專利名稱：Protective relay and human-machine interface therefor的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力分配(electrical power distribution)領(lǐng)域。其以如權(quán)利要求 1的前序部分中所描述的、在配電系統(tǒng)(power distributionsystem)中用于保護電氣設(shè)備 的保護繼電器為出發(fā)點。
背景技術(shù)：
配電系統(tǒng)是輸電網(wǎng)絡(luò)(power transmission network)和電終端消耗器 (customer)之間的接口(interface)。通常，配電系統(tǒng)包括多個一次變電所(primary substation)，該一次變電所通過輸電線(power line)和開關(guān)連接至二次變電所。一次 變電所包含變壓器，該變壓器使電壓從傳輸電網(wǎng)(transmission grid)或子傳輸電網(wǎng) (sub-transmission grid)的HV級降低到適于地區(qū)傳輸?shù)腗V級。分配級網(wǎng)絡(luò)操作包括與 變電所的一次設(shè)備和輸電線交互的二次裝置，例如開關(guān)、抽頭變換器、電容器組等。負責(zé)控 制、保護、測量以及監(jiān)測的分配自動化(DA)系統(tǒng)包括在SA通訊網(wǎng)絡(luò)中互連且通過過程接口 (process interface)與一次裝置交互的二次裝置。在自動化的輸電和配電中，二次裝置包括基于微處理器的可編程電子裝置或數(shù) 字繼電器，也稱為智能電子裝置(IED)，其能夠?qū)⒖刂菩盘柊l(fā)送到開關(guān)裝置，例如斷路器 和斷開器?，F(xiàn)今使用的大多數(shù)數(shù)字繼電器結(jié)合了保護、控制、監(jiān)測、通訊、電力質(zhì)量(power quality)監(jiān)測以及計量能力。由數(shù)字繼電器支持的保護功能可包括用于相位元件和接地元 件的延遲時間和瞬時過電流功能、序向(sequence directional)過電流功能、重接功能、過 頻和欠頻(over-and under-frequency)保護功能，以及過壓和欠壓保護功能。數(shù)字繼電器 裝置還支持各種計量功能；電壓下跌(sag)、增大(swell)以及中斷的監(jiān)測；故障定位算法； 以及示波記錄存儲，并且數(shù)字繼電器裝置構(gòu)造成本地(locally)使用數(shù)字繼電器的前面板 或遠程使用設(shè)定軟件工具。在許多情況下，將所需要的保護功能性預(yù)先載入繼電器裝置中， 然后利用連接至繼電器裝置的工具激活(enable)和確定參數(shù)。如上文所概述的那樣，保護繼電器的基本功能是在過電流或接地故障情形的情況 下通過使斷路器解扣并中斷輸電線來保護電氣設(shè)備。通常，當(dāng)在預(yù)定的時限下所測量的線 路中的電流超過標稱值或設(shè)定值時，通過保護繼電器產(chǎn)生代表解扣線圈或斷路器的其它促 動器的解扣信號。例如，超過電流變壓器的額定電流(rated current)的20倍的故障電流 可導(dǎo)致保護繼電器在40° msec延遲的情況下釋放解扣信號。為了單獨的輸電線的過電流和接地故障保護，可使用帶有對繼電器電子器件供電 的站電池(station battery)的靜態(tài)的輔助供電的(auxiliary-powered)保護繼電器。但 是，在某些情形(例如城區(qū)中的環(huán)網(wǎng)柜(RMU)安裝)中，輔助供電的保護繼電器可能是不可 接受的，而是使用所謂的自供電(self-powered)或自供應(yīng)的繼電器。在這種情況下，繼電 器電子電路所需要的能量以及釋放到解扣線圈的能量由電流探測變壓器供應(yīng)。微控制器硬 件設(shè)計和相關(guān)聯(lián)的軟件的優(yōu)化平衡是至關(guān)重要的，并且使用者可通過用于參數(shù)設(shè)定的機械 式二元或雙列直插式組件(Dual In-line Package) (DIP)開關(guān)或者備選地通過基于電池供
