用于电力分配系统的故障保护系统和方法

文档序号:7430063阅读:177来源:国知局

专利名称::用于电力分配系统的故障保护系统和方法
技术领域
:本发明涉及电力分配系统的控制,更具体地涉及使用智能自主节点来隔离配电线路的故障部分、重新配置且恢复对于最终客户的服务(电路重新配置)从而改进电路保护。
背景技术
:典型的配电系统包括源自配电站并且导向供电公司或机构的最终客户的电源的配电线(范围从大约4KV到69KV)。管制服务提供需求、成本和竞争压力产生了对于成本较低、模块化、标准化设备的需求,这种设备能以最少的人力和人类监督来安装、运行和维护。配电线的损坏(故障)是由于断裂的电力线、地下电缆被挖掘或其他原因而出现的,并且典型地可以通过感测过载(短路/过流)电流,有时候通过检测电压损失而检测到。在配电系统中,有时情况是这样的-客户抱怨的电压损失是公司感测断电以便通过分派工作人员来隔离故障并重新配置配电系统而作出响应的手段(means)。用于隔离这些故障的典型设备是主要位于配电站中的断路器和位于分接线路(tapline)上或客户变压器处的烙丝。变电站断路器通常设置有重合闸继电器(reclosingrelay),其使断路器在检测到过流情况并且跳断之后闭合若干次。如果在任何这些"重合"期间,故障变得不可检测,则恢复服务并且不再进行断电。特别是对于架空配电线,由于风、闪电等导致的暂时电弧可能造成许多故障。因此,当断路器断开并且服务在自动重合后恢复时大部分故障得以清除。另选的是,在一定次数的重合尝试后,如果过流情况继续存在,则重合器迸入"封锁(lockout)"状态,阻止进一步尝试清除故障。尽管对故障隔离和重新配置的更复杂的自主解决方案的效用接受度受到了限制而继续增加,但是人们已经开发并销售了许多方法。最主要的方法典型地涉及在配电网中的战略点放置控制设备和开关设备,并且使其操作与在每个点本地且独立感测到并操作的电路参数的使用完全相协调。人们已经开发出了更复杂的方法通过将在战略点本地读出的信息传送到所指定的更高级的(多个)控制实体来隔离/重配置这些电路。利用智能的、分布式控制方法,己经开发出了几种方法来隔离/重新配置配电电路,而不需要更高级的(多个)控制实体。在实现这些方法的系统中,信息被本地感测和处理,尽可能多地进行本地动作,然后与其他合作设备共享以指导或增强它们采取行动的能力。这些方法的例子包括可从S&C电气公司(Chicago,Illinois)获得的IntelliTEAA^产品。诸如IntelliTEAJV^产品的系统和在共同转让的美国专利6,697,240(通过引用特意将其公开内容并入于此)中描述的系统提供了用于使用通过通信而传送的信息并对其使用进行协调,以动态修改配电设备(包括但不限于变电站断路器、重合变电站断路器和线路重合器)的保护特性的方法和相关系统装置。这样,配电系统或"团队"的整体保护和重新配置能力得到极大增强。系统内的各设备认识到在直接控制的团队域外存在合作设备,管理来自这些设备的信息,使得可以进行更智能的本地判决和团队间协调。该信息可包括逻辑状态指示、控制请求、模拟值或其他数据。而且,当恢复系统对配电线进行重新配置时,出于故障隔离和/或负载恢复的目的,可以破坏用于分割配电线的故障保护设备(如断续器)之间的协调。因此,人们期望出现一种对保护设置进行重新配置以维持协调的自主方法。此外,可获得这样的益处,即,对故障保护设备进行了设置,因此它们与可以或可以不自主设置的其他设备(例如边界设备,如保护配电线的断路器和保护跳离配电线的负载的熔丝)相协调。图1是例示了并入有可配置故障保护设备的电力分配系统的一部分的示意图。图2是故障保护设备的框图。图3例示了可用于配置故障保护设备的电力分配系统的设备的时间-电流特性图。图4是例示了并入有一系列故障保护设备的电力分配系统的一部分的示意图。图5例示了可用于配置故障保护设备的电力分配系统的一系列设备的时间-电流特性图。图6是例示了对根据此处描述的实施方式之一的电力分配系统中的故障保护设备进行配置的方法的流程图。具体实施例方式用于电力分配系统的故障保护系统和用于对电力分配系统的故障保护系统进行配置和操作的方法接受边界设备的设备故障保护参数,如时间-电流特性(TCC),为一个或更多个故障保护设备(如故障断续器)选择并设置故障保护参数,使之与这些边界设备相协调。为每个故障保护设备选择故障保护参数可以自动地进行,并且每个设备都可基于电力分配系统的改变(例如,作为故障隔离和/或服务恢复的结果)来重新配置其故障保护参数。图1示出了包括可通过此处描述的一个或更多个实施方式而配置和控制的故障保护设备的示例性电力分配系统的一部分的简化图。该配电系统包括通过诸如常规电力线路的配电线106连接到多个用户或负载104(例如,工厂、家庭等)的多个电力源,其中一个被示为源102。