专利名称：电力系统基于微处理器的继电器中保护区域选择的系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于基于微处理器总线保护继电器的保护区域选择，尤其涉及使用图表/矩阵理论的保护区域选择系统。
背景技术：
在电力系统网络中，一个总线(bus)线路(也称为一个母线)提供用于各种电路的连接能力，包括电气产生，传输和负载电路。如果在一个特殊的总线上出现一个故障，提供故障电流到总线线路的的电路和电路系统必须跳开它们有关的电路断路器以便使故障与连接到总线的其它的电路隔离开。一个总线故障会导致重大的业务损失，并因此，总线安排典型的被设计成最小数量的电路在总线上有一个故障的情况下必须被开路。
出于各种原因，包括能量可利用的改进和总线系统操作中改进的灵活性，总线安排必须变为更加复杂，与先前相比，在一个给定的安排中具有更多的电路和独立的总线。如此的复杂性又要求更为复杂的包括选择保护区域的总线保护安排，用于根据特殊总线结构配置的总线。保护区域选择系统的操作是重要的，以至于保护区域适当地与总线安排相关，从而用于总线的保护继电器只用于一个保护区域故障。
过去，在电力系统中已经使用了电机的和模拟电子继电器来用于总线保护。用于总线保护的多数使用的继电器一直是用于相当简单的总线安排。对于更为复杂的，多总线安排，机电继电器方法是特别复杂，不可靠的和昂贵的。
另一方面，模拟电子总线继电器比电机的继电器具有更广泛的应用以保护更为复杂的总线安排。已经使用了包括模拟电子总线继电器的各种方法。
一个方法使用与一个电流差动方案的方向的比较。在操作中，继电器转换用于方向比较的电流方向信号和转换用于差动方法的变压器(CT)的第二电流信号。然而，由于一个开路CT第二电路的特性，用于保护区域选择的CT第二电流转换方法可能会引起危险。
在另一种模拟方法中，已经开发了电子继电器近似一个中间阻抗的差动总线，避免了第一种方法的危险。开关出现在二次比率匹配CT上，去除了在主CT次级中的一个开路电路。然而，该安排始终需要开关跳开电路，即使它去除了CT开关。
另外，在另一个方法中，使用辅助继电器来表示总线安排中的各种断开开关。设计模块化的继电器来复制台站总线元件。复制品框架则能以不同的结构被安排以提供可能变化的保护区域方案，以便用于评估相关的不同的总线安排。然而，设计和实现复制品设备被考虑是一个主要的缺陷。
在本发明中，公开了使用具有基于微处理器总线继电器的图表/矩阵理论一种用于保护区域选择的新方法。该新方法去除了有关上述各种已知方法的缺点，并可应用于电力系统台站中的任何安排。
发明内容
因此，本发明是一种系统，用于一个电力系统总线的保护区域选择，包括用于在一个电力系统中接收有关一个总线安排的信息的装置，包括安排中的许多总线，和有关安排的基于图表的信息，包括识别总线安排的顶点和边(vertex and edge)部分，其中所述边包括断开电路断路器和变压器分支，并且所述分支包括总线和在断开分支和电路断路器-CT分支之间的会聚点；用于接收断开分支和电路断路器的操作状态的装置，所述操作状态定义总线安排的一个选择的操作结构配置；用于建立表示所述顶点和各种顶点的边的一个关联图形安排的一个处理器，和用于基于断开开关和电路断路器的一个实际的操作状态改变建立的图形矩阵；和装置，用于从图形安排中选择一系列覆盖总线安排中的总线的保护区域。
图1是一个图，显示了一个电力系统总线安排的第一例子，使用一种分段的双总线。
图2是一个图，显示了用于图1的总线安排的分配的顶点。
图3是一个图，显示了用于图1的总线安排的顶点和边，使用本发明的图形/矩阵方法。
图4是表现图1总线安排的一个图。
图5是图4图示的一个修改，具有选择的边被开路。
图6是图5的一个修改，选择的边被闭合图7是一个图，显示了图6的修改，一个附加的选择的边被闭合。
图8是一个图，显示了图7的一个修改，一个附加的边被闭合。
图9-11表示一个矩阵图形方法，包括与图6和7相同的被开路/闭合的开关边。
图12是使用图示的本发明的区域选择处理的一个方框图。
图13是一个流程图，显示了本发明的区域选择处理。
