助继电器中的欠流/欠压功能触发了该辅助保护继电器的关联断路器的动作，主保护继电器中的加速过流功能就触发该主保护继电器的关联断路器的加速动作，从而使主保护继电器所保护的线路段与电源隔离开。

Description

改进的电力线保护

发明领域

本发明涉及电力线的保护，特别涉及保护所谓“放射状连接”电力线系统的改进的方法。

背景技术

已知的一种最重要的电力线(包括电力电缆)故障保护技术是所谓的过流(OC)保护技术。参见例如GEC Alsthom Protection and ControlLtd.的“Protective Relays Application Guide”(保护继电器应用指南)，第三版，1987年6月。使用该技术的保护设备通过与线路中的电流互感器的连接监测电力线中的电流，当电流超过预定阈值时，该保护设备发出一个跳闸信号来断开与该设备关联的电力线断路器。这样的保护设备传统上称为“继电器”，它们具有电流和时间整定值，这些整定值可调，以便相对于相邻继电器的整定值呈阶梯，以允许在故障或过载状态期间实现正确的识别。在电力网络具有若干段电力线，每一段之间串联连接，在其接点上没有重大阻抗，且电源阻抗远远大于各段阻抗的情况下，在网络不同位置的故障电流的幅值之间将几乎没有差别。在这些情况下，继电器电流整定值的阶梯(电流阶梯)不能提供满意的性能，所以在故障状态期间，通过使用时间阶梯的继电器来获得正确的识别，即，整定为在不同的时间延迟后动作的继电器。与相邻段关联的继电器之间的时间差可以整定为足以允许在与更靠近电源的相邻段关联的继电器能够启动该段断路器的断开之前，由合适的断路器断开并清除其段上的故障。

图1示出备有基于时间阶梯的OC继电器的已知类型保护方案的放射状连接电力线系统。从系统的电源端看，电源S给母线1输送功率，线路段L1从母线1输送电流至母线2。靠近母线1的L1线路段的电流由电流互感器CT测得，其信号被传递给继电器R1以控制关联的断路器B1，B1用符号X表示。通过L1段流入母线2的电流被分配给与母线2相连的另外段L21和L22，其并联连接到母线2(当然单独看，L21和L22分别与L1串联)。段L21和L22又将电流输入另外的母线31和32，每条母线又有另外的线路段L31、L32、L33等，并联连接到它们，以此类推，完成整个系统。因此，在这样的电力线系统中，电流被说成是从系统电源端通过上述包括“放射形连接”电力线路段的支路传递至远端。和段L1相似，另外的各线路段L21、L22等均配有各自的电流互感器，将段电流测量值传递给与断路器B21、B22等关联的保护继电器R21、R22等。各继电器R1、R21、R22等与所关联的断路器和线路电流互感器(其可能和电压互感器结合)一起，就近安装，如靠近或装在各段的电气始端，即距电源最近端。

在这样一个电力线系统中，如所示只在一端具有单一电源，故障电流只能流向一个方向，即，从电源到故障。为了保护各线路段，安排安装在系统不同位置的各个继电器用不同的时延动作。从右至左的顺序为tf4→tf3→tf2→tf1，其动作时间分别为0.1s→0.5s→0.9s→1.3s。从图1可以看出，距电源S较近的继电器的动作时间比距电源较远的继电器的动作时间慢。诸如L1段中F1处发生的故障将比在距电源S较远的F3处的故障导致更高的电流电平。实际上，L1段的故障电流可能高到只能允许其持续很短时间，这与较慢的动作时间的要求相抵触。因此应当认识到，尽管当采用预定时间延迟的继电器时，很容易选择保证达到正确识别所需的较慢的动作时间，但是这种采用必须限于有相对较少的串联连接断的电网。

因此本发明的目的是使得放射状连接的电力线系统的保护继电器可通过适应流行的系统和故障状态，做出加速动作决定，从而在以前所知的时间阶梯过流继电器不能提供满意性能的情况下，大幅度减少动作时间。