配电线106具有沿线路106放置在预定点的多个故障保护设备,设备1、2、3和4。图1中的源、用户、线路和设备的数量的描述是任意的,并且可以有许多不同的配置并且实质上在任何给定的配电系统中这些组件中的数量都是任意的。还描述了包括断电器108和熔丝110的多个边界保护设备。图2例示了故障保护设备200的实施方式。诸如线路106的配电线经过故障隔离操作器,例如故障断续器204,其可以在该点断开和闭合配电线106以将线路中的故障与源隔离。在其他实施方式中,故障隔离操作器可以是能够与故障隔离相结合来进行功率感测、控制或调节功能(如电压调节.(电压调节器)、)反应性功率控制(切换电容器组)、故障感测等的任何适当的设备或多个设备。应该理解,设备200还可以是用于控制两个(双)、三个或多个开关的类型,且各故障断续器之间有客户负载或交流源。在此情形下,配电线或多条线路106将经过两个或更多个故障断续器204,故障断续器204可以在单个设备200的控制下独立地断开和闭合。在上下文中,设备200是从通信角度而言的单个设备,但是从电力系统以及控制和故障保护算法的角度而言是则多个设备。在这种环境下,不改变信息流,而是简单地绕过(bypass)通信步骤。控制器206对故障断续器204进行控制。控制器206包括控制计算机或适当的处理设备208、显示器202以及关联的存储器210。除了其他数据以外,存储器210还可以存储用于控制设备200的程序、用于确定配置和性能数据的程序、设备的配置数据,以及与系统中的其他设备有关的设备记录的数据库。本领域技术人员将认识到,故障断续器204可具有不同的运行能力,这可能会增强或降低其参与电路重新配置的能力。例如,成本最低的开关可能无法中断高电流,或者可能无法同时配备电压和电流传感器。本领域技术人员还将认识到,设备200可被编程为在高中断电流下不中断配电线(分段开关控制),或另选地可被编程为"电路保护设备"(重合器或断路器)。当被编程为保护设备时,根据诸如故障保护参数的操作参数来控制开关。例如,如果开关正常闭合,则其可以在过流情况(故障电流)下断开以防止火灾或对电路或客户设备的损害,并且还出于安全考虑。控制计算机208连接到AC波形处理器212。AC波形处理器212通过场接口连接器214连接到配电线106。这使得处理器能够测量配电线106上的电路的各种参数(如电压和电流)、对它们进行数字转换,并将它们发送到控制计算机进行处理、传送或存储在存储器中。数字I/O接口216连接到控制计算机208、故障断续器204和配电线106。数字I/O接口216使得控制器206能够接收开关位置感测信息和其他输入,并向开关输出控制输出。'通信设备218连接到控制计算机208,并且使其能够通过适当的通信信道与系统上的其他设备进行通信。通信设备218可以连接到便于得到并具有期望特性的任何通信网络。例如,可使用MetricomRadio网络。可选的通信设备220可包括在设备200中。这种辅助(secondary)通信选择的例子可以是SCADA网关。电力通过电源/备用电池222提供给设备200。电池可以从太阳能、AC变压器进行充电,或从通过电压传感器提供的电力进行充电。每个设备200都连接到适当的通信信道(未示出)。可以使用任何类型的通信信道。例如,通信信道可以是电话、无线电、互联网或光缆。设备200的故障操作参数可以被设置成,使得每个单独的设备200根据故障操作参数的操作都与其他设备和边界设备(如保护(多条)配电线的断路器和保护跳离配电线的(多个)负载的熔丝)相协调。也就是说,每个设备200的故障操作特性都基于该设备内设置的一个或更多个故障保护参数。可以与系统内的其他设备、尤其是不具有可调整或可设置故障保护特性的设备相关地来选择故障保护参数,使得故障保护设备的操作与其他设备的操作相协调,以更好地促成故障隔离和服务恢复。例如,设^200的故障保护操作特性可包括时间-电流特性(TTC)操作曲线,该曲线是至少考虑了与系统内的边界设备以及系统内的潜在其他故障保护设备相关联的TCC曲线而建立的。图3例示了可用于建立设备200的故障保护参数、进而建立故障操作特性的示例性TCC曲线。图3例示了变电站断路器(如图1所示的断路器108)的TCC曲线300。曲线300例示了断路器108的三个不同特性给定电流(最小集电(pickup))300c处断路器的最短响应时间、给定电流(额定集电)300a处断路器的额定响应时间,以及最大清除时间300b,该曲线考虑了电流传感器、控制、故障断续器以及可分接在断路器和故障断续器之间的负载的容限(tolerance)以及期望的裕度(margin)。曲线300a、300b和300c构成了断路器的完整TCC300。为了与断路器相协调,故障保护设备可具有如图3中描绘的TCC302所例示的TCC。曲线302例示了故障保护设备额定集电302a、其最小集电302b以及其最大清除时间302c。