一种继电器设备制造技术

至少两个不同的时间常数被用来产生依次被用于输电线路的保护继电器中的极化记忆参考电压。对于大多数情况，使用１．７５周期的相对较小的时间常数，但在其他自动确定的特定工况下，使用较长的１５．７５周期的时间常数。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于输电线路的保护继电器设备，它们采用极化记忆电压作为参考电压，更具体地涉及在产生和更新极化记忆电压时使用的时间常数。本专利技术侧重于极化记忆电压回路的记忆滤波器部分使用的时间常数。极化记忆电压被输电线路的保护继电器，具体说是距离继电器用作参考电压，用来与代表输电线电压的电压量进行比较以确定线路上的可能故障。由本专利技术受让人拥有的第5,410,492号美国专利涉及用于产生和利用极化记忆电压的保护继电器设备；此处将其内容纳入作为参考。正如在’492号专利中所述，正序电压被用来产生正序极化记忆电压。正序电压指的是复合向量线电压VA，VB和VC，均沿正序旋转。正序电压的确定是众所周知的。输电线上三个不同相的电压VA，VB和VC被采样然后通过正序滤波器被滤波以产生正序电压VA1。这一点在’492号专利中有更详细介绍。正序滤波器的输出然后被加至记忆滤波器以产生所需的极化记忆电压，可替代地被称为VA1M或VAP。在’492号专利中提出的特定记忆滤波器布置中，记忆滤波器的输出具有约为4个周期的时间常数，而正序极化记忆电压的持续时间约为20个周期。以VA1做输入时的记忆滤波器输出被直接用作A相电压元件的极化记忆电压。采用类似的布置以产生用于B相和C相元件的极化记忆电压VB1M(VBP)和VC1M(VCP)。记忆滤波器的运行在其输入和输出之间产生一延时，使得输出缓慢上升到输入电压值然后当输入消失时又缓慢地下降。例如，当一非零输入被加至原来是静态、零输入的记忆滤波器时，在滤波器的时间常数内输出(它是极化记忆电压的基础)将上升至输入的63％，而随着输入从最大降为零在滤波器时间常数内输出将下降至最大输入的37％。时间常数越长，正序极化记忆电压持续的时间也越长。如上面简要表明的，以及在’492号专利中介绍的，所产生的正序极化记忆电压然后被继电器中的距离元件利用以确定输电线路的低阻抗状态(故障)的存在。典型地，与现有记忆滤波器相关联的时间常数相对较短，在1-1/2至4个功率信号周期的范围内。尽管短时间常数在大多数情况下是有利的，包括继电器距离元件在特定电压范围的非额定频率响应这样的特定情况，短时间常数允许用于距离元件的极化记忆电压更密切地跟随电力线系统的实际工况，但在一定情况下较长的时间常数确实要好于通常较短的时间常数。例如，当发生近距离(0电压)、反向、持续时间长的三相故障时较长的时间常数就是理想的。如果这种故障持续长于极化记忆电压的持续时间，当极化电压幅值降至电压阈值时反向延伸相距离元件就会动作(dropsout)。长时间常数是理想的另一种情况与电气距离短的线路的正相延伸距离元件有关。对于这种特殊情况，继电器测量到的远方故障的三相电压可以是非常低，从而导致在延时距离元件记时器到时之前极化记忆电压就消失了。尤其是对于三相故障而言，所有三相电压幅值都非常小，到正序记忆滤波器的电压几乎为零。极化记忆电压在继电器跳闸所需的整个时间期间内都必须稳定、可靠和可用。典型地，当到正序记忆滤波器的电压如此之低以至极化记忆电压的幅值降至1伏时，距离元件就被闭锁了，因为极化记忆电压不能再可靠地被用作参考量了。在长时间常数是理想的的另一例子中，如果最新的正序电压确定值的幅值大于极化记忆电压幅值的1.05倍，继电器的安全性就会增加。这种特定的幅值关系在可能发生电压反相的串联补偿线路应用中很重要。电压反相指的是故障相电压与源电压相差90°或更大的情况。尽管正序记忆电压允许继电器在这种与继电器相关的情形下最初能够确定正确的方向，但这种电压反相最终将超过极化记忆电压因而可能得出不正确的方向判断。极化记忆电压的时间常数越长，极化记忆电压可被用来提供正确的方向信息的时间也越长。正如可以看出的，虽然在几种特定情况下长时间常数是理想地，但是当采用长时间常数时短时间常数的更多的一般的优点却被牺牲了。因此，具有一种具有更常规的短时间常数的优点，但也能够在长时间常数是理想的那些情况下提供好的结果的极化记忆电压是理想的。相应地，本专利技术是在包括使用极化记忆电压作为参考电压以确定输电线路上选定的故障工况的多个继电器元件的继电器设备中的一种有用的改进。这种改进包括在极化记忆电压产生装置中用来有选择地在用于所述极化记忆电压的至少两种不同的时间常数之间改变的装置。附图是表示用于本专利技术的极化记忆回路的记忆滤波器和相关逻辑回路的回路图。