功率分配系統(tǒng)和操作功率分配系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明申請一般涉及功率分配系統(tǒng)，以及更具體地來說，涉及使用增強型局部差分保護方案來操作功率分配系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]公知的電力分配系統(tǒng)包括多個開關(guān)裝置陣列，這些開關(guān)裝置陣列包括各耦合到一個或多個負(fù)載的斷路器。這些斷路器典型地包含基于流經(jīng)斷路器的感測電流來控制斷路器的脫扣單元。更確切地來說，該脫扣單元在電流位于可接受條件之外的情況下促使流經(jīng)斷路器的電流中斷。
[0003]一些公知的斷路器利用識別斷路器的非期望電流電平的一個或多個電流閾值(也稱為“檢取”閾值)進行編程。例如，如果故障導(dǎo)致電流超出一個或多個電流閾值持續(xù)預(yù)定時間量，則脫扣單元典型地激活關(guān)聯(lián)的斷路器以停止電流流經(jīng)該斷路器。但是，在包含多個斷路器的功率分配系統(tǒng)中，典型的配置使用分層結(jié)構(gòu)的斷路器。將大斷路器(即，具有高額定電流的斷路器)放置得比較低電流饋線斷路器更靠近功率源，并向較低電流饋線斷路器饋電。每個饋線斷路器可以向連接到負(fù)載或其他分配裝置的多個其他斷路器饋電。
[0004]故障可能出現(xiàn)在斷路器分層結(jié)構(gòu)中任何位置。當(dāng)故障出現(xiàn)時，具有流經(jīng)其中的相同故障電流的每個斷路器可能由于有所不同的傳感器靈敏度和/或容限而檢測到不同的故障電流量。當(dāng)故障出現(xiàn)時，較靠近故障的斷路器應(yīng)該操作以停止電流流經(jīng)該斷路器。如果在分層結(jié)構(gòu)中較高的斷路器脫扣，則多個電路或負(fù)載可能非必要地丟失服務(wù)。
[0005]為了適應(yīng)有所不同的容限和確保多個斷路器不會基于相同的故障電流而非必要地脫扣，至少一些公知的斷路器的電流閾值是彼此嵌套的，以避免疊加故障電流閾值。在其他一些公知的系統(tǒng)中，較低層中的斷路器在檢測到故障電流時向較高層斷路器發(fā)送協(xié)調(diào)或阻斷信號。響應(yīng)阻斷信號將較上層斷路器的操作與較低層斷路器的操作協(xié)調(diào)。
[0006]在某些系統(tǒng)拓?fù)渲?，稱為連結(jié)的斷路器，其將系統(tǒng)同層中的分配母線與對多個母線供電的多個源連接，無法檢測故障電流方向。該連結(jié)中的脫扣單元不知道電流是從左到右還是從右到左流經(jīng)該連結(jié)。當(dāng)發(fā)生故障時，該連結(jié)必須向所有連接的源上的上層裝置發(fā)送阻斷信號。這導(dǎo)致當(dāng)另外期望這些源裝置中至少一個不應(yīng)被阻斷時所有這些源裝置都被阻斷的非期望操作。
[0007]有時具體地在中壓和高壓系統(tǒng)中實現(xiàn)一種稱為母線差分保護的保護方案，以便改進具有一個或多個中間母線的分層系統(tǒng)的保護和選擇性能力。在采用母線差分保護方案的系統(tǒng)中，來自所有源和負(fù)載的電流信號必須在單個電流保護裝置處是可獲得的。接收到所有這些電流信號的電路保護裝置能夠識別差分區(qū)內(nèi)是否有故障。此方案典型地需要在系統(tǒng)的每個斷路器處設(shè)有專用傳感器。這些傳感器全部耦合到提供該差分保護的保護裝置。專用傳感器一般需要相對較高精確度和感測質(zhì)量，從而導(dǎo)致它們相對較大。由于成本、高電流故障期間的性能問題、電流互感器飽和問題和附加傳感器的尺寸，母線差分保護難以在低壓系統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0008]一些中壓系統(tǒng)中使用的另一種保護方案稱為局部差分保護。局部差分保護系統(tǒng)僅監(jiān)視可能貢獻故障電流的源電路和連結(jié)，但是不監(jiān)視可以接收故障電流的負(fù)載電路。測量流經(jīng)源與受保護母線之間連接的每個斷路器的電流，并將其提供到單個電路保護裝置。接收到該電流數(shù)據(jù)的電路保護裝置將電流向量求和以確定故障位于其保護區(qū)外(即，不同的母線上)還是位于其保護區(qū)中(即，其分配母線上或下)。局部差分保護方案所需的電流傳感器比完全母線差分保護方案少，因為它們不監(jiān)視流經(jīng)負(fù)載/饋線斷路器的電流。較之完全母線差分保護，局部差分保護一般成本較低且更易于實現(xiàn)。不同于完全母線差分保護方案，局部差分方案無法識別故障在其保護區(qū)內(nèi)的具體位置(例如，故障是位于母線上還是位于下游連接到母線的一個或多個負(fù)載)。但是，局部差分保護方案能夠識別故障位于其保護區(qū)外時，包括位于母線本身上和連接的母線負(fù)載上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一個方面中，可連接到功率源的功率分配系統(tǒng)包括第一分配母線、第二分配母線、第一電路保護裝置、第二電路保護裝置、多個饋線電路保護裝置和耦合到第一和第二電路保護裝置的控制器以及多個饋線電路保護裝置。第一電路保護裝置耦合在第一分配母線與功率源之間。第二電路保護裝置耦合到在第一分配母線與第二分配母線之間。每個饋線電路保護裝置耦合到第一分配母線，并配置成保護系統(tǒng)中電流從第一分配母線流到的部分。每個饋線電路保護裝置配置成在流經(jīng)饋線電路保護裝置的電流超過預(yù)定閾值時提供區(qū)域選擇性連鎖(ZSI)阻斷信號。該控制器配置成根據(jù)增強型局部差分保護方案，基于流經(jīng)第一和第二電流保護裝置的電流和每個饋線電路保護裝置的ZSI阻斷信號狀態(tài)來控制第一電路保護裝置和第二電路保護裝置的操作。
[0010]另一方面是一種操作功率分配系統(tǒng)的方法，該功率分配系統(tǒng)包括多個源電路保護裝置和耦合在至少一個源與保護區(qū)之間的連結(jié)電路保護裝置。該保護區(qū)包括分配母線和耦合在分配母線與多個負(fù)載之間的多個饋線電路保護裝置。該方法包括確定流經(jīng)每個源電路保護裝置和每個連結(jié)電流保護裝置的電流，確定是否有任何饋線電路保護裝置正在輸出區(qū)域選擇性連鎖(ZSI)阻斷信號，以及根據(jù)增強型局部差分保護方案，基于所確定的流經(jīng)源電路保護裝置和連結(jié)電路保護裝置的電流以及確定是否有任何饋線電路保護裝置正在輸出ZSI阻斷信號的組合來控制多個源電路保護裝置和連結(jié)電路保護裝置的操作。
[0011]在又一個方面中，描述一種用于功率分配系統(tǒng)的保護繼電器，該功率分配系統(tǒng)包括多個源電路保護裝置和耦合在至少一個源與保護區(qū)之間的連結(jié)電路保護裝置。該保護區(qū)包括分配母線和耦合在分配母線與多個負(fù)載之間的多個饋線電路保護裝置。該保護繼電器包括存儲器裝置和耦合到該存儲器裝置的處理器。該保護繼電器編程為確定流經(jīng)每個源電路保護裝置和每個連結(jié)電路保護裝置的電流，確定是否有任何饋線電路保護裝置正在輸出區(qū)域選擇性連鎖(ZSI)阻斷信號，以及根據(jù)增強型局部差分保護方案，至少部分地基于所確定的流經(jīng)源電路保護裝置和連結(jié)電路保護裝置的電流以及確定是否有任何饋線電路保護裝置正在輸出ZSI阻斷信號的組合來控制多個源電路保護裝置和連結(jié)電路保護裝置的操作。
【附圖說明】
[0012]圖1是示范性功率分配系統(tǒng)的示意框圖。
[0013]圖2是圖1所示的功率分配系統(tǒng)的一部分的脫扣電流曲線(TCC)曲線圖。
[0014]圖3是操作功率分配系統(tǒng)，如圖1所示的功率分配系統(tǒng)的示范性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]本文描述功率分配系統(tǒng)和操作功率分配系統(tǒng)的方法的示范性實施例。該示范性功率分配系統(tǒng)包括源電路保護裝置和向分配母線提供功率的連結(jié)，以及將功率從分配母線輸送到負(fù)載的饋線電路保護裝置。這些系統(tǒng)包括控制器，該控制器使用增強型局部差分保護方案來保護包括分配母線和具有饋線電路保護裝置的下游分支的保護區(qū)。該增強型局部差分保護方案對流經(jīng)源電路保護裝置和連結(jié)的電流求和以確定保護區(qū)中是否有過電流狀況。當(dāng)確定過電流狀況位于保護區(qū)中時，該控制器基于饋線電路保護裝置輸出的區(qū)域選擇性連鎖(ZSI)信號的存在與不存在來確定過電流狀況的可能位置以及要如何操作。這些示范性系統(tǒng)提供較之復(fù)雜的完全差分系統(tǒng)成本更低且物理上更小的保護系統(tǒng)，并且可以避免在低壓系統(tǒng)中應(yīng)用完全差分方案時產(chǎn)生的一些電流互感器飽和問題。
[0016]圖1是示范性功率分配系統(tǒng)100的一部分的示意框圖，示范性功率分配系統(tǒng)100包括經(jīng)由電路保護裝置106向負(fù)載104提供功率的源102。電功率源102可以包括，例如一個或多個發(fā)電機或向負(fù)載104提供電流(以及由此提供電功率)的其他裝置?？梢酝ㄟ^分配母線108將電流傳輸?shù)截?fù)載104。負(fù)載104可以包括且不限于僅包括機械、電動機、照明和/或制造或發(fā)電或功率分配設(shè)施的其他電氣和機械