專利名稱：電力網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說(shuō)明書(shū)涉及電力系統(tǒng)故障的檢測(cè)和排出故障。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是為了提供電力而存在的。在這樣的電力系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的用戶是危險(xiǎn)的故障，而且導(dǎo)致代價(jià)高昂和/或耗費(fèi)時(shí)間的修理的系統(tǒng)損壞。例如，發(fā)生電流短路，諸如電弧電流的電力系統(tǒng)可能引起火災(zāi)或爆炸，或者不然則損壞自身和有關(guān)設(shè)備和操作人員，具體地說(shuō)甚高壓電力系統(tǒng)，諸如包括高壓電力變壓器的電力系統(tǒng)可能發(fā)生這樣的故障。
當(dāng)迅速而準(zhǔn)確地檢測(cè)出故障時(shí)，通過(guò)采取改正措施，諸如必要時(shí)啟動(dòng)斷路器，并隨后修復(fù)所述電力系統(tǒng)。這樣，可以把由故障引起的損壞減到最小。
概要按照一個(gè)總的方面，電力保護(hù)系統(tǒng)包括第一羅高夫斯基(Rogowski)線圈，它設(shè)置成檢測(cè)第一電流并產(chǎn)生第一電流測(cè)量值；第二Rogowski線圈，它設(shè)置成檢測(cè)第二電流并產(chǎn)生第二電流測(cè)量值，其中根據(jù)第一Rogowski線圈和第二Rogowski線圈的配置定義第一保護(hù)區(qū)，而第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)第一電流測(cè)量值和第二電流測(cè)量值確定與第一保護(hù)區(qū)內(nèi)與第一電路元件相關(guān)聯(lián)的第一故障的存在。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，第一保護(hù)裝置可用來(lái)利用第一保護(hù)方案檢測(cè)第一故障。第一保護(hù)方案可以是差動(dòng)保護(hù)方案。第二Rogowski線圈可以定義第二保護(hù)區(qū)，后者包含第二電路元件，而第一保護(hù)裝置可用來(lái)實(shí)現(xiàn)第二保護(hù)方案，以便檢測(cè)與第二電路元件相關(guān)聯(lián)的第二故障。在這種情況下，第二保護(hù)方案可以包括過(guò)流保護(hù)方案，而第一保護(hù)裝置可用來(lái)綜合第一保護(hù)區(qū)和第二保護(hù)區(qū)的保護(hù)方案。另外，第一保護(hù)裝置可用來(lái)提供用作第一保護(hù)區(qū)和第二保護(hù)區(qū)的后備保護(hù)區(qū)的第三保護(hù)區(qū)。
第一保護(hù)裝置可以是第一差動(dòng)繼電器。所述系統(tǒng)可以包括第一斷路器，可用來(lái)從第一保護(hù)裝置接收第一指令并響應(yīng)第一指令而中斷第一電流，第一Rogowski線圈、第二Rogowski線圈、第一保護(hù)裝置和第一斷路器可能全都與電力網(wǎng)系統(tǒng)的第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)。所述系統(tǒng)還可以包括第三Rogowski線圈，它設(shè)置成檢測(cè)第三電流，并產(chǎn)生第三電流測(cè)量值；第四Rogowski線圈，它設(shè)置成檢測(cè)第四電流，并產(chǎn)生第四電流測(cè)量值，其中根據(jù)第三Rogowski線圈和第四Rogowski線圈的配置定義第二保護(hù)區(qū)，而第二保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)第三電流測(cè)量值和第四電流測(cè)量值確定與第二保護(hù)區(qū)內(nèi)第二電路元件相關(guān)聯(lián)的第二故障的存在。
在這種情況下，第二保護(hù)裝置可以是第二差動(dòng)繼電器。
第二斷路器可用來(lái)從第二保護(hù)裝置接收第二指令，并響應(yīng)第二指令而中斷第三電流。第三Rogowski線圈、第四Rogowski線圈、第二保護(hù)裝置和第二斷路器可能全都與所述電力網(wǎng)系統(tǒng)的第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)，并且可以在第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置之間形成通信鏈路。
在這種情況下，可以通過(guò)匯流排連接件連接第一電力網(wǎng)單元和第二電力網(wǎng)單元。第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置可能通過(guò)通信鏈路共享第一電流測(cè)量值、第二電流測(cè)量值、第三電流測(cè)量值和第四電流測(cè)量值，并可以使用這些電流測(cè)量值來(lái)確定與匯流排連接件相關(guān)聯(lián)的匯流排故障的存在。
第二保護(hù)裝置可以通過(guò)通信鏈路接收第一保護(hù)裝置發(fā)出的指示檢測(cè)到第一故障的檢測(cè)通知。另外，第二保護(hù)裝置可以響應(yīng)所述檢測(cè)通知向第二斷路器發(fā)送第二指令。第二保護(hù)裝置可以在發(fā)送第二指令之前，在所述檢測(cè)通知之后等待一段預(yù)定的時(shí)間。在這種情況下，當(dāng)?shù)诙Ｗo(hù)裝置在所述預(yù)定的時(shí)間段消逝之前接收到表示第一斷路器響應(yīng)第一指令的操作的操作通知時(shí)，第二保護(hù)裝置可以不發(fā)送第二指令。
當(dāng)?shù)诙Ｗo(hù)裝置在所述預(yù)定的時(shí)間段消逝之前尚未接收到表示第一斷路器的操作的操作通知時(shí)，第二繼電器可以在所述預(yù)定的時(shí)間段消逝之后向第二斷路器發(fā)送第二指令。
第三Rogowski線圈、第四Rogowski線圈、第二保護(hù)裝置和第二斷路器可以連接到第一保護(hù)裝置。在這種情況下，第一保護(hù)裝置可用來(lái)接收表示第二保護(hù)裝置故障的故障通知，而第一保護(hù)裝置可用來(lái)接收第三電流測(cè)量值和第四電流測(cè)量值并根據(jù)這些電流測(cè)量值確定第二故障的存在。另外，第一保護(hù)裝置可用來(lái)響應(yīng)第二故障而啟動(dòng)第二斷路器。
第三Rogowski線圈可以設(shè)置成檢測(cè)第三電流，并產(chǎn)生第三電流測(cè)量值，其中可以根據(jù)第一Rogowski線圈和第三Rogowski線圈的配置定義第二保護(hù)區(qū)，并且可以根據(jù)第二Rogowski線圈和第三Rogowski線圈的配置定義第三保護(hù)區(qū)。在這種情況下，第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)第一電流測(cè)量值和第三電流測(cè)量值確定與第二保護(hù)區(qū)內(nèi)的第二電路元件相關(guān)聯(lián)的第二故障的存在。
第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)第二電流測(cè)量值和第三電流測(cè)量值確定與第三保護(hù)區(qū)內(nèi)第三電路元件相關(guān)聯(lián)的第三故障的存在。第一電流可以與第一導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)，所述第一導(dǎo)線與電力變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，第二電流可以與第二導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)，所述第二導(dǎo)線與所述電力變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，而所述電力變壓器可以是所述第一電路元件。
按照另一個(gè)總的方面，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。利用沿著第一導(dǎo)線設(shè)置的第一Rogowski線圈測(cè)量流過(guò)電力系統(tǒng)的第一導(dǎo)線的第一電流，輸出對(duì)應(yīng)于第一電流的第一電流信號(hào)，利用沿著第二導(dǎo)線設(shè)置的第二Rogowski線圈測(cè)量流過(guò)所述電力系統(tǒng)的第二導(dǎo)線的第二電流，輸出對(duì)應(yīng)于第二電流的第二電流信號(hào)，并且把第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)提供給第一保護(hù)裝置。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，可以利用第一保護(hù)裝置向第一電路元件提供差動(dòng)保護(hù)，所述第一電路元件設(shè)置在所述電力系統(tǒng)的定義在所述第一Rogowski線圈和所述第二Rogowski線圈之間的第一保護(hù)區(qū)中，并且可以利用第一保護(hù)裝置向第二電路元件提供過(guò)流保護(hù)，所述第二電路元件設(shè)置在所述電力系統(tǒng)的由所述第二Rogowski線圈的配置定義的第二保護(hù)區(qū)中。在這種情況下，可以利用第一保護(hù)裝置在包括第一保護(hù)區(qū)和第二保護(hù)區(qū)的第三保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置后備保護(hù)裝置。
第一保護(hù)裝置可以包括差動(dòng)繼電器。第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線可以包括在所述電力系統(tǒng)的第一電力網(wǎng)單元之內(nèi)?？梢愿鶕?jù)第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)確定存在與所述電力系統(tǒng)的第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障。
可以利用沿著第三導(dǎo)線設(shè)置的第三Rogowski線圈測(cè)量流過(guò)所述電力系統(tǒng)第三導(dǎo)線的第三電流，可以輸出對(duì)應(yīng)于第三電流的第三電流信號(hào)，可以利用沿著第四導(dǎo)線設(shè)置的第四Rogowski線圈測(cè)量流過(guò)所述電力系統(tǒng)第四導(dǎo)線的第四電流，可以輸出對(duì)應(yīng)于第四電流的第四電流信號(hào)，并且可以把第三電流信號(hào)和第四電流信號(hào)提供給第二保護(hù)裝置。
第二保護(hù)裝置可以包括差動(dòng)繼電器。第三導(dǎo)線和第四導(dǎo)線可以包括在所述電力系統(tǒng)的第二電力網(wǎng)單元之內(nèi)。
可以根據(jù)第三電流信號(hào)和第四電流信號(hào)確定與第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障的存在。可以通過(guò)通信鏈路連接第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置。
可以從第一保護(hù)裝置向第二保護(hù)裝置發(fā)送第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)，并且可以在第二保護(hù)裝置上根據(jù)第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)確定與第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
可以在第一保護(hù)裝置根據(jù)第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)確定在第一電力網(wǎng)單元存在故障，并且可以從第一保護(hù)裝置向第二保護(hù)裝置發(fā)送表示所述故障存在的故障通知。在這種情況下，可以響應(yīng)所述故障而斷開(kāi)與第一網(wǎng)絡(luò)單元相關(guān)聯(lián)的第一斷路器，并且可以響應(yīng)所述斷路器的斷開(kāi)通過(guò)所述通信鏈路從第一保護(hù)裝置向第二保護(hù)裝置發(fā)送排除故障通知。
可以響應(yīng)所述故障通知而斷開(kāi)與第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的第二斷路器?？梢皂憫?yīng)所述排除故障通知，而通過(guò)連接第一電力網(wǎng)單元和第二電力網(wǎng)單元的連接匯流排把電力從第二電力網(wǎng)單元發(fā)送到第一電力網(wǎng)單元。
所述電力系統(tǒng)可以包括連接第一電力網(wǎng)單元和第二電力網(wǎng)單元的連接匯流排，而所述連接匯流排可以連接到第一Rogowski線圈和第二Rogowski線圈之間的第二導(dǎo)線和第四導(dǎo)線。
可以把第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)從第一保護(hù)裝置發(fā)送到第二保護(hù)裝置，可以把第三電流信號(hào)和第四電流信號(hào)從第二保護(hù)裝置發(fā)送到第一保護(hù)裝置，并且可以根據(jù)第一電流信號(hào)、第二電流信號(hào)、第三電流信號(hào)和第四電流信號(hào)確定與所述連接匯流排相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
可以把第三電流信號(hào)通過(guò)第一連接件從第三Rogowski線圈發(fā)送到第一保護(hù)裝置，可以把第四電流信號(hào)通過(guò)第二連接件從第四Rogowski線圈發(fā)送到第一保護(hù)裝置，并可以在第一保護(hù)裝置根據(jù)第三電流信號(hào)和第四電流信號(hào)確定與第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
可以利用沿著第三導(dǎo)線設(shè)置的第三Rogowski線圈測(cè)量流過(guò)所述電力系統(tǒng)第三導(dǎo)線的第三電流，可以輸出對(duì)應(yīng)于第三電流的第三電流信號(hào)，并且可以把第三電流信號(hào)輸入到第一保護(hù)裝置。
可以根據(jù)第一電流信號(hào)和第三電流信號(hào)確定在第一Rogowski線圈和第三Rogowski線圈之間存在故障。還可以根據(jù)第三電流信號(hào)和第二電流信號(hào)確定在第三Rogowski線圈和第二Rogowski線圈之間存在故障。
按照另一個(gè)總的方面，電力保護(hù)系統(tǒng)包括第一對(duì)Rogowski線圈，可用來(lái)產(chǎn)生第一對(duì)電流信號(hào)，第一對(duì)電流信號(hào)與所述電力系統(tǒng)的第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)；第二對(duì)Rogowski線圈，可用來(lái)產(chǎn)生第二對(duì)電流信號(hào)，第二對(duì)電流信號(hào)與所述電力系統(tǒng)的第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)；以及第一保護(hù)裝置，它與第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)并可用來(lái)接收和處理第一對(duì)電流信號(hào)和第二對(duì)電流信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，第一保護(hù)裝置可以根據(jù)第一對(duì)電流信號(hào)中的至少一個(gè)為第一電力網(wǎng)單元提供綜合保護(hù)方案，其中所述綜合保護(hù)方案至少包括第一保護(hù)方案和第二保護(hù)方案。
第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)第一對(duì)電流信號(hào)來(lái)確定與第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障的存在。第二保護(hù)裝置可以與第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)，并可用來(lái)輸入第二對(duì)電流信號(hào)。在檢測(cè)到存在與第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障時(shí)，第一保護(hù)裝置可以作為第二保護(hù)裝置的后備。在這種情況下，第一保護(hù)裝置可以從第二對(duì)Rogowski線圈或通過(guò)第二保護(hù)裝置接收第二對(duì)電流信號(hào)。
第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置可以通過(guò)通信鏈路彼此連接。連接匯流排可以連接第一電力網(wǎng)單元和第二電力網(wǎng)單元。第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置可以根據(jù)第一對(duì)電流信號(hào)和第二對(duì)電流信號(hào)確定連接匯流排內(nèi)存在匯流排故障。
按照另一個(gè)總的方面，電力保護(hù)系統(tǒng)包括第一Rogowski線圈，它與電力系統(tǒng)的初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)并可用來(lái)檢測(cè)初級(jí)饋線中的初級(jí)電流；第一保護(hù)裝置，可用來(lái)從所述第一Rogowski線圈接收第一電流信號(hào)；各次級(jí)Rogowski線圈，每一個(gè)次級(jí)Rogowski線圈與所述電力系統(tǒng)的相應(yīng)的次級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)并可用來(lái)檢測(cè)次級(jí)饋線中的次級(jí)電流；各次級(jí)保護(hù)裝置，每一個(gè)次級(jí)保護(hù)裝置可用來(lái)從相關(guān)聯(lián)的次級(jí)Rogowski線圈接收次級(jí)電流信號(hào)；以及通信鏈路，可用來(lái)在第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置之間發(fā)送第一電流信號(hào)和次級(jí)電流信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置可以包括差動(dòng)繼電器。
