在发电过程中使用的保护和控制系统技术方案

一种保护和控制系统包括用来监视这一保护和控制系统中的一个设备状态的状态探测装置（１００），例如是一个高压电路中的保护继电器。状态探测装置包括一个变换装置（１０１），它将一个输入信号变换成脉宽调制信号，以及一个比较装置（１０３），用来监视脉宽调制信号，以确定设备的状态。脉宽调制信号的符号－间隔比随着输入电压的增大而减小，在输入电压的范围内尽量减少功率耗散。状态探测装置可以和一个保护开关装置构成一个整体，也可以设想用在其他场合。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到在发电和输配电领域中使用的保护和控制系统的改进，特别涉及到一种改进的状态探测装置结构，用来监视构成这种系统一部分的各装置的状态，例如是继电器，断路器，断流器，绝缘子和类似的保护性开关装置。例如，公知的保护继电器包括适当的电路，用来监视电力系统电路的状态，从而确定在何时令电路的断路器跳闸。保护继电器的输出触点可以用来直接驱动断路器的跳闸线圈，或者是通过与检测到一种现象的继电器相联系的状态探测装置向另一个保护继电器发信号。用来将保护继电器(或任何其他外部设备)的输出触点连接到另一个保护继电器的状态探测装置的这种电路被称为状态电路。这种状态电路需要有外部电源才能工作。保护继电器电路是由与被保护电路保持独立的电源来驱动的。在多数情况下，保护继电器是由一个独立的电池电源供电的。根据设备的种类，采用的电源有24/27V，30/34V，48/54V，110/125V或是220/250V。这种电源也被用来为状态电路供电。在任何具体设备中都可以采用一种以上的电池电压。为了改善可靠性，通常将保护继电器装在不通风的外壳中。因而就要求从根本上降低装在这种外壳中的电路的功率耗散。典型的保护继电器包括能够使许多保护继电器和其他有关的外部设备之间相互作用的状态探测装置。状态探测装置可以和装在不通风外壳内的保护继电器电路是一个整体。保护继电器可以使用传送到状态探测电路的信号配合着自身的监视电路获得的数据来确定在何时通过它的输出触点启动跳闸动作。状态探测装置具有两种限定的状态一种状态指示“有效信号”，此时出现在其输入端上的信号高于一个给定的门限值，另一种状态指示“无信号”，此时没有电压，或者是有一个小于门限值的电压。当然，状态探测装置也可以用来监视除继电器之外的其他装置的输出状态。可以将其装在各种各样的控制或监视系统中，或者是用在需要故障监视或一般状态监视的其他任何场合。状态探测装置的设计必须满足多方面的限制。它需要在电池电压上能够承受噪声，不会产生错误信号，同时又要在检测到真实信号时提供快速响应。如果将其装在一个密封的外壳内，它消耗的功率应该尽量小，并且应该能够便于改用不同的电池电压来操作。有几种现有技术的状态探测装置结构已经能够在一定范围内适应不同额定值的电源电压。有一种公知的结构是采用由电池电压供电的衡流电路。电路从电池电源吸取恒定的电流，用来驱动一个光电隔离器。只要吸取的电流能超过光电隔离器的导通门限，光电隔离器就产生“有效信号”输出。这是由光电隔离器的电流变换比而决定的。如果没有电池电压或是因下降过多而使电路不能吸取电流，光电隔离器就不产生输出，反映出没有信号。采用衡流电路的问题在于电路在高电源电压时比低电源电压要消耗更多的功率(因为功率＝电流乘以电压)。因此，具有足够的灵敏度能够用最低预期电池电压(例如24/27伏)工作的衡流式电路在最高预期输入电压(例如220/250伏)时就会产生过多的功率耗散。按照另一种结构，有人提出按照固定的周期对输入电压周期性采样。电流在采样间隔的时间段可以通过光电隔离器。在电路中采用适当选值的线性元件诸如电阻和电容来设定电流电平。