功率分配系统和操作功率分配系统的方法技术方案

本发明专利技术题为“功率分配系统和操作功率分配系统的方法”。公开一种操作功率分配系统（100）的示例方法，该功率分配系统包括多个源（102）和耦合在至少一个源（102）与保护区之间的连结保护装置。该保护区包括分配母线和耦合在分配母线与多个负载之间的多个馈线电路保护装置（106、120）。该方法包括确定流经每个源（102）和连结电路保护装置的电流，确定是否有馈线电路保护装置（106、120）正在输出ZSI阻断信号，以及根据增强型局部差分保护方案，基于所确定的流经源（102）和连结电路保护装置的电流和确定是否有馈线电路保护装置（106、120）正在输出ZSI阻断信号的组合来控制多个源（102）和连结电路保护装置的操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术申请一般涉及功率分配系统，以及更具体地来说，涉及使用增强型局部差分保护方案来操作功率分配系统的方法。
技术介绍
公知的电力分配系统包括多个开关装置阵列，这些开关装置阵列包括各耦合到一个或多个负载的断路器。这些断路器典型地包含基于流经断路器的感测电流来控制断路器的脱扣单元。更确切地来说，该脱扣单元在电流位于可接受条件之外的情况下促使流经断路器的电流中断。一些公知的断路器利用识别断路器的非期望电流电平的一个或多个电流阈值（也称为“检取”阈值）进行编程。例如，如果故障导致电流超出一个或多个电流阈值持续预定时间量，则脱扣单元典型地激活关联的断路器以停止电流流经该断路器。但是，在包含多个断路器的功率分配系统中，典型的配置使用分层结构的断路器。将大断路器（即，具有高额定电流的断路器）放置得比较低电流馈线断路器更靠近功率源，并向较低电流馈线断路器馈电。每个馈线断路器可以向连接到负载或其他分配装置的多个其他断路器馈电。故障可能出现在断路器分层结构中任何位置。当故障出现时，具有流经其中的相同故障电流的每个断路器可能由于有所不同的传感器灵敏度和/或容限而检测到不同的故障电流量。当故障出现时，较靠近故障的断路器应该操作以停止电流流经该断路器。如果在分层结构中较高的断路器脱扣，则多个电路或负载可能非必要地丢失服务。为了适应有所不同的容限和确保多个断路器不会基于相同的故障电流而非必要地脱扣，至少一些公知的断路器的电流阈值是彼此嵌套的，以避免叠加故障电流阈值。在其他一些公知的系统中，较低层中的断路器在检测到故障电流时向较高层断路器发送协调或阻断信号。响应阻断信号将较上层断路器的操作与较低层断路器的操作协调。在某些系统拓扑中，称为连结的断路器，其将系统同层中的分配母线与对多个母线供电的多个源连接，无法检测故障电流方向。该连结中的脱扣单元不知道电流是从左到右还是从右到左流经该连结。当发生故障时，该连结必须向所有连接的源上的上层装置发送阻断信号。这导致当另外期望这些源装置中至少一个不应被阻断时所有这些源装置都被阻断的非期望操作。有时具体地在中压和高压系统中实现一种称为母线差分保护的保护方案，以便改进具有一个或多个中间母线的分层系统的保护和选择性能力。在采用母线差分保护方案的系统中，来自所有源和负载的电流信号必须在单个电流保护装置处是可获得的。接收到所有这些电流信号的电路保护装置能够识别差分区内是否有故障。此方案典型地需要在系统的每个断路器处设有专用传感器。这些传感器全部耦合到提供该差分保护的保护装置。专用传感器一般需要相对较高精确度和感测质量，从而导致它们相对较大。由于成本、高电流故障期间的性能问题、电流互感器饱和问题和附加传感器的尺寸，母线差分保护难以在低压系统中实现。一些中压系统中使用的另一种保护方案称为局部差分保护。局部差分保护系统仅监视可能贡献故障电流的源电路和连结，但是不监视可以接收故障电流的负载电路。测量流经源与受保护母线之间连接的每个断路器的电流，并将其提供到单个电路保护装置。接收到该电流数据的电路保护装置将电流向量求和以确定故障位于其保护区外（即，不同的母线上）还是位于其保护区中（即，其分配母线上或下）。局部差分保护方案所需的电流传感器比完全母线差分保护方案少，因为它们不监视流经负载/馈线断路器的电流。较之完全母线差分保护，局部差分保护一般成本较低且更易于实现。不同于完全母线差分保护方案，局部差分方案无法识别故障在其保护区内的具体位置（例如，故障是位于母线上还是位于下游连接到母线的一个或多个负载）。但是，局部差分保护方案能够识别故障位于其保护区外时，包括位于母线本身上和连接的母线负载上。
