СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ЗАЩИТНЫХ ЗОН В КОМПОНОВКЕ С МНОЖЕСТВОМ ШИН Российский патент 2015 года по МПК H02H3/00 H02H7/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в основном относится к цифровой защите шин в системах электропитания и, в частности, к динамическому выбору защитной зоны в компоновке с множеством шин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В сети электропитания, такой как сеть передачи и распределения энергии, шина обеспечивает общее подключение для нескольких электрических цепей. Шина может, например, составлять часть подстанции. Короткие замыкания на шинах, хотя они и являются относительно редкими по сравнению с короткими замыканиями на линии, могут вызывать значительные потери и нарушения нормального режима работы в сети электропитания.

Для обеспечения надежной защиты от связанных с шинами коротких замыканий и замыканий на землю используются интеллектуальные электронные устройства (IED). В том случае, если на шине возникает короткое замыкание, все цепи, обеспечивающие передачу тока короткого замыкания, должны размыкаться, т.е. они должны быть отключены для изолирования короткого замыкания.

Компоновка с множеством шин содержит несколько шин. Компоновка шин часто делится на так называемые шинные зоны, при этом каждая шинная зона отграничена прерывателям цепи для дополнительного снижения влияния коротких замыканий на шине. Защитная зона представляет собой защищенную область одной или более объединенных шинных зон. Защитные зоны для заданной компоновки шин могут варьироваться и должны выбираться динамически.

Эффективный динамический выбор зон является основной функцией цифровой защиты шин. Основанный на численном алгоритме выбор зон обеспечивает точное, но динамическое соединение измерительных трансформаторов с подходящими защитными зонами и селективное определение прерывателей цепи для размыкания в случае короткого замыкания шины.

В патенте Соединенных Штатов 6411865 предлагается система для выбора защитной зоны в системе электропитания. В системе используется теория графов с целью представления компоновки шин системы электропитания таким образом, чтобы защитные зоны для шины легко могли изменяться в соответствии с изменением конфигурации компоновки шин.

Однако данный подход из патента США 6411865 может оказаться довольно сложным.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим существует потребность в создании простого и эффективного в вычислительном отношении способа для динамического выбора защитных зон в компоновке с множеством шин.

Основной задачей изобретения является обеспечение простого способа для динамического выбора защитных зон в компоновке с множеством шин.

Еще одной задачей является обеспечение устройства, выполненного с возможностью осуществления упомянутого способа.

Еще одной задачей является обеспечение альтернативы существующим решениям для динамического выбора защитных зон в компоновке с множеством шин.

В первом аспекте настоящего изобретения предлагается способ выбора защитных зон в компоновке с множеством шин, при этом компоновка с множеством шин содержит шинные зоны и ячейки, соединяемые с шинными зонами, при этом ячейки содержат измерительные трансформаторы, причем данный способ включает в себя:

- прием первых данных о соединении, содержащих информацию о рабочем состоянии соединений измерительного трансформатора с шинной зоной,

- определение всех пар подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной на основе первых данных о соединении,

- сравнение данных, представляющих пары подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной,

- выделение - на основе сравнения - каждой пары шинных зон, которая имеет шинную зону, являющуюся общей, по меньшей мере, с другой парой подключенного соединения шинной зоны с шинной зоной, соответствующей защитной зоне, и

- задание любой шинной зоны, которая не подключена ни к какой иной шинной зоне, в качестве защитной зоны.

Предпочтительно благодаря настоящему изобретению необходимо выполнять меньшее число рабочих этапов с целью динамического определения или выбора защитных зон для компоновки с множеством шин. В результате настоящий способ обеспечивает простой алгоритм с меньшим числом вычислительных операций, снижающих вычислительные ресурсы, необходимые для осуществления данного способа. Поэтому выбор защитной зоны может выполняться быстрее, чем в известных способах.

Один вариант осуществления включает в себя выделение каждого измерительного трансформатора, соединенного с шинной зоной, защитной зоне упомянутой шинной зоны путем использования первых данных о соединении. Благодаря выделению измерительных трансформаторов таким образом легко можно определить, какие измерительные трансформаторы должны быть отсоединены от защитной зоны, испытывающей короткое замыкание, с целью защиты тех ячеек, в которых отсутствует короткое замыкание, но которые соединены с защитной зоной, испытывающей короткое замыкание.