本发明利用两种彼此结合的新型继电器功能来确保上述目的。

发明概述

在包含有放射状连接电力线的类型的电力线系统中，其中线路段的第一电气始端可以与电源相连，本发明提供了一种保护系统，包括：至少一个继电器，该继电器安装在至少靠近各线路段的始端以保护该段线路，每个继电器有一关联的断路器，这些继电器配有加速过流功能的主保护和欠流/欠压功能的辅助保护，这些继电器具有方向性，主保护和辅助保护功能的时间延迟彼此呈反向阶梯，主保护和辅助保护的功能在继电器中这样分配，使得如果位于主保护继电器末端的辅助保护继电器的欠流/欠压功能触发了与其关联的断路器的动作，则主保护继电器中的加速过流功能就会触发与该继电器关联的断路器的加速动作，从而把主继电器所保护的线路与电源隔离开。

方便的是，配有辅助保护功能的继电器可能还另外具有自动重合闸功能。

应该理解在其一种形式下，本发明设想将主保护和辅助保护的功能分配在继电器中，以使每个继电器仅有一种功能。这种情况下，在靠近单个线路的两端都备有继电器，位于每段线路始端的继电器具有加速过流功能，而位于线路终端的继电器具有欠流/欠压功能。

应该理解，按以上方式分配两套保护功能有效地建立了按其功能分类的两套不同的继电器。因此，本发明也可说为电力线系统提供保护系统，该电力线系统包括放射状连接的电力线段和电源，电源是向和其相连的第一个线路段的电气始端输电的。保护系统包括时间阶梯的主保护和辅助保护继电器，及其关联的断路器，其中两套保护共同起作用使电力线系统免于故障情况，主保护继电器及其关联的断路器就近安装在电力线系统线路段的始端以保护该段线路，辅助继电器及其关联的断路器就近安装在该线路段的末端，且与主保护继电器呈反向时间阶梯，主保护中的每个继电器具有过流功能，如果该继电器检测到该线路段的末端有故障，则经过预定时间延迟后该继电器动作，跳开所关联的断路器，每个过流功能包括或关联一个加速跳闸功能，如果主保护中的继电器检测到与其在相同线路段的辅助保护中的继电器关联的断路器动作，则此加速跳闸功能在预定时间延迟到达前触发关联的断路器；辅助保护中的每个继电器具有方向性的欠流和欠压功能，从而如果该线路段的始端有故障，就启动所关联断路器的快速断开。

方便的是，辅助继电器还可以具有自动重合闸功能。

进一步应该理解在可替换的形式下，本发明设想将主保护和辅助保护的功能分配在继电器中，以使除了最始端继电器之外的各继电器有两种功能。在这种情况下，继电器仅就近安装在各线路段的始端，各继电器配有加速过流功能，除了第一线路段中的继电器之外的其它各继电器还具有方向性的欠流和欠压功能。

因此本发明可另外说成为电力线系统提供保护系统，该电力线系统包括放射状连接的电力线路段和电源，电源为和其相连的第一条线路段的电气始端输电。该保护系统包括有时间阶梯的继电器和关联的断路器，该断路器就近安装在各线路段的始端以保护该段线路免于故障情况。各继电器具有过流功能，如果继电器检测到其末端有故障，则在预定的时间延迟后，该过流功能动作，跳开所关联的断路器。每个过流功能包括或关联一个加速跳闸功能，如果继电器检测到末端相邻段的断路器动作，则该加速跳闸功能就会动作，在预定的时间延迟到达之前跳开所关联的断路器。除第一线路段的继电器之外的其它各继电器还具有方向性的欠流/欠压功能，如果在该线路段的始端发生故障，其动作以启动所关联断路器的快速断开。

附图简述

现在将参照附图来描述本发明的示范实施例，其中：

图1是多段放射状连接的电力线系统的等效电路，该系统配有适合执行已知类型的时间阶梯过流保护方案的继电器。

图2a和2b是配有适合实施本发明的继电器的多分支放射状连接的电力线系统的等效电路。

图3至5是图2a和2b的继电器对电力线上各种故障的响应的图形描述。

优选实施方案的详述

在图1和图2中，靠近继电器R1、R21等的箭头用于指示继电器将响应的故障的方向。OC表示图1中的继电器R1、R21、R22、R31等和图2a、2b中的R31的过流保护功能；AOC表示图2a、2b中的继电器R1、R21和R22的加速过流保护功能；UCV表示图2a中的继电器R1’、R21’、R22’和图2b中的继电器R21、R22和R31的欠流和欠压保护功能；tf1、tf2、tf3和tf4是图1、2a和2b中不同位置的OC和AOC继电器的正向动作时间的整定值；tr1和tr2是图2a中的UCV继电器R1’、R21’、R22’和图2b中的继电器R21、R22和R31的反向动作时间的整定值。