最大清除时间302c可以被选择得低于上游设备(如断路器)的最小集电,并且如图3所示,最大清除时间302c被设置得低于断路器的最小集电300a。最小集电302a和最大清除时间302c之间的带(band)是故障保护设备的操作特性的函数,并且通常可以通过提供精确的感测和电子控制而变得其比上游设备更严格(tighter)。例如,快速操作故障断续器使最大清除时间与额定/最小响应曲线之间的带变窄。除了与上游设备相协调外,还可以使故障保护设备与下游设备(如熔丝)相协调。为了与下游设备相协调,故障保护设备的最小集电应当比下游设备的最大清除时间要长。图3例示了具有由曲线304a例示的最大清除特性和由曲线304b例示的最小清除特性的熔丝设备的TCC曲线304。可以从图3看到,故障保护设备的最小集电302a比下游设备(在该例中为熔丝)的最大清除时间304a要长。可以将故障保护设备的TCC指定为其将与之协调的设备或多个设备的特性的函数。示例性设备特性可包括曲线类型(例如,反转、非常反转(veryinverse)、U/C1到5,等等)、时间控制(dial)设置、最小集电电流和协调需求。协调需求可以采取协调时间间隔(CTI)或设备容限(如中继容限、电流互感器(CT)容限和中继过调特性)的形式。表达为函数,TCC可以被写为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(a)其中,TD是时间控制设置;Ipu是集电电流;而常量k、oc和c由所指定的中继曲线决定。故障保护设备TCC可以呈现出相同的形状(即,常量k、a和c相同)。然而,集电电流和时间控制被减小了一因子以确保协调和在时间偏移(向下),从而补偿设备的清除时间、裕度和任何最小或固定的容限。因此,故障保护设备TCC可具有以下形式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(b)常量k、oc和c与公式(a)中的根TCC相同。TD,、I;和TS取决于表l中说明的因子。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>另选的是,故障保护设备TCC可以被指定为限定了额定TCC曲线的一组数据。在此情形下,故障断续器TCC被表达为从通过乘以电流和时间因子另外再减去时间偏移项而修改了的断路器TCC的各点设置的相应数据。各因子和时间偏移项可以如表2中说明那样来确定。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>一旦生成了故障保护设备曲线,就必须使其可用性有效。对于负载保护协调,电流的相关范围由设备的最小操作电流和最大可用故障电流来限定。对于相关范围内的所有电流,如果故障保护设备的最小操作时间不长于负载保护设备的最大清除时间,则故障保护设备TCC无效。此外,对于瞬间电流承受能力,如果在指定的多个最小操作电流处故障保护设备的最小操作时间小于一时间值,则TCC无效。该时间值可以基于瞬间电流的典型时间/电流特性(例如,对于0.01秒为25倍电流,或对于0.1秒为10倍电流)。与故障保护设备200相联系,在确定了设备TCC后,控制器可检查TCC的有效性,并通过经由通信设备218传送一消息或在显示器202中提供一消息来提供失调的警告或适当协调的指示。可以重复该方法从而为多个故障保护设备中的每一个生成TCC。图4例示了一系列故障保护设备,例如,对经由源保护设备(例如,断路器404)耦合到源402的配电线路400进行分割的故障断续器406410。负载(例如由熔丝414保护的负载412)可从任何段横向延伸。图5例示了故障保护特性曲线,即,放置在电源保护设备和负载保护设备之间的若干故障保护设备的TCC。如图5所示,多个故障保护设备的TCC504、506和508位于断路器TCC500和熔丝TCC502之间。假设在上游设备TCC和下游设备TCC之间存在任意给定的故障保护设备TCC,则该故障保护设备TCC被认为是有效的。然而,在某些点,所生成的故障保护设备TCC将不再与下游熔丝相协调,并且如图5所示,TCC508包括与熔丝TCC502重叠的部分。在这样的情况下,可以采用若干补充协调方法。这在方法600(图6)的讨论后进行描述,方法600用于一般地协调故障保护设备。给出故障保护设备406410的系统,每个故障保护设备都具有如上所述与设备200相联系的适当通信能力,每个设备的故障保护特性可以在故障保护设备和任何边界设备之间得以协调。图6以流程图的方式例示了协调故障保护设备的方法600。该方法可应用于具有多个源和负载的系统。每个设备优选地都包括存储在其存储器中的控制程序,以使其可自动生成故障保护特性。对于方法600,假设例如断路器、熔丝等的边界设备不具有通信能力,并且不能将它们各自的故障保护特性(如它们的TCC)传送给系统中的其他设备。