只要能知道用户的系统中规定的电池电压，就可以提供采用最合适的线性元件的各种电路来满足用户的需求。这样就能将保持最小的功率消耗。遗憾的是，这样会限制电路只能使用规定的电源电压，如果使用不同的电路就可能会损坏。本专利技术的目的是至少在局部上克服现有技术的系统中存在的上述缺点。按照本专利技术的第一方面提供了一种在发电和输配电领域中使用的保护和控制系统，该系统包括用来监视系统中的至少一个设备状态的状态探测装置(100)；该装置包括变换装置，适合接收一个代表设备状态的输入信号，并且将这一输入信号变换成脉宽调制信号，脉宽调制信号的符号-间隔比随着输入信号的值而减小，以及比较装置，用来将脉宽调制信号的符号-间隔比和一个参考值相比较，并且在比较结果满足预定标准时产生一个状态指示信号。在本专利技术所提供的装置中，输入信号被变换成一种脉宽调制的波形，波形的符号-间隔比随着输入电压增大而变化。如果让符号-间隔比随着输入信号值的增大例如是输入电压的增大而减小，就能够保证低电压时的功率耗散类似高电压时的功率耗散。脉宽调制信号的每一个循环内可能包括单个导通期(符号)和单个关断期(间隔)。当然也可以设想采用其它的脉宽调制波形。产生状态信号的设备可以包括任何设备，装置或电路，从中可以获得指示诸如开关状态或电压电平等的信号。它可以是一种包括保护继电器的设备，其状态信号包括代表继电器开关状态的信号。这样的状态信号能够指示继电器触点的开、关状态。或者是可以设想状态探测电路的输入是来自其他设备的信号。例如它可以是从需要监视的电路中的一点获取的电压。它可以直接或间接地测量电池电压，例如是和一个继电器或其它设备有关的电源电池。在这种情况下可以用状态探测装置来监视电池电压。状态探测装置的典型输入信号是DC电压。或者也可以是交流电压。在后一种情况下，变换装置可以与一个整流器相关联，在输入到变换装置之前整流器将交流电压变换成一个DC电压信号。无论哪一种情况，脉宽调制波形的符号-间隔比都随着电压值的增大而减小。该装置最好包括为比较装置提供一个用户规定的预置参考值的装置。这样就能通过改变参考值而使这种装置适应不同的输入电压。不需要更换具体的元件，从而可以通过为需要监视的信号选择适当的参考值，以便于用这种装置来监视各种设备的状态。按照惯例可以将参考值存储在存储器中，用比较装置访问存储器，从中读出预置的参考值。存储器可以是一种电子存储器，例如是静态或动态随机存储器。该装置进一步包括一个光电隔离器，用来将提供给比较装置的输入信号从电气上与变换装置隔离。该装置还可以包括用连接到变换装置输入端的电池电源产生一个内部低压电源的装置。它可以包括一个电压调节器，并且可以为比较装置提供一个电源。变换装置可以包括适合输出脉宽调制信号的定时器电路装置。定时器电路装置包括一个产生周期性控制信号例如是脉冲波形的非稳态第一定时器/振荡器电路，为一个输出脉宽调制信号的单稳态第二定时器/振振荡器电路提供一个触发器。变换装置还可以进一步包括一个在电路上串连的开关装置，一个电阻，和一个电容，用连接的开关装置接收输入信号，从而在开关装置闭合时，电容按照一个由输入信号的值(和元件值)决定的速度充电，用第二定时器/振荡器电路的输出控制开关装置的打开和闭合。还可以包括跨接在电容上的第二开关装置，在第二开关装置闭合时，电容通过它放电，而在第二开关装置打开时不会放电，这样就能让电容通过第一开关装置充电，第二开关装置的打开和闭合也是由第二定时器/振荡器电路的输出控制的。两个开关装置的动作是相反的，也就是当一个打开时另一个就闭合。可以为电容提供监视装置，用来向第二定时器/振荡器电路输出电容两端充电电压的大小，第二定时器/振荡器电路具有门限装置，当电容两端的电压达到门限值时，使第二定时器/振荡器的状态信号输出无效。