CN1489253A - 方向比较距离中继系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于保护输电线路的方向比较距离中继系统。该中继系统包括一个故障检测单元,其具有一个用于确定一故障是出现在正向还是反向方向上的方向距离继电器元件;还包括一个短路距离继电器元件,利用距离计算,用于确定一故障是否在保护区内;还包括一个展开故障检测单元,当在一单相内的正向接地故障方向继电器以及在一相内反向方向继电器处于操作状态时,确定一展开故障。该中继系统还包括一个阻断单元,用于阻断由短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。

Description

方向比较距离中继系统
本发明专利申请基于并要求申请日为2002年2月6日、申请号为No.2002-029768的日本专利申请的优先权,该日本专利申请的全部内容在此作为本发明专利申请的参考。
技术领域
本发明涉及一种在三相交流电输电系统中所使用的方向比较距离中继系统,更具体地说,涉及一种能够防止由于多重故障引起的过跳闸的中继系统。
背景技术
图11显示了一种典型的具有保护中继系统的平行三相交流电输电系统。沿平行三相交流电输电线12长度方向的保护区10被设置在第一和第二变电站14a和14b之间。第一和第二变电站14a和14b分别具有保护中继系统16a和16b、断路器18a和18b、变压器20a和20b以及变流器22a和22b。保护中继系统16a和16b分别包括输电设备24a和24b。
图8为一简图,显示一种典型的方向比较距离中继系统的跳闸顺序逻辑电路。在图8中,附图标记300表示输电设备的一个接收部分,其接收和输出从输电线保护部分的远端(相反端)发出的允许断开信号。附图标记302代表短路距离继电器的一个区域1元件,其处理从本地终端沿正向保护方向在保护区整个长度80%~90%的范围内发生的短路故障。由区域1元件引起的跳闸不需要来自远端的允许跳闸信号。
附图标记303代表一个正向短路方向距离继电器,当在保护方向上正向发生短路故障时,它进行操作。在本申请文件中“短路距离继电器”是指一个短路距离继电器的区域1元件302与一个正向短路方向距离继电器303的组合。
附图标记304代表一个“与”门逻辑电路,当接收到正向短路方向距离继电器303的输出信号以及来自远端的允许跳闸信号301时,它允许跳闸。附图标记305代表一个“或”门逻辑电路,当短路距离继电器的区域1元件302和“与”门逻辑电路为真时,“或”门逻辑电路为真。
附图标记306代表该短路距离继电器的一跳闸条件。由于下述一些情况,也就是,即使当短路距离继电器的区域1元件302和正向短路方向距离继电器303处于操作状态时,断路器应该最好禁止被跳闸/开启,该条件306被作为一个输入而输入到“与”门逻辑电路307和308。
附图标记309代表一个由短路距离继电器引起的用于断路器的跳闸信号。附图标记310代表一个允许跳闸信号,该信号通过输电设备的信号发送端口311被发送到远端。下文将结合图9介绍短路距离继电器的所述跳闸条件306。
接地故障继电器具有一类似的断路器跳闸顺序逻辑电路。附图标记312代表接地故障距离继电器的第一步骤,附图标记313代表一个正向接地故障方向继电器,附图标记314代表一个“与”门逻辑电路,附图标记315代表一个接地距离继电器的跳闸条件,附图标记316代表一个“或”门逻辑电路,附图标记317和318代表“与”门逻辑电路,附图标记319代表一个由接地故障距离继电器引起的断路器跳闸指令,而附图标记320代表一个允许跳闸信号。
在通常情况下,典型的方向比较距离中继系统具有一接地故障距离继电器和一短路继电器。甚至在包括逆阻抗的一些条件下在单线线路内出现接地故障时,该短路继电器可以被激活。如果单线内的接地故障被短路继电器跳闸,将导致三相跳闸。因此,最好在单线短路故障时,由接地故障继电器引起单相跳闸。
图9是一个由图8所示短路距离继电器组成的跳闸允许逻辑电路306的示例性逻辑电路图。该逻辑电路防止了在单相接地故障时由短路继电器引起的跳闸。在图9中,附图标记321代表一组分别用于A相、B相和C相的欠压继电器(UV-A、UV-B和UV-C)。附图标记322代表一组两相“与”逻辑电路,当至少两相的欠压继电器操作时,该“与”逻辑电路322被开启。附图标记323代表一个“或”门逻辑电路,当三个两相“与”逻辑电路中至少一个操作时,该“或”门逻辑电路被打开。
在一种典型单线故障时,正常相的电压下降是非常小的,从而两个或更多的欠压继电器不能被激活。因此,即使当短路继电器已经在单线故障条件下误操作时,通过将这两相“与”逻辑电路条件添加到该跳闸允许逻辑电路内,可以阻止跳闸。
