[發(fā)明專利]智能低壓斷路器的區(qū)域選擇性連鎖方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410076667.X
• 申請(qǐng)日: 2014-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN103887774A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周亞軍;李曉軍;賀依盟;張廣君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H7/26
• 分類號(hào): H02H7/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低壓電器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于智能低壓斷路器的區(qū)域選擇性連鎖方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)文明程度的提高、用電需求的擴(kuò)大，為提高配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化、信息化水平，人們對(duì)低壓電器提出了智能化的要求。自二十世紀(jì)九十年代以來，國(guó)內(nèi)多家廠商已經(jīng)陸續(xù)進(jìn)行智能低壓斷路器的研發(fā)工作，推出一系列相關(guān)產(chǎn)品。目前已有的智能低壓斷路器，一般具有可調(diào)的保護(hù)參數(shù)，具有簡(jiǎn)單的組網(wǎng)功能，一些產(chǎn)品還具有功能較為豐富的人機(jī)界面。

用電規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)斷路器的保護(hù)性能提出更高的要求，每個(gè)保護(hù)設(shè)備不僅要能切斷自身線路上的過電流，而且要綜合考慮配電網(wǎng)絡(luò)中其他支路的過電流狀況，與其他斷路器協(xié)同工作，在發(fā)生電網(wǎng)故障時(shí)盡可能迅速地隔離故障，并保證其他不受故障影響的部分保持正常供電，達(dá)到更好的保護(hù)性能和成本效益。這種新的保護(hù)概念稱作選擇性保護(hù)。

區(qū)域選擇性連鎖（ZSI）是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)上下級(jí)斷路器選擇性的一種有效的辦法，其基本思路是下級(jí)斷路器監(jiān)測(cè)到短路故障時(shí)，立即發(fā)送一個(gè)等待命令到上級(jí)斷路器，在一段時(shí)間內(nèi)鎖閉上級(jí)斷路器的脫扣功能，自身執(zhí)行脫扣動(dòng)作。當(dāng)前的區(qū)域選擇性連鎖的實(shí)現(xiàn)方式，斷路器間的信息傳遞主要依靠開關(guān)量信號(hào)或485通信方式，需要上行、下行兩個(gè)通信接口，通信線路連接方式必須嚴(yán)格按照電網(wǎng)拓?fù)洌惭b復(fù)雜，且通常需要加裝額外的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于低壓斷路器的區(qū)域選擇性連鎖方法，該方法基于斷路器的智能控制器實(shí)現(xiàn)區(qū)域選擇性連鎖邏輯，使配電網(wǎng)絡(luò)中的斷路器在發(fā)生短路故障時(shí)，能夠及時(shí)、可靠地完成分?jǐn)鄤?dòng)作，同時(shí)將停電范圍限制在最小。

本發(fā)明所述控制方法中，低壓斷路器智能控制器存在5種可能的狀態(tài)，這5種狀態(tài)及其狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律如下：

無ZSI狀態(tài)，即復(fù)位后的狀態(tài)，此時(shí)斷路器沒有監(jiān)測(cè)到短路，也未接收到下級(jí)斷路器發(fā)來的等待命令。在此狀態(tài)下，斷路器若監(jiān)測(cè)到短路電流，則進(jìn)入自鎖閉狀態(tài)；若收到下級(jí)斷路器發(fā)來的等待命令，則進(jìn)入外部鎖閉狀態(tài)。

自鎖閉狀態(tài)，此狀態(tài)說明斷路器控制器已經(jīng)監(jiān)測(cè)到了短路，但是尚未收到下級(jí)斷路器的等待命令。進(jìn)入此狀態(tài)后，斷路器立即向上級(jí)斷路器發(fā)送等待命令，并維護(hù)一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為自鎖閉時(shí)間T_in的定時(shí)器。在此狀態(tài)下，斷路器若收到下級(jí)斷路器發(fā)來的等待命令，則進(jìn)入外部鎖閉狀態(tài)；若定時(shí)器超時(shí)，則進(jìn)入脫扣狀態(tài)。

