[其他]母线差动继电器

说明书

本发明涉及到电力系统网络中母线段的保护，更具体地说，涉及到一种母线差动继电器。该继电器的行为取决于与母线段连接的多条馈电线的电流互感器产生的电流信号，借助于切断流过多条馈电线的电流来保护母线段免受内部故障的危害，並要防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而被切断;该外部故障发生于多条馈电线中的至少有一条上，该馈电线上相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。

一些继电器制造厂已经对继电器的设计提出了建议，以克服上述关于在一条馈电线上发生外部故障时电流互感器饱和带来的弊病。这种建议的一个例子在美国第4，502，086号专利中曾公开，标题是“差动保护继电器”，在1985年2月26日发表在Toshinobu    Ebisaka。Ebisaka专利建议馈电线电流互感器输出端采用二极管和电阻网络，以提供三个分量来确定是存在内部故障还是外部故障。一个分量是流入到母线电流的总和;另一个分量是流出母线电流的总和;第三个分量是这两个电流的总和或者是通过母线段的合成电流。实现Ebisaka的建议多少有些过分复杂，在它的设计中，采用了在无故障或外部故障/电流互感器饱和时禁止发出跳闸信号且在真正内部故障情况下将禁止信号闭锁基本原理。

本发明的主要目的是克服Ebisaka建议的继电器的复杂性，用一个简单得多的实施方案来区别电流互感器出现饱和时的外部故障情况和真正内部故障情况。

为了以下的目的：将本发明用于一个电力系统网络中，该网络包括一个母线段及与其连接的多条馈电线，馈电线通过上述的母线段传送交流电流;每一条馈电线包括一个电流互感器，用作测量流过它的交流电流並产生一个代表电流幅值和周波二者的信号;每个电流互感器有一个测量电流幅值的限制容量，超过该容量就发生饱和，其结果使在饱和期间它所产生的馈电线路电流信号失真;一个母线差动继电器的行为取决于上述多条馈电线所产生的电流信号，借助于切断流过上述多条馈电线的电流来保护上述母线段免受内部故障的危害，並防止馈电线路电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而切断;该外部故障发生于上述多条馈线中的至少一条上，该馈电线上相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。上述母线差动继电器包括：第一个电路装置，用来把所产生的相应于与母线段连接的馈电线的电流信号瞬时相加，並且产生一个电流差动信号，该差动信号代表上述瞬时电流信号的总和;第二个电路装置，用来产生两个参考幅值电平，它们形成了一个幅值窗口;第三个电路装置，用来根据上述电流差动信号的幅值超出上述形成的幅值窗口来产生第一指示，並根据上述电流差动信号的幅值落到上述形成的幅值窗口内而产生第二指示。第一计时电路靠产生第一指示使之开始在第一时间周期内的计时。经过上述第一时间周期的计时后产生一个跳闸信号，切断通过上述多条馈电线的电流。第二个计时电路靠产生第二指示使之开始在第二时间周期内的计时，经过上述第二时间周期计时后，产生一个复归信号。上述第二计时电路，可以在上述第二计时周期内，被产生的第一指示复归，以防止产生上述复归信号。上述第一计时电路可以在上述第一计时周期内被产生的复归信号复归，以防止产生上述跳闸信号。上述第一计时周期比第二计时周期要长。

从以下有关附图的典型说明中，本发明将更容易理解。

图1是一个和多条馈电线相连的母线段遭到内部故障的示意图。

图2是一个母线段和多条馈电线中一条遭到外部故障的示意图。

图3包括的波形A、B和C为举例说明在一条馈电线上发生外部故障且其上的电流互感器在电流交变周期的部分区段内饱和时的电流状况。

图4是一个适合体现本发明原理的母线差动继电器电路图。

图5是一个适于在图4的实施方案中采用的动态地调整幅值窗口参考电平的电路图。

图6是一个适于在图4的实施方案中采用的动态地调整幅值窗口参考电平的另一个电路图。

图7描述了时间波形A到E，用来说明图4的母线差动继电器实施方案在母线内部故障情况下的工况。

图8描述了时间波形A到E以及X，用来说明图4的母线差动继电器实施方案在母线外部故障且馈电线电流互感器饱和期的工况。

图9是一个适于在图4中描述的母线差动继电器中采用的变化检测器的实施方案方框图。