图14是一个表，显示了用于图1的总线安排的关联矢量的一种设置格式。
图15是一个图，显示了一个电力系统总线安排的第二例子，使用一个双总线，单一断路器和一个旁路开关。
图16是一个图形图，显示了表现图15总线安排的顶点和边。
具体实施例方式
在一个电力系统台站上的总线安排将典型的包括一个或多个独立的总线，以及电路断路器，变压器(CT)，断开开关和输入和输出电力线。每个这些部件典型的被包括在所谓的“电路分支”中，它在选择的电路元件中延伸，比如总线和其他的会聚点。示例的电路断路器包括一个断路器分支，一个CT分支，一个断路器-CT分支和一个断开分支。一个电路断路器分支是一个连接，它包含能够中断负载和故障电流的一个电路断路器。一个CT分支是包括一个变压器的一个分支。保护的继电器从CT获得数字输入和电流信号。一个断路器-CT分支是一个连接，它表示一个电路断路器和一个变压器(CT)的一种组合。一个断开分支可以是与一个断开开关或一个断路器分支的一个连接而不是一个CT，或者是允许台站配置被改变的的其它的元件，当没有负载电流出现时。典型的使用断开开关，例如，隔离部分的总线系统以维护和改变多个总线之间的连接。
例如，相对系统配置，能够使用一个断开开关，当闭合时，有效的合并两个总线为一个，或者当开路时，保持独立的两个总线。此外，多个总线包括能作为一个“线路中断器”一个断路器/CT分支以连接两个总线。
用于一个特殊总线安排的一个单一的区域保护可以覆盖一个单一总线或通过断开开关内连的多个总线。一个复杂的总线安排典型的将包括几个区域保护，取决于特殊的总线安排配置将变化，取决于开路和闭合的断开开关的模式将依次变化。根据一个特殊台站总线的配置改变，总线继电器必须能够处理各种保护区域的可能性。
本发明使用图形/矩阵以便以此方式表示一个电力系统总线安排，即用于总线的保护区域能容易改变以适应总线安排的配置的一种改变。在图形理论中，在总线安排中的第一多个位置被称为顶点(V1，V2，V3....Vn)，同时第二多个连接元件被称为边(E1，E2....En)。边连接或链接顶点。图形理论的基本应用，特别的是，使用顶点和边来表示一个特殊的电力系统安排能最初在图1-3和下面的说明中被看到。
图1显示了一个特殊的总线安排，特别的被称作具有一个总线联络的一个分段的双总线安排，具有连接到总线的多个电路断路器。图1中的四个总线表示在12，14，16和18上。用于总线的保护继电器的一个中央单元20部分与七个跨度单元(bay unit)22-28通信，它们被安装在七个断路器-CT分支上，参照30-36。跨度单元获得电流和数字输入信息。跨度单元发送获得的信息到中央单元20，它处理信息，作出保护区域选择，运行差动保护算法和接着发送回跳开指令到跨度，如果需要的话。跨度单元提供跳开输出来用于有关断路器-CT分支中的电路断路器。
在图1的总线安排中，三个断路器-CT分支被当作总线联络以连接两个总线。断路器-CT分支30连接总线12和16；断路器CT-分支33连接总线12和14；同时断路器CT-分支连接总线14和18。剩下的四个断路器-CT分支，即31，32，34和35，终接在总线上；断路器-CT分支30通过断开开关(分支)40，41连接到总线12，16；分支31通过断开开关43，44连接到总线12和16；分支32通过断开开关46，47连接到总线12和16；分支33通过断开开关49，50连接到总线12和14；分支34通过断开开关52和53连接到总线14和18；分支35通过断开开关55和56连接到总线14和18；和分支36通过断开开关58和59连接到总线14和18。
应该强调的是，图1所示的特殊的总线安排是在保护区域选择中使用图形理论(graph theory)的示例。然而，它只是许多可能的一个总线安排。对于图1解释的图形理论能被用于基本的任何总线安排。