脫扣狀態(tài)，區(qū)域選擇性連鎖邏輯判定應(yīng)由本斷路器執(zhí)行脫扣動(dòng)作時(shí)進(jìn)入的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，斷路器發(fā)出脫扣指令，觸發(fā)脫扣器動(dòng)作，完成分?jǐn)鄤?dòng)作后進(jìn)行狀態(tài)遷移返回?zé)oZSI狀態(tài)。

外部鎖閉狀態(tài)。在該狀態(tài)下，斷路器維護(hù)一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為T_out的定時(shí)器。若定時(shí)器超時(shí)，并且監(jiān)測(cè)到短路電流仍然存在，則進(jìn)入脫扣狀態(tài)；若定時(shí)器超時(shí)，且短路電流消失，則進(jìn)入ZSI恢復(fù)狀態(tài)。

ZSI恢復(fù)狀態(tài)，設(shè)置此狀態(tài)是為了應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜故障電流，增強(qiáng)可靠性。在此狀態(tài)下，維護(hù)一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為T_wait的定時(shí)器，期間若斷路器監(jiān)測(cè)到短路電流，則立刻進(jìn)入脫扣狀態(tài)；若未監(jiān)測(cè)到短路電流，直至定時(shí)器超時(shí)，則進(jìn)入無ZSI狀態(tài)。

區(qū)域選擇性連鎖的完整過程如下。系統(tǒng)復(fù)位后，斷路器處于無ZSI狀態(tài)，監(jiān)測(cè)線路上的電流并等待接收通信信號(hào)，若監(jiān)測(cè)到短路電流，則本斷路器向上級(jí)斷路器發(fā)送等待命令并進(jìn)入內(nèi)部鎖閉狀態(tài)；若收到下級(jí)斷路器發(fā)來的等待命令，則進(jìn)入外部鎖閉狀態(tài)。在內(nèi)部鎖閉狀態(tài)中，進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為T_in的內(nèi)部鎖閉延時(shí)，若內(nèi)部鎖閉延時(shí)超時(shí)仍未收到下級(jí)斷路器發(fā)來的等待命令，則認(rèn)為沒有下級(jí)斷路器監(jiān)測(cè)到短路，程序進(jìn)入脫扣狀態(tài)。在脫扣狀態(tài)中，控制器要向脫扣器發(fā)出脫扣指令，確認(rèn)線路分?jǐn)嗪螅舜蔚膮^(qū)域選擇性連鎖已經(jīng)完成，斷路器狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無ZSI狀態(tài)。若在內(nèi)部鎖閉延時(shí)期間，收到了下級(jí)斷路器發(fā)來的等待命令，說明有下級(jí)的斷路器同時(shí)監(jiān)測(cè)到了短路，應(yīng)由下級(jí)斷路器完成保護(hù)動(dòng)作，因此本斷路器進(jìn)入外部鎖閉狀態(tài)。在外部鎖閉狀態(tài)中，進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為T_out的外部鎖閉延時(shí)，以等待下級(jí)斷路器完成分?jǐn)嗟臋C(jī)械動(dòng)作、電弧熄滅、短路電流消除。外部鎖閉延時(shí)超時(shí)后，判斷短路故障是否已經(jīng)切除，如果短路電流仍然存在，說明下級(jí)斷路器分?jǐn)嗍』蛘呔€路中發(fā)生了不止一處的短路，斷路器應(yīng)進(jìn)入脫扣狀態(tài)，完成相應(yīng)操作；反之，外部鎖定延時(shí)超時(shí)，短路電流已經(jīng)被消除，則斷路器進(jìn)入ZSI恢復(fù)狀態(tài)。在ZSI恢復(fù)狀態(tài)中，進(jìn)行一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為T_wait的ZSI恢復(fù)延時(shí)，延時(shí)期間若監(jiān)測(cè)到短路電流，則立即進(jìn)入脫扣狀態(tài)，執(zhí)行瞬動(dòng)保護(hù)，若定時(shí)超時(shí)仍沒有發(fā)生短路，則此次區(qū)域選擇性連鎖完成，進(jìn)入無ZSI狀態(tài)。