继电器设备及相应的方法技术

一种操作继电器装置的方法，该方法包括下列步骤：提供干线断路器和连接干线断路器的母线连接线断路器；定义包括干线断路器和母线连接线断路器的局部差动区域；为流入局部差动区域的故障电流方向分配第一值；为流出局部差动区域的故障电流方向分配第二值，其中第二值与第一值不等；比较分配给故障电流的数值；确定故障电流是否流入差动区域；相对于差动区域，确定是否故障电流中的至少有两个以不同的方向流动，其中一个故障电流流入差动区域，一个故障电流流出差动区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及继电器，并且特别涉及电力系统保护继电器。技术背景时基协调和保护是调节低压配电系统的标准基础。进一步来讲，可以使用 区域选择互锁和母线差动保护来加速保护装置的运行。但是，在a有的技术条 件下，此类改进方法可能花费较高、，力佳操作、也难以达到预期效果。在当今 注重弧闪和耐久性的意识环境下，故障凊除速度和选择性能的潜在利益比以往 更有价值。本描述中涉及传统保护改进方法，例如缺陷以及在注重故障范围、 系统配置和装载类型的选择性能下，更有效达到快速清理故障执行地区范围保 护的方法。低压配电系统应在一定限制下提供可靠电力，所述限制包括但不局限于在 可利用技术下产生的费用和设备大小。因而选择、安装和调节保护设备，并使 其能快速操作、选择性、可靠地保护低压配电系统。传统上，保护通常通过调 整故障电流(亦称过载电流或者过电流)的每个特性实现，靠近过载电流的下游装置比远离故障过电流的上游装置要快。例如，在图20里面描绘了一幅现有 技术的时基协调继电器电路的功能性电路结构图，该继电器电路可以用在例如 ZSI方案中。结构图中包括连接在接口模块上的跳闸装置。每一个干线和馈线断 路器以及连接线断路器都有一个跳闸装置与之对应。跳闸装置被连接到接口模 块。主干线由电源供电，例如， 一个或多个公用发电机。跳闸装置和接口模块 的使用是跳闸装置之间通过模拟电压信号謝于通信的一个示例。该信号为一个 跳闸或不跳闸信号。虚线块F1、 F2、 F3、 F4和F5示意性说明故障位置。该时 基协调可以达到良好的系统选择。然而，选择性需要通过耗费一些相关继电器 的速度实现。在大型电力系统中，重要的干流设备(例如，上游、以及如干流 线路断路器之类的电源侧保护设备)可能会被显著延迟以便有时间选择性清除 负载侧设备。有几种方法经常被用于改进时基协调。例如1 )区域选择联锁；2)差动保护(如母线差动)。然而，这些方法是有局限性的，而且，对这些方法的不当 操作还存在风险。如何M使用单一处理机方法来减少这些风险也值得讨论(以下参照EEE标准)。区域选择联锁和差动保护可以改进保护装置(例如，加速保护设备运行时 间)。清除速度也影响弧闪能量。然而，这些方法是有局限性的，而且，对这些 方法的不当操作还存在风险。如何通过使用单一处理机方法来减少这些风险也 值得讨论(以下参照正EE标准)。附带的弧闪能量是在一个电弧故障事件中估算出从一个电弧中辐射到空气 的破沐性热能的技术，《正EE弧闪危害计算指导手册》(正EE标准1584-2002, 由纽约电力电子工程师研究所出版，以下简称正EE标准)对此进行了介绍。该 基准基于在特殊实验室条件进行的一系列测试，并制定了使用电弧电流值识别 保护装置运行速度和合成电弧能量的标准计算出的电弧电流，85%的计算出 的电弧电流，另外可能的变化，因为计算电弧电流的公式基于校准的故障电流 和特殊电极形状。可能由系统阻抗引起的不明原因附加变化不被计入短路分析 范围，例如连接和保护装置阻抗。不同于在实验室中使用的有关电弧活动的导 体几何形附加变化可能使其实际情况和电弧电流预测之间产生差异。另外，该 基准提供了各种条件下估算电弧电流和辐射射入热能有效距离范围的方程式。 