用于产生开关设备的故障响应容限的工具的制作方法

专利名称：用于产生开关设备的故障响应容限的工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率开关i殳备，尤其涉及一种用于计算和显示功率开关设备的过电流响应容限的用户接口。
背景技术：
在发电和配电产业中，公共事业公司产生电力并向其客户分配电力。 为了方便分配电力的处理，使用各种类型的功率开关设备。在配电电路中， 电力通过功率开关设备从功率产生源(通常是变电站等)流向客户。当在 配电电路中检测到故障时，断开功率开关设备并切断电连接。公共事业公司使用控制器检测在配电电路中发生的故障。控制器通常 使用被编程的微处理器或者微控制器，基于故障的类型、连接到控制器的 功率开关设备的类型以及故障的位置对故障作出响应。控制器可以通过使功率开关设^M+断开来响应特定的故障。作为选择，当检测到故障时， 控制器可以使功率开关设备多次断开和闭合。当通过配电电路传导过量电流时，通常出现故障。控制器被编程以检 测何时出现了故障情况并以预先编程的响应进行响应。配电电路一般具有 从变电站级联到客户的串联连接的多个功率开关设备。当在配电电路中出 现故障时，最靠近故障的控制器隔离故障是重要的。这允许使最少数量的 客户受故障影响。公共事业公司通常协调功率开关设备的响应以在中断最少的服务的情况下隔离任意故障。为了实现这一点，协调级联的功率开关i殳备的响应， 使得最靠近故障的控制器检测到故障情况并使其关联的功率开关设备断 开。当该功率开关设备断开时，电力的流动被中断。在对故障情况作出响应时，功率开关设备可能有延迟。因此，在编程级联的功率开关设备对故障情况的响应时，公共事业公司应当考虑级联的 每个功率开关设备的响应延迟。考虑该延迟将给予最靠近故障的控制器足够的时间分析和检测故障情况，并使其相关联的功率开关设备在级联网络中更高级别的控制器响应该故障之前作出响应。正如产业中常见的，公共事业公司的人员使用过电流响应曲线(也称 为保护曲线)来预测在检测到故障情况后断开功率开关设备所用的时间量。为了对级联的功率开关设备进行配置，需要将功率开关i殳备的响应时 间准确M型化。部分模型化处理需要考虑估计的响应时间范围。故障响值以考虑实际响应时间的任何偏离。通常，公共事业公司向其雇员提供概 述如何计算功率开关设备的故障响应容限的准则。例如， 一个/>共事业公 司可以确定故障电流的测量值可能偏离预定的百分数。使用过电流响应曲 线并绘出故障电流值的范围，公共事业公司的人员可以基于该范围预测故 障响应容限。然后，基于故障响应容限结果对功率开关设备进行配置。用于对功率开关设备进行编程的现有配置工具的一个缺点是缺少自 动化的故障响应容限计算工具。目前，公共事业公司的人员在配置功率开 关设备时使用人工方法来计算过电流响应容限。该处理耗费时间并且易产 生人为餘溪。人工计算方法的一个替代方法是使用故障响应容P艮计算工具。然而， 现有故障响应容限计算软件工具是由与用于配置控制器的配置软件工具 的供应商无关的第三方供应商作为单独的软件包提供的。因此，公共事业 公司的人员可能需要两个单独的计算机系统，一个用于进行配置而另一个 用于进行故障响应容限计算。发明内容本发明改善了在配电网络中对功率开关设备进行配置的效率和准确 性。本发明提供一种故障响应容P艮计算工具，作为用于在配电网络中配置 功率开关设备的配置工具的一部分。本发明使用位于用户接口中的软件， 针对一组给定的参数为给定功率开关设备计算故障响应容限并显示调节 后的故障响应时间。公共事业公司的雇员能够基于调节后的故障响应来改 变功率开关设备的配置。在改变功率开关设备的配置之后，本发明允许^S 共事业公司的人员重新计算故障响应容限并确认该配置设置符合公共事 业公司的准则。通过将这两个工具集成在一起，本发明改善了配置处理的 准确性和效率，这是因为当对功率开关设备进行配置时公共事业公司的人 员不必在两个单独的软件工具之间进行转换。


在以下详细说明中，通过本发明的非限制性的说明性实施例，参考附 图进一步说明本发明，在所有附图的几个视图中，类似的附图标记代表类似的元件，其中图1A示出功率开关网络的分级框图。图1B示出图1A所示的功率开关i殳备的分支。图2A示出功率开关设备保护配置屏幕的说明性屏幕画面。图2B示出功率开关设备曲线容限计算器屏幕的说明性屏幕画面。图2C示出功率开关i殳备曲线容限计算器屏幕的另一个^L明性屏幕画面。图3A示出单相重合器(recloser)的过电流响应曲线。图3B示出单相重合器的另一个过电流响应曲线。图4是示出控制器的用户接口使用的软件处理的说明性流程图。
