[发明专利]实现方向性区域选择互锁的保护装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及配电网络的保护，尤其涉及配电网络中用于断路器的方向性区域选择互锁。

背景技术

区域选择保护，或称作区域选择互锁（ZSI：Zone Selectivity Interlock）是一种通过尽可能缩短故障清除时间来减小在短路故障情况下配电网络中各配电设备所受冲击的方法。具体而言，假定在一个单电源供电的多级配电网络中发生故障，则检测到故障的每个断路器都需要向其上游断路器报告检测到故障，即发生互锁信号。这样，仅有那些没有接到上报的断路器被确定为是最接近故障点的断路器并执行瞬时保护（例如，延迟时间t=50ms），即以最短延迟时间执行断开动作。那些接收到上报的断路器则进行定时保护，或称“锁定”。所谓定时保护或锁定是指：若预定延迟时间（例如100ms）到期时故障仍未消除（例如更接近故障点的断路器的保护动作失效），则该断路器断开，否则保持连接。由此可见，ZSI可以实现断路器的选择性动作。

对于多电源的配电网络，由于配电网络的复杂度提高，上述简单的ZSI不再适用。由此，提出了方向性区域选择互锁（DZSI：Directional Zone Select Interlock），其基本原理是：依据故障发生时流过各个断路器的电流方向之间的相互关系来识别出故障点，并进而为了消除所识别出的故障而确定各个断路器动作的延迟时间。这样的好处是即使网络中存在多电源或有源负载也可以较为可靠地实现选择性保护。

现有技术中有多种实现方向性区域选择保护的方法。在2010年7月7日公开的、中国专利申请No.200910266751.7中公开了一种方向性区域选择保护的实现方法。该方法选用了一个独立的处理器来管理配电网络中的各个断路器，即，该处理器经由连接到各个断路器的通信路径监控各断路器的故障电流方向并据此指示相关断路器动作的延迟时间。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种在断路器处实现方向性区域选择互锁（DZSI）的保护装置，该保护装置能够连接到现有的断路器，而不改变现有断路器的电子脱扣单元的结构，且能够实现分布式DZSI管理。由此，采用这种保护装置可以无需对现有的ZSI断路器进行更改，即可通过外接所述保护装置的方式实现断路器从ZSI保护到DZSI保护的升级。

本发明的另一个目的在于减少该保护装置中电路的复杂度、减少为该装置配备的独立电源，以缩小保护装置的体积、降低其成本。

根据本发明的一个实施例的用于实现DZSI的保护装置可以外接到一个断路器。其中，所述断路器可连接有能够接收或发送互锁信号的接口单元。该保护装置包括：第一接口对，其包括连接到断路器的接口单元的第一输入接口和第一输出接口，所述第一输入接口从所述接口单元接收待发送给至少一个其他断路器的互锁信号，所述第一输出接口将所述保护装置从至少一个其他断路器接收到的互锁信号发送给所述接口单元；正向接口对，用于传送互锁信号，其包括能够分别连接到所述至少一个其他断路器的正向输入接口和正向输出接口；反向接口对，用于传送互锁信号，包括能够分别连接到所述配电网络中的至少一个其他断路器的反向输入接口和反向输出接口；控制单元，配置成判断当前流过所述断路器的电流方向是否与一预定电流参考方向一致，如果一致，则使能所述正向接口对而让所述反向接口对失效，从而经由所述正向输入接口接收到的互锁信号能够传送到所述第一输出接口且所述待发出的互锁信号能够从所述正向输出接口发出；如果不一致，则使能所述反向接口对而让所述正向接口对失效，从而经由所述反向输入接口接收到的互锁信号能够被传送到所述第一输出接口且所述待发出的互锁信号能够从所述反向输出接口发出。

根据本发明实施例的保护装置能够基于当前流过断路器的电流方向判断出正确的互锁信号传递方向，从而将互锁信号传递到相应的接口（正向接口或反向接口）。由此，在不更改现有断路器（例如MCCB）ZSI设计的情况下可通过外接辞保护装置而升级成DZSI包括，从而对现有设备的升级更简易。

根据本发明另一个实施例的保护装置中控制单元包括：一个内部输入总线，配置成连接到所述第一输出接口、正向输入接口以及反向输入接口，以传送接收到的互锁信号；正向输入开关，其为隔离开关，设置在所述正向输入接口到所述内部输入总线的至少一个路径上；反向输入开关，其为隔离开关，设置在所述反向输入接口到所述内部输入总线的至少一个路径上；处理器，配置成在当前流过所述断路器的电流方向与所述电流参考方向一致时，导通所述正向输入开关而关断所述反向输入开关，否则，导通所述反向输入开关而关断所述正向输入开关。