Один вариант осуществления включает в себя размещение первых данных о соединении в первой структуре данных в заданном порядке.

В одном варианте осуществления этап определения включает в себя сканирование первой структуры данных, при помощи которого определяется шинная зона, соединяемая с другой шинной зоной, если предварительно заданная величина в некотором положении в первой структуре данных, содержащей данные о соединении шины с измерительным трансформатором, равна некоторой величине в другом положении - в той же строке или том же столбце - в первой структуре данных, содержащей данные о соединении шины с измерительным трансформатором.

Один вариант осуществления включает в себя размещение данных, представляющих пары соединений шинной зоны с шинной зоной, во второй структуре данных в соответствии с предварительно заданным порядком.

В одном варианте осуществления сравнение основано на заданной теоретической операции пересечения данных, представляющих пары соединений шинной зоны с шинной зоной.

В одном варианте осуществления выделение основано на заданной теоретической операции объединения таких данных, представляющих пары соединений шинной зоны с шинной зоной, которые на этапе сравнения имеет непустое пересечение.

В одном варианте осуществления компоновка с множеством шин дополнительно содержит, по меньшей мере, две секции, способ включает в себя прием вторых данных о соединении, относящихся ко всем соединениям между соответствующими шинными зонами в смежных секциях, а этап определения всех пар соединений шины с шинной зоной дополнительно основан на вторых данных о соединении.

Один вариант осуществления включает в себя прием командных данных, содержащих команду объединения шинных зон, причем этап определения всех пар соединений подключенной шинной зоны включает в себя такие пары шинных зон, которые должны объединяться в соответствии с командными данными.

Способ в соответствии с первым аспектом может быть реализован в виде компьютерного программного продукта. Компьютерный программный продукт может включать в себя средство хранения данных для хранения программного кода, который при исполнении осуществляет способ в соответствии с первым аспектом.

Во втором аспекте настоящего изобретения предлагается устройство для выбора защитных зон в компоновке с множеством шин, при этом компоновка с множеством шин содержит шинные зоны и ячейки, соединяемые с шинными зонами, при этом ячейки содержат измерительные трансформаторы, причем данное устройство включает в себя:

- входное устройство, выполненное с возможностью приема первых данных о соединении, содержащих информацию о рабочем состоянии соединений измерительного трансформатора с шинной зоной, и

- процессор, выполненный с возможностью:

- определения всех пар подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной на основе первых данных о соединении,

- сравнения данных, представляющих пары подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной,

- выделения каждой пары шинных зон, которая имеет шинную зону, являющуюся общей, по меньшей мере, с другой парой подключенного соединения шинной зоны с шинной зоной, соответствующей защитной зоне на основе сравниваемых данных, и

- задания любой шинной зоны, которая не подключена ни к какой иной шинной зоне, в качестве защитной зоны.

Устройство в соответствии со вторым аспектом вследствие этого выполнено с возможностью осуществления способа в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения посредством программного обеспечения, установленного в устройстве, предпочтительно - в процессоре.

В одном варианте осуществления процессор выполнен с возможностью выделения каждого измерительного трансформатора, соединенного с шинной зоной, соответствующей защитной зоне путем использования первых данных о соединении.

Дополнительные признаки и преимущества описываются ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение и его преимущества описываются ниже на неограничительных примерах со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для выбора защитных зон в компоновке с множеством шин.

На фиг.2 изображена принципиальная схема примера компоновки с множеством шин.

На фиг.3 изображен пример матрицы выделения ячеек.

На фиг.4 изображена блок-схема способа выбора защитных зон в компоновке с множеством шин.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Вообще говоря, представленные в настоящем документе способы динамического выбора защитных зон используют различные типы или уровни информации. Первым типом информации, используемой для динамического определения защитных зон компоновки с множеством шин, являются статические данные о системе. Такая информация содержит статическую конфигурацию компоновки с множеством шин и может, например, включать в себя количество и типы ячеек, количество секций, количество шинных зон и статическую конфигурацию измерительных трансформаторов в ячейках, а также прерывателей цепи и разъединителей. Эти данные не изменяются динамически и могут быть запрограммированы, например, в IED, которое осуществляет описанные в настоящем документе способы.