第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)第一電流信號(hào)和次級(jí)電流信號(hào)確定存在與電力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的故障。
連接匯流排可以把初級(jí)饋線連接到次級(jí)饋線中的每一個(gè)。第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)第一電流信號(hào)和次級(jí)電流信號(hào)確定與連接匯流排相關(guān)聯(lián)的故障的存在。通信鏈路可以包括第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置之間的對(duì)等連接，或者可以包括從第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置到集中式計(jì)算資源的連接。
次級(jí)保護(hù)裝置中的每一個(gè)可以根據(jù)它的相應(yīng)的次級(jí)電流信號(hào)向它的相應(yīng)的次級(jí)饋線提供過(guò)流保護(hù)。各次級(jí)保護(hù)裝置中的第一個(gè)可以與次級(jí)饋線中的第一個(gè)相關(guān)聯(lián)，并連接到與次級(jí)饋線中的第二個(gè)相關(guān)聯(lián)的次級(jí)Rogowski線圈中的第二個(gè)，從而向次級(jí)饋線中的第二個(gè)提供后備保護(hù)。
第二Rogowski線圈可以與初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)并可用來(lái)檢測(cè)初級(jí)饋線中的第二初級(jí)電流，而第二保護(hù)裝置可用來(lái)從第二Rogowski線圈接收第二電流信號(hào)，其中第一保護(hù)裝置可以根據(jù)第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)確定與初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)的故障存在。
當(dāng)確定第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置中的第二個(gè)不能工作時(shí)，利用通信鏈路，第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置中的第一個(gè)可以作為第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置中的第二個(gè)的后備。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以連接到第一Rogowski線圈并可用來(lái)輸出第一電流信號(hào)作為第一數(shù)字輸出，而連接到次級(jí)Rogowski線圈中的相應(yīng)的一個(gè)的次級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可用來(lái)輸出次級(jí)電流信號(hào)作為次級(jí)數(shù)字輸出。在這種情況下，所述通信鏈路可以包括可用來(lái)輸入第一數(shù)字輸出和次級(jí)數(shù)字輸出的集中式計(jì)算機(jī)資源，而第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置可以從集中式計(jì)算機(jī)資源接收第一數(shù)字輸出和次級(jí)數(shù)字輸出。
按照另一個(gè)總的方面，利用第一Rogowski線圈測(cè)量電力系統(tǒng)初級(jí)饋線中的初級(jí)電流，在第一保護(hù)裝置接收第一Rogowski線圈產(chǎn)生的初級(jí)電流信號(hào)，利用相應(yīng)的次級(jí)Rogowski線圈測(cè)量次級(jí)饋線中的次級(jí)電流，在相應(yīng)的次級(jí)保護(hù)裝置上接收由次級(jí)Rogowski線圈產(chǎn)生的次級(jí)電流信號(hào)，利用通信鏈路在第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置之間發(fā)送第一電流信號(hào)和次級(jí)電流信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置可以包括差動(dòng)繼電器?？梢愿鶕?jù)第一電流信號(hào)和次級(jí)電流信號(hào)在第一保護(hù)裝置確定存在與所述電力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的故障。
另外，根據(jù)第一電流信號(hào)和次級(jí)電流信號(hào)可以在第一保護(hù)裝置確定存在與連接匯流排相關(guān)聯(lián)的故障，其中，連接匯流排把初級(jí)饋線連接到次級(jí)饋線中的每一個(gè)。發(fā)送第一電流信號(hào)和次級(jí)電流信號(hào)時(shí)，可以使用第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置之間的對(duì)等連接，或可以使用集中式計(jì)算資源。
次級(jí)保護(hù)裝置中的每一個(gè)都可以根據(jù)它的相應(yīng)的次級(jí)電流信號(hào)向它的相應(yīng)的次級(jí)饋線提供過(guò)流保護(hù)。在這種情況下，可以把次級(jí)保護(hù)裝置中的第一個(gè)與次級(jí)饋線中的第一個(gè)相關(guān)聯(lián)，并且可以把次級(jí)保護(hù)裝置中的第一個(gè)連接到與次級(jí)饋線中的第二個(gè)相關(guān)聯(lián)的次級(jí)Rogowski線圈中的第二個(gè)，從而向次級(jí)饋線中的第二個(gè)提供后備保護(hù)。
可以利用第二Rogowski線圈測(cè)量初級(jí)饋線中的第二初級(jí)電流，可以把由第二Rogowski線圈產(chǎn)生的次級(jí)電流信號(hào)輸入到第二保護(hù)裝置，并且可以利用第一保護(hù)裝置，根據(jù)第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)確定存在與初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)的故障。
可以從連接到第一Rogowski線圈的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出第一電流信號(hào)作為第一數(shù)字輸出，可以從連接到次級(jí)Rogowski線圈中相應(yīng)的一個(gè)的次級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出次級(jí)電流信號(hào)作為次級(jí)數(shù)字輸出。在這種情況下，可以把第一數(shù)字輸出和次級(jí)數(shù)字輸出輸入到與通信鏈路相關(guān)聯(lián)的集中式計(jì)算機(jī)資源，其中第一保護(hù)裝置和次級(jí)保護(hù)裝置可以通過(guò)集中式計(jì)算機(jī)資源輸入第一數(shù)字輸出和次級(jí)數(shù)字輸出。
按照另一個(gè)總的方面，電力保護(hù)系統(tǒng)包括第一Rogowski線圈，它沿著第一導(dǎo)線設(shè)置并且可用來(lái)測(cè)量第一導(dǎo)線中的第一電流并輸出第一信號(hào)，其中第一導(dǎo)線是電弧加熱爐(EAF)系統(tǒng)的一部分；以及保護(hù)裝置，可用來(lái)在確定在EAF系統(tǒng)中存在故障時(shí)使用第一信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，第一導(dǎo)線可以與EAF系統(tǒng)的變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，第一Rogowski線圈設(shè)置在安裝所述變壓器的地下室之外。
第一導(dǎo)線可以與EAF系統(tǒng)的變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，第一電流從次級(jí)繞組輸出，而第一Rogowski線圈可以設(shè)置在安裝所述變壓器的地下室之內(nèi)。另外，第一導(dǎo)線可以包括安裝在EAF系統(tǒng)電極上的支線(arm)。
第二Rogowski線圈可以沿著EAF系統(tǒng)的第二導(dǎo)線設(shè)置，并可用來(lái)測(cè)量第二導(dǎo)線中的第二電流，并輸出第二信號(hào)。在這種情況下，第一導(dǎo)線可以與EAF系統(tǒng)變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，而第二導(dǎo)線可以與所述變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。另外，所述保護(hù)裝置可以包括差動(dòng)繼電器。
差動(dòng)繼電器可以根據(jù)第一信號(hào)和第二信號(hào)確定存在所述故障，并且所述差動(dòng)繼電器可以確定所述故障存在于第一Rogowski線圈和第二線圈之間。第三Rogowski線圈可以沿著EAF系統(tǒng)的第三導(dǎo)線設(shè)置，并可用來(lái)檢測(cè)第三導(dǎo)線中的第三電流并產(chǎn)生第三信號(hào)。
在這種情況下，差動(dòng)繼電器可以確定所述故障存在于第二Rogowski線圈和第三Rogowski線圈之間，或者可以確定所述故障存在于第一Rogowski線圈和第三Rogowski線圈之間。
還可以包括一個(gè)表，所述表包含EAF系統(tǒng)變壓器在所述變壓器工作抽頭的第一位置上的第一繞線比和所述變壓器在所述工作抽頭的第二位置上所述變壓器的第二繞線比。在這種情況下，所述保護(hù)裝置可用來(lái)確定第一繞線比或第二繞線比是否與工作抽頭的本位置相關(guān)聯(lián)，并且還可用來(lái)根據(jù)當(dāng)前的位置按比例縮放第一信號(hào)的幅度。
按照另一個(gè)總的方面，利用第一Rogowski線圈在第一導(dǎo)線上測(cè)量第一電流，其中，第一導(dǎo)線是電弧加熱爐(EAF)系統(tǒng)的一部分，從第一Rogowski線圈輸出第一信號(hào)，把第一信號(hào)輸入到保護(hù)裝置，并且根據(jù)第一信號(hào)確定在所述EAF系統(tǒng)中存在所述故障。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，可以利用第二Rogowski線圈測(cè)量所述EAF系統(tǒng)第二導(dǎo)線上的次級(jí)電流，可以從第二Rogowski線圈輸出第二信號(hào)，并且可以把第二信號(hào)輸入所述保護(hù)裝置，所述保護(hù)裝置可以包括差動(dòng)繼電器。
在這種情況下，可以根據(jù)第一信號(hào)和第二信號(hào)確定所述故障存在于所述EAF系統(tǒng)中第一Rogowski線圈和第二Rogowski線圈之間。另外，可以利用第三Rogowski線圈測(cè)量所述EAF系統(tǒng)的第三導(dǎo)線上的第三電流，可以從第三Rogowski線圈輸出第三信號(hào)，并且可以將第三信號(hào)輸入所述保護(hù)裝置。
在后一種情況下，可以根據(jù)第二信號(hào)和第三信號(hào)確定所述故障存在于所述EAF系統(tǒng)中第二Rogowski線圈和第三Rogowski線圈之間。另外，可以根據(jù)第一信號(hào)和第三信號(hào)確定所述故障存在于所述EAF系統(tǒng)中第一Rogowski線圈和第三Rogowski線圈之間。
在后一種情況下，第一導(dǎo)線可以與EAF系統(tǒng)變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，而第二導(dǎo)線和第三導(dǎo)線可以與所述變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。
按照另一個(gè)總的方面，電力保護(hù)系統(tǒng)包括第一Rogowski線圈，它設(shè)置成測(cè)量電弧加熱爐(EAF)系統(tǒng)的第一位置的第一電流，并輸出第一信號(hào)；第二Rogowski線圈，它設(shè)置成測(cè)量所述EAF系統(tǒng)的第二位置的第二電流，并輸出第二信號(hào)；保護(hù)裝置，可用來(lái)輸入所述第一信號(hào)和第二信號(hào)，并根據(jù)第一信號(hào)和第二信號(hào)確定在所述EAF系統(tǒng)中存在故障。
實(shí)現(xiàn)方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，所述保護(hù)裝置可以包括差動(dòng)繼電器。
另外，所述保護(hù)裝置還可用來(lái)在判定所述故障時(shí)使與所述EAF系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的斷路器斷開(kāi)。
現(xiàn)將在附圖和下面的描述中提出一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)方案的細(xì)節(jié)。從描述和附圖以及從權(quán)利要求書(shū)中，其它特征將顯而易見(jiàn)。
附圖的描述

圖1是電力保護(hù)系統(tǒng)的電路圖；圖2是可以在圖1的電力保護(hù)系統(tǒng)中使用的Rogowski線圈的第一例圖；圖3是可以在圖1的電力保護(hù)系統(tǒng)中使用的Rogowski線圈的第二例圖；圖4-7是現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的電路圖；圖8-12是變電所保護(hù)系統(tǒng)的電路圖；圖13是第一電弧加熱爐(EAF)保護(hù)系統(tǒng)的電路圖；圖14是圖13的EAF保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案的簡(jiǎn)圖；圖15是可以在圖13的EAF保護(hù)中使用的Rogowski線圈的第一例圖；圖16是可以在圖13的EAF保護(hù)中使用的Rogowski線圈的第二例圖；圖17是第二EAF保護(hù)系統(tǒng)的電路圖；圖18是用于測(cè)試電力保護(hù)系統(tǒng)的第一測(cè)試電路的電路圖；圖19是圖18測(cè)試電路的測(cè)試結(jié)果的圖表；圖20是圖19中圖解說(shuō)明的波形的對(duì)比的第一圖表；
圖21在圖19中圖解說(shuō)明的波形的對(duì)比的第二圖表；圖22是用于測(cè)試電力保護(hù)系統(tǒng)的第二測(cè)試電路的電路圖；以及圖23是舉例說(shuō)明圖22測(cè)試電路的模擬結(jié)果的曲線圖。
詳細(xì)說(shuō)明圖1是電力保護(hù)系統(tǒng)100的電路圖，其中，第一導(dǎo)線102把電流I1A輸送到第一保護(hù)區(qū)104內(nèi)的電路元件。第一保護(hù)區(qū)104可以包括一個(gè)或多個(gè)電路元件(未示出)，例如變壓器。
這樣的變壓器可以負(fù)責(zé)把與第一導(dǎo)線102相關(guān)聯(lián)的第一電壓轉(zhuǎn)換為變壓器向第二導(dǎo)線106提供的第二電壓，使得電流I1A通過(guò)第二導(dǎo)線106輸出。然而，在第一保護(hù)區(qū)104之內(nèi)還可以包括任何數(shù)目的電路元件。
第一線圈108纏繞在第一導(dǎo)線102上并輸出電流I1B。第一線圈108可以是例如Rogowski線圈。一般說(shuō)來(lái)，Rogowski線圈包括纏繞在非磁性芯子上的導(dǎo)電元件。導(dǎo)電元件可以是例如金屬絲或金屬鍍層。所述非磁性芯子可以用其磁導(dǎo)率基本上等于自由空間磁導(dǎo)率，例如空氣芯子或其上描繪有導(dǎo)電元件的印刷電路板(PCB)等任何材料制成。
當(dāng)導(dǎo)線102被置于線圈108內(nèi)時(shí)線圈108一般測(cè)量所述線圈內(nèi)感應(yīng)的電壓，然后根據(jù)測(cè)量的電壓算出電流I1B。因而，不同的測(cè)量和/或計(jì)算裝置(未示出)，諸如電壓測(cè)量裝置或電流計(jì)算裝置可以與線圈108相關(guān)聯(lián)。這樣的裝置可以包括用于執(zhí)行它們各自的功能的計(jì)算機(jī)硬件或軟件或者與所述計(jì)算機(jī)硬件或軟件相關(guān)聯(lián)。
可以按照各種不同的技術(shù)構(gòu)造線圈108。例如，在美國(guó)專利6,313,623和美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/083,646中討論了這樣的技術(shù)的例子，所述專利和專利申請(qǐng)均附此作參考。例如，線圈108可以包括兩個(gè)或兩個(gè)以上支線，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上支線連接在一起時(shí)形成線圈108的主回路(或多個(gè)回路)。在構(gòu)造所述線圈108時(shí)可以使用纏繞導(dǎo)電元件用的不同的繞線技術(shù)，而線圈108可以包括多個(gè)線圈，彼此以不同的方法關(guān)聯(lián)?？梢赃x擇有關(guān)線圈108的這些及其他結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，以便在確定電流I1B時(shí)保證高的靈敏度和準(zhǔn)確度。
