[发明专利]电路保护系统

说明书

技术领域

本公开通常涉及配电系统，尤其是，涉及为整个系统的区域保护提供多个区域保护功能的电路保护系统的方法和装置。

背景技术

在配电系统，电力被分配到不同的负载，典型的被划分到分支电路，所述分支电路提供电力到指定的负载。分支电路也可以连接到别的配电装置。

由于对系统中如故障或过载的异常电力情况的关注，提供电路保护设备或电力开关设备如电路断路器以保护电路是公知的。电路断路器谋求防止或最小化损坏，并且典型的为功能自动化。电路断路器还谋求在故障情况下电力供应中断的范围和持续时间的最小化。

配电系统包括不同的配电排触点(distribution level)，流过每个排触点的电力通过电路断路器控制。在故障或过载的情况下，最靠近故障的电路断路器需要尽可能快地跳闸以中断电力潮流(power flow)，并避免配电系统的损坏。为了保证仅有系统所要求的部分被断开，上游电路断路器必须限制在有限的时间延迟(或时间-电流成倒数关系的延迟)内不会跳闸，以使得下游电路断路器清除故障。在下游故障情况下的上游电路断路器跳闸时间中的时间延迟将导致不期望的高允通电能。该允通电能发生在当上游断路器应当跳闸，但上游断路器却配置成等待一段时间以允许下游断路器跳闸，在这段时间内持续流过的电能就是允通电能。

配电系统的设计必须单独地确立不同断路器的跳闸设置，以使得断路器被协调成具有跳闸时间曲线，所述跳闸时间曲线在配电系统的配电排触点的上游方向或级联配置中延迟跳闸时间。图1示出了示例性的现有技术配电系统10的结构图。现有技术配电系统10包括多个电路断路器12。现有技术配电系统10的一个支路17包括多个排触点14。多个配电排触点包括包含在配电板上的具有电路断路器的第一排触点16，包含在子配电开关板上的具有电路断路器的第二排触点18，包含在配电开关板上的具有电路断路器的第三排触点20，以及包含在主开关板上的具有电路断路器的第四排触点22。相对于电力潮流，第一排触点16的电路断路器连接到第二排触点18的下游，第二排触点18的电路断路器连接到第三排触点20的下游，以及第三排触点20的电路断路器连接到第四排触点22的下游。例如，第一排触点16包括20安培的电路电路器，第二排触点18包括100安培的电路断路器，第三排触点包括1200安培电路断路器下游的400安培的电路断路器，以及第四排触点包括4000安培的电路断路器。

作为现有技术配电系统10的这种现有系统无法清除故障，以至于故障持续流过系统直到它通过足够敏感以检测到此故障的断路器。因此，如图2中所示，一个更大的上游过电流设备或电路断路器30必须比小一些的下游设备或电路断路器32的敏感度更低和更慢。每个上游电路断路器30和下游电路断路器32连接到提供逻辑和信息处理以确立跳闸决定的电子跳闸设备31，33，以提供过电流保护功能。图2示出了在记录图表中上游电路断路器30和下游电路断路器32中从发出跳闸到清楚故障电流的时间段内所存在的故障电流。如曲线B1中所示，在如箭头F1所示的故障电流流动期间，上游电路断路器30没有跳闸直到一段允许下游电路断路器32跳闸的时间之后才跳闸，此在轴A1中所示。在级联配电系统中，敏感度和速度一定会由于协调需要而被不良检测而不是出于保护或安全要求目的，如，协调需要上游断路器30和下游断路器32之间的时间延迟。这增加了诸如不能及时清除故障的系统损坏危险，增加了允通电能。当配置越来越大和断路器变慢，当断路器等待下游断路器跳闸时，检测流通量和决定流通量是否过大的时间延迟增加了。由于故障的允通电能很危险并导致配电系统的贵重元件的故障/熔化，因此非常需要最小化允通电能