图10显示了图9所示跳闸允许逻辑电路的另一种可选择的示例。在图10中,在图9所示情况下,在利用欠压继电器321检测A相、B相和C相的电压下降时,检测A-B、B-C和C-A中每对线路之间的电压降。在图10中,三个欠压继电器324的输出被输入到一个“或”门逻辑电路323。由于线路之间的电压降很小,在单线故障情况下,利用所述短路距离继电器可以防止跳闸。
上述传统设备可以防止在单相故障下短路继电器的误操作时的跳闸。然而,在一种内部单相故障的情形下,如果展开故障发生,也就是在正向方向的相邻区域内和不同相的反向上的相邻区域内同时或先后发生故障,这种设备可能导致由所述短路距离继电器引起的三相跳闸。
这是由于当在正向方向和反向方向上相邻端已经发生单线接地故障时,两相或多相内相电压下降的条件被满足。
在此情况下,当已经发生反向故障,并且允许跳闸信号被发送到输电线路的保护区的远端时,远端不能确定是否这是一个简单的两相故障。从而,在三相上发生远端跳闸。
例如假设在两条彼此平行的输电线路中在不同相的近端发生了单线接地故障,在第一线路在A相发生接地故障,在第二线路在B相发生接地故障,于是两条线路都在三相跳闸。这将导致线路被切断,将对输电系统造成严重损害。
在内部故障和远端的反向故障之间存在时差时,当在远端发生反向故障时,可能存在相缺损状态。在此情况下,可能出现所谓的越站现象,此时接地故障继电器将远离保护区的故障当作它的一个跳闸原因。
因此,本发明的一个目的是提供一种改进的方向比较距离中继系统,它可以在现有线路中仅选择故障相并仅在一相跳闸。
本发明的另一个目的是提供一种改进的方向比较距离中继系统,它能够通过使操作时间延迟,这样瞬时操作可能被忽略,来防止当跳闸信号已经存在或者当已经发生跳闸时,由于越站引起的误操作。
发明概述
根据本发明的一个方面,提供一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流电输电系统内的断路器,该中继系统包括:一个具有一方向距离继电器元件的故障检测单元,用于确定相对于一组变压器所在位置故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;一个短路距离继电器元件,用于根据基于电流和电压的距离计算,确定故障是否在保护区内;一个传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来自该相邻中继系统的信号;一个展开故障检测单元,用于当在一单相内的一个正向接地故障方向继电器和在至少一相内的一个反向方向继电器处于操作状态时,确定一展开故障;以及一个阻断单元,用于阻断由短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,用以阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
根据本发明的另一方面,提供一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流输电系统内的断路器,该中继系统包括:一个具有一方向距离继电器元件的故障检测单元,用于确定相对于一组变压器所在位置故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;一个短路距离继电器元件,用于根据基于电流和电压的距离计算,确定故障是否在保护区内;一个欠压继电器元件,用于根据电压确定欠压;一个传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来自该相邻中继系统的信号;一个展开故障检测单元,用于当在至少两相内的正向接地故障方向继电器以及仅在一单相内的正向方向继电器处于操作状态时,确定一展开故障;一个阻断单元,用于阻断由短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
根据本发明的另一方面,提供一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流输电系统内的断路器,该中继系统包括:一个具有一方向距离继电器元件的故障检测单元,用于确定相对于一组变压器所在位置故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;一个短路距离继电器元件,用于根据基于电流和电压的距离计算,确定故障是否在保护区内;一个欠压继电器元件,用于根据电压确定欠压;一个传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来该相邻中继系统的信号;一个展开故障检测单元,用于当在至少两相内的欠压继电器以及一个反向方向继电器处于操作状态时,确定一展开故障;一个阻断单元,用于阻断由短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻塞向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
