《电路保护系统的制作方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路保护系统的制作方法（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电路保护系统的制作方法专利名称：电路保护系统的制作方法技术领域：本发明主要涉及配电系统，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。背景技术： 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
2、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
3、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。发明内容一方面，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
4、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
5、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。本发明
6、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。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
7、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，通过本发明可以想到，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
8、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
9、、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，通过本发明可以考虑CCPU2
10、8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
11、路16电流的二次侧电流，使得第一信号36就是二次侧电流。模块30发送一个或多个第二信号38给电路断路器14和/或从电路断路器14接收一个或多个第二信号38。第二信号38可以代表断路器14的一个或多个状况，比如，但不限于，可分离触头24的一个位置或者状态、一个触发加载开关状态、一个闭锁状态或情况、以及其他。另外，模块30被配置成通过向断路器发出一个或多个第三信号40来操作或动作电路断路器14，以此来按需要打开/关闭可分离触头24，比如开/关命令或信号。在第一个实施例中，电路断路器14不能打开触头24，除非由系统26指示可以这么做。系统26利用数据网络32来从模块30进行数据获取和与模块进行数据通
12、信。相应地，网络32被配置得能在CCPU28和模块30之间提供所需水平的通信容量和业务管理。在具体实施例中，网络32可以被配置成不能在模块30之间进行通信(也就是，没有模块与模块之间的通信)。另外，系统26可以配置成能够提供一个一致的故障响应时间。在这里的使用中，系统26的故障响应时间定义为当故障状况发生的时间与模块30向相关的断路器14发出跳闸命令的时间之间的差。在具体实施例中，系统26的故障响应时间小于60Hz波形的一个周期。例如，系统26可以具有大约3毫秒的最大故障响应时间。网络32的结构和操作协议配置成可以提供前面所述通信容量和响应时间。例如，网络32可以是具有图1所示的星型拓扑的以太
13、网。在具体实施例中，网络32是一个全双工的网络，具有通常由除去和/或禁止的以太网使用的冲突检测多路存取(CSMA/CD)协议。再者，网络32是一个为避免冲突的可切换的以太网。在所述结构中，网络32提供了至少是大约100Mbps(兆位每秒)的数据传输速率。例如，数据传输速率可以是大约1Gbps(吉位每秒)。另外，CCPU28与模块30之间通过网络32的通信可以进行管理以优化网络32的使用。例如，网络32可以通过调整一个或者多个消息的大小、消息的频率、消息的内容和/或网络速度来进行优化。再者，网络32提供的响应时间包括计划的通信、固定的消息长度、全双工操作方式、和避免冲突的交换机，以至于所有消息都
14、在下一组消息计划到达以前被移到CCPU28中的存储器中。这样，系统26可以在一个中央位置和以集中的方式执行所需的控制、监视、和保护功能。需要认识到的是上述的数据网络32是通过具有特殊结构、拓扑、和数据传输协议的以太网为例子进行描述的。当然，本发明考虑了任何能够保证所需传输容量和一致的故障响应时间以满足执行所需功能的数据传输网络的使用。具体实施例在CCPU28和模块30之间获得了子周期传输的时间和全部采样数据，以便用与传统设备相关的精度和速度，为多模块执行所有配电功能。CCPU28可以相互依赖地执行支路保护、区域保护和继电器保护，因为所有的系统信息在一个中心位置，即CCPU。另外，CCPU28能
15、对中心位置的系统信息执行一个或多个监视功能。因此，系统26提供了一个现有系统没有考虑的相关并且集成的保护、控制和监视方法。例如，系统26以低成本和系统易安装的方式来集成并协调负载管理、馈线管理、系统监视和其他系统保护功能。模块30的一个具体实施例如图2所示。模块30包括微处理器42、数据总线44网络接口46、电源48和一个或多个存储设备50。电源48配置成从第一电源52和/或第二电源54接收功率。第一电源52可以是一个或多个不间断电源(未示出)、多个电池(未示出)、电力母线(未示出)和其他电源。在图示的实施例中，第二电源54是从传感器34获得的二次电流。电源48配置成从第一和第二电源52、54
16、提供功率56至模块30。例如，电源48可以提供功率56至微处理器42、数据总线42、网络接口44和存储设备50。电源48也配置成提供第四信号58至微处理器42。第四信号58示出哪个电源提供功率至电源48。例如，第四信号58可以指出电源48是接受来自第一电源52、第二电源54、还是来自第一第二电源两者的功率。网络接口46和存储设备50通过数据总线44与微处理器42进行通信。网络接口46能够与网络32连接，这样微处理器42能与CCPU28进行通信。微处理器42接收第一信号36和第二信号38的数字显示。第一信号36是由传感器34采集的连续的模拟数据，而第二信号38是来自断路器14的离散模拟数据。因此，从模块30传至CCPU28的数据是实际电压、电流和设备状态的数字显示。例如，第一信号36可以是电路16中指示电流和/或电压的模拟信号。相应地，系统26通过网络32向CCPU28提供实际的原始参数或离散的电气数据(例