技术实现思路
在一个方面中，可连接到功率源的功率分配系统包括第一分配母线、第二分配母线、第一电路保护装置、第二电路保护装置、多个馈线电路保护装置和耦合到第一和第二电路保护装置的控制器以及多个馈线电路保护装置。第一电路保护装置耦合在第一分配母线与功率源之间。第二电路保护装置耦合到在第一分配母线与第二分配母线之间。每个馈线电路保护装置耦合到第一分配母线，并配置成保护系统中电流从第一分配母线流到的部分。每个馈线电路保护装置配置成在流经馈线电路保护装置的电流超过预定阈值时提供区域选择性连锁（ZSI）阻断信号。该控制器配置成根据增强型局部差分保护方案，基于流经第一和第二电流保护装置的电流和每个馈线电路保护装置的ZSI阻断信号状态来控制第一电路保护装置和第二电路保护装置的操作。另一方面是一种操作功率分配系统的方法，该功率分配系统包括多个源电路保护装置和耦合在至少一个源与保护区之间的连结电路保护装置。该保护区包括分配母线和耦合在分配母线与多个负载之间的多个馈线电路保护装置。该方法包括确定流经每个源电路保护装置和每个连结电流保护装置的电流，确定是否有任何馈线电路保护装置正在输出区域选择性连锁（ZSI）阻断信号，以及根据增强型局部差分保护方案，基于所确定的流经源电路保护装置和连结电路保护装置的电流以及确定是否有任何馈线电路保护装置正在输出ZSI阻断信号的组合来控制多个源电路保护装置和连结电路保护装置的操作。在又一个方面中，描述一种用于功率分配系统的保护继电器，该功率分配系统包括多个源电路保护装置和耦合在至少一个源与保护区之间的连结电路保护装置。该保护区包括分配母线和耦合在分配母线与多个负载之间的多个馈线电路保护装置。该保护继电器包括存储器装置和耦合到该存储器装置的处理器。该保护继电器编程为确定流经每个源电路保护装置和每个连结电路保护装置的电流，确定是否有任何馈线电路保护装置正在输出区域选择性连锁（ZSI）阻断信号，以及根据增强型局部差分保护方案，至少部分地基于所确定的流经源电路保护装置和连结电路保护装置的电流以及确定是否有任何馈线电路保护装置正在输出ZSI阻断信号的组合来控制多个源电路保护装置和连结电路保护装置的操作。附图说明图1是示范性功率分配系统的示意框图。图2是图1所示的功率分配系统的一部分的脱扣电流曲线（TCC）曲线图。图3是操作功率分配系统，如图1所示的功率分配系统的示范性方法的流程图。具体实施方式本文描述功率分配系统和操作功率分配系统的方法的示范性实施例。该示范性功率分配系统包括源电路保护装置和向分配母线提供功率的连结，以及将功率从分配母线输送到负载的馈线电路保护装置。这些系统包括控制器，该控制器使用增强型局部差分保护方案来保护包括分配母线和具有馈线电路保护装置的下游分支的保护区。该增强型局部差分保护方案对流经源电路保护装置和连结的电流求和以确定保护区中是否有过电流状况。当确定过电流状况位于保护区中时，该控制器基于馈线电路保护装置输出的区域选择性连锁（ZSI）信号的存在与不存在来确定过电流状况的可能位置以及要如何操作。这些示范性系统提供较之复杂的完全差分系统成本更低且物理上更小的保护系统，并且可以避免在低压系统中应用完全差分方案时产生的一些电流互感器饱和问题。