根据本发明的另一方面,提供一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流输电系统内的断路器,该中继系统包括:一个具有一方向距离继电器元件的故障检测单元,用于确定相对于一组变压器所在位置故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;一个短路距离继电器元件,用于根据基于电流和电压的距离计算,确定故障是否在保护区内;一个欠压继电器元件,用于根据电压确定欠压;一个传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来该相邻中继系统的信号;一个展开故障检测单元,用于当仅在一单相内输出跳闸信号以及反向方向继电器处于操作状态时,确定一展开故障;一个阻断单元,用于阻断由短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于控制设置在平行三相交流输电系统内的断路器的方向比较距离中继系统,该中继系统包括:一各具有一方向距离继电器元件的故障检测单元,用于确定相对于一组变压器所在位置故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;一短路距离继电器元件,用于根据基于电流和电压的距离计算,确定故障是否在保护区内;一延迟单元,用于当至少一个断路器处于关闭状态时,如果操作信号被发送时,根据来自距离继电器区域1元件的操作信号,延迟向断路器输送跳闸指令。
附图说明
通过下文结合附图对说明性实施例所进行的介绍,本发明的上述和其它特征以及优点将变得更加清楚。
图1是一个方框图,显示了符合本发明的方向比较距离中继系统的一个示例;
图2是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第一实施例的顺序逻辑电路图;
图3是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第二实施例的顺序逻辑电路图;
图4是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第三实施例的顺序逻辑电路图;
图5是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第四实施例的顺序逻辑电路图;
图6是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第五实施例的顺序逻辑电路图;
图7是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第六实施例的顺序逻辑电路图;
图8是一个显示普通方向比较距离中继系统的跳闸顺序的方框图;
图9是一个普通的方向比较距离中继系统的短路距离继电器所执行的跳闸允许逻辑电路的逻辑电路图;
图10是另一个普通方向比较距离中继系统的短路距离继电器所执行的跳闸允许逻辑电路的逻辑电路图;
图11是一个具有保护中继系统的典型平行三相交流电输电系统的示意图。
具体实施方式
在下文的说明中以及上文所介绍的背景技术中,相同的附图标记表示相同的元件,可以省略多余的介绍。
[第一实施例]
第一实施例的特征在于,当在输电系统已经发生展开故障时,短路距离继电器引起的断路器的跳闸及发出的跳闸允许信号被阻断。展开故障是一种被第一故障及第一故障之后的延迟时间所导致的故障。展开故障在与第一故障不同的相位或线路发生。
图1是一个显示符合本发明的方向比较距离中继系统的第一实施例的方框图。与图8所示系统相比,增加了被虚线包围的一展开故障检测功能块1以及两个禁止门逻辑电路2和3。
当在输电系统中检测出一展开故障时,展开故障检测功能块1输出一操作信号“1”。来自展开故障检测功能块1的输出信号“1”作为一禁止信号进入禁止门逻辑电路2和3。禁止门逻辑电路2和3与图8所示的“与”门逻辑电路307和308相连。
如上所述,当短路距离继电器的区域1元件302被操作或者当允许跳闸信号310被接收,同时正向短路方向距离继电器303被操作时,如果短路距离继电器306的跳闸条件被操作,“与”门逻辑电路307和308输出操作信号“1”。
如果此时展开故障检测功能块1检测出一展开故障,则它输出信号“1”。这个信号被作为一个禁止信号进入禁止门逻辑电路2和3。
因此,禁止门逻辑电路2和3的输出信号变为“0”,它阻断了在本方向比较距离中继系统的端部的断路器的跳闸,也阻断向远端发出的跳闸允许信号。