图2显示了对于一个总线的保护区域选择使用图形理论的第一步。图2识别确定的点作为顶点。特别的是，每个顶点表示一个总线，一个分支会聚点或分支终接点。在图1的总线安排中，每个总线12，14，16和18表示一个单一的顶点。在断开分支和断路器-CT分支之间的会聚点也是顶点，被看作是分支终接点。在所示的实施例中，这些顶点被表示为66-73，具有是断路器-CT分支和断开分支之间的会聚点的顶点66-69，同时在总线安排中70-73是在终接点上。对于图1顶点的识别是清楚和直接了当的，下面定义上面被概述的一个顶点。对于实质上的任何总线安排相同的顶点识别方法是有效的。
对于图1的系统的应用图形理论的下一步是识别表示系统各种分支的边，它们在顶点之间扩展。这被显示在图3中。再次，各种可能的分支是断路器分支，CT分支，断路器-CT分支和断开分支。在图3中，分支74，75，76，77，78，91和92是断路器-CT分支(breaker-CTbranches)；分支82-85，87-90和93都是断开分支(disconnect branches)。图3显示了按照上面提供的定义原理转换成包括顶点和边的一个图形表示的图1的总线安排。
连接顶点的每个独立的边具有一个参考方向，这能被任意的选择或根据用于CT分支的CT极性。在当前情况中，一个负号表明远离顶点延伸的一个边，同时没有符号表明朝着顶点延伸的一个边。
断开分支的操作状态，也就是开路或闭合，定义被确定了保护区域配置的特殊的总线配置。在不同的时间点上，总线配置将改变，这取决于各种断开开关的特殊的状态，它们由系统操作者所控制。如上所述，例如当出于维护，总线安排的确定部分被暂时隔离时，总线系统配置改变。选择的断开开关被开路以产生期望的隔离。其他的总线配置结果是它们那被共同连接或保持独立的，因为一个不同安排的独立的总线线路。其他的系统操作考虑将产生由不同的断路开关闭合的模式产生的其他的总线配置，当通过系统操作者控制时。
相对于最初图3所示的表现，和导致的保护区域配置，下面讨论根据导致的图形表现用它们的相应效果，图1的总线安排的各种配置的特殊例子。应该注意的是，图1的安排不包括分离的断路器分支或分离的CT分支。因此，在图3中没有边表示这两个特殊的可能的分支类型。然而，应该明白的是，其它的总线安排能够包括这些分支。适当的边将被用于表现断路器分支和CT分支。
下面描述图形操作，当它们被用于产生保护区域选择以便用于图1的特殊总线安排的各种配置时。在表示图1总线安排的一个图形方法(图3)中，各种边被分类成开关边或加权边。开关边主要是断开分支，同时加权边是断路器CT分支。此外，各种顶点被分类成总线顶点，也就是识别实际总线的那些顶点，和所有其他的顶点，它们被指示为非总线顶点。在本系统中的图形操作只在开关边和总线顶点上被执行。
图4显示了等效于图1和3的总线安排的实际的图形，使用如上定义的顶点和边的定义。为了确定用于图1的总线安排的一个合适的保护区域安排所执行的第一图形操作是在开关边上。如果通过操作开路在一个开关边中的一个特殊的断开，相应的图形操作是移去那个特殊的边，也就是从图形表现中移去那个边。通过系统操作者开路各种选择的开关来用于选择的系统操作，在一个选择的总线结构配置中导出结果。
图5显示了图4的基本图形，具有开关边82，85，87，90和93开路，也就是从图3的图形中移去。这是通过一个示例的方式；从一个基本图形中移去实际的开关边，这取决于系统操作者的决定以获得一个特殊的总线配置。
第二图形操作包括开关被闭合(即正常操作)的边(断开分支)。当一个开关边被闭合时，该边“收缩”，在图形理论下，导致在各自边的末端上合并两个顶点，以至于产生一个新的单一的合并的顶点。一个新的“组合的”顶点替代了两个原始的顶点。在原始两个顶点上是关联的所有边现在以新的组合的顶点关联。作为一个例子，图6显示了一个修改的图5的图形，原始的开关边83，84，88和89(图4)被闭合。因此，根据上述的图形操作，顶点62和66(图5)能被组合，顶点64和67，顶点63和68，以及顶点65和69也可以被组合。图6显示了选择的边被闭合和适当的顶点被合并的图形结果。如所看到的，对于图1的总线安排，图6是图3的原始图形表现的一个有意义的简化形式。
对于确定保护区域，如果一个特殊的总线顶点没有经开关边被连接到任何其他的总线顶点，则该总线顶点将被选择成是在一个单一的保护区域内。那个单一的区域包括那个总线顶点上所有的关联边组。如果两个总线顶点是表示一个闭合断开分支的一个特殊边的终点，则在组合顶点上的一个新的关联组的边包括最初在两个顶点上是关联的所有边；然而，不包括在两个顶点上原始关联的那些。
