TWI758972B - 電力安全防護系統 - Google Patents

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Abstract

一種電力安全防護系統，當該智慧型電子設備偵測所屬斷路器處於該機械故障狀態時，則發出一隔離通知信號，經由該網際網路傳給對應其他斷路器的智慧型電子設備，被判斷是鄰近斷路器的所對應的該智慧型電子設備發出一指示跳脫的控制信號給所對應的現場控制設備，該現場控制設備控制所對應的該斷路器切換到該斷開狀態。也就是，改良的智慧型電子裝置自行研判斷路器是否於一預設時間內反覆於跳脫與投入狀態，再利用隔離通知信號通知鄰近線路上的斷路器跳脫以清除故障電流。

Description

電力安全防護系統
本發明是有關於一種防範斷路器操作發生機械故障的技術領域，特別是指一種電力安全防護系統。
當電力系統感測供電異常時，會發出一指示跳脫的電信號給斷路器，使斷路器進入斷路器跳脫狀態，但是，若發生機械故障時，活動部件未確實被掛勾定位到脫離位置，將導致回到斷路器閉合狀態，反覆於跳脫與投入狀態之間（以下簡稱pumping），如此將造成故障電流反覆出現，無法完整清除事故。
因此，本發明的一目的，即在提供一種能夠克服先前技術缺點的電力安全防護系統。
於是，電力安全防護系統包含N個斷路器、N個現場控制設備、N個智慧型電子設備。
每一斷路器電連接至少一個其他斷路器，每一斷路器受控制而切換於一斷開狀態與一閉合狀態的其中之一，N是正整數，N≧2。N個現場控制設備分別電連接該多個斷路器，每一現場控制設備用以控制所對應的該斷路器。N個智慧型電子設備分別電連接該多個現場控制設備，每一智慧型電子設備更經由一網際網路與其他智慧型電子設備，進行交互通訊，且每一智慧型電子設備具有一資料庫，該資料庫記錄一第一位置資訊和一第二位置資訊，第一位置資訊指示所屬斷路器的位置，該第二位置資訊指示與所屬斷路器相連接的其他鄰近斷路器的位置。
每一智慧型電子設備用以偵測所屬斷路器是否處於一機械故障狀態，該機械故障狀態的定義是該斷路器於一預設時間內反覆於跳脫與投入狀態超過一預設次數。當該智慧型電子設備偵測所屬斷路器處於該機械故障狀態時，則發出一隔離通知信號，經由該網際網路傳給對應其他N－1個斷路器的智慧型電子設備，該隔離通知信號包含一跳脫指令與該第一位置資訊。該其他N－1個智慧型電子設備的每一根據該隔離通知信號中的該第一位置資訊判斷是否符合其資料庫中的該第二位置資訊，若是，則所對應的該智慧型電子設備判斷所屬的該斷路器為一鄰近斷路器。被判斷是鄰近斷路器的每一斷路器所對應的該智慧型電子設備根據該跳脫指令發出一指示跳脫的控制信號給所對應的現場控制設備，該現場控制設備控制所對應的該斷路器切換到該斷開狀態。
本發明的功效在於：改良的智慧型電子裝置自行研判斷路器是否產生pumping，再利用隔離通知信號通知鄰近線路上的斷路器跳脫以清除故障電流。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖2，為應用本發明電力安全防護系統之一實施例，包含N個斷路器3640~3660、1820~1850、N個現場控制設備11~31、N個智慧型電子設備12~32、2N個隔離開關3621~3622，N個保護電驛23（圖1僅畫出一個）與一遠端調度設備4，N是正整數，N≧2。
其中，以圖1的區域2為例說明，遠端調度設備（簡稱：remote）4、現場控制設備（簡稱：local）21、保護電驛23是目前確保電力系統安全運轉穩定而可對斷路器3620下達跳脫或投入的指令，而本發明特有改良內部邏輯的則是智慧型電子裝置（以下簡稱：IED）22，另一名稱則是量測控制通訊（Measurement Control Communication，縮寫MMC）設備。