電路保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開通常涉及配電系統(tǒng)，尤其是，涉及為整個(gè)系統(tǒng)的區(qū)域保護(hù)提供多個(gè)區(qū)域保護(hù)功能的電路保護(hù)系統(tǒng)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在配電系統(tǒng)，電力被分配到不同的負(fù)載，典型的被劃分到分支電路，所述分支電路提供電力到指定的負(fù)載。分支電路也可以連接到別的配電裝置。
[0003]由于對(duì)系統(tǒng)中如故障或過載的異常電力情況的關(guān)注，提供電路保護(hù)設(shè)備或電力開關(guān)設(shè)備如電路斷路器以保護(hù)電路是公知的。電路斷路器謀求防止或最小化損壞，并且典型的為功能自動(dòng)化。電路斷路器還謀求在故障情況下電力供應(yīng)中斷的范圍和持續(xù)時(shí)間的最小化。
[0004]配電系統(tǒng)包括不同的配電排觸點(diǎn)(distribut1n level)，流過每個(gè)排觸點(diǎn)的電力通過電路斷路器控制。在故障或過載的情況下，最靠近故障的電路斷路器需要盡可能快地跳閘以中斷電力潮流(power flow)，并避免配電系統(tǒng)的損壞。為了保證僅有系統(tǒng)所要求的部分被斷開，上游電路斷路器必須限制在有限的時(shí)間延遲(或時(shí)間-電流成倒數(shù)關(guān)系的延遲)內(nèi)不會(huì)跳閘，以使得下游電路斷路器清除故障。在下游故障情況下的上游電路斷路器跳閘時(shí)間中的時(shí)間延遲將導(dǎo)致不期望的高允通電能。該允通電能發(fā)生在當(dāng)上游斷路器應(yīng)當(dāng)跳閘，但上游斷路器卻配置成等待一段時(shí)間以允許下游斷路器跳閘，在這段時(shí)間內(nèi)持續(xù)流過的電能就是允通電能。
[0005]配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須單獨(dú)地確立不同斷路器的跳閘設(shè)置，以使得斷路器被協(xié)調(diào)成具有跳閘時(shí)間曲線，所述跳閘時(shí)間曲線在配電系統(tǒng)的配電排觸點(diǎn)的上游方向或級(jí)聯(lián)配置中延遲跳閘時(shí)間。圖1示出了示例性的現(xiàn)有技術(shù)配電系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)圖?，F(xiàn)有技術(shù)配電系統(tǒng)10包括多個(gè)電路斷路器12。現(xiàn)有技術(shù)配電系統(tǒng)10的一個(gè)支路17包括多個(gè)排觸點(diǎn)14。多個(gè)配電排觸點(diǎn)包括包含在配電板上的具有電路斷路器的第一排觸點(diǎn)16，包含在子配電開關(guān)板上的具有電路斷路器的第二排觸點(diǎn)18，包含在配電開關(guān)板上的具有電路斷路器的第三排觸點(diǎn)20，以及包含在主開關(guān)板上的具有電路斷路器的第四排觸點(diǎn)22。相對(duì)于電力潮流，第一排觸點(diǎn)16的電路斷路器連接到第二排觸點(diǎn)18的下游，第二排觸點(diǎn)18的電路斷路器連接到第三排觸點(diǎn)20的下游，以及第三排觸點(diǎn)20的電路斷路器連接到第四排觸點(diǎn)22的下游。例如，第一排觸點(diǎn)16包括20安培的電路電路器，第二排觸點(diǎn)18包括100安培的電路斷路器，第三排觸點(diǎn)包括1200安培電路斷路器下游的400安培的電路斷路器，以及第四排觸點(diǎn)包括4000安培的電路斷路器。
[0006]作為現(xiàn)有技術(shù)配電系統(tǒng)10的這種現(xiàn)有系統(tǒng)無法清除故障，以至于故障持續(xù)流過系統(tǒng)直到它通過足夠敏感以檢測(cè)到此故障的斷路器。因此，如圖2中所示，一個(gè)更大的上游過電流設(shè)備或電路斷路器30必須比小一些的下游設(shè)備或電路斷路器32的敏感度更低和更慢。每個(gè)上游電路斷路器30和下游電路斷路器32連接到提供邏輯和信息處理以確立跳閘決定的電子跳閘設(shè)備31，33，以提供過電流保護(hù)功能。圖2示出了在記錄圖表中上游電路斷路器30和下游電路斷路器32中從發(fā)出跳閘到清楚故障電流的時(shí)間段內(nèi)所存在的故障電流。如曲線BI中所示，在如箭頭Fl所示的故障電流流動(dòng)期間，上游電路斷路器30沒有跳閘直到一段允許下游電路斷路器32跳閘的時(shí)間之后才跳閘，此在軸Al中所示。在級(jí)聯(lián)配電系統(tǒng)中，敏感度和速度一定會(huì)由于協(xié)調(diào)需要而被不良檢測(cè)而不是出于保護(hù)或安全要求目的，如，協(xié)調(diào)需要上游斷路器30和下游斷路器32之間的時(shí)間延遲。這增加了諸如不能及時(shí)清除故障的系統(tǒng)損壞危險(xiǎn)，增加了允通電能。當(dāng)配置越來越大和斷路器變慢，當(dāng)斷路器等待下游斷路器跳閘時(shí)，檢測(cè)流通量和決定流通量是否過大的時(shí)間延遲增加了。由于故障的允通電能很危險(xiǎn)并導(dǎo)致配電系統(tǒng)的貴重元件的故障/熔化，因此非常需要最小化允通電能