也应该注意到在图2a和2b中，所示的各种继电器均与各自的断路器B1、B1’、B21、B21’等及各自的电流和电压互感器CT+VT相关联，CT+VT用于向继电器提供线路电流和电压的测量值。当然，电流和电压的测量是对电源的所有三相的，使得继电器能够连续地监测所有三相。同样，断路器在所有三相上动作。

根据本发明的图2a实施方案，继电器被分为两组，共同作用以保护电力系统：

(1)AOC组。该组中的继电器具有加速过流(AOC)功能。其包括本身公知的过流功能(OC)，该功能又包括或关联根据本发明的加速过流功能。这些继电器安装在它们所保护的线路段靠近电源端，即所谓的“始端”。这些继电器的OC功能负责检测故障，而加速跳闸功能负责在继电器检测到故障后，关联断路器的加速动作。

(2)UCV组。该组中的继电器除了自动重合闸功能外，还具有方向性的欠流和欠压(UVC)功能。它们安装在所保护线路的远端或“末端”。如果在所保护段的始端(即电源侧)发生故障，其启动断路器的立即跳闸。这使得AOC继电器能够确定故障是否发生在它们所保护的线路上。和AOC继电器相比，UCV继电器呈反向时间阶梯，即，从电源端至负载端。

图2a和2b所示的系统配置说明了本发明的两个主要的实施方案。它们的基本原理非常相似，图2a用于举例说明第一种主要的实施方案，一旦理解了第一种的基本原理，第二种主要的实施方案能很容易的被解释。

图2a的多段放射状连接的电力线系统有四级，每个包括多个线路段L1、L21、L22、L31等。AOC继电器R1、R21、R22和UCV继电器R1’、R21’、R22’是依据本发明构成的，而OC继电器R31、R32、R33是已知类型的过流保护继电器。断路器B1、B21、B22、B31、B32等与各自的AOC和OC断路器关联，保护图示的各关联线路段。断路器B1’、B21’和B22’与UCV继电器关联，通常分别用于保护其相关的母线‘Y’和‘Z’。图中示出了这些继电器在常规的时间阶梯系统中的动作时间，例如，继电器R31的正向动作时间整定为tf3＝0.5s。但是，UCV组继电器的动作时间阶梯呈反向，例如，继电器R1’的反向动作时间整定为tr1＝0.1s，而继电器R21’则整定为tr2＝0.5s。

本发明的继电器R1、R1’、R21、R21’、R22和R22’负责其关联线路段L1、L21和L22的加速保护。运行的主保护AOC继电器R1、R21和R22安装在其所保护线路段的始端或邻近始端处(即它们安装在线路段上距电源S最近处)。此主保护继电器具有两种主要功能：(i)根据已知OC原理的初始正向故障检测和(ii)用于发生在其所保护的线路段上的故障的使用本发明的AOC原理的加速动作。UCV继电器R1’、R21’和R22’构成辅助运行的保护，安装在各自所保护线路段L1、L21和L22的末端(远端或接收端)。它们负责快速检测从电源方向流向继电器安装处的故障电流。和已知的依靠电流幅值的增加(过流)检测故障的OC继电器不同，UCV继电器依靠电流幅值(即欠流)和电压(即欠压)的减小来检测故障，或方向性的欠流和欠压。UCV也配有常规的自动重合闸功能，其定义为在继电器断开所关联的断路器后，经过一固定时间的延迟，自动闭合所关联的断路器B1’、B21’、B22’。

当故障发生在L31段，例如‘F3’处时，由于电流的变化继电器R1、R21和R31将检测到故障，但传统的OC继电器R31将在较短的固定整定时间0.5s动作，触发断路器B31，从而把故障和其它线路段隔离开，防止继电器R1和R21触发其断路器。在线路段L31，传统OC继电器R31的整定时间被认为足够短，可避免大故障电流电平的破坏作用。