具体实施方式
图1A示出典型的配电网络100的分级框图。配电网络100具有串联 连接在功率源120和功率开关设备110，、 UO"之间的第一功率开关^t备 110。功率开关设备110'串联连接到功率开关设备U0a(n)和110b(n)。功 率开关设备110"串联连接到功率开关设备110c(n)和110d(n)。功率开关设 备110a(n)、 110b(n)、 110c(n)和110d(n)连接到它们各自的负栽130(a)、 130(b)、 130(c)、 130(d)。图1A所示的连接允许电力沿从功率源120到负 载130(a)、 130(b)、 130(c)、 130(d)的下游方向150流动。功率源120和负 载130(a)、 130(b)、 130(c)、 130(d)之间的电路称为配电电路140。功率源120可以是提供例如15kV-38kV三相AC功率的变电站。另 一种类型的功率源可以是连接在配电网络140中的提供10kV三相功率的 配电变压器。各个变压器或者连接在一起的变压器组可以包括负载 130(a)、 130(b)、 130(c)、 130(d)。因此，每个负载可以是用于大的工业应 用的三相变压器或者是用于向住宅客户提供电力的单相变压器，或者是其任意组合。配电网络100可以具有多个分支。每个分支包含功率源120、多个功 率开关设备(U0、 110' )以及负载(130(a)、)。在图1A中示出包 围在虚线内的一个分支100'。在分支100'内包括功率源120、功率开关i殳 备110、 110，、 110a(n)、负载130(a)以及位于功率开关设备110a(n)上游 160和功率开关设备IIO，和110下游150的故障170。图1B更详细地显示配电网络100的分支100'。在分支100，内示出与 功率开关设备IIO、 110，和110a(n)中的每一个相关联的装备(控制器、用 户接口、双向通信总线和通信装置)。与每个功率开关设备110、 110'和 110a(n)相关联的装备是相同的，因此只说明与功率开关设备110相关联的 装备。功率开关设备110通过双向通信总线114连接到控制器112，从而允 许在功率开关设备110和控制器112之间交换信息。用户U8经由通过通 信装置122连接到控制器112的用户接口 116对控制器112进行编程并从 控制器112接收信息。当控制器112被编程时，利用从控制器112接收到 的信息对功率开关设备110进行配置。当对分支100'或者配电网络140中 的任何其它分支添加功率开关设备时，还对该分支添加相关联的装备(控 制器112、用户接口 120、双向通信总线114以及通信装置122)。功率开关设备110通过双向通信总线114向控制器112传送电流和电 压电平。控制器112通过定期对功率开关设备110处的电流和电压进行采 样来监视和分析功率水平。当功率水平超过预先编程的阈值预定时间段 时，控制器112判断为存在故障情况。当作出该判断时，控制器112向功 率开关设备110发送信号以执行预先编程的响应。当 一相功率对地短路或者多相相互短路或者闪电击中配电电路140 时，出现故障170。当出现故障情况时，大量电流流过配电电路140。如 先前所述，当控制器112判断为存在故障情况时，控制器112使功率开关 设备110执行其预先编程的响应。公共事业公司在配电电路140中使用的三种类型的功率开关设备110 是故障中断器(faultinterrupter)、断路器和重合器。当控制器112检测到 配电电路140中的故障情况时，每个功率开关设备110执行预先编程的响 应。当存在故障情况时，重合器断开和闭合多次。重合器通过断开和闭合 多次来尝试清除故障170。如果故障170继续存在，则重合器通过进入"锁定，，状态并在人工复位之前保持断开来清除故障。本发明使用的重合器的一个例子是ABB公司生产的OVR-l单相重合器。在检测到故障情况后， 故障中断器断开并且在人工重新闭合前保持断开。断路器与重合器类似， 但是只尝试重新闭合一次。