具有过电流保护和防重复动作性能的网络保护器继电器制造技术

一种数字式网络保护器继电器（２１），按照每周期１６，最好３２次对多相电流、网络电压和定相电压进行采样，以便根据用于作出跳合闸决定的相序参数计算来分别消除高至１５和１７次的谐波。继电器（２１）还提供计量、正向过电流保护以及防重复动作的措施；如果在指定的时间间隔中选择的断路器动作次数被超过，就将电路断路器闭锁。利用单一的模数变换器（２５）对多相电流和电压顺序地采样，以降低继电器的成本。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及网络保护器继电器，该继电器用于控制将馈电装置连接到低压二次电力配电网络的电路断路器；更具体地说，涉及一种利用相序矢量的网络保护器继电器，其响应于由该网络流向馈电装置的反向流动的电流而断开电路断路器，以及当作用在断路器上的电压状态良好时，重新合上电路断路器。本专利技术还涉及防止网络保护器继电器重复断开合上电路断路器以及在网络保护器继电器中提供正向过电流保护。低压二次电力配电网络由利用两个或多个电源供电的交织的回路式电网组成，使失去任一电源都不会导致断电。这种网络能够利用常规配电方式保证最高级别的可靠性，以及通常用于向高密度负载区例如市区，大厦或工业区供电。每个电源是向该网络供电的中等电压的馈电装置，由开关、变压器和网络保护器组成。网络保护器由电路断路器和控制继电器组成。控制继电器检测变压器和网络电压以及线路电流，以及进行运算以便启动断路器跳闸或重合。跳闸是根据检测反向电流流动，即由网络向主(一次)馈电装置传输功率来确定的。按传统方式，网络保护器继电器是电-机械型器件装置，它根据检测沿反向传输的功率而使电路断路器跳闸断开。这种继电器装有重合装置，在跳闸之后当状态良好时闭合电路断路器，使重合断路器时正向电流流过。该电-机械型网络保护器继电器正在被取代。一种电子型网络保护器继电器通过计算传输功率模拟电-机械型继电器的动作。另一种电子型网络保护器继电器利用相序电压和电流来确定电流流动方向以便作出跳闸决定。作为这种继电器基本原理的相序分析形成三组矢量来代表三相电压或电流正序矢量、负序矢量和零序矢量。序号为3947728的US专利公开了一种以相序分析为基础的网络保护器继电器，其利用正序电流和正序电压矢量来作出跳闸决定。近来，已经利用以数字相序分析为基础的网络保护器继电器。这种继电器以每个周期8次的速率对电流和电压进行采样。由于仅使用一个模数变换器，使得电流和电压不能同时检测，每周期8次采样的速率通常会使各采样产生相位移。相序分量的计算需要从电流和电压中得到基波频率。通常的网络负载主要产生奇次谐波，通常认为显著的谐波高达约13次。然而，由于乃奎斯特效应，每周期8次采样的相对低的采样速率导致在从其中取得基波信号的数字信号中仅包含二次谐波。因此，仍维持更高次谐波而使基波信号畸变。没有一种网络保护器继电器提供正向过电流保护。因此，或者在变电站电路断路器跳闸期间使网络导体烧毁，或者单独提供常规的电路断路器和熔断器。此外，当电路断路器两端的电压有利于电流流过闭合中的网络时，虽然电流型网络保护器继电器可保证继电器重合，但当网络保护器电路断路器闭合时，可能存在流动反向电流的状态，因此，形成这样一种状态，即重合装置，重复动作，或连续地使电路断路器循环动作。因此，需要改进网络保护器继电器。更具体地说，需要一种计及高次谐波的数字式网络保护器继电器。具体需要这样一种以数字相序分析为原理的网络保护器继电器，其消除各次谐波的影响，至少是一直到7次谐波以及最好是9次谐波的影响。需要一种网络保护器继电器，其不再需要单独的装有正向过电流保护的常规的电路断路器，或者在故障的情况下不会使网络中导体烧毁。还需要一种网络保护器继电器，其消除重合装置重复动作。利用本专利技术可满足这些和其它需要，本专利技术涉及一种数字式网络保护器继电器，对多相电流和网络电压按照至少每个周期16次采样，以及在一数字式处理器中利用数字化的多相电流采样值和网络电压采样值来产生正序电流和电压矢量。跳闸装置根据表明电流由网络流向馈电装置的正序电流和电压矢量之间选择的特定关系而使电路断路器跳闸断开。