第二線圈110纏繞在第二導(dǎo)線106上并輸出電流I1B。電流I1B和電流I2B分別沿著第一對(duì)導(dǎo)線112和第二對(duì)導(dǎo)線114輸出到繼電器116。一般說(shuō)來(lái)，如下面將要更詳細(xì)地描述的，繼電器116用來(lái)對(duì)短路及其他系統(tǒng)誤動(dòng)作和/或故障提供綜合保護(hù)。這樣，繼電器116可以編程，或者不然與預(yù)定的算法相關(guān)聯(lián)，用以自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)所述綜合保護(hù)方案。
就所述保護(hù)系統(tǒng)100而言，繼電器116能夠?qū)﹄姎獾幕驒C(jī)械的誤動(dòng)作和故障提供多種類型的保護(hù)，并把這些保護(hù)類型結(jié)合成緊密結(jié)合在一起的(cohesive)保護(hù)方案。另外，繼電器116能夠與其它繼電器和/或其它線圈互相配合，以便提供其他選項(xiàng)，用以構(gòu)造一個(gè)綜合電力保護(hù)系統(tǒng)。
由繼電器116提供的一種類型的保護(hù)是差動(dòng)保護(hù)。在差動(dòng)保護(hù)方案中，繼電器116操作，以比較電流I1B和I2B，以便保證所述兩個(gè)電流具有某種預(yù)定的彼此關(guān)系。作為一個(gè)示例，繼電器116可以確定輸出電流Io超過(guò)電流I1B和I2B的差值，這里可以包括一個(gè)因數(shù)來(lái)考慮可以接受的測(cè)量誤差等級(jí)。這樣，繼電器116可以通過(guò)例如使斷路器或其它電路保護(hù)元件(未示出)跳閘來(lái)保護(hù)第一保護(hù)區(qū)104內(nèi)的電路元件。
由繼電器116啟動(dòng)的第二種類型的保護(hù)是過(guò)流檢測(cè)，其中以電路的特定部分或元件可以接受的最大電流電平對(duì)繼電器116進(jìn)行預(yù)編程。繼電器116把過(guò)流保護(hù)區(qū)內(nèi)的實(shí)際的電流，諸如第二保護(hù)區(qū)118內(nèi)的電流I2A(由電流I2B代表)與最大電流電平比較。
然后，超過(guò)最大電流電平時(shí)，繼電器116通過(guò)使適當(dāng)?shù)臄嗦菲魈l來(lái)保護(hù)第二保護(hù)區(qū)內(nèi)的元件。
在保護(hù)系統(tǒng)100的另一個(gè)方面，可以定義第三保護(hù)區(qū)120，作為例如第一保護(hù)區(qū)104和第二保護(hù)區(qū)120中的一個(gè)或兩個(gè)的后備保護(hù)區(qū)。例如，若線圈110出現(xiàn)故障因而不能工作，則第一保護(hù)區(qū)104的差動(dòng)保護(hù)和第二保護(hù)區(qū)118的過(guò)流保護(hù)都不能工作。在這種情況下，繼電器116可以向第一和第二保護(hù)區(qū)104和118中的所有電路元件(亦即對(duì)第三保護(hù)區(qū)120內(nèi)的所有電路元件)分別提供例如后備過(guò)流保護(hù)。繼電器116可以以若干種方法測(cè)量相關(guān)聯(lián)電流。例如，所述繼電器可以對(duì)每一個(gè)電流的一個(gè)或多個(gè)全周期采樣，并可以使用這些采樣確定所述電流的頻率、幅度和/或相位。作為另一個(gè)示例，繼電器116可以計(jì)算電流對(duì)時(shí)間的差分。利用后一種技術(shù)時(shí)，可能不必獲得相關(guān)聯(lián)電流的全周期。
繼電器116可以是例如微處理器控制的多功能繼電器，諸如具有多個(gè)電壓或電流輸入的三相繼電器。如下面將要更詳細(xì)論述的，繼電器116可以與斷路器、輔助繼電器、控制設(shè)備及其他電路元件通信。例如，繼電器116可以連接到″上游″斷路器，所述″上游″斷路器就電流I1A而言設(shè)置在線圈108之前，使得繼電器116檢測(cè)到故障時(shí)可以使斷路器跳閘。作為另一個(gè)示例，繼電器116可以連接到網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)/集線器，后者支持使繼電器116與其它繼電器通信，以實(shí)現(xiàn)電力保護(hù)系統(tǒng)。
另外，線圈108和110可以連接到次級(jí)繼電器(圖1中未示出)，或者直接通過(guò)類似于導(dǎo)線112和114的其它一對(duì)或多對(duì)導(dǎo)線，或者間接例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)/集線器。在這種情況下所述次級(jí)繼電器可以對(duì)繼電器116通過(guò)從線圈108和110接收電流測(cè)量提供快速的后備保護(hù)(從而保護(hù)變壓器104和/或?qū)Ь€102)。
雖然上面指出變壓器作為一個(gè)要通過(guò)電力保護(hù)系統(tǒng)100保護(hù)的電路元件，但是可以使用許多其它電路元件。例如，可以通過(guò)這樣的系統(tǒng)保護(hù)把電力分送到一個(gè)或多個(gè)饋線的電力網(wǎng)匯流排。在這種情況下，不同的線圈(電流傳感器)可以與每一條饋線相關(guān)聯(lián)，并且繼電器116可以保證進(jìn)入所述匯流排的電流等于離開(kāi)這些饋線的總電流。
利用這些和有關(guān)技術(shù)，可以防止靈敏的和/或昂貴的電氣設(shè)備由于故障電流而損壞。另外，通過(guò)圍繞選定的電路/設(shè)備設(shè)置線圈108和110并且從而建立圖1的保護(hù)區(qū)104，118和120，可以準(zhǔn)確檢測(cè)出故障電流的位置以及存在。另外，可以把電流傳感器(線圈)和繼電器的數(shù)目減到最少(相對(duì)于其它電力保護(hù)系統(tǒng)而言)，更容易安裝。下面將要更詳細(xì)地論述系統(tǒng)100和有關(guān)系統(tǒng)的這些及其他使用。
圖2舉例說(shuō)明可以用于圖1電力保護(hù)系統(tǒng)100的Rogowski線圈，如圖所示，Rogowski線圈208、210和212分別纏繞在導(dǎo)線202、204和206上。顯然，Rogowski線圈是分立元件，可以單獨(dú)設(shè)置成圍繞導(dǎo)線202、204和206。圖3還舉例說(shuō)明可以用于圖1電力保護(hù)系統(tǒng)100的Rogowski線圈。與圖2相反，圖3舉例說(shuō)明結(jié)合成一體308的Rogowski線圈302、304和306?？梢杂脝我坏妮敵鲞B接器310來(lái)獲得Rogowski線圈302、304和306所有的三個(gè)輸出。線圈302、304和306可以用來(lái)測(cè)量三相系統(tǒng)中的相電流。一個(gè)附加的中性Rogowski線圈312可以用來(lái)檢測(cè)到通過(guò)導(dǎo)線202、204和206的電流和，用以產(chǎn)生殘余電流測(cè)量值。
圖4是現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)400的電路圖。為了簡(jiǎn)單和清晰起見(jiàn)，以單線接線圖的形式舉例說(shuō)明圖4。但是顯然，就圖4而言(以及就以下的附圖而言)，給出的單線在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中代表存在的兩條或多條相似的或相同的導(dǎo)線。例如，圖4中的單線導(dǎo)線可以代表一組三條導(dǎo)線，諸如上面圖2和3舉例說(shuō)明的。
一般說(shuō)來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)針對(duì)單一的用戶負(fù)載，諸如單一的商業(yè)建筑物實(shí)現(xiàn)的電力網(wǎng)系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)可以設(shè)想為以較小的規(guī)模應(yīng)用的網(wǎng)格電力網(wǎng)系統(tǒng)，在這里網(wǎng)格電力網(wǎng)系統(tǒng)是一種為了以極其靈活和可靠的方式向密集負(fù)載的都市區(qū)域供電而開(kāi)發(fā)的電力網(wǎng)類型。
這樣的現(xiàn)場(chǎng)和網(wǎng)格電力網(wǎng)系統(tǒng)包括多個(gè)用于把電力從初級(jí)供應(yīng)商到次級(jí)負(fù)載換變用的電力網(wǎng)單元。因而，電力網(wǎng)單元一般在輸入側(cè)連接到初級(jí)電纜(例如，來(lái)自供電公司的電纜)，而在輸出側(cè)則連接到次級(jí)電纜(例如，向用戶提供服務(wù)的電纜)。在內(nèi)部，所述電力網(wǎng)單元可以包含初級(jí)開(kāi)關(guān)裝置(用以確定是否要從初級(jí)電纜輸送電力)、電力網(wǎng)變壓器和不同的電氣保護(hù)元件，諸如斷路器和保險(xiǎn)絲。下面就現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)電力網(wǎng)單元提供更詳細(xì)的討論。然而，類似的說(shuō)明還可以應(yīng)用于網(wǎng)格電力網(wǎng)系統(tǒng)電力網(wǎng)單元。
圖4中，現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)單元(SNU)402、404和406。在SNU 402、404和406中線圈408、410和412分別與每一個(gè)SNU的初級(jí)側(cè)或輸入側(cè)相關(guān)聯(lián)。線圈408、410和412連接到繼電器414、416和418。繼電器414、416和418還連接到線圈420、422和424，后者與每一個(gè)SNU的次級(jí)側(cè)或輸出側(cè)相關(guān)聯(lián)。
因而，如上面就圖1的電力保護(hù)系統(tǒng)100所描述的，每一組兩個(gè)或兩個(gè)以上線圈和繼電器用來(lái)提供維護(hù)和/或保護(hù)信息。以SNU 402為例，線圈408和420起電流傳感器的作用，向繼電器414提供電流測(cè)量值，它可以是具有多個(gè)電流和電壓輸入的多功能差動(dòng)繼電器。繼電器414把來(lái)自線圈408和420中每一個(gè)的電流測(cè)量值加以比較，以確定例如是否在線圈408和線圈420之間沿著所述電流通路的某處存在故障電流。這樣的故障電流可以與任何電氣部件相關(guān)聯(lián)，所述電氣部件與SNU 402相關(guān)聯(lián)并且設(shè)置在線圈408和420之間，而設(shè)置在線圈408和420之間的任何電器部件可以說(shuō)成是在線圈408和420以及繼電器414的″保護(hù)區(qū)″之內(nèi)。線圈408和420以及這里所論述的線圈中任何線圈都可以是Rogowski線圈。
SNU 402、404和406每一個(gè)都分別包含初級(jí)斷路器426、428和430，能夠中斷向所述SNU的電力網(wǎng)變壓器432、434和436提供的電力。SNU 402、404和406的電力網(wǎng)變壓器432、434和436用來(lái)把每一個(gè)變壓器432、434和436的初級(jí)側(cè)或輸入側(cè)的初級(jí)電壓″降低″為次級(jí)側(cè)或輸出側(cè)的較低的次級(jí)電壓，并同時(shí)用來(lái)把初級(jí)電流″提升″到較高的次級(jí)電流。
第一組電壓變壓器438、440和442在次級(jí)斷路器444、446和448的輸入端檢測(cè)變壓器432、434和436的次級(jí)側(cè)電壓。第二組電壓變壓器450、452和454類似地檢測(cè)次級(jí)斷路器444、446和448輸出的電壓。所述兩組電壓變壓器都連接到繼電器414、416和418，并用來(lái)例如把初級(jí)/次級(jí)電壓降低到繼電器414、416和418可以接受的電平。這些變壓器中的每一個(gè)都用來(lái)向所述變壓器各自繼電器供應(yīng)一個(gè)與測(cè)量電流相關(guān)聯(lián)的電壓，在這里這樣的電壓可能是例如計(jì)算要求的功率信號(hào)的幅度和/或方向所必要的。另外，測(cè)得的電壓可以用來(lái)向一個(gè)或多個(gè)繼電器供應(yīng)定時(shí)信號(hào)，用以協(xié)調(diào)電流測(cè)量，如下面將要更詳細(xì)論述的。
例如，次級(jí)斷路器444、446和448可以是低電壓的空氣斷路器，而繼電器414、416和418可以起反向電力繼電器(檢測(cè)流入所述SNU的反向電流)的作用和/或起相位繼電器(通過(guò)比較預(yù)定的一對(duì)電壓之間的相位角監(jiān)視次級(jí)斷路器444、446和448的接通)的作用。
保險(xiǎn)絲456、458和460作為對(duì)SNU 402、404和406的另一種臨時(shí)性的保護(hù)。
另外，所有SNU 402、404和406都通過(guò)集電器匯流排462連接在一起。所述匯流排462，除其它功能外，還通過(guò)允許電力從工作的SNU傳輸?shù)椒枪ぷ鞯腟NU的輸出來(lái)提供現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)400的冗余。
保險(xiǎn)絲464、466和468在SNU 402、404和406的輸出端提供最后的保護(hù)電平。保險(xiǎn)絲464、466和468可以用來(lái)例如清除用戶開(kāi)關(guān)裝置(未示出)內(nèi)的(低壓)匯流排462上的、或匯流排462到用戶開(kāi)關(guān)裝置的互相連接中的持續(xù)的高電流故障。保險(xiǎn)絲464、466和468可以用來(lái)例如清除用戶開(kāi)關(guān)裝置內(nèi)(低壓)匯流排462上的，匯流排462到用戶開(kāi)關(guān)裝置的互相連接中的持續(xù)高電流故障。在現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)400中，故障檢測(cè)和清除可以是非選擇性或選擇性的。也就是說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)400可以響應(yīng)在系統(tǒng)400之內(nèi)任何位置故障的檢測(cè)，或者斷開(kāi)所有SNU 402、404和406，或者只斷開(kāi)其中檢測(cè)出故障的SNU。
作為非選擇故障檢測(cè)和清除示例，對(duì)于三對(duì)線圈之間保護(hù)區(qū)中的故障，繼電器414、416和418之一可以利用到所述斷路器的相應(yīng)的連接470，472或474，檢測(cè)初級(jí)斷路器426、428和430中相應(yīng)的一個(gè)(和/或次級(jí)斷路器444、446和448中的一個(gè))的故障并使其跳閘。繼電器414、416和418可以彼此通信，以便通過(guò)諸如網(wǎng)絡(luò)476等通信鏈路實(shí)現(xiàn)非選擇性故障清除。
這樣的非選擇性故障清除是可靠的、易于實(shí)現(xiàn)和性能價(jià)格合算的。然而，所述實(shí)現(xiàn)也可能導(dǎo)致一些不必要的業(yè)務(wù)中斷。
作為選擇性故障檢測(cè)和清除的示例，繼電器414可以檢測(cè)SNU 402內(nèi)的故障，并可以通過(guò)使初級(jí)斷路器426和/或次級(jí)斷路器444跳閘來(lái)響應(yīng)。在所述示例中，繼電器414通過(guò)網(wǎng)絡(luò)476立即把繼電器414已經(jīng)檢測(cè)出故障一事通知SNU 404和406。SNU 404和406繼續(xù)正常操作某一段預(yù)定的時(shí)間，在此過(guò)程中它們等待初級(jí)斷路器426和/或次級(jí)斷路器444事實(shí)上已經(jīng)跳閘的確認(rèn)。若接收到這樣的確認(rèn)，則SNU404和406繼續(xù)正常操作，并可能用匯流排462來(lái)從一個(gè)或多個(gè)工作的SNU 404和406向非工作的SNU 402輸送電力。若沒(méi)有接收到所述確認(rèn)，則繼電器416和418使它們的各自的斷路器428和446和/或430和448跳閘。
這樣的選擇性故障清除的實(shí)現(xiàn)例如與上面描述的非選擇性實(shí)現(xiàn)對(duì)比時(shí)，可能要求更多的精力來(lái)連接和編程繼電器414、416和418。然而，選擇性故障清除的實(shí)現(xiàn)有助于把現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)400的用戶經(jīng)歷的掉電時(shí)間減到最小。
圖5是第二現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)500的電路圖。
現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)500包括SNU 502、504和506，類似于圖4的SNU 402、404和406。SNU 502-506與SNU402-406不同之處在于，SNU502-506分別包含附加的線圈508、510和512。
參見(jiàn)SNU 502，線圈508與次級(jí)斷路器444和保險(xiǎn)絲456設(shè)置在一側(cè)，而匯流排462在另一側(cè)。這種配置允許SNU 502提供多個(gè)獨(dú)立的保護(hù)區(qū)。具體地說(shuō)，第一保護(hù)區(qū)514包括設(shè)置初級(jí)斷路器426的初級(jí)輸入側(cè)的任何初級(jí)導(dǎo)線。第二保護(hù)區(qū)516包含電力網(wǎng)電力變壓器432、次級(jí)斷路器444和任何其它通向線圈508的導(dǎo)線。最后，第三保護(hù)區(qū)518包含集電器匯流排462，連同其它任何通向線圈420的導(dǎo)線，顯然，保護(hù)區(qū)514，516和518也適用于SNU 504和506。
因而在現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)500中，繼電器414、416和418中的一個(gè)可以檢測(cè)出特定保護(hù)區(qū)514，或516或518中一個(gè)的故障，從而允許檢測(cè)到和清除故障的其他選擇性。例如，對(duì)于變壓器432內(nèi)的故障，繼電器414可以根據(jù)線圈408和508的信號(hào)檢測(cè)出過(guò)流，以及通過(guò)SNU 502(通過(guò)電壓變壓器438和450檢測(cè)出)相關(guān)聯(lián)的反向功率。