為防範斷路器3620發生機械故障導致pumping，因故障電流未達12週波使斷路器3620失靈，保護電驛23無法發出跳脫信號清除故障電流，本發明研討透過規畫IED22的內部邏輯電路，協助研判斷路器3620操作機構是否發生pumping，主要作法並不限制於將保護電驛23的跳脫信號改接至IED22，再由IED22輸出跳脫信號到斷路器3620，且IED22可計數跳脫信號的觸發次數、時間與故障電流來研判斷路器3620是否產生pumping。另外作法，也可以是保護電驛23的跳脫信號維持原路徑不經IED22，而是由IED22依據斷路器3620發生非控制命令的投入、電驛跳脫信號、所屬隔離開關（簡稱DS）3621~3622與故障電流次數，自行研判斷路器3620是否產生pumping，再利用隔離通知信號（也就是物件導向變電所事件Generic Object Oriented Substation Event，簡稱Goose）通知相關斷路器3610、3630跳脫以清除故障電流。
在此更進一步說明，每一斷路器電連接至少一個其他斷路器，每一斷路器受控制而切換於一斷開狀態與一閉合狀態的其中之一，例如，圖1的區域2的斷路器3620電連接到區域1的斷路器3610和區域3的斷路器3630。 N個現場控制設備11、21、31分別電連接該N個斷路器3610、3620、3630，每一現場控制設備用以控制所對應的該斷路器。N個智慧型電子設備12、22、32分別電連接該N個現場控制設備11、21、31，每一智慧型電子設備更經由一網際網路與其他智慧型電子設備，進行交互通訊，且每一智慧型電子設備具有一資料庫，該資料庫記錄一第一位置資訊和一第二位置資訊，第一位置資訊指示所屬斷路器的位置，該第二位置資訊指示與所屬斷路器相連接的其他鄰近斷路器的位置。每一智慧型電子設備用以偵測所屬斷路器是否處於一機械故障狀態，該機械故障狀態的定義是該斷路器於一預設時間內反覆於跳脫與投入狀態超過一預設次數。當該智慧型電子設備偵測所屬斷路器處於該機械故障狀態時，則發出一指示不動作的控制指令與一隔離通知信號，隔離通知信號經由該網際網路傳給對應其他N－1個斷路器的智慧型電子設備，該隔離通知信號包含一跳脫指令與該第一位置資訊。也就是當斷路器3620發生pumping時，對應的IED22偵測到此一現象，將發出一隔離通知信號GOOSE，如圖2所示，經由網際網路傳給其他所有斷路器3540~3660、1820~1850所對應的IED（圖2未畫出所有IED，僅於圖1畫出部分），而其中，處於相鄰線路的斷路器3610、斷路器3630、斷路器1840（其中，3630、1840是屬於變壓器的二側的斷路器，參閱圖2），與斷路器3610所接輸電線的另一端斷路器（圖未示）的IED將對此隔離通知信號作出反應，而其他非相鄰斷路器3540~3590、3640~3660、1820、1830、1850所對應的IED則對此通知不動作。
IED作出反應是指：該其他N－1個智慧型電子設備的每一根據該隔離通知信號中的該第一位置資訊判斷是否符合其資料庫中的該第二位置資訊，若是，則所對應的該智慧型電子設備判斷所屬的該斷路器為一鄰近斷路器。被判斷是鄰近斷路器的每一斷路器所對應的該智慧型電子設備根據該跳脫指令發出一指示跳脫的控制信號給所對應的現場控制設備，該現場控制設備控制所對應的該斷路器切換到該斷開狀態。也就是，相鄰線路的斷路器3610、3630、1840的IED將發出一指示跳脫的控制信號給斷路器3610、3630、1840所屬的現場控制設備（另稱控制盤面），然後對應斷路器3610的現場控制設備將斷開所屬的斷路器3610、對應斷路器3630的現場控制設備將斷開所屬的斷路器3630、1840的現場控制設備將斷開1840所屬的斷路器。
而其他非相鄰的IED則對此通知不動作是：若該第一位置資訊判斷不符合其資料庫中的該第二位置資訊，則所對應的該智慧型電子設備判斷所屬的該斷路器為一遠離斷路器，遠離斷路器的定義是沒有連接於處於該機械故障的該斷路器。被判斷是遠離斷路器的每一斷路器所對應的該智慧型電子設備則對該跳脫指令不作出反應。
另外，參閱圖1，斷路器3620所對應的IED除了發出GOOSE（封包信息包含跳脫與3620的位置）外，該智慧型電子設備22更輸出指示不動作的控制指令給所屬的現場控制設備21，使所屬的現場控制設備21不再下達投入指令來控制處於該機械故障的該斷路器3620。具體說明如下：
