用于防止故障的電力設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種電力設(shè)備，用于通過確定在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的和引入電力設(shè)備中的電涌是否是一個電涌信號來防止保護繼電器的故障。保護繼電器可以包括：輸入轉(zhuǎn)換單元，配置為接收模擬信號并依據(jù)預(yù)設(shè)的采樣周期來采樣該模擬信號；多路復(fù)用器，配置為選擇性地輸出從輸入轉(zhuǎn)換單元輸出的多個信號之一；可編程增益放大器(PGA)，配置為依據(jù)從多路復(fù)用器輸出的信號來設(shè)置不同的增益值并用預(yù)設(shè)的增益來放大從多路復(fù)用器輸出的信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，配置為將從PGA輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；及控制器，配置為基于已被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的多個采樣數(shù)據(jù)來確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元接收的模擬信號是否包括電涌信號，并基于確定的結(jié)果來確定是否執(zhí)行中繼功能。
【專利說明】用于防止故障的電力設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于防止故障的電力設(shè)備，更確切地，涉及這樣一種電力設(shè)備，其用于通過確定從電力系統(tǒng)向該電力設(shè)備傳遞的信號是否是電涌信號來防止保護設(shè)備的故障。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，電力系統(tǒng)具有不同的輸電設(shè)備用于向消費者供應(yīng)發(fā)電機所產(chǎn)生的電力，并且通過中途的不同的電力傳輸和接收設(shè)施來向消費者供應(yīng)發(fā)電機所產(chǎn)生的電力。
[0003]電力設(shè)備基于正常的電力流來被設(shè)計，但是，當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生故障的時候，會發(fā)生過壓、欠壓、過載電流、頻率波動等情況，則阻礙了向消費者供應(yīng)電力，并且還負面地影響了設(shè)備，因此，在初始階段就需要迅速地隔離故障部分，以移除導(dǎo)致了故障的因素。
[0004]感知這種故障并且向斷路器發(fā)送切斷信號的設(shè)備被稱為保護繼電器，并且由于保護繼電器從過去的感應(yīng)繼電器或靜態(tài)繼電器變成了數(shù)字繼電器，因此需要在較大的校正范圍內(nèi)檢測到準確范圍的電流。
[0005]當(dāng)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的電涌(例如雷電浪涌、開關(guān)浪涌等)被引入到保護繼電器的時候，該被保護繼電器將該電涌識別成了信號(例如電壓或者電流)，并執(zhí)行繼電功能，從而由電涌導(dǎo)致了繼電器故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此,本詳細描述的一方面是提供一種電力設(shè)備,通過確定從電力系統(tǒng)向電力設(shè)備傳遞的信號是否是電涌信號來防止保護設(shè)備的故障。
[0007]本詳細描述的另一方面是提供一種防止故障的電力設(shè)備，其能夠處理電力系統(tǒng)產(chǎn)生的信號，對信號采樣并且基于采樣數(shù)據(jù)確定該信號是否為電涌信號。
[0008]為了取得這些或者其他的優(yōu)點并且根據(jù)本說明書的意圖，如在此所具體執(zhí)行和寬泛描述的，提供了一種電力設(shè)備，其接收由特定電力系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬信號，并且處理該模擬信號，其中該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以獲得多個采樣數(shù)據(jù)，基于在該多個采樣數(shù)據(jù)中的兩個或更多的連續(xù)采樣數(shù)據(jù)來計算多個斜率，確定該多個計算出來的斜率的正負號是否已經(jīng)發(fā)生了變化，以及當(dāng)該多個計算出來的斜率的正負號發(fā)生了變化時，確定該模擬信號包括電涌信號，由此控制保護設(shè)備的操作。
[0009]該電力設(shè)備可以是保護繼電器、相位測量單元(Phasor Measurement Unit)、以及測量設(shè)備中的任一種。