基准将电弧电流定义为具有有效电压，有效拴结故障电流以及电流输送导体间 隙的函数。估算出的电弧电流少于有效拴结故障电流。电弧电流和有效拴结故 障电流的关系对于一个32毫米的导体间隙在3种不同电压处的百分比。在43 %-56%之间的480伏特电弧电流内,有效短路电流对有效短路电流值为20千安 至100千安。(参照正EE标准中有关附图1的描述)弧闪能量是下述因数的函数，例如l)电压一对于系统是固定的-,2)有效短 路电流一由系统设计和电源确定；3)工作距离一电弧长度有限；4)电弧间隙一由 设备类型确定；5)电弧故障清除时间(而非短路清除时间) 一保护装置基于电弧 电流工作的函数。因此，短路电流被固定，且不能变化，因为电压、电弧或带 电操作杆长度有限且不能变化。因此清除时间是唯一可以修改的参数。这清楚 地表明电弧故障清除时间是重要的因素。电弧电流和有效拴结故障电流的关系基于电流输送导体的电极间隙而变 化。(参照正EE标准，图2进一步描述了电弧电流作为预期故障电流的函数，在480伏特，HRG，各禾中电极间隙下，表明两者比率可从20,000安和13毫米 间隙时的65%变化到100,000安和32毫米间隙时的43%。保护装置的反应速度必须与在电弧故障事件中的电弧电流一同考虑。正如 在正EE标准中i仑i正的，电弧电流在多个参数基础上会有不定的预期故障电流比 例。定义的方法不能说明可能的变化，然而，保守使用该计算方法应大概考虑 现有电弧电流计算方程模式中的电弧电流附加变化和射入能值。其他需要考虑的因素有故障电流源、方向和每个故障电流输送的路径。母 线的有效短路电流很有可能有一部分来自发电机输送。所有的考虑表明通过干 线导致的电弧故障电流非常小。以上基于《保护和控制控电装置电流断路器单 —处理器理论》[ValdesM， T.Papallo， I purkayastha合著，正EE7-8月份学报， 932-940页(2004)，以下简称学报],例如一个62千安，4000安的低压开关装 置母线和一个估计为10000安fflil馈线输送的发电机，和一个估计为52000安 通过干线断路器输送的转换器。通过干线过电流装置流入为480伏特开关装置 提供的潜在电弧电流可以按照如下公式计算.-1) 62000A—l0000A =52000A (仅为变压器贡献)2) 52000A x.48 =25000 A (图形2曲线)3) 25000Ax.85 =21250A (85%为从已知拴结电流中产生的电弧电流变化)[1因此，在有预计短路故障电流有效值的系统中，当干线发生电弧故障时， 流入到干线装置的电流可能少于22,000。如果是一个4000安的母线，电弧故障 电流可能落入干线断路器的5xpick额定值的容限，并且低于4000安L级保险 丝的电流限制阈值的50%。这时，干线断路器可能不将此考虑为短时故障。短路电流计算中错误使用信息或保守假定而计算出的高于实际故障值可能 引起附加电弧电流变化。例如，导线终端阻抗和保护装置可能导致阻抗在短路 电路中不被考虑。用来标识设备和组件的额定值的传统故障值计算方式通常是m确定故障导致较高而不是较低的故障电流。然而，当计算弧闪故障能量时，过高或过低的电弧故障值都可能导致更危险的能量水平。过大的预计电流将导 致过大的电弧电流，从而导致每周期产生过大的故障能量，而过低的电弧故障 电流值可能导致保护装置斷氏运行速度，从而也会导致柳章能量增加。低电弧电流的电压能为弧闪状况增加更大的风险。任何装置，取决于高电 流值而快速操作的保险丝或断路器能够在电弧电流低于预期值时与预期操作不同。对于系统中具有实现负载的短时特征的选择性的大型低压电力短路断路器 甚至短时拾取点的设置均可能高于电弧电流的电压。加之，正EE标准中提供的信息(参照附图3)，阐明故障能量在回路中的清 障时间的函数。