專利名稱:母線差動繼電器的制作方法
本發明涉及到電力系統網絡中母線段的保護，更具體地說，涉及到一種母線差動繼電器。該繼電器的行為取決于與母線段連接的多條饋電線的電流互感器產生的電流信號，借助于切斷流過多條饋電線的電流來保護母線段免受內部故障的危害，並要防止饋電線電流由于外部故障所造成的內部故障誤指示而被切斷;該外部故障發生于多條饋電線中的至少有一條上，該饋電線上相應的電流互感器在電流交變周期的一段時間內出現了飽和。
一些繼電器制造廠已經對繼電器的設計提出了建議，以克服上述關于在一條饋電線上發生外部故障時電流互感器飽和帶來的弊病。這種建議的一個例子在美國第4，502，086號專利中曾公開，標題是“差動保護繼電器”，在1985年2月26日發表在Toshinobu Ebisaka。Ebisaka專利建議饋電線電流互感器輸出端采用二極管和電阻網絡，以提供三個分量來確定是存在內部故障還是外部故障。一個分量是流入到母線電流的總和;另一個分量是流出母線電流的總和;第三個分量是這兩個電流的總和或者是通過母線段的合成電流。實現Ebisaka的建議多少有些過分復雜，在它的設計中，采用了在無故障或外部故障/電流互感器飽和時禁止發出跳閘信號且在真正內部故障情況下將禁止信號閉鎖基本原理。
本發明的主要目的是克服Ebisaka建議的繼電器的復雜性，用一個簡單得多的實施方案來區別電流互感器出現飽和時的外部故障情況和真正內部故障情況。
為了以下的目的將本發明用于一個電力系統網絡中，該網絡包括一個母線段及與其連接的多條饋電線，饋電線通過上述的母線段傳送交流電流;每一條饋電線包括一個電流互感器，用作測量流過它的交流電流並產生一個代表電流幅值和周波二者的信號;每個電流互感器有一個測量電流幅值的限制容量，超過該容量就發生飽和，其結果使在飽和期間它所產生的饋電線路電流信號失真;一個母線差動繼電器的行為取決于上述多條饋電線所產生的電流信號，借助于切斷流過上述多條饋電線的電流來保護上述母線段免受內部故障的危害，並防止饋電線路電流由于外部故障所造成的內部故障誤指示而切斷;該外部故障發生于上述多條饋線中的至少一條上，該饋電線上相應的電流互感器在電流交變周期的一段時間內出現了飽和。上述母線差動繼電器包括第一個電路裝置，用來把所產生的相應于與母線段連接的饋電線的電流信號瞬時相加，並且產生一個電流差動信號，該差動信號代表上述瞬時電流信號的總和;第二個電路裝置，用來產生兩個參考幅值電平，它們形成了一個幅值窗口;第三個電路裝置，用來根據上述電流差動信號的幅值超出上述形成的幅值窗口來產生第一指示，並根據上述電流差動信號的幅值落到上述形成的幅值窗口內而產生第二指示。第一計時電路靠產生第一指示使之開始在第一時間周期內的計時。經過上述第一時間周期的計時后產生一個跳閘信號，切斷通過上述多條饋電線的電流。第二個計時電路靠產生第二指示使之開始在第二時間周期內的計時，經過上述第二時間周期計時后，產生一個復歸信號。上述第二計時電路，可以在上述第二計時周期內，被產生的第一指示復歸，以防止產生上述復歸信號。上述第一計時電路可以在上述第一計時周期內被產生的復歸信號復歸，以防止產生上述跳閘信號。上述第一計時周期比第二計時周期要長。
從以下有關附圖的典型說明中，本發明將更容易理解。
圖1是一個和多條饋電線相連的母線段遭到內部故障的示意圖。
圖2是一個母線段和多條饋電線中一條遭到外部故障的示意圖。
圖3包括的波形A、B和C為舉例說明在一條饋電線上發生外部故障且其上的電流互感器在電流交變周期的部分區段內飽和時的電流狀況。
圖4是一個適合體現本發明原理的母線差動繼電器電路圖。
圖5是一個適于在圖4的實施方案中采用的動態地調整幅值窗口參考電平的電路圖。
圖6是一個適于在圖4的實施方案中采用的動態地調整幅值窗口參考電平的另一個電路圖。
圖7描述了時間波形A到E，用來說明圖4的母線差動繼電器實施方案在母線內部故障情況下的工況。