3電的文字數(shù)字式IXD的人機接口(Human Machine Interface) (HMI)來定制自供應(yīng)保護繼 電器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在保護繼電器的使用中提高靈活性。該目的分別由根據(jù)權(quán)利要求 1和5的保護繼電器和用于保護繼電器的人機接口實現(xiàn)。其它的優(yōu)選實施例根據(jù)從屬權(quán)利 要求中是明顯的。根據(jù)本發(fā)明，一種用于通過使斷路器解扣并中斷輸電線來保護電氣設(shè)備的全操作 式數(shù)字保護繼電器或智能電子裝置(LED)包括輸入模塊、處理模塊以及輸出模塊。從連接 至輸入模塊的電流變壓器中接收到的信號由處理模塊評估，且在對此作出反應(yīng)的情況下， 解扣信號可通過輸出模塊輸出到斷路器的促動器?；?base)人機接口(HMI)使使用者能 夠?qū)⒗缪舆t時間或標稱電流的操作參數(shù)輸入到處理模塊。作為選擇，另外的HMI可附連 至保護繼電器，且可通過用于數(shù)據(jù)交換的適當(dāng)?shù)慕涌谶B接至處理模塊。這個另外的HMI是 可選的且可拆卸的，即，其例如可借助于螺釘或任何其它類型的可移除接合件來重復(fù)地附 連至保護裝置，以及從該保護裝置上拆卸。在保護繼電器的使用中，可拆卸的HMI提供提高 的靈活性，因為使用者可通過獲得該類型的可拆卸的HMI且在最適合其發(fā)展的(evolving) 需要時調(diào)整保護繼電器的接口能力。此外，兩個HMI是以互補的方式操作，其中，基本HMI 例如借助于DIP設(shè)定來提供操作參數(shù)的粗略設(shè)定或調(diào)節(jié)，而可拆卸的HMI則通過其先進的 輸入器件來提供相同的操作參數(shù)的精密調(diào)節(jié)。因此，使用者可通過基本HMI來指定或選擇 粗略設(shè)定，以及可選地通過可拆卸的HMI來提供更加詳細的輸入。在本發(fā)明的一種優(yōu)選變型方案中，保護繼電器是自供電的，且電流探測變壓器對 保護繼電器供應(yīng)了必要的能量，而基本HMI包括用于參數(shù)設(shè)定的多個機械式二元或雙列直 插式組件(DIP)開關(guān)。這使得繼電器適于保護繼電器的輔助電源(power supply)可能在 其中不可行的某些應(yīng)用領(lǐng)域，而同時通過機械開關(guān)將關(guān)于操作參數(shù)的無源的(powerless) 非衰落(non-fading)反饋提供給使用者。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選變型方案中，保護繼電器適于在其殼體的凹部中容納輔助 的或備用的電源，例如電池或電容器。于是，后者使HMI能夠即使在一旦輸電線已被切斷且 因而自供電供應(yīng)停用的情況下也至少在對于恰當(dāng)?shù)赜涗涱A(yù)故障數(shù)據(jù)所必要的有限量的時 間下繼續(xù)操作。有利地，除了用于對使用者提供信息的顯示器之外，可拆卸的HMI本身包括用于 由使用者輸入代表處理模塊的任何類型的輸入(例如二元的是/否響應(yīng)、數(shù)字值和/或操 作參數(shù)設(shè)定)的器件。為此，可拆卸的HMI可包括數(shù)字鍵盤、光標控制(cursor-control) 按鈕和/或觸摸屏。根據(jù)本發(fā)明的有利的實施例，每當(dāng)使用者通過基本HMI設(shè)定具體參數(shù)時，可拆卸 的HMI的顯示器就立刻示出該設(shè)定，并且菜單列出了與該具體參數(shù)有關(guān)的其它的選擇。


在下文中將參照優(yōu)選的示例性實施例(其示出在附圖中)更詳細地解釋本發(fā)明的 主題，優(yōu)選的示例性實施例示出在附圖中，其中
圖1是保護繼電器的示意圖；以及圖2是保護繼電器的透視圖。在參考標號的列表中以總結(jié)的形式列出了圖中所使用的參考標號及其意思。原則 上，相同部件在圖中設(shè)有相同的參考標號。
具體實施例方式圖1是包括主要模塊或及其部件以及一些上下文元件的保護繼電器10的示意圖。 模擬輸入模塊(analogue input module) 20連接至電流探測變壓器21，該電流探測變壓器 21繼而提供表示輸電線22中的電流的電流信號。輸入模塊20提供電流信號過濾和調(diào)節(jié)， 且連接至處理模塊30。處理模塊30評估或分析電流信號，并且命令輸出模塊40產(chǎn)生代表 斷路器(未顯示)的解扣線圈41的解扣信號。供電模塊(powersupply module) 70由電流 探測變壓器21供以電力，且將電力供給到其它模塊20，30，40，其中，供電方向大體由圖1中 的塊狀箭頭指示。