母线差动继电器制造技术

一种母线差动继电器具有区分母线内部和馈电线上的外部故障的能力，且外部故障所在的馈电线电流互感器在交流周期的一部分出现饱和．该继电器根据馈电线电流互感器产生的信号产生一个合成电流信号或差动信号．内部故障时，该信号幅值超出故障电流限定值而产生跳闸信号，切断流到母线的电流．外部故障且电流互感器饱和时，该信号包括交流周期中超出故障限定值的幅值部分及幅值为零或接近零的不饱和部分；若不饱和部分持续一段时间，就禁止产生跳闸信号．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到电力系统网络中母线段的保护，更具体地说，涉及到一种母线差动继电器。该继电器的行为取决于与母线段连接的多条馈电线的电流互感器产生的电流信号，借助于切断流过多条馈电线的电流来保护母线段免受内部故障的危害，並要防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而被切断;该外部故障发生于多条馈电线中的至少有一条上，该馈电线上相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。一些继电器制造厂已经对继电器的设计提出了建议，以克服上述关于在一条馈电线上发生外部故障时电流互感器饱和带来的弊病。这种建议的一个例子在美国第4，502，086号专利中曾公开，标题是“差动保护继电器”，在1985年2月26日发表在Toshinobu Ebisaka。Ebisaka专利建议馈电线电流互感器输出端采用二极管和电阻网络，以提供三个分量来确定是存在内部故障还是外部故障。一个分量是流入到母线电流的总和;另一个分量是流出母线电流的总和;第三个分量是这两个电流的总和或者是通过母线段的合成电流。实现Ebisaka的建议多少有些过分复杂，在它的设计中，采用了在无故障或外部故障/电流互感器饱和时禁止发出跳闸信号且在真正内部故障情况下将禁止信号闭锁基本原理。本专利技术的主要目的是克服Ebisaka建议的继电器的复杂性，用一个简单得多的实施方案来区别电流互感器出现饱和时的外部故障情况和真正内部故障情况。为了以下的目的将本专利技术用于一个电力系统网络中，该网络包括一个母线段及与其连接的多条馈电线，馈电线通过上述的母线段传送交流电流;每一条馈电线包括一个电流互感器，用作测量流过它的交流电流並产生一个代表电流幅值和周波二者的信号;每个电流互感器有一个测量电流幅值的限制容量，超过该容量就发生饱和，其结果使在饱和期间它所产生的馈电线路电流信号失真;一个母线差动继电器的行为取决于上述多条馈电线所产生的电流信号，借助于切断流过上述多条馈电线的电流来保护上述母线段免受内部故障的危害，並防止馈电线路电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而切断;该外部故障发生于上述多条馈线中的至少一条上，该馈电线上相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。上述母线差动继电器包括第一个电路装置，用来把所产生的相应于与母线段连接的馈电线的电流信号瞬时相加，並且产生一个电流差动信号，该差动信号代表上述瞬时电流信号的总和;第二个电路装置，用来产生两个参考幅值电平，它们形成了一个幅值窗口;第三个电路装置，用来根据上述电流差动信号的幅值超出上述形成的幅值窗口来产生第一指示，並根据上述电流差动信号的幅值落到上述形成的幅值窗口内而产生第二指示。第一计时电路靠产生第一指示使之开始在第一时间周期内的计时。经过上述第一时间周期的计时后产生一个跳闸信号，切断通过上述多条馈电线的电流。第二个计时电路靠产生第二指示使之开始在第二时间周期内的计时，经过上述第二时间周期计时后，产生一个复归信号。上述第二计时电路，可以在上述第二计时周期内，被产生的第一指示复归，以防止产生上述复归信号。上述第一计时电路可以在上述第一计时周期内被产生的复归信号复归，以防止产生上述跳闸信号。上述第一计时周期比第二计时周期要长。从以下有关附图的典型说明中，本专利技术将更容易理解。图1是一个和多条馈电线相连的母线段遭到内部故障的示意图。图2是一个母线段和多条馈电线中一条遭到外部故障的示意图。图3包括的波形A、B和C为举例说明在一条馈电线上发生外部故障且其上的电流互感器在电流交变周期的部分区段内饱和时的电流状况。图4是一个适合体现本专利技术原理的母线差动继电器电路图。图5是一个适于在图4的实施方案中采用的动态地调整幅值窗口参考电平的电路图。图6是一个适于在图4的实施方案中采用的动态地调整幅值窗口参考电平的另一个电路图。图7描述了时间波形A到E，用来说明图4的母线差动继电器实施方案在母线内部故障情况下的工况。图8描述了时间波形A到E以及X，用来说明图4的母线差动继电器实施方案在母线外部故障且馈电线电流互感器饱和期的工况。图9是一个适于在图4中描述的母线差动继电器中采用的变化检测器的实施方案方框图。在一个电力系网络中，用母线段来传送连接在其上的多条馈电线之间的交流电流，这样的布置由图1进行描述。实线10表示母线段，实线11-16表示馈电线。11-16的每一条馈电线都分别包括一个电流互感器17-22，用来瞬时地测量流过各馈电线的交流电流。每一个电流互感器都产生一个代表它相应的馈电线的交流电流的幅值和周波二者的信号，但是它有一个测量电流幅值的限制容量，超过该容量，就发生饱和，其结果使它产生的信号失真。11-16的每一条馈电线还分别包括常规的开关设备23-28，当开关动作时，分别切断其上的电流。实现母线差动保护典型的办法是把所有与母线段连接的馈电线的电流信号进行比较。例如，如果从电流互感器17-22来的所有电流信号总和等于零或接近于零，也就是没有差动信号，则母线段10被认为是平衡的，其上没有故障。但是，如果母线段10遭到如在30处的对地短路的内部故障时，其电流总和就不再平衡，而产生出足够幅值的差动信号，指示存在内部故障。如在图2中馈电线16上32处所示的在馈线上的外部故障，差动电流信号在理想情况下应该为零或接近于零，因为母线段10的馈电线11-16的电流保持平衡。但是，实际上馈电线电流互感器在其电流幅值的测量容量方面受到限制。例如，由于它要通过所有与母线段10连接的其它馈电线综合的短路电流，因此，在故障馈电线上的电流互感器22要发生饱和，这种情况由图3描绘的波形A、B和C来说明。参见图3，波形A表示馈电线11-15电流信号的合成，而波形B表示故障馈电线16的电流信号。波形B中为零或接近于零的部分40表示电流互感器在发生饱和时的部分。波形C是电流波形A和B的总和，也是用于检测内部故障的差动信号。与电流互感器发生饱和时的时间40相对应，差动信号的幅值偏离零或接近零的状态，如42处的波形所示。如果不对幅值偏离42校正，就会造成内部故障误指示，使开关设备23-28动作，接着就切断通过母线段10的电流。根据本专利技术的披露，母线差动继电器的行为取决于多条馈电线上所产生的电流信号，借助于切断流过多条馈电线的电流来保护母线段免受内部故障的危害。该继电器还能够防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而切断;这个外部故障至少发生在其中一条馈电线上，该馈电线相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。该母线差动继电器包括的第一个电路用来把所产生的电流信号瞬时相加，产生一个电流差动信号供给窗口比较器电路。当电流差动信号的幅值超出所形成的参考幅值窗口时，该窗口比较器电路产生第一指示;当差动信号的幅值落入上述所形成的参考幅值窗口范围以内时，该电路还产生第二指示。所产生的第一指示使第一个计时电路开始在第一个时间周期内的计时。如果计时能通过第一个时间周期，第一个计时电路就产生一个跳闸信号，切断流过多条馈电线的电流，所产生的第二指示使第二个计时电路开始在第二个时间周期内的计时。如果计时能通过第二个时间周期，这第二个计时电路将产生一个复归信号。第二个计时电路在第二个计时周期内可以被产生的第一指示复归，以防止产生复归信号。