用于接地故障保护的方法和装置制造方法及图纸

提供一种用于监测集中控制的配电系统的方法和装置。该方法包括采样集中控制的配电系统（１０）中的电流，将所采样的电流信号发送到中央控制处理单元（２４）上，基于从所有节点电子单元（２０）接收的电流信号确定接地故障出现及位置，以及通过打开供给电能给故障的断路器（１６）而隔离所确定的接地故障。该装置构造成采样集中控制的配电系统（１０）中的电流，发送与每个断路器（１６）相关的采样电流信号给中央控制处理单元（２４），基于从配电系统（１０）中的所有节点电子单元（２０）接收的电流信号确定接地故障出现及位置，以及通过打开断路器而隔离所确定的接地故障。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及电气开关装置，并且更具体地涉及一种用于有助于监测和保护集中控制的配电系统的方法和装置。
技术介绍
在工业配电系统中，将发电公司生产的电力供给工业或商业企业，其中将电力分配给整个工业或商业企业的各种设备上，如，电动机，焊接机，计算机，加热器，照明设备以及其他电气设备。至少某些已知的配电系统包括开关装置，该开关装置有助于将电能分成支路，支路提供电力给工业企业的各个部分。在每个支路中提供断路器，从而有助于保护支路中的设备。另外，因为对特殊负载可进行通电或断电而不影响其他负载，因此每个支路中的断路器可有助于减小设备故障，从而产生增加的效率及减小操作和制造成本。尽管所使用的开关操作更加复杂，但类似的开关装置也可用在电业传输系统及多个配电变电所中。除配电系统元件以外，开关装置一般包括有助于提供配电系统元件的保护、监测和控制的多个设备。例如，至少某些已知的断路器包括多个并联跳闸电路，低压继电器，跳闸单元，以及多个辅助开关，这些辅助开关在供给配电元件的电力中出现预料不到的中断和波动时闭合断路器。另外，至少一个已知的配电系统还包括监测配电系统性能的监测设备、控制配电系统运行的控制设备以及当保护设备激励时启动保护响应的保护设备。在至少某些已知的配电系统中，监测和控制系统与保护系统独立运行。例如，保护设备可基于其本身的预定操作限制切断配电系统的一部分，而监测设备不记录该事件。监测系统没有记录系统切断可使操作者误认为在配电系统内没发生过电流情况，并且因而操作者不启动恰当的校正行为。另外，保护设备，即，断路器，可因为配电系统中的过电流情况打开，但是控制系统可将该过电流情况解释成电源的电能损耗而不是故障情形。同样，控制逻辑可不希望地企图将故障电路连接到可替换电源上，因此恢复过电流情况。除在使用这些设备而出现的操作性失误中的电压增加外，与这些设备相关的多个设备和互连布线的使用可导致设备尺寸增加，设备布线复杂性增加，和/或安装的设备的数量增加。
技术实现思路
在一方面，提供一种用于监测集中控制配电系统的方法。该配电系统包括多个断路器，每个断路器通信连接到单个节点电子单元上，每个节点电子单元远离各自的断路器，并且每个节点电子单元通过至少一个数字网络通信连接到至少一个中央控制处理单元上。该方法包括采样集中控制配电系统中靠近每个断路器的集中控制配电系统中的电流，其中所述采样由该中央控制处理单元进行时间同步，发送与每个断路器相关的采样电流信号给中央控制处理单元，基于从配电系统中所有的节点电子单元接收的电流信号确定接地故障发生并且位于配电系统内；以及通过打开给故障提供电力的断路器而隔离该确定的接地故障。在另一方面，提供一种用于监测集中控制配电系统的装置。该系统包括多个断路器，每个断路器通信连接到单个节点电子单元上，设置每个节点电子单元远离各自的断路器，并且每个节点电子单元通过至少一个数字网络通信连接到至少一个中央控制处理单元上。该装置构造成采样所述集中控制配电系统中靠近每个断路器的所述集中控制配电系统中的电流，其中每个采样由所述中央控制处理单元进行时间同步，发送与每个断路器相关的所述采样电流信号给中央控制处理单元，基于从所述配电系统中所有的所述节点电子单元接收的所述电流信号确定接地故障发生并且位于配电系统内；以及通过打开给所述故障提供电力的断路器而隔离所述确定的接地故障。附图说明图1是配电系统的代表性示意图；图2是单个节点配电系统的代表性示意图；图3是示出与图1所示的配电系统一起使用的中央控制处理单元的代表性示意图；图4是与图1所示的配电系统一起使用的节点电子单元的代表性示意图；图5是与图1所示的配电系统一起使用的断路器的代表性示意图；图6是图1所示的配电系统的代表性实施例的单线示意框图；以及图7是示出用于监测图1所示的集中控制配电系统的方法的代表性实施例的流程图。具体实施例方式图1示出了例如由工业企业使用的配电系统10的代表性示意图。在代表性实施例中，系统10包括至少一个主馈电系统12，配电总线14，多个电力电路开关或断流器，这里也称作断路器(CB)16，以及至少一个负载18，该负载18例如但不局限于电动机，焊接机，计算机，加热器，照明设备，和/或其他电气设备。使用中，将电力从电源(未示出)供给主馈电系统12，即，例如开关板。该电源如由原动机本地驱动的发电机，或变电站的电力电源。