參閱圖1與圖3，該斷路器3620設置於所對應的二個隔離開關3621、3622之間，當該智慧型電子設備22接收到來自所屬斷路器3620的一斷開信號、所對應的二個隔離開關的每一輸出的一邏輯信號、一指示於該預設時間內偵測到M次超過臨界電流的計數信號，則該智慧型電子設備產生該指示不動作的指令，M是正整數，M≧3。當智慧型電子設備22接收到來自斷路器3620的斷開信號DI0、二個隔離開關3621、3622的閉合信號DI1、DI2的其中之一、0.5秒內偵測到3次超過臨界電流的計數信號（也就是同時滿足這三種邏輯狀況），則發出邏輯0的控制指令CLOSE給現場控制設備21，其中，CLOSE是數位信號，當邏輯1是指示投入，邏輯0是指示不動作，維持前一狀態。
參閱圖3，在此以圖1的區域2為例，智慧型電子裝置的內部邏輯改良進一步說明如下：每一智慧型電子設備22包括一或閘50、一第一及閘51、一第二及閘52、一第三及閘53、一反閘54、一編碼器55。
該或閘50電連接所對應的二個隔離開關3621、3622以接收該二邏輯信號，且產生一輸出。該第一及閘51電連接該所屬斷路器3620與該或閘50，以接收來自該所屬斷路器3620的該斷開信號，接收來自該或閘50的該輸出，且產生一輸出，該第二及閘52電連接該第一及閘51以接收來自該第一及閘51的輸出，且接收該計數信號，且產生一輸出。該編碼器55電連接該第二及閘52接收來自該第二及閘52的輸出，且接收該第一位置資訊，且將該第二及閘52的輸出與該第一位置資訊編碼後，產生一相關於該隔離通知信號的封包。該反閘54連接該第二及閘52接收來自該第二及閘52的輸出，而產生一反相輸出。該第三及閘53接收一邏輯信號，且電連接該反閘以接收該反相輸出，而產生該控制指令CLOSE，當該控制指令是邏輯低準位時，則指示不動作。每一智慧型電子設備22的該第三及閘53所接收的邏輯信號是相關於該遠端調度設備4的一投入指令、所對應的保護電驛23的一投入指令、所對應的現場控制設備21的一投入指令，當該三個投入指令的其中之一是邏輯高準位時，則該第三及閘53所接收的邏輯信號是邏輯高準位。
綜上所述，上述實施例具有以下優點：一、由本發明特有改良的智慧型電子裝置自行研判斷路器是否產生pumping，再利用隔離通知信號通知鄰近線路上的斷路器跳脫以清除故障電流。二、智慧型電子裝置的邏輯設計於斷路器正常運作時不影響原控制回路功能，當機械故障發生時，判斷邏輯將抑制來自遠端調度設備、現場控制設備、保護電驛這三個其中之一的投入指令，確保斷路器不再由這三種投入指令執行投入動作，雖然初期斷路器因機械故障仍反覆投入跳脫，當活動機械力耗盡時，則不再投入。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
3540:斷路器 3550:斷路器 3560:斷路器 1820:斷路器 3570:斷路器 3580:斷路器 3590:斷路器 1830:斷路器 3610:斷路器 3620:斷路器 3630:斷路器 1840:斷路器 3640:斷路器 3650:斷路器 3660:斷路器 1850:斷路器 3610:斷路器 11:現場控制設備 21:現場控制設備 31:現場控制設備 12:智慧型電子設備 22:智慧型電子設備 32:智慧型電子設備 3621:隔離開關 3622:隔離開關 23:保護電驛 4:遠端調度設備 50:或閘 51:第一及閘 52:第二及閘 53:第三及閘 54:反閘 55:編碼器 1:區域 2:區域 3:區域
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明電力安全防護系統的一實施例的一方塊圖； 圖2是該實施例的多個斷路器的一示意圖。 圖3是該實施例的智慧型電子設備的一電路圖。
3610:斷路器
3620:斷路器
3630:斷路器
11:現場控制設備
21:現場控制設備
31:現場控制設備
12:智慧型電子設備
22:智慧型電子設備
32:智慧型電子設備