Вторым типом информации являются динамические данные, относящиеся к рабочему состоянию разъединителей для каждой ячейки в компоновке с множеством шин. Такая информация является динамической, поскольку рабочее состояние разъединителей является динамическим. Такая информация может выдаваться в виде данных от блоков ячеек в компоновке с множеством шин. Второй тип информации будет далее называться первыми данными о соединении, как будет подробно объяснено ниже.

Третий тип информации содержит динамические данные, относящиеся к рабочему состоянию перекрестных разъединителей, т.е. разъединителей, которые выполнены с возможностью соединения смежных секций, если компоновка с множеством шин содержит более одной секции. Кроме того, третий тип информации может также содержать инициирующие параметры взаимосвязи/объединения зон, которые представляют собой команды объединения шинных зон, например, от оператора или инженера, контролирующего компоновку с множеством шин, для инициирования попарного объединения (объединений) шинных зон. Третий тип информации будет далее называться вторыми данными о соединении, когда данные относятся к рабочему состоянию перекрестных разъединителей, и командами зоны объединения шин, когда они относятся к инициирующим параметрам взаимосвязи зон, выдаваемых оператором.

Представленные выше три типа информации могут использоваться в качестве входных данных в представленных в настоящем документе способах для динамического установления или выбора защитных зон в компоновке с множеством шин. С этой целью в настоящем изобретении предлагается упрощенный способ динамической идентификации защитных зон и используются простые матричные представления и заданные теоретические операции.

На фиг.1 представлено устройство 1, которое описывается ниже на примере интеллектуального электронного устройства (IED). Следует отметить, что устройством 1 может являться устройство любого типа, подходящее для защиты, контроля и управления системы электропитания, такой как шина.

Устройство 1 может использоваться в системе электропитания, такой как компоновка с множеством шин. Далее устройство 1 будет использоваться в контексте компоновки с множеством шин.

Устройство 1 может использоваться для контроля сигналов, относящихся к состоянию системы электропитания и для управления прерывателями цепи и аналогичными устройствами в системе электропитания.

Устройство 1 содержит первое входное устройство 3. Первое входное устройство 3 может обеспечивать один или несколько входов в устройство 1. Первое входное устройство 3 может, например, быть выполнено с возможностью приема аналоговых входных сигналов от одного или более датчиков, которые измеряют токи в компоновке с множеством шин. Первое входное устройство 3 факультативно или дополнительно может быть выполнено с возможностью приема аналоговых входных сигналов от одного или более датчиков, которые измеряют напряжения в компоновке с множеством шин. Такие измеренные напряжения и/или токи могут обеспечиваться посредством измерительных трансформаторов в компоновке с множеством шин. Измерительный трансформатор может представлять собой, например, трансформатор тока (СТ) или трансформатор напряжения (VT). В дальнейшем измерительный трансформатор будет описываться на примере СТ.

Устройство 1 дополнительно содержит второе входное устройство 5. Второе входное устройство 5 может обеспечивать один или несколько входов в устройство 1. Второе входное устройство 5 может, например, представлять собой устройство ввода двоичной информации, выполненное с возможностью приема двоичной информации, относящейся к состоянию одного или более прерывателей цепи и/или разъединителей в компоновке с множеством шин. Состояние, т.е. рабочее состояние прерывателя цепи или разъединителя указывает на то, находится ли он в разомкнутом состоянии или в замкнутом состоянии. Второе входное устройство 5 может вследствие этого быть способным принимать первые данные о соединении и вторые данные о соединении в отношении компоновки с множеством шин. В частности, в одном варианте осуществления устройство 1 выполнено с возможностью приема первых данных о соединении в отношении рабочего состояния разъединителей от всех ячеек в компоновке с множеством шин, когда устройство 1 подключено к ним.

Устройство 1 также выполнено с возможностью приема команд объединения шинных зон, которые могут вводиться либо непосредственно в устройство 1, например, через пользовательский интерфейс, либо посредством приема команд объединения шинных зон от внешнего управляющего блока, который может взаимодействовать с пользователем.