如果在尝试重新闭合后仍然检测到故障170， 则断路器保持断开。本发明使用的各种类型的控制器112包括由ABB公 司生产的ICD(智能控制器i更备，Intelligent Controller Device)、 ISD(智能 开关设备，Intelligent Switching Device) 、 PCD(可编程控制设备， Programmable Control Device)以及SCD(开关控制i殳备，Switch Control Device) a在产业中将清除(clear)故障定义为中断流过配电电路140的大量 电流。因此，当故障170被"清除"时，电流5M^被中断并且高水平的电 流被停止。这不同于故障情况的去除(remove)。当故障原因被纠正(即， 两相之间的短路被去除)并且正常电流水平恢复时，去除故障情况发生。本领域技术人员理解过电流响应曲线是各种功率开关设备110的产 业标准。过电流响应曲线绘制功率开关i殳备110断开的预测响应时间关于 故障电流与始动(pick-up)值的比的曲线。始动值对应于电流的釆样阈 值，在始动值之上，控制器112开始主动监视故障。当对功率开关i殳备 110进行配置时，公共事业公司的雇员将始动值编程到控制器112中。通常，由功率开关设备制造商将过电流响应曲线提供a业。由ANSI 或其它标准组织出版其它过电流响应曲线作为产业标准。在图3A和3B 中显示过电流响应曲线的两个例子，在随后的部分中对其进行详细说明。在实践中，有多个原因使功率开关i殳备110的实际故障响应时间不同 于预测的故障响应时间。精确地测量流过功率开关该:备110的电流的量非 常难，而且由于电源线上的过度噪声(excessivenoise)测量易于出错。过度 噪声可能使测量值波动，其结果是电流的测量值可能大于或小于实际电流 值。如果在实际的电流量和测量的电流量之间存在差异，则功率开关设备 110可能在预测的故障响应时间之前或之后断开。可能使实际故障响应时间变化的另 一个因素是检测故障情况的控制 器112和执行预先编程的响应的功率开关i殳备110之间的固有响应延迟。 在检测故障情况期间在控制器112中也可能存在处理延迟，或者在从控制 器112向功率开关设备110发送命令期间也可能遇到延迟。功率开关设备 110的内部部件的^运动也可能是潜在的延迟源。本发明在计算故障响迟。在配电网络140内，公共事业公司通常要求在预定故障响应窗口内清 除故障170。例如，根据例如特定分支内的功率开关设备110的数量、分 支的负栽、功率开关设备的级别、任何备用熔断保护等的各种因素，响应窗口可以在ioo毫秒至5秒的范围内。引起大量电j;;Lt延长的时间段内从功率源120流到负栽130的故障情况将使传输系统、变压器损坏并且可能使客户装备损坏。为了确保高水平的电流不会不受控制地流动，公共事业公司提供配置准则以在对控制器112、 112，、 U2a(n)进行编程时帮助公共 事业的雇员。公共事业公司的人员利用不同的预定故障阈值对处于配电网络140 的不同级别的控制器112、 112，、 112a(n)进行编程。故障阈值与在明确故 障情况之前允许在给定时间量内流it^目关联的功率开关设备110的电流 的量直接相关。例如，利用比控制器112'低的故障阈值对控制器112a(n) 进行编程，从而在控制器112，之前对故障170作出响应。这允许在接下来 的上游160控制器112'断开功率开关设备IIO，之前，最靠近故障170的下 游150控制器112(a)n断开其对应的功率开关i殳备110a(n)。此外，利用比 控制器112'高的故障阈值配置接下来的上游160控制器112。这样，如果 断开功率开关设备110a(n)或IIO，没有清除故障170，则功率开关设备110 接下来将断开。降低故障阈值的一个方法是降低被编程到控制器112中的始动值。如在随后的部分中所i兌明的，降低始动值使控制器112更快地对 故障情况作出反应。作为"^兌明性的例子，当在分支100'中第一次检测到400A的故障170 时，公共事业公司要求在从检测开始的250ms内清除故障170。在该例子 中，功率开关设备是OVR-l重合器，公共事业公司要求使用过电流保护 曲线A 300 (图3A)来计算故障响应。