圖8描述了時間波形A到E以及X，用來說明圖4的母線差動繼電器實施方案在母線外部故障且饋電線電流互感器飽和期的工況。
圖9是一個適于在圖4中描述的母線差動繼電器中采用的變化檢測器的實施方案方框圖。
在一個電力系網絡中，用母線段來傳送連接在其上的多條饋電線之間的交流電流，這樣的布置由圖1進行描述。實線10表示母線段，實線11-16表示饋電線。11-16的每一條饋電線都分別包括一個電流互感器17-22，用來瞬時地測量流過各饋電線的交流電流。每一個電流互感器都產生一個代表它相應的饋電線的交流電流的幅值和周波二者的信號，但是它有一個測量電流幅值的限制容量，超過該容量，就發生飽和，其結果使它產生的信號失真。11-16的每一條饋電線還分別包括常規的開關設備23-28，當開關動作時，分別切斷其上的電流。
實現母線差動保護典型的辦法是把所有與母線段連接的饋電線的電流信號進行比較。例如，如果從電流互感器17-22來的所有電流信號總和等于零或接近于零，也就是沒有差動信號，則母線段10被認為是平衡的，其上沒有故障。但是，如果母線段10遭到如在30處的對地短路的內部故障時，其電流總和就不再平衡，而產生出足夠幅值的差動信號，指示存在內部故障。
如在圖2中饋電線16上32處所示的在饋線上的外部故障，差動電流信號在理想情況下應該為零或接近于零，因為母線段10的饋電線11-16的電流保持平衡。但是，實際上饋電線電流互感器在其電流幅值的測量容量方面受到限制。例如，由于它要通過所有與母線段10連接的其它饋電線綜合的短路電流，因此，在故障饋電線上的電流互感器22要發生飽和，這種情況由圖3描繪的波形A、B和C來說明。
參見圖3，波形A表示饋電線11-15電流信號的合成，而波形B表示故障饋電線16的電流信號。波形B中為零或接近于零的部分40表示電流互感器在發生飽和時的部分。波形C是電流波形A和B的總和，也是用于檢測內部故障的差動信號。與電流互感器發生飽和時的時間40相對應，差動信號的幅值偏離零或接近零的狀態，如42處的波形所示。如果不對幅值偏離42校正，就會造成內部故障誤指示，使開關設備23-28動作，接著就切斷通過母線段10的電流。
根據本發明的披露，母線差動繼電器的行為取決于多條饋電線上所產生的電流信號，借助于切斷流過多條饋電線的電流來保護母線段免受內部故障的危害。該繼電器還能夠防止饋電線電流由于外部故障所造成的內部故障誤指示而切斷;這個外部故障至少發生在其中一條饋電線上，該饋電線相應的電流互感器在電流交變周期的一段時間內出現了飽和。
該母線差動繼電器包括的第一個電路用來把所產生的電流信號瞬時相加，產生一個電流差動信號供給窗口比較器電路。當電流差動信號的幅值超出所形成的參考幅值窗口時，該窗口比較器電路產生第一指示;當差動信號的幅值落入上述所形成的參考幅值窗口范圍以內時，該電路還產生第二指示。所產生的第一指示使第一個計時電路開始在第一個時間周期內的計時。如果計時能通過第一個時間周期，第一個計時電路就產生一個跳閘信號，切斷流過多條饋電線的電流，所產生的第二指示使第二個計時電路開始在第二個時間周期內的計時。如果計時能通過第二個時間周期，這第二個計時電路將產生一個復歸信號。第二個計時電路在第二個計時周期內可以被產生的第一指示復歸，以防止產生復歸信號。第一個計時電路在第一個計時周期內可以被產生的復歸信號復歸，以防止產生跳閘信號。第一個計時周期比第二個計時周期要長。
包括在母線差動繼電器中還有第四個電路，其作用是按照一個代表電流差動信號平均值的信號來改變所形成的參考幅值窗口的幅值電平。在一個實施方案中，對每個幅值電平增加一個與平均信號成比例的同極性信號，以使幅值電平以相同的方向改變。在另一個實施方案中，對一個電平增加一個正極性信號，而對另一個電平增加一個負極性信號，正極性和負極性信號都與平均信號成比例，這樣來使幅值電平以相反的方向改變。