因此，繼電器414可以立即把檢測(cè)出故障一事通知繼電器416和418，據(jù)此繼電器416和418等待繼電器414適當(dāng)?shù)牟僮鞯拇_認(rèn)。若繼電器414進(jìn)而采取適當(dāng)?shù)牟僮骼缡钩跫?jí)斷路器426和/或次級(jí)斷路器444跳閘，則繼電器416和418將獲得這樣的通知，而SNU 504和506將繼續(xù)正常操作。然而，若在預(yù)定的某段時(shí)間之后，繼電器416和418尚未接收到繼電器414已經(jīng)采取適當(dāng)操作的確認(rèn)，則繼電器416和418便可以使它們的相關(guān)聯(lián)初級(jí)斷路器428和430和/或次級(jí)斷路器跳閘。這樣便可以縮短掉電時(shí)間，并且可以設(shè)置后備保護(hù)。
現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)500內(nèi)的選擇性故障清除的第二示例可以涉及包括匯流排462的第三保護(hù)區(qū)518的故障。一般說(shuō)來(lái)，因?yàn)閰R流排462與所有SNU 502、504和506相關(guān)聯(lián)，所以與匯流排462相關(guān)聯(lián)的故障在繼電器414、416和418的每一個(gè)上可能以相同或幾乎相同的電流變化檢測(cè)出來(lái)。例如，繼電器414、416和418可以根據(jù)來(lái)自線圈408、410和412和線圈508、510和512的信號(hào)檢測(cè)出初級(jí)電流的驟然增大。同時(shí)，次級(jí)電流，如線圈420、422和424檢測(cè)出的，可能不會(huì)顯著地改變(取決于故障電阻)。因?yàn)槔^電器414、416和418是通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)476彼此通信的，它們每一個(gè)都知道上述信息，并因此可以得出結(jié)論故障出在第三保護(hù)區(qū)518之內(nèi)，并因此使初級(jí)斷路器426、428和430跳閘。
現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)500內(nèi)的選擇性故障清除的第三示例可以包括第一514內(nèi)的故障。在這種情況下，故障可以如上面就圖4所描述的那樣檢測(cè)出來(lái)。
圖6是第三現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)600的電路圖。現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)600包括SNU 602，604和606，它們類似于圖4的SNU 402、404和406和圖5的SNU 502、504，506。SNU 602，604和606不同于前面描述的SNU之處在于，初級(jí)斷路器426、426、428和430用快速接地開(kāi)關(guān)606，608和610代替。
包括在保護(hù)區(qū)614之內(nèi)的快速接地開(kāi)關(guān)608，610和612是用來(lái)在出現(xiàn)低電流故障時(shí)接通的。在這種情況下，故障電流將增大，從而強(qiáng)制設(shè)置相關(guān)聯(lián)的變電所(power substation)(未示出)的斷路器中斷所述電流。對(duì)于使這樣的變電所斷路器跳閘，存在其它技術(shù)例如直接與所述變電所通信，告知已經(jīng)檢測(cè)出的故障(例如，利用廣域網(wǎng)(WAN))。
圖7是第四現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)700的電路圖。
現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)700包括SNU 702，704和706，它們類似于圖4的SNU 402、404和406。SNU 702，704和706除在圖4中舉例說(shuō)明這些以外，另外利用若干附加的連接(圖7粗線標(biāo)示的類型所舉例說(shuō)明的)中提供主要的和快速后備保護(hù)。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，在現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)700中，SNU 702，704和706中的每一個(gè)都具有監(jiān)視和影響系統(tǒng)700內(nèi)至少一個(gè)其它SNU的能力。因而，在SNU 702中，連接708向繼電器414提供有關(guān)SNU 704中初級(jí)電流的信息(通過(guò)線圈410)，而同時(shí)連接710向繼電器414提供使SNU 704之內(nèi)斷路器428和446中的一個(gè)或兩個(gè)跳閘的能力。
類似地，在SNU 704中，連接714向繼電器416提供有關(guān)SNU 706內(nèi)初級(jí)電流的信息，而同時(shí)連接716向繼電器416提供有關(guān)SNU 706內(nèi)次級(jí)電流的信息?？刂七B接718向繼電器416提供使SNU 706內(nèi)斷路器430和448中的一個(gè)或兩個(gè)跳閘的能力。
最后，在SNU 706中，連接720向繼電器418提供有關(guān)SNU 702內(nèi)初級(jí)電流的信息，而同時(shí)連接722向繼電器418提供有關(guān)SNU 702內(nèi)次級(jí)電流的信息?？刂七B接724向繼電器418提供使在SNU 702之內(nèi)斷路器426和444中的一個(gè)或兩個(gè)跳閘的能力。
然后，在系統(tǒng)700中，繼電器414、416和418通過(guò)從線圈408、410、412、420、422和424中的兩個(gè)或兩個(gè)以上接收直接信號(hào)，來(lái)提供″快速″后備保護(hù)。例如，繼電器414可以通過(guò)連接708和710確定，在SNU 704之內(nèi)出現(xiàn)了故障電流。然后繼電器414可以等待某一段預(yù)定的時(shí)間，以便允許繼電器416清除所述故障。若繼電器416在所述預(yù)定的時(shí)間段之內(nèi)尚未檢測(cè)出和/或清除所述故障，則繼電器414可以利用控制連接712直接使SNU 704的斷路器428和/或446跳閘。
另外，即使在當(dāng)前不存在故障的時(shí)候，其余的繼電器也會(huì)檢測(cè)出(或通知)變成不能工作的繼電器。例如，繼電器418可能變成不能工作或?yàn)榱司S護(hù)而拆除，據(jù)此繼電器416可以獲得通知(或以其它方式開(kāi)始意識(shí)到)，它應(yīng)承擔(dān)起通過(guò)連接714和716測(cè)量流過(guò)SNU 706的電流的責(zé)任。必要時(shí)，繼電器416可以在檢測(cè)到故障時(shí)利用控制連接718使SNU 706的斷路器430和448跳閘。
在圖7的實(shí)現(xiàn)和有關(guān)實(shí)現(xiàn)中，可以非常迅速地提供快速后備保護(hù)，而不影響總體上的故障排除速度或給出的保護(hù)區(qū)的一個(gè)區(qū)域。
雖然上面已經(jīng)就圖1-7論述了特定的實(shí)現(xiàn)方案，但還可以實(shí)現(xiàn)這些實(shí)現(xiàn)方案的變型或組合。例如，在圖7現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)700的實(shí)現(xiàn)中，可以用9個(gè)線圈，而不是在圖7中舉例說(shuō)明的6個(gè)線圈來(lái)提供數(shù)目較多的保護(hù)區(qū)(類似于圖5現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)500的實(shí)現(xiàn))。作為另一個(gè)示例，可以包括架空電力線路上的”帶電終端”，以便當(dāng)線路工作人員開(kāi)始在一個(gè)電力網(wǎng)設(shè)備上工作時(shí)，瞬間啟動(dòng)繼電器414、416和418。
其它不同的元件可以結(jié)合所描述的實(shí)現(xiàn)方案使用。例如，可以用變壓器中的熱傳感器、紫外線傳感器、煙霧檢測(cè)器或突然壓力繼電器(SPR)來(lái)向現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)不同的電路元件提供附加的或(在某些情況下)替代保護(hù)。
雖然上面論述的實(shí)現(xiàn)方案首先涉及現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)，但是類似的技術(shù)也可以用在網(wǎng)格電力網(wǎng)系統(tǒng)以及許多其它類型的系統(tǒng)。例如，在網(wǎng)格電力網(wǎng)系統(tǒng)中，在相應(yīng)數(shù)目的網(wǎng)格輸出端上的若干線圈可以全都連線到單一的繼電器，后者把不同的輸出電流的總和與網(wǎng)格電力網(wǎng)的輸入電流加以比較。
另外，雖然圖4-7的實(shí)現(xiàn)方案把重點(diǎn)放在具有三個(gè)電力網(wǎng)單元的系統(tǒng)上，但其它實(shí)現(xiàn)方案可以具有較少或更多的電力網(wǎng)單元，帶有相應(yīng)數(shù)目的線圈和/或繼電器。
如以上所論述的，Rogowski線圈可以用作圖4-7的電流檢測(cè)線圈。Rogowski線圈即使對(duì)低電平電流變化也很敏感，因而能夠例如檢測(cè)到和清除持續(xù)的電弧故障電流。這樣的故障電流一般是最大可能故障電流的一個(gè)很小的部分，并且比負(fù)載電流本身高不了多少。
檢測(cè)小電流變化的能力意味著檢測(cè)電平可以設(shè)置得相對(duì)較低，從而減少設(shè)備上的應(yīng)力(或損壞)并加速故障響應(yīng)時(shí)間，而不犧牲可靠性。另外，減少了火災(zāi)蔓延的危險(xiǎn)并可以設(shè)置較快的響應(yīng)時(shí)間(包括較快的業(yè)務(wù)恢復(fù))。
可以將Rogowski線圈設(shè)計(jì)成不飽和，因此能夠處理大電流，并避免電力網(wǎng)單元以外的故障(例如，用戶設(shè)備之內(nèi)的故障)引起的斷路器誤跳閘。另外，Rogowski線圈一般不受外部磁場(chǎng)影響，因此避免任何這樣的磁場(chǎng)對(duì)電流測(cè)量值的影響。另外，Rogowski線圈相對(duì)便宜，并且可能不要求很大的空間或布線。最后，Rogowski線圈容易安裝例如簡(jiǎn)單地把相關(guān)聯(lián)導(dǎo)線穿入所述線圈(把所述線圈纏繞所述導(dǎo)線上)即可。
在兩種現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)系統(tǒng)和網(wǎng)格電力網(wǎng)系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)的可靠性都是首要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。結(jié)果，這樣的系統(tǒng)的維護(hù)可能困難，因?yàn)樵谒鼈兊暮髠洳考械囊粋€(gè)或多個(gè)也失效之前，失效的部件可以變成不顯著。
但在所描述的實(shí)現(xiàn)中，可以利用預(yù)定義保護(hù)區(qū)提供有關(guān)故障的幅度和位置兩者的信息。因而，可以準(zhǔn)確地測(cè)定故障位置并在相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的冗余耗盡之前進(jìn)行修正。
如上所述，不同的實(shí)現(xiàn)的故障檢測(cè)技術(shù)可以運(yùn)用于一個(gè)電力網(wǎng)單元的初級(jí)側(cè)和/或次級(jí)側(cè)，以便既在本地又通過(guò)通信系統(tǒng)提供主要的和后備的保護(hù)。保護(hù)可以根據(jù)特定用戶的需要，在不同程度上是選擇性或非選擇性的。
圖8是變電所保護(hù)系統(tǒng)800的電路圖。圖8中，初級(jí)或輸入饋線802通過(guò)匯流排804向次級(jí)或輸出饋線806，808，810和812提供電力。初級(jí)繼電器814通過(guò)線圈816和線圈818接收有關(guān)輸入饋線802上的電流信息。利用來(lái)自線圈816和818的電流信息，初級(jí)繼電器814為電力變壓器820提供主要的保護(hù)。
具體地說(shuō)，如上面描述的，初級(jí)繼電器814可以是一個(gè)多功能差動(dòng)繼電器，具有多個(gè)電流和電壓輸入端，可以把來(lái)自線圈816和818的電流信息加以比較，以便處理它們之間不可接受的差分。檢測(cè)到這樣的差分時(shí)，初級(jí)繼電器814使斷路器822跳閘，中斷輸入饋線802的輸入電流。而同時(shí)初級(jí)繼電器814連接到斷路器822(如上圖4-7中所述)，為清晰起見(jiàn)，在圖8中沒(méi)有示出所述連接。
第一饋線繼電器824直接連接到與第一個(gè)饋線806相關(guān)聯(lián)的線圈826，并連接到另一個(gè)與第二饋線808相關(guān)聯(lián)的線圈828。
第一個(gè)饋線繼電器824直接連接到與第一饋線806相關(guān)聯(lián)的線圈826，并且連接到與第二饋線808相關(guān)聯(lián)的線圈828。第一個(gè)饋線繼電器824從線圈826獲得有關(guān)第一饋線806上的電流的信息。通過(guò)把所述電流與預(yù)定的最大允許電流比較，第一饋線繼電器824以過(guò)流檢測(cè)的形式為第一饋線806提供主要的保護(hù)。當(dāng)?shù)谝火伨€繼電器824確定存在故障時(shí)，繼電器824使斷路器830跳閘，中斷提供給第一饋線806的電力。
類似地第二饋線繼電器832為第二饋線808提供主要的保護(hù)。也就是說(shuō)，第二饋線繼電器832通過(guò)線圈828檢測(cè)第二饋線上的任何過(guò)流，并通過(guò)使斷路器834跳閘清除所述故障。另外，利用到線圈828的直接連接，第一饋線繼電器824為第二饋線808提供過(guò)流檢測(cè)后備保護(hù)。具體地說(shuō)，第一饋線繼電器824監(jiān)視來(lái)自線圈828的信息，并在確定第二饋線繼電器832不能工作時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到第二饋線808上的故障時(shí)，使斷路器824跳閘。
第一饋線繼電器824可以通過(guò)例如檢測(cè)到第二饋線808上的故障在某段預(yù)定的時(shí)間之后尚未清除，來(lái)確定第二饋線繼電器832不能工作?；蛘撸诙伨€繼電器832可以在檢測(cè)出它自己的故障時(shí)向外發(fā)送一個(gè)信號(hào)，或第三方(例如，維修人員)可以通知第一饋線繼電器824在第二饋線繼電器832上出了故障。作為最后的示例，第一饋線繼電器824可以定期地向第二饋線繼電器832發(fā)送狀態(tài)請(qǐng)求，并且當(dāng)沒(méi)有接收到回應(yīng)時(shí)，可以假定出現(xiàn)故障。下面將要更詳細(xì)論述用于允許在繼電器824和832之間進(jìn)行這些及其他通信的技術(shù)。
類似地，第三饋線繼電器836利用通向線圈838的連接，以確定斷路器840是否跳閘，向第三饋線810提供初級(jí)過(guò)流保護(hù)。第二饋線繼電器832直接連接到線圈838和斷路器840，并因而為第三饋線繼電器836提供快速的后備保護(hù)。
第四饋線繼電器842利用到線圈844的連接，確定斷路器846是否跳閘，向第四饋線812提供初級(jí)保護(hù)。第三饋線繼電器836直接連接到線圈844和斷路器846，并且因而為第四饋線繼電器842提供快速后備保護(hù)。另外，第四饋線繼電器842直接連接到線圈826和斷路器830，并且因而為第一饋線繼電器824提供快速后備保護(hù)。
總而言之，第一饋線繼電器824為第一饋線806提供主要的保護(hù)并為第二饋線808提供后備保護(hù)。第二饋線繼電器832為第二饋線808提供主要的保護(hù)，并且為第三饋線810提供后備保護(hù)。第三饋線繼電器836為第三饋線810提供主要的保護(hù)并且為第四饋線812提供后備保護(hù)。最后，第四饋線繼電器842為第四饋線812提供主要的保護(hù)，并且為第一饋線806提供后備保護(hù)。
因而，繼電器824、832、836和842以它們的快速后備能力起作用，減少故障電流在故障饋線上流動(dòng)的時(shí)間，從而減小系統(tǒng)部件上的應(yīng)力(相對(duì)于傳統(tǒng)的系統(tǒng))。
除剛才描述的主要的和快速后備保護(hù)以外，饋線806，808，810和812通過(guò)連接848連接到通信開(kāi)關(guān)或集線器850，后者本身又通過(guò)連接852連接到初級(jí)繼電器814。利用通過(guò)通信集線器850交換的信息，初級(jí)繼電器814為匯流排804提供主要的差動(dòng)保護(hù)，以及為所有的饋線824、832、836和842提供快速的后備過(guò)流保護(hù)。
在為匯流排804提供主要的差動(dòng)保護(hù)時(shí)，初級(jí)繼電器814接收有關(guān)在第一饋線806上流動(dòng)的電流的信息，根據(jù)線圈826讀取和通過(guò)第一饋線繼電器824、連接848、通信集線器850和連接852發(fā)送的測(cè)量值。初級(jí)繼電器814類似地接收有關(guān)在每一條剩余饋線832，836和842上流動(dòng)的電流的信息。
然后，以差動(dòng)操作方式動(dòng)作，初級(jí)繼電器814把例如所述四條饋線806，808，510和812上的電流和與流入?yún)R流排804的電流(作為通過(guò)直接連接到初級(jí)繼電器814的線圈818檢測(cè)出的)加以比較。根據(jù)所述對(duì)比，初級(jí)繼電器814決定與匯流排804相關(guān)聯(lián)的故障是否存在。例如，初級(jí)繼電器814可以確定在四條饋線806，808，810和812中的每一條上已經(jīng)發(fā)生電流同時(shí)減少，結(jié)果可以確定，在匯流排804上存在故障。這樣的情況下，繼電器814可以使斷路器854跳閘，以中斷到匯流排804的電力。
雖然通信集線器850可以在不同的繼電器之間非常迅速地交換信息，但是在傳送這些不同的信號(hào)時(shí)總是有某個(gè)數(shù)量的延遲。當(dāng)把來(lái)自四饋線806，808，810和812中每一條的電流信號(hào)與來(lái)自初級(jí)饋線802的電流信號(hào)加以比較時(shí)，為了考慮所述延遲(以及可能出現(xiàn)的其它延遲)，初級(jí)繼電器814可能需要關(guān)于這些電流信號(hào)的相對(duì)的定時(shí)信息，以便對(duì)這些電流信號(hào)作出有意義的對(duì)比。
這樣的定時(shí)信息可以從不同的來(lái)源獲得。例如，可以建立外部同步網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供定時(shí)信息。作為另一個(gè)示例，繼電器824、832、836和842可以在傳輸測(cè)量值之前，給它們的各自的電流測(cè)量值加上時(shí)間戳。定時(shí)信息(例如，用于時(shí)間戳的)可以使用相對(duì)于從電壓變壓器856獲得的電壓信號(hào)，并利用連接858在不同的繼電器之間共享。類似地，可以利用連接862把電壓變壓器860用作替代的或后備的定時(shí)信息源。當(dāng)然，如上面就圖4所描述的，電壓變壓器856和860可以用于其它不同的目的，諸如檢測(cè)到特定電力信號(hào)的幅度和/或方向。
在為每一條饋線806，808，810和812提供快速后備過(guò)流保護(hù)時(shí)，初級(jí)繼電器814確定繼電器824、832、836或842中的一個(gè)或多個(gè)已經(jīng)在某種程度上變成不能工作。然后，初級(jí)繼電器814承擔(dān)不能工作的繼電器的過(guò)流檢測(cè)功用，利用相關(guān)聯(lián)線圈采集的測(cè)量值，并通過(guò)例如不能工作的繼電器(或不能工作的繼電器的后備繼電器)和通信集線器850發(fā)送到初級(jí)繼電器814。
總結(jié)上述圖8的電力保護(hù)系統(tǒng)800的運(yùn)行的許多特點(diǎn)，初級(jí)繼電器814為電力變壓器820(利用線圈816和818)提供主要的差動(dòng)保護(hù)，為匯流排804(利用線圈818和饋線線圈826，828，838和844)提供主要的差動(dòng)保護(hù)，并為每一條饋線806，808，810和812(利用每一個(gè)饋線繼電器和至少一個(gè)其它饋線線圈之間的直接連接)提供次級(jí)后備保護(hù)。
在用于這些保護(hù)技術(shù)的各種不同的通信中，通信集線器850(和相關(guān)聯(lián)連接848和852)可能用來(lái)允許例如集中式數(shù)字通信。另外，或者以替代的方式，可以利用不同的繼電器例如通過(guò)連接858和/或862的數(shù)字或模擬的對(duì)等通信彼此通信(及其他電路元件)。另外，不同的連接，包括連接848，852，856和862可以彼此用作后備連接。
圖8中，并參見(jiàn)上述，顯然，不同的保護(hù)方案可能要求以類似于圖4-7中舉例說(shuō)明的方式把所有不同的繼電器連接到一個(gè)或多個(gè)不同的斷路器。然而，為清晰起見(jiàn)，這些連接在圖8中沒(méi)有舉例說(shuō)明。
如這里描述的，Rogowski線圈可以用作就圖8所論述的不同的線圈中的任何一個(gè)，這樣的Rogowski線圈的使用可能賦予各種不同的優(yōu)點(diǎn)。例如，雖然必要時(shí)，多個(gè)Rogowski線圈可以用來(lái)代替圖8中所示線圈中的任何特定一個(gè)，特定Rogowski線圈避免飽和的能力可以允許用單一的Rogowski線圈在可能的所有要求的電流電平上提供電流測(cè)量值。另外，Rogowski線圈可以向它的相關(guān)聯(lián)繼電器供應(yīng)足夠的電力，以減少或消除單獨(dú)的繼電器電源的需要。以這里描述的保護(hù)技術(shù)，諸如上面就圖4-7所論述的，利用Rogowski線圈這些和不同的其它優(yōu)點(diǎn)適用于圖8的以上討論以及以下圖9-25的討論。
圖8中，初級(jí)繼電器814提供變壓器820主要的保護(hù)和匯流排804的主要的保護(hù)。圖8中，這些保護(hù)是彼此獨(dú)立的。例如，若線圈816失效(從而消除變壓器820的保護(hù))，初級(jí)繼電器814仍然能夠?yàn)閰R流排804(利用線圈818，如上面所描述的)提供初級(jí)保護(hù)。
圖9是變電所保護(hù)系統(tǒng)900的電路圖。圖9中，不使用線圈818。結(jié)果，雖然初級(jí)繼電器814為變壓器820和匯流排804提供初級(jí)保護(hù)，但是這些保護(hù)不再彼此獨(dú)立。也就是說(shuō)，繼電器814依靠線圈816以提供所有有關(guān)匯流排804″上游″的電流信息。假定繼電器816變成不能工作的，則變壓器820和匯流排804兩者的保護(hù)都將要受影響。雖然所述實(shí)現(xiàn)造成保護(hù)匯流排804冗余的丟失，但是它還少用一個(gè)線圈，因此較之圖8的保護(hù)系統(tǒng)800，可能造價(jià)較低，較易安裝和配置。
圖9保護(hù)系統(tǒng)900還包括不同于圖8保護(hù)系統(tǒng)800的其它變化。例如，在保護(hù)系統(tǒng)900中，初級(jí)繼電器814為第一饋線806提供快速后備保護(hù)。所述功能通過(guò)線圈826和初級(jí)繼電器814之間的連接902實(shí)現(xiàn)，并免除第四饋線繼電器842用作第一饋線806(如在圖8中舉例說(shuō)明的)的快速后備。
另外，包括在保護(hù)系統(tǒng)900中的連接904把第四饋線繼電器842連接到線圈816和初級(jí)繼電器814?？梢允褂盟鲞B接例如來(lái)允許第四饋線繼電器842作為對(duì)初級(jí)繼電器814的快速后備動(dòng)作，從而有助于彌補(bǔ)由拆除線圈818所引起冗余的丟失。
最后，次級(jí)通信集線器906通過(guò)連接908連接到饋線繼電器，并通過(guò)連接910連接到初級(jí)。次級(jí)通信集線器906可以起通信集線器850的后備的作用。
然后，在保護(hù)系統(tǒng)900中，電力變壓器820和匯流排804兩者的主要差動(dòng)保護(hù)是通過(guò)初級(jí)繼電器814(利用線圈816和饋線線圈826，828，838，844)完成的。饋線808，810和812的快速后備保護(hù)以如上面就圖8所描述的方式完成，而饋線806的快速后備保護(hù)是通過(guò)初級(jí)繼電器814(利用到線圈826的連接902)完成的。初級(jí)繼電器814還根據(jù)通信集線器850和/或906發(fā)送的信號(hào)，為所有四條饋線806，808，810和812提供后備保護(hù)。
圖10是包括連接到線圈1004(設(shè)置變壓器820和斷路器854之間)的變電所保護(hù)系統(tǒng)1000的電路圖。繼電器1002還連接到安裝在變壓器820的中性線圈的線圈1006。繼電器1002還連接到線圈816、連接858和862和通信集線器850和906。
在保護(hù)系統(tǒng)1000中，如在圖9的保護(hù)系統(tǒng)900中，初級(jí)繼電器814為變壓器820提供主要的差動(dòng)保護(hù)(利用線圈816和饋線線圈826，828，838和844)，并為第一饋線806(利用到線圈826的連接)提供快速后備保護(hù)。其它與保護(hù)系統(tǒng)900共用的連接還以上面描述的方式動(dòng)作。
繼電器1002利用線圈1004的輸出結(jié)合饋線線圈826，828，838和844的輸出，為匯流排804提供主要的差動(dòng)保護(hù)。顯然，所述保護(hù)是獨(dú)立于通過(guò)初級(jí)繼電器814給變壓器820提供的主要的差動(dòng)保護(hù)的。繼電器1002還利用線圈1006為變壓器提供主要的限制接地故障保護(hù)。另外，繼電器1002為電力變壓器820提供后備差動(dòng)保護(hù)。
在圖8-10的系統(tǒng)中還可以實(shí)現(xiàn)許多變化。例如，在保護(hù)系統(tǒng)1000中，初級(jí)繼電器814可以連接到線圈1004，使得初級(jí)繼電器814可以用來(lái)為匯流排804提供快速后備差動(dòng)保護(hù)。另外，連接902和904在保護(hù)系統(tǒng)1000中可以刪除，可以以就保護(hù)系統(tǒng)800所描述的方式為四條饋線806，808，810和812提供快速后備保護(hù)。
圖11是電力保護(hù)系統(tǒng)1100的電路圖，其中所有不同的繼電器都通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)(其中每一個(gè)都在所述線圈的位置上把線圈輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào))連接到通信集線器850。具體地說(shuō)，集線器850接收連接到線圈816的模數(shù)轉(zhuǎn)換器1102、連接到線圈826的模數(shù)轉(zhuǎn)換器1104、連接到線圈828的模數(shù)轉(zhuǎn)換器1106、連接到線圈838的模數(shù)轉(zhuǎn)換器1108和連接到線圈844的模數(shù)轉(zhuǎn)換器1110的輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換器1104，1106，11081108和1110的輸出在通信集線器1112上集合，也就是說(shuō)，連接到通信集線器850。
然后，在圖11中，所有來(lái)自不同線圈的電流信號(hào)都通過(guò)通信集線器850和1112在這些繼電器中間共享。如圖8-10所示，不同的繼電器通過(guò)連接858和862保持彼此連接，并且電壓變壓器856和860也通過(guò)連接858和862連接到這些繼電器。
因而圖8-10的實(shí)現(xiàn)的一些功能可以在保護(hù)系統(tǒng)1100中實(shí)現(xiàn)。例如，不同的繼電器可以利用連接858和/或868彼此通信，并可以從變壓器856和/或860獲得同步/定時(shí)信息。
在圖11中，通過(guò)通信集線器850和1112，使來(lái)自所有不同的線圈的電流信號(hào)為所有不同的繼電器所用。另外，通過(guò)連接858和/或862使相關(guān)聯(lián)的電壓信號(hào)也為不同的繼電器所用。結(jié)果，部件，包括變壓器820、匯流排804和饋線806，808，810和812用的主要的和后備保護(hù)可以用不同的方法設(shè)計(jì)，包括上面描述的許多技術(shù)。
例如，如圖8-10所示，第一饋線繼電器824可以用作第一饋線806的初級(jí)保護(hù)，并用作第二饋線繼電器832(并且從而第二饋線808)的后備保護(hù)。作為另一個(gè)示例，如圖9和10所示，初級(jí)繼電器814可以用來(lái)為第一饋線繼電器824(并且從而對(duì)第一饋線806)提供后備保護(hù)。
其它保護(hù)技術(shù)，上面沒(méi)有明確地描述的，也可以實(shí)現(xiàn)。例如，第三饋線繼電器826可以用來(lái)為第一饋線繼電器824提供后備保護(hù)。事實(shí)上，潛在的任何一個(gè)或更多不同的繼電器可以用來(lái)為任何一個(gè)或更多其余的繼電器提供后備保護(hù)。
采用通過(guò)數(shù)字通信介質(zhì)共享所有電流信號(hào)的方法，可以使保護(hù)系統(tǒng)1100和圖8-10保護(hù)系統(tǒng)對(duì)比，得到更多的設(shè)計(jì)靈活性。另外，可以用軟件例如在通信集線器850和906中的一個(gè)或兩個(gè)或用單獨(dú)的計(jì)算機(jī)硬件(未示出)實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)1100的更多的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。
圖12是電力保護(hù)系統(tǒng)1200的電路圖。在圖12中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1102，1104，1106，1108和1110全都連接到連接件1202上，后者本身又連接到計(jì)算的資源1204上。另外，電壓變壓器856和860分別連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器1206和模數(shù)轉(zhuǎn)換器1208。
因而，在圖12中，所有電壓和電流檢測(cè)信號(hào)都數(shù)字化，并通過(guò)連接1202和計(jì)算資源1204共享。應(yīng)該指出，與圖8-11的系統(tǒng)對(duì)比，連接858和862不包括在保護(hù)系統(tǒng)1200之內(nèi)(雖然它們可以作為后備通信技術(shù)被包括)。通過(guò)在一個(gè)中央位置上共享所有不同的電壓和電流檢測(cè)信號(hào)，與圖11的保護(hù)系統(tǒng)相比，用計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)目更多的主要的和后備保護(hù)設(shè)計(jì)。在圖12中，與圖8-11相反，舉例說(shuō)明不同的繼電器和它們的相關(guān)聯(lián)斷路器之間的直接連接。然而，即使斷路器822，830，834，840和846也可以連接到連接1202，并從而受計(jì)算機(jī)資源1204控制。
圖13是第一電弧加熱爐保護(hù)系統(tǒng)1300的電路圖。圖13中，初級(jí)輸入端從例如電氣設(shè)施接收初級(jí)導(dǎo)線1302的電力。保護(hù)系統(tǒng)，諸如斷路器1304包括在電弧加熱爐(EAF)保護(hù)系統(tǒng)1300中，以便在檢測(cè)到故障時(shí)通過(guò)中斷沿著初級(jí)導(dǎo)線1302第一初級(jí)電流I1p的路徑來(lái)中斷給EAF的電力。
第一線圈1306根據(jù)初級(jí)電流I1p輸出第一次級(jí)電流I1s，并向保護(hù)裝置(諸如具有多個(gè)電流和電壓輸入的多功能三相差動(dòng)繼電器1308)輸出第一次級(jí)電流I1s。
變壓器1310降低與第一初級(jí)電流I1p相關(guān)聯(lián)的電壓，并因此把第一初級(jí)電流I1p提升到第二初級(jí)電流I2p。第二初級(jí)電流I2p通過(guò)第二線圈1312作為第二次級(jí)電流I2s檢測(cè)出來(lái)，后者也輸入繼電器1308。第二初級(jí)電流I2p可以是在例如50kA-80kA或更大范圍之內(nèi)。
第二初級(jí)電流I2P通過(guò)導(dǎo)線1314流動(dòng)到水冷導(dǎo)線1316，后者本身又連接到支線1318。支線1318連接到沉入覆蓋有蓋板1324的加熱爐1322內(nèi)的電極1322。
工作時(shí)，加熱爐一般含有廢鋼或其它鐵質(zhì)材料。電極1320沉入加熱爐1322中，而電流通過(guò)電極1320傳送形成電弧。電弧產(chǎn)生足夠的熱量來(lái)熔化加熱爐1322內(nèi)的廢鋼，使廢鋼變成不同的類型的特殊質(zhì)量的鋼(例如，合金鋼)或普通質(zhì)量鋼(例如，非合金鋼)。
可以實(shí)現(xiàn)以上所述元件和有關(guān)元件的變型。例如，可以使用多個(gè)變壓器代替單一個(gè)變壓器1310，如此例如分多級(jí)降低初始的電壓。在這樣的實(shí)例中，中間電壓變壓器可以后跟一個(gè)重負(fù)荷加熱爐變壓器。作為另一個(gè)示例，匯流條組合件可以用來(lái)在水冷導(dǎo)線1316和電極1320之間提供電連接。
可以根據(jù)例如熔化的廢鋼類型把若干種不同的次級(jí)電壓施加于電極1320。為了改變次級(jí)電壓，可以改變變壓器1310的抽頭位置。在給定時(shí)刻的當(dāng)前抽頭設(shè)置通過(guò)抽頭信號(hào)1328通知繼電器1308。
變壓器1310和第二線圈1312可以安裝在設(shè)計(jì)成提供安全和清潔的環(huán)境的地下室1326之內(nèi)。地下室1326和它的內(nèi)部元件(也可以包括例如匯流條組合件、電涌放電器和可以安裝在變壓器1310的初級(jí)側(cè)，用以檢測(cè)和控制的次級(jí)變壓器(例如，電壓變壓器))連同第一線圈1306一起，包括在其電氣故障可以通過(guò)繼電器1308檢測(cè)出來(lái)的保護(hù)區(qū)1330之內(nèi)。
顯然，在所述EAF保護(hù)系統(tǒng)1300中，繼電器1308以類似于上述不同的繼電器的方式操作。例如繼電器1308確定在某些預(yù)定的差分之內(nèi)是否有兩個(gè)次級(jí)電流I1s和I2S。具體地說(shuō)，繼電器1308確定Io＝I1S-kI2S，其中Io一般地為零，而常數(shù)″k″代表在繼電器1308確定保護(hù)區(qū)1330內(nèi)存在故障之前將接收的所述差值中的誤差等級(jí)。
雖然，修復(fù)加熱爐變壓器1310或者與地下室1326相關(guān)聯(lián)的故障往往費(fèi)時(shí)而且成本高昂，但是，通過(guò)斷路器1304本身往往只能夠檢測(cè)出現(xiàn)在所述變壓器1310上游區(qū)的故障。通過(guò)利用繼電器1308結(jié)合兩個(gè)線圈1306和1312(和/或附加的線圈，如下面就圖17論述的)，也可以向設(shè)置變壓器1310及其下游的元件的故障提供保護(hù)。
當(dāng)把Rogowski線圈用作線圈1306和1312時(shí)，可以向EAF保護(hù)系統(tǒng)1300提供上面描述的許多或所有Rogowski線圈的優(yōu)點(diǎn)，包括低造價(jià)和容易安裝、使用和維護(hù)。例如，Rogowski線圈可以設(shè)計(jì)成分芯型，使得在安裝過(guò)程中不需要斷開(kāi)導(dǎo)線。Rogowski線圈可以設(shè)計(jì)成不受外部磁場(chǎng)影響，以免飽和和對(duì)低電平故障作出反應(yīng)(從而避免有關(guān)部件上不應(yīng)有的應(yīng)力)。
另外，利用基于微處理器的繼電器，諸如繼電器1308，可以以不同的方法操縱在線圈1306和/或1312檢測(cè)出的電流信號(hào)。例如，數(shù)字電流信號(hào)可以利用乘法器乘以刻度因子(用來(lái)產(chǎn)生與正在監(jiān)測(cè)的電流幅度匹配的內(nèi)部繼電器信號(hào))，容易地在繼電器1308之內(nèi)按比例縮放。作為另一個(gè)示例，正像所述信號(hào)幅度可以按比例縮放一樣，必要時(shí)可以利用與繼電器1308相關(guān)聯(lián)的算法中的數(shù)字操作，移動(dòng)與特定電流信號(hào)相關(guān)聯(lián)的相位角。作為最后的示例，可以在繼電器1308中實(shí)現(xiàn)諧波限制算法，以免斷路器1304在通電合閘電流(亦即，變壓器初始接通時(shí)造成的電流)事件時(shí)斷路器1304不希望有的跳閘。
在利用這樣的基于微處理器的繼電器1308時(shí)，在繼電器1308操作的過(guò)程中可以利用計(jì)算資源例如個(gè)人計(jì)算機(jī)來(lái)觀察算出的實(shí)時(shí)保護(hù)量。這樣的實(shí)時(shí)觀察可以在即使安裝之后也能進(jìn)行精細(xì)的標(biāo)定校準(zhǔn)，以便達(dá)到高靈敏度。
另外，如上所述，變壓器1310的抽頭位置可以在操作過(guò)程中改變，以便改變變壓器1310輸出的次級(jí)電壓。在這樣的改變過(guò)程中，系統(tǒng)1300中的電流可能暫時(shí)性達(dá)到被錯(cuò)誤地確定為故障事件的電平。另外，一旦改變了抽頭位置，電流將改變，要求例如繼電器1308的相應(yīng)的改變。
可以在EAF保護(hù)系統(tǒng)1300中利用抽頭位置信號(hào)1328執(zhí)行這樣的抽頭位置改變。例如，抽頭位置信號(hào)1328可以通過(guò)可編程邏輯控制器(″PLC″)或通過(guò)把抽頭位置信息傳輸?shù)嚼^電器1308的某些其它技術(shù)傳送到繼電器1308。繼電器1308可以存儲(chǔ)(或者相反訪問(wèn))變壓器1310的變壓器不同的抽頭位置的繞線比的查閱表，并可以使用所述查閱表來(lái)修正在抽頭位置改變過(guò)程中和其后從所述線圈1306和1312接收的電流信號(hào)。結(jié)果，可以高靈敏度地設(shè)置針對(duì)變壓器1310不同的繞線比的線圈/繼電器組合考慮和繼電器1308的限制整定值。
在所述EAF保護(hù)系統(tǒng)1300中，Rogowski線圈可以為它們輸出的電流信號(hào)提供計(jì)量級(jí)準(zhǔn)確度。例如，Rogowski線圈可以設(shè)計(jì)成以優(yōu)于0.1％精確度(典型的精確度為1％-3％或更好)測(cè)量電流。另外，因?yàn)樗鼈円话悴伙柡?，所以Rogowski線圈提供寬的測(cè)量范圍例如從幾安培到幾千安培。結(jié)果，這樣的線圈可以用來(lái)測(cè)量直流分量大的電流。另外，這樣的Rogowski線圈可以工作在寬闊的頻率范圍，諸如從大體上0.1Hz到1MHz以上。另外，Rogowski線圈可以設(shè)計(jì)成提供高達(dá)約200MHz或更高的帶通頻率響應(yīng)。
圖14舉例說(shuō)明圖13的EAF保護(hù)系統(tǒng)1300的實(shí)現(xiàn)方案。一般說(shuō)來(lái)，線圈1306和1312可以安裝在若干位置上。例如，線圈1306和1312可以架設(shè)在地下室1326壁上在匯流排穿過(guò)所述壁的一個(gè)點(diǎn)上。在圖14中，線圈1306設(shè)置在導(dǎo)線1302周圍，連接到套筒1402(標(biāo)注為h1-h3)，并架設(shè)在負(fù)責(zé)切換所述變壓器1310的開(kāi)關(guān)裝置1404上(見(jiàn)圖15和相關(guān)聯(lián)討論)。線圈1312連接到低壓接線柱1406(標(biāo)注為X1-X6)。在圖14中，線圈1306以類似于圖2和3舉例說(shuō)明的方式配置，導(dǎo)線1302的每一相都被單獨(dú)的一個(gè)線圈1306包圍?？梢愿闹凭€圈1306和1312，以便以與圖14中說(shuō)明的不同的方法適應(yīng)與地下室1326相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)線。
圖15舉例說(shuō)明導(dǎo)線1302和線圈1306的配置，在這里線圈1306結(jié)合到地下室1326的壁中。圖16舉例說(shuō)明配置有包含在單一的線圈1312之內(nèi)的兩根導(dǎo)線1314的線圈1312，。
圖17舉例說(shuō)明EAF保護(hù)系統(tǒng)1700，它類似于圖13系統(tǒng)1300，但是包括與支線1318相關(guān)聯(lián)的第三線圈1702并連接到繼電器1308。結(jié)果，EAF保護(hù)系統(tǒng)1700為不同的相關(guān)聯(lián)的EAF部件提供多個(gè)冗余的和/或獨(dú)立的保護(hù)區(qū)。
例如，第一保護(hù)區(qū)1704包括線圈1306和1310之間的所有部件(例如，變壓器1310)。第二保護(hù)區(qū)1706包括設(shè)置在線圈1312和線圈1702之間的所有部件(例如，水冷導(dǎo)線1316)。最后，第三保護(hù)區(qū)1708包括設(shè)置在線圈1306和線圈1702之間的所有部件。
類似于上面描述的不同的保護(hù)系統(tǒng)，繼電器1308可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)截然不同的算法，每一個(gè)相當(dāng)于保護(hù)區(qū)1704，1706和1708中的一個(gè)。結(jié)果，保護(hù)區(qū)1704不受線圈1702的故障的影響，而同時(shí)保護(hù)區(qū)1706不受線圈1306的故障的影響。最后保護(hù)區(qū)1708不受線圈1312的故障的影響。
另外，EAF保護(hù)系統(tǒng)1700允許確定故障的位置和幅度。另外，就保護(hù)區(qū)1706而言，不需要有關(guān)與變壓器1310相關(guān)聯(lián)的抽頭位置的信息。結(jié)果，就保護(hù)區(qū)1704的相應(yīng)的算法而言，保護(hù)區(qū)1706的保護(hù)算法可以簡(jiǎn)化，因而繼電器1308可以設(shè)置成更加靈敏。
圖18是用于測(cè)試電力保護(hù)系統(tǒng)的第一測(cè)試電路的電路圖。在圖18中，電源1802向變壓器1804供電。
具體地說(shuō)，電源1802供應(yīng)其值為例如2,500A的電流，它由變壓器1804提升到其值為例如60kA的電流。
線圈1806和線圈1808用以檢測(cè)這些電流，并且與暫態(tài)記錄器1810的通道3和6通信，所述記錄器可以與差動(dòng)繼電器諸如上面所描述的相關(guān)聯(lián)或作為其一部分。在測(cè)試電路1800中利用開(kāi)關(guān)1812引發(fā)故障(短路)，在這里故障電流可以是在例如1kA-10kA的范圍，而在這些故障電流范圍內(nèi)測(cè)試線圈1806和1808。
線圈1814測(cè)量差分電流，用以與線圈1806和1808的輸出對(duì)比，并與記錄器1810的通道4通信。線圈1816和線圈1818連接到外部導(dǎo)線(未示出)，并用來(lái)測(cè)量當(dāng)導(dǎo)通高電流時(shí)流過(guò)這些外部導(dǎo)線的電流的效果。線圈1816和1818的輸出用乘法器1820和乘法器1822分別進(jìn)行執(zhí)行乘法(例如，乘以100x)，并分別輸入記錄器1810的通道2和7。
實(shí)驗(yàn)室分流器用來(lái)預(yù)防任何不希望有的或不安全的電流，并連接到記錄器1810的通道8。電阻1826連接到電源1802，以便限制電源1802的電流輸出，而同時(shí)電阻1828連接到開(kāi)關(guān)1812并以類似的方式使用。
最后，電流變壓器1830和電流變壓器1832用作電流傳感器，產(chǎn)生電流測(cè)量結(jié)果，可以將其值與不同的線圈的測(cè)量值比較。電流變壓器1830和1832分別連接到記錄器1810的通道1和5。
在測(cè)試電路1800中，在不同的線圈上不加外部屏蔽，目的是更徹底地測(cè)試極端的應(yīng)用條件(諸如在EAF中可能出現(xiàn)的)。
圖19是圖18測(cè)試電路1800測(cè)試結(jié)果的圖表。在圖19中，如所標(biāo)注的，使用等于負(fù)載電流的10％的故障電流，并且示出不同的部件的結(jié)果波形。
圖20是在圖19中舉例說(shuō)明的波形的對(duì)比的第一圖表。具體地說(shuō)，在圖20中，第一波形2002代表與線圈1814相關(guān)聯(lián)的波形，它借助于與開(kāi)關(guān)1812的連接直接測(cè)量故障電流。第二波形2004代表與線圈1806和1808相關(guān)聯(lián)的波形之間差值相關(guān)聯(lián)的波形(按變壓比刻度)。第二波形2002含有噪音信號(hào)，來(lái)自記錄器1810的未屏蔽的通道。所述噪音信號(hào)在測(cè)試之后和之前實(shí)質(zhì)上相同，因此大概不會(huì)受與各種不同的線圈之一的相關(guān)聯(lián)的任何效果的影響。
圖21是圖20中舉例說(shuō)明的波形對(duì)比的第二圖表。在圖21中，為清晰起見(jiàn)，波形對(duì)比放大了10倍。
在圖20和21中，兩個(gè)波形曲線2002和2004顯然實(shí)際上相同，從而確立上述利用差動(dòng)繼電器和Rogowski線圈檢測(cè)故障電流的技術(shù)的正確性。
圖22是用于測(cè)試電力保護(hù)系統(tǒng)的第二測(cè)試電路2200的電路圖。在圖22中，電源2202向變壓器2204供應(yīng)電力。利用可以是例如限流電阻的電路元件2206引發(fā)故障電流。第一圓形線圈2208和第二圓形線圈2210檢測(cè)它們的各自位置上的電流，并把結(jié)果通告記錄器2212。另外，第一橢圓線圈2214和第二橢圓線圈2216在它們各自的位置上檢測(cè)電流并把結(jié)果通告記錄器2212。最后電流變壓器2218測(cè)量故障電流，用以與根據(jù)線圈2208，2210，2214和2216算出的結(jié)果對(duì)比。電流變壓器2218可以是一個(gè)例如6005A的電流變壓器。
記錄器2212的通道1檢測(cè)第一橢圓線圈2214的輸出，記錄器2212的通道2檢測(cè)第二橢圓線圈2216的輸出，而通道3決定兩個(gè)橢圓線圈2214和2216的差值。記錄器2212的通道4檢測(cè)電流變壓器2218的輸出。通道5檢測(cè)第一圓形線圈2208的輸出，通道6檢測(cè)第二圓形線圈10的輸出，而通道7決定第一圓形線圈2208和第二圓形線圈2210之間的差值。最后，通道8決定第一橢圓線圈2214和第二橢圓線圈2210之間的差值。
圖23是舉例說(shuō)明圖22測(cè)試電路的模擬結(jié)果的圖表。在圖23中，使用1kA的負(fù)載電流以及10到850A范圍內(nèi)的故障電平。第一條直線2302代表電流變壓器2218的結(jié)果測(cè)量值，而同時(shí)第二條直線2304代表不同的線圈的結(jié)果測(cè)量值(乘以因數(shù)10)。如圖23中顯然可見(jiàn)的，基于圖22不同的線圈的電流測(cè)量對(duì)被測(cè)試故障條件高度靈敏并作出響應(yīng)。
最后，以上描述舉例說(shuō)明電力系統(tǒng)用的不同的保護(hù)系統(tǒng)例如現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)、變電所功率分配器和電弧加熱爐。不同的保護(hù)系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)和用以檢測(cè)和清除在電力系統(tǒng)內(nèi)可能出現(xiàn)的故障。例如，一對(duì)Rogowski線圈可以用來(lái)在它們的各自導(dǎo)線位置上檢測(cè)沿著一根導(dǎo)線的電流，并向具有多個(gè)電壓和電流輸入的多功能差動(dòng)繼電器輸出相應(yīng)的信號(hào)。通過(guò)比較來(lái)自Rogowski線圈的信號(hào)，差動(dòng)繼電器可以確定沿著所述導(dǎo)線的某些點(diǎn)上和所述對(duì)Rogowski線圈之間是否存在故障。另外，繼電器可以響應(yīng)所述故障，使斷路器或其它電力網(wǎng)保護(hù)裝置跳閘，來(lái)改正所述故障。
另外，當(dāng)包括多個(gè)繼電器時(shí)，這些繼電器中的至少一個(gè)可以與另一些繼電器中的一個(gè)或多個(gè)通信，和/或與另一些繼電器中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的Rogowski線圈的一個(gè)或多個(gè)通信。這樣，可以設(shè)計(jì)和使用許多不同的保護(hù)方案，包括差動(dòng)方案和過(guò)流檢測(cè)方案。另外，不同的繼電器中的每一個(gè)都可以設(shè)計(jì)成為另一些繼電器中的一個(gè)或多個(gè)提供非?？焖俚暮髠涔δ堋?br> 已經(jīng)描述了若干種實(shí)現(xiàn)方案。但是，顯然，可以進(jìn)行不同的修改。因此，其它實(shí)現(xiàn)方案也都在以下的權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電力保護(hù)系統(tǒng)，它包括第一Rogowski線圈，它設(shè)置成檢測(cè)第一電流并產(chǎn)生第一電流測(cè)量值；第二Rogowski線圈，它設(shè)置成檢測(cè)所第二電流并產(chǎn)生所第二電流測(cè)量值，其中根據(jù)所述第一Rogowski線圈和所述第二Rogowski線圈的配置定義第一保護(hù)區(qū)；以及所述第一保護(hù)裝置，可用來(lái)從所述第一電流測(cè)量值和所述第二電流測(cè)量值確定與所述第一保護(hù)區(qū)內(nèi)第一電路元件相關(guān)聯(lián)的第一故障的存在。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)利用第一保護(hù)方案檢測(cè)所述第一故障。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)方案是差動(dòng)保護(hù)方案。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第二Rogowski線圈定義包含第二電路元件的第二保護(hù)區(qū)，而所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)實(shí)現(xiàn)第二保護(hù)方案，以便檢測(cè)與所述第二電路元件相關(guān)聯(lián)的第二故障。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述第二保護(hù)方案包括過(guò)流保護(hù)方案。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)對(duì)所述第一保護(hù)區(qū)和所述第二保護(hù)區(qū)進(jìn)行綜合保護(hù)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)提供作為所述第一保護(hù)區(qū)和所述第二保護(hù)區(qū)的后備保護(hù)區(qū)的第三保護(hù)區(qū)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置是第一差動(dòng)繼電器。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中還包括第一斷路器，可用來(lái)從所述第一保護(hù)裝置接收第一指令，并響應(yīng)所述第一指令中斷所述第一電流。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一Rogowski線圈、所述第二Rogowski線圈、所述第一保護(hù)裝置和所述第一斷路器全都與電力網(wǎng)系統(tǒng)的第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中還包括第三Rogowski線圈，它設(shè)置成檢測(cè)第三電流并產(chǎn)生第三電流測(cè)量值；第四Rogowski線圈，它設(shè)置成檢測(cè)第四電流并產(chǎn)生第四電流測(cè)量值，其中根據(jù)所述第三Rogowski線圈和所述第四Rogowski線圈的配置來(lái)定義第二保護(hù)區(qū)；以及第二保護(hù)裝置，可用來(lái)根據(jù)所述第三電流測(cè)量值和所述第四電流測(cè)量值確定與所述第二保護(hù)區(qū)內(nèi)第二電路元件相關(guān)聯(lián)的第二故障的存在。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第二保護(hù)裝置是第二差動(dòng)繼電器。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中還包括第二斷路器，可用來(lái)從所述第二保護(hù)裝置接收第二指令，并響應(yīng)第二指令中斷所述第三電流。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述第三Rogowski線圈、所述第四Rogowski線圈、所述第二保護(hù)裝置和所述第二斷路器全都與所述電力網(wǎng)系統(tǒng)的第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中還包括在所述第一保護(hù)裝置和所述第二保護(hù)裝置之間的通信鏈路。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述第一電力網(wǎng)單元和所述第二電力網(wǎng)單元通過(guò)匯流排連接件連接。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置和所述第二保護(hù)裝置通過(guò)所述通信鏈路共享所述第一電流測(cè)量值、所述第二電流測(cè)量值、所述第三電流測(cè)量值和所述第四電流測(cè)量值，并使用這些電流測(cè)量值確定與所述匯流排連接件相關(guān)聯(lián)的匯流排故障的存在。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述第二保護(hù)裝置通過(guò)所述通信鏈路接收表示所述第一保護(hù)裝置檢測(cè)到所述第一故障的檢測(cè)通知。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述第二保護(hù)裝置響應(yīng)所述檢測(cè)通知向所述第二斷路器發(fā)送第二指令。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述第二保護(hù)裝置在所述檢測(cè)通知之后發(fā)送第二指令之前等待一段預(yù)定的時(shí)間。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第二保護(hù)裝置在一段預(yù)定的時(shí)間消逝之前接收到表示所述第一斷路器響應(yīng)所述第一指令的操作的操作通知時(shí)，所述第二保護(hù)裝置不發(fā)送所述第二指令。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第二保護(hù)裝置在一段預(yù)定的時(shí)間消逝之前沒(méi)有接收到表示所述第一斷路器操作的操作通知時(shí)，所述第二繼電器在所述預(yù)定的時(shí)間消逝之后向所述第二斷路器發(fā)送所述第二指令。
23.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述第三Rogowski線圈、所述第四Rogowski線圈和所述第二斷路器連接到所述第一保護(hù)裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)接收表示所述第二保護(hù)裝置的故障的故障通知，以及所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)接收所述第三電流測(cè)量值和所述第四電流測(cè)量值，并根據(jù)這些電流測(cè)量值確定所述第二故障的存在。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)響應(yīng)所述第二故障而啟動(dòng)所述第二斷路器。
26.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中還包括第三Rogowski線圈，所述第三Rogowski線圈設(shè)置成檢測(cè)第三電流并產(chǎn)生第三電流測(cè)量值，其中根據(jù)所述第一Rogowski線圈和所述第三Rogowski線圈的配置定義第二保護(hù)區(qū)，并且根據(jù)所述第二Rogowski線圈和所述第三Rogowski線圈的配置定義第三保護(hù)區(qū)。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)所述第一電流測(cè)量值和所述第三電流測(cè)量值確定與所述第二保護(hù)區(qū)內(nèi)的第二電路元件相關(guān)聯(lián)的第二故障的存在。
28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)所述第二電流測(cè)量值和所述第三電流測(cè)量值確定與所述第三保護(hù)區(qū)內(nèi)的第三電路元件相關(guān)聯(lián)的第三故障的存在。
29.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一電流與第一導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)，所述第一導(dǎo)線與電力變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，所述第二電流與第二導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)，所述第二導(dǎo)線與所述電力變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，以及所述電力變壓器是所述第一電路元件。
30.一種用于保護(hù)電力系統(tǒng)的方法，所述方法包括利用沿著第一導(dǎo)線設(shè)置的第一Rogowski線圈測(cè)量流過(guò)電力系統(tǒng)中所述第一導(dǎo)線的第一電流；輸出對(duì)應(yīng)于所述第一電流的第一電流信號(hào)；利用沿著第二導(dǎo)線設(shè)置的第二Rogowski線圈測(cè)量流過(guò)電力系統(tǒng)中所述第二導(dǎo)線的第二電流；輸出對(duì)應(yīng)于所述第二電流的第二電流信號(hào)；以及向第一保護(hù)裝置提供所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中包括利用所述第一保護(hù)裝置向設(shè)置所述電力系統(tǒng)的定義在所述第一Rogowski線圈和所述第二Rogowski線圈之間的第一保護(hù)區(qū)內(nèi)的第一電路元件提供差動(dòng)保護(hù)；以及利用所述第一保護(hù)裝置向設(shè)置在電力系統(tǒng)的由所述第二Rogowski線圈的配置定義的第二保護(hù)區(qū)之內(nèi)的第二電路元件提供過(guò)流保護(hù)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中包括利用所述第一保護(hù)裝置在包括所述第一保護(hù)區(qū)和所述第二保護(hù)區(qū)的所述第三保護(hù)區(qū)之內(nèi)提供后備保護(hù)。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第一保護(hù)裝置包括差動(dòng)繼電器。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線被包括在所述電力系統(tǒng)的第一電力網(wǎng)單元之內(nèi)。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)確定所述電力系統(tǒng)內(nèi)存在與所述第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中還包括利用沿著第三導(dǎo)線設(shè)置的第三Rogowski線圈測(cè)量所述電力系統(tǒng)內(nèi)流過(guò)所述第三導(dǎo)線的第三電流；輸出對(duì)應(yīng)于所述第三電流的第三電流信號(hào)；利用沿著第四導(dǎo)線設(shè)置的第四Rogowski線圈測(cè)量所述電力系統(tǒng)內(nèi)流過(guò)所述第四導(dǎo)線的第四電流；輸出對(duì)應(yīng)于所述第四電流的第四電流信號(hào)；以及向第二保護(hù)裝置提供所述第三電流信號(hào)和所述第四電流信號(hào)。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述第二保護(hù)裝置包括差動(dòng)繼電器。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述第三導(dǎo)線和所述第四導(dǎo)線被包括在所述電力系統(tǒng)的第二電力網(wǎng)單元之內(nèi)。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第三電流信號(hào)和所述第四電流信號(hào)確定存在與所述第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述第一保護(hù)裝置和所述第二保護(hù)裝置通過(guò)通信鏈路連接。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中還包括從所述第一保護(hù)裝置向所述第二保護(hù)裝置發(fā)送所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)；以及在所述第二保護(hù)裝置上根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)確定存在與所述第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，其中還包括在所述第一保護(hù)裝置根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)確定在所述第一電力網(wǎng)單元內(nèi)存在故障；以及從所述第一保護(hù)裝置向所述第二保護(hù)裝置發(fā)送表示所述故障存在的故障通知。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中還包括響應(yīng)所述故障而斷開(kāi)與所述第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的第一斷路器；以及通過(guò)所述通信鏈路響應(yīng)所述斷路器的斷開(kāi)從所述第一保護(hù)裝置向所述第二保護(hù)裝置發(fā)送排除故障通知。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中還包括響應(yīng)所述故障通知斷開(kāi)與所述第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的第二斷路器。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其中還包括響應(yīng)所述排除故障通知，通過(guò)連接所述第一電力網(wǎng)單元和所述第二電力網(wǎng)單元的連接匯流排，把電力從所述第二電力網(wǎng)單元發(fā)送到所述第一電力網(wǎng)單元。
46.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述電力系統(tǒng)包括把所述第一電力網(wǎng)單元連接到所述第二電力網(wǎng)單元的連接匯流排；以及所述連接匯流排連接到所述第一Rogowski線圈和所述第二Rogowski線圈之間的所述第二導(dǎo)線和所述第四導(dǎo)線的。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中還包括從所述第一保護(hù)裝置向所述第二保護(hù)裝置發(fā)送所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)；從所述第二保護(hù)裝置向所述第一保護(hù)裝置發(fā)送所述第三電流信號(hào)和所述第四電流信號(hào)；以及根據(jù)所述第一電流信號(hào)、所述第二電流信號(hào)、所述第三電流信號(hào)和所述第四電流信號(hào)確定與所述連接匯流排相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
48.如權(quán)利要求36所述的方法，其中還包括通過(guò)第一連接件從所述第三Rogowski線圈向所述第一保護(hù)裝置發(fā)送所述第三電流信號(hào)；通過(guò)第二連接件從所述第四Rogowski線圈向所述第一保護(hù)裝置發(fā)送所述第四電流信號(hào)；以及根據(jù)所述第三電流信號(hào)和所述第四電流信號(hào)在所述第一保護(hù)裝置確定存在與所述第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障。
49.如權(quán)利要求30所述的方法，其中還包括利用沿著所述第三導(dǎo)線設(shè)置的第三Rogowski線圈測(cè)量所述電力系統(tǒng)中流過(guò)第三導(dǎo)線的第三電流；輸出對(duì)應(yīng)于的所述第三電流的第三電流信號(hào)；以及把所述第三電流信號(hào)輸入到所述第一保護(hù)裝置。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述第三電流信號(hào)確定所述第一Rogowski線圈和所述第三Rogowski線圈之間存在故障。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第三電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)確定所述第三Rogowski線圈和所述第二Rogowski線圈之間存在故障。
52.一種電力保護(hù)系統(tǒng)，它包括第一對(duì)Rogowski線圈Rogowski線圈，可用來(lái)產(chǎn)生第一對(duì)電流信號(hào)，所述第一對(duì)電流信號(hào)與電力系統(tǒng)的第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)；第二對(duì)Rogowski線圈，可用來(lái)了產(chǎn)生第二對(duì)電流信號(hào)，所述第二對(duì)電流信號(hào)與所述電力系統(tǒng)的第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)；以及第一保護(hù)裝置，它與所述第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)，并可用來(lái)接收和處理所述第一對(duì)電流信號(hào)和所述第二對(duì)電流信號(hào)。
53.如權(quán)利要求52所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置向所述第一電力網(wǎng)單元提供綜合保護(hù)，根據(jù)所述第一對(duì)電流信號(hào)中的至少一個(gè)信號(hào)，所述綜合保護(hù)至少包括第一保護(hù)方案和第二保護(hù)方案。
54.如權(quán)利要求52所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)所述第一對(duì)電流信號(hào)確定與所述第一電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
55.如權(quán)利要求52所述的系統(tǒng)，其中還包括與所述第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的并可用來(lái)輸入所述第二對(duì)電流信號(hào)的第二保護(hù)裝置。
56.如權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，其中在檢測(cè)到與所述第二電力網(wǎng)單元相關(guān)聯(lián)的故障的存在的時(shí)候，所述第一保護(hù)裝置起所述第二保護(hù)裝置的后備的作用。
57.如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置從所述第二對(duì)Rogowski線圈接收所述第二對(duì)電流信號(hào)。
58.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置通過(guò)所述第二保護(hù)裝置接收所述第二對(duì)電流信號(hào)。
59.如權(quán)利要求55所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置和所述第二保護(hù)裝置通過(guò)所述通信鏈路彼此連接。
60.如權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中還包括連接所述第一電力網(wǎng)單元和所述第二電力網(wǎng)單元的連接匯流排。
61.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置和所述第二保護(hù)裝置根據(jù)所述第一對(duì)電流信號(hào)和所述第二對(duì)電流信號(hào)確定所述連接匯流排中存在匯流排故障。
62.一種電力保護(hù)系統(tǒng)，它包括第一Rogowski線圈，它與電力系統(tǒng)的初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)，可用來(lái)檢測(cè)所述初級(jí)饋線中的初級(jí)電流；第一保護(hù)裝置，可用來(lái)從所述第一Rogowski線圈接收第一電流信號(hào)；多個(gè)次級(jí)Rogowski線圈，每一個(gè)次級(jí)Rogowski線圈都與所述電力系統(tǒng)相應(yīng)的次級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)并可用來(lái)檢測(cè)所述次級(jí)饋線中相應(yīng)的次級(jí)電流；多個(gè)次級(jí)保護(hù)裝置，每一個(gè)次級(jí)保護(hù)裝置都可用來(lái)從相關(guān)聯(lián)的次級(jí)Rogowski線圈接收次級(jí)電流信號(hào)；以及通信鏈路，可用來(lái)在所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置之間發(fā)送所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)。
63.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置包括差動(dòng)繼電器。
64.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)確定存在與所述電力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的故障。
65.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中還包括把所述初級(jí)饋線連接到每一個(gè)所述次級(jí)饋線的連接匯流排。
66.如權(quán)利要求65所述的系統(tǒng)，其中所述第一保護(hù)裝置可用來(lái)根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)確定與所述連接匯流排相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
67.如權(quán)利要求65所述的系統(tǒng)，其中所述通信鏈路包括所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置之間的對(duì)等連接。
68.如權(quán)利要求65所述的系統(tǒng)，其中所述通信鏈路包括從所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置到集中式計(jì)算資源的連接。
69.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中所述次級(jí)保護(hù)裝置中的每一個(gè)根據(jù)其相應(yīng)的次級(jí)電流信號(hào)向其相應(yīng)的次級(jí)饋線提供過(guò)流保護(hù)。
70.如權(quán)利要求69所述的系統(tǒng)，其中所述次級(jí)保護(hù)裝置中的第一個(gè)與所述次級(jí)饋線中的第一個(gè)相關(guān)聯(lián)并連接到所述次級(jí)Rogowski線圈中的第二個(gè)，所述次級(jí)Rogowski線圈中的所述第二個(gè)與所述次級(jí)饋線中的第二個(gè)相關(guān)聯(lián)的，從而向所述次級(jí)饋線中的所述第二個(gè)提供后備保護(hù)。
71.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中還包括第二Rogowski線圈，與所述初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)，并可用來(lái)檢測(cè)所述初級(jí)饋線中的第二初級(jí)電流；以及第二保護(hù)裝置，可用來(lái)從所述第二Rogowski線圈接收次級(jí)電流信號(hào)，其中所述第一保護(hù)裝置根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)確定與所述初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
72.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中通過(guò)利用所述通信鏈路，在確定所述第一保護(hù)裝置的第二個(gè)和所述次級(jí)保護(hù)裝置不能工作的時(shí)候，所述第一保護(hù)裝置的所述第一個(gè)和所述次級(jí)保護(hù)裝置作為所述第一保護(hù)裝置的第二個(gè)和所述次級(jí)保護(hù)裝置的后備。
73.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其中還包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接到所述第一Rogowski線圈，并可用來(lái)輸出所述第一電流信號(hào)作為第一數(shù)字輸出；以及多個(gè)次級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接到所述次級(jí)Rogowski線圈的相應(yīng)的一個(gè)，并可用來(lái)輸出次級(jí)電流信號(hào)作為次級(jí)數(shù)字輸出。
74.如權(quán)利要求73所述的系統(tǒng)，其中所述通信鏈路包括集中式計(jì)算機(jī)資源，可用來(lái)輸入所述第一數(shù)字輸出和所述次級(jí)數(shù)字輸出；以及所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置從所述集中式計(jì)算機(jī)資源接收所述第一數(shù)字輸出和所述次級(jí)數(shù)字輸出。
75.一種保護(hù)電力系統(tǒng)的方法，所述方法包括利用第一Rogowski線圈測(cè)量電力系統(tǒng)的初級(jí)饋線中的初級(jí)電流；在第一保護(hù)裝置接收由所述第一Rogowski線圈產(chǎn)生的第一電流信號(hào)；利用相應(yīng)的次級(jí)Rogowski線圈測(cè)量次級(jí)饋線中的次級(jí)電流；在相應(yīng)的次級(jí)保護(hù)裝置上接收由所述次級(jí)Rogowski線圈產(chǎn)生的次級(jí)電流信號(hào)；以及利用通信鏈路在所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置之間發(fā)送所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)。
76.如權(quán)利要求75所述的方法，其中所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置包括差動(dòng)繼電器。
77.如權(quán)利要求75所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)在所述第一保護(hù)裝置確定與所述電力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
78.如權(quán)利要求75所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)在所述第一保護(hù)裝置確定與所述連接匯流排相關(guān)聯(lián)的故障的存在，其中所述連接匯流排把所述初級(jí)饋線連接到每一條所述次級(jí)饋線。
79.如權(quán)利要求75所述的方法，其中利用所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置之間的對(duì)等連接發(fā)送所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)。
80.如權(quán)利要求75所述的方法，其中發(fā)送所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)包括通過(guò)集中式計(jì)算資源在所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置之間發(fā)送所述第一電流信號(hào)和所述次級(jí)電流信號(hào)。81.如權(quán)利要求75所述的方法，其中還包括讓所述次級(jí)保護(hù)裝置中的每一個(gè)根據(jù)其相應(yīng)的次級(jí)電流信號(hào)向其相應(yīng)的次級(jí)饋線提供過(guò)流保護(hù)。
82.如權(quán)利要求81所述的方法，其中還包括使所述次級(jí)保護(hù)裝置中的第一個(gè)與所述次級(jí)饋線中的第一個(gè)相關(guān)聯(lián)，和把所述次級(jí)保護(hù)裝置中的第一個(gè)連接到與所述次級(jí)饋線中的第二個(gè)相關(guān)聯(lián)的次級(jí)Rogowski線圈中的第二個(gè)，從而向所述次級(jí)饋線中的第二個(gè)提供后備保護(hù)。
83.如權(quán)利要求75所述的方法，其中還包括利用第二Rogowski線圈測(cè)量所述初級(jí)饋線中的第二初級(jí)電流；把由所述第二Rogowski線圈產(chǎn)生的第二電流信號(hào)輸入到第二保護(hù)裝置；以及利用所述第一保護(hù)裝置根據(jù)所述第一電流信號(hào)和所述第二電流信號(hào)確定與所述初級(jí)饋線相關(guān)聯(lián)的故障的存在。
84.如權(quán)利要求75所述的方法，其中還包括從連接到所述第一Rogowski線圈的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出所述第一電流信號(hào)作為第一數(shù)字輸出；以及從連接到所述各次級(jí)Rogowski線圈中相應(yīng)的各次級(jí)Rogowski線圈的各次級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出次級(jí)電流信號(hào)作為次級(jí)數(shù)字輸出。
85.如權(quán)利要求84所述的方法，其中還包括把所述第一數(shù)字輸出和所述次級(jí)數(shù)字輸出到與所述通信鏈路相關(guān)聯(lián)的集中式計(jì)算機(jī)資源，其中所述第一保護(hù)裝置和所述次級(jí)保護(hù)裝置通過(guò)所述集中式計(jì)算機(jī)資源輸入所述第一數(shù)字輸出和所述次級(jí)數(shù)字輸出。
86.一種電力保護(hù)系統(tǒng)，它包括第一Rogowski線圈，它沿著所述第一導(dǎo)線設(shè)置并可用來(lái)測(cè)量第一導(dǎo)線上的初級(jí)電流并輸出第一信號(hào)，其中所述第一導(dǎo)線是電弧加熱爐(EAF)系統(tǒng)的一部分；以及保護(hù)裝置，可用來(lái)利用所述第一信號(hào)確定所述EAF系統(tǒng)中存在故障。
87.如權(quán)利要求86所述的系統(tǒng)，其中所述第一導(dǎo)線與所述EAF系統(tǒng)的變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。
88.如權(quán)利要求87所述的系統(tǒng)，其中所述第一Rogowski線圈設(shè)置在安裝所述變壓器的地下室的外面。
89.如權(quán)利要求86所述的系統(tǒng)，其中所述第一導(dǎo)線與所述EAF系統(tǒng)的變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。
90.如權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中從所述次級(jí)繞組輸出所述第一電流。
91.如權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中所述第一Rogowski線圈設(shè)置在安裝所述變壓器的地下室之內(nèi)。
92.如權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中所述第一導(dǎo)線包括固定在所述EAF系統(tǒng)的電極上的支線。
93.如權(quán)利要求86所述的系統(tǒng)，其中還包括第二Rogowski線圈，所述第二Rogowski線圈沿著所述EAF系統(tǒng)的第二導(dǎo)線設(shè)置，并可用來(lái)測(cè)量所述第二導(dǎo)線上的次級(jí)電流并輸出第二信號(hào)。
94.如權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中所述第一導(dǎo)線與所述EAF系統(tǒng)的變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，并且所述第二導(dǎo)線與所述變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。
95.如權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)裝置包括差動(dòng)繼電器。
96.如權(quán)利要求95所述的系統(tǒng)，其中所述差動(dòng)繼電器根據(jù)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定所述故障的存在。
97.如權(quán)利要求95所述的系統(tǒng)，其中所述差動(dòng)繼電器確定在所述第一Rogowski線圈和第二線圈之間存在所述故障。
98.如權(quán)利要求95所述的系統(tǒng)，其中還包括第三Rogowski線圈，所述第三Rogowski線圈沿著所述EAF系統(tǒng)的第三導(dǎo)線設(shè)置，并可用來(lái)測(cè)量所述第三導(dǎo)線上的第三電流，并輸出第三信號(hào)。
99.如權(quán)利要求98所述的系統(tǒng)，其中所述差動(dòng)繼電器確定在所述第二Rogowski線圈和所述第三Rogowski線圈之間存在所述故障。
100.如權(quán)利要求98所述的系統(tǒng)，其中所述差動(dòng)繼電器確定在所述第一Rogowski線圈和所述第三Rogowski線圈之間存在所述故障。
101.如權(quán)利要求86所述的系統(tǒng)，其中還包括一個(gè)表，所述表包含所述EAF系統(tǒng)的變壓器在所述變壓器的工作抽頭的第一位置上的第一繞線比和所述變壓器在所述工作抽頭的第二位置上的第二繞線比。
102.如權(quán)利要求101所述的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)裝置可用來(lái)確定第一繞線比或第二繞線比是否與所述工作抽頭的當(dāng)前位置相關(guān)聯(lián)，并且還可用來(lái)根據(jù)當(dāng)前位置按比例縮放第一信號(hào)的幅度。
103.一種檢測(cè)電力系統(tǒng)中故障的方法，所述方法包括利用第一Rogowski線圈測(cè)量第一導(dǎo)線上的初級(jí)電流，其中所述第一導(dǎo)線是電弧加熱爐(EAF)系統(tǒng)的一部分；從所述第一Rogowski線圈輸出第一信號(hào)；把所述第一信號(hào)輸入到保護(hù)裝置；以及根據(jù)所述第一信號(hào)確定故障的存在。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其中還包括利用第二Rogowski線圈測(cè)量所述EAF系統(tǒng)的第二導(dǎo)線上的次級(jí)電流；從所述第二Rogowski線圈輸出第二信號(hào)；以及將所述第二信號(hào)輸入到所述保護(hù)裝置。
105.如權(quán)利要求104所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定在所述EAF系統(tǒng)中所述第一Rogowski線圈和所述第二Rogowski線圈之間存在所述故障。
106.如權(quán)利要求104所述的方法，其中還包括利用第三Rogowski線圈測(cè)量所述EAF系統(tǒng)的第三導(dǎo)線上的第三電流；從所述第三Rogowski線圈輸出第三信號(hào)；以及將所述第三信號(hào)輸入到所述保護(hù)裝置。
107.如權(quán)利要求106所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)確定在所述EAF系統(tǒng)中所述第二Rogowski線圈和所述第三Rogowski線圈之間存在所述故障。
108.如權(quán)利要求106所述的方法，其中還包括根據(jù)所述第一信號(hào)和所述第三信號(hào)確定在所述EAF系統(tǒng)中所述第一Rogowski線圈和所述第三Rogowski線圈之間存在所述故障。
109.如權(quán)利要求106所述的系統(tǒng)，其中所述第一導(dǎo)線與所述EAF系統(tǒng)變壓器的初級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)，而所述第二導(dǎo)線和所述第三導(dǎo)線與所述變壓器的次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)。
110.如權(quán)利要求103所述的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)裝置包括差動(dòng)繼電器。
111.一種電力保護(hù)系統(tǒng)，它包括第一Rogowski線圈，它設(shè)置成測(cè)量電弧加熱爐(EAF)系統(tǒng)第一位置上的初級(jí)電流，并輸出第一信號(hào)；第二Rogowski線圈，它設(shè)置成測(cè)量所述EAF系統(tǒng)第二位置上的次級(jí)電流，并輸出第二信號(hào)；以及保護(hù)裝置，可用來(lái)輸入所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)，并根據(jù)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定在所述EAF系統(tǒng)之內(nèi)存在故障。
112.如權(quán)利要求111所述的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)裝置包括差動(dòng)繼電器。
113.如權(quán)利要求111所述的系統(tǒng)，其中所述保護(hù)裝置還可用來(lái)在確定所述故障時(shí)斷開(kāi)與所述EAF系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的斷路器。
全文摘要
描述了用于電力系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)，其中電力系統(tǒng)可以包括現(xiàn)場(chǎng)電力網(wǎng)和/或網(wǎng)格電力網(wǎng)。不同的保護(hù)系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)和用以檢測(cè)和清除可能出現(xiàn)在所述電力系統(tǒng)內(nèi)的故障。例如，一對(duì)Rogowski線圈可以用來(lái)在一根導(dǎo)線的其相應(yīng)的位置上檢測(cè)沿著所述導(dǎo)線的電流，并向具有多個(gè)電壓和電流輸入的多功能差動(dòng)繼電器輸出相應(yīng)的信號(hào)。通過(guò)比較來(lái)自Rogowski線圈的信號(hào)，差動(dòng)繼電器可以確定沿著導(dǎo)線的某些點(diǎn)上以及所述一對(duì)Rogowski線圈之間是否存在故障。另外，繼電器可以響應(yīng)所述故障，使斷路器或其它電力網(wǎng)保護(hù)裝置跳閘，來(lái)處理所述故障。
文檔編號(hào)H02H3/10GK1682419SQ03821268
公開(kāi)日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者L·A·科喬維, M·T·比斯霍普, V·斯肯德滋, T·R·戴 申請(qǐng)人:麥克勞-愛(ài)迪生公司