用于防止故障的电力设备的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种电力设备，用于通过确定在电力系统中产生的和引入电力设备中的电涌是否是一个电涌信号来防止保护继电器的故障。保护继电器可以包括：输入转换单元，配置为接收模拟信号并依据预设的采样周期来采样该模拟信号；多路复用器，配置为选择性地输出从输入转换单元输出的多个信号之一；可编程增益放大器(PGA)，配置为依据从多路复用器输出的信号来设置不同的增益值并用预设的增益来放大从多路复用器输出的信号；模数转换器(ADC)，配置为将从PGA输出的模拟信号转换成数字信号；及控制器，配置为基于已被转换成数字信号的多个采样数据来确定通过输入转换单元接收的模拟信号是否包括电涌信号，并基于确定的结果来确定是否执行中继功能。
【专利说明】用于防止故障的电力设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于防止故障的电力设备，更确切地，涉及这样一种电力设备，其用于通过确定从电力系统向该电力设备传递的信号是否是电涌信号来防止保护设备的故障。
【背景技术】
[0002]通常，电力系统具有不同的输电设备用于向消费者供应发电机所产生的电力，并且通过中途的不同的电力传输和接收设施来向消费者供应发电机所产生的电力。
[0003]电力设备基于正常的电力流来被设计，但是，当电力设备发生故障的时候，会发生过压、欠压、过载电流、频率波动等情况，则阻碍了向消费者供应电力，并且还负面地影响了设备，因此，在初始阶段就需要迅速地隔离故障部分，以移除导致了故障的因素。
[0004]感知这种故障并且向断路器发送切断信号的设备被称为保护继电器，并且由于保护继电器从过去的感应继电器或静态继电器变成了数字继电器，因此需要在较大的校正范围内检测到准确范围的电流。
[0005]当在电力系统中产生的电涌(例如雷电浪涌、开关浪涌等)被引入到保护继电器的时候，该被保护继电器将该电涌识别成了信号(例如电压或者电流)，并执行继电功能，从而由电涌导致了继电器故障。
【发明内容】
[0006]因此,本详细描述的一方面是提供一种电力设备,通过确定从电力系统向电力设备传递的信号是否是电涌信号来防止保护设备的故障。
[0007]本详细描述的另一方面是提供一种防止故障的电力设备，其能够处理电力系统产生的信号，对信号采样并且基于采样数据确定该信号是否为电涌信号。
[0008]为了取得这些或者其他的优点并且根据本说明书的意图，如在此所具体执行和宽泛描述的，提供了一种电力设备，其接收由特定电力系统产生的模拟信号，并且处理该模拟信号，其中该模拟信号转换成数字信号以获得多个采样数据，基于在该多个采样数据中的两个或更多的连续采样数据来计算多个斜率，确定该多个计算出来的斜率的正负号是否已经发生了变化，以及当该多个计算出来的斜率的正负号发生了变化时，确定该模拟信号包括电涌信号，由此控制保护设备的操作。
[0009]该电力设备可以是保护继电器、相位测量单元(Phasor Measurement Unit)、以及测量设备中的任一种。
[0010]保护设备可以包括:输入转换单元，被配置为接收模拟信号，以及依据预设的采样周期来采样该模拟信号；多路复用器，被配置为选择性地输出从输入转换单元输出的多个信号之一；可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA),被配置为依据从多路复用器输出的信号来设置不同的增益值，以及用预设的增益来放大从多路复用器输出的信号；模数转换器(Analog to Digital Convertor, ADC),被配置为将从PGA输出的模拟信号转换成数字信号；以及控制器，被配置为基于已被转换成数字信号的该多个采样数据，来确定通过输入转换单元接收的模拟信号是否包括电涌信号，并且基于确定的结果来确定是否执打中继功能。
[0011]控制器可以基于在该多个采样数据中的两个或多个连续的采样数据来计算多个斜率。
[0012]控制器可以确定该多个计算出来的斜率的正负号是否发生改变。