因此将边界故障保护特性信息加载到能够通信的故障保护设备中。将边界故障保护特性数据加载到单个能够通信的故障保护设备中可能就足够了,从该设备传播的信息或该信息可被加载到每个单独的故障保护设备中。此外,不能通信的设备不限于边界。在此情形,不能通信的、非边界的故障保护设备的故障保护特性也被加载和传播。图6中的块604和606例示了该处理。加载了非通信(non-commimicatirig)故障保护设备信息后,每当安装通信故障保护设备、对系统进行重新配置或故障保护设备的状态发生改变时,就向所有通信故障保护设备传播故障保护特性(608)。假定系统配置,从源到负载的所有可能路径都被认为是故障.(610)。可以考虑少于所有的可能路径,并且如果要排除某些路径,则可以将这种信息保留在故障保护设备中和/或传送到故障保护设备。每个活动的通信故障保护设备都将其自己的故障保护特性传播给每个其他通信故障保护设备。具有回到源的封闭路径的故障保护设备可以被认为是活动的。故障保护设备的活动状态因此可基于另一故障保护设备的断开或闭合而改变,由此创建或断开到该故障保护设备的源的路径。如方法600的608612所示,只要在系统中安装故障保护设备、对系统进行重新配置或故障保护设备改变了其状态,就会传播故障保护特性。这种传播可以通过使故障保护设备将其故障保护特性信息发送给连接到其的故障保护设备来进行。当故障保护设备接收到故障保护特性时,它可基于接收的信息来生成新的故障保护特性(614),并且提出新的故障保护参数。然而,在提出新的故障保护参数之前,它可以进行检査以确保进一步的传播不会创建循环路径,并且在传播期间,故障保护设备可将其名称添加到返回源的路径中。参照图1,每个故障保护参数都可携带标号(designation)112,其用于标识故障保护设备、故障保护参数的方向性、源名称、回到源的路径中的设备的数量,以及回到源的路径中的设备的名称。在生成新的故障保护参数后,它将新生成的故障保护参数传播到与其连接的故障保护设备。它还将传播自己的闭合或断开状态。到源的封闭路径中的所有故障保护设备都被认为是活动的,并且激活适当的故障保护参数(616)。故障保护设备可具有到源或多个源的多条路径。故障保护设备可确定每个可能路径和回到源的路径的每个可能方向的故障保护参数。此外,电力分配系统可运行在多个电流范围内并且/或者多个源可提供不同电流范围内的电流。故障保护设备的响应特性可以是依赖电流的,因此,其还可以指定基于一个电流范围的故障保护参数或基于多个电流范围的多个故障保护参数。此外,每个故障保护设备都可具有多个终端。可为故障保护设备的每个终端建立单独的故障保护参数。因此,基于回到源的路径的数量和方向、具有回到源的路径的连接终端的数量和各种可能的电流范围,每个故障保护设备都可具有与其关联的多于一个的故障保护参数。在实现任一可能的故障保护参数时,故障保护设备可实现最繁重的或最大的保护故障保护参数,典型地是,提供最快故障保护响应时间的故障保护特性。例如,作为用于隔离故障或恢复设备的故障保护设备操作的结果,响应于新设备的安装、系统配置的改变、一个或多个故障保护设备的状态的改变而重复自动更新故障保护设备参数的处理(610)。这样,故障保护设备的操作就持续地保持协调。故障保护设备可包括编程和实现功能,以允许预测状态恰在设备改变到该状态之前被传播。例如,如果设备断开并准备闭合,则它可以在闭合之前传播其闭合状态,因此使得在它实际闭合前实现故障保护设备的系统级的协调。此外,故障保护设备可以周期性地传播其状态,再次进行系统级的协调更新,由此来纠正任何差错。图5例示了故障保护特性(即,若干故障保护设备的TCC)如何在源设备和负载设备的相应TCC之间精确地匹配。然而,TCC508与负载设备TCC504重叠,因此不提供所需的协调,并且是无效的。在此情形下,与TCC508关联的设备(例如,对于图4来说是设备410)可以检查下一在先设备,例如,与曲线506相关联的设4409。因为TCC506协调,所以设备410可以采用TCC506来代替TCC508。尽管设备410现在与系统的其余部分是协调的,但是其不再与设备409相协调。然而,可以提供额外的能力以确保使用相同TCC506的设备409与410之间的协调。在使用相同或基本相似的TCC的故障保护设备之间提供协调的途径是使用故障保护设备的通信能力。在一个可能方案中,检测到故障的所有故障保护设备通知下一个上游故障保护设备。再次参照图4,设备409和410可共享TCC,例如TCC506,并且都检测到故障416。设备410可通知设备409延迟其故障保护操作,其效果是在时间上偏移了其TCC曲线。因此,在设备409和设备410之间提供了协调,因为设备409仅在设备410操作之后才进行其故障保护操作。