[发明专利]多重保护继电器中的分布式逻辑

说明书

本发明一般涉及用于配电系统的数字保护继电器。更具体地说，本发明涉及一种数字保护继电器和系统，用于对配电系统提供增强的保护和监视功能。

用于监视配电系统并对配电系统提供保护控制的数字保护继电器是熟知的。此处使用的术语“配电系统”包括用于产生、输送与/或分配电力到用户的系统和系统的元件。这种继电器一般被连接到配电系统上的一点，用于监视电流、电压或其它参数，并且在某个特定的状态发生时提供保护控制(例如通过提供控制信号，使和继电器相关的系统的一部分的电源被切断)。保护继电器的功能可以以许多方式被增强。例如，数字保护继电器包括微处理器，其使用户能够确定在某个状态下保护继电器将如何起作用。

按照惯例，保护继电器逻辑一直受到相当的限制。任何非通常的应用，其中涉及互锁，阻塞或监视功能一般通过硬连线接点输入和输出来实现。这种需要辅助元件和接线的方法使得许多逻辑方案极难实现。

使用户能够在一个继电器内通过编程来实现逻辑功能的柔性的逻辑方案是公知的。这种继电器一般包括用于实现预定功能的固定的逻辑，和可以由用户控制来实现附加功能的可变逻辑。一般地说，具有可编程逻辑的继电器接收模拟和数字输入，并使用这些输入产生模拟和数字输出。如果需要相对简单的方案，则使用接点输入阻塞继电器的测量元件，当对测量元件编程时进行这种选择。较复杂的逻辑方案可以在一个继电器中被编程。例如，如果需要具有一个接点输入的闭合状态和相欠电压元件的操作状态，以便阻断相时过流继电器的操作，则应当把逻辑编程为使两个输入相“与”，以便产生一个有效的输出，然后所述输出在把相时过流元件编程被用于阻断输入时被选择。

虽然已知的在保护继电器中的可编程逻辑可以把所需的辅助元件和连线减到最少，并且可以使用更复杂的逻辑方案，但是仍然有些限制，因为一般具有许多在操作上和配电系统相关的保护继电器。

保护继电器之间的通信是公知的。例如，US5838525披露了一种用于保护继电器中的高速单极跳闸逻辑。所述的系统包括一个远方保护继电器，其产生一个表示检测到故障的引导信号，并把所述引导信号传递给和在配电线路上的一个不同位置相关的本地保护继电器。本地保护继电器使用收到的引导信号来监控单极跳闸操作。

还已经知道一些更复杂的通信方案。例如，电力研究院(EPRI)已经制定了一套被称为UCA2.0的通信标准“Generic ObjectOriented Substation Event(面向对象的一般性子站事件)”(GOOSE)。GOOSE基于对网络上的其它同级装置的继电器的数字输出状态的异步报告。GOOSE信息被设计成一种短的、高优先权的和以高的可靠性进行通信的信息。为了实现可靠性，GOOSE信息在其有效时一直被重复。GOOSE信息不需要被确认，因而可以被多点传送。GOOSE规范含有用于表示数字点状态信息的128个位对的空间。GOOSE规范提供32个“DNA”位对，它们是表示预定事件的状态位。所有剩余的位对是“UserSt”位对，它们是表示用户定义的事件的状态位。UCA 2.0规范包括用于处理发送装置和接收装置之间的通信丢失的特征。当任何被包括的点改变时，或者在规定的时间间隔之后(“缺省的更新”时间)，如果状态没有发生变化，每个发送装置在成功地加电时发送GOOSE信息。所述发送装置还发送“保持时间”，其被设置为预定的缺省时间的3倍。

当保护继电器具有通信能力时，控制逻辑一般是预先确定的、预先编程的或者涉及在通信的保护装置之间建立主从关系。执行控制逻辑也需要在继电器之间进行相当复杂的布线。这种保护继电器和方法的缺点在于，它们限制了提供多种保护方案，或者使得难于提供多种保护方案。

保护继电器包括可编程的控制逻辑，并且能够把可编程的控制逻辑的输出传递给和同一个配电系统相关的远方保护继电器，这些应当是需要的，以便提供增强的保护和控制功能。提供增强的控制功能和用于提供配电系统的增强的保护控制的结构选择，以及能够比在和网络相关的每个保护继电器中的编程逻辑执行更复杂的逻辑方案，这些也是需要的。然而，已知的保护继电器和保护方案不能满意地实现这些目的。

本发明通过对配电网提供功率控制和监视系统克服了现有技术的缺点，并且提供了附加的优点，所述配电网包括多个数字保护继电器，其包括可编程的逻辑，并且其可以通过对等的通信网络传递控制逻辑的输入和输出。每个数字保护继电器包括用于连接配电系统和至少一个通信端口的设备、终端、装置或器具，以便连接对等的通信网络。所述对等的通信网络最好是以太网。

图1是适合于实现本发明的继电器的功能方块图；

图2是在本发明的实施中的可编程的逻辑特性表；