[发明专利]电路保护系统

说明书

技术领域

本公开通常涉及配电系统，更尤其涉及用于提供多个区保护功能的电路保护系统的方法和装置以用于贯穿系统的区保护。 

背景技术

在配电系统中，电力被分配到不同的负载，并且典型地被划分到分支电路，所述分支电路提供电力到指定的负载。分支电路也可以被连接到其它的电力分配装置。 

由于对系统中如故障或过载的异常电力情况的关注，提供电路保护设备或电力开关设备，如电路断路器，以保护电路是公知的。电路断路器追求防止或最小化损坏，并且一般为自动起作用。电路断路器还追求在故障状态下的电力供应中断的范围和持续时间的最小化。 

配电系统包括不同的分配级，每一级的功率流(power flow)通过电路断路器控制。在故障或过载的情况下，最靠近故障的电路断路器需要尽可能快地跳闸以中断功率流，并避免对配电系统的损坏。为了保证只有系统的所需部分被断开，上游电路断路器必须被限制在有限的时间延迟(或通过相反时间-电流关系的延迟)不会跳闸，以使得下游电路断路器清除故障。在故障下游导致不期望的高通泄能量(let through energy)的情况下这引起上游电路断路器跳闸时间中的时间延迟。通泄能量发生在上游断路器应当跳闸时，但上游断路器被配置为等待时间周期以允许下游断路器跳闸，在该时间周期期间持续的流被通泄。 

配电系统的设计必须为不同断路器单独地建立跳闸设置，使得断路器被协调成具有跳闸时间曲线，所述曲线在配电系统的分配级的上游方向上或级联设置中延迟跳闸时间。图1示出了示例性的现有技术配电系统10的示意图。现有技术配电系统10包括多个电路断路器12。现有技术配电系统10的一个支路17包括多个级14。该多个分配级包括具有包含在分配板中的电路断路器的第一级16，具有包含在子分配开关板中的电路断路器的第二级18，具有包含在电力分配开关板中的电路断路器的第三级20，以及具有包含在主开关板中的电路断路 器的第四级22。相对于功率流，第一级16的电路断路器连接到第二级18的下游，第二级18的电路断路器连接到第三级20的下游，以及第三级20的电路断路器连接到第四级22的下游。例如，第一级16包括20安培的电路电路器，第二级18包括100安培的电路断路器，第三级包括1200安培电路断路器下游的400安培的电路断路器，以及第四级包括4000安培的电路断路器。 

诸如现有技术配电系统10的这种现有系统无法清除故障以至于故障持续流过系统直到它通过足够敏感以检测到此故障的断路器为止。因此，如图2中所示，较大的上游过电流设备或电路断路器30必须比较小的下游设备或电路断路器32更不敏感以及更慢。上游电路断路器30和下游电路断路器32中的每一个被连接到提供逻辑和信息处理以作出跳闸决定的电子跳闸设备31，33以提供过电流保护功能。图2示出了在记录图表上在上游电路断路器30和下游断路器32中从发出跳闸到清除故障电流的时间段内所存在的故障电流。如曲线B1所示，在如箭头F1所示的故障电流流动期间，上游电路断路器30没有跳闸直到允许下游电路断路器32跳闸的时间段之后为止，其在轴A1上示出。在级联配电系统中，灵敏度和速度必须不合需要地被协调要求例如在上游断路器30和下游断路器32之间的时间延迟而不是保护或安全要求所指示。这增加了系统损坏的危险，如不能及时清除故障，增加了通泄。随着设置变得更大以及断路器变得更慢，当断路器等待下游断路器跳闸时，用于检测流量和确定流量是否过大的时间延迟增加。由于故障的通泄很危险并导致配电系统的昂贵部件的失效/融化，因此极其需要最小化通泄。