[0013]依据确定的结果，当该多个计算出来的斜率的正负号发生了变化时，该控制器确定该模拟信号包括电涌信号，阻止执行中继功能，产生警告信息，并且输出已产生的警告信肩、O
[0014]依据确定的结果，当该多个计算出来的斜率的正负号没有发生变化时，该控制器确定模拟信号不包括电涌信号，并且执行中继功能。
[0015]依据本公开的一个实施例，当在电力系统中产生的电涌被引入到电力设备时，确定该电涌是否是一个电涌信号，由此可以有效地防止故障，而不会影响到整个系统的性能下降。
[0016]依据本公开的一个实施例，处理和采样由电力系统产生的信号，并且基于该采样数据确定电涌是否是一个电涌信号，由此仅当被接收的信号是正常信号时，执行中继功能，因此防止了继电器的故障。
[0017]本申请的实用性的更多的范围将由下文中给出的实施例而变得更加显而易见。然而，应当理解由于根据本发明的在本公开的精神和范围内的多种变化和修改对本领域技术人员而言将是显而易见的，因此本公开和具体的例子，在表明本发明的优选实施例的同时，仅以示例的方式给出。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，并且被并入和多个成了本说明书的一部分，附图显示了示例性的实施例，以及结合描述来解释本发明的原理。
[0019]在附图中:
[0020]附图1是图示了依据本公开实施例的电力设备的保护继电器的配置的框图；
[0021]附图2是图示了依据本公开实施例的控制电力设备的保护继电器的方法的流程图，以及；
[0022]附图3是图示了依据本公开实施例的电力设备的各斜率间的比较的视图。
【具体实施方式】
[0023]现在将参考附图给出示范性的详细描述。为了达到参考附图简要描述的目的，相同或等同的组件将设置有相同的附图正负号，并且其描述不再重复。
[0024]附图1是图示了依据本公开实施例的电力设备保护继电器的配置的框图。
[0025]如附图1所示，保护继电器10包括一个输入转换单元100、多路复用器200、可编程增益放大器(PGA) 300、模数转换器(ADC) 400、以及控制器500。显示在附图1中的保护继电器10的各组件并非必要的，并且保护继电器10可以由更多或更少的组件来实现。
[0026]输入转换单元100接收在特定电力系统中产生的模拟信号(例如，对应于电压或电流的信号)。
[0027]S卩，输入转换单元100接收由电力系统产生之后所传递的模拟信号。
[0028]以及，输入转换单元100依据预设的采样周期对接收的模拟信号进行采样，并且输出米样信号。
[0029]输入转换单元100保持当前的采样数据，直到获取了下一个采样。
[0030]多路复用器200选择性地输出从输入转换单兀100输出的多个信号之一。
[0031]PGA 300依据从多路复用器200输出的信号来设置不同的增益值。
[0032]即，PGA 300对应于多路复用器200输出的每个信号来设置(预先储存)增益值。
[0033]PGA 300用预设的增益值来放大从多路复用器200输出的信号。
[0034]ADC 400将从PGA300输出的模拟信号转换成数字信号。
[0035]BP, ADC 400将从PGA 300输出的模拟信号转换成数字信号，并且输出采样数据。
[0036]控制器(或者中央处理器(Central Processing Unit, CPU)) 500控制过流继电器10的常规操作。
[0037]以及，基于从ADC 400输出的、已被转换成的数字信号的多个采样数据，控制器500确定该由电力系统传递之后通过输入转换单元100所接收的模拟信号内是否包括电涌信号。
[0038]S卩，控制器500基于该多个采样数据中的两个或更多个连续采样数据来计算多个斜率。
[0039]以及，控制器500比较该多个计算出来的斜率的正负号来确定所述正负号是否不同(或者正负号是否发生变化)。
