[发明专利]监视智能电子设备的时间-电流特性之间的分级裕量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及监视智能电子设备（IED）的时间-电流特性之间的分级裕量的方法。

背景技术

智能电子设备（IED）被安装在电力系统中，通常安装在发电、输电、配电、工业或输送系统中。IED位于变电站中，它们的目的是测量、保护、控制和监视与它们连接的系统。本申请的主题涉及保护电力系统的IED（常称为“保护继电器”）。

当在电力系统中发生故障时，保护IED与断路器一起起作用，中断对故障电路的供电，使那个电路“死亡”，并且不再馈入电能。简而言之，IED向断路器发出跳开命令，然后使断路器跳开以便清除故障。

在许多系统中，检测故障的方法是通过检测过电流，和重要的是系统上的多个IED在执行系统保护任务时相互协调。应该只让供给故障电流的线路“跳开”，而相邻或上游健康电路不受影响。

一种典型手段是实现这种协调工作以便IED发出其跳开命令的时间取决于流过故障电流的幅度。可以将其安排在电力系统中，以便当发生故障时，与故障最接近的IED首先操作，并打开断路器以便清除故障。在这样的情况下，进一步远离故障（“上游”）的IED不应该操作，并且当它们测量相同水平的故障电流时，通过加入“分级裕量”故意使它们推迟操作。

图1示出了显示上游和下游IED的概念的简单系统拓扑结构，和图2示出了例示图1的电路的分级裕量的曲线。

图1示出了对标为电路2和电路3的两个串联电路供电的电源EP（电路1）。电路2的上游智能电子设备IED_A由属于电路2的电流互感器CT_A供能，和电路3的下游智能电子设备IED_B由属于电路3的电流互感器CT_B供能。智能电子设备IED_A和IED_B分别测量流入电路2中的电流和流入电路3中的电流。智能电子设备IED_A输出要施加到电路2的断路器CB_A的控制信号S_A，和智能电子设备IED_B输出要施加到电路3的断路器CB_B的控制信号S_B。断路器CB_A和CB_B旨在必要时中断故障电流。

图2示出了例示IED_A和IED_B的时间-电流特性的曲线。曲线C_A是IED_A的时间-电流特性，和曲线C_B是IED_B的时间-电流特性。对于小电流，IED中的过电流元件的操作时间T长，而对于大电流，IED中的过电流元件的操作时间短。因此，操作时间T与IED测量的电流I成反比。

将两条曲线C_A和C_B分开，以便对于电流I_o的相同值，存在操作时间T的两个不同值T1和T2。值T1对应于曲线C_B，和值T2对应于曲线C_A。T2的值大于T1的值，按定义，T2与T1之间的差值是取决于电流I的分级裕量T_GM。

在使下游智能电子设备IED_B能够首先操作的持续时间T1之外，分级裕量时间T_GM包括智能电子设备IED_A和IED_B两者的操作时间的容许误差、上游智能电子设备IED_A的计算过冲时间、将输入电流信号馈入IED_A和IED_B两者中以便测量的输入电流互感器的容许误差、和应急安全裕量。分级裕量时间T_GM由用户包括在电流-时间特性中。

时间相关过电流保护IED存在对在大多数情况下被认为侵犯了分级裕量时间的电力系统中的大电流故障误操作的偶然问题。即使电力系统保护工程师考虑到他/她感受到的是最坏情况情形地计算分级裕量，也可能未必建立起正确的分级。

像“跳开前报警”那样的解决方案迄今为止只可用于像热保护功能那样的慢操作时间元件，其中这些技术可用于计算跳开之前的剩余时间，如果这个剩余时间下降到设置的阈值以下，就引发报警。这种解决方案可用于大多数制造商的IED。在这些慢操作时间设备（以分钟计操作，而不是以通常出现在过电流保护IED中的几分之一秒计操作）中，实时地引发报警，使得在IED操作之前可以在电力系统中采取补救措施。这样的解决方案不可用于快操作时间元件。