3621:隔離開關
3622:隔離開關
23:保護電驛
4:遠端調度設備

Claims (8)

  1. 一種電力安全防護系統，包含：N個斷路器，每一斷路器電連接至少一個其他斷路器，每一斷路器受控制而切換於一斷開狀態與一閉合狀態的其中之一，N是正整數，N≧2；N個現場控制設備，分別電連接該多個斷路器，每一現場控制設備用以控制所對應的該斷路器；N個智慧型電子設備，分別電連接該N個現場控制設備，每一智慧型電子設備更經由一網際網路與其他智慧型電子設備，進行交互通訊，且每一智慧型電子設備具有一資料庫，該資料庫記錄一第一位置資訊和一第二位置資訊，第一位置資訊指示所屬斷路器的位置，該第二位置資訊指示與所屬斷路器相連接的其他鄰近斷路器的位置；每一智慧型電子設備用以偵測所屬斷路器是否處於一機械故障狀態，該機械故障狀態的定義是該斷路器於一預設時間內反覆於跳脫與投入狀態超過一預設次數；當該智慧型電子設備偵測所屬斷路器處於該機械故障狀態時，則發出一隔離通知信號，經由該網際網路傳給對應其他N-1個斷路器的智慧型電子設備，該隔離通知信號包含一跳脫指令與該第一位置資訊，該其他N-1個智慧型電子設備的每一根據該隔離通知信號中的該第一位置資訊判斷是否符合其資料庫中的該第二位置資訊，若是，則所對應的該智慧型電子設備 判斷所屬的該斷路器為一鄰近斷路器；被判斷是鄰近斷路器的每一斷路器所對應的該智慧型電子設備根據該跳脫指令發出一指示跳脫的控制信號給所對應的現場控制設備，該現場控制設備控制所對應的該斷路器切換到該斷開狀態。
  2. 如請求項1所述的電力安全防護系統，其中，若該第一位置資訊判斷不符合其資料庫中的該第二位置資訊，則所對應的該智慧型電子設備判斷所屬的該斷路器為一遠離斷路器，遠離斷路器的定義是沒有連接於處於該機械故障的該斷路器。
  3. 如請求項2所述的電力安全防護系統，其中，被判斷是遠離斷路器的每一斷路器所對應的該智慧型電子設備則對該跳脫指令不作出反應。
  4. 如請求項1所述的電力安全防護系統，其中，發出該隔離通知信號的該智慧型電子設備更輸出一指示不動作的控制指令給所屬的現場控制設備，使所屬的現場控制設備不再下達投入指令來控制處於該機械故障的該斷路器。
  5. 如請求項4所述的電力安全防護系統，更包括2N個隔離開關，每一斷路器設置於所對應的二個隔離開關之間，當該智慧型電子設備接收到來自所屬斷路器的一斷開信號、所對應的二個隔離開關的每一輸出的一邏輯信號、一指示於該預設時間內偵測到M次超過臨界電流的計數信號，則該智慧型電子設備產生該指示不動作的指令，M 是正整數，M≧3。
  6. 如請求項5所述的電力安全防護系統，其中，每一智慧型電子設備包括一或閘、一第一及閘、一第二及閘、一編碼器，該或閘電連接所對應的二個隔離開關以接收該二邏輯信號，且產生一輸出，該第一及閘電連接該所屬斷路器與該或閘，以接收來自該所屬斷路器的該斷開信號，接收來自該或閘的該輸出，且產生一輸出，該第二及閘電連接該第一及閘以接收來自該第一及閘的輸出，且接收該計數信號，且產生一輸出，該編碼器電連接該第二及閘接收來自該第二及閘的輸出，且接收該第一位置資訊，且將該第二及閘的輸出與該第一位置資訊編碼後，產生一相關於該隔離通知信號的封包。
  7. 如請求項6所述的電力安全防護系統，其中，每一智慧型電子設備更包括一反閘、一第三及閘，該反閘連接該第二及閘接收來自該第二及閘的輸出，而產生一反相輸出，該第三及閘接收一邏輯信號，且電連接該反閘以接收該反相輸出，而產生該控制指令，當該控制指令是邏輯低準位時，則指示不動作。
  8. 如請求項7所述的電力安全防護系統，更包括一遠端調度設備、N個分別連接該N個斷路器的保護電驛，其中，每 一智慧型電子設備的該第三及閘所接收的邏輯信號是相關於該遠端調度設備的一投入指令、所對應的保護電驛的一投入指令、所對應的現場控制設備的一投入指令，當該三個投入指令的其中之一是邏輯高準位時，則該第三及閘所接收的邏輯信號是邏輯高準位。
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