专利名称：电力系统保护继电器保护与自动化功能的分离系统的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及电力系统的保护与自动化控制功能，更具体地说，涉及到可以在单个设备中提供保护与自动化功能相分离的系统。
背景技术：
电力系统的变电所通常包含有保护和自动化及控制的功能与设备。保护功能通常是由不同的保护继电器来实现的，保护继电器从输电线上采集电压和电流数值，并采用选定的算法对那些数值进行处理，其算法涉及到逻辑方程的使用，从而识别和响应输电线上的故障，并提供输出控制信号，必要时输出控制信号通过触发信号而断开电源。非常迅速而准确地识别故障情况、从负载或其他系统条件中区分出真正的故障情况并给予恰当响应、如必要则给断路器提供一个触发信号——这是很重要的。这样的反应对于一个电力系统的平稳运行从时间上讲是至关重要的。
另一方面，自动控制功能涉及到变电所的正常操作(运行)，其中包括其运行与整个电力系统的整合。自动化常常涉及到与监视设备之间的信息交换，但不及保护功能对时间的要求来得紧迫。譬如，自动化涉及到变电所总线的设置。变电所包括电动开关以及断路器，可以通过断开与闭合来实现特定的系统设置，为出自变电所的各个供电线输送电能。系统自动化包含互锁功能，防止电力系统使用操作员初始化的设置，那会导致不当或危险的总线设置。自动化的另一个例子是，在系统不同元素组合的控制中(开关的断开与闭合)，包含了——比如说——电容组。因此，自动化一般涉及到变电所的设置与安排，以及与电力系统其他部分的通信。适当的自动控制需用到整个电力系统中不止一处的信息。
自动化功能和控制通常是用可编程控制器(PLC)来实现的，可编程控制器有编程能力，但是也存在着重大的局限性。这些局限性包括无法完全获取被保护元素的状态。要包含这种完全获取能力，必须要在保护装置和PLC中都设置大量的输入与输出触点。
在许多情况下，保护与自动化功能是通过两套分立的独立装置来完成的。历史上，这种独立性注定是合乎要求的，因为保护与自动化功能以及处理这些功能的工程师/技术员们处理着全然不同的系统问题和需求。相对于保护工作而言，自动化工作通常需要更复杂和更个性化的逻辑方程来完成其任务，而保护工作则侧重于通过适当的设置获得输电线所需的保护，因此，保护工作比自动化工作更具独立性。对于整个系统而言，由于监视系统安全的必要性以及需要对系统条件进行快速响应，准确的保护通常更为关键。然而，两套完全独立的系统会使得成本攀升，同时系统效率下降，这是因为保护和自动化系统都使用从输电线上获取的一些系统数据，譬如说电压和电流数值。
所以，希望用单个系统来实现保护和自动控制，而在保护与自动化功能的特定控制部分(逻辑方程)、以及在某些情况下分立的输出接触控制中保持独立和分离。
发明内容
综上所述，本发明是一个能在单个装置——如保护继电器——中维持保护与自动化功能相互独立的系统，用于电力系统中，包括实现电力系统保护与自动化功能的单个装置；在装置范围内的逻辑方程的第一部分，可以用第一密码进行访问，用于界定和执行电力系统的选定保护功能，其中第一部分内的逻辑方程可由拥有第一密码的用户进行修改；在装置范围内的逻辑方程的第二部分，可以用不同于第一密码的第二密码进行访问，用于界定和执行电力系统的选定自动化动作，其中第二部分内的逻辑方程可由拥有第二密码的用户进行修改；装置范围内的一个共享数据库，其中包含保护和自动化逻辑方程的运行结果，以及装置内对保护和自动化逻辑方程运行结果的响应输出逻辑方程，用于设置装置的输出。
图1是本发明的系统安排框图。
具体实施例方式
图1为本发明系统——概括地标为10——的框图。系统10组成保护继电器的一部分，保护继电器通常布置在变电所中，用于保护电力系统的运行。根据它们在电力系统中的特定用途和性能，保护继电器可以有很大差别。
本发明之系统允许某些继电器用户对由逻辑方程控制的继电器保护功能作修改，即个性化设置；同时也允许该继电器的其它用户在变电所及其系统中对自动化功能作个性化设置。保护和自动化功能都可以通过逻辑控制方程来实现，并且通过修改相应的保护和/或自动化逻辑控制方程即可调整保护和/或自动化功能，以适应某用户特别的需求。尽管在本说明书中通篇使用了“逻辑方程”这个专业术语，但根据特定的保护继电器及其性能以及其他的系统条件，也许更应该使用算法而不是逻辑方程。因此，此处的“逻辑方程”这个专业术语应认为包括了算法与相应的数学运算。
至于保护，可以用一个逻辑方程来界定并控制特定元素条件(如断路器状态)的综合复审，以及从输电线上采集的电压和电流数值的处理。这些方程将会周期性(例如每个电力系统周期16次)地执行，并产生特定的结果。当结果处在特定范围内时，可以在输出端设置触点，并产生信号——举例来说——去触发一个断路器。逻辑方程也可以用来实现自动化功能与需求，如上所述，包含了系统设置需求。
