CN104412478A - 用于保护电源架的电源架保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源架保护装置(1)，其接收基于电源架管理装置(5)所用熔丝(4)的状态的熔丝输入(3)、和与电源架(8)的电力线(7)之一的欠电流相关的欠电流输入(6)，处理基于熔丝状态的熔丝输入(3)和欠电流输入(6)，并且检测另一电源架(8)中的断线(9)。

Description

用于保护电源架的电源架保护装置及方法

技术领域

本发明涉及保护电源架(power bay)。本发明特别涉及管理电源架***的电源架内的阻抗保护。

背景技术

阻抗保护经常称为距离保护，用来保护变电站中的输电线或供电线。这种距离保护通常具有的功能如合闸于故障(switch onto fault)、供电振荡检测(Power swing detection)、熔丝熔断、断线、悬挂式辅助跳闸(Carried aidedtripping)、故障***、自动重合闸(Auto reclosure)、三相不一致等。任何保护方案的基本保护原理是，对于其保护区内的故障它必须操作，以及，对于其保护区外的故障它应当绝对稳定。

在某些情况下，距离保护方案可能会有误操作，也就是，对于无故障状态，距离保护方案得到激活。这种情形之一是，在一架中发生熔丝熔断，伴随另一架中发生断线。如果在另一架中发生断线故障，它产生不平衡电流。如果不平衡电流大于门限，那么，熔丝熔断算法立即重置。阻抗保护得到解锁。由于在熔丝熔断的相中测得的电压为零，由阻抗保护测得的阻抗也将为零。这里，阻抗保护将故障看成近似于导线中的故障，并且，它向断路器发出跳闸。距离保护方案的这种操作在这里被称为误操作。因此，对于无故障状态而言，距离保护方案不必跳闸该线路。如果这是给不同公用事业如工业、商业和交通等馈电的重要供电线，将对公用事业形成中断供电，并导致巨大损失。

发明内容

本发明的目的是管理处于无故障状态情况下的电源架。

由根据权利要求1的电源架保护装置以及根据权利要求5的用于管理电源架***内的电源架的方法实现本发明的目的。

根据电源架保护装置的一种实施例，本装置接收基于电源架管理装置所用熔丝的状态的熔丝输入、和与电源架的电力线之一的欠电流相关的欠电流输入。电源架保护装置处理熔丝输入和欠电流输入，并且检测另一电源架中的断线。基于另一电源架中的断线的检测，电源架保护装置生成指令，用于封锁由电源架管理装置施行电源架阻抗保护。这减少了人工介入，并且自动封锁电源架阻抗保护的施行。

根据电源架保护装置的另一实施例，其中，用于封锁电源架阻抗保护的施行的指令是二进制值。电源架保护装置还包括触发模块，其接收基于电源架管理装置所用熔丝的状态的熔丝输入，并且生成触发信号。电源架保护装置使用该触发信号、和与欠电流相关的欠电流输入，并且检测另一电源架中的断线。这使阻抗保护封锁的施行更加简单。

根据电源架保护装置的又一实施例，电源架保护装置接收基于架中各电力线中的不平衡电压的第一输入、和基于架中各电力线中流动的不平衡电流的第二输入，处理第一输入和第二输入，并且如果第一输入是关于存在不平衡电压，而第二输入是关于不存在不平衡电流，则生成基于电源架管理装置所用熔丝的状态的熔丝输入。这提供用于电源架管理装置与电源架保护装置之间的双向耦合，并且减少在检测另一电源架中的断线时的人工干预。

附图说明

下面，参照附图中所示的实施方式，进一步描述本发明。所示的本装置和方法的实施方式是出于说明而非限制本发明的目的。附图包括下列图，其中：

图1示意性图示电源架***中发生的误操作状态；

图2示意性图示与电源架管理装置耦合的电源架保护装置；以及

图3示意性图示使用触发信号的电源架保护装置、以及与电源架管理装置耦合的电源架保护装置。

具体实施方式

在通过不同实施方式说明***的功能之前，先对本文所使用的一些术语进行说明。

“电源架***”是具有通过母线连接的不同电源架的电站。这些变电站用作经由输电机构至其它次级站或最终用户的供电者。

“电源架”是电源架***的一部分，通过母线与其它电源架连接。

“电力线”是电源架中输电的导体。

“熔丝”是一种机制，通过它管理电源架中的过电流。熔丝连接在变压器次级侧与电源架保护装置之间，使得无论何时异常电流流动时，使熔丝熔断，并且激活电源架管理装置中的熔丝熔断机制。

“熔丝熔断”指一种状态，与电源架管理装置耦合的变压器次级侧中的熔丝熔断，测量电源架中电压的某些测量回路可能错误地识别零电压，以及，由于负载电流会导致不希望有的跳闸。因此，每逢有熔丝熔断时，阻抗保护需要被封锁。通常用存在不平衡电压并且不存在不平衡电流来监测熔丝熔断。如果这两个状态都满足，则封锁阻抗保护，并且向操作人员发出告警，检测到熔丝熔断。熔丝熔断检测可以基于零序或负序工作。这取决于网络直接接地或高阻抗接地的类型。对于直接接地***将使用零序，而对于高阻抗接地将使用负序。