为了降低对硬件的需求，单一的模数变换器顺序地使多相电流和网络电压数字化，在这种情况下，数字式处理器包括对按这种顺序采样得到的多相电流数字采样和网络电压数字采样的相角进行调节的装置。最好，数字式检测装置对于多相电流和网络电压按照至少每个周期32次采样，使得当为了计算相序分量取得基波分量时，直到15次的奇次谐波被消除。本专利技术的网络保护器继电器还有计量功能。为了适应在取得相序计算中使用的基波分量时对于固定的采样顺序的需求以及进行平均以便降低顺序采样对于计量的影响，数字式检测装置按指定周期数的第一顺序以及然后按照第二顺序交替地以数字方式对多相电流和网络电压采样；第二顺序与第一顺序相反，按相同周期进行采样。最好，数字式检测装置按照第一顺序然后按照第二顺序交替采样的指定的周期数为1，使得在偶数周期按第一顺序对电流和电压采样，而在奇数周期按第二顺序采样。按照本专利技术的另一个方面，网络保护器继电器提供正向过电流保护，其响应于从馈电装置母线流向网络母线的电流，当超过正向过电流/时间特性曲线时使电路断路器跳闸断开。本专利技术的网络保护器继电器的再一个新颖的特征是防止重复动作。如果在预定的时间内检测到预定数目的断路器操作，即电路断路器的断开合上操作，则电路断路器被闭锁在断开状态下。当结合附图阅读各优选实施例的如下介绍时，可以得到对本专利技术的完整理解，其中附图说明图1是利用包含本专利技术的电网保护器继电器的馈电装置进行供电的低压二次配电网络的示意图；图2是本专利技术的网络保护器继电器的示意方块图；图3是根据本专利技术的以相序分析为基础的网络保护器继电器的功能示意图；图4是本专利技术的网络保护器继电器可以利用的以相序分析为原理的按有功功率(watt)跳闸的曲线。图5是根据本专利技术可由网络保护器继电器另外利用的以相序分析为基础按无功功率跳闸的曲线。图6是根据本专利技术可由网络保护器继电器实现的循环重合特性。图7A-7C表示根据本专利技术可由网络保护器继电器利用的中断程序的流程图。图8A-8H表示由本专利技术的网络保护器继电器利用的主循环程序的流程图。图9是根据本专利技术可由网络保护器继电器利用的关于重复动作的程序的流程图。图1表示一包含为各种负载5服务供电的低压电网3的二次配电网络系统1。二次网络或者电网3由馈电装置7A-7D形式的多个电源供电，馈电装置7A和7B直接由变电站9A和9B供电。每个馈电装置7A-7D都包括馈电母线11A-11D、开关13A-13D，馈电变压器15A-15D以及网络保护器17A-17D。在图1中为了清晰，以单线形式表示二次网络系统和按Y或Δ连接的三相元件。网络保护器17A-17D包括网络保护器电路断路器19A-19D和网络保护器控制继电器21A-21D。图2是表示控制继电器的示意图。该继电器的核心是微控制器23。微控制器23监测网络的相对中性点电压VAN-VCN、变压器的相对中性点电压VAT-VCT和馈电装置电流IA-IC。一单一的11位模数(A/D)变换器25将多相电流和电压数字化以便输入到微控制器23。由于使用单一的A/D变换器，故在微控制器23的控制下，利用模拟型多路转换器27和29将电压和电流顺序提供到A/D变换器25。微控制器23还监测由模拟型温度检测器31检测的继电器的环境温度，检测器的输出通过多路转换器29输入。由于电流的范围可能变化很宽，从千分之几十(标么值)的反向激磁电流到约15(标么值)的正向过电流，故一增益可编程放大器33调节所施加的模拟输入量的增益以再提供到A/D变换器。