480伏特、HRG、 32毫米、18英寸、52千安Ibf,箱内电弧。 并进一步描述出一个480伏特、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作继电器设备的方法，该方法包括以下步骤：　　　　ａ）提供包括第一和第二干线断路器及连接第一和第二干线断路器的母线连接线断路器的电路；　　　　ｂ）定义包括第一断路器和该母线连接线断路器的局部差动区；　　　　ｃ）确定在至少一个断路器处于短时拾取时，说明电路中至少存在一个故障；　　　　ｄ）确定电路中故障电流的方向，如果至少一个断路器的短时拾取超过该至少一个断路器的预定阈值，判断每个故障电流的方向为流入或流出该局部差动区；　　　　ｅ）为流入局部差动区的故障电流的方向分配第一值；　　　　ｆ）为流出局部差动区的故障电流的方向分配第二值，其中第一值与第二值不等；　　　　ｇ）将分配给故障电流的数值进行比较；　　　　ｈ）确定是否每个故障电流都流入该局部差动区；以及　　　　ｉ）相对于局部差动区，确定是否每个故障电流中至少有两个在不同的方向流动，其中一个故障电流流入局部差动区，另一个故障电流流出局部差动区。

【技术特征摘要】
US 2006-12-29 11/6181751、一种操作继电器设备的方法，该方法包括以下步骤a)提供包括第一和第二干线断路器及连接第一和第二干线断路器的母线连接线断路器的电路；b)定义包括第一断路器和该母线连接线断路器的局部差动区；c)确定在至少一个断路器处于短时拾取时，说明电路中至少存在一个故障；d)确定电路中故障电流的方向，如果至少一个断路器的短时拾取超过该至少一个断路器的预定阈值，判断每个故障电流的方向为流入或流出该局部差动区；e)为流入局部差动区的故障电流的方向分配第一值；f)为流出局部差动区的故障电流的方向分配第二值，其中第一值与第二值不等；g)将分配给故障电流的数值进行比较；h)确定是否每个故障电流都流入该局部差动区；以及i)相对于局部差动区，确定是否每个故障电流中至少有两个在不同的方向流动，其中一个故障电流流入局部差动区，另一个故障电流流出局部差动区。2、 权利要求1中的方法，进一步包括下列步骤 J)确定相对于局部差动区，如果每个故障电流中至少有两个在不同的方向流动， 其中一个故障电流流入局部差动区，另一个故障电流流出差动区， 则故障位于局部差动区的外部。3、 丰又利要求l中的方法，进一步包括下列步骤 J)确定如果每个故障电流都流入局部差动区， 则故障位于局部差动区的内部。4、 权利要求1中的方法，迸一步包括下列步骤 J)确定是否每个故障电流都流入局部差动区；以及k)确定是否至少一个断路器的短时拾取ffii该至少一个断路器的预定阈值，其中具有超过预定阈值的短时拾取的至少一个断路器是第一干线断路器或连接线断路器。5、 权利要求l中的方法，其中具有^1预定阈值的断路器是从位于第一干 线断路器和连接线断路器之间的母线延伸出来的馈电线断路器；其中该方法进一步包括下列步骤j)确定故障是否位于第一干线断路器和连接线断路器之间的母线上；以及 k)如果故障位于第一干线断路器和连接线断路器之间的母线上，贝鹏〖闸馈 电线断路器、母线连接线断路器和第一干线断路器。6、 权利要求l的方法中，其中具有皿预定阈值的断路器是从位于第一干 线断路器和连接线断路器之间的母线延伸出来的馈电线断路器；以及其中该方法iS4—步包括下列步骤J)确定故障是否位于在馈电线上的馈电线断路器的负载侧以及 k)如果故障位于馈电线断路器的负载侧，则跳闸该馈电线断路器。7、 一种计算机程序产品，包括由继电器设...

【专利技术属性】
技术研发人员：W普雷默拉尼，M瓦尔德斯，TF小帕帕洛，R纳雷尔，GP拉瓦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]