Устройство 1 содержит процессор 7. Процессор 7 выполнен с возможностью приема данных от первого входного устройства 3 и второго входного устройства 5. Процессор 7 выполнен с возможностью обработки данных, принимаемых от первого входного устройства 3 и второго входного устройства 5. Благодаря обработке данных от первого входного устройства 3 процессор 7 выполнен с возможностью определения, имеется ли в компоновке с множеством шин ток короткого замыкания. Процессор 7 может дополнительно включать в себя программное обеспечение, которое при исполнении осуществляет способ выбора защитных зон в компоновке с множеством шин, как подробнее описывается ниже.

Устройство 1 дополнительно содержит выходное устройство 9. Выходное устройство 9 выполнено с возможностью выдачи команд размыкания для размыкания одного или более прерывателей цепи в компоновке с множеством шин.

Далее со ссылкой на фиг.2 описывается пример компоновки с множеством шин, в которой защитные зоны могут быть выбраны или определены в соответствии со способами, представленными в настоящем документе. Однако необходимо отметить, что представленные в настоящем документе способы и устройство могут в равной степени эффективно использоваться в других компоновках с множеством шин, содержащих меньшее или большее число секций, разъединителей и/или ячеек.

На фиг.2 изображен пример компоновки 11 с множеством шин, которая может защищаться, контролироваться и управляться с помощью устройства 1.

Представленная в качестве примера компоновка 11 с множеством шин содержит множество шинных зон ZA1, ZB1, ZC1 и ZA2, ZB2, ZC2. В настоящем примере компоновка 11 шин содержит две секции, но может также иметь и более двух секций. При этом компоновка 11 шин содержит первую секцию S-1 и вторую секцию S-2. Первая секция S-1 содержит шинные зоны ZA1, ZB1 и ZC1. Вторая секция S-2 содержит шинные зоны ZA2, ZB2 и ZC2.

Первая секция S-1 и вторая секция S-2 могут селективно подключаться с помощью секционирующих разъединителей QBS-1, QBS-2 и QBS-3. В частности, разъединитель QBS-1 выполнен с возможностью селективного подключения шинных зон ZA1 и ZA2. Разъединитель QBS-2 выполнен с возможностью селективного подключения ZB1 и ZB2. Разъединитель QBS-3 выполнен с возможностью селективного подключения ZC1 и ZC2. Каждый разъединитель QBS-1, QBS-2 и QBS-3 может контролироваться и управляться с помощью устройства 1 или аналогичного контрольного устройства.

Компоновка 11 с множеством шин дополнительно содержит множество разъединителей QB, таких как QB-1, QB-2 и QB-3. Разъединители QB выполнены с возможностью селективного подключения измерительных трансформаторов в ячейках к шинным зонам в секции.

Компоновка с множеством шин в настоящем примере содержит множество ячеек FB-1, BC-1, BS, BC-2 и FB-2. Ячейки могут подключаться к шинным зонам с помощью разъединителей QB.

Первая ячейка FB-1 питающей линии может подключаться к первой секции S-1. Первая ячейка FB-1 питающей линии является ячейкой, которая может соединять компоновку 11 с множеством шин с питающей линией, например, распределительной сетью или передающей сетью.

Ячейка ВС-1 шинного соединителя может подключаться к секции S-1. Ячейка ВС-1 шинного соединителя может подключаться к шинным зонам в первой секции S-1, например, в целях переключения первой секции S-1.

Ячейка BS шинной секции, в которой два комплекта измерительных трансформаторов СТ4 и СТ5 расположены с обеих сторон соответствующего прерывателя цепи, может соединяться и с первой секцией S-1, и со второй секцией S-2.

Аналогичным образом ячейка ВС-2 шинного соединителя может подключаться к секции S-2. Ячейка ВС-2 шинного соединителя может подключаться к шинным зонам во второй секции S-2, например, в целях переключения второй секции S-2.

Вторая ячейка FB-2 питающей линии может подключаться ко второй секции S-2.

Каждая вышеуказанная ячейка содержит измерительные трансформаторы, т.е. трансформаторы СТ1, СТ2, СТ3, СТ4, СТ5, СТ6, СТ7 и СТ8 тока, которые распределены в ячейках в настоящем примере. Каждая ячейка также содержит защитные устройства, такие как прерыватели цепи QA.