微控制器23利用检测的电流和电压进行运算，以便根据检测到的由网络3流入馈电装置7的反向电流以及根据超过预置电流/时间特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络保护器继电器（２１），用于控制在多相馈电装置母线（７）和多相网络母线（３）之间连接的电路断路器（１９），所述网络保护器继电器包含：数字式检测装置（８５），以数字方式按每周期至少１６次对通过所述电路断路器（１９）流动的多相电流和所 述网络母线（３）上的网络电压进行采样，以便产生多相电流的数字采样值和多相网络电压的数字采样值；数字处理器装置（１１９），包含装置（１２３－１２７），用于由所述多相电流数字采样值和多相网络电压数字采样值产生正序电压和电流矢量；以及装置（１ ２３－１９３），根据表示由所述多相网络母线（３）流向所述多相馈电装置母线（７）的超过预定阈值的电流的所述正序电流矢量和电压矢量之间选择的特征关系，使所述电路断路器（１９）跳闸断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1996-9-16 7145391.一种网络保护器继电器(21)，用于控制在多相馈电装置母线(7)和多相网络母线(3)之间连接的电路断路器(19)，所述网络保护器继电器包含数字式检测装置(85)，以数字方式按每周期至少16次对通过所述电路断路器(19)流动的多相电流和所述网络母线(3)上的网络电压进行采样，以便产生多相电流的数字采样值和多相网络电压的数字采样值；数字处理器装置(119)，包含装置(123-127)，用于由所述多相电流数字采样值和多相网络电压数字采样值产生正序电压和电流矢量；以及装置(123-193)，根据表示由所述多相网络母线(3)流向所述多相馈电装置母线(7)的超过预定阈值的电流的所述正序电流矢量和电压矢量之间选择的特征关系，使所述电路断路器(19)跳闸断开。2.根据权利要求1所述的网络保护器继电器(21)，其中所述数字式检测装置(85)按数字方式对所述多相电流和所述多相网络电压顺序采样，以及其中所述数字式处理器装置(119)包含装置(123-125)，它们对由于按这样顺序采样得到的所述多相电流的数字采样和多相网络电压的数字采样的相角进行调节。3.根据权利要求2所述的网络保护器继电器(21)，其中所述的数字式检测装置(85)按每周期至少32次以数字方式对所述多相电流和所述多相网络电压进行采样，以便产生所述多相电流的数字采样值和所述多相网络电压的数字采样值。4.根据权利要求2所述的网络保护器继电器(21)，其中所述数字式处理器装置(119)包括装置(227)，它由所述多相电流数字采样值和所述多相网络电压数字采样值得到各计量参数；以及其中所述数字式检测装置(85)，先按照用于指定数量周期的第一顺序；然后按照用于指定数量周期的与第一顺序相反的第二顺序，交替地以数字方式对所述多相电流和所述多相网络电压采样。5.根据权利要求4所述的网络保护器继电器(21)，其中当所述数字式检测装置(85)交替地按照第一顺序和所述第二顺序进行采样时，所述的指定数量的周期数为1，使得所述数字式检测装置在偶数周期按所述第一顺序以及在奇数周期按所述第二顺序对所述多相电流和多相网络电压进行采样。6.根据权利要求5所述的网络保护器继电器(21)，其中所述的数字式检测装置(85)按至少每周期32次对所述多相电流和所述多相网络电压进行采样。7.根据权利要求4所述的网络保护器继电器(21)，其中所述的数字式处理器装置(119)包括装置(229)，其根据由所述多相馈电装置母线(7)流向所述多相网络母线(3)的且超过正向过电流/时间特性曲线的多相电流，使所述电路断路器跳闸断开。8.根据权利要求7所述的网络保护器继电器，其中所述的数字式检测装置(85)还包含一装置，用于对所述电路断路器两端的多相定相电压按数字方式进行采样，以便产生多相定相电压数字采样值；以及其中所述数字式处理装置(119)包括重合装置(195-219)，用于根据所述多相网络电压数字采样值和所述多相定相电压数字采样值，产生正序网络电压矢量和正序定相电压矢量，以及用于根据在所述正序网络电压矢量和所述正序定相电压矢量之间的预定的关系曲线，闭合所述电路断路器(19)；以及装置(135)，用于根据在预定一段时间内所述电路断路器(19)闭合的预定次数，闭锁所述重合...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬阿兰莫兰，
申请(专利权)人：尹顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]