一個變化檢測器電路可以連接到每個電流互感器上，根據所產生的電流信號檢測可能的故障開始時刻。依據這種檢測，該變化檢測器產生一個信號脈沖，它控制第五個電路，在該信號脈沖的持續時間內把第一個計時周期縮短，因此，第一個計時電路經過被縮短了的計時周期之后，就可以產生一個跳閘信號。
本發明用于區別伴隨有饋電線電流互感器飽和的外部故障和內部故障的基本原理在于對于交流電流的每一周都存在著一個區間，在這一區間故障饋電線的電流互感器脫離了飽和狀態至少有幾個毫秒。在圖3的典型波形B中描繪出了這一區間44。圖3中的合成電流波形C表明，在故障饋電線電流互感器脫離飽和狀態的時間間隔內，所有饋電線電流信號的總和為零或接近于零，參照波形C中的46部分。了解到故障饋電線電流波形的每半周期中都會出現飽和，電流波形的總和在每半周期中呈現為零或接近零的部分46(平坦的部分)可能具有的最小寬度預計大約為2毫秒。因此，一個零值或接近零值的合成電流和或者在每半周期中周期性地持續在零值或接近零值(平坦部分)的合成電流可以分別看作為“無故障”狀態或者“外部故障”狀態，這兩種都是不跳閘的狀態。另一方面，由于“內部故障”所產生的合成電流在通常呈現出正弦波的形狀，在波形中沒有持續的“平坦部分”存在。因此，對合成電流或差動信號波形的持續的“平坦部分”進行分析就成為故障檢測方案的一個重要的組成部分。
當合成電流信號在幅值上增加的程度表示出明顯的故障狀態時，一個跳閘信號定時器被起動達一個預定的時間間隔;如果到該時間間隔末了連至少一個持續的“平坦部分”都沒有被檢測出來，就發出一個跳閘信號。該跳閘信號的延遲時限可以調整到這樣一個時間間隔，例如從檢測出明顯的故障開始時起大約10到12毫秒。適合于實現上述功能的一個母線差動繼電器的電路圖示于圖4。
參照圖4，若干輔助的常規電流互感器CT1、CT2、…，CTn可用來連接由饋電線電流互感器所產生的電流信號，例如與被保護的母線段10相聯系的電流互感器17至22。相應的電流信號利用一個常規的加法放大器電路相加，該電路具有電阻R1、R2、…Rn，分別從它們所對應的電流互感器CT1、CT2、…CTn共同連接到一個運算放大器50的反相(-)輸入端。該運算放大器50的同相(+)輸入端連接到繼電器的公共電位上。在運算放大器50的輸出端得到的合成電流信號或差動信號DIFF，經反饋電阻Rf把放大器的輸出端和(-)輸入端相連接。
差動信號DIFF可以通過一個RC濾波電路稍許濾波，該濾波電路包括電阻51和電容52，串聯在放大器50的輸出端和繼電器的公共電位之間;取自電容52的濾波后的DIFF信號54提供給一個窗口比較器電路，包括比較器56和58，它們可以具有開路的集電極(open collector)輸出級，例如與具有LM339型號的比較器相類似。DIFF信號54可連接到56的(-)輸入端和58的(+)輸入端。56和58的輸出級的發射極可共同連接到負電位V-上。
表示為LIMIT1和LIMIT2的兩個參考幅值電平可利用電阻60、61、62和63組成的串聯電阻網絡來產生，這些電阻連接在正電壓源V+和負電壓源V-之間。LIMIT1產生在電阻60和61的連接點處，該點連接到比較器56的(+)輸入端。類似地，LIMIT2產生在電阻62和63的連接點處，該點連接到比較器58的(-)輸入端。電阻61可以是一個可變電阻，以允許對參考幅值電平進行少許調整。
對上面描述的包括產生兩個參考幅值電平的窗口比較器電路假定所產生的DIFF信號具有零值或接近零值的平均值，也就是說，具有很小或沒有直流偏移。實際上可能并不總是這樣的情況，如果直流偏移出現在DIFF信號中，DIFF信號可能連續地超出一個或另一個參考幅值電平，而該電平確定了“平坦部分”的幅值窗口。很明顯，需要對幅值窗口參考電平進行某些動態調整，以避免上述的情形發生。圖5和圖6示出了兩個合用的電路，用來根據DIFF的作用動態地改變參考窗口幅值電平。