Компоновка 11 с множеством шин дополнительно содержит устройство 1. Для упрощения рассмотрения чертежа к первой ячейке FB-1 питающей линии на фиг.2 подключено только устройство 1. Однако необходимо отметить, что как правило устройство 1 может подключаться ко всем ячейкам и всем СТ для защиты, контроля и управления всей компоновкой 11 с множеством шин. В соответствии с другим вариантом, компоновка с множеством шин может содержать множество устройств 1, каждое из которых соединяется с одной или более ячеек, причем множество устройств должно связываться друг с другом или с центральным управляющим блоком с целью получения полного представления о компоновке с множеством шин.

Первый вход 3 устройства 1 соединен с СТ для приема от них измерительного сигнала. Второе входное устройство 5 соединено с прерывателями цепи, такими как QA-1 на иллюстрации фиг.2, с целью приема данных о состоянии от прерывателя цепи QA-1, например, данных о том, разомкнут он или замкнут. Второе входное устройство может быть соединено с одним или более блоков ячеек с целью приема первых данных о соединении, содержащих информацию, относящуюся к рабочему состоянию разъединителей. Кроме того, выходное устройство 9 устройства 1 выполнено с возможностью размыкания прерывателя цепи QA-1, т.е. размыкания в случае, если, например, с помощью измерительного трансформатора СТ1 обнаружен ток короткого замыкания.

Необходимо отметить, что представленный в настоящем документе способ выбора защитных зон может использоваться для более сложных конфигураций компоновки с множеством шин, чем компоновка 11 с множеством шин, приведенная в настоящем документе в качестве примера. Например, предоставляемая компанией ABB® модель IED REB670 при реализации настоящего способа может обеспечивать выбор защитных зон для множества - вплоть до 48 - ячеек в подстанции с тремя системами шин при использовании шести шинных зон. Аппаратура контроля, например, IED, как правило, ограничивает применение представленного в настоящем документе способа, в то время как настоящий способ может использоваться для любого типа конфигураций компоновки с множеством шин.

С помощью представленного в настоящем документе способа возможен структурированный сбор данных, относящихся к динамической конфигурации компоновки с множеством шин. Под динамической конфигурацией подразумевается то, как каждый измерительный трансформатор соединен с шинными зонами в каждой ячейке, а также соединение шинных зон между смежными секциями. В настоящем изобретении предлагается способ простого динамического выбора защитных зон в компоновке с множеством шин с помощью собранных данных. Упомянутый способ подробнее излагается ниже.

На фиг.3 изображена первая структура данных в виде матрицы В, называемой также матрицей выделения ячеек. Изображенная на фиг.3 первая структура данных является примером структуры данных, подходящей для представления первых данных о соединении для компоновки 11 с множеством шин на фиг.2.

Далее также будет упоминаться фиг.4, которая иллюстрирует блок-схему примера способа выбора защитных зон в компоновке с множеством шин.

На этапе S1 устройство 1 может принимать первые данные о соединении на свое первое входное устройство 3. Первые данные о соединении могут включать в себя информацию, относящуюся к рабочему состоянию соединений измерительного трансформатора с шинной зоной. Например, на фиг.2 устройство 1 может принимать первые данные о соединении, которые содержат информацию о том, что СТ в первой ячейке FB-1 питающей линии подключен к шинным зонам ZA-1 и ZB-1 в первой секции S-1, поскольку рабочее состояние соответствующего разъединителя QB-1, QB-2 является замкнутым.

Первые данные о соединении импортируются в первую структуру данных и размещаются в ней в соответствии с предварительно заданным порядком. В одном варианте осуществления первые данные о соединении размещаются в первой структуре данных таким образом, что легко можно определить, например, путем сканирования первой структуры данных без какой-либо дополнительной обработки данных, с каким измерительным трансформатором из нескольких измерительных трансформаторов в ячейке соединена шинная зона.

В настоящем примере каждая ячейка связана с соответствующей строкой матрицы в первой структуре данных. Столбцы соответствуют шинным зонам и информации о секции.