使用本发明，计算出功率开关设 备110a(n)针对100A的始动电流的最小和最大故障响应时间分别是22ms 和71ms (在图2B中的曲线容限计算器屏幕250的264处示出这些故障 响应时间，在随后的部分中对其进行说明)。通过本发明，计算出接下来 的上游160功率开关i殳备110'针对250A的始动电流的故障响应时间分别 是98ms和139ms (在图2C中的曲线容限计算器屏幕250，的264'处示出 这些故障响应时间，在随后的部分中对其进行说明)。对于功率开关设备 110，使用350A的始动值，本发明计算出最小和最大故障响应时间分别 是150ms和227ms。在该例子中，最大故障响应时间是227ms (功率开关设备110)，在250ms的最大故障响应要求内。另外，错开的故障响应 时间不重叠，当检测到故障情况时每个控制器112、 112'、 112a(n)具有足 够的时间断开其各自的功率开关设备110、 110'、 110a(n)。当对功率开关设备110、 110，、 110a(n)进行配置时，分配足够的故障 响应容P艮是重要的。如果容限太低或者不使用容限，则在允许下游控制器 112'、 112a(n)中的任何一个作出反应之前控制器112可能判断为存在故障 情况并断开功率开关设备110。 ilit成比在对控制器112、 112'、 112a(n) 配置足够的故障响应容限的情况下正常发生的服务消耗更大的服务消耗。 回到前面的例子，如果没有分配容限，并且使用相同的参数(400A的故 障电流、过电流保护曲线A和100A的始动电流)，则本发明计算出功率 开关设备110a(n)的预测故障响应时间是30ms。如果对功率开关设备110' 配置175A的始动电流并^^吏用相同的故障电流和过电流保护曲线，则4^发 明计算出的预测响应时间是58ms。在该配置中，没有对功率开关设备110， 分配故障容限。本领域技术人员理解，功率开关i殳备UOa(n)经历的任何 故障响应延迟都可能使其不被清除，直到大约初始故障情况开始后的大约 71ms (这是在图2B中的264处显示的值)。通过将功率开关设备110'配 置成在58ms时断开，功率开关i殳备110'可能在功率开关i史备110a(n)清除 前清除。相反，如果容限太高，则可能不适当地限制了在配电电路140中配置 的功率开关设备IIO、 110，、 110a(n)的数量。例如，7>共事业公司将功率 开关设备110a(n)配置成具有30ms的预测响应时间并分配100ms的附加 故障响应容限以获得130ms的最大响应时间。然后，公共事业>^司在 250ms的故障响应窗口中只剩下120ms来对其余功率开关i殳^( UO'、HO ) 进行配置。本发明提高了计算功率开关设备IIO、 110'、 110a(n)的故障响应容限 的准确度和效率。本发明针对每个过电流响应曲线计算不同的故障响应容 限，并向用户118显示调节后的故障响应。在用户118对功率开关i更备110 进行配置时，对其显示结果。这种集成的处理允许用户U8在配置处理期 间看到针对每个过电流响应曲线功率开关i殳备110如何响应不同的故障 电流和始动电流。本发明提供人工计算处理的自动化和集成并允许公共事 业公司的人员更快更准确地配置功率开关设备IIO、 110'、 U0a(n)。现在，使用功率开关设备110及其相关的装备(控制器112、用户接口 120、双向通信总线114和通信装置122)作为说明性例子描述通it^t 功率开关设备的相关控制器进行编程而对功率开关设备进行配置的处理。 相同的配置处理应用于所有其它功率开关设备110'、 110和它们的相关装 备(控制器、用户接口、双向通信总线和通信装置)。在配置处理中，用 户118通过对控制器112进行编程来对功率开关设备110进行配置。在用 户U8连接到用户接口 116时进行该配置处理的第一步。接下来，用户118 通过通信装置122建立与控制器112的连接。当连接建立时，用户接口 116显示GUI(图形用户接口 )以在对控制器112进行编程时帮助用户118。 用户118将配置信息输入到GUI，用户接口 116使用该信息对控制器112 进行编程。在图4的流程图400中进一步描述了该配置处理，在随后的部 分中对其进行详细说明。在本发明的一个实施例中，用户接口 116是具有例如ABB公司提供 的WinICD或AFSuiteTM的相关应用软件包的运行WindowsTM操作系统的 PC (台式或膝上型计算机)。