[发明专利]方向性区域选择互锁方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及配电网络的保护，尤其涉及配电网络中用于断路器的方向性区域选择保护。

背景技术

区域选择保护，或称作区域选择互锁(ZSI：Zone Selectivity Interlock)是一种通过尽可能缩短故障清除时间来减小在短路故障或接地故障情况下配电网络中各配电设备所受冲击的方法。具体而言，假定在一个单电源供电的多级配电网络中发生故障，则检测到故障的每个断路器都需要向其上游断路器报告故障。这样，仅有那些没有接到上报的断路器被确定为是最接近故障点的断路器并执行瞬时保护(例如，延迟时间t＝50ms)，即以最短延迟时间执行断开动作。而那些接收到上报的断路器则进行定时保护。所谓定时保护是指：若预定时间段到期时故障仍未消除(例如更接近故障点的断路器动作失效)，则该断路器断开，否则保持连接。由此可见，ZSI可以实现断路器的选择性动作。

对于多电源的配电网络，由于配电网络的复杂度提高，上述简单的ZSI不再适用。由此，提出了方向性区域选择互锁(Directional Zone Select Interlock)，其基本原理是依据故障发生时流过各个断路器的电流方向之间的相互关系来识别出故障点，并进而为了消除所识别出的故障而确定各个断路器动作的延迟时间。这样的好处是即使网络中存在多电源或有源负载也可以较为可靠地实现选择性保护。

现有技术中有多种实现方向性区域选择保护的方法。在2010年7月7日公开的、中国专利申请No.200910266751.7中公开了一种方向性区域选择保护的实现方法。该方法选用了一个独立的处理器来管理配电网络中的各个断路器，即，该处理器经由连接到各个断路器的通信路径监控各断路器的故障电流方向并据此指示相关断路器动作的延迟时间。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种实现方向性区域选择保护的方法和装置，采用该方法或装置可以无需单独的处理器即可实现对配电网络中各个断路器的管理。本发明的另一个目的在于当作为管理者的装置发生硬件或软件方面故障时，配电网络中对其他有效装置的管理并不因此而中断，从而提供一个高可靠性的保护机制。

根据本发明一个方面，本发明提出了一种用于配电网络中一断路器的电子脱扣单元，其中，所述配电网络包括两个或多个断路器且每个断路器配有一个用于控制所述断路器的电子脱扣单元，所述电子脱扣单元包括：一电流方向检测器，用于检测流过所述断路器的电流的方向；一通信单元，用于与所述配电网络中的至少一个其他电子脱扣单元通信；一控制单元，用于在经由所述通信单元接收到故障查询消息时，如果出现故障则经由所述通信单元发送包括所检测到的电流方向的故障应答消息，以及在所确定的延迟时间期满时发出脱扣指令，其中所述延迟时间是根据经由所述通信单元接收到的延迟时间指令确定的；一脱扣单元，响应于所述控制单元发出的脱扣指令而执行脱扣动作，以使得所述断路器断开。其中，优选地，所述电子脱扣单元还被分配有一个标识，且所述故障应答消息和所述延迟时间指令还包括所述电子脱扣单元的标识。

优选地，其中，所述通信单元包括至少两个通信接口，以与至少两个其他电子脱扣单元通信，并且所述控制单元还经由所述通信单元转发接收到的包括非自身标识的故障应答消息或延迟时间指令。

更为优选地，该电子脱扣单元还包括第一存储单元，其存储有一对应关系，该对应关系反应了故障时流过各个断路器的电流方向之间和相关断路器的延迟时间之间的关系，且还存储各个电子脱扣单元的标识；所述控制单元还用于，当在预定周期内未接收到任何消息时，根据所述各电子脱扣单元的标识，按照预定规则确定下一个预定周期内由所述配电网络中的哪个电子脱扣单元发送故障查询消息。

优选地，所述控制单元还用于周期性地经由所述通信单元向所述其他电子脱扣单元发送故障查询消息，并且响应于经由所述通信单元接收到的来自一个或多个其他电子脱扣单元的故障应答消息和故障时所述电流方向检测器检测到的电流方向，参考所述对应关系生成并经由所述通信单元发送延迟时间指令给相关的电子脱扣单元和/或确定所述断路器的延迟时间。其中，优选地，所述下一个预定周期内发送故障查询消息的电子脱扣单元是根据预先确定的电子脱扣单元标识的顺序确定的。