L1上故障的典型响应

若图1中L1段的‘F1’处发生单相或两相故障，公知继电器R1的动作时间为所示的1.3s，这样长是不期望的。关于图2a，应该记得，因为各继电器从其关联的电流和电压互感器CT+VT接收线路电流和电压的测量值，其可检测到相应线路段的所有三相的电压和电流。由于继电器R1’处故障相的电压和电流降为接近零，因此继电器R1’可采用本发明的UCV功能检测故障F1。因此继电器R1’将立即(或至少非常迅速)或短暂延迟后断开其关联的三相断路器B1’，解释如下。断路器B1’的断开造成线路段L1在Y端成开路，但由于故障在继电器R1和R1’之间，其并没有清除故障。但是，由于断路器B1’干扰了所有三相，非故障或“健康”相的电流在X端降为零，可是电流仍继续流入故障相。由于这种电流不平衡的状态，继电器R1将检测到断路器B1’已断开，从而检测到故障在所保护线路段L1上。从而R1立即断开其关联的断路器B1，而不是等待固定时间延迟1.3s。检测到断路器B1’的动作仅需几个工频周期，因而本发明可明显加速R1的工作时间。此外，继电器R1被编程来检测从故障开始的预定时间窗口内由继电器R1’操作的断路器B1’的断开情况，这也方便了继电器R1对远处断路器B1’的动作的正确检测。在断路器B1可能断开固定时段过后，继电器R1’将发出自动重合闸命令，闭合断路器B1’。

放射状连接的电力线系统有可能通过母线X与另一电力线系统的端子相连，该另一系统就变成电源S。继电器R1’因而可能需要一段时间裕度来延迟其动作，从而允许来自系统电源侧始端的任何故障。在电源始端的电压电平较高的情况下，电力线通常由基于快速技术如电流差动或距离保护方案的保护继电器保护。始端保护的动作时间将小于0.1s。这是通常小于40ms的继电器动作时间和约40到60ms的断路器动作时间的总和。

L21上故障的典型响应

同样地，L21段发生故障F2，继电器R21’将基于其UCV功能检测该故障情况，并在固定时间延迟tr2＝0.5s后断开其关联的断路器B21’。断路器B21’的断开造成线路段L21的一端呈开路，但并没有清除故障。因此，由于三相电流的不平衡，继电器R21将检测到断路器B21’的断开。R21将立即断开其关联的断路器B21，而不是如公知的方案等待固定时延0.9s，以将故障和线路段L1隔离开，并抑制继电器R1发出跳闸信号。在断路器B21可能断开的固定时段过后，继电器R21’将发出自动重合闸命令，闭合断路器B21’。

母线‘Y’上或靠近母线‘Y’处故障的典型响应

当故障发生在线路段L21或L22上靠近母线‘Y’处时，继电器R21’和R22’都将检测到故障，并断开其关联的断路器B21’和B22’，两线路的正常相的电流均降为零。故障线路段上的继电器R21或R22可很容易地检测到此变化，并按加速模式断开其关联的断路器，而正常线路段上的继电器将由于未检测到该线路的故障而没有响应。仍然是在断路器B21或B22被希望动作的固定时段过后，正常线路段上的继电器R21’或R22’将发出自动重合闸命令，闭合其关联的断路器。

如果母线‘Y’上没有连接负载，断路器B21’和B22’的断开也将把继电器R1正常相电流降为零，即继电器R1将象B1’断开后它动作的那样经历相同的情况。可是R1将仅在故障开始的0.5s内响应，因为期望B1’在这段时间内动作。断路器B21’和B22’将不会在0.5s(tr2)延迟后动作，如图所示。从而R1能实现正确动作。

母线‘Y’上有负载时继电器R21’和R22’的瞬时动作

继电器R21’和R22’同样能设置为在如图2a所示，母线‘Y’上有负载的情况下，瞬时动作的模式。在这种模式下，继电器将采用其UCV功能瞬时断开其关联的断路器B21’和B22’，而不是延迟tr2(0.5s)。通过这种布置，继电保护L21和L22的响应速度可进一步加快。

虽然对于线路段L1上的故障，该动作是不必要的，但它不会影响所提出的技术的整体性能。这是因为继电器R1’断开断路器B1’将中断电源与线路段L21和L22的连接，所以，继电器R21’和R22’的断开将对系统的运行没有副作用。

对线路段L21或L22上靠近母线‘Y’侧在动作区域范围外的故障，因为有电流不断流向母线‘Y’上的负载，从继电器R1看，断路器B21’和B22’的瞬时断开将不会把正常相电流减为零，所以对这类故障，R1将不会以加速方式动作。