參照圖5，DIFF信號連接到一個常規的平均值電路66，在其輸出端68產生一個信號，代表了DIFF信號的平均值。更準確地說，該DIFF信號通過電阻72連接到一個運算放大器70的(-)輸入端。跨接在放大器(-)輸入端和輸出端68之間的是由電阻74和電容76組成的一個并聯網絡。放大器70的(+)輸入端可連接到繼電器的公共電位上。此外，輸出端68可連接到一個倒相放大器電路80上，電路80包括一個運算放大器82，82的(-)輸入端通過電阻84連到輸出端68;其(+)輸入端連接到繼電器的公共電位上。反饋電阻86連接在放大器82的(-)輸入端和它的輸出端88之間。在這個實施方案中，電阻90和91共同連接到輸出端88，把88處的電壓信號變換為同極性的分開的電流信號，分別提供給電阻網絡60-63的兩點LIMIT1和LIMIT2。
在運行時，電路66在68點產生一個DIFF信號的平均值或直流偏移信號，該信號由電路80倒相并經由電阻90和91變換為分開的電流信號。此分開的電流信號經過90和91供給電阻網絡60-63，用來在同一方向分別改變參考幅值電平LIMIT1和LIMIT2。通過把正比于在88點輸出信號的分開的同極性電流信號加至LIMIT1和LIMIT2每一點，來實現這一電路功能。因此，如果直流偏移為正，整個參考幅值窗口將相對于繼電器的公共電位向正幅值方向移動;同樣，如果直流偏移為負，該過程將以相反的方向進行。
圖6所示的另一個實施方案包括一個與圖5所描述的實施方案相類似的電路，只是電阻91從輸出端68連接到電阻網絡60-63的LIMIT2點。在運行中，圖6的實施方案在相反的方向動態地改變了參考幅值電平LIMIT1和LIMIT2，方法是把一個正極性電流信號加至一個電平，而把一個負極性電流信號加至另一個電平，正和負極性的電流信號二者都與DIFF信號的平均值成比例。
再參照圖4，窗口比較器電路的輸出端，即比較器56和58的輸出公共連接端，通過電阻92和電容94的并聯組合網絡連接到正電壓源V+;該輸出公共連接端還接到另一個比較器96的(+)輸入端，比較器96也可以象LM339型的電路一樣，具有開路集電極類型的輸出級。比較器96的輸出端可通過電阻98接到電源V+，其輸出級的發射極接到電源V-。比較器96的(-)輸入端可以用繼電器的公共電位作為基準。在運行時，當窗口比較器56、58的輸出級是閉合電路時，電容器94迅速充電到接近于電源V-;當輸出級是斷開電路時，該電容器通過電阻92放電。當比較器96的(+)輸入端的電平基本上處在V-電源電位時，它的輸出端也近似為V-電源電位;但是當窗口比較器56、58的輸出級開路時，比較器96的輸出端保持在V-電平直到比較器96的(+)輸入端電位達到繼電器的公共電位為止。此后，比較器96的輸出端轉換到近似為V+的電平。照這樣，比較器96和電阻電容組合92和94對于窗口比較器輸出級的電壓電平從V-到V+的轉變分別提供了時間延遲。
接下去，在圖4的繼電器電路中，比較器96的輸出端經過電阻102連接到另一個比較器100的(-)輸入端，電阻102與一個二極管104相并聯，該二極管的負極連接到比較器100的(-)輸入端。電容器106連接在電源V+和比較器100的(-)輸入端之間。比較器100的(+)輸入端可接到繼電器的公共電位上。比較器100也可以是類似于LM339的開路集電極輸出級的類型;它的輸出級的集電極通過電阻108連接到電源V+，其發射極連接到電源V-。此外，電容器110可從輸出級的集電極連接到電源V-。
在運行中，當比較器96的輸出級導通時，電容器106通過電阻102充電。電阻102和電容106的時間延遲可以這樣來調整，使得比較器100(-)輸入端的電壓電平衰減到繼電器公共電位將延續大約10至12毫秒。相反地，當比較器96的輸出級開路時，電容器106通過電阻98和二極管104更快地放電。當然，當比較器100的(-)輸入端的電壓電平降低到繼電器的公共電位以下時，它的輸出級將導通，反過來也是如此。