用户接口 116允许控制器112向用户118发 送信息或者从用户U8接收信息。从控制器112传送到用户118的信息的 例子包括在配电电路140中检测到故障的次数、故障的类型以及功率开关 设备110的当前状态。用户118使用用户接口 116利用例如故障阈值、功 率开关设备的类型以及功率开关设备110响应于对故障170的检测而执行 的预先编程的响应的信息对控制器112进行编程。用户118可以是在功率开关设备位置处的公共事业技术人员。技术人 员可以使用膝上型PC作为用户接口 116并直接连接到控制器112上的串 口 。通信装置122与该串口连接。另一个用户118可以是远程登录到控制 器112的公共事业维护人员。位于远处的公共事业维护人员可以使用桌上 型PC作为用户接口 116并且4吏用调制解调器作为通信装置122以连接到 控制器U2。图2A示出与本发明的一个实施例相关联的保护配置屏幕200 GUI的 屏幕画面，其用于在功率开关设备110是OVR-l重合器时对该设备进行 配置。保护配置屏幕200在对功率开关设备110的故障阈值进行编程时帮 助用户118，并且在用户118通过通信装置122登录到用户接口 116并选 择保护键201之后显示保护配置屏幕200。在保护配置屏幕200中，用户 选择始动电流202。始动电流202 A^发控制器112开始收集潜在故障信 息的阈值。当电流达到始动电流202以上的预定水平设定的持续时间时， 控制器112判断出存在故障情况。如产业中常见的，控制器112使用两个不同的过电流响应曲线来响应 故障情况。在图2A所示的实施例中，两个过电流响应曲线是快曲线203 和慢曲线204。用户118分别使用下拉菜单205和206从一组预定过电流 响应曲线中选择特定过电流响应曲线用作快曲线203和慢曲线204。在 WinICD中，大约有20个不同的过电流响应曲线供选择。在AFSuite操 作软件中，大约有70个可以选择的过电流响应曲线。用户118可以为快 曲线203和慢曲线204选择这些过电流响应曲线中的任何一个。如果需要， 用户可以选#^目同的过电流响应曲线作为快曲线203和'艮曲线204 二者。在图2A中，用户选择曲线A300 (见图3A)作为快曲线203，选择 曲线C350 (见图3B)作为慢曲线204。用户118还通过勾选位于210处 的方框来选择是否使能快曲线203作为初始故障响应。如果方框210被选 中，则控制器^f吏用快曲线作为第一次检测到故障情况的故障响应。如果方 框210没有被选中，则控制器默i人慢曲线作为初始故障响应。类似地，如 果方框212被选中，则当检测到第二故障情况时，控制器使用快曲线203 进行故障分析。如果方框212没有被选中，则控制器默认慢曲线204用于 故障响应。如果方框214被选中，则用户选^^吏用快曲线203用于第三故 障情况的故障响应。否则，默iU吏用慢曲线204。用户118点击曲线定时检查^fe 207以启动故障响应容限计算并显示 结果。在用户点击曲线定时检查掩組207之后，显示曲线容限计算器屏幕 250 (见图2B)。曲线容P艮计算器软件是用户接口软件包的一部分。在很 短的时间内显示在曲线容限计算器屏幕250中示出的所有调节后的响应 时间256、 258、 260、 262、 264、 276、 278、 280、 282、 284和预测响应 时间255、 270。在曲线容限计算器屏幕250中，用户118输入故障电流 252。在图2B的实施例中，输入400A的值。故障电流252用于计算在栏 220和240中显示的响应时间，并用于确定电流为最小跳闸(trip)的百 分比。通过以下等式计算作为最小跳闸的百分比的电流电流为最小跳闸的百分比-故障电流(252) x 100%始动电流(202)电流为最小跳闸的百分比是曲线203、 204的X轴，功率开关设备的预测 响应时间是过电流响应曲线203、 204的Y轴。在图3A中示出在窗口 203 中选择的快曲线A 300 ，在图3B中示出在窗口 204中选择的'艮曲线C 350 。 下面，更详细地说明图3A和3B。在输入故障电流252之后，用户118点击计算掩組254。然后，用户 接口软件基于针对过电流响应曲线203、 204中的每一个绘出的电流为最 小跳闸的百分比计算预测响应时间。