随着设备409和410的协调,设备409和408可能不再协调,因为设备409的TCC朝向设备408的TCC发生了时间偏移。因此,设备409将通知设备408延迟,类似于在时间上偏移其TCC。通常,接收到延迟命令的设备向下一上游设备发出第二延迟命令。事实上,可以采用第一、第二,多达"N"个延迟命令(其中N是共享最后唯一的TCC之后的TCC的设备的数量)来确保协调回到源402。作为第一、第二和/或N个延迟命令的结果,仅设备410进行操作来隔离故障。如将认识到的,延迟命令的通信速度必须超过故障保护设备的最小跳闸时间,以确保(多个)延迟命令在故障保护设备跳闸之前被接收到。典型的真空故障断续器能够在大约0.1秒内跳闸,即,运行在故障保护模式下,并且延迟命令的传送可以在少于大约100毫秒内发生。如从前面的讨论认识到的,故障保护设备可以基本通过在从源到负载的路径中交错各设备的故障保护特性而进行协调,使得最接近故障的设备的响应时间比任何上游设备的响应更快地清除故障。设备协调可能会有问题,因为在源和负载之间额外添加了串联故障保护设备,但是如上所述,故障保护设备自身的通信能力被有利地用于促进设备之间的协调,其中串联设备的协调导致两个或更多个设备具有相同的故障保护特性。在另选方法中,可以将两个或更多个设备配置为一前一后(tandem)或作为团队操作,以提供必要的协调进而提供期望的故障保护响应。使用一前一后或团队操作使得串联设备能够提供想te的故障隔离,还实现了与现有的上游电路断电器或下游熔丝的协调。所安装的系统还会出现其中串联设备可能出于多个原因(如不合适的设置、故障中继的容限、通信信号的丢失等)而失调的情况。如上所述,这可以通过使故障保护设备周期性地广播其状态和故障保护特性,从而得到设备的自动重新协调而得到解决。设备的一前一后或团队操作还可以再次通过确保即使应该存在设备失调也仅隔离故障段而在这些场合激发(evoke),以改进整体系统操作。再次参照图'4,配电线400的每一段都有其自己的故障保护设备,即故障保护设备406410。从这些段的每一个可以延伸受熔丝保护的侧向负载,如从段418延伸的受熔丝414保护的负载412。此外,如上所述,例如,故障保护设备409和410具有相同的故障响应特性可能是必要的,以确保与下游负载保护设备的协调。下面描述的方法允许以预定和已知的操作顺序来包括多个串联故障保护设备,以隔离单个故障段。设备410可被设置成以和设备409相同的故障保护特性(例如相同的TCC)来操作。故障保护设备409和410可以采用操作和重合逻辑来确保对于故障416仅断幵适当的设备。设备409和410之间的段418中的故障将仅被设备409看到,并且其将适当地断开。设备410将不会作出响应,因为它看不到故障(例如过流)。如果段418中的故障是将要通过设备409的初始操作来清除的"暂时故障",则设备409可以被设置为重合,由此为段418和420重新供电,为故障情景提供最短的断电时间。即使设备409和410可能都具有相同的故障保护参数,也不需要在设备409和410中实现任何特殊的逻辑。段420中的故障416,如图4所示,可以通过使故障保护设备409和410实现响应逻辑来加以解决。可能出现许多种情景。注意到即使故障保护设备409和410二者被设置为以相同的故障保护参数进行操作,在每个设备中也存在固有容限,使得对于相同的故障电流,任一设备都可以在另一个之前进行操作,或两个设备可以基本同时地进行操作。不大可能消除各设备自身的这些固有差别,并且可以对逻辑进行修改以响应这多种情景。例l:设备409和410检测到故障电流,并且设备410在设备409跳闸之前跳闸并清除故障电流。这是期望的工作模式,并且不需要进一步的逻辑。设备409将知道由另一保护设备清除的下游故障但不需要釆取任何进一步的行动。例2:设备409和410都感测到了故障电流,并且基本同时跳闸以清除段418和420。设备409和410都被设置为重合并测试电路。然而,设备410看到过流并使断续器跳闸,而且还看到由于设备409的跳闸而造成的电压损失。设备410可以被配置为不尝试重合直到电压在源侧恢复为止。设备409将执行其重合操作并对段418重新供电,.段418没有故障并将恢复到设备410的终端的电压。在检测到电压后,设备410可以重合以测试段420中的故障电路。如果故障416是暂时的,则恢复对段420的服务,因此当设备410重合时没有检测到故障。然而,如果故障416是持久的,则设备410将中断该故障并且继续其测试/重合序列。设备409出于下面两个原因之一在测试序列期间不进行操作。1、在进行测试序列时,设备410可使用"pinging"类型测试,例如题为"FaultInterruptingandClosingDevice"(序列号_,2005年10月28日提交,代理号SC-5388P1)的共同转让的美国专利申请中描述的,通过引用特意将该申请的公开并入于此。