[0040]以及，当确定通过输入转换单元100接收的模拟信号包括电涌信号时，控制器500限制(或者停止)执行中继功能，产生警告信息，并且向显示单元(未示出)和/或声音输出单元(未示出)输出警告信息。这里，电涌信号是包括了各频带的信号，所以虽然使用了低通滤波器，它还是可以被传递至ADC 400，使得控制器500识别相应的信号是正常信号，并且将其当作计算有效值的采样数据。然而，由于基于采样数据通过比较多个斜率来确定是否包括电涌信号，因此防止了故障。
[0041]S卩，依据通过比较该多个计算出来的斜率所获得的结果，当该多个斜率的正负号发生改变(或者发生波动)时，控制器500确定在通过输入转换单元100接收的模拟信号中包括电涌信号，则阻止(或停止)执行中继功能，产生警告信息，并且通过显示单元和/或声音输出单元来输出产生的警告信息。
[0042]以及，当确定在通过输入转换单元100接收的模拟信号不包括电涌信号，控制器500正常地执行中继功能。
[0043]S卩，依据通过比较该多个计算出来的斜率所获得的结果，当该多个计算出来的斜率的正负号没有发生改变时，控制器500确定在通过输入转换单元100所接收的模拟信号不包括电涌信号以及在该模拟信号中仅包括正常信号，并且正常地执行中继功能。
[0044]以及，在本公开的实施例中，保护继电器(或者保护IED) 10被描述成一个例子，但是，当前的公开是不限于此，并且该控制器的功能(例如，基于该多个采样数据计算多个连续斜率的功能，以及通过确定该多个计算出来的斜率的正负号是否发生改变来确定是否包括电涌信号的功能)可以应用于诸如相位测量单元(PMU)、测量设备等、以及保护继电器的一个电力设备，以识别输入到相应电力设备的电涌信号，从而防止相应电力设备的故障。
[0045]在这种方式下，当由电力系统产生的信号被引入到保护继电器中，就可以确定其是否是电涌号。
[0046]以及，处理由电力系统产生的信号，并且采样该已处理的信号，以及基于采样后的数据确定是否包括电涌信号。
[0047]下文将参考附图1至3，描述依据本公开实施例的控制保护继电器的方法。
[0048]附图2是图示了依据本公开实施例的控制电力设备保护继电器的方法的流程图。
[0049]首先，输入转换单元100接收由特定电力系统产生的模拟信号(例如，对应于电压或电流的信号)。
[0050]以及，依据预设的采样周期，输入转换单元100采样接收的模拟信号，并且输出采样信号。
[0051]以及，输入转换单元100保持当前的采样数据，直到获得了下一个采样(S210)。
[0052]此后，多路复用器200选择性地输出由输入转换单兀100输出的多个信号之一(S220)。
[0053]依据从多路复用器200输出的信号，PGA 300设置不同的增益值，用预设的增益值放大由多路复用器200输出的信号，并且输出放大后的信号(S230)。
[0054]此后，ADC 400将从PGA 300输出的模拟信号转换成数字信号，并且输出该数字信号(S240)。
[0055]此后，基于从ADC 400输出的、已被转换成的数字信号的多个采样数据，控制器500确定该由电力系统传递之后通过输入转换单元100被接收的模拟信号内是否包括电涌信号。
[0056]S卩，基于该多个采样数据中的两个或多个由ADC 400输出的转换成数字信号的连续采样数据，控制器500计算多个斜率。并且，控制器500比较该多个计算出来的斜率的正负号，以确定正负号是否不同(或者正负号是否发生了变化)。
[0057]例如，在已经被转换成数字信号的第I至第5个采样数据中，控制器500基于其中的第I至第3个采样数据计算第一斜率，基于第2至第4个采样数据计算第二斜率，以及基于第3至第5采样数据计算第三斜率。此后，控制器比较已计算出来的第一、二、三斜率的正负号，以确定正负号是否不同(或者已经发生变化)(S250)。
[0058]此后，当确定通过输入转换单元100接收的模拟信号包括电涌信号，控制器500阻止(或停止)执行中继功能，产生警告信息，并且输出产生的警告信息。
[0059]例如，依据确定第一至第三已计算出来的斜率的正负号而获得的结果，当确定第一至第三连续斜率的正负号已经发生变化，以至于第一斜率310是“ + ”，第二斜率320是
以及第三斜率是控制器500确定通过输入转换单元100接收的模拟信号包括电涌信号，阻止执行中继功能，产生警告信息，并且通过显示单元(未示出)和/或声音输出单兀(未不出)输出该警告信息(S260)。
