实现方向性区域选择互锁的保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种使得断路器（CB）实现方向性区域选择互锁（DZSI）的保护装置（EDP）。该保护装置能够外接于现有的具有区域选择互锁（ZSI）功能的断路器。该保护装置包括能够连接到断路器的输入接口（IE）和输出接口（OE），以及用于与其他断路器的保护装置连接以传递互锁信号的正向接口对（IF/OF）和反向接口对（IB/OB）。该保护装置中的控制单元（CTRL），配置成判断当前流过所述断路器（CB）的电流方向是否与一预定电流参考方向一致，如果一致，则使能所述正向接口对（IF/OF），否则使能所述反向接口对（IB/OB）。

【技术实现步骤摘要】
实现方向性区域选择互锁的保护装置
本专利技术总体涉及配电网络的保护，尤其涉及配电网络中用于断路器的方向性区域选择互锁。
技术介绍
区域选择保护，或称作区域选择互锁（ZSI：ZoneSelectivityInterlock）是一种通过尽可能缩短故障清除时间来减小在短路故障情况下配电网络中各配电设备所受冲击的方法。具体而言，假定在一个单电源供电的多级配电网络中发生故障，则检测到故障的每个断路器都需要向其上游断路器报告检测到故障，即发生互锁信号。这样，仅有那些没有接到上报的断路器被确定为是最接近故障点的断路器并执行瞬时保护（例如，延迟时间t=50ms），即以最短延迟时间执行断开动作。那些接收到上报的断路器则进行定时保护，或称“锁定”。所谓定时保护或锁定是指：若预定延迟时间（例如100ms）到期时故障仍未消除（例如更接近故障点的断路器的保护动作失效），则该断路器断开，否则保持连接。由此可见，ZSI可以实现断路器的选择性动作。对于多电源的配电网络，由于配电网络的复杂度提高，上述简单的ZSI不再适用。由此，提出了方向性区域选择互锁（DZSI：DirectionalZoneSelectInterlock），其基本原理是：依据故障发生时流过各个断路器的电流方向之间的相互关系来识别出故障点，并进而为了消除所识别出的故障而确定各个断路器动作的延迟时间。这样的好处是即使网络中存在多电源或有源负载也可以较为可靠地实现选择性保护。现有技术中有多种实现方向性区域选择保护的方法。在2010年7月7日公开的、中国专利申请No.200910266751.7中公开了一种方向性区域选择保护的实现方法。该方法选用了一个独立的处理器来管理配电网络中的各个断路器，即，该处理器经由连接到各个断路器的通信路径监控各断路器的故障电流方向并据此指示相关断路器动作的延迟时间。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种在断路器处实现方向性区域选择互锁（DZSI）的保护装置，该保护装置能够连接到现有的断路器，而不改变现有断路器的电子脱扣单元的结构，且能够实现分布式DZSI管理。由此，采用这种保护装置可以无需对现有的ZSI断路器进行更改，即可通过外接所述保护装置的方式实现断路器从ZSI保护到DZSI保护的升级。本专利技术的另一个目的在于减少该保护装置中电路的复杂度、减少为该装置配备的独立电源，以缩小保护装置的体积、降低其成本。根据本专利技术的一个实施例的用于实现DZSI的保护装置可以外接到一个断路器。其中，所述断路器可连接有能够接收或发送互锁信号的接口单元。该保护装置包括：第一接口对，其包括连接到断路器的接口单元的第一输入接口和第一输出接口，所述第一输入接口从所述接口单元接收待发送给至少一个其他断路器的互锁信号，所述第一输出接口将所述保护装置从至少一个其他断路器接收到的互锁信号发送给所述接口单元；正向接口对，用于传送互锁信号，其包括能够分别连接到所述至少一个其他断路器的正向输入接口和正向输出接口；反向接口对，用于传送互锁信号，包括能够分别连接到所述配电网络中的至少一个其他断路器的反向输入接口和反向输出接口；控制单元，配置成判断当前流过所述断路器的电流方向是否与一预定电流参考方向一致，如果一致，则使能所述正向接口对而让所述反向接口对失效，从而经由所述正向输入接口接收到的互锁信号能够传送到所述第一输出接口且所述待发出的互锁信号能够从所述正向输出接口发出；如果不一致，则使能所述反向接口对而让所述正向接口对失效，从而经由所述反向输入接口接收到的互锁信号能够被传送到所述第一输出接口且所述待发出的互锁信号能够从所述反向输出接口发出。