“熔丝输入”可以是值或变量、电信号或机械信号或组合、或任何其它类型的输入，其基于电源架管理装置所用熔丝的状态。

“断线”指电源架***中任何架的电力线中的故障。这些故障将不导致相电流中的增加，因此，不能被正常过流功能检测到。然而，它们产生不平衡电流，其将被这种算法检测到，并且，向操作人员发出检测到断线的告警。

“电源架管理装置”、“电源架保护装置”、以及“触发模块”通常是处理器，其是响应于并且处理执行功能所用的基本指令的逻辑电路。它们可以是适于执行功能的个人计算机的中央处理单元、或多用途的微处理器，其是接收数字数据作为输入、根据存储在其存储器中的指令处理所述数据、并且提供结果作为输出的多用途可编程装置，或者适于执行根据本发明的电源架管理装置和/或电源架保住装置和/或触发模块的功能的任何其它计算装置。然而，在说明附图的同时，通过这里的功能说明电源架管理装置、电源架保护装置、以及触发模块之间的技术差异。

“欠电流”指电流值低于正常或额定值。

“不平衡电流”、“不平衡电压”—如果三相电压以及电流具有相同幅值，并且相对于彼此按120°移相，则三相电力***称为平衡或对称。如果这些条件的任一项或两项不满足，则***称为不平衡或不对称。

“封锁阻抗保护的实现所用的指令”可以是值、或变量、电信号或机械信号或其组合、或任何其它类型的输入，其将由电源架保护装置生成，用于封锁阻抗保护的施行。

“触发信号”可以是电子信息，其为二元动作或二进制值或其组合的表示，由触发模块使用熔丝输入生成。

“欠电流输入”可以是与流过电源架的欠电流相关的值、或变量、电信号或机械信号、或其组合。

“第一输入”可以是基于架中各电力线中不平衡电压的值、或变量、电信号或机械信号、或其组合。

“第二输入”可以是基于架中各电力线中流动的不平衡电流的值、或变量、电信号或机械信号、或其组合。

最初，为了理解关于误操作状态发生的原因，在图1中示出电源架***的示意性图示。

在图1中，示出电源架***2，其中不同电源架8以单母线配置连接。在一个电源架8中，三个熔丝4之中的一个熔丝4，15被熔断。此处将有不平衡电压，而没有不平衡电流。熔丝熔断算法将立即封锁熔丝4，15被熔断所在电源架8的电源架管理装置5中的距离保护机制。电源架管理装置5产生给操作人员的告警。直至操作人员处理该熔丝熔断、并更换熔丝4，15，距离保护机构才保持施加于电源架管理装置5。

如果在操作人员更换熔丝4，15之前发生另一故障，则突然将有电流的升高，并且形成不平衡电流，并且如果不平衡电流超过设定的门限，那么，再次自动检测到熔丝熔断，并且，电源架管理装置5的距离保护机构进行跳闸。

图1中描述了上述情形，其中，操作人员还未更换熔丝4，15(即：此电力线7测得零电压)，在另一电源架8任一个中突然出现了断线9，这形成不平衡电流。如果不平衡电流达到大于门限设定，则熔丝熔断状态得到重置，其解锁阻抗保护。由于使熔丝4，15故障所在的电力线7中测得电压为零，所以测得阻抗也将为零。这里，阻抗保护将此故障看成导体中的故障，并且其向断路器发出跳闸。距离保护方案的这种操作在这里称为误操作。

因此，对于没有故障状态而言，电源架管理装置5的距离保护将会没有必要地跳闸电力线7。如果这种电源架***2是重要供电线，其给不同公用事业诸如工业、商业、交通运输业等供电，其形成中断供电，并导致对公用事业的巨大损失。所以，应当依靠一些算法来防止上述情形期间阻抗方案的误操作。下面具体说明该算法。

讨论图2和图3时，参照图1。

图2示出了电源架管理装置5与电源架保护装置1之间耦合的示意图。

电源架管理装置5接收基于架8中各电力线7中不平衡电压的第一输入13、以及基于架8中各电力线7中流动的不平衡电流的第二输入14，进一步处理第一输入13和第二输入14，并且如果第一输入13是关于存在不平衡电压，而第二输入14是关于不存在不平衡电流，则生成基于熔丝4状态的熔丝输入3。

电源架保护装置1自电源架管理装置5接收基于熔丝4状态的熔丝输入3、以及与电源架8的电力线7之一的欠电流相关的欠电流输入6，处理基于熔丝状态的熔丝输入3和欠电流输入6，以检测另一电源架8中的断线9。可选择地，电源架保护装置1无需自电源架管理装置5接收基于熔丝4状态的熔丝输入3，而是可以由操作人员将熔丝输入信息3手动方式输入电源架保护装置1。