当仅使用电流的瞬间脉冲来测试各线路段时,设备409将"看不见"测试电流;因此,将不会使其故障保护参数超时。这样,在设备410测试段420时将在设备409和410之间实现协调。2、如果在设备410为段420重新供电从而以扩展故障电流进行测试时使用了更常规的重合,则设备409可被配置为在知道关于测出故障电流的跳闸并且成功闭合以恢复对段418的服务的情况下,偏移到更慢的故障保护参数设置。更慢的故障保护参数设置提供了设备409和410之间必要的协调。例如,如果两个设备被设置为共同的TCC,则设备409在清除了初始故障并成功重合之后,会在时间上将TCC偏移等于或大于指派给设备410的重合序列的延迟时间段。这样,设备409就暂时延迟其响应以实现对段420中故障的协调。设备409在设备410跳闸之前清除故障416。然而,设备410将在达到其跳闸设置之前感测过流,设备410将看到源电压的损失。利用该信息,设备410可以自动断开,并进入如上面的例2所述的工作模式。如果需要,则设备409将基于设备410所进行的测试过程,来适当地调节或不调节其时间故障保护响应。整体上讲,两个故障保护设备可以被设置为作为团队或一前一后操作,以提供对适当故障段的清除,即使为了与上游和/或下游设备适当地协调而必须将响应设置为相同或接近相同的故障保护参数也是如此。该相同的操作情景可以在存在无意的失调的情况下(例如,设备409的故障保护参数被错误地设置为快于设备410的参数)使用。尽管已经就电路或故障中断设备的若干优选实施方式描述了本发明,但是应该认识到,本发明不限于电路中断和断开设备。本发明的概念可以与任何数量的设备(包括断路器、重合器等)相联系地采用。尽管本公开很容易得到各种修改和替代形式,但是在附图和这里描述的实施方式中举例示出了某些实施方式。然而,应该理解,该公开并不是要将本发明限制为所述的具体形式,相反,本发明是要涵盖由权利要求书限定的所有修改、替代和等价形式。还应该理解,除非在本专利中使用语句"如这里所使用的,术语"在此被定义为意味着……"或类似语句明确地定义了该术语,否则就不是要限制(显式或隐式地)该术语的含义超出其普通的或通常的含义,因此这样的术语不应基于该专利的任何部分中进行的任何陈述(除了权利要求书的语言)而解释为在范围上受限。就在该专利中以与单独含义—致的方式来指代本专利最后的权利要求书中陈述的任何术语而言,是仅出于清楚的目的而进行,以便不令读者感到迷惑,并且并不是要通过暗示等将这种权利要求术语限制为该单独含义。除非权利要求元素是通过陈述词语"装置"和功能来定义而未引述任何结构,否则其并不是要基于35U.S.CS112,第六段的应用(application)来解释任何权利要求元素的范围。权利要求1、一种故障保护系统,该故障保护系统包括配电线路,该配电线将经由第一边界保护设备的源与经由第二边界保护设备的负载相连接;故障保护设备,用于对该第一边界保护设备和该第二边界保护设备之间的线路进行分割;该故障保护设备可用于将该源与发生在该故障保护设备和该负载之间的配电线路中的故障隔离开;该故障保护设备包括控制器、耦接到该控制器的存储器,以及将该配电线路的源侧耦接到该配电线路的负载侧的故障隔离操作器,该故障隔离操作器对该控制器作出响应;控制器可用于接收与那些边界保护设备有关的故障操作特性数据,还可用于根据这些故障操作特性数据来确定故障保护设备的故障操作参数并将故障保护参数存储在该存储器中;这样,在运行中该故障隔离操作器可对该控制器作出响应,以基于故障操作参数在该配电线路中提供故障隔离。2、根据权利要求1所述的故障保护系统,其中该故障操作特性数据包括时间-电流特性(TCC)数据。3、根据权利要求2所述的故障保护系统,其中该时间-电流特性数据被表达为边界保护设备的故障操作特性数据的函数。4、根据权利要求2所述的故障保护系统,其中该时间-电流特性数据被表达为定义了边界保护设备的额定响应、最小响应,或最大清除时间-电流特性的数据集。5,根据权利姜求1所述的故障保护系统,该控制器可用于确定与边界设备的故障操作特性数据相联系的故障操作参数的有效性。6、根据权利要求1所述的故障保护系统,该故障保护系统包括用于对这些边界保护设备之间的配电线路进行分割的第二故障保护设备;该控制器还可用于接收与该第二故障保护设备有关的故障操作特性数据。7、根据权利要求6所述的故障保护系统,该故障保护设备和该第二故障保护设备均包括各自的通信设备,这些通信设备可用于将来自该第二故障保,户裤备的故障操作特性数据传送到该第一故障保护设备。.8、根据权利要求6所述的故障保护设备,第二故障操作参数与该第二故障保护设备相关联,确定该第一故障操作参数和该第二故障操作参数,以提供该故障保护设备和该第二故障保护设备的协调操作。