对于用户选择400A作为故障电流的 本例子，并且如在图2A的窗口 202中所示出的始动电流是100A，则电 流为最小跳闸的百分比是400 % 。当计算出预测响应时间时，在255和270处针对每个过电流响应曲线 203、 204显示预测响应时间。用户接口软件还计算与故障电流252相关 联的调节后的故障响应的范围。调节后的故障响应是加上或减去故障响应 容限以提供调节后的故障响应的预测的故障响应时间。针对每个过电流响 应曲线203、 204在相关的栏220、 240中显示调节后的故障响应。为了计算预测故障响应，需要榉争个过电流响应曲线203、 204转换 为数字表示并存储在相关的查找表中。用户接口制造商将这些查找表预先 编程到用户接口存储器中。查找表包含每个过电流响应曲线的数据点。通 常，每个过电流响应曲线包含存储在用户接口软件查找表中的几千个数据 点。用户接口软件访问查找表并计算与每个过电流响应曲线相关联的预测 响应时间和调节后的故障响应。该计算基于故障电流252为最小跳闸的百 分比。在快曲线栏220和慢曲线栏240之间的栏230中显示故障响应容限标 准。如在2卯处显示的，快曲线203祐i殳置为曲线A300(图3A),在292 处慢曲线204被设置为曲线C350 (图3B)。对于在栏230中示出的每个 故障响应容P艮标准，用户接口软件针对每个过电流响应曲线203、 204计 算并显示故障电流252的调节后的故障响应时间。在图2B的实施例中， 有三个不同的故障响应容限标准+/-7%时间、+/-7%的电流和+/-161118。的故障响应容限的最佳程度(coverage),在每个曲线栏220、 240下作为 最快和最慢显示调节后的故障响应时间的范围。在栏230中显示第一故障响应容卩艮标准是+/-7%时间。用户接口软件 4吏用预测响应时间255、270并将该值乘以0.93和1.07。分别在256和276 处显示结果。栏230中的下一个故障响应容限标准是+/-7%的故障电流 252。将故障电流252乘以0.93和1.07，计算出与调节后的故障电流值(为 最小跳闸的百分比)相关联的调节后的响应时间并将其分别显示在258 和278处。在该说明性例子中，由曲线容限计算器软件将400A乘以0.93和1.07。将结果(372A和428A) ^J绩到上述等式以确定电流为最小跳闸 的百分比。当计算出电流为最小跳闸的百分比的值时，用户接口软件程序 访问与每个曲线203、 204相关的查找表。在258和278处显示的调整后 的故障响应^1针对每个过电流响应曲线203、204的调整后的电流值(372A 和428A)的预测响应时间。栏230中示出的最后一个准则是预测响应时间的+Z-16ms。该计算将 预测的响应时间255、 270加上和减去16ms，并分别在260和280处显示 该结果。因为16ms大约是60Hz的AC周波的周期，所以使用该值。当计算出对三个故障容限标准的调节后的故障响应时，用户接口软件 确定具有最大范围的标准，并针对每个曲线在中继响应时间处显示这些 值。在本例子中，针对快曲线在262处示出这些显示，针对慢曲线在282 处示出这些显示。在本发明中，由用户接口软件进行最终计算。最终计算将第一因素(以 ms为单位)加到在栏220和240中针对每个过电流响应曲线显示的最快 故障响应容限，并将第二因素(以ms为单位)加到在栏220和240中显 示的最'艮故障响应容限。最终计算考虑到功率开关i殳备110、 110'、 110a(n) 的任意的机械或其它依赖性。在本发明中，第一因素被确定为8ms(60Hz AC周波的大约K)。对于第二因素，使用25ms的值(60HzAC周波的大 约")。由于引起功率开关设备110的延迟的任何附加;Wfc逸动或其它可 能原因，功率开关设备制造商可以确定这些因素是必须的。功率开关i殳备 制造商还可以根据所配置的特定功率开关设备110修正第一和第二因素。 用第一和第二因素调节262和282处的值，并分别在264和284处显示结 果。在264和284处显示的调节后的故障响应是推荐给公共事业公司的人 员在对级联功率开关设备UO、 110'、 110a(n)进行配置时使用的最小和最 大故障响应。可以通it^视觉上检查图3A和3B所示的过电流响应曲线300、 350 中的每一个:^验使用本发明对预测响应时间的计算。