下面结合图2详细地介绍展开故障检测功能块1。展开故障检测功能块1具有展开故障检测逻辑电路100、120和130以及展开故障检测阻断逻辑电路140。展开故障检测阻断逻辑电路140抵消检测逻辑电路100、120和130的检测结果。
当展开故障检测逻辑电路100、120和130中至少一个检测到一个展开故障时,输出信号“1”通过图2所示的“或”门逻辑电路150被输入到“与”门逻辑电路160的一个输入端。
另一方面,如果在展开故障检测阻断逻辑电路140内满足复位条件,它的输出变为“1”。这个输出在“非”门逻辑电路151内被转换为“0”,然后被输入到“与”门逻辑电路160的另一个输入端。“与”门逻辑电路160的输出信号被复位。
因此,仅在展开故障检测逻辑电路100、120和130中的至少一个检测到展开故障,而展开故障检测阻断逻辑电路140不成立时,最终输出变为“1”。于是,由短路继电器引起的最近端断路器的跳闸被阻断,向远端发出的允许跳闸信号也被阻断。
下文将详细介绍展开故障检测逻辑电路100、120和130。
展开故障检测逻辑电路100是一种逻辑电路或电路,用于可靠地检测保护区内的单相故障和反向故障。如图2所示,展开故障检测逻辑电路100包括一两相操作高速欠压继电器(UV1-2Φ)101、一正向接地故障方向继电器(GI)102、一反向接地故障方向继电器(GO)103以及一反向短路方向继电器(SO)104。
两相操作高速欠压继电器101在要被检测的两相内检测欠压。当反向接地故障方向继电器103和反向短路方向继电器104中至少一个被操作时,“或”门逻辑电路105-1输出信号“1”。两相操作高速欠压继电器101、正向接地故障方向继电器102和“或”门逻辑电路105-1的输出分别通过延迟计时器106-1、106-2和106-3被输入到一“与”门逻辑电路107。延迟计时器106-1、106-2和106-3使该输出信号延迟返回。
“与”门逻辑电路107的输出被输入到一个类似于上述延迟计时器106-1、106-2和106-3的延迟计时器108中。
展开故障检测逻辑电路100也包括一个用于检测接地故障的接地故障过电流继电器(EF)109。反向接地故障方向继电器103和反向短路方向继电器104的输出也被输入到另一个“或”门逻辑电路105-2。
延迟计时器108、接地故障过电流继电器109以及“或”门逻辑电路105-2的输出被输入到“与”门逻辑电路110。“与”门逻辑电路110的输出被输入到“或”门逻辑电路150。
下文介绍展开故障检测逻辑电路100的操作。对于这个实施例来说,两相操作高速欠压继电器101不是关键因素,但是通过添加这个欠压条件,两相故障可以被可靠地检测。方向继电器通常被设定被保护区阻抗的300%~400%,操作范围被展宽。通过考虑欠压继电器的设定值,可以限制检测逻辑电路100的有效检测范围。
使用两相操作高速欠压继电器101的目的是检测或确定故障的发生。因此为了相同目的,也可以使用诸如过电流继电器的其它继电器元件。
如果两相操作高速欠压继电器101和正向接地故障方向继电器102被操作,同时反向接地故障方向继电器103和反向短路方向继电器104中的至少一个被操作,通过下面将要说明的延迟计时器106-1、106-2和106-3,从“与”门逻辑电路107输出信号“1”。因此,在正向或反向上检测出接地故障。
作为选择,可以使用具有电抗元件的距离继电器代替正向接地故障方向继电器。例如,接地故障距离继电器的区域1元件可以代替正向接地故障方向继电器,用于限制该成立区域。
通过设定延迟计时器106-1~106-3的时间极限,可以确定是否这是一个应该被展开故障检测逻辑电路100检测的展开故障。通过将接地故障过电流继电器109的操作条件输入到“与”门逻辑电路110,可以避免正向短路故障引起的虚假检测。延迟计时器108的功能是在操作条件成立后当取消条件为真时,通过维持操作阻止瞬时返回而稳定操作。
“与”门逻辑电路110的一个输入是“或”门逻辑电路105-2的输出,即反向接地故障方向继电器103或104的操作条件。这意味当反向接地故障方向继电器103或104的操作条件恢复操作时,该“与”门逻辑电路110的输出被迫变为“0”。因此当清除反向故障时,展开故障检测逻辑电路100立刻变成“0”。
下文将详细地介绍展开故障检测逻辑电路120。展开故障检测逻辑电路120是用于当正向接地故障方向继电器仅在单相变成操作时,如果两相电压下降,确定展开故障的逻辑电路或电路。
展开故障检测逻辑电路120包括两相操作高速欠压继电器(UV-2-2Φ)121。该欠压继电器121最好以比欠压继电器101更高的速度进行操作。
例如,如果象普通继电器那样,欠压继电器操作条件被短路继电器作为跳闸允许条件使用,两相操作高速欠压继电器121必须用相同或更高的速度进行操作。两相操作高速欠压继电器121的输出通过一类似于展开故障检测逻辑电路100内的延迟计时器106-1~10-3的延迟计时器106-4被输入到“与”门逻辑电路122。