本发明第二种主要的实施方案用于如图2b所示的系统配置，其主要区别在于图2a中的继电器R1’、R21’和R22’在2b中不存在，原因是对于某些系统配置，电流互感器CT无法安装在R1’、R21’和R22’处，因而把UCV功能分别并入继电器R21、R22、R31、R32和R33中。例如，继电器R21不仅负责线路段L21的OC和AOC保护，而且负责线路段L1的UCV保护。图2b中的R21和R22共同扮演图2a中继电器R1’的角色。当线路段L1发生故障时，继电器R21和R22的UCV功能(指向左的箭头)将检测到故障，并断开关联的断路器B21和B22，使得线路段L1一端开路。因此，该实施例中在母线‘Y’和‘Z’上没有负载直接和其相连，L1上的正常相电流降为零，使得R1可检测到断路器B21和B22的动作。在这种情况下，断路器B21和B22的断开意味着故障发生在所保护的L1段，从而，R1以加速方式动作断开其关联的断路器B1使故障隔离开。

基于相同原理，继电器R31、R32和R33的UCV功能同样对线路段L21上的故障F2做出相应的响应，使得始端设备R21加速断开。

举例

基于图2a给出的配置，下述举例用于证明本发明继电器的性能。这些例子也适用于图2b的系统配置。图3a、3b、4a、4b和5a、5b均由图形(1)至(4)组成，这些图形分别表示继电器R1、R1’、R21’和R22’的故障响应。图3a、4a、5a表示三相电流Ia、Ib、Ic的响应，图3b、4b、5b表示三相电压Va、Vb、Vc的响应。

1.对线路段L1单相故障的响应曲线

图3a和3b表示当继电器R1、R1’、R21’和R22’检测到如图2a所示的线路段L1上发生‘a’相接地故障F1时，它们的响应曲线。在时间T₁检测到故障后，如图3a(1)和3b(1)所示，继电器R1处的故障相电流Ia显著增大，故障相电压Va降低；如图3a(2)和3b(2)所示，继电器R1’处的故障相电流、电压降为零。继电器R1和R1’将基于其各自的OC和UCV功能检测到故障，具有瞬时动作时间整定值的继电器R1’将做出跳闸决定，在T2时刻断开断路器B1’。B1’断开后，线路段L1变成一端开路，如图3a(1)所示，继电器R1的非故障相‘b’和‘c’的电流Ib、Ic降为零。但是，‘a’相接地故障并没有从线路段L1上清除，因此R1检测到此不平衡运行状况，做出跳闸决定，在T3时刻断开关联断路器B1。

如图3所示，从在T₁故障开始到在T3断开断路器B1的延迟主要由两个时段t12和t23组成。第一时段t12包括从故障开始直到断路器B1’断开为止的时段。该时段t12被分成两段，继电器R1’的故障检测时间和断路器B1’的响应时间。考虑到安全裕度，最大时段0.1s将确保继电器R1’跳闸信号的发出，而断路器的断开仅费几个工频周期。第二时段t23由继电器R1识别断路器B1’的断开所费时间—其能在一个工频周期内完成—加上断路器B1的响应时间—其依赖于所用的继电器大约为2到4个工频周期—组成。因此，整个操作可在故障开始起0.2s内实现。可是，在图1所示的公知方案中，R1处继电器将直到1.3s后才发出跳闸信号。

在图2b中，配有UCV功能的继电器R21和R22将首先动作，而不是图2a中的R1’，使得R1按加速模式跳闸。

2.对线路段L21上相间故障的响应

图4表示本发明继电器R1、R21、R21’和R22’对于图2a所示的线路段L21上发生‘a’相到‘b’相的相间故障时的响应。在故障开始T1时刻后，如图4a(1-2)和4b(1-2)所示，继电器R1和R21处的故障相电流Ia、Ib显著增大，故障相电压Va、Vb降低；如图4a(3)和4b(3)所示，继电器R21’处的故障相电流和电压降为零。继电器R1、R21和R21’将检测到故障，具有最快动作设置的继电器R21’将立即或在0.5s延时后动作(如果母线‘Y’上没有连接负载)，随后断路器B21’在T2时刻断开。