在图5中，两个顶点62，66定义合并所有其上关联边的一个单一的保护区域。事实上同样用于顶点64和67，顶点63和66，以及顶点65和69。从图6中，顶点62和66形成一个组合的顶点100，顶点64和67形成一个组合的顶点102，顶点63和68形成一个组合的顶点104，和顶点65和69形成一个组合的顶点106。因此区域1保护包括具有关联开关边74，75和-92的顶点100(注意的是，对于从顶点延伸离开的边参考方向是负的)；区域2是组合的顶点104，具有关联开关边92，77和91；区域3是组合的顶点102，具有开关边-74和76；同时区域4是组合的顶点106，具有关联边-91和78。
在图6上包括进一步图形操作的一个例子包括闭合另一个开关边，也就是边93(参看图4)，它先前是开路的。所有其他的开关具有相同的配置。图形结果如图7所示。图7中的开关边93(图4)收缩，合并图6的组合的总线顶点102和106成为一个新的总线顶点110。保护区域选择则改变以适应新的总线配置。区域1覆盖带有关联边74，75和-92的顶点100；区域2覆盖带有关联边77，91和92的顶点104；和区域3覆盖顶点110，带有关联边-74，76，78和-91。由于先前的总线顶点102和106已经被另外组合成新的总线顶点110，只有三个保护的区域是需要的(所有的总线顶点已经被覆盖)和区域4因此是零。
另一个例子包括图7的安排的一个发展，通过闭合另一个边82(看图4)。边82的闭合(先前开路)将导致组合的顶点100和110收缩成一个单一的新的顶点112。在该安排中，如图所示，只剩下两个顶点，只有两个保护的区域。覆盖总线顶点112的区域1具有下面的关联边75，76，78，-91，同时区域2，覆盖顶点104，具有关联的边77，91，和92。
这样，对于如何用图形理论导致用于各种总线系统配置的选择保护区域已经给出了几个例子。
下面的解释直接针对于使用图形理论来开发一个相应的矩阵，通过一个微处理器能使用它以便自动地选择保护区域。带有几个顶点和边的一个图形，比如图4，能被转换成一个矩阵，具有相同数的行作为顶点，和相同数的列作为边。行和列的组合形成一个关联矩阵。最后结果的关联矩阵事实上是电力网络中Kirchhoff电流方程的系数矩阵。因此，对于基于微处理器继电器中的总线差动保护(bus differentialprotection)来说矩阵是很有意义的，因为继电器能建立保护区域和接着执行它的差动电流(differential current)以检测选择区域中的故障。
在一个矩阵中，一个矩阵的每行表示系统中的一个顶点和关联组的边对应于那个顶点。在一个矩阵中，如果一个开关边是开路的，对应于那个特殊边的列位置(对于所有的顶点在其上它是关联的)是零，同时如果开关边是闭合的，列位置实际上首先设置到一和接着执行一个收缩操作(与图5-8所示的操作相同)。在矩阵运算中，表示用于闭合边的两个终点的行被组合，始发顶点行被删除。在此方法中，以简化图形表示的相同的方式简化矩阵(行被减少)。
图9显示了在任何图形操作之前矩阵的基本概念(与用于图形表现的图4的图形相同)。行表示图2的十二个顶点，(只有这些被实际显示)，同时列表示16个可能的边。在图9中，通过图3的边的数字表示对于每个顶点的关联边。在矩阵中所有其他的位置被设置到零。
现在，再次使用图5和6的相同的结构配置，开关边82，85，87，90和93的矩阵位置被设置到开路(那些位置被设置到零)，同时开关边83，84，88和89被闭合。对用于矩阵的闭合的边执行收缩操作，导出图10的矩阵，具有4个保留的顶点。在新矩阵中的顶点行100是原始的顶点行62和66；顶点行104表示原始顶点行63和68的组合；顶点行102表示原始顶点行64和67的组合；同时顶点行106表示原始顶点行65和69的组合。
