用于电力分配系统的故障保护系统和方法技术方案

一种用于电力分配系统的故障保护系统和对用于电力分配系统的故障保护系统进行配置和操作的方法接受多个边界设备的故障保护参数，如时间－电流特性（ＴＣＣ），并选择和设置一个或更多个故障保护设备（如故障断续器）的故障保护参数，使之与边界设备协调。对于每个故障保护设备的故障保护参数选择可以自动地发生，并且每个设备都可以基于该电力分配系统的改变，例如，作为故障隔离和／或服务恢复的结果，而重新配置其故障保护参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力分配系统的控制，更具体地涉及使用智能自主节点 来隔离配电线路的故障部分、重新配置且恢复对于最终客户的服务(电 路重新配置)从而改进电路保护。
技术介绍
典型的配电系统包括源自配电站并且导向供电公司或机构的最终客户的电源的配电线(范围从大约4KV到69KV)。管制服务提供需求、 成本和竞争压力产生了对于成本较低、模块化、标准化设备的需求，这种设备能以最少的人力和人类监督来安装、运行和维护。配电线的损坏(故障)是由于断裂的电力线、地下电缆被挖掘或其 他原因而出现的，并且典型地可以通过感测过载(短路/过流)电流，有 时候通过检测电压损失而检测到。在配电系统中，有时情况是这样的-客户抱怨的电压损失是公司感测断电以便通过分派工作人员来隔离故障 并重新配置配电系统而作出响应的手段(means)。用于隔离这些故障的 典型设备是主要位于配电站中的断路器和位于分接线路(tap line)上或 客户变压器处的烙丝。变电站断路器通常设置有重合闸继电器(reclosing relay)，其使断路器在检测到过流情况并且跳断之后闭合若干次。如果在 任何这些重合期间，故障变得不可检测，则恢复服务并且不再进行 断电。特别是对于架空配电线，由于风、闪电等导致的暂时电弧可能造 成许多故障。因此，当断路器断开并且服务在自动重合后恢复时大部分 故障得以清除。另选的是，在一定次数的重合尝试后，如果过流情况继 续存在，则重合器迸入封锁(lockout)状态，阻止进一步尝试清除故 障。尽管对故障隔离和重新配置的更复杂的自主解决方案的效用接受度受到了限制而继续增加，但是人们已经开发并销售了许多方法。最主要的方法典型地涉及在配电网中的战略点放置控制设备和开关设备，并且 使其操作与在每个点本地且独立感测到并操作的电路参数的使用完全相协调。人们已经开发出了更复杂的方法通过将在战略点本地读出的信息 传送到所指定的更高级的(多个)控制实体来隔离/重配置这些电路。利 用智能的、分布式控制方法，己经开发出了几种方法来隔离/重新配置配 电电路，而不需要更高级的(多个)控制实体。在实现这些方法的系统 中，信息被本地感测和处理，尽可能多地进行本地动作，然后与其他合 作设备共享以指导或增强它们采取行动的能力。这些方法的例子包括可从S&C电气公司(Chicago, Illinois)获得的IntelliTEAA^产品。诸如IntelliTEAJV^产品的系统和在共同转让的美国专利6,697,240 (通过引用特意将其公开内容并入于此)中描述的系统提供了用于使用 通过通信而传送的信息并对其使用进行协调，以动态修改配电设备(包 括但不限于变电站断路器、重合变电站断路器和线路重合器)的保护特 性的方法和相关系统装置。这样，配电系统或团队的整体保护和重 新配置能力得到极大增强。系统内的各设备认识到在直接控制的团队域 外存在合作设备，管理来自这些设备的信息，使得可以进行更智能的本 地判决和团队间协调。该信息可包括逻辑状态指示、控制请求、模拟值 或其他数据。而且，当恢复系统对配电线进行重新配置时，出于故障隔离和/或负 载恢复的目的，可以破坏用于分割配电线的故障保护设备(如断续器) 之间的协调。因此，人们期望出现一种对保护设置进行重新配置以维持 协调的自主方法。此外，可获得这样的益处，即，对故障保护设备进行 了设置，因此它们与可以或可以不自主设置的其他设备(例如边界设备， 如保护配电线的断路器和保护跳离配电线的负载的熔丝)相协调。附图说明图1是例示了并入有可配置故障保护设备的电力分配系统的一部分 的示意图。图2是故障保护设备的框图。图3例示了可用于配置故障保护设备的电力分配系统的设备的时间-电流特性图。图4是例示了并入有一系列故障保护设备的电力分配系统的一部分 的示意图。图5例示了可用于配置故障保护设备的电力分配系统的一系列设备的时间-电流特性图。图6是例示了对根据此处描述的实施方式之一的电力分配系统中的 故障保护设备进行配置的方法的流程图。具体实施例方式用于电力分配系统的故障保护系统和用于对电力分配系统的故障保 护系统进行配置和操作的方法接受边界设备的设备故障保护参数，如时 间-电流特性(TCC)，为一个或更多个故障保护设备(如故障断续器)选 择并设置故障保护参数，使之与这些边界设备相协调。为每个故障保护 设备选择故障保护参数可以自动地进行，并且每个设备都可基于电力分 配系统的改变(例如，作为故障隔离和/或服务恢复的结果)来重新配置 其故障保护参数。图1示出了包括可通过此处描述的一个或更多个实施方式而配置和 控制的故障保护设备的示例性电力分配系统的一部分的简化图。该配电 系统包括通过诸如常规电力线路的配电线106连接到多个用户或负载104 (例如，工厂、家庭等)的多个电力源，其中一个被示为源102。配电线106具有沿线路106放置在预定点的多个故障保护设备，设 备1、 2、 3和4。图1中的源、用户、线路和设备的数量的描述是任意的， 并且可以有许多不同的配置并且实质上在任何给定的配电系统中这些组 件中的数量都是任意的。还描述了包括断电器108和熔丝110的多个边 界保护设备。图2例示了故障保护设备200的实施方式。诸如线路106的配电线 经过故障隔离操作器，例如故障断续器204，其可以在该点断开和闭合配电线106以将线路中的故障与源隔离。在其他实施方式中，故障隔离操 作器可以是能够与故障隔离相结合来进行功率感测、控制或调节功能(如 电压调节.(电压调节器)、)反应性功率控制(切换电容器组)、故障感测等的任何适当的设备或多个设备。应该理解，设备200还可以是用于控 制两个(双)、三个或多个开关的类型，且各故障断续器之间有客户负载 或交流源。在此情形下，配电线或多条线路106将经过两个或更多个故 障断续器204，故障断续器204可以在单个设备200的控制下独立地断开 和闭合。在上下文中，设备200是从通信角度而言的单个设备，但是从 电力系统以及控制和故障保护算法的角度而言是则多个设备。在这种环 境下，不改变信息流，而是简单地绕过(bypass)通信步骤。控制器206对故障断续器204进行控制。控制器206包括控制计算 机或适当的处理设备208、显示器202以及关联的存储器210。除了其他 数据以外，存储器210还可以存储用于控制设备200的程序、用于确定 配置和性能数据的程序、设备的配置数据，以及与系统中的其他设备有 关的设备记录的数据库。本领域技术人员将认识到，故障断续器204可具有不同的运行能力， 这可能会增强或降低其参与电路重新配置的能力。例如，成本最低的开 关可能无法中断高电流，或者可能无法同时配备电压和电流传感器。本 领域技术人员还将认识到，设备200可被编程为在高中断电流下不中断 配电线(分段开关控制)，或另选地可被编程为电路保护设备(重合 器或断路器)。当被编程为保护设备时，根据诸如故障保护参数的操作参 数来控制开关。例如，如果开关正常闭合，则其可以在过流情况(故障 电流)下断开以防止火灾或对电路或客户设备的损害，并且还出于安全 考虑。控制计算机208连接到AC波形处理器212。 AC波形处理器212通 过场接口连接器214连接到配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障保护系统，该故障保护系统包括：　　　　配电线路，该配电线将经由第一边界保护设备的源与经由第二边界保护设备的负载相连接；　　　　故障保护设备，用于对该第一边界保护设备和该第二边界保护设备之间的线路进行分割；该故障保护设备可用于将该源与发生在该故障保护设备和该负载之间的配电线路中的故障隔离开；该故障保护设备包括控制器、耦接到该控制器的存储器，以及将该配电线路的源侧耦接到该配电线路的负载侧的故障隔离操作器，该故障隔离操作器对该控制器作出响应；　　　　控制器可用于接收与那些边界保护设备有关的故障操作特性数据，还可用于根据这些故障操作特性数据来确定故障保护设备的故障操作参数并将故障保护参数存储在该存储器中；这样，在运行中该故障隔离操作器可对该控制器作出响应，以基于故障操作参数在该配电线路中提供故障隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-28 60/731,571;US 2005-11-2 60/732,4751、一种故障保护系统，该故障保护系统包括配电线路，该配电线将经由第一边界保护设备的源与经由第二边界保护设备的负载相连接；故障保护设备，用于对该第一边界保护设备和该第二边界保护设备之间的线路进行分割；该故障保护设备可用于将该源与发生在该故障保护设备和该负载之间的配电线路中的故障隔离开；该故障保护设备包括控制器、耦接到该控制器的存储器，以及将该配电线路的源侧耦接到该配电线路的负载侧的故障隔离操作器，该故障隔离操作器对该控制器作出响应；控制器可用于接收与那些边界保护设备有关的故障操作特性数据，还可用于根据这些故障操作特性数据来确定故障保护设备的故障操作参数并将故障保护参数存储在该存储器中；这样，在运行中该故障隔离操作器可对该控制器作出响应，以基于故障操作参数在该配电线路中提供故障隔离。2、 根据权利要求1所述的故障保护系统，其中该故障操作特性数据 包括时间-电流特性(TCC)数据。3、 根据权利要求2所述的故障保护系统，其中该时间-电流特性数 据被表达为边界保护设备的故障操作特性数据的函数。4、 根据权利要求2所述的故障保护系统，其中该时间-电流特性数 据被表达为定义了边界保护设备的额定响应、最小响应，或最大清除时 间-电流特性的数据集。5,根据权利姜求1所述的故障保护系统，该控制器可用于确定与边 界设备的故障操作特性数据相联系的故障操作参数的有效性。6、 根据权利要求1所述的故障保护系统，该故障保护系统包括用于 对这些边界保护设备之间的配电线路进行分割的第二故障保护设备；该 控制器还可用于接收与该第二故障保护设备有关的故障操作特性数据。7、 根据权利要求6所述的故障保护系统，该故障保护设备和该第二故障保护设备均包括各自的通信设备，这些通信设备可用于将来自该第 二故障保,户裤备的故障操作特性数据传送到该第一故障保护设备。.8、 根据权利要求6所述的故障保护设备，第二故障操作参数与该第 二故障保护设备相关联，确定该第一故障操作参数和该第二故障操作参 数，以提供该故障保护设备和该第二故障保护设备的协调操作。9、 根据权利要求8所述的故障保护设备，该故障保护设备可用于在 该故障保护设备运行时向该第二故障保护设备传送一消息，该第二故障 保护设备可响应于该消息来修改该第二故障操作参数，使得该第二故障 保护设备保持与该第一故障保护设备协调。10、 根据权利要求9所述的故障保护设备，其中该消息是延迟消息 并且其中响应于该延迟消息，该第二故障保护设备对其时间-电流特性进 行时间偏移。11、 根据权利要求8所述的故障保护设备，其中该故障保护设备和 该第二故障保护设备作为协调团队来运行。12、 一种对将源耦接到负载的配电线路提供协调的故障保护的方法， 该源和该负载之间的配电线路上设置有边界保护设备，而该边界保护设 备和该负载之间的配电线路上设置有故障保护设备；该方法包括以下步 骤接收与该边界保护设备有关的故障操作特性数据；确定从该源到该负载的负载路径，该负载路径包括该边界保护设备 和该故障保护设备；至少部分地基于该边界保护设备的故障操作特性数据，来确定该故 障保护设备的故障操作参数；以及基于所确定的故障操作参数，激活该故障保护设备内的故障操作特性。13、 根据权利要求12所述的方法，该故障保护设备包括设置在该负 载路径中的多个故障保护设备，该方法包括以下步骤'将多个故障保护设备中的每一个的故障操作特性数据都传播给这多 个故障保护设备中的每一个其他故障保护设备；基于该边界设备的故障操作特性数据和所传播的多个故障保护设备 的故障操作特性数据，为这多个故障保护设备中的每一个生成故障操作 参数；以及華于为各个故障保护设备确定的故障操作参数，激活这多个故障保 护设备中的每一个内的故障操作特性。14、 根据权利要求12所述的方法，该方法包括以下步骤 确定这多个故障保护设备中的每一个的故障操作参数，以提供这多个故障保护设备相对于彼此和该边界设备的协调操作。15、 根据权利要求12所述的方法，该方法包括以下步骤 确定第一故障保护设备具有无效故障保护参数；将该第一故障保护设备的故障保护参数设置为与第二故障保护设备 的故障保护参数相同，该第二故障保护设备的故障保护参数被确定为有 效。16、 根据权利要求15所述的方法，该方法包括以下步骤 使该第一故障保护设备和该第二故障保护设备的故障保护操作协调。''17、 根据权利要求16所述的方法，其中协调包括在该第--故障保 护设备进行故障保护操作时，从该第一故障保护设备向该第二故障保护 设备发送一消息，该消息用于实现该第二故障保护设备相对于该第一故 障保护设备的协调操作。18、 根据权利要求17所述的方法，该消息包括延迟消息；该第二故障保护设备响应于该延迟消息而延迟其故障保护特性。19、 根据权利要求17所述的方法，该消息包括传播到从该第一故障 保护设备到该边界设备的多个故障保护设备中的每一个的延迟消息。20、 根据权利要求17所述的方法，该消息包括多个延迟消息，延迟 消息的数量对应于共享故障保护特性的故障保护设备的数量。21、 根据权利要求16所述的方法，其中协调包括 确定该第一故障保护设备发生故障之前的操作；以及 响应于该第一故障保护设备的该操作而延迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯M斯塔歇斯基，雷蒙德P奥利里，托马斯J托宾，
申请(专利权)人：施恩禧电气有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]