如图3A和3B所 示，过电流响应曲线A300和C 350对数关系地绘制为电流(为最小跳闸 的百分比)与响应时间(以秒为单位)的关系。在i兌明性例子(图2B) 中电流为最小跳闸的百分比的值是400%。该值在图3A的图上的点302 处示出，并且在点304处与曲线300相交。在该曲线上的306处示出对应 的响应时间，其对应于图2B的255处示出的值。为了检l^针对慢曲线204 的计算，遵W目同的过程。参考图3B，电流为最小跳闸的百分比的值是如352处示出的400%。该值在点354处与曲线350相交。然后，在点356 处识别出对应的响应时间，其与图2B中的270处显示的值相同。在可选 实施例中，调节后的故障响应可以显示为文>^信息，如总分析表(spread sheet)或列出调节后的故障响应的表。在第二说明性例子中，始动电流202是250A (降低对故障情况的灵 敏度)，故障电流252保持在400A。因此，电流为最小跳闸的百分比的值 是160%。图2C示出显示预测的响应255，、 270'和针对这些参数(故障 电流、过保护曲线和始动电流)计算出的调节后的故障响应256，、 258，、 260，、 262'、 264'、 276'、 278'、 280'、 282，、 284'的曲线容限计算器屏幕 250'。如图2C中的290，处显示的，对于快曲线203 ^^用曲线A 300，如 图2C中的292'处显示的，对于慢曲线204 4吏用曲线C 350。如图2C所 示，与图2B的预测响应时间255和270相比，降低控制器112的故障灵 敏度导致预测响应时间255'和270，增大。还可以在图3A中的点304，和图 3B中的点354'处检验这些值。图4是示出根据本发明的集成故障响应容限计算器和配置工具执行 的步骤的i兌明性流程图400。该流程在块402开始。在块404，用户118 使用用户接口116建立与所配置的功率开关设备110的控制器112的连接。 当连接建立时，显示图2A的保护配置屏幕200。在块406，用户118在 保护配置屏幕200中的适当位置输入始动电流202。在输入始动电流202 之后，在块408，用户118访问故障容限计算器，显示曲线容限计算器屏 幕250,如块410所示，将故障电流252输入到曲线容限计算器屏幕250中。 然后，在块412，用户118点击计算键254，计算故障响应容限并显示调 节后的故障响应。然后，在块414，用户118判断调节后的故障响应是否 在公共事业准则内。如果调节后的故障响应不在公共事业准则内，则用户 118返回到块406，改变始动电流202并重新执行故障响应容限计算序列 (步骤408-414)。如果用户118接受该故障响应容限计算，则用户前进 到判断块416。在判断块416，用户U8选择是否更新控制器U2中的其它M。用 户118可以决t基于计算出的调节后的故障响应的结果改变M。例如， 用户118可以按照公共事业准则决定通iti^中(或不选中)图2A中的方 框214来^i巨(或禁止)检测到故障的第三种情况的慢曲线.如果用户 U8选择更新其它M，则在块418用户U8输入该信息。从块418指引 用户118返回判断块416。如果不更新其它^lt，则在块420该流程结束。应当理解，仅仅为了进行说明而提供上述说明，而不意图限制本发明。 虽然参考实施例描述了本发明，但是应当理解，这里使用的词语是描述性和说明性的词语，而不是限制性的词语。另外，虽然i^E参考特定结构、 材料和/或实施例描述了本发明，但是本发明不旨在局限于这里公开的细 节。相反，本发明延伸到所附权利要求的范围内的所有在功能上等同的结 构、方法和用途。利用本说明书的教导，本领域技术人员可以实现各种变 形例并且可以进行改变，而在各方面均不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种功率开关设备配置工具，包括用户接口，其与控制器进行通信，所述控制器耦合到功率开关设备，所述用户接口包括配置装置；以及故障响应容限计算器；所述配置装置将所述功率开关设备的配置信息提供给所述故障响应容限计算器，所述故障响应容限计算器根据所述配置信息计算调节后的故障响应。
2. 根据权利要求1所述的功率开关设备配置工具，其中所述调节后 的故障响应包括故障响应容限。
3. 根据权利要求1所述的功率开关设备配置工具，其中所述用户接 口显示所述调节后的故障响应。
4. 根据权利要求3所述的功率开关设备配置工具，其中所述用户接 口包括用于显示所述调节后的故障响应的图形用户接口 (GUI)。
5. 根据权利要求3所述的功率开关设备配置工具，其中所述用户接 口显示推荐的故障响应。
6. 根据权利要求1所述的功率开关设备配置工具，其中所述用户接 口设置在基于PC的平台上。
7. 根据权利要求1所述的功率开关设备配置工具，其中所述配置信 息包括过电流响应曲线。
8. 根据权利要求1所述的功率开关设备配置工具，其中所述配置信 息包括电故障电流阈值和始动电流。
9. 一种用于计算功率开关设备的故障响应的方法，包括 将所述功率开关设备的配置信息输入到用户接口中；以及基于所述配置信息计算所述功率开关i更备的调节后的故障响应。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述配置信息包括过电流响应 曲线。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中所述配置信息包括电故障电流信息.
12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述电故障电流信息包括始 动电流和故障阈值。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中所述用户接口设置在基于PC 的平台上。
14，根据权利要求9所述的方法，其中所述调节后的故障响应包括故 障响应容限。
15. 根据权利要求9所述的方法，还包括所迷用户接口显示所述调节 后的故障响应。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括提供用于显示所述调节后 的故障响应的图形用户接口 (GUI)。
17. —种包含计算机代码的计算机可读介质，所述计算机代码指示用 户接口内的处理器接收功率开关设备的配置信息；以及才艮据所述配置信息计算所述功率开关设备的调节后的故障响应。
18. 根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述用户接口设 置在基于PC的平台上。
19. 根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述配置信息包 括过电流响应曲线.
20. 根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述功率开关设 备的配置信息包括电故障电流信息。
21. 根据权利要求20所述的计算机可读介质，其中所述电故障电流 信息包括始动电流和故障阈值。
22. 根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述计算机代码 指示所述处理器使用所述用户接口显示所述调节后的故障响应。
23. 根据权利要求22所述的计算机可读介质，其中所述用户接口包 括图形用户接口 (GUI)。
24. 根据权利要求22所述的计算机可读介质，其中所述计算机代码 指示所述处理器使用所述用户接口显示推荐的故障响应值。
25. 根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述调节后的故 障响应包括故障响应容限。
全文摘要
本发明公开了一种用于集成功率开关设备配置工具和故障响应容限计算器的方法和工具，确定功率开关设备的故障响应容限特性，基于故障响应容限调节预测的故障响应，并显示调节后的故障响应结果。该故障响应容限计算工具使用在配置功率开关设备期间定义的配置信息并将该信息应用于用户选择的过电流响应曲线。该工具计算不同的故障响应容限并相应地调节预测的响应时间。将调节后的故障响应与推荐的故障响应值的范围一起显示给用户。
文档编号H02H3/00GK101326695SQ200680046393
公开日2008年12月17日 申请日期2006年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者厄斯金·R·巴尔布尔, 瓦拉居尔·R·拉马南 申请人:Abb技术有限公司