根据本专利技术实施例的保护装置能够基于当前流过断路器的电流方向判断出正确的互锁信号传递方向，从而将互锁信号传递到相应的接口（正向接口或反向接口）。由此，在不更改现有断路器（例如MCCB）ZSI设计的情况下可通过外接辞保护装置而升级成DZSI包括，从而对现有设备的升级更简易。根据本专利技术另一个实施例的保护装置中控制单元包括：一个内部输入总线，配置成连接到所述第一输出接口、正向输入接口以及反向输入接口，以传送接收到的互锁信号；正向输入开关，其为隔离开关，设置在所述正向输入接口到所述内部输入总线的至少一个路径上；反向输入开关，其为隔离开关，设置在所述反向输入接口到所述内部输入总线的至少一个路径上；处理器，配置成在当前流过所述断路器的电流方向与所述电流参考方向一致时，导通所述正向输入开关而关断所述反向输入开关，否则，导通所述反向输入开关而关断所述正向输入开关。采用此实施例，对于来自其他断路器的互锁信号，保护装置中的处理器仅负责根据电流方向启用相应的正向或反向通道，而无需中继互锁信号，输入的互锁信号自动在输入总线上传递。正向、反向输入接口借用断路器的接口单元中的输入电路来完成对输入互锁信号的读取。这样的好处在于无需为正向、反向输入接口提供单独的输入电路以及相应的独立电源。根据本专利技术另一个实施例的保护装置中的所述控制单元还包括：一个内部输出总线，配置成连接到所述第一输入接口、正向输出接口以及反向输出接口，以传送待发出的互锁信号；正向输出开关，其为隔离开关，设置在所述正向输出接口到所述内部输出总线的至少一个路径上；反向输出开关，其为隔离开关，设置在所述反向输出接口到所述内部输出总线的至少一个路径上；所述处理器还配置成在当前流过所述断路器的电流方向与所述预定电流参考方向一致时，导通所述正向输出开关而关断所述反向输出开关，否则导通所述反向输出开关而关断所述正向输出开关。优选地，所述隔离开关为光耦。由于引入了内部输入总线和内部输出总线，正向和反向输入接口能够借用接口单元内部的输入电路，而无需在保护装置内再搭建单独的输入电路部分。同样的，正向和反向输出接口也可借用接口单元的输出电路来输出互锁信号。这进一步简化了保护装置中的电路复杂性以及独立电源个数。此外，互锁信号直接在总线上传递而不需处理器的中继，因此能够缩短互锁信号的传递延迟时间。更为优选地，根据本专利技术又一个实施例的保护装置中，处理器根据检测到的相电流和线路电压确定当前流过所述断路器的电流方向，且保护装置还包括：电流互感器，用于检测所述相电流；电压感测电路，用于检测所述线路电压。优选地，唯一需要电源的处理器可由所述电流互感器供电。更为优选地，特别是针对联络断路器，所述处理器由线路电压和所述电流互感器中至少之一供电。优选地，所述电流互感器为包括铁心电流互感器和罗氏线圈的组合式电流互感器。由此，根据本专利技术实施例的保护装置能够实现自供电。根据本专利技术另一个实施例的断路器系统包括断路器，用于导通或断开供电线路；电子脱扣单元，用于监测流过断路器的电流并控制断路器的通、断；接口单元，连接到所述电子脱扣单元，用于向所述电子脱扣单元传递互锁信号，或输出来自所述电子脱扣单元的互锁信号；以及如上任一所述的用于实现方向性区域选择互锁的保护装置。在实际应用中，所述保护装置的正向接口对和反向接口对中的至少一个接口连接到另一个断路器设备的保护装置的接口。