如上所述，由于保护区域只覆盖总线顶点，选择的区域1-4分别覆盖组合的顶点100和加权的边74，75和-92(区域1)；组合的顶点104和加权的边77，91和92(区域2)；顶点102和加权的关联边-74和76(区域3)；以及组合的顶点106和加权的关联边78和-91(区域4)。如上面所解释的，由于在总线顶点上的关联边只是加权的边74，75，76，77，78，91和92，在矩阵中开关边82，83，84，85，87，88，89，90和93全是零。
在另一个矩阵例子中(图11)，与用于图形方法的图8所示的例子相同，开关边82和93被闭合，导致两个以上的行被收缩，留下两个新的组合的顶点112和104，这与图8的相同。开关的闭合将改变总线安排和矩阵的配置，如图11所示。因而保护区域将改变，具有用于区域1的关联边是75，76，78，-91和-92以及区域2是77，91和92。矩阵安排，也就是图9，10和11能在继电器中被自动地处理以产生保护区域。因此，图9-11的矩阵方法的优点基本上等效于图6-8的传统的图形表现，它适用于带有基于微处理器的继电器。
在基于微处理器继电器中实现基于图形的区域选择有如下效果基于微处理器的总线继电器具有公共的保护功能总线保护，断路器故障保护和保护区域选择。在总线和断路器故障保护方案中区域选择是一个基本的功能。如上所指出的，精确的保护区域选择确保在选择用于差动保护的输入电流中可保护的继电器按照Kirchhoff电流定律工作。区域选择还确定特殊的电路断路器以便在一个总线故障或一个有关的断路器故障的情况下跳开。图形类型的操作是能用于逐步进行的一个工具，图形类型的人工操纵总线安排和提供一种可理解的电力系统台站的图画以及它的操作。矩阵类型运算，使用相同的图形原理，适用于基于微处理器的操作和处理。
下面描述使用矩阵类型运算来实现保护区域选择。图12是一个方框图，显示了用于矩阵类型图形处理的基本处理步骤。在第一步骤中，参考120，提供用于所有顶点的关联顶点信息。所有在每个顶点上入射的边被输入，具有被表示的实际的断开开关和电路断路器的状态。在关联矩阵中，在任何特殊的总线结构配备实现之前建立它，如果边的方向是离开相关的顶点，则在矩阵中的边位置之前出现一个负号。如果边是朝着矩阵则不出现符号。
在方框122中，用于所有边的信息，也就是断开开关的状态(开路或闭合)被提供到处理器。在保护性的继电器中，逻辑方程表现每个边的条件。如果在一个边中的所有开关设备是闭合的，通过逻辑方程考虑的边是闭合的。另一方面，如果在一个边中的一个开关设备是开路的，通过逻辑方程考虑的边是开路的。
在矩阵已经被构造和边被定义之后，则首先确定是否在矩阵上执行任何开关操作，如方框124所述。如果矩阵是具有一个不同的配置，因为在一个或多个选择的断开开关的状态中的一个改变，由于系统操作者的决定，则用于每个相应边的逻辑方程将被完成，如方框126所述。
在方框128中，执行实际的图形操作，对应于由逻辑方程定义的开路边和闭合的边。在边已经被闭合的地方顶点被收缩。接着选择用于每个保护区域的跨度单元(方框130)，后面跟着任何区域监控逻辑的应用。最后结果的选择的保护区域接着被提供成一个输出到继电器来用于它的电流差动故障分析中。
选择的保护区域每个包括一个总线或多个总线，这取决于执行的图形操作，以及有关的跨度单元。每次当系统操作者改变总线安排的配置继电器处理器运行矩阵算法。
本发明的保护区域选择系统还包括逻辑方程用于监督选择处理。逻辑方程提供门限要求和灵活性来用于选择处理。对于复杂的总线安排区域监督是有用的，因为它提供区域选择的监督而不使用开关状态信息但使用其他的数字输入继电信息。对于每个区域，有一个相应的门限或逻辑控制方程。继电器将检查对于每个区域选择的每个逻辑控制方程的输出。如果逻辑电路的输出是1，对相应的区域没有监督，同时如果逻辑输出等于零，继电器将阻塞有关的区域。区域监督的一个逻辑控制方程的一个例子是Zs(区域监督)＝27ABC，其中27 ABC表示一个相位A，B或C的欠压条件。
本发明还包括使用“检查区域”来用于附加的保护区域监督。检查区域监督不取决于断开开关状态信息。检查区域监督是有效跨度单元的一个列表。在图1的安排的情况中，在互连已经被进入之后(图3)选择的有效跨度单元是跨度单元23，24，26，和27，它们对应于边31，33，34和35。检查区域元件响应在所有区域中的故障但不能确定其中出现故障的具体的保护区域。