[0060]以及，当依据确定的结果确定通过输入转换单元100接收的模拟信号不包括电涌信号时，控制器500正常地执行中继功能。
[0061]例如，依据确定第一至第三计算出来的斜率的正负号是否已经发生变化的结果，当第一、二、三斜率的所有正负号同为“ + ” (或者)，控制器500确定通过输入转换单元100接收的模拟信号不包括电涌信号，S卩，确定接收的模拟信号是正常信号，并且执行中继功能(S270)。
[0062]如上所述，依据本公开的实施例，当电力系统产生的电涌被引入到电力设备，当确定该电涌是电涌信号的时候，由此可以有效地防止故障，而不影响整体系统的功能的下降。
[0063]如上所述，依据本公开的实施例，处理和采样由电力系统产生的信号，并且基于采样数据确定电涌是否是电涌信号，由此，仅当接收信号是正常信号的时候，执行中继功能，因此防止了继电器的故障。
[0064]以上的实施例和优点仅仅是示范性的，并不能用来解释为对本公开的限制。本教导可以很容易地应用到其他类型的装置。本说明书仅仅是说明性的，并没有限制权利要求的范围。许多替代、改进和变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。这里描述的示范性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以各种方式多个合以获得其他和/或可替代的示范性实施例。
[0065]由于本特征可以在不背离其特性的情况下以多种形式执行，因此还应当理解的是，除非另有说明，以上描述的实施例不受以上描述的任何细节所限制，而应当在随附的权利要求所限定的范围内做宽泛的解释，因此，落入权利要求的范围和界线或者这些范围和界线的等同布局内的所有的变化和改进都应当因而被随附的权利要求所包括。
【权利要求】
1.一种电力设备，其接收由特定电力系统产生的模拟信号，并且处理该模拟信号， 其中，该模拟信号被转换成数字信号以获得多个采样数据，基于该多个采样数据中的两个或更多的连续采样数据来计算多个斜率，确定该多个计算出来的斜率的正负号是否发生变化，以及当该多个计算出来的斜率的正负号发生变化时，确定该模拟信号包括电涌信号，因此控制保护设备的操作。
2.如权利要求1所述的电力设备，包括 输入转换单元，被配置为接收模拟信号，以及依据预设的采样周期来采样该模拟信号; 多路复用器，被配置为选择性地输出从输入转换单元输出的多个信号之一； 可编程增益放大器(PGA)，被配置为依据从多路复用器输出的信号来设置不同的增益值，以及用预设的增益值来放大从多路复用器输出的信号； 模数转换器(ADC)，被配置为将从PGA输出的模拟信号转换成数字信号，以及； 控制器，被配置为基于已被转换成数字信号的多个采样数据，来确定通过输入转换单元接收的模拟信号是否包括电涌信号，并且基于确定的结果来确定是否执行中继功能。
3.如权利要求2所述的电力设备，其中，控制器基于在该多个采样数据中的两个或更多的连续采样数据来计算多个斜率。
4.如权利要求3所述的电力设备，其中，控制器确定该多个计算出来的斜率的正负号是否发生变化。
5.如权利要求4所述的电力设备，其中依据确定的结果，当该多个计算出来的斜率的正负号发生变化时，控制器确定该模拟信号包括电涌信号，阻止执行中继功能，产生警告信息，并且输出产生的警告信息。
6.如权利要求4或5所述的电力设备，其中依据确定的结果，当该多个计算出来的斜率的正负号没有发生变化时，控制器确定该模拟信号不包括电涌信号，并且执行中继功能。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电力设备，其中，该电力设备是保护继电器、相位测量单元(PMU)、以及测量设备中的任一种。
【文档编号】H02H1/00GK104426116SQ201410438205
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】朴璟远 申请人:Ls产电株式会社