第一个计时电路在第一个计本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一个电力系统网络中包括一个母线段［图１、２（１０）］和多条连接到母线段上用以通过上述母线段传送交流电流的馈电线路（１１、１２、…、１６）；每个馈电线包括一个电流互感器（１７、１８、…、２２），用来测量所流过的交流电流并产生一个信号［图３（Ａ）］，该信号代表电流的幅值和周波；每个电流互感器有一个测量电流幅值的限制容量，超过这个容量就会发生饱和［图３（Ｂ，４０）］，结果导致在饱和期间互感器产生的馈电线电流信号的失真；一个母线差动继电器（图４）的行为取决于上述多条馈线所产生的电流信号，借助于切断流过上述多条馈电线的电流（２３、２４、…、２８）来保护该上述母线段免受内部故障的危害，并防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障的误指示而被切断，该外部故障发生于上述多条馈线中的至少一条上，该馈电线上相应的电流互感器在上述电流交变周期内的一段时间出现了饱和；上述母线差动继电器的特征在于包括：第一个电路装置［图４（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ、５０）］，用来把所产生的相应于连接到该母线段的馈电线的电流信号瞬时相加，并产生一个电流差动信号（ＤＩＦＦ），该差动信号代表 上述瞬时电流信号总和；第二个电路系统［图５、６］，用来产生两个参考幅值电平（ＬＩＭＩＴ１、ＬＩＭＩＴ２），它们形成了一个幅值窗口；第三个电路装置［图４（５６、５８）］，用来根据上述电流差动信号的幅值超出上述形成的幅值窗口来产生第一指 示［图７（Ｂ）］，并根据该电流差动信号的幅值落到该幅值窗口内而产生第二指示；第一个计时电路［图４（１００、１０６、１０２）］靠产生第一指示而超动，使之开始在第一时间周期内计时，经过上述第一时间周期的计时后，产生一个跳闸信号，切断通过上述 多条馈电线的电流；第二个计时电路［图４（９６、９２、９４）］靠产生第二指示起动，使之开始在第二时间周期内的计时，在经过上述第二时间周期计时后，产生一个复归信号；上述第二个计时电路可以在上述第二时间周期内被产生的第一指示复归，以防止产生上 述复归信号；上述第一个计时电路可以在上述第一计时周期内被产生的复归信号复归，以防止产生上述跳闸信号；上述第一计时周期比第二计时周期要长。...

【技术特征摘要】
US 1985-9-6 773.4731.在一个电力系统网络中包括一个母线段[图1、2(10)]和多条连接到母线段上用以通过上述母线段传送交流电流的馈电线路(11、12、…、16)；每个馈电线包括一个电流互感器(17、18、…、22)，用来测量所流过的交流电流并产生一个信号[图3(A)]，该信号代表电流的幅值和周波；每个电流互感器有一个测量电流幅值的限制容量，超过这个容量就会发生饱和[图3(B，40)]，结果导致在饱和期间互感器产生的馈电线电流信号的失真；一个母线差动继电器(图4)的行为取决于上述多条馈线所产生的电流信号，借助于切断流过上述多条馈电线的电流(23、24、…、28)来保护该上述母线段免受内部故障的危害，并防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障的误指示而被切断，该外部故障发生于上述多条馈线中的至少一条上，该馈电线上相应的电流互感器在上述电流交变周期内的一段时间出现了饱和；上述母线差动继电器的特征在于包括第一个电路装置[图4(R1、R2、…、Rn、50)]，用来把所产生的相应于连接到该母线段的馈电线的电流信号瞬时相加，并产生一个电流差动信号(DIFF)，该差动信号代表上述瞬时电流信号总和；第二个电路系统[图5、6]，用来产生两个参考幅值电平(LIMIT1、LIMIT2)，它们形成了一个幅值窗口；第三个电路装置[图4(56、58)]，用来根据上述电流差动信号的幅值超出上述形成的幅值窗口来产生第一指示[图7(B)]，並根据该电流差动信号的幅值落到该幅值窗口内而产生第二指示；第一个计时电路[图4(100、106、102)]靠产生第一指示而起动，使之开始在第一时间周期内计时，经过上述第一时间周期的计时后，产生一个跳闸信号，切断通过上述多条馈电线的电流；第二个计时电路[图4(96、92、94)]靠产生第二指示起动，使之开始在第二时间周期内的计时，在经过上述第二时间周期计时后，产生一个复归信号；上述第二个计时电路可以在上述第二时间周期内被产生的第一指示复归，以防止产生上述复归信号；上述第一个计时电路可以在上述第一计时周期内被产生的复归信号复归，以防止产生上述跳闸信号；上述第一计时周期比第二计...

【专利技术属性】
技术研发人员：希莫尔萨劳，罗伯特特拉希埃尔姆斯，理查德阿瑟约翰逊，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]