9、根据权利要求8所述的故障保护设备,该故障保护设备可用于在该故障保护设备运行时向该第二故障保护设备传送一消息,该第二故障保护设备可响应于该消息来修改该第二故障操作参数,使得该第二故障保护设备保持与该第一故障保护设备协调。10、根据权利要求9所述的故障保护设备,其中该消息是延迟消息并且其中响应于该延迟消息,该第二故障保护设备对其时间-电流特性进行时间偏移。11、根据权利要求8所述的故障保护设备,其中该故障保护设备和该第二故障保护设备作为协调团队来运行。12、一种对将源耦接到负载的配电线路提供协调的故障保护的方法,该源和该负载之间的配电线路上设置有边界保护设备,而该边界保护设备和该负载之间的配电线路上设置有故障保护设备;该方法包括以下步骤接收与该边界保护设备有关的故障操作特性数据;确定从该源到该负载的负载路径,该负载路径包括该边界保护设备和该故障保护设备;至少部分地基于该边界保护设备的故障操作特性数据,来确定该故障保护设备的故障操作参数;以及基于所确定的故障操作参数,激活该故障保护设备内的故障操作特性。13、根据权利要求12所述的方法,该故障保护设备包括设置在该负载路径中的多个故障保护设备,该方法包括以下步骤'将多个故障保护设备中的每一个的故障操作特性数据都传播给这多个故障保护设备中的每一个其他故障保护设备;基于该边界设备的故障操作特性数据和所传播的多个故障保护设备的故障操作特性数据,为这多个故障保护设备中的每一个生成故障操作参数;以及華于为各个故障保护设备确定的故障操作参数,激活这多个故障保护设备中的每一个内的故障操作特性。14、根据权利要求12所述的方法,该方法包括以下步骤确定这多个故障保护设备中的每一个的故障操作参数,以提供这多个故障保护设备相对于彼此和该边界设备的协调操作。15、根据权利要求12所述的方法,该方法包括以下步骤确定第一故障保护设备具有无效故障保护参数;将该第一故障保护设备的故障保护参数设置为与第二故障保护设备的故障保护参数相同,该第二故障保护设备的故障保护参数被确定为有效。16、根据权利要求15所述的方法,该方法包括以下步骤使该第一故障保护设备和该第二故障保护设备的故障保护操作协调。''17、根据权利要求16所述的方法,其中协调包括在该第--故障保护设备进行故障保护操作时,从该第一故障保护设备向该第二故障保护设备发送一消息,该消息用于实现该第二故障保护设备相对于该第一故障保护设备的协调操作。18、根据权利要求17所述的方法,该消息包括延迟消息;该第二故障保护设备响应于该延迟消息而延迟其故障保护特性。19、根据权利要求17所述的方法,该消息包括传播到从该第一故障保护设备到该边界设备的多个故障保护设备中的每一个的延迟消息。20、根据权利要求17所述的方法,该消息包括多个延迟消息,延迟消息的数量对应于共享故障保护特性的故障保护设备的数量。21、根据权利要求16所述的方法,其中协调包括确定该第一故障保护设备发生故障之前的操作;以及响应于该第一故障保护设备的该操作而延迟该第二故障保护设备对于该故障的操作。22、根据权利要求16所述的方法,其中协调包括确定该第一故障保护设备和该第二故障保护设备的基本上与故障同时的操作;以及顺序地重新设置该第一故障保护设备和该第二故障保护设备以恢复服务。23、根据权利要求22所述的方法,其中顺序地重新设置包括首先对该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中最接近该源的那个进行重新设置。24、根据权利要求22所述的方法,其中顺序地重新设置包括对该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的一个进行重新设置,并且通过该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的另一个来测试该故障的持久性。25、根据权利要求24所述的方法,该方法包括在该测试期间修改该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的所述一个的故障操作参数,进而修改该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的所述一个的故障操作特性,以在该测试期间暂时阻止其运行。26、根据权利要求16所述的方法,其中协调包括确定该第一故障保护设备对于第一故障类型的操作;确定存在于该第二故障保护设备处的第二故障类型,并使该第二故障保护设备响应于该第二故障类型而操作;以及顺序地重新设置该第一故障保护设备和该第二故障保护设备以恢复服务。27、一种在用于电力分配系统的故障保护系统中对该故障保护系统进行配置的方法,该方法包括以下步骤获得不可配置设备的运行参数;确定从源到负载的电流路径中的故障保护设备的响应特性,该负载包括该不可配置设备和该故障保护设备;确定该响应特性的有效性;将该故障保护设备设置成根据该响应特性来运行。