第二定时器/振荡器电路输出的脉宽调制信号可以为光电隔离器提供一个输入，使光电隔离器向比较装置输出一个脉宽调制输出信号。当第二定时器/振荡器电路的输出超过隔离导通电压时，光电隔离器的输出得以维持，在低于这个隔离导通电压时则无效。比较装置可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在发电和输、配电中使用的保护和控制系统，该系统包括连接成监视系统中的至少一个设备的状态的状态探测装置（１００）；该装置的特征在于：变换装置（１０１），适合接收一个代表设备状态的输入信号，并且将这一输入信号变换成脉宽调制信号，脉宽调制 信号的符号－间隔比随着输入信号的值而减小，以及比较装置（１０３，２０５），用来将脉宽调制信号的符号－间隔比和一个参考值相比较，并且在比较结果满足预定标准时产生一个状态指示信号。

【技术特征摘要】
GB 2000-2-1 0002140.21.一种在发电和输、配电中使用的保护和控制系统，该系统包括连接成监视系统中的至少一个设备的状态的状态探测装置(100)；该装置的特征在于变换装置(101)，适合接收一个代表设备状态的输入信号，并且将这一输入信号变换成脉宽调制信号，脉宽调制信号的符号-间隔比随着输入信号的值而减小，以及比较装置(103，205)，用来将脉宽调制信号的符号-间隔比和一个参考值相比较，并且在比较结果满足预定标准时产生一个状态指示信号。2.按照权利要求1的保护和控制装置，其特征是状态探测装置的输入信号包括直流电压。3.按照权利要求1的保护和控制装置，其特征是状态探测装置的输入信号包括交流电压，变换装置(101)与一个整流器相关联，该整流器在交流电压输入到变换装置之前将交流电压变换成直流电压。4.按照前述任何一项权利要求的保护和控制装置，其特征是状态探测装置包括为比较装置(205)提供一个可由用户限定的预定参考值(201)的装置(208)。5.按照前述任何一项权利要求的保护和控制装置，其特征是将参考值存储在存储器(208)中，用比较装置(205)访问存储器。6.按照前述任何一项权利要求的保护和控制装置，其特征是进一步包括一个光电隔离器(102)，用来将提供给比较装置(103)的输入信号从电气上与变换装置(101)隔离。7.按照前述任何一项权利要求的保护和控制装置，其特征是状态探测装置进一步包括用来从变换装置(101)的输入产生一个内部低压电源的装置(Vaux，Vreg)。8.按照前述任何一项权利要求的保护和控制装置，其特征是变换装置(101)包括适合输出脉宽调制信号的定时器电路装置。9.按照权利要求8的保护和控制装置，其特征是定时器电路装置包括一个产生周期性控制信号的非稳态第一定时器/振荡器电路(111)，为一个输出脉宽调制信号(113)的单稳态第二定时器/振荡器电路(112)提供一个触发器。10.按照权利要求9的保护和控制装置，其特征是变换装置(101)进一步包括在电路上串连的一个开关装置(105)，一个电阻(106)，和一个电容(107)，用连接的开关装置接收输入信号，从而在开关装置闭合时，电容按照一个由输入信号的值决定的速度充电，用第二定时器/振荡器电路(112)的输出控制开关装置(105)的打开和闭合。11.按照权利要求10的保护和控制装置，其特征是变换装置(101)进一步包括跨接在电容(107)上的第二开关装置，在第二开关装置闭合时，电容通过它放电，而...

【专利技术属性】
技术研发人员：RT普里斯，
申请(专利权)人：阿雷瓦TD股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]