[0010]保護設(shè)備可以包括:輸入轉(zhuǎn)換單元，被配置為接收模擬信號，以及依據(jù)預(yù)設(shè)的采樣周期來采樣該模擬信號；多路復(fù)用器，被配置為選擇性地輸出從輸入轉(zhuǎn)換單元輸出的多個信號之一；可編程增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA),被配置為依據(jù)從多路復(fù)用器輸出的信號來設(shè)置不同的增益值，以及用預(yù)設(shè)的增益來放大從多路復(fù)用器輸出的信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Convertor, ADC),被配置為將從PGA輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；以及控制器，被配置為基于已被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的該多個采樣數(shù)據(jù)，來確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元接收的模擬信號是否包括電涌信號，并且基于確定的結(jié)果來確定是否執(zhí)打中繼功能。
[0011]控制器可以基于在該多個采樣數(shù)據(jù)中的兩個或多個連續(xù)的采樣數(shù)據(jù)來計算多個斜率。
[0012]控制器可以確定該多個計算出來的斜率的正負號是否發(fā)生改變。
[0013]依據(jù)確定的結(jié)果，當(dāng)該多個計算出來的斜率的正負號發(fā)生了變化時，該控制器確定該模擬信號包括電涌信號，阻止執(zhí)行中繼功能，產(chǎn)生警告信息，并且輸出已產(chǎn)生的警告信肩、O
[0014]依據(jù)確定的結(jié)果，當(dāng)該多個計算出來的斜率的正負號沒有發(fā)生變化時，該控制器確定模擬信號不包括電涌信號，并且執(zhí)行中繼功能。
[0015]依據(jù)本公開的一個實施例，當(dāng)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的電涌被引入到電力設(shè)備時，確定該電涌是否是一個電涌信號，由此可以有效地防止故障，而不會影響到整個系統(tǒng)的性能下降。
[0016]依據(jù)本公開的一個實施例，處理和采樣由電力系統(tǒng)產(chǎn)生的信號，并且基于該采樣數(shù)據(jù)確定電涌是否是一個電涌信號，由此僅當(dāng)被接收的信號是正常信號時，執(zhí)行中繼功能，因此防止了繼電器的故障。
[0017]本申請的實用性的更多的范圍將由下文中給出的實施例而變得更加顯而易見。然而，應(yīng)當(dāng)理解由于根據(jù)本發(fā)明的在本公開的精神和范圍內(nèi)的多種變化和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，因此本公開和具體的例子，在表明本發(fā)明的優(yōu)選實施例的同時，僅以示例的方式給出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]所包括的附圖提供了對本發(fā)明的進一步理解，并且被并入和多個成了本說明書的一部分，附圖顯示了示例性的實施例，以及結(jié)合描述來解釋本發(fā)明的原理。
[0019]在附圖中:
[0020]附圖1是圖示了依據(jù)本公開實施例的電力設(shè)備的保護繼電器的配置的框圖；
[0021]附圖2是圖示了依據(jù)本公開實施例的控制電力設(shè)備的保護繼電器的方法的流程圖，以及；
[0022]附圖3是圖示了依據(jù)本公開實施例的電力設(shè)備的各斜率間的比較的視圖。

【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在將參考附圖給出示范性的詳細描述。為了達到參考附圖簡要描述的目的，相同或等同的組件將設(shè)置有相同的附圖正負號，并且其描述不再重復(fù)。
[0024]附圖1是圖示了依據(jù)本公開實施例的電力設(shè)備保護繼電器的配置的框圖。
[0025]如附圖1所示，保護繼電器10包括一個輸入轉(zhuǎn)換單元100、多路復(fù)用器200、可編程增益放大器(PGA) 300、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 400、以及控制器500。顯示在附圖1中的保護繼電器10的各組件并非必要的，并且保護繼電器10可以由更多或更少的組件來實現(xiàn)。
[0026]輸入轉(zhuǎn)換單元100接收在特定電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的模擬信號(例如，對應(yīng)于電壓或電流的信號)。