断路器B21’断开后，线路段L21变成一端开路，如图4a(2)所示，继电器R21处非故障的‘c’相电流降为零，但是，‘a’和‘b’相故障并没有从线路段L21上清除，因此R21检测到断路器B21’的断开，做出跳闸决定，在T3时刻断开关联断路器B21。这显著加快了R21的动作时间。

如图4a(1)所示，虽然在T2时刻断开B21’后，R1处的非故障‘c’相电流也显著降低，但由于向系统其余部分如线路段L22供电的原因，仍有相当大的电流在该相流动。因此，R1检测到故障不在其所保护的线路段而不动作。

在图2b中，配有UCV功能的继电器R31、R32和R33，而不是图2a中的R21’，将首先动作，使得R21按加速模式跳闸。

3.对线路段L22上靠近母线‘Y’处单相接地故障的响应

图5表示线路段L22靠近母线‘Y’处发生的单相接地故障。当故障发生在该处时，继电器R21’和R22’不能识别故障是在线路段L21上还是在L22上，从而引起故障在线路段L22上时断路器B21’的不必要动作。如图5a-b(3)和5a-b(4)所示，由于故障靠近母线‘Y’，继电器R21’和R22’均检测到‘a’相的欠流和欠压。结果，两个继电器都发出跳闸信号，分别打开断路器B21’和B22’。然后，R22检测到正常相(‘b’和‘c’)电流的下降，同时检测到相‘a’上的故障。从而R22以加速模式动作，断开其关联的断路器B22，在T2时刻隔离故障。但是，由于线路段L21上未检测到故障，R21没有响应。R21’接下来的自动重合闸操作将恢复对线路段L21的供电。

对于R21’和R22’也有两种操作模式：当‘Y’接有负载时的瞬时操作和‘Y’没有接负载时的延时(0.5s)操作。原因为，当‘Y’没有接负载时，R21’和R22’的动作将把R1处正常相的电流减为零，若R21’和R22’瞬时动作，R1就会错误地把其作为R1’的动作检测到，而发出跳闸命令。在这种情况下，通过引入时间延迟，R1将能够识别由R1’或由R21’和R22’执行的操作。

在图2b中，配有UCV功能的继电器R31到R35，而不是图2a中的R21’和R22’，将首先动作，使得继电器R22操作的断路器B22加速动作。在B22断开后，R31、R32、R33、R34和R35将自动重合其关联断路器。

注意

以上所有举例的图形中示出的相电流电平出于演示的目的，均为额定值。本发明适用于所有大小的系统电压、电源参数、故障前后负载流动的情况。

示例显示了基于电流和电压水平的系统不平衡运行条件和断路器动作的检测。本发明也可基于以不同方式表达的算法和判据。

本文给出的示例是基于采用定时(DT)的OC继电器。但是，很显然，本发明也能很容易地应用于在时间阶梯的配合中采用逆最小定时(IDMT)的OC继电器的方案。

说明书中提到或描述的多种继电器功能，如过流(OC，包括DT和IDMT)、加速过流(AOC)、欠流和欠压(UCV)，都能很容易地借助于适当编程，在当今的微处理器控制的继电器上实现。此外，本发明也可很容易地用传统的继电器如电控机械型继电器或静态继电器实现，其中，电流和电压电平可通过电控机械型或电子电路触发断路器的动作。

虽然以上给出的示例是基于多段单回路的简单供电系统结构的，但本发明也能用于有更多段的、不同结构的、线路上有电源设备如电力变压器的系统。同样，显然更多阶梯的UCV继电器也可被加入系统，使得通过采用逆序时间阶梯方法的更多线路段可加速动作。

设备R21’、B21’等，以上被描述为继电器和断路器。实际上，它们可能有不同的形式，如自动重合闸装置和分段器，其中加入了为实施本发明所需的UCV功能。

Claims

1.一种保护系统，用于包含放射状连接电力线段(L1、L21、L22、L31等)的类型的电力线系统，其中，一个线路段(L1)的第一电气始端与电源(S)相连，该保护系统至少含有一个继电器，该继电器安装在至少靠近各线路段的始端，以保护该条线路，各继电器(R1、R21、R22等/R1’、R21’、R22’等)有一关联断路器(B1、B21、B22等/B1’、B21’、B22’等)，这些继电器配有一套加速过流功能(AOC)的主保护和一套欠流/欠压功能(UCV)的辅助保护，继电器具有方向性，主保护和辅助保护功能彼此呈反向时间阶梯，主保护和辅助保护功能分布在继电器中，使得如果位于主保护继电器(R1)末端的辅助继电器(R1’)中的欠流/欠压功能(UCV)触发了该辅助保护继电器的关联断路器(B1’)的动作，主保护继电器(R1)中的加速过流功能(AOC)就触发该主保护继电器的关联断路器(B1)的加速动作，从而使主保护继电器所保护的线路段(L1)与电源(S)隔离开。