图1是示范性功率分配系统100的一部分的示意框图，示范性功率分配系统100包括经由电路保护装置106向负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可连接到功率源（102）的功率分配系统（100），所述功率分配系统（100）包括：第一分配母线（118）；第二分配母线（124）；第一电路保护装置（114），所述第一电路保护装置（114）耦合在所述第一分配母线（118）与所述功率源（102）之间；第二电路保护装置（126），所述第二电路保护装置（126）耦合在所述第一分配母线（118）与所述第二分配母线（124）之间；多个馈线电路保护装置（106、120），每个馈线电路保护装置（106、120）耦合到所述第一分配母线（118）且配置成保护所述系统（100）中电流从所述第一分配母线（118）所流到的部分，其中每个馈线电路保护装置（106、120）配置成在流经所述馈线电路保护装置（106、120）的电流超过预定阈值时提供区域选择性连锁（ZSI）阻断信号；以及控制器（148），所述控制器（148）耦合到所述第一和第二电路保护装置（114、126）和所述多个馈线电路保护装置（106、120），所述控制器（148）配置成根据增强型局部差分保护方案，基于流经所述第一和第二电路保护装置（114、126）的电流和每个馈线电路保护装置的ZSI阻断信号状态来控制所述第一电路保护装置（114）和所述第二电路保护装置（126）的操作。...

【技术特征摘要】
2014.11.20 US 14/5485291.一种可连接到功率源（102）的功率分配系统（100），所述功率分配系统（100）包括：
第一分配母线（118）；
第二分配母线（124）；
第一电路保护装置（114），所述第一电路保护装置（114）耦合在所述第一分配母线（118）与所述功率源（102）之间；
第二电路保护装置（126），所述第二电路保护装置（126）耦合在所述第一分配母线（118）与所述第二分配母线（124）之间；
多个馈线电路保护装置（106、120），每个馈线电路保护装置（106、120）耦合到所述第一分配母线（118）且配置成保护所述系统（100）中电流从所述第一分配母线（118）所流到的部分，其中每个馈线电路保护装置（106、120）配置成在流经所述馈线电路保护装置（106、120）的电流超过预定阈值时提供区域选择性连锁（ZSI）阻断信号；以及
控制器（148），所述控制器（148）耦合到所述第一和第二电路保护装置（114、126）和所述多个馈线电路保护装置（106、120），所述控制器（148）配置成根据增强型局部差分保护方案，基于流经所述第一和第二电路保护装置（114、126）的电流和每个馈线电路保护装置的ZSI阻断信号状态来控制所述第一电路保护装置（114）和所述第二电路保护装置（126）的操作。
2.如权利要求1所述的功率分配系统（100），其中所述控制器（148）包括保护继电器。
3.如权利要求1所述的功率分配系统（100），还包括：
第一电流传感器（134），所述第一电流传感器（134）耦合在所述第一电路保护装置（114）附近以检测流经所述第一电路保护装置（114）的电流；以及
第二电流传感器（134），所述第二电流传感器（134）耦合在所述第二电路保护装置（126）附近以检测流经所述第一电路保护装置（114）的电流，其中所述第一和第二电流传感器（134）（134）在通信上耦合到所述控制器（148）。
4.如权利要求3所述的功率分配系统（100），其中所述第一和第二电流传感器（134）包括电流互感器。
5.如权利要求1所述的功率分配系统（100），其中所述控制器（148）配置成基于流经所述第一和第二电路保护装置（114、126）的电流之和来确定故障何时位于包括所述第一分配母线（118）和所述多个馈线电路保护装置（106、120）的保护区（150）中。
6.如权利要求5所述的功率分配系统（100），其中所述控制器（...

【专利技术属性】
技术研发人员：ME巴尔德斯，I沃罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US