В настоящем примере структуры данных каждая ячейка однозначно определяется с помощью двух параметров секции следующим образом.

Если параметры секции представляют собой комбинацию целочисленных 1 и 0, ячейка является ячейкой питающей линии шины, такой как первая ячейка FB-1 питающей линии в первой секции S-1 в соответствии с примером на фиг.2. Соответствующие первые данные о соединении вводятся в первую структуру данных в первой строке.

Соединение между шинной зоной и измерительным трансформатором посредством разъединителя QA сохраняется в виде целочисленной 1 в элементе в матрице выделения ячеек, что соответствует соединению конкретного измерительного трансформатора с шинной зоной. Измерительный трансформатор, который не соединен с шинной зоной в секции, в которой расположена шинная зона, сохраняется в виде 0 в положении матрицы выделения ячеек, соответствующем соединению конкретного измерительного трансформатора с шинной зоной. Таким образом, в соответствии с примером на фиг.2 в каждом втором и третьем столбце в первой строке матрицы выделения ячеек сохраняется целочисленная 1. Поскольку имеется лишь один измерительный трансформатор, т.е. СТ1 в ячейке FB-1 питающей линии, в остальных положениях в первой строке матрицы выделения ячеек сохраняется 0.

Если оба параметра секции являются целочисленными 1, либо оба являются целочисленными 2, ячейка является ячейкой шинного соединителя, такой как ячейка шинного соединителя ВС-1 или ВС-2. Целочисленная 1 или 2 обозначает секцию, которой принадлежит каждый измерительный трансформатор в ячейке шинного соединителя в случае двухсекционной компоновки с множеством шин. Целочисленная 1 означает, что измерительный трансформатор в ячейке шинного соединителя принадлежит первой секции S-1. Целочисленная 2 означает, что измерительный трансформатор в ячейке шинного соединителя принадлежит второй секции S-2.

Первый набор шинных зон ZA, ZB и ZC во второй строке матрицы выделения ячеек означает соединения шинных зон ZA1-ZC1 с левым ответвлением первой ячейки ВС-1 шинного соединителя на однолинейной схеме на фиг.2, т.е. с измерительными трансформаторами СТ2 и СТ3. Второй набор шинных зон ZA, ZB и ZC во второй строке матрицы выделения ячеек означает соединения шинных зон ZA1-ZC1 с правым ответвлением первой ячейки ВС-1 шинного соединителя на однолинейной схеме на фиг.2.

Шинная зона ZA1 соединена с измерительным трансформатором СТ2 в левом ответвлении первой ячейки ВС-1 шинного соединителя, как обозначено целочисленной 1 в матрице выделения ячеек в строке 2, столбце 2. Шинная зона ZC1 соединена с правым ответвлением первой ячейки ВС-1 шинного соединителя, как обозначено целым числом в матрице выделения ячеек в строке 2, столбце 8.

Если параметры секции в первом и пятом столбце различаются, но не являются нулевыми, например, 1 и 2, ячейка является ячейкой шинной секции, такой как ячейка BS шинной секции. Различные целые числа означают, что ячейка может соединяться с различными секциями, такими как первая секция S-1 и вторая секция S-2.

Первый набор ZA-ZC в третьей строке матрицы выделения ячеек означает шинные зоны ZA1-ZC1. Второй набор ZA-ZC в третьей строке матрицы выделения ячеек означает шинные зоны ZA2-ZC2. Приведенный на фиг.2 пример предполагает, что левый трансформатор СТ4 в ячейке BS шинной секции соединен с ZA1 в секции S-1, а правый трансформатор СТ5 соединен с ZC1 в секции S-2. Поэтому в соответствующей строке - строке 3, колонке 2 и строке 3, колонке 8 - сохранена целочисленная 1. Остальные положения в третьей строке, представляющей шинные зоны, содержат элементы, являющиеся 0.

Необходимо отметить, что первая структура данных, т.е. матрица выделения ячеек, может быть представлена иными способами, чем в вышеописанном примере. Матрица выделения ячеек может, например, являться транспонированной, возможны также и другие варианты. Положения матрицы выделения ячеек могут при этом быть связаны с шинными зонами различными способами для описания соединений между измерительными трансформаторами в ячейках и шинными зонами.