[0027]S卩，輸入轉(zhuǎn)換單元100接收由電力系統(tǒng)產(chǎn)生之后所傳遞的模擬信號。
[0028]以及，輸入轉(zhuǎn)換單元100依據(jù)預(yù)設(shè)的采樣周期對接收的模擬信號進行采樣，并且輸出米樣信號。
[0029]輸入轉(zhuǎn)換單元100保持當(dāng)前的采樣數(shù)據(jù)，直到獲取了下一個采樣。
[0030]多路復(fù)用器200選擇性地輸出從輸入轉(zhuǎn)換單兀100輸出的多個信號之一。
[0031]PGA 300依據(jù)從多路復(fù)用器200輸出的信號來設(shè)置不同的增益值。
[0032]即，PGA 300對應(yīng)于多路復(fù)用器200輸出的每個信號來設(shè)置(預(yù)先儲存)增益值。
[0033]PGA 300用預(yù)設(shè)的增益值來放大從多路復(fù)用器200輸出的信號。
[0034]ADC 400將從PGA300輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0035]BP, ADC 400將從PGA 300輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且輸出采樣數(shù)據(jù)。
[0036]控制器(或者中央處理器(Central Processing Unit, CPU)) 500控制過流繼電器10的常規(guī)操作。
[0037]以及，基于從ADC 400輸出的、已被轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號的多個采樣數(shù)據(jù)，控制器500確定該由電力系統(tǒng)傳遞之后通過輸入轉(zhuǎn)換單元100所接收的模擬信號內(nèi)是否包括電涌信號。
[0038]S卩，控制器500基于該多個采樣數(shù)據(jù)中的兩個或更多個連續(xù)采樣數(shù)據(jù)來計算多個斜率。
[0039]以及，控制器500比較該多個計算出來的斜率的正負號來確定所述正負號是否不同(或者正負號是否發(fā)生變化)。
[0040]以及，當(dāng)確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元100接收的模擬信號包括電涌信號時，控制器500限制(或者停止)執(zhí)行中繼功能，產(chǎn)生警告信息，并且向顯示單元(未示出)和/或聲音輸出單元(未示出)輸出警告信息。這里，電涌信號是包括了各頻帶的信號，所以雖然使用了低通濾波器，它還是可以被傳遞至ADC 400，使得控制器500識別相應(yīng)的信號是正常信號，并且將其當(dāng)作計算有效值的采樣數(shù)據(jù)。然而，由于基于采樣數(shù)據(jù)通過比較多個斜率來確定是否包括電涌信號，因此防止了故障。
[0041]S卩，依據(jù)通過比較該多個計算出來的斜率所獲得的結(jié)果，當(dāng)該多個斜率的正負號發(fā)生改變(或者發(fā)生波動)時，控制器500確定在通過輸入轉(zhuǎn)換單元100接收的模擬信號中包括電涌信號，則阻止(或停止)執(zhí)行中繼功能，產(chǎn)生警告信息，并且通過顯示單元和/或聲音輸出單元來輸出產(chǎn)生的警告信息。
[0042]以及，當(dāng)確定在通過輸入轉(zhuǎn)換單元100接收的模擬信號不包括電涌信號，控制器500正常地執(zhí)行中繼功能。
[0043]S卩，依據(jù)通過比較該多個計算出來的斜率所獲得的結(jié)果，當(dāng)該多個計算出來的斜率的正負號沒有發(fā)生改變時，控制器500確定在通過輸入轉(zhuǎn)換單元100所接收的模擬信號不包括電涌信號以及在該模擬信號中僅包括正常信號，并且正常地執(zhí)行中繼功能。
[0044]以及，在本公開的實施例中，保護繼電器(或者保護IED) 10被描述成一個例子，但是，當(dāng)前的公開是不限于此，并且該控制器的功能(例如，基于該多個采樣數(shù)據(jù)計算多個連續(xù)斜率的功能，以及通過確定該多個計算出來的斜率的正負號是否發(fā)生改變來確定是否包括電涌信號的功能)可以應(yīng)用于諸如相位測量單元(PMU)、測量設(shè)備等、以及保護繼電器的一個電力設(shè)備，以識別輸入到相應(yīng)電力設(shè)備的電涌信號，從而防止相應(yīng)電力設(shè)備的故障。
[0045]在這種方式下，當(dāng)由電力系統(tǒng)產(chǎn)生的信號被引入到保護繼電器中，就可以確定其是否是電涌號。
[0046]以及，處理由電力系統(tǒng)產(chǎn)生的信號，并且采樣該已處理的信號，以及基于采樣后的數(shù)據(jù)確定是否包括電涌信號。