基于另一电源架8中的断线9的检测，电源架保护装置1进一步生成指令10，用于封锁由电源架管理***5施行电源架8的阻抗保护。可选择地，电源架保护装置1无需生成用于封锁电源架8的阻抗保护施行的指令10，而是电源架保护装置1仅仅检测另一电源架8中的断线9，并且告警操作人员，操作人员进一步触发对由电源架管理装置5施行的电源架8阻抗保护的封锁。

电源架保护装置1通过电气耦合和/或数据耦合与电源架管理装置5耦合，其中，耦合是通过外部电气和数据连接。外部数据连接包括无线数据连接如Wi-Fi、蓝牙等。在可选实施方式中，电源架保护装置1可以是电源架管理装置5的子部分，并且通过内部电气连接和/或内部数据连接耦合，其中，内部连接指电源架管理装置5的不同模块内的数据和/或电气连接，以及，这种模块之一是电源架保护装置1。

图3示出了电源架管理装置5与电源架保护装置1之间耦合的另一实施例。为了方便，这里只对除图2中电源架管理装置5与电源架保护装置1之间耦合之外的方面进行说明。在图3的实施例中，电源架保护装置1进一步包括触发模块11，其接收基于熔丝4的熔丝状态的熔丝输入3，并且生成触发信号12。电源架保护装置1使用触发信号12和欠电流输入6，以识别另一电源架8中的断线9的检测。电源架保护装置1生成信息10，其用于封锁电源架8的阻抗保护的施行，是一种二进制值。

虽然参照某些实施方式对本发明进行了具体描述，但应当理解，本发明并不局限于这些精确的实施方式。相反，考虑到本披露描述了用于实践本发明的现行最佳模式，对于本领域技术人员而言，自己可以做出许多修改和变化，而不脱离本发明的范围和精神，因此，本发明的范围由所附权利要求限定，而非由上文描述限定。权利要求的等效置换的意义以及范围内的所有变化、更改、变更，都应视为在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种电源架保护装置(1)，适于接收基于电源架管理装置(5)所用的熔丝(4)的状态的熔丝输入(3)、和与电源架(8)的电力线(7)之一的欠电流相关的欠电流输入(6)，处理基于熔丝状态的所述熔丝输入(3)和所述欠电流输入(6)，以检测另一电源架(8)中的断线(9)。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，基于另一电源架(8)中的断线(9)的检测，所述装置(1)还适于生成指令(10)，用于封锁由所述电源架管理装置(5)施行所述电源架(8)的阻抗保护。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其中，用于封锁所述电源架(8)阻抗保护的施行的指令(10)是二进制值，所述电源架保护装置(1)进一步包括：

-触发模块(11)，适于接收基于所述电源架管理装置(5)所用熔丝的状态的熔丝输入(3)，并且适于生成触发信号(12)，

其中，所述电源架保护装置(1)适于使用所述触发信号(12)和所述欠电流输入(6)，以检测另一电源架(8)中的断线(9)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其中，所述电源架管理装置(5)适于接收基于所述架中的每条电力线(7)中的不平衡电压的第一输入(13)、和基于所述架(8)中的每条电力线(7)中流动的不平衡电流的第二输入(14)，处理所述第一输入(13)和所述第二输入(14)，并且，如果所述第一输入(13)是关于存在不平衡电压，而所述第二输入(14)是关于不存在不平衡电流，则生成基于熔丝(4)的状态的熔丝输入(3)。

5.一种用于保护电源架的方法，包括：

-由电源架保护装置(1)接收基于电源架管理装置(5)所用的熔丝(4)的状态的熔丝输入(3)、和与所述电源架(8)的电力线(7)之一的欠电流相关的欠电流输入(6)，以及

-由所述电源架保护装置(1)处理基于熔丝状态的所述熔丝输入(3)以及所述欠电流输入(6)，并且检测另一电源架(8)中的断线(9)。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

-基于另一电源架(8)中的断线(9)的检测，由所述电源架保护装置(1)生成指令(10)，用于封锁由所述电源架管理装置(5)施行所述电源架(8)的阻抗保护。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，用于封锁所述电源架(8)的阻抗保护的施行的指令(10)是二进制值，所述方法进一步包括：

-接收基于所述电源架保护装置(1)的所述电源架管理装置(5)所用的熔丝状态的所述熔丝输入(3)，并且由触发模块(11)生成触发信号(12)，

-使用所述触发信号(12)和所述输入(6)，以便由所述电源架保护装置(1)检测另一电源架(8)中的断线(9)

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，包括：

-由所述电源架管理装置(5)接收基于所述架(8)中的每条电力线(7)中不平衡电压的第一输入(13)、和基于所述架(8)中的每条电力线(7)中流动的不平衡电流的第二输入(14)，

-如果所述第一输入(13)是关于存在不平衡电压，而所述第二输入(14)是关于不存在不平衡电流，则由所述电源架管理装置(5)处理所述第一输入(13)和所述第二输入(14)，并生成所述熔丝输入(3)。