На факультативном этапе, который выполняется лишь в случаях, когда компоновка с множеством шин содержит, по меньшей мере, две секции, устройством 1 принимаются вторые данные о соединении. Вторые данные о соединении содержат информацию, относящуюся к рабочему состоянию межсекционных шинных соединений.

Обычно межсекционные шинные соединения реализуются посредством соединения соответствующих смежных шинных зон. На фиг.3 соответствующими смежными шинными зонами являются ZA1 и ZA2; ZB1 и ZB2; и ZC1 и ZC2. Как правило, соответствующие смежные шинные зоны представляют собой те шинные зоны, которые обычно представлены вдоль одной и той же линии на однолинейной схеме.

Соответствующие шинные зоны могут соединяться посредством разъединителей QBS-1, QBS-2 и QBS-3.

В компоновке 11 с множеством шин на фиг.2 ни один из разъединителей QBS-1, QBS-2 и QBS-3 не замкнут. Поэтому в случае конфигурации компоновки с множеством шин, изображенной на фиг.2, вторые данные о соединении указывают на то, что межсекционные соединения между соответствующими шинными зонами в смежных секциях отсутствуют.

На факультативном этапе устройство 1 принимает командную информацию, содержащую команды попарного объединения зон. Такие команды могут вводиться через управляющую систему, к которой подключено устройство 1. В качестве альтернативы, команды могут вводиться непосредственно в устройство 1. Командная информация содержит выбираемую пользователем информацию об объединении шин.

На втором этапе S2 по первым данным о соединении устанавливаются все пары соединений между шинными зонами в каждой секции. Кроме того, в настоящем примере по вторым данным о соединении устанавливается наличие двух секций и пары межсекционных соединений между соответствующими шинными зонами в смежных секциях. В случае, если принята командная информация, включающая в себя команды объединения шинных зон, этап S2 определения также учитывает командную информацию при определении всех пар соединений между шинными зонами.

В одном варианте осуществления этап S2 определения может включать в себя сканирование первой структуры данных, в результате которого определяется, что шинная зона соединена с другой шинной зоной, если заданная величина в некотором положении в структуре данных, содержащей данные о соединении шины с измерительным трансформатором, равна некоторой величине в другом положении - в той же строке или том же столбце - в структуре данных, содержащей данные о соединении шины с измерительным трансформатором.

Определение на этапе S2 может выполняться процессором 7 устройства 1. Определение всех соединений в каждой секции может выполняться посредством использования матрицы выделения ячеек. Например, в примере матрицы выделения ячеек на фиг.3 можно увидеть, что шинные зоны ZA1 и ZB1 соединены через первую ячейку FB-1 питающей линии. Шинная зона ZA1 соединена с шинной зоной ZC1 через ячейку ВС-1 шинного соединителя, т.е. через измерительный трансформатор СТ3. Кроме того, шинные зоны ZA2 и ZB2 соединены через ячейку ВС-2 шинного соединителя.

На третьем этапе S3 сравниваются данные, представляющие пары соединений шинной зоны с шинной зоной. Предпочтительно пары соединений шинной зоны с шинной зоной размещаются во второй структуре данных, такой как вектор I, как объясняется ниже. Этап S3 сравнения может выполняться до или после размещения данных во второй структуре данных.

В примере на фиг.2 имеются девять возможных пар соединений шинной зоны с шинной зоной. Парами в первой секции S-1 являются ZA1 - ZB1, ZA1 - ZC1 и ZB1 - ZC1. Парами во второй секции S-2 являются ZA2 - ZB2, ZA2 - ZC2 и ZB2 - ZC2. Перекрестными парами, т.е. парами, которые могут соединяться с соответствующими шинными зонами в смежных секциях, являются ZA1 - ZA2, ZB1 - ZB2 и ZC1 - ZC2.

Активное в данный момент соединение, т.е. при котором разъединитель находится в своем замкнутом состоянии, может, например, быть представлено целочисленной 1, а если две шинные зоны разъединены, оно может быть представлен целочисленным 0. Каждую шинную зону для упрощения можно обозначить целым числом от 1 до 6. Например, ZA1 