附图说明本专利技术的目的、特点、特征和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的方向性区域选择互锁的应用场景；图2A示出了图1所示场景下一种故障发生时的故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使得配电网络中的一个断路器（CBn）实现方向性的区域选择互锁（ZSI）的保护装置（EDP_CBn），其中，所述断路器（CBn）连接有能够接收或发送互锁信号的接口单元（ZSI_CBn），所述保护装置（EDP_CBn）包括：第一接口对（IE/OE），包括第一输入接口（IE）和第一输出接口（OE），所述第一输入接口（IE）从所述接口单元（ZSI_CBn）接收待发送给至少一个其他断路器的第一互锁信号，所述第一输出接口（OE）将所述保护装置（EDP_CBn）从至少一个其他断路器接收到的第二互锁信号发送给所述接口单元（ZSI_CBn）；正向接口对（IF/OF），用于传递所述第一和第二互锁信号，其包括能够分别连接到所述配电网络中的至少一个其他断路器的正向输入接口（IF）和正向输出接口（OF）；反向接口对（IB/OB），包括能够分别连接到所述配电网络中的至少一个其他断路器的反向输入接口（IB）和反向输出接口（OB）；控制单元（CTRL），配置成在当前流过所述断路器（CBn）的电流方向与一预定电流参考方向一致时，使能所述正向接口对（IF/OF）而让所述反向接口对（IB/OB）失效，从而经由所述正向输入接口（IF）接收到的第二互锁信号能够传送到所述第一输出接口（OE）且所述第一互锁信号能够从所述正向输出接口（OF）发出；不一致时，使能所述反向接口对（IB/OB）而让所述正向接口对（IF/OF）失效，从而经由所述反向输入接口（IB）接收到的第二互锁信号能够被传送到所述第一输出接口（OE）且所述第一互锁信号能够从所述反向输出接口（OB）发出。...

【技术特征摘要】
1.一种用于使得配电网络中的一个断路器(CBn)实现方向性的区域选择互锁(ZSI)的保护装置(EDP_CBn)，其中，所述断路器(CBn)连接有能够接收或发送互锁信号的接口单元(ZSI_CBn)，所述保护装置(EDP_CBn)包括：第一接口对(IE/OE)，包括第一输入接口(IE)和第一输出接口(OE)，所述第一输入接口(IE)从所述接口单元(ZSI_CBn)接收待发送给至少一个其他断路器的第一互锁信号，所述第一输出接口(OE)将所述保护装置(EDP_CBn)从至少一个其他断路器接收到的第二互锁信号发送给所述接口单元(ZSI_CBn)；正向接口对(IF/OF)，用于传递所述第一和第二互锁信号，其包括能够分别连接到所述配电网络中的至少一个其他断路器的正向输入接口(IF)和正向输出接口(OF)；反向接口对(IB/OB)，包括能够分别连接到所述配电网络中的至少一个其他断路器的反向输入接口(IB)和反向输出接口(OB)；控制单元(CTRL)，配置成在当前流过所述断路器(CBn)的电流方向与一预定电流参考方向一致时，使能所述正向接口对(IF/OF)而让所述反向接口对(IB/OB)失效，从而经由所述正向输入接口(IF)接收到的第二互锁信号能够传送到所述第一输出接口(OE)且所述第一互锁信号能够从所述正向输出接口(OF)发出；不一致时，使能所述反向接口对(IB/OB)而让所述正向接口对(IF/OF)失效，从而经由所述反向输入接口(IB)接收到的第二互锁信号能够被传送到所述第一输出接口(OE)且所述第一互锁信号能够从所述反向输出接口(OB)发出。2.如权利要求1所述的保护装置，其中，所述控制单元(CTRL)包括：一个内部输入总线(BUS_I)，配置成连接到所述第一输出接口(OE)、正向输入接口(IF)以及反向输入接口(IB)，以传送所述第二互锁信号；正向输入开关(SIF)，其为隔离开关，设置在所述正向输入接口(IF)到所述内部输入总线(BUS_I)的至少一个路径上；反向输入开关(SIB)，其为隔离开关，设置在所述反向输入接口(IB)到所述内部输入总线(BUS_I)的至少一个路径上；处理器(CPU610，CPU710)，配置成在当前流过所述断路器(CB)的电流方向与所述电流参考方向一致时，导通...

【专利技术属性】
技术研发人员：何中一，马里奥·丹克特，陈维刚，卓越，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE