[發明專利]用于電力系統中的合并單元的動態信號切換方法和裝置

有效

• 申請號: 200880131444.1
• 申請日: 2008-10-09
• 公開（公告）號: CN102187235A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 西蒙·理查茲
• 申請（專利權）人: 阿海琺T&D英國有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R15/08;G01R15/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;張旭東

本發明的背景

1、技術領域

本發明涉及一種用于電力系統中的合并單元進行動態信號切換的方法和裝置。

2、相關技術描述

智能電子裝置被安裝在電力系統中以對電網中的電壓和電流進行測量。所述智能電子裝置可以嘗試使用這些測量結果來保護電力系統避免發生故障或非正常振蕩，并且允許通過人工操作或自動操作更好地控制電力系統。

傳統上，已經利用電流互感器和電壓互感器進行了這樣的測量，電流互感器和電壓互感器將電網的量變換成更易于管理的、更加安全的、更低量級的按比例縮小的量以輸入到智能電子裝置中。

在變電站自動化控制方案中，為了易于與智能電子裝置進行通信和連接，現有的發展趨勢是將這些電流互感器和電壓互感器的輸出數字化。

相同的現有電流互感器和電壓互感器可以通過被稱為“合并單元(Merging?Unit)”的裝置將它們的按比例縮小的次級側模擬信號轉換成數字信號。本發明的領域涉及如下情況：在一個位置處可以得到多個電流互感器輸入，名義上提供了相同的測得量的冗余/重復。這通常是可以使用用于保護應用的電流互感器鐵芯和用于測量應用的另一個鐵芯的情況。

由于測量鐵芯(測量準確級)對于負載電流更加精確，因此所述測量鐵芯通常會被認為是電力系統中的真實的原級電流量的最精確的表示。至于較高電平的故障電流，測量電流互感器鐵芯可能飽和，這使得它的輸出成為對真實的原級輸入的錯誤表示。在這種情況下，具有更大動態范圍(和對飽和的更好的抗擾性)的保護電流互感器鐵芯將會是對原級量的更好的比例表示。

從歷史上說，電流互感器次級回路原本應當需要跨地點運行，即，從變電站場地中的原級電力系統裝置到應當安裝智能電子裝置的物理變電站建筑。

由于無意中的開路可能在斷開處附近產生危險的電壓以及火花/電弧，因此電流互感器回路的跨地點運行具有潛在危險。因此，需要將合并單元設置得靠近電流互感器次級回路，該合并單元進行數字化。

下面將對現有技術文獻進行評價。

US?6,954,704描述了一種數字式保護和控制裝置。實際上，在傳統的保護和控制系統中，由于對于變電站主設備與對這些變電站主設備進行保護和控制的保護和控制裝置之間的信息傳輸使用了通過電纜傳輸的模擬信息，因此需要用于處理相對大的電壓和電流的接觸輸入電路和接觸輸出電路。此外，需要用于放置大量電纜的空間，并且需要將保護單元和控制單元容納在為各個單元專門提供的獨立箱體中，這就是這些裝置的安裝空間增大的原因。US6,954,704提供了一種數字式保護和控制裝置，該裝置被配置成通過使裝置數字化來實現該裝置的安裝空間的減小，并且通過在裝置中進行充分的數據交換來實現保護和控制性能的改進。因此，US6,954,704描述了合并單元的基本原理。

EP1845383描述了一種對電流互感器的飽和進行檢測的方法。所述方法包括對電流互感器的次級電流/電壓波形的故障進行檢測。通過在從檢測到故障開始的時間窗內對次級電流進行積分而估計出互感器的次級回路中的磁通量。將所估計的磁通量與閾值進行比較，當閾值超過磁通量時即檢測到互感器的飽和。

不存在可以允許來自成對的(或多個)測量源的輸入合并成單個“最佳”輸入的現有解決方案。

目前可以實現這種效果的唯一方法是設置兩個單獨的合并單元，其中每一個合并單元都僅將一組3相電流互感器信號數字化。這兩個合并單元接著將對采樣值的兩個獨立測量進行多播，這兩個合并單元可以連接至同一以太網鏈接。假設，任何智能電子裝置均可以被配置成能夠同時讀取這兩個(或更多個)單獨的源，并且能夠根據輸入信號中可獲得的質量位(quality?bit)來在這些單獨的源之間進行選擇。然而，目前市場上的智能電子裝置都不能提供這種功能。

發明內容

因此，本發明的總體目的是提供一種用于對合并單元進行動態信號轉換的方法和裝置，其中合并單元選擇精度和可靠性最佳的輸入信號并根據該量來產生數字化輸出。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種用于電力系統中的合并單元利用多個測量源進行動態信號切換的方法，所述合并單元從對同一物理原級量進行測量的至少一個電流互感器接收至少兩個輸入信號，其特征在于，該方法包括以下步驟：基于所述輸入信號的實際值，在實時模式中從所述合并單元輸出具有所述物理原級量的最真實表示的采樣值的數字化輸出流。

本發明的一實施方式包括以下步驟：

-電流互感器帶電檢測步驟，

-電流互感器監督步驟，

-電流互感器飽和檢測步驟，

-電流電平檢測步驟。

在一實施方式中，所述輸入信號是：