以多個DIP開關(guān)形式的基本人機接口(HMI) 50連接至處理模塊30。同樣，當(dāng)可拆卸 的HMI60恰當(dāng)?shù)馗竭B至保護繼電器10時，可拆卸的HM 60通過信號插接器(signal plug) 或連接器32和通訊接口 31 (例如RS 232型)連接至處理模塊30。電池71設(shè)為備用件，且 通過電源插接器(power plug)或連接器72將電力供應(yīng)到可拆卸的HMI60。圖2示意性地描繪了保護繼電器10的透視圖。HMI槽口 11設(shè)為保護繼電器的殼 體中的凹部，可拆卸的HMI60或遮蓋(dummy cover)可以可逆的(reversible)方式插入到 該槽口中。在HMI槽口 11中，提供了信號插接器32和電源插接器72，且信號插接器32和 電源插接器72與可拆卸的HMI60的后側(cè)上的匹配的配合連接器形成無電纜接觸?？刹鹦兜?HMI包括LCD顯示器61以及用于光標控制的多個按鈕62，或者備選地，用于雙向信息傳遞 的觸摸屏。經(jīng)過上文所提及的輸入器件，且除了在保護繼電器的前側(cè)上的基本HMI50的機 械式二元DIP開關(guān)設(shè)定之外，對操作參數(shù)帶有更高分辨率的更精密的設(shè)定變得可由高級使 用者所用。顯示器61是圖形式的，且不僅僅是文字數(shù)字式的，并且從而允許追蹤例如隨時 間變化的相電流和接地電流?？刹鹦兜腍MI還可包括用于從保護繼電器中檢索(retrieve) 和存儲(由于電池71所提供的輔助電力)故障記錄數(shù)據(jù)的適當(dāng)?shù)拇鎯ζ骷?。部件列?br> 10保護繼電器
11HMI 槽口
20輸入模塊
21電流變壓器
22輸電線
30處理模塊
31通訊接口
32信號插接器
40輸出模塊
41解扣線圈
50基本HMI
5
60可拆卸的匪I
61顯不器
62按鈕
70供電模塊
71電池
72電源插接器
權(quán)利要求
一種在配電系統(tǒng)中用于保護電氣設(shè)備的保護繼電器(10)，包括用于接收表示中電壓輸電線(22)的狀態(tài)的信號的輸入模塊(20)、用于以數(shù)字的方式處理所述信號的處理模塊(30)、用于將能量供應(yīng)到斷路器的促動器(41)的輸出模塊(40)、以及用于由使用者指定所述保護繼電器的操作參數(shù)的粗略設(shè)定的基本人機接口(HMI)(50)，其特征在于，所述保護繼電器適于容納包括顯示器(61)的可拆卸的、可選的人機接口(HMI)(60)，并且，所述處理模塊(30)適于從所述可拆卸的HMI(60)中接收所述操作參數(shù)的精密設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其特征在于，所述保護繼電器包括適于從所述 中電壓輸電線(22)中接收電力的供電模塊(70)，并且所述基本HMI (50)包括機械開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護繼電器，其特征在于，所述保護繼電器適于容納用于將 電力供應(yīng)到所述可拆卸的HMI (60)的輔助電源(71)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護繼電器，其特征在于，所述處理模塊(30)適于接收由使 用者通過所述可拆卸的HMI (60)的按鈕或觸摸屏提供的輸入數(shù)據(jù)。
5.一種人機接口(HMI) (60)，包括顯示器(61)，且適于附連至根據(jù)權(quán)利要求1至4中任 一項所述的、在配電系統(tǒng)中用于保護電氣設(shè)備的保護繼電器(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的HMI，其特征在于，所述HMI包括用于由使用者對處理模塊 (30)提供輸入數(shù)據(jù)的按鈕或觸摸屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的HMI，其特征在于，所述HMI適于接收所述保護繼電器的操作 參數(shù)的粗略設(shè)定，并且，所述顯示器(61)適于對使用者顯示所述粗略設(shè)定。
全文摘要
文檔編號H01H71/12GK101952922SQ20088011990
公開日2011年1月19日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者Deck Bernhard, Shah Vijay 申請人:Abb Technology Ag