三冗余数字保护继电器及其操作方法技术

本发明专利技术公开一种三冗余保护继电器及其操作方法。根据本发明专利技术的三冗余数字保护继电器包括：三个电力监控装置，采用三冗余结构，基于利用相互之间实时数据通信的三取二表决，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器；以及中央通信装置，从所述三个电力监控装置获取与电力系统的工作状态相关的数据并管理所获取的与电力系统的工作状态相关的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三冗余数字保护继电器及其操作方法
本专利技术涉及一种数字保护继电器，尤其涉及一种三冗余数字保护继电器及其操作方法。
技术介绍
一般而言，保护继电器是维持电力系统健康的核心设备，其通过实时分析/监视电力系统的工作状态并在检测到故障时立即输出断路器打开信号来切断流经故障系统的故障电流，以防止电力系统的电气及机械故障扩散到经济损失或失去宝贵生命等不幸的事故。这种保护继电器的最基本的职责可由工作灵敏度(Sensitivity)、选择性(Selectivity)、速度(Speed)来定义。工作灵敏度是连最小故障也能够识别的能力，选择性是不误判非故障现象为故障的能力，速度是为了使由故障引起的损伤或扩散最小化而尽可能快地工作的能力，任何一个都不容忽视。当保护继电器没有正确执行工作职责时，不仅造成生产中断乃至停工，还牵涉到社会动乱、安保等，直到最近，在包括我国(韩国)的多个国家还发生过继电器的一系列误动作导致大面积停电(blackout)的事例，其作为全球性问题，会扩散到经济和社会问题，因此迫切需要采取对策。为了确保执行如此重要职责的保护继电器的可靠性，在全世界范围内强制性地要求满足国际电工委员会(IEC)、电气与电子工程师协会(IEEE)等国际标准机构提出的安全性、可靠性标准。尤其，自20世纪80年代以来一直占主导地位的最新的数字(digital)保护继电器是基于极为先进的高精度/高集成度的电子技术制造的设备，其对浪涌和噪音敏感，且由于部件的经年变化导致的特性及额定的降低而运行期间始终存在误动作和误不动作的可能性，因此，标准规格也呈现随着时代加强的趋势。但是，在规格中定义的测试级别由于标准属性而倾向于一般化，从而难以超越基本，从至今为止成为电力系统大小事故的原因的所有保护继电器都是国际标准规格认证品可知。并且，最近的数字保护继电器由于其技术的发展，其功能和范围扩大至无法与过去比较的程度，通过将外围设备的许多功能整合到保护继电器的内部功能中，使整个系统变得更加简单和便利，但另一方面也存在多功能保护继电器的故障可能会同时降低电力系统的可靠性和功能性的缺点。即使是有着悠久历史的所有保护继电器制造公司也基于许多应用事例和经验，不断开展改善功能性、可靠性及质量的活动，这是为了适应日益极端的使用环境，但保护继电器不能完全摆脱内部故障的风险和影响也是现实，因此始终存在对生命财产损失、不必要的机会成本等的忧虑。尤其，就核电站而言，从离我国最近的日本的事例中可以看出其故障的影响非常大，因此所有影响安全的主要工序都被强制使用安全等级高的昂贵产品。如上所述，有必要开发一种能够显著降低保护继电器的故障发生概率和误动作及误不动作可能性并提高可靠性的技术。。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题因此，本专利技术用于解决这种现有技术的问题，其目的在于提供一种三冗余数字保护继电器及其操作方法，所述三冗余数字保护继电器中执行核心功能的模块采用三冗余结构，基于利用其采用的三冗余模块之间的实时数据通信的三取二表决(2outof3voting)，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器。但是本专利技术的目的并不限定于上述提及的事项，本专利技术所属
的普通技术人员可通过以下记载明确理解未提及的其他目的。(二)技术方案为了实现上述目的，本专利技术的一方面的三冗余数字保护继电器可包括：三个电力监控装置，采用三冗余结构，基于利用相互之间实时数据通信的三取二表决(2outof3voting)，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器；以及中央通信装置，从所述三个电力监控装置获取与电力系统的工作状态相关的数据并管理所获取的与电力系统的工作状态相关的数据。优选地，其特征在于，所述电力监控装置包括：中央处理器(CPU)，基于利用与其他电力监控装置的实时数据通信的三取二表决，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器；第一断路器脱扣电路，作为根据所述中央处理器的控制信号进行所述断路器的脱口控制的输出接点，由一个信号用继电器实现；第二断路器脱扣电路，作为根据所述中央处理器的控制信号进行所述断路器的脱扣控制的输出接点，由串联连接的两个信号用继电器实现。优选地，所述电力监控装置通过基于其二取一表决(1outof2voting)或二取二表决(2outof2voting)的逻辑运算结果控制所述第一断路器脱扣电路内的一个信号用继电器。优选地，其特征在于，所述电力监控装置在当所述电力系统发生故障且从所述三个电力监控装置中的其中一个电力监控装置检测到内部故障时，利用基于所述二取一表决或所述二取二表决的逻辑运算控制所述断路器。