[0007]現(xiàn)有技術(shù)區(qū)域選擇閉鎖(ZSI)系統(tǒng)僅僅提供(是/否)在兩個(gè)串聯(lián)連接的過電流裝置之間的通信。低端(負(fù)載側(cè))設(shè)備或下游電路斷路器232與上端(線路側(cè))設(shè)備或上游電路斷路器230通信，以告知其是否對(duì)故障作出或沒作出反應(yīng)。當(dāng)上游電路斷路器230沒有收到下游電路斷路器232檢測(cè)到故障的信號(hào)，則上游電路斷路器230加速以更快速的操作。由此，如圖4所示，在故障情況下，通過箭頭Z所示的在主或上游電路斷路器230和次級(jí)或下游電路斷路器232之間的通信，改進(jìn)了在曲線Al所示上游電路斷路器230和曲線BI所示下游電路斷路器232之間的時(shí)間軸所示的時(shí)間周期，中斷流過現(xiàn)有技術(shù)配電系統(tǒng)10中大的上游過電流設(shè)備或電路斷路器30和小的下游設(shè)備或電路斷路器32的電力，如圖2所示。每個(gè)上游電路斷路器230和下游電路斷路器232具有提供邏輯和信息處理以確定跳閘決定的電子跳閘裝置231，233，以提供過電流保護(hù)功能。ZSI系統(tǒng)不期望地只改進(jìn)了故障足夠高于預(yù)先確定的拾取閥值時(shí)的上游電路斷路器和下游電路斷路器之間的延遲，而沒有增加如上游電路斷路器230的上游電路斷路器的敏感度，這是由于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)10的冗余和負(fù)載支持需要。
[0008]如果斷路器增加了敏感度，則該斷路器會(huì)在應(yīng)由另一個(gè)斷路器負(fù)責(zé)的故障時(shí)跳閘。由此，在保護(hù)和協(xié)調(diào)之間產(chǎn)生問題。系統(tǒng)10的每個(gè)斷路器獨(dú)立決定。這還降低了系統(tǒng)的效率，諸如不及時(shí)斷開電路斷路器和有害跳閘，并且能增加在故障情況下的電力供應(yīng)中斷的范圍和持續(xù)時(shí)間。
[0009]由此，需要一種與配電系統(tǒng)協(xié)作的電路保護(hù)系統(tǒng)，來降低配電系統(tǒng)的損壞危險(xiǎn)和增加效率。還進(jìn)一步需要電路保護(hù)系統(tǒng)以改進(jìn)上游電路斷路器和下游電路斷路器之間的延遲以及相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)增加上游電路斷路器的敏感度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]用于具有一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的配電系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)連接到功率或電流檢測(cè)設(shè)備和通信設(shè)備的電力開關(guān)設(shè)備。電力開關(guān)設(shè)備以通信方式耦合到至少一個(gè)處理設(shè)備。至少一個(gè)處理設(shè)備適合于基于區(qū)域內(nèi)功率狀態(tài)信息和區(qū)域的預(yù)定保護(hù)需要執(zhí)行用于所述區(qū)域的多個(gè)保護(hù)功能。
[0011]保護(hù)系統(tǒng)包括以通信方式耦合到一個(gè)或多個(gè)限制保護(hù)區(qū)域的鄰接的電力開關(guān)設(shè)備的主電力開關(guān)設(shè)備。主電力開關(guān)設(shè)備與處理器聯(lián)系，該處理器適合于存取來自鄰接的電力開關(guān)設(shè)備的信息，并基于與鄰接電力開關(guān)設(shè)備通信的信息以實(shí)行基于區(qū)域的保護(hù)和控制功能。
[0012]該處理器可包括總線差動(dòng)功能。一個(gè)或多個(gè)區(qū)域可為由電源和負(fù)載自動(dòng)過電流保護(hù)設(shè)備所界定的多個(gè)區(qū)域。一個(gè)或多個(gè)區(qū)域可為多個(gè)區(qū)域，該多個(gè)區(qū)域通過一個(gè)或多個(gè)連接電力開關(guān)設(shè)備和輸出供給器或電源區(qū)重疊在一起構(gòu)成主負(fù)載區(qū)域。通信設(shè)備能與以通信方式耦合到至少一個(gè)次級(jí)電力開關(guān)設(shè)備的通信接口通信。通信設(shè)備能夠以通信方式耦合到次級(jí)通信設(shè)備，以傳達(dá)由至少一個(gè)次級(jí)電力開關(guān)設(shè)備檢測(cè)到的故障情況是否存在。在故障存在的情況下，至少一個(gè)電力開關(guān)設(shè)備可比至少一個(gè)次級(jí)電力開關(guān)設(shè)備的設(shè)置慢，以及在故障不存在的情況下，與至少一個(gè)次級(jí)電力開關(guān)設(shè)備的設(shè)置相同。至少一個(gè)電力開關(guān)設(shè)備可至少為一個(gè)主電力開關(guān)設(shè)備和次級(jí)電力開關(guān)設(shè)備，其中所述主電力開關(guān)設(shè)備通過基于自身電流信息和由在主電力開關(guān)設(shè)備區(qū)域中的所述次級(jí)電力開關(guān)設(shè)備傳達(dá)的信息來計(jì)算從而執(zhí)行差動(dòng)保護(hù)，以及其中所述主電力開關(guān)設(shè)備基于所述計(jì)算的結(jié)果確定所述主電力開關(guān)設(shè)備區(qū)域中故障存在。電力或電流檢測(cè)設(shè)備可為檢測(cè)流過的電流并且以通信方式耦合到通信設(shè)備的傳感器。所述至少一個(gè)電力開關(guān)設(shè)備可以是多個(gè)電力開關(guān)設(shè)備，其中所述多個(gè)電力開關(guān)設(shè)備中的每個(gè)電力開關(guān)