除了延迟计时器106-4的输出之外,上述接地故障过电流继电器109和正向接地故障方向继电器102的输出也被输入到“与”门逻辑电路122。仅当所有输入都是1时,“与”门逻辑电路122的输出变成“1”,“与”门逻辑电路122的输出被输入到单次计时器123-1,在“与”门逻辑电路122每输出一次“1”后,该单次计时器维持“与”门逻辑电路122的输出一确定的时间间隔。单次计时器123-1的输出被输入到“或”门逻辑电路150。
下文介绍展开故障检测逻辑电路120的功能。与在上述两相操作高速欠压继电器101中的情况相同,两相操作高速欠压继电器121的目的是检测两相内的故障。因此欠压继电器121可以被例如过电流继电器代替,如果该过电流继电器能够检测两相内的故障并能高速操作。
与在展开故障检测逻辑电路100中相同,将接地故障过电流继电器109的输出作为输入目的是阻止短路故障中的错误操作。与在展开故障检测逻辑电路100中的情况相同,在展开故障检测逻辑电路120内的正向接地故障方向继电器102可以被接地故障方向继电器的区域1元件代替。
当正向接地故障方向继电器仅在单相内处于操作状态以及检测到两相内的电压下降时,展开故障检测逻辑电路120确定一个展开故障。然后,展开故障检测逻辑电路120向由短路继电器引起的断路器跳闸输出一阻断信号,并向远端输出一跳闸允许信号的阻断信号。
这一操作的原因是,反向接地故障方向继电器不被操作的那一相可能处于反向故障中,在反向接地故障方向继电器开始操作之前,这应该被检测出来。因此,从正向向反向引发的展开故障可以被高速地检测。
下文详细地介绍展开故障检测逻辑电路1 30。展开故障检测逻辑电路130是对上述展开故障检测逻辑电路120的一种改进。展开故障检测逻辑电路120内的正向接地故障方向继电器102已经被包括展开故障检测逻辑电路100内的反向接地故障方向继电器103和反向短路方向继电器104的反向继电器所代替。展开故障检测逻辑电路130内的反向继电器也包括“或”门逻辑电路105,它类似于展开故障检测逻辑电路100内的“或”门逻辑电路105-1,并在反向接地故障方向继电器103和反向短路方向继电器104中至少一个操作时,输出“1”。
欠压继电器121的输出被输入到展开故障检测逻辑电路130内的延迟计时器106-5内。延迟计时器106-5、接地故障过电流继电器109和“或”门逻辑电路105的输出被输入到“与”门逻辑电路131。“与”门逻辑电路131的输出通过单次计时器123-2被输入到“或”门逻辑电路150。
当反向接地故障方向继电器仅在单相处于操作状态而两相内的电压下降时,展开故障检测逻辑电路130检测一展开故障。当展开故障被检测时,展开故障检测逻辑电路130发出一信号,用于阻断由短路继电器引起的断路器跳闸,并阻断要被发送到远端的允许跳闸信号。
这一操作的原因是反向接地故障方向继电器不被操作的那一相可能处于正向接地故障,在正向接地故障方向继电器开始操作之前,这应该被检测出来。因此从正向向反向方向引发的展开故障可以被高速地检测。展开故障检测逻辑电路130的另一个特征类似于展开故障检测逻辑电路120的特征,就不再进行重复介绍了。
下文将介绍展开故障检测阻断逻辑电路140。展开故障检测阻断逻辑电路140包括两相操作正向接地故障方向继电器141和两相操作跳闸装置142。两相操作正向接地故障方向继电器141和两相操作跳闸装置142的输出被输入到“或”门逻辑电路143。“或”门逻辑电路143的输出被输入到“非”门逻辑电路151。
“或”门逻辑电路150和“非”门逻辑电路15 1的输出被输入到“与”门逻辑电路160。“与”门逻辑电路160的输出被输入到图1所示的禁止门逻辑电路2和3,并被用于由短路距离继电器309引起的跳闸和允许跳闸信号310。
展开故障检测阻断逻辑电路140是一种逻辑电路或电路,用于复位被短路继电器阻断的跳闸,并复位发送到远端的允许跳闸阻塞信号的阻断。
两相或更多相内的接地故障被两相操作正向接地故障方向继电器141检测。因此即使当展开故障检测逻辑电路由于保护区域内的两相接地故障而操作时,操作的逻辑电路也可以被快速地抵消。
当用户为所有情况选择三相跳闸,或当因缺损相条件的故障,该相内仅残留有小电压而不能避免强迫三相跳闸时,两相操作跳闸装置142可以快速地取消阻断。
[第二实施例]
图3是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第二实施例的顺序逻辑电路图。这个实施例类似于第一实施例,除了图2所示展开故障检测逻辑电路100被展开故障检测逻辑电路100-A代替之外。展开故障检测逻辑电路100-A具有代替正向接地故障方向继电器102的接地故障距离继电器的区域1元件(ZIG)111、以及以代替延迟计时器108的单次计时器112。无论下一个输入是什么,单次计时器112维持一确定的时间间隔内的输出值不变。