在所示实施例中，保护逻辑方程与算法12存贮在继电器的一个区域，而自动化逻辑方程与算法14则存贮在另一个区域。受过训练的工程师/技术员们可以对两套逻辑方程进行调整，包括在变电所对其进行调整，或经过通信网络进行远程调整。但是，访问保护逻辑方程12与自动化逻辑方程14需用到两个独立的、不同的密码。使用不同的存贮区域存贮两套逻辑方程和/或算法，并用不同的密码对其进行访问，这使得两套系统获得了理想的独立性。保护工程师拥有正确的密码去访问保护逻辑方程，而自动化工程师也拥有正确的密码去访问自动化逻辑方程。用户密码行16和18表明了这种相互独立的访问能力。那些希望访问两套逻辑方程的人员必须拥有这两个密码。
系统数据库——标为22——范围内的第一区域20存贮着保护逻辑方程的结果。保护逻辑方程与数据库22范围内区域20所存贮的结果之间拥有双向访问能力(线24)。这意味着逻辑方程既可以向区域20写入结果，也可以从中读出信息。保护逻辑方程12可以改变区域20中的信息。自动化逻辑方程可以通过线26所示的读取能力从区域20中获取信息，但是不能向该区域提供或改变其信息。
与此相类似，将自动化逻辑方程的结果提供给系统数据库22中的自动化区域28。这里又涉及到自动化逻辑方程14与数据库区域28之间经过通信线29所进行的双向通信。保护逻辑方程12可以通过线31从数据库区域28获取信息，但是不能向该区域写入任何信息或改变其中的任何信息。虽然在功能上保护与自动化数据库区域是相互独立的，但是它们都是单一的公共系统数据库22的一部分，因此系统的运行效率和速度都得到了提高。
保护与自动化逻辑方程确实都可以访问同样位于数据库22之中的系统信息区域30。系统信息区域30包含着模拟信息，譬如从输电线上周期性采集到的电压与电流，以及其它的系统控制位等等，这些信息既可以应用于保护逻辑方程，也可以应用于自动化逻辑方程。如图1所示，所有三个信息区域20、28和30都包含在系统数据库22内。重要的是保护与自动化逻辑方程都能够访问系统信息区域30。例如，保护与自动化功能都可以使用无功功率信息。保护出于多种目的使用无功功率信息，其中包括断路器故障判定；而自动化使用同样的信息，却是为了对系统电容器组的设置进行控制。另一个例子是，从输电线上采集到的电流数值，保护上用于过流保护，而自动化则将同样的信息用于如前所述的互锁功能。
本发明的系统还包括了一个输出逻辑方程/设置区域，用来响应数据区域20、28和30中的信息，以对继电器的输出触点进行设置。输出触点提供控制信号，控制信号产生特定的动作，如触发一个断路器等等。输出逻辑方程/设置是可编程的，用于处理来自保护和自动化逻辑方程的结果，所以无论保护或自动化工程师都可以对其进行修改。这些输出触点可以是完全相互独立的，如需要的话，也可以由相关的工程师进行合作/协商，以使用一套单一的输出触点。
综上所述，说明了一套系统，通过该系统，可对存贮在一个单一性装置——如保护继电器——中不同区域内的不同逻辑方程对保护与自动化功能进行设置和控制，从而该系统改善了整体的工作效率，同时对两套逻辑方程保持着相互分离和独立的访问。
尽管为了说明起见，在这里描述了本发明的一个优选实施例，但是我们应能理解，在不违背本发明的精神——这由下面的所界定——情况下，可加以种改变、调整和替换。
权利要求
1.一个在电力系统的单一装置中维持保护与自动化功能相互分离的系统，包括一个完成电力系统保护与自动化功能的单一装置；一个在上述装置中的逻辑方程第一部分，可以用第一密码进行访问，用于界定和执行电力系统的选定保护功能，这里所说的第一部分中的逻辑方程可以由拥有第一密码的用户进行修改；一个在上述装置中的逻辑方程第二部分，可以用不同于第一密码的第二密码进行访问，用于界定和执行电力系统的选定自动化动作，其中第二部分中的逻辑方程可以由拥有第二密码的用户进行修改；一个装置内的共享数据库，其中含有保护与自动化逻辑方程的运行结果；装置中的输出逻辑方程，响应保护与自动化逻辑方程的结果，以设置装置的输出。
2.如权利要求1所述的系统，包括相互独立的保护与自动化结果输出。
3.如权利要求1所述的系统，包括一套共享的保护与自动化结果的输出。
4.如权利要求1所述的系统，其中的共享数据库包括了对于保护与自动化逻辑方程都可用的选定电力系统信息。
5.如权利要求4所述的系统，其中的选定电力系统信息包括电力信号电流与电压。
6.如权利要求1所述的系统，其中的自动化逻辑方程可以利用保护逻辑方程的结果，但不能改变其结果；并且保护逻辑方程可以利用自动化逻辑方程的结果，但也不能改变其结果。
7.如权利要求1所述的系统，其中的输出方程是在保护逻辑方程部分内实现的。
全文摘要
本系统在一个单一的继电器型装置中包含了相互独立的部分用于保护逻辑方程与自动化逻辑方程。这两部分用不同的密码进行访问,以维持两套逻辑方程之间的相互分离与相互独立。保护逻辑方程的结果存贮在系统数据库的保护信息部分,而自动化逻辑方程的结果则存贮在系统数据库的自动化信息部分。输出方程响应结果信息,以控制装置的输出设置。保护结果信息可以被自动化逻辑方程所利用,但只能被保护逻辑方程所修改。类似地,自动化结果信息可以被保护逻辑方程所利用,但只能被自动化逻辑方程所修改。保护与自动化部分都可以访问数据库中的某些系统信息,比如电压与电流数值。
文档编号H02H1/00GK1355587SQ01141579
公开日2002年6月26日 申请日期2001年10月22日 优先权日2000年10月20日
发明者E·O·施魏策尔Iii 申请人:施魏策尔工程实验公司