该原动机可从例如但并不局限于涡轮机或内燃机获得动力。供给主馈电系统12的电力由多个母线分成多个支路，这些母线构造成使电力从支路馈电断路器和母线联络断路器馈送到多个负载断路器16上，负载断路器16将电力提供给工业企业中的各种负载18上。另外，在各支路中提供断路器16以有助于保护设备，即，负载18，该负载18连接在各支路中。此外，因为可将特殊负载18通电或者断电而不影响其他负载18，因此断路器16有助于使设备故障达到最小，从而产生增加的效率，以及减小操作和制造成本。配电系统10包括断路器控制保护系统19，控制保护系统19包括多个节点电子单元20，并且每个节点电子单元20通过网络接口控制器开关23通信连接到数字网络22上，该网络接口控制器开关23例如但不局限于以太网开关23。断路器控制保护系统19还包括至少一个中央控制处理单元(CCPU)24，该中央控制处理单元24通信连接到数字网络22上。在使用中，每个单独的节点电子单元20电连接到各自的断路器16上，这样CCPU24通过数字网络22并通过关联的节点电子单元20通信连接到每个断路器16上。在一个实施例中，数字网络22包括，例如，至少一个局域网(LAN)或广域网(WAN)，拨号连接(dial-in-connection)，电缆调制解调器，以及专用高速ISDN线。数字网络22还包括能互连到互联网上的任何设备，这些设备包括基于网络的电话机，个人数字助理(PDA)，或其他基于网络的连接设备。在一个实施例中，CCPU24是计算机，并包括设备26，例如软盘驱动器或者CD-ROM驱动器，从而有助于读取来自计算机可读媒介28的指令和/或数据，计算机可读媒介28如软盘或CD-ROM。在另一个实施例中，CCPU24执行存储在固件(未示出)中的指令。将CCPU24进行编程以实现在此描述的功能，但其他可编程电路可同样进行编程。因此，如此处所使用的，术语计算机并不局限于现有技术中称作计算机的那些集成电路，而是广泛地指计算机，处理器，微控制器，微机，可编程逻辑控制器，应用专用集成电路及其他可编程电路。另外，尽管描述在配电设备中，也可考虑本专利技术对包括工业系统的所有配电系统产生有益之处，例如，但不局限于安装在办公楼中的配电系统。图2是示出了与配电系统10(示于图1)并尤其与断路器控制保护系统19(示于图1)一起使用的节点配电系统29的代表性示意图。节点配电系统29包括电源30，该电源30通过节点配电总线32电连接到节点电子单元20上。在代表性实施例中，电源30是不间断电源(UPS)。在一个实施例中，电源30接收来自配电系统10的电能并且然后将该电能通过节点配电总线32分配给节点电子单元20。在可替换实施例中，不将电能供给电源30，而是，电源30采用内部电源将电能提供给节点电子单元20，该内部电源例如但不局限于多个电池(未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测包括多个断路器的配电系统的方法，该方法包括：以同步方式在所述多个断路器的每一个处采样电力状态；发送所述多个断路器的每一个的所述电力状态到中央控制处理单元；基于所述电力状态确定配电系统中接地故障的出现和位置 ；以及通过打开提供功率给所述位置的所述多个断路器的一个或多个而隔离所述接地故障。

【技术特征摘要】
US 2002-2-25 60/359,544;US 2003-1-6 60/438,1591.一种用于监测包括多个断路器的配电系统的方法，该方法包括以同步方式在所述多个断路器的每一个处采样电力状态；发送所述多个断路器的每一个的所述电力状态到中央控制处理单元；基于所述电力状态确定配电系统中接地故障的出现和位置；以及通过打开提供功率给所述位置的所述多个断路器的一个或多个而隔离所述接地故障。2.根据权利要求1的方法，其中所述同步方式确保所述多个断路器的每一个的所述电力状态在指定时间窗内进行采样。3.根据权利要求2的方法，其中所述窗在约五微秒到约十微秒之间。4.根据权利要求1的方法，其中所述接地故障的所述出现和位置基于相电流值进行确定。5.根据权利要求1的方法，其中所述电力状态为电流。6.根据权利要求1的方法，其中确定接地故障出现和位置包括基于从第一组电流传感器接收的电流值确定接地故障出现和位置；以及基于从第二组电流传感器接收的电流值确定接地故障出现和位置，其中第一组传感器和第二组传感器不同。7.根据权利要求6的方法，进一步包括解决基于第一组传感器的接地故障的第一确定和基于第二组传感器的接地故障的第二确定之间的冲突。8.根据权利要求1的方法，进一步包括为了将接地故障从配电系统电源隔离，确定至少一个断路器打开。9.根据权利要求1的方法，其中隔离所确定的接地故障包括从中央控制处理单元发送消息给多个节点电子单元；以及从每个节点电子单元发送断路器激励命...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉姆詹姆斯普雷莫兰尼，厄图格鲁尔伯坎，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]