28、根据权利要求27所述的方法,该不可配置设备包括源边界设备和负载边界设备之一。29、根据权利要求27所述的方法,其中确定响应特性的歩骤包括确定该故障保护设备相对于该不可配置设备的操作参数的时间-电流特性。30、根据权利要求29所述的方法,其中该时间-电流特性基于下游设备的最大总清除时间与上游设备的最小集电时间之间的最小间隙,该下游设备和该上游设备是相对于该故障保护设备而言的。31、根据权利要求27所述的方法,该电流路径中设置有多个故障保护设备,该方法包括以下步骤为这多个故障设备中的每一个提供唯一操作特性。32、根据权利要求27所述的方法,该电流路径中设置有多个故障保护设备,该方法包括以下步骤为这些故障保护设备的第一部分提供唯一操作特性;为这些故障保护设备的第二部分提供公共操作特性;以及为这些故障保护设备的第二部分提供操作的协调。33、根据权利要求27所述的方法,其中该公共操作特性包括从针对这些故障保护设备的第二部分中的每一个而确定的一组特性中选择的最大保护特性。34、根据权利要求33所述的方法,其中协调包括在该第一故障保护设备进行故障保护操作时,从该第二部分的第一故障保护设备向该第二部分的第二故障保护设备发送一消息,该消息用于实现该第二故障保护设备相对于该第一故障保护设备的协调操作。35、根据权利要求34所述的方法,该消息包括延迟消息;该第二故障保护设备响应于该延迟消息而延迟其故障保护特性。36、根据权利要求32所述的方法,其中协调包括确定该第二部分的第一故障保护设备发生故障之前的操作;以及响应于该第一故障保护设备的该操作而延迟该第二部分的第二故障保护设备对于该故障的操作。37、根据权利要求32所述的方法,其中协调包括确定该第二部分的第一故障保护设备和第二故障保护设备的基本上与故障同时的操作;以及顺序地重新设置该第一故障保护设备和该第二故障保护设备以恢复服务。38、根据权利要求37所述的方法,其中顺序地重新设置包括首先对该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中最接近该源的那个进行重新设置。39、根据权利要求37所述的方法,其中顺序地重新设置包括对该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的一个进行重新设置,并且通过该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的另一个来测试该故障的持久性。40、根据权利要求39所述的方法,该方法包括在该测试期间修改该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的所述一个的该故障操作参数,进而ft改该第一故障保护设备和该第二故障保护设备中的所述一个的故障操作特性,以在该测试期间暂时阻止其运行。41、根据权利要求32所述的方法,其中协调包括确定该第二部分的第一故障保护设备对于第一故障类型的操作;确定存在于该第二部分的第二故障保护设备处的第二故障类型,并使该第二故障保护设备响应于该第二故障类型而操作;以及顺序地重新设置该第一故障保护设备和该第二故障保护设备以恢复服务。42、根据权利要求27所述的方法,其中确定响应特性的步骤包括基于这些故障保护设备的多个操作配置中的每一个来确定该故障保护设备的响应特性。43、根据权利要求41所述的方法,其中将该故障保护设备设置成根据该响应特性而操作的步骤包括从该故障保护设备的对应于多种运行^件的乡+响应特性的每一个中选择最大响应特性。44、根据权利要求42所述的方法,其中那多个操作配置包括多个到源的负载路径。44、根据权利要求42所述的方法,其中那多个操作配置包括到多个源中的每一个的负载路径。45、根据权利要求42所述的方法,其中那多个操作配置包括多个电流范围。'''46、根据权利要求42所述的方法,其中那多个操作配置包括与该故障保护设备的多个终端连接。全文摘要一种用于电力分配系统的故障保护系统和对用于电力分配系统的故障保护系统进行配置和操作的方法接受多个边界设备的故障保护参数,如时间-电流特性(TCC),并选择和设置一个或更多个故障保护设备(如故障断续器)的故障保护参数,使之与边界设备协调。对于每个故障保护设备的故障保护参数选择可以自动地发生,并且每个设备都可以基于该电力分配系统的改变,例如,作为故障隔离和/或服务恢复的结果,而重新配置其故障保护参数。文档编号H02H7/30GK101297450SQ200680040223公开日2008年10月29日申请日期2006年10月3日优先权日2005年10月28日发明者托马斯·J·托宾,道格拉斯·M·斯塔歇斯基,雷蒙德·P·奥利里申请人:施恩禧电气有限公司
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