[0047]下文將參考附圖1至3，描述依據(jù)本公開實施例的控制保護繼電器的方法。
[0048]附圖2是圖示了依據(jù)本公開實施例的控制電力設(shè)備保護繼電器的方法的流程圖。
[0049]首先，輸入轉(zhuǎn)換單元100接收由特定電力系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬信號(例如，對應(yīng)于電壓或電流的信號)。
[0050]以及，依據(jù)預(yù)設(shè)的采樣周期，輸入轉(zhuǎn)換單元100采樣接收的模擬信號，并且輸出采樣信號。
[0051]以及，輸入轉(zhuǎn)換單元100保持當(dāng)前的采樣數(shù)據(jù)，直到獲得了下一個采樣(S210)。
[0052]此后，多路復(fù)用器200選擇性地輸出由輸入轉(zhuǎn)換單兀100輸出的多個信號之一(S220)。
[0053]依據(jù)從多路復(fù)用器200輸出的信號，PGA 300設(shè)置不同的增益值，用預(yù)設(shè)的增益值放大由多路復(fù)用器200輸出的信號，并且輸出放大后的信號(S230)。
[0054]此后，ADC 400將從PGA 300輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且輸出該數(shù)字信號(S240)。
[0055]此后，基于從ADC 400輸出的、已被轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號的多個采樣數(shù)據(jù)，控制器500確定該由電力系統(tǒng)傳遞之后通過輸入轉(zhuǎn)換單元100被接收的模擬信號內(nèi)是否包括電涌信號。
[0056]S卩，基于該多個采樣數(shù)據(jù)中的兩個或多個由ADC 400輸出的轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的連續(xù)采樣數(shù)據(jù)，控制器500計算多個斜率。并且，控制器500比較該多個計算出來的斜率的正負號，以確定正負號是否不同(或者正負號是否發(fā)生了變化)。
[0057]例如，在已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的第I至第5個采樣數(shù)據(jù)中，控制器500基于其中的第I至第3個采樣數(shù)據(jù)計算第一斜率，基于第2至第4個采樣數(shù)據(jù)計算第二斜率，以及基于第3至第5采樣數(shù)據(jù)計算第三斜率。此后，控制器比較已計算出來的第一、二、三斜率的正負號，以確定正負號是否不同(或者已經(jīng)發(fā)生變化)(S250)。
[0058]此后，當(dāng)確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元100接收的模擬信號包括電涌信號，控制器500阻止(或停止)執(zhí)行中繼功能，產(chǎn)生警告信息，并且輸出產(chǎn)生的警告信息。
[0059]例如，依據(jù)確定第一至第三已計算出來的斜率的正負號而獲得的結(jié)果，當(dāng)確定第一至第三連續(xù)斜率的正負號已經(jīng)發(fā)生變化，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確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元100接收的模擬信號包括電涌信號，阻止執(zhí)行中繼功能，產(chǎn)生警告信息，并且通過顯示單元(未示出)和/或聲音輸出單兀(未不出)輸出該警告信息(S260)。
[0060]以及，當(dāng)依據(jù)確定的結(jié)果確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元100接收的模擬信號不包括電涌信號時，控制器500正常地執(zhí)行中繼功能。
[0061]例如，依據(jù)確定第一至第三計算出來的斜率的正負號是否已經(jīng)發(fā)生變化的結(jié)果，當(dāng)?shù)谝?、二、三斜率的所有正負號同為?+ ” (或者)，控制器500確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元100接收的模擬信號不包括電涌信號，S卩，確定接收的模擬信號是正常信號，并且執(zhí)行中繼功能(S270)。
[0062]如上所述，依據(jù)本公開的實施例，當(dāng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的電涌被引入到電力設(shè)備，當(dāng)確定該電涌是電涌信號的時候，由此可以有效地防止故障，而不影響整體系統(tǒng)的功能的下降。