關于圖4所描述的繼電器實施方案的運行舉例將在下面用圖7和圖8的波形進行敘述。圖7和圖8的時間波形A-E代表圖4所示繼電器電路中在同樣的字母參考點的電位。圖7的這組波形A-E代表內部故障時繼電器電路的運行情況。波形A表示在窗口比較器56、58輸入端的DIFF信號。假設在時刻t0時，開始了一個內部故障。當波形A在t1時刻超出了由幅值電平LIMIT1和LIMIT2所確定的參考幅值窗口時，窗口比較器56、58的輸出級和比較器96的輸出級開始導通，如波形B和C所示;這使得電容器106開始充電，如波形D所示。當波形A在t2時刻又落回到參考幅值窗口以內時，窗口比較器56、58的輸出級停止導通，允許電容器94開始放電，如同波形B中所示。然而，在比較器96的(+)輸入端的電壓電平達到繼電器的公共電位之前，DIFF信號在t3時刻又超出了參考幅值窗口的界限，使得窗口比較器56、58的輸出級重新導通，引起電容器94充電。這樣，由于比較器96的(+)輸入端的電壓電平從未達到比較器的參考電平(對于較佳的實施方案該參考水平設定為繼電器的公共電位)，比較器96的輸出級就維持導通狀態。同樣的運行順序將出現在交叉點t4、t5和t6等處。由于比較器96的輸出級(C點)維持導通，電容器106繼續充電，如同波形D所示;在這種情況下，經過大約10或12毫秒以后，它達到了比較器100的參考電平，對于較佳實施方案，該電平也設定為繼電器的公共電位。當這一情況出現時，比較器100的輸出端E點就被轉變到跳閘信號狀態，如波形E所示。
圖8的波形表示相應于一條饋電線中發生外部故障時繼電器電路的運行情況;故障饋電線電流互感器在電流交變周期的部分時間內出現了飽和現象，在波形X中舉例示出。參照圖8，仍然假定外部故障在t0時刻開始。注意在故障饋電線電流互感器尚未飽和的時間區段內DIFF信號保持為零值或接近零值。只有當電流互感器飽和時，如圖示在t1時刻開始飽和，使得DIFF信號超出了參考幅值窗口的界限，引起B和C處的比較器輸出級導通。這種運行情況表示在圖8的波形A、B和C中。此外，當C點在t1時刻轉變為近似V-電平時，電容器106開始通過電阻102充電，其運行狀態由波形D舉例示出。當電流互感器在t′2時刻脫離飽和狀態時，DIFF信號返回到零值或接近零值的狀態，且而后持續足夠的時間以允許電容器94放電，使得比較器96的(+)輸入端的電壓電平大于其參考電平，在t3時刻使其輸出級停止導通。上述運行過程在圖8的波形A、B和C中被描繪出來。當比較器96的輸出級停止導通時，電容器106快速地通過電阻98和二極管104放電，使D點電位回升到近似電源V+的電平。這樣，就不會讓D點的電壓電平因充電而低于比較器100的參考電平，以致在E點產生一個跳閘信號。類似的運行情況出現于圖8的時間間隔t4、t5和t6等后續的飽和點上。照這樣，借助于對DIFF信號平坦部分的分析，對于外部故障，繼電器禁止產生跳閘信號;而DIFF信號的平坦部分對應于故障饋電線電流互感器沒有飽和的那段時間。
上述繼電器電路產生了一個大約為10到12毫秒的跳閘響應時間，這對于大多數應用場合來說是完全適用的。然而，在某些應用中，希望能有5毫秒或更短的跳閘延遲時間。實現較短的跳閘延遲時間的一個方法是根據饋電線的信號檢測出故障電流出現的確切瞬間，并在故障開始后2毫秒左右鑒定合成電流的信號，這是因為，經驗表明電流互感器在故障開始后的前3、4毫秒內一般不會飽和。申請人這方面的發明示于圖4的實施方案中;圖中有多個變化檢測器CD1、CD2、…、CDn，它們分別連接到相應的電流互感器CT1、CT2、…、CTn，用于檢測任何饋電線電流之故障開始的瞬時。