2.权利要求1的保护系统，其中，主保护和辅助保护功能(AOC，UCV)在继电器中这样分配，使得每个继电器仅有一种功能，继电器安装在靠近单个线路段的两端，位于各线路段(L1、L21、L22、L31等)始端的继电器(R1、R21、R22等)配有加速过流功能(AOC)，而位于各线路段末端的继电器(R1’、R21’、R22’等)配有欠流/欠压功能(UCV)。

3.根据权利要求1或2的保护系统，其中配有辅助保护功能(UCV)的继电器(R1’、R21’、R22’等)另外还有自动重合闸功能。

4.权利要求1的保护系统，其中主保护和辅助保护功能(AOC，UCV)在继电器中这样分配，使得除了最始端的继电器(R1，图2b)之外，各继电器具有两种功能，继电器(R1、R21、R22、R31等)安装在只靠近各线路段(L1、L21、L22、L31等)的起始端，每个继电器均配有加速过流功能(AOC)，除了第一条线路段(L1)的继电器(R1)之外的其它继电器还具有方向性的欠流和欠压功能(UCV)。

5.一种保护系统，用于包含放射状连接线路段(L1、L21、L22、L31等，图2a)和电源(S)的电力线系统，电源向与其相连的线路段(L1)的电气始端供电，该保护系统包括主保护和辅助保护的时间阶梯继电器(R1、R21、R22等/R1’、R21’、R22’等)和与它们关联的断路器(B1、B21、B22等/B1’、B21’、B22’等)，其中两套保护的继电器一起工作以保护电力线系统免受故障状况(F1，F2等)，主保护继电器(R1、R21、R22等)和其关联的断路器(B1、B21、B22等)就近安装在电力线系统线路段(L1、L21、L22、L31等)的始端，以保护该线路段，辅助保护继电器(R1’、R21’、R22’等)和其关联的断路器(B1’、B21’、B22’等)就近安装在线路段的末端，且与主保护继电器呈反向时间阶梯，各主保护继电器(R1)具有过流功能(OC)，若继电器(R1)检测到该线路段的末端有故障，经过预定时间延迟后，该过流功能动作以断开其关联的断路器，各过流功能(OC)含有加速跳闸功能或与加速跳闸功能关联，若主保护的继电器(R1)检测到与该主保护的继电器(R1)在同一线路段(L1)的辅助保护继电器(R1’)的关联断路器(B1’)动作，则在其预定时间到达以前，加速跳闸功能动作以断开其关联断路器(B1)，各辅助保护继电器(R1’)具有方向性的欠流和欠压功能(UCV)，从而在其始端发生故障时，启动其关联断路器(B1’)的快速断开。

6.根据权利要求5的保护系统，其中辅助保护继电器另外还有自动重合闸功能。

7.一种保护系统，用于含有放射状连接线路段(L1、L21、L22、L31等，图2b)和电源(S)的电力线系统，电源向与其相连的线路段(L1)的电气始端供电，该保护系统含有时间阶梯继电器(R1、R21、R22等)和与它们关联的断路器(B1、B21、B22等)，就近安装在各线路段的始端以保护该线路段免受故障状况，每个继电器具有过流功能(AOC)，若继电器检测到其末端有故障(F1，F2等)，经过预定时间的延迟后，该过流功能动作以断开其关联的断路器，各过流功能(AOC)含有加速跳闸功能或与加速跳闸功能关联，若继电器检测到其末端相邻线路段中的断路器动作，则在其预定时间到达以前，过流功能动作以断开其关联断路器，除了第一线路段(L1)的继电器(R1)之外的其它继电器还具有方向性的欠流和欠压功能(UCV)，若故障发生在其始端，该欠流和欠压功能动作，以启动其关联断路器(B1’)的快速断开。