[0063]如上所述，依據(jù)本公開的實施例，處理和采樣由電力系統(tǒng)產(chǎn)生的信號，并且基于采樣數(shù)據(jù)確定電涌是否是電涌信號，由此，僅當(dāng)接收信號是正常信號的時候，執(zhí)行中繼功能，因此防止了繼電器的故障。
[0064]以上的實施例和優(yōu)點僅僅是示范性的，并不能用來解釋為對本公開的限制。本教導(dǎo)可以很容易地應(yīng)用到其他類型的裝置。本說明書僅僅是說明性的，并沒有限制權(quán)利要求的范圍。許多替代、改進和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。這里描述的示范性實施例的特征、結(jié)構(gòu)、方法和其他特性可以各種方式多個合以獲得其他和/或可替代的示范性實施例。
[0065]由于本特征可以在不背離其特性的情況下以多種形式執(zhí)行，因此還應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另有說明，以上描述的實施例不受以上描述的任何細節(jié)所限制，而應(yīng)當(dāng)在隨附的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)做寬泛的解釋，因此，落入權(quán)利要求的范圍和界線或者這些范圍和界線的等同布局內(nèi)的所有的變化和改進都應(yīng)當(dāng)因而被隨附的權(quán)利要求所包括。
【權(quán)利要求】
1.一種電力設(shè)備，其接收由特定電力系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬信號，并且處理該模擬信號， 其中，該模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以獲得多個采樣數(shù)據(jù)，基于該多個采樣數(shù)據(jù)中的兩個或更多的連續(xù)采樣數(shù)據(jù)來計算多個斜率，確定該多個計算出來的斜率的正負號是否發(fā)生變化，以及當(dāng)該多個計算出來的斜率的正負號發(fā)生變化時，確定該模擬信號包括電涌信號，因此控制保護設(shè)備的操作。
2.如權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備，包括 輸入轉(zhuǎn)換單元，被配置為接收模擬信號，以及依據(jù)預(yù)設(shè)的采樣周期來采樣該模擬信號; 多路復(fù)用器，被配置為選擇性地輸出從輸入轉(zhuǎn)換單元輸出的多個信號之一； 可編程增益放大器(PGA)，被配置為依據(jù)從多路復(fù)用器輸出的信號來設(shè)置不同的增益值，以及用預(yù)設(shè)的增益值來放大從多路復(fù)用器輸出的信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為將從PGA輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以及； 控制器，被配置為基于已被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的多個采樣數(shù)據(jù)，來確定通過輸入轉(zhuǎn)換單元接收的模擬信號是否包括電涌信號，并且基于確定的結(jié)果來確定是否執(zhí)行中繼功能。
3.如權(quán)利要求2所述的電力設(shè)備，其中，控制器基于在該多個采樣數(shù)據(jù)中的兩個或更多的連續(xù)采樣數(shù)據(jù)來計算多個斜率。
4.如權(quán)利要求3所述的電力設(shè)備，其中，控制器確定該多個計算出來的斜率的正負號是否發(fā)生變化。
5.如權(quán)利要求4所述的電力設(shè)備，其中依據(jù)確定的結(jié)果，當(dāng)該多個計算出來的斜率的正負號發(fā)生變化時，控制器確定該模擬信號包括電涌信號，阻止執(zhí)行中繼功能，產(chǎn)生警告信息，并且輸出產(chǎn)生的警告信息。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電力設(shè)備，其中依據(jù)確定的結(jié)果，當(dāng)該多個計算出來的斜率的正負號沒有發(fā)生變化時，控制器確定該模擬信號不包括電涌信號，并且執(zhí)行中繼功能。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的電力設(shè)備，其中，該電力設(shè)備是保護繼電器、相位測量單元(PMU)、以及測量設(shè)備中的任一種。
【文檔編號】H02H1/00GK104426116SQ201410438205
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】樸璟遠 申請人:Ls產(chǎn)電株式會社