由于用单次计时器112代替延迟计时器108,一确定的时间间隔后,即使在展开故障检测阻断逻辑电路140内不满足复位条件,也强迫展开故障检测逻辑电路复位。因此可以避免永久操作。
此外由于用接地故障距离继电器的区域1元件111代替正向接地故障方向继电器102,可以限制逻辑条件,避免不希望的操作。
[第三实施例]
图4是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第三实施例的顺序逻辑电路图。这个实施例类似于第一实施例,除了图2所示的展开故障检测逻辑电路100和130分别被展开故障检测逻辑电路100-B和130-B所替换之外。
在图2所示的展开故障检测逻辑电路100内的反向接地故障方向继电器103、反向短路方向继电器104以及“或”门逻辑电路105-1的组合已经被展开故障检测逻辑电路100-B内的反向接地故障方向继电器103所代替。此外,展开故障检测逻辑电路100内的反向接地故障方向继电器103、反向短路方向继电器104和“或”门逻辑电路105-2的组合被展开故障检测逻辑电路100-B内的反向接地故障方向继电器103和单次计时器113的组合所代替。在规定的时间之后,单次计时器113取消反向接地故障方向继电器103的输出。
此外,图2所示展开故障检测逻辑电路130内的反向接地故障方向继电器103、反向短路方向继电器104以及“或”门逻辑电路105的组合被展开故障检测逻辑电路130-B内的反向接地故障方向继电器103所替代。
由于输电线路内的大多数不确定的故障是单线接地故障,这些改进是适合的,用于多故障的措施将目标限制在仅仅接地故障类型的多故障就应该足够了。
此外,由于在展开故障检测逻辑电路100-B内,反向接地方向继电器103的下游增加了单次计时器113,反向接地方向继电器103的输出在规定时间之后被取消。因此,即使因为如断路器的故障引起反向故障没有被排除时,一跳闸允许信号可以被发送到远端,使远端跳闸。
[第四实施例]
图5是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第四实施例的顺序逻辑电路图。这个实施例类似于第一实施例,除了图2所示的展开故障检测逻辑电路100被展开故障检测逻辑电路100-C所代替之外。展开故障检测逻辑电路100-C具有一单相操作跳闸装置181,代替了正向接地故障方向继电器102,以及一个代替了延迟计时器108的单次计时器112。这里的单次计时器112类似于图3所示的展开故障检测逻辑电路100-A中的单次计时器112。
单相操作跳闸装置181输出一用于单相跳闸的信号。这是内部单相故障检测的结果。从而这个实施例的操作类似于第一实施例。
[第五实施例]
图6是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第五实施例的顺序逻辑电路图。图6显示了短路距离继电器的区域1元件302或312的示例。相位、B、C各自的断路条件200、201和202,在各自相位下的断路器处于“ON””状态时,分别输出“1”。
距离继电器的区域1元件203发出一跳闸指令信号。用单方框显示的距离继电器的区域1元件203通常包括用于三相的各自的接地继电器和短路继电器。
断路条件200、201和202的输出被输入到“与”门逻辑电路204。然后“与”门逻辑电路204以及距离继电器的区域1元件203的输出被输入到“与”门逻辑电路205,距离继电器的区域1元件203的输出还被输入到延迟计时器206。“与”门逻辑电路205和延迟计时器206的输出被输入到“或”门逻辑电路207。
当所有断路器处于“ON”状态同时在距离继电器的区域1元件203内已经发出跳闸指令时,“与”门逻辑电路205操作。延迟计时器206使距离继电器的区域1元件203发出的跳闸指令被延迟。当“与”门逻辑电路205或延迟计时器206的输出信号变成“1”时,“或”门逻辑电路207输出“1”,这是一个由距离继电器的区域1元件引起的最终允许跳闸信号208。
当所有断路器处于“ON”状态时,最终允许跳闸信号通过一没有延迟计时器的路线被输出,导致即刻跳闸。在其它情况下,由于延迟计时器206的影响,跳闸指令被延迟发送。此外如果跳闸指令已消失而延迟计时器206仍然在计时,则不发出最终跳闸指令。
因此在相位缺乏期间由于距离继电器的瞬时误操作引起的错误跳闸可以被避免。
[第六实施例]
图7是一个符合本发明的展开故障检测功能块的第六实施例的顺序逻辑电路图。该实施例是对上述第五实施例所进行的改进。图6所示的断路条件200、201和202以及“与”门逻辑电路204被跳闸指令210、单次计时器211、延迟计时器212和“非”门逻辑电路213代替。
