[發明專利]多重保護繼電器中的分布式邏輯

有效

• 申請號: 00800140.5
• 申請日: 2000-02-11
• 公開（公告）號: CN1300456A
• 公開（公告）日: 2001-06-20
• 發明（設計）人: C·B·坎普貝爾;R·默雷;A·W·拜根特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02H1/00
• 分類號: H02H1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 陳霽,傅康

本發明一般涉及用于配電系統的數字保護繼電器。更具體地說，本發明涉及一種數字保護繼電器和系統，用于對配電系統提供增強的保護和監視功能。

用于監視配電系統并對配電系統提供保護控制的數字保護繼電器是熟知的。此處使用的術語“配電系統”包括用于產生、輸送與/或分配電力到用戶的系統和系統的元件。這種繼電器一般被連接到配電系統上的一點，用于監視電流、電壓或其它參數，并且在某個特定的狀態發生時提供保護控制(例如通過提供控制信號，使和繼電器相關的系統的一部分的電源被切斷)。保護繼電器的功能可以以許多方式被增強。例如，數字保護繼電器包括微處理器，其使用戶能夠確定在某個狀態下保護繼電器將如何起作用。

按照慣例，保護繼電器邏輯一直受到相當的限制。任何非通常的應用，其中涉及互鎖，阻塞或監視功能一般通過硬連線接點輸入和輸出來實現。這種需要輔助元件和接線的方法使得許多邏輯方案極難實現。

使用戶能夠在一個繼電器內通過編程來實現邏輯功能的柔性的邏輯方案是公知的。這種繼電器一般包括用于實現預定功能的固定的邏輯，和可以由用戶控制來實現附加功能的可變邏輯。一般地說，具有可編程邏輯的繼電器接收模擬和數字輸入，并使用這些輸入產生模擬和數字輸出。如果需要相對簡單的方案，則使用接點輸入阻塞繼電器的測量元件，當對測量元件編程時進行這種選擇。較復雜的邏輯方案可以在一個繼電器中被編程。例如，如果需要具有一個接點輸入的閉合狀態和相欠電壓元件的操作狀態，以便阻斷相時過流繼電器的操作，則應當把邏輯編程為使兩個輸入相“與”，以便產生一個有效的輸出，然后所述輸出在把相時過流元件編程被用于阻斷輸入時被選擇。

雖然已知的在保護繼電器中的可編程邏輯可以把所需的輔助元件和連線減到最少，并且可以使用更復雜的邏輯方案，但是仍然有些限制，因為一般具有許多在操作上和配電系統相關的保護繼電器。

保護繼電器之間的通信是公知的。例如，US5838525披露了一種用于保護繼電器中的高速單極跳閘邏輯。所述的系統包括一個遠方保護繼電器，其產生一個表示檢測到故障的引導信號，并把所述引導信號傳遞給和在配電線路上的一個不同位置相關的本地保護繼電器。本地保護繼電器使用收到的引導信號來監控單極跳閘操作。

還已經知道一些更復雜的通信方案。例如，電力研究院(EPRI)已經制定了一套被稱為UCA2.0的通信標準“Generic?ObjectOriented?Substation?Event(面向對象的一般性子站事件)”(GOOSE)。GOOSE基于對網絡上的其它同級裝置的繼電器的數字輸出狀態的異步報告。GOOSE信息被設計成一種短的、高優先權的和以高的可靠性進行通信的信息。為了實現可靠性，GOOSE信息在其有效時一直被重復。GOOSE信息不需要被確認，因而可以被多點傳送。GOOSE規范含有用于表示數字點狀態信息的128個位對的空間。GOOSE規范提供32個“DNA”位對，它們是表示預定事件的狀態位。所有剩余的位對是“UserSt”位對，它們是表示用戶定義的事件的狀態位。UCA?2.0規范包括用于處理發送裝置和接收裝置之間的通信丟失的特征。當任何被包括的點改變時，或者在規定的時間間隔之后(“缺省的更新”時間)，如果狀態沒有發生變化，每個發送裝置在成功地加電時發送GOOSE信息。所述發送裝置還發送“保持時間”，其被設置為預定的缺省時間的3倍。

當保護繼電器具有通信能力時，控制邏輯一般是預先確定的、預先編程的或者涉及在通信的保護裝置之間建立主從關系。執行控制邏輯也需要在繼電器之間進行相當復雜的布線。這種保護繼電器和方法的缺點在于，它們限制了提供多種保護方案，或者使得難于提供多種保護方案。

保護繼電器包括可編程的控制邏輯，并且能夠把可編程的控制邏輯的輸出傳遞給和同一個配電系統相關的遠方保護繼電器，這些應當是需要的，以便提供增強的保護和控制功能。提供增強的控制功能和用于提供配電系統的增強的保護控制的結構選擇，以及能夠比在和網絡相關的每個保護繼電器中的編程邏輯執行更復雜的邏輯方案，這些也是需要的。然而，已知的保護繼電器和保護方案不能滿意地實現這些目的。

本發明通過對配電網提供功率控制和監視系統克服了現有技術的缺點，并且提供了附加的優點，所述配電網包括多個數字保護繼電器，其包括可編程的邏輯，并且其可以通過對等的通信網絡傳遞控制邏輯的輸入和輸出。每個數字保護繼電器包括用于連接配電系統和至少一個通信端口的設備、終端、裝置或器具，以便連接對等的通信網絡。所述對等的通信網絡最好是以太網。

圖1是適合于實現本發明的繼電器的功能方塊圖；

圖2是在本發明的實施中的可編程的邏輯特性表；