一個合用的變化檢測器的方塊圖示于圖9。參照圖9，電流互感器的信號連接到一個微分器120和一個積分器122。微分信號121在一個常規的除法器電路124中被信號ω除，ω代表電流信號的角頻率。另外，積分信號126在一個常規的乘法器128中與信號ω相乘。從除法器124和乘法器128的運算中產生的商信號和積信號在一個常規的加法器130中相加，由此產生的合成信號提供給“與”門132的一個輸入端。“與”門132的輸出既供給一個大約2毫秒的單穩觸發電路134，又供給一個大約100毫秒的單穩觸發電路136。單穩觸發器134的輸出即為該變化檢測器電路的輸出，而單穩觸發器136的輸出反饋到“與”門132的一個倒相輸入端，用以禁止其工作。
上述變化檢測電路的工作原理是無故障時的電流信號基本上呈現為正弦波;而在故障開始時會發生相對于這個正弦波的短暫偏移。在運行中，微分器120使正弦波超前移相90°，而積分器122則使其滯后移相90°。因此，通過元件128和124分別產生的積信號和商信號在采用適當的比例系數時通常互差180°。因此在無故障條件下，元件130的求和將產生一個實際上為零電平的信號供給“與”門132。在故障開始時，輸入的電流信號與正弦波不一致，在加法器130的輸出端產生了一個非零信號輸入到“與”門132，“與”門132因此而被觸發。隨之，單穩觸發器134在其輸出端產生了一個大約2毫秒的脈沖;單穩觸發器136在其輸出端產生了一個大約100毫秒的脈沖，在這100毫秒脈沖的持續期間內禁止“與”門132進一步工作。照這樣，在故障開始的瞬間，變化檢測器按照檢測到的該瞬間，就可產生一個持續時間為2毫秒左右的脈沖。
再回來參照圖4，電阻140和一個電子開關SW的串聯組合在C點和D點之間并聯跨接在電阻102上。電阻140設置的阻值使得電容器106從它放電后的V+電源電平值充電到比較器100的參考電平值所需時間約為2毫秒左右。變化檢測器CD1-CDn連接到一個“或”門142的輸入端，“或”門142用來起動電子開關SW，使之呈閉合狀態。這樣，來自任何變化檢測器CD1-CDn的脈沖，代表一個故障的開始，都可以閉合該電子開關，使得電阻140與電阻102相并聯，導致了一個縮短了的跳閘延遲時間。電子開關SW可以只閉合2毫秒左右脈沖寬度，如果電容器106在這個時間間隔內沒有充電，電子開關SW將重新斷開，繼電器電路恢復到它的最初狀態。因此，對于任何故障，在緊接著故障開始后的2毫秒時間窗口內才允許進行跳閘判斷，而此后電路就回復到原來對總的故障持續時間計時的狀態。
附圖中所用的參考號的識別符號說明 參照號數 圖號變化檢測器 CDn 4變化檢測器 CD1 4變化檢測器 CD2 4微分器 120 9積分器 122 92毫秒單穩觸發器 134 9100毫秒單穩觸發器 136 9
權利要求
1.在一個電力系統網絡中包括一個母線段[圖1、2(10)]和多條連接到母線段上用以通過上述母線段傳送交流電流的饋電線路(11、12、…、16)；每個饋電線包括一個電流互感器(17、18、…、22)，用來測量所流過的交流電流并產生一個信號[圖3(A)]，該信號代表電流的幅值和周波；每個電流互感器有一個測量電流幅值的限制容量，超過這個容量就會發生飽和[圖3(B，40)]，結果導致在飽和期間互感器產生的饋電線電流信號的失真；一個母線差動繼電器(圖4)的行為取決于上述多條饋線所產生的電流信號，借助于切斷流過上述多條饋電線的電流(23、24、…、28)來保護該上述母線段免受內部故障的危害，并防止饋電線電流由于外部故障所造成的內部故障的誤指示而被切斷，該外部故障發生于上述多條饋線中的至少一條上，該饋電線上相應的電流互感器在上述電流交變周期內的一段時間出現了飽和；上述母線差動繼電器的特征在于包括第一個電路裝置[圖4(R1、R2、…、Rn、50)]，用來把所產生的相應于連接到該母線段的饋電線的電流信號瞬時相加，并產生一個電流差動信號(DIFF)，該差動信號代表上述瞬時電流信號總和；第二個電路系統[圖5、6]，用來產生兩個參考幅值電平(LIMIT1、LIMIT2)，它們形成了一個幅值窗口；第三個電路裝置[圖4(56、58)]，用來