当跳闸信号从距离继电器或接地方向继电器输出时,跳闸指令210输出“1”。跳闸指令210的输出被输入到单次计时器211,用于在固定时间内保持输出。单次计时器211的输出被输入到延迟计时器212,使跳闸信号被延迟。延迟计时器212的输出被输入到“非”门逻辑电路213,“非”门逻辑电路213反转信号,并在没有跳闸指令信号时输出“1”。
根据本实施例,在没有跳闸指令信号时,“非”门逻辑电路213常态输出“1”。在此情况下,当距离继电器的区域1元件203变成操作状态时,立刻输出断路器跳闸信号。
当已经存在跳闸指令信号时,“非”门逻辑电路213输出“0”。从而“与”门逻辑电路205的条件没有被满足,跳闸指令信号在由延迟计时器206引起的时间延迟之后输出。考虑信号条件,断路条件可能被延迟。然而跳闸信号不会延迟,因此可以获得稳定的操作。
在上述说明书中,包括继电器和计时器的逻辑电路可以通过电气或电子方法用电路或计算机程序来实现。
根据上述说明可以得出本发明的更多改进和变化。因此,可以理解在权利要求书的范围内,本发明在具体说明的方式之外同样可以得到实施。

Claims (17)

1.一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流电输电系统内的断路器,该中继系统包括:
一故障检测单元,其具有一方向距离继电器元件,该单元用于确定相对于一组变压器所在位置一故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;
一短路距离继电器元件,用于利用基于电流和电压的距离计算,确定一故障是否在保护区内;
一传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来自该相邻中继系统的信号;
一展开故障检测单元,用于当在一单相内的正向接地故障方向继电器和在至少一相内的反向方向继电器处于操作状态时,确定一个展开故障;和
一阻断单元,用于阻断由一短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
2.根据权利要求1所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于短路距离继电器被阻断,并且输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断时,如果在两相内的正向接地故障方向继电器处于操作状态,取消阻断。
3.根据权利要求1所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于短路距离继电器被阻断,并且输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断时,如果至少两相内的跳闸信号被输出,取消阻断。
4.根据权利要求1所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于在近端断路器的跳闸由于短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断一确定的时间间隔之后,取消阻断。
5.一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流电输电系统内的断路器,该中继系统包括:
一故障检测单元,其具有一方向距离继电器元件,该单元用于确定相对于一组变压器所在位置一故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;
一短路距离继电器元件,用于利用基于电流和电压的距离计算,确定一故障是否在保护区内;
一欠压继电器元件,用于根据电压确定欠压;
一传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来自该相邻中继系统的信号;
一展开故障检测单元,用于当在至少两相内的正向接地故障方向继电器和仅在一相内的正向方向继电器处于操作状态时,确定一个展开故障;
一阻断单元,用于阻断由所述短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
6.根据权利要求5所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断时,如果在两相内的正向接地故障方向继电器处于操作状态,取消阻断。
7.根据权利要求5所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断时,如果在至少两相内的跳闸信号被输出,取消阻断。
8.根据权利要求5所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于在近端断路器的跳闸由于所述短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断一确定的时间间隔之后,取消阻断。
9.一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流电输电系统内的断路器,该中继系统包括:
一故障检测单元,具有一方向距离继电器元件,该单元用于确定相对于一组变压器所在位置一故障是出现在正向还是出现在反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;
一短路距离继电器元件,用于利用基于电流和电压的距离计算,确定一故障是否在保护区内;
一欠压继电器元件,用于根据电压确定欠压;
一传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来该相邻中继系统的信号;
一展开故障检测单元,用于当在至少两相内的低压继电器以及反向方向继电器处于操作状态时,确定一个展开故障;
一阻断单元,用于阻断由短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
10.根据权利要求9所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断时,如果在两相内的正向接地故障方向继电器处于操作状态,取消阻断。
11.根据权利要求9所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于所述短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻塞时,如果在至少两相内的跳闸信号被输出,取消阻断。
12.根据权利要求9所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于在近端断路器的跳闸由于所述短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻塞一确定的时间间隔之后,取消阻断。
13.一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流电输电系统内的断路器,该中继系统包括:
一故障检测单元,其具有一方向距离继电器元件,该单元用于确定相对于一组变压器所在位置一故障是出现在正向还是反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;
一短路距离继电器元件,用于利用基于电流和电压的距离计算,确定一故障是否在保护区内;
一欠压继电器元件,用于根据电压确定欠压;
一传输单元,用于向位于保护区远端的相邻中继系统发送信号并接收来自该相邻中继系统的信号;
一展开故障检测单元,用于当仅在一单相内输出跳闸信号以及反向方向继电器处于操作状态时,确定一个展开故障;
一阻断单元,用于阻断由短路距离继电器引起的位于近端的断路器的跳闸,并根据展开故障检测单元的操作,阻断向位于远端的断路器发送的允许跳闸信号。
14.根据权利要求13所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于短路距离继电器被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断时,如果在两相内的正向接地故障方向继电器处于操作状态,则取消阻断。
15.根据权利要求13所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于当近端断路器的跳闸由于所述短路距离继电器而被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断时,如果在至少两相内的跳闸信号被输出,则取消阻断。
16.根据权利要求13所述方向比较距离中继系统,其特征在于:还包括一阻断取消单元,用于在近端断路器的跳闸由于所述短路距离继电器而被阻断以及输出到远端断路器的允许跳闸信号被阻断一确定的时间间隔之后,取消阻断。
17.一种方向比较距离中继系统,用于控制设置在平行三相交流电输电系统内的断路器,该中继系统包括:
一故障检测单元,其具有一方向距离继电器元件,该单元用于确定相对于一组变压器所在位置一故障是出现在正向还是出现在反向方向上,所述变压器检测输电系统内的电流和电压;
一短路距离继电器元件,用于利用基于电流和电压的距离计算,确定一故障是否在保护区内;
一延迟元件,用于当至少一个断路器处于关闭状态时,如果来自距离继电器区域1元件的操作信号被发送,根据该操作信号延迟向断路器输送跳闸指令。
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