优选地，其特征在于，所述电力监控装置通过基于其三取二表决的逻辑运算结果控制所述串联连接的两个信号用继电器中的一个信号用继电器，通过基于其他电力监控装置的四取二表决(2outof4voting)的逻辑运算结果控制另一个信号用继电器。优选地，其特征在于，所述电力监控装置在当所述电力系统发生故障且从所述三个电力监控装置没有检测到内部故障时，利用基于所述三取二表决的逻辑运算控制所述断路器。优选地，其特征在于，所述电力监控装置基于根据电压及电流计算的电量来检测电力系统是否发生故障，并利用表决总线(votingbus)将该检测结果分别传送至其他电力监控装置以共享检测结果。本专利技术的另一方面，三冗余数字保护继电器的操作方法可包括以下步骤：基于根据电压及电流计算的电量来判断电力系统是否发生故障；根据所述判断的结果，通过采用三冗余结构的三个电力监控装置，基于利用相互之间的实时数据通信的三取二表决，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器；以及从所述三个电力监控装置获取与电力系统的工作状态相关的数据并管理所获取的与电力系统工作状态有关的数据。优选地，其特征在于，所述控制步骤在当所述电力系统发生故障且从所述三个电力监控装置中的其中一个电力监控装置检测到内部故障时，利用基于所述二取一表决或所述二取二表决的逻辑运算控制所述断路器。优选地，其特征在于，所述控制步骤当所述电力系统发生故障且从所述三个电力监控装置没有检测到内部故障时，利用基于所述三取二表决的逻辑运算控制所述断路器。(三)有益效果据此，本专利技术的执行保护继电器的核心功能的模块采用三冗余结构，基于利用其采用的三冗余模块之间的实时数据通信的三取二表决，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器，从而具有能够有效防止保护继电器的误动作或误不动作的效果。并且，本专利技术基于利用三取二表决的逻辑运算而能够防止误动作或误不动作，因此具有能够稳定地操作系统的效果。并且，本专利技术基于利用三取二表决的逻辑运算而能够稳定地操作系统，因此具有能够提高可靠性的效果。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施例的三冗余数字保护继电器的内部结构的图。图2是示出三冗余数字保护继电器的内部网络结构的图。图3是示出图1中示出的电力监控装置的功能结构的图。图4是示出三冗余结构的电力监控装置的相互连接关系的图。图5是示出图1中示出的电力监控装置的工作机制的图。图6是示出本专利技术的一个实施例的输入输出接点处理装置的结构的图。图7是示出本专利技术的一个实施例的中央通信装置的功能结构的图。图8是示出电力监控装置和中央通信装置之间的相互关系的图。图9是示出本专利技术的一个实施例的三冗余数字保护继电器的工作方法的图。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三冗余数字保护继电器，其包括：三个电力监控装置，采用三冗余结构，基于利用相互之间实时数据通信的三取二表决，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器；以及中央通信装置，从所述三个电力监控装置获取与电力系统的工作状态相关的数据并管理所获取的与电力系统的工作状态相关的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.15 KR 10-2014-01801151.一种三冗余数字保护继电器，其包括：三个电力监控装置，采用三冗余结构，基于利用相互之间实时数据通信的三取二表决，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器；以及中央通信装置，从所述三个电力监控装置获取与电力系统的工作状态相关的数据并管理所获取的与电力系统的工作状态相关的数据。2.根据权利要求1所述的三冗余数字保护继电器，其特征在于，所述电力监控装置包括：中央处理器(CPU)，基于利用与其他电力监控装置的实时数据通信的三取二表决，控制用于分离发生故障的电力系统的断路器；第一断路器脱扣电路，作为根据所述中央处理器的控制信号进行所述断路器的脱扣控制的输出接点，由一个信号用继电器实现；及第二断路器脱扣电路，作为根据所述中央处理器的控制信号进行所述断路器的脱扣控制的输出接点，由串联连接的两个信号用继电器实现。3.根据权利要求1所述的三冗余数字保护继电器，其特征在于，所述电力监控装置通过基于其二取一表决(1outof2voting)或二取二表决(2outof2voting)的逻辑运算结果控制所述第一断路器脱扣电路内的一个信号用继电器。4.根据权利要求3所述的三冗余数字保护继电器，其特征在于，所述电力监控装置，当所述电力系统发生故障且从所述三个电力监控装置中的其中一个电力监控装置检测到内部故障时，利用基于所述二取一表决或所述二取二表决的逻辑运算控制所述断路器。5.根据权利要求1所述的三冗余数字保护继电器，其特征在于，所述电力监控装置，通过基于其...

【专利技术属性】
技术研发人员：申宗翰，金龙吉，金载玹，
申请(专利权)人：韩国YPP株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR