电路保护设备和配电系统中监视保护设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明申请一般涉及配电系统，更具体来说涉及监视配电系统中的电路保护设备。
【背景技术】
[0002]公知的电力分配系统包括多个开关设备队列，这些开关设备队列包含各耦合到一个或多个负载的断路器。这些断路器典型地包含基于流经断路器的感测电流来控制断路器的脱扣单元。更确切地来说，该脱扣单元在电流位于可接受状况之外的情况下促使流经断路器的电流中断。
[0003]一些公知的断路器利用识别断路器的非期望电流电平的一个或多个电流阈值(也称为“临界”阈值)进行编程。例如，如果故障导致电流超出一个或多个电流阈值持续预定时间量，则脱扣单元典型地激活关联的断路器以停止电流流经该断路器。但是，在包含多个断路器的配电系统中，典型的配置使用分层结构的断路器。将大断路器(即，具有高电流额定的断路器)放置得比较低电流馈线断路器更靠近电源，并向较低电流馈线断路器馈电。每个馈线断路器可以向连接到负载或其他分配设备的多个其他断路器馈电。
[0004]故障可能出现在断路器分层结构中任何位置。当故障出现时，具有相同故障电流流经其中的每个断路器可能由于变化的传感器灵敏度和/或容限而检测到不同的故障电流量。当故障出现时，最靠近故障的断路器应该操作以停止电流流经该断路器。如果在分层结构中较高的断路器脱扣，则多个电路或负载可能非必要地丢失服务。
[0005]为了适应变化的容限和确保多个断路器不会基于相同的故障电流而非必要地脱扣，至少一些公知的断路器的电流阈值是彼此嵌套的，以避免叠加故障电流阈值。在其他一些公知的系统中，较低层中的断路器在检测到故障电流时向较高层断路器发送协调或阻断信号。响应阻断信号将较上层断路器的操作与较低层断路器的操作协调。非正常工作的断路器仍可能会向较高层断路器发送阻断信号，这将在预期较低层/失效断路器已识别出该故障并正在尝试处理故障的情况下操作。如果故障持续且失效的较低层断路器未脱扣，则较高层断路器最终将脱扣。故障检测与脱扣之间的延迟一般将在较高层断路器接收阻断信号时比较低层断路器脱扣或较上层断路器未接收阻断信号的情况下更长。
【发明内容】
[0006]在一个方面中，一种在区域选择性联锁(ZSI)系统中监视电路保护设备的方法包括，监视与所述电路保护设备的操作关联的变量，在故障事件之前以及至少部分地基于所监视的变量，确定所述电路保护设备失效的可能性何时超过预定阈值，以及当所述电路保护设备失效的可能性超过所述阈值时阻止所述电路保护设备输出ZSI阻断信号。
[0007]在另一个方面中，一种电路保护设备包括配置成中断流经所述电路保护设备的电流的脱扣机构以及操作性地耦合到所述脱扣机构的脱扣单元。所述脱扣单元配置成监视流经所述电路保护设备的电流，监视与所述电路保护设备的操作关联的变量，确定所监视的电流是否超过预定区域选择性联锁(ZSI)阻断阈值，在故障事件之前以及至少部分地基于所监视的变量来确定所述电路保护设备失效的可能性何时超过预定功能性阈值，当监视的电流超过所述ZSI阻断阈值以及所述电路保护设备失效的可能性未超过所述功能性阈值时，输出ZSI阻断信号，以及当所述电路保护设备失效的可能性超过所述功能性阈值时，阻止所述ZSI阻断信号的输出。
[0008]在又一个方面中，一种配电系统包括，配置成中断流经所述第一电路保护设备的电流的第一电路保护、位于所述第一电路保护设备下游的第二电路保护设备以及耦合到所述第二电路保护设备的监视系统。所述第二电路保护设备包括，配置成中断流经所述第二电路保护设备的电流的脱扣机构以及操作上耦合到所述脱扣机构的脱扣单元。所述脱扣单元配置成监视流经所述第二电路保护设备的电流，确定所监视的电流是否超过预定区域选择性联锁(ZSI)阻断阈值，以及当所述监视的电流超过所述ZSI阻断阈值时向所述第一电路保护设备输出ZSI阻断信号。所述监视系统配置成监视与所述第二电路保护设备的操作关联的变量，在故障事件之前以及至少部分地基于所监视的变量来确定所述第二电路保护设备失效的可能性何时超过预定功能性阈值，以及当所述第二电路保护设备失效的可能性超过所述功能性阈值时，阻止从所述第二电路保护设备输出所述ZSI阻断信号。
[0009]技术方案1:一种在区域选择性联锁(ZSI)系统中监视电路保护设备的方法，所述方法包括:
监视与所述电路保护设备的操作关联的变量；
在故障事件之前以及至少部分地基于所监视的变量来确定何时所述电路保护设备失效的可能性超出预定阈值；以及
当所述电路保护装置失效的可能性超出所述阈值时，阻止所述电路保护设备输出ZSI阻断信号。
[0010]技术方案2:如技术方案I所述的方法，其中所述电路保护设备是断路器以及监视与所述电路保护设备的操作关联的变量包括监视所述断路器中的脱扣线圈。
[0011]技术方案3:如技术方案I所述的方法，其中监视与所述电路保护设备的操作关联的变量包括监视自所述电路保护设备被维护以来的时间长度。
[0012]技术方案4:如技术方案I所述的方法，其中监视与所述电路保护设备的操作关联的变量包括监视与所述电路保护设备的操作关联的多个变量的组合。
[0013]技术方案5:如技术方案I所述的方法，其中阻止所述电路保护设备输出ZSI阻断信号包括，禁用所述电路保护设备的ZSI阻断信号逻辑。
[0014]技术方案6:如技术方案I所述的方法，其中确定所述电路保护设备失效的可能性超出预定阈值包括，确定所述电路保护设备失效的概率超出所述预定阈值。
[0015]技术方案7:如技术方案I所述的方法，还包括:当所述电路保护装置未正常工作的可能性超出所述阈值时提供告警。
[0016]技术方案8:如技术方案I所述的方法，还包括:将所述阈值确定为至少一个操作状况的函数。
[0017]技术方案9:一种电路保护设备，其包括:
脱扣机构，所述脱扣机构配置成中断流经所述电路保护设备的电流；以及脱扣单元，所述脱扣单元可操作地耦合到所述脱扣机构，所述脱扣单元配置成: 监视流经所述电路保护设备的电流；
监视与所述电路保护设备的操作关联的变量；
确定所监视的电流是否超过预定区域选择性联锁(ZSI)阻断阈值；
在故障事件之前以及至少部分地基于所述监视的变量来确定何时所述电路保护设备失效的可能性超出预定功能性阈值；
当所述监视的电流超过所述ZSI阻断阈值且所述电路保护装置未工作的可能性未超过所述功能性阈值时，输出ZSI阻断信号；以及
当所述电路保护设备失效的可能性超出所述功能性阈值时，阻止所述ZSI阻断信号的输出。
[0018]技术方案10:如技术方案9所述的电路保护设备，其中所述脱扣机构包括脱扣线圈以及所述监视的变量指示所述脱扣线圈的功能能力。
[0019]技术方案11:如技术方案9所述的电路保护设备，其中所述监视的变量是自所述电路保护设备被维护以来的时间长度。
[0020]技术方案12:如技术方案9所述的电路保护设备，其中所述监视的变量是与所述电路保护设备的操作关联的多个变量的组合。
[0021]技术方案13:如技术方案9所述的电路保护设备，其中所述脱扣单元包括ZSI输出端口以及所述脱扣单元配置成通过中断所述ZSI输出端口与上游保护设备之间的连接来阻止所述ZSI阻断信号的输出。
[0022]技术方案14:如技术方案9所述的电路保护设备，其中所述脱扣单元配置成在所述电路保护装置未正常工作的可能性超出所述功能性阈值时提供告警。
[0023]技术方案15:如技术方案9所述的电路保护设备，其中所述脱扣单元配置成将所述功能性阈值确定为至少一个操作状况的函数。
[0024]技术方案16:—种配电系统，其包括:
第一电路保护设备，所述第一电路保护设备配置成中断流经所述第一电路保护设备的电流；以及
位于所述第一电路保护设备下游的第二电路保护设备，所述第二电路保护设备包括: 脱扣机构，所述脱扣机构配置成中断流经所述第二电路保护设备的电流；以及脱扣单元，所述脱扣单元操作性地耦合到所述脱扣机构，所述脱扣单元配置成:
监视流经所述第二电路保护设备的电流；
确定所监视的电流是否超过预定区域选择性联锁(ZSI)阻断阈值；以及当所述监视的电流超过所述ZSI阻断阈值时，向所述第一电路保护设备输出ZSI阻断信号；以及
耦合到所述第二电路保护设备的监视系统，所述监视系统配置成:
监视与所述第二电路保护设备的操作关联的变量；
在故障事件之前以及至少部分地基于所述监视的变量来确定何时所述第二电路保护设备失效的可能性超出预定功能性阈值；以及
当所述第二电路保护设备失效的可能性超出所述功能性阈值时，阻止所述ZSI阻断信号从所述第二电路保护设备的输出。
[0025]技术方案17:如技术方案16所述的配电系统，其中所述监视系统是所述第二电路保护设备的一部分。
[0026]技术方案18:如技术方案17所述的配电系统，其中所述第二电路保护设备脱扣机构包括脱扣线圈以及所述监视的变量指示所述脱扣线圈的功能能力。
[0027]技术方案19:如技术方案17所述的配电系统，其中所述监视的变量是自所述电路保护设备被维护以来的时间长度。
[0028]技术方案20:如技术方案16所述的配电系统，还包括位于所述第二电路保护设备下游的第三电路保护设备，其中所述监视系统配置成在所述第二电路保护设备失效的可能性超出所述功能性阈值时允许所述第二电路保护设备脱扣单元将来自所述第三电路保护设备的ZSI阻断信号传递到所述第一电路保护设备。
【附图说明】
[0029]图1是示范性配电系统的示意框图。
[0030]图2是