保护具有电力开关设备的电路的方法技术

提供了一种对电路（１０５）的每一个保护区域（１０９５，１１９５）使用一单一状态定义以提高计算效率的电路保护系统（２６）。多区域保护功能能在单一保护区域执行并能参考单一的状态定义。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及配电系统，尤其涉及一种用于电路保护系统的方法和装置，为整个系统的区域保护提供多种区域保护功能。
技术介绍
在配电系统中，电力分配给不同的负载并且一般分成支路，从而给规定负载提供电力。支路也能与其他配电设备相连。我们都知道，当考虑系统的异常电力情况，也就是故障时，采用电路保护装置或电力开关装置，例如，电路断路器，来保护电路。电路断路器设法防止和减小损害并且通常能自动操作。电路断路器也设法减小了在故障情况下停电的范围和持续时间。我们也知道，打开和关闭这些电路断路器是基于配电系统结构内的静态定义的保护区。当前的保护系统采用基于这些静态定义区的电气特性的算法，通过运用布置在保护的静态定义区的电路断路器来清除故障。这种当前的系统没有考虑到配电系统的状态的改变、拓扑或结构，例如电路断路器的打开或闭合而导致的潮流的变化。保护系统对配电系统状态的动态变化的不适应将导致不正确算法的应用和电力控制设备的不必要的功能，这些都是基于保护区域内的错误的静态的状态。这样就增加了对系统产生破坏的危险性，比如，不能及时切除故障。这也降低了系统的效率，比如，通过不适时的电路断路器的打开和多余的跳闸，并增加了在故障情况下的停电的范围和持续时间。相应地，需要将电路保护系统引入配电系统当中，这样可以降低配电系统的故障损坏危险性和增加配电系统的效率。对于保护系统而言，有更进一步的要求，这就是能够在配电系统发生变化时改变保护的区域并考虑区域内变化的状态。对保护系统来说还有一个要求，即提供最优的保护而不牺牲选择性。还有一个额外的要求就是对变化的保护区域执行复杂的区域保护功能需要有计算效率高的技术。
技术实现思路
一方面，提供了一种具有电力开关设备的电路的保护方法，所述方法包括定义电路的保护区特性，至少部分基于这些特性定义保护矩阵，以及利用保护矩阵在保护区域实现区域保护功能。另一方面，提供了一种具有电力开关设备的电路的保护方法，所述方法包括定义布置在电路的保护区域内的电力开关设备的状态的多种组合。每一个状态是打开或者闭合。所述方法更进一步包括至少部分基于布置在保护区域内的电力开关设备的状态的多个组合，来定义保护区域的特性。所述方法还包括至少部分基于这些特性定义在保护区域实现区域保护功能。所述特性是保护区域的实际和可能的特性。再一方面，提供了一种具有电力开关设备的电路的保护方法，所述方法包括定义电路的保护区域的多个结构。所述多个结构是实际和可能的结构。所述多个结构至少部分基于布置在保护区域内的电力开关设备的状态。每一个状态是打开或者闭合。所述方法更进一步包括至少部分基于多个结构定义区域保护功能的多个系数、确定保护区域的最初的拓扑、在最初拓扑的基础上至少选择多个系数当中的一个、至少部分基于选择的至少是多个系数当中的一个，来在保护区域实现区域保护功能。最初的拓扑是基于每一个布置在保护区域的电力开关设备的最初状态的。最初状态是打开或闭合。再一方面，提供了一种与具有电力开关设备和保护区域的电路相耦合的保护系统。所述保护系统包括一种通过通信方式与电力开关设备耦合的控制处理单元。所述控制处理单元至少部分基于保护区域的特性来为保护区域实现区域保护功能。所述特性是保护区域的实际和可能的特性。又一方面，提供了一种配电系统，所述配电系统包括具有电力开关设备和保护区域的电路。所述系统还包括与电力开关设备通过通信方式耦合的控制处理单元。所述控制处理单元至少部分基于保护区域的特性来为保护区域实现区域保护功能。所述特性是保护区域的实际和可能的特性。本专利技术以上的描述和其他特征及优点将在下述详细的说明、附图和所附的权利要求中体现，并被本领域的技术人员所理解。附图说明图1是配电系统的示意图。图2是图1的配电系统一个模块的示意图。图3是图1的保护系统的响应时间。图4是多电源配电系统的示意图。图5是具有第一保护区域的图4所示系统的一部分的示意图。图6是具有第二保护区域的图5所示系统的一部分的示意图。图7是具有第一保护区域和不同拓扑的图5所示系统的一部分的示意图。图8是具有第一保护区域的图5所示系统的一部分的示意图。具体实施例方式现在参考附图尤其是图1，配电系统的具体的实施例通常如附图标记10所示。系统10通过许多或多个电力开关设备或电路断路器14，从至少一个电力母线12向支路16分配电力。电力母线12是通过具体实施例进行说明，该三相电力系统具有第一相18、第二相20和第三相22。电力母线12也包括一个中性相(未示出)。系统10的说明是为了澄清从电力母线12通过四个断路器14向四个电路16分配电力。当然，通过本专利技术可以想到，电力母线12有任意所需数量的相和/或系统10有任意所需数量的电路断路器14和电路断路器的任意拓扑，例如，串联、或并联、或其他组合。每一个电路断路器14有一组可以分离的触头24(示意说明)。触头24选择性地将电力母线12与至少电路16的一个负载(也示意说明)相连。负载可以包括设备，比如，但不限于，电动机、电焊机、计算机、加热器、照明设备，和/或其他电气设备。