在所示的实施例中，在保护继电器中总线区域差动元件的输出通过一个与门和检查区域差动元件的输出相组合。如果两个元件的输出是高，表明从总线区域保护中的一个故障确定(通过使用此系统产生的选择的区域和检查区域差动元件)，然后一个输出被断言，它导致用于一个特殊区域的电路断路器的跳开。图13显示了整个系统流程。电路断路器的状态和总线安排中的断开开关(方框140)被提供在区域选择处理电路142和区域监督处理器144。区域选择处理器142还接收总线安排信息(方框146)。区域选择处理器确定顶点和边，建立一个矩阵，完成图形操作和建立保护区域(方框148)。区域监督电路144响应于断路器和断开开关状态信息(方框140)和其他的总线输入(方框150)，以便通过逻辑方程(153)和区域监督(155)函数完成区域监督。
总线安排信息被用于确定跨度单元安排(方框152)和检查区域(方框154)，它们的输出连同保护区域确定的输出一起被送到一个与门156以产生一个差动继电器的“跳开”输出，如果需要的话。
下面是一个具体的例子，使用本发明的区域选择系统以提供用于一个总线安排的差动保护。如上所讨论的，图4是图1的总线安排的一个图示。设置各种顶点上关联边的格式被显示在图14的表格中。如图1-3所示，每个边在它的分支中具有具体的开关元件(一个或多个)。例如，边74，它是连接总线12和16的一个线路中断器，包括两个断开40和41和一个电路断路器-CT 30。边75，它在顶点66和70之间延伸，包括一个断路器-CT分支31。有关每个边的组成的图1的信息被输入到处理器，使用输入的该信息，各种操作的配置，包括不同的开关状态安排能被处理。
在图5和6的图形的一个例子中，图14显示了用于图4的关联矢量的基本设置。通过断开开关开路边93，82，85，87，和90，具有所有的电路断路器被闭合。结果，在图形形成中，被显示在图5和6。相对于跨度单元生成四个保护区域。对于顶点100的第一区域，具有关联边75，74和-92，因此包括有关的跨度单元22，23和-25(断路器-CT分支30，31和33)；第二区域(顶点104，边92，91和77)包括跨度单元26，25和28(断路器-CT分支34，33和36)；第三区域(顶点102，边76，-74，包括跨度单元-22和24(断路器-CT分支30和32)；和第四区域(顶点106，边78，-91包括跨度单元27和-28(断路器-CT分支35和36)。
因此，用于图14的保护区域和差动继电器的特征在于有关断路器-CT分支的跨度单元。每个跨度单元响应于在它的区域中检测的故障。该例的检查区域跨度是23，24，26和27。检查区域对保护区域选择提供一个监督，如上所讨论的。
在另一个例子中，通过系统操作者开路图1中所有的开关47，52，56和51，以便从总线12道总线16转接分支。整个转接周期过程中通过开关43和44稳固的链接总线12和16。使用图形操作，最后结果的区域选择如下区域1覆盖跨度单元23，24和-25；区域2覆盖跨度单元25，26和28；和区域4覆盖跨度单元27和-28。在此情况下，由区域2覆盖两个总线12和16，所以没有区域3。整个转接周期中，断路器跨度单元22不被包括在两个总线保护区域中。
用于该例的检查区域差动元件与先前的例子是相同的，由于基本的总线安排是相同的，尽管开关配置是不同的。对于其它系统条件的其他的具体的开关配置，包括断开开关被开路/闭合的其他的组合，将会导致其它的保护区域选择结果。
图15是第二特殊的总线安排的一个图，包括一个双总线/单一断路器安排，具有一个旁路线路开关。该安排对电路系统操作比图1的安排提供更大的灵活性。图15的系统中的任一总线提供服务到任何线路。此外，总线能共同的或独立的操作；一个总线还能担当一个转接总线，如果一个线路断路器不在服务中。