图中表示的本专利技术是一种在产生正序极化记忆电压(A相、B相和C相)时使用可变时间常数(至少两种不同的时间常数)的回路，时间常数的长度取决于极化记忆电压值与产生记忆电压更新值时所用的正序电压的当前值的相对百分比。在本专利技术中，有两个特定的时间常数，一个时间常数相对较短，它是通常采用的，除非当几种预先确定的特定工况中的一种被满足，这时时间常数就变为相对较长的时间常数。在本案例中，短时间常数为输电线路功率信号的1.75周期，而长时间常数为输电线功率信号的15.75周期。采用短的时间常数时，正序电压的最新值对于新的记忆电压值有较大的影响。采用长的时间常数，正序电压的改变将需更长的时间才完全对记忆电压产生影响。在所示实施例中，正序极化记忆电压是利用正序电压的每一新的采样计算出来的，每一功率信号周期内采样8次。这也可以改变。应当理解根据具体的应用可以采用不同的时间常数，而且更进一步，根据特定的情形和回路的特定设计，还可以采用多于两个，即多个时间常数。两个或多个不同时间常数的采用使得继电器设备总体上对于继电器所保护的输电线上故障的确定更加可靠、用途广泛和安全。尤其是，相对较长时间常数的使用使继电器在几种短时间常数可能会提供不可靠结果的特定场合有好的表现。现在具体参考附图，图中表示用来产生保护继电器中距离元件所用的极化记忆电压的总体回路，图中表示出记忆滤波器12，它响应于连续的正序电压采样VA1K以产生记忆电压VAPK。正序电压采样是通过其它回路得到的，如上面解释的，如通过正序滤波器得到。下标”K”表示当前(最新)采样和/或确定值。最新正序电压采样VA1K被加到记忆滤波器12的双极开关13上，开关13通常处于位置A。在位置A，四分之一的新的(即最近的)正序电压被加到累加回路14。在时间上返回1/2周期(4个采样)的极化记忆电压值的四分之三，它已被存在顺序寄存器16中，也加到累加回路14上，以产生电压VAPK，新的记忆电压值。在所示的实施例中，如上解释的，正序电压VA1的采样是每功率信号周期进行8次，因此正序极化电压VAP的确定也是每周期进行8次。VAP的每一值被加到寄存器16，寄存器中临时存放由累加器14确定的4个连续的VAP值。当前面确定的VAP的值可以被累加回路使用时，4个采样期间(1/2周期)已经过去了。寄存器16中存放的VAP值因而覆盖了被保护输电线路上电压的二分之一个周期。当开关12位于A位置时，累加器14的输出，VAPK，即最新VAP值是相对较短的时间常数，即1.75周期，的结果。当极化记忆电压的新值的相应的构成是四分之一来自正序电压VA1K的最新值和四分之三来自退回1/2周期(4个采样) (以前)时刻的极化记忆电压VAP的值时，就产生这一“短”时间常数。累加器14的输出被作为输入通过开关17加至三相相位旋转回路18，20和22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种继电器设备，包括多个利用极化记忆电压作为参考电压以确定输电线上选定的故障工况的继电器元件，其中，改进包括： 在极化记忆电压产生装置中用来在至少两个用于所述极化记忆电压的时间常数之间有选择地改变的装置。

【技术特征摘要】
US 1995-10-17 5442741.一种继电器设备，包括多个利用极化记忆电压作为参考电压以确定输电线上选定的故障工况的继电器元件，其中，改进包括在极化记忆电压产生装置中用来在至少两个用于所述极化记忆电压的时间常数之间有选择地改变的装置。2.根据权利要求1的继电器设备，包括用来确定根据预先选定的准则自动改变时间常数的装置。3.根据权利要求1的继电器设备，其中一个时间常数相对较短而另一个时间常数相对较长。4.根据权利要求3的继电器设备，其中一个时间常数约为1.75周期而另一时间常数约为15.75周期。5.根据权利要求1的继电器设备，包括确定极化记忆电压是否具有最小预定幅值的装置和如果极化记忆电压没有达到所述最小幅值时用来闭锁一定的继电器元件的装置。6.根据权利要求3的继电器设备，其中正序电压被用来产生极化记忆电压并且当正序电压小于大约5伏时，采用较长的时间常数。7.根据权利要求3的继电器设备，其中当最新的正序电压大于刚刚过去的极化记忆电压的1.05倍时，选用较长的时间常数。8.根据权利要求7的继电器设备，其中较长的时间常数仅被利用约3个周期。9.根据权利要求5的继电器设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里B罗伯特，侯大庆，
申请(专利权)人：斯维则工程实验室公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]