图1说明配电系统10，具有一个中央控制的和完全集成的保护、监视和控制的系统26的具体的实施例(后面称“系统”)。系统26是配置来通过一个中央控制处理单元28(后面称“CCPU”)控制和监视配电系统10。CCPU 28与许多或多个数据采样和传输模块30(以后称“模块”)通过一个数据网络32进行通信。网络32对从所有模块30来的所有的信息实际上同时传递给CCPU 28。这样，系统26能够包括保护和控制方案，所述方案考虑在一个或者全部电路断路器14处的电气信号的值，比如电流的幅值和相位。更进一步，系统26将配电系统10中的单个断路器14的保护、控制和监视功能集成于一个单独的、中央化的控制处理器(比如CCPU28)。系统26通过在网络32上与模块30和电路断路器14的数字通信，将可利用的所有同步的信息集合传递给CCPU 28，并基于所述完整的数据集合为CCPU提供操作这些设备的能力。尤其是，CCPU 28为配电系统10执行所有的主要配电功能。即，CCPU28可能执行一些或者全部的瞬时过电流保护(IOC)、短时过电流保护、长时过电流保护、继电保护和逻辑控制，也可以是系统26的数字信号处理功能。这样，系统26可以改变设定，并可以将数据记录在一个单独的、中央位置，也就是CCPU28。在这里CCPU28是用一个中央处理单元的方式来描述的。当然，通过本专利技术可以考虑CCPU28包括任意的可编程电路，比如，但不限于，计算机、处理器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器，专用集成电路，和其他可编程电路。如图1所示，每一个模块30与电路断路器14当中的一个进行通信。每一个模块30也至少与一个传感器34通信，所述每一个传感器检测母线12上/或电路16上的每一相上(比如，第一相18，第二相20，第三相22，和中线)的电力的状况或电气参数。传感器34可以包括电流互感器(CTs)、电压互感器(PTs)、和它们的任意组合。传感器34监视电路16的输入功率的状况或电气参数，并提供代表功率状况的第一或者参数信号36给模块30。例如，传感器34可以是电流互感器，电流互感器产生正比于电路16电流的二次侧电流，使得第一信号36就是二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护具有电力开关设备（１４，１０１５，１０１６，１０２０，１０２１，１０２５，１０２６，１０７０）的电路（１０５）的方法，所述方法包括：定义电路（１０５）保护区域（１０９５，１１９５）的特性；至少部分基于所述特性定义保护 矩阵，以及使用所述保护矩阵在所述保护区域（１０９５，１１９５）执行区域保护功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-1-6 60/438,159;US 2003-9-15 10/662,9711.一种保护具有电力开关设备(14，1015，1016，1020，1021，1025，1026，1070)的电路(105)的方法，所述方法包括定义电路(105)保护区域(1095，1195)的特性；至少部分基于所述特性定义保护矩阵，以及使用所述保护矩阵在所述保护区域(1095，1195)执行区域保护功能。2.权利要求1所述的方法，其中执行所述区域保护功能的步骤是至少部分基于所述保护区域(1095，1195)的电气参数(36，38，76)，所述电气参数(36，38，76)通过网络(32)与微处理器(28)进行通信。3.权利要求2所述的方法，进一步包括通过传感器(34)检测所述电气参数(36，38，76)，传递代表所述电气参数(36，38，76)的信号给模块(30)，传递所述信号给所述微处理器(28)，其中所述模块(30)、所述传感器(34)和所述微处理器(28)通过所述网络(32)进行通信耦合。4.权利要求1所述的方法，其中定义所述特性的步骤包括定义所述保护区域(1095，1195)中的电力开关设备(14，1015，1016，1020，1021，1025，1026，1070)的状态的多个组合，每一种所述状态是打开的或者闭合的。5.权利要求4所述的方法，其中定义所述特性的步骤，进一步包括基于在所述保护区域(1095，1195)内的电力开关设备(14，1015，1016，1020，1021，1025，1026，1070)的所述状态的所述多种组合，为所述保护区域(1095，1195)定义潮流结构。6.权利要求4所述的方法，进一步包括基于所述区域保护功能，打开所述保护区域(1095，1195)中的至少一个电力开关设备(14，1015，1016，1020，1021，1025，1026，1070)。7.权利要求6所述的方法，其中配置了微处理器(28)，对电路(105)中的每一个电力开关设备(14，1015，1016，1020，1021，1025，1026，1070)进行操作。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯F帕帕洛，格雷戈里P拉沃伊，约翰S范德范特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]