图16是图15的总线安排的一个图示，包括六个顶点180-185和七个边190-196，对于每个边用参考方向显示。顶点180和181表示两个总线188，190。顶点182和183是断开分支和断路器CT分支之间的会聚点。顶点184和185是两个断路器CT分支200和202的终点。边190至192表示断路器CT分支200，2，2和204，同时边193至196表示有关顶点180，181，182和183的断开分支。有三个跨度单元220，222和224分别与断路器-CT分支200，202和204相关，和一个中央单元230。
在操作中，信息被输入到关于每个顶点和每个边的处理器中，用它们的有关开关。当一个或多个开关被开路以产生一个特殊的系统配置时，保护的区域被自动地选择，使用跨度单元指定。如果需要，增加检查区域监督。在一个具体的操作例子中，所有的断路器被闭合，并且断开开关210，212，213和214(图15)被开路，保留的断开开关被闭合。这意味着使用逻辑方程定义边的条件，边194，190和195以及191将被开路。使用跨度单元220和-224，区域1将保护总线190，同时使用跨度单元222和224，区域2将覆盖总线188。
因此，已经公开了用于表示复杂总线安排的一个新的系统，它使自动地处理保护区域选择成为可能。每个保护区域具有相关的跨度单元，它们解和一个中央单元产生差动电流确定每个保护区域。如果需要，通过传统的区域差动元件能监督区域确定，以便对跳开动作提供一个可靠的输出。
尽管出于示例的目的已经公开了一个优选实施例，但应该明白的是，在不脱离由下面权利要求定义的本发明的精神情况下，可以作出各种改变，修改和替换。
权利要求
1.一种用于一个电力系统总线的保护区域选择的系统，包括用于在一个电力系统中接收有关一个总线安排的信息的装置，包括安排中的总线数量，和有关安排的基于图表的信息，包括识别总线安排的顶点和边部分，其中所述边包括断开电路分支和电路断路器-变压器(CT)分支，并且所述顶点包括总线和在断开分支和电路断路器-CT分支之间的会聚点；用于接收断开分支和电路断路器的操作状态的装置，所述操作状态定义总线安排的一个选择的操作结构配置；一个处理器，用于建立表示所述顶点和各种顶点的边的一个关联图形安排，并用于基于断开开关和电路断路器的一个实际的操作状态改变建立的图形安排；和保护区域选择装置，用于从图形安排中选择一系列包括总线安排中的总线的保护区域。
2.根据权利要求1所述的系统，其中可以通过一个系统操作者控制总线安排的操作配置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中图形安排是一个图形矩阵。
4.根据权利要求1所述的系统，包括处理装置，用于对每个保护区域处理电力线信号以确定每个保护区域内存在的故障，并用于当一个故障存在于所述每个所述保护区域时产生一个表示一个故障的输出信号。
5.根据权利要求3所述的系统，其中关联图形矩阵包括所有包括总线安排的关联顶点和边。
6.根据权利要求5所述的系统，其中闭合一个断开开关导致在图形顶点中收缩两个顶点成为一个单一的组合的顶点。
7.根据权利要求4所述的系统，包括用于监督所述输出信号的逻辑。
8.根据权利要求3所述的系统，其中自动地完成图形矩阵的建立。
9.根据权利要求1所述的系统，其中每个保护区域覆盖至少一个总线和其上有关的关联边。
10.根据权利要求9所述的系统，其中每个保护区域包括至少一个有关表现总线安排的图形矩阵中的一个特殊边的数据采集单元。
11.根据权利要求10所述的系统，其中特殊的边是一个断路器-CT分支。
全文摘要
使用图形理论的系统定义总线安排作为一系列顶点和边，其中顶点包括许多系统中的总线和包括连接各自顶点的断开电路分支的边。一个特殊的系统配置，通过系统操作者选择，确定各种断开分支的状态(开或关)。一个处理器建立一个关联图形矩阵，包括所有顶点和边的位置。根据图形理论和断开开关的条件修改矩阵。执行图形操作以产生一个结果的矩阵，它定义保护区域中在其上的顶点和关联边。根据每个保护区域则能执行总线中的故障分析。
文档编号H02H1/00GK1443316SQ01811762
公开日2003年9月17日 申请日期2001年6月6日 优先权日2000年6月26日
发明者B－L·秦, A·古兹曼－卡西利亚斯 申请人:施魏策尔工程实验公司