根據上述電流差動信號的幅值超出上述形成的幅值窗口來產生第一指示[圖7(B)]，並根據該電流差動信號的幅值落到該幅值窗口內而產生第二指示；第一個計時電路[圖4(100、106、102)]靠產生第一指示而起動，使之開始在第一時間周期內計時，經過上述第一時間周期的計時后，產生一個跳閘信號，切斷通過上述多條饋電線的電流；第二個計時電路[圖4(96、92、94)]靠產生第二指示起動，使之開始在第二時間周期內的計時，在經過上述第二時間周期計時后，產生一個復歸信號；上述第二個計時電路可以在上述第二時間周期內被產生的第一指示復歸，以防止產生上述復歸信號；上述第一個計時電路可以在上述第一計時周期內被產生的復歸信號復歸，以防止產生上述跳閘信號；上述第一計時周期比第二計時周期要長。
2.如權利要求
1中所要求的母線差動繼電器，其中第二個電路裝置包括產生兩個幅值電平的裝置〔圖4(60、61、62、63)〕，一個電平高于零幅值電平，另一個低于零幅值電平。
3.如權利要求
1或2中所要求的母線差動繼電器，它包括第四個電路系統(圖5、6)，用來改變由第二個電路系統產生的兩個幅值電平，上述第四個電路系統包括一個平均值電路(66)，用來產生一個代表電流差動信號平均值的信號;以及另一個電路(圖6)，用來以相反的方向改變兩個幅值電平，方法是把一個正極性信號(V+)加到一個電平上，而把一個負極性信號(V-)加到另一個電平上，正負極性的信號二者都與上述平均值信號成比例。
4.如權利要求
1或3中所要求的母線差動繼電器，它包括一個變化檢測器電路〔圖9〕，該電路連接到每個電流互感器，根據所產生的電流信號檢測可能發生的故障開始時刻并依據這個檢測產生一個信號脈沖(134);以及第五個電路系統〔圖4(5W，140)〕由上述信號脈沖所控制，用來在上述信號脈沖的持續時間內把第一個計時電路的第一計時周期縮短;在經過縮短了的時間周期計時后，一個跳閘信號可由第一個計時電路產生。
5.如權利要求
4中所要求的母線差動繼電器，其中上述第五個電路系統包括一個電子開關〔圖4(SW)〕和另一個電阻(140)的串聯組合，它們并聯跨接在第二個電阻-電容網絡的電阻上，上述另一個電阻比上述它所并聯的電阻具有較低的阻值，上述電子開關由上述信號脈沖所控制，在該脈沖持續期間內接通。
6.如權利要求
1、2或4中所要求的母線差動繼電器，其中第三個電路系統包括一個窗口比較器(56、58)，隨電流差動信號的幅值而工作，在第一和第二個狀態之間產生一個信號(B);第一指示是從上述第一個狀態到第二個狀態的轉變，而第二指示是從上述第二個狀態到第一個狀態的轉變;其中第二個計時電路包括第二個比較器電路(96)和一個并聯的電阻一電容網絡(92、94)，它們共同連接到第二個比較器電路和第三個電路系統;其中第一個計時電路包括第三個比較器電路(100)和第二個電阻-電容網絡(106、102)，一個二極管(104)并聯跨接在上述電阻上，上述第二個電阻-電容網絡連接在第二個計時電路和上述第三個比較器電路之間。
專利摘要
一種母線差動繼電器具有區分母線內部和饋電線上的外部故障的能力，且外部故障所在的饋電線電流互感器在交流周期的一部分出現飽和。該繼電器根據饋電線電流互感器產生的信號產生一個合成電流信號或差動信號。內部故障時，該信號幅值超出故障電流限定值而產生跳閘信號，切斷流到母線的電流。外部故障且電流互感器飽和時，該信號包括交流周期中超出故障限定值的幅值部分及幅值為零或接近零的不飽和部分；若不飽和部分持續一段時間，就禁止產生跳閘信號。
文檔編號H02H7/00GK86105973SQ86105973
公開日1987年7月1日 申請日期1986年9月6日
發明者希莫爾·薩勞, 羅伯特·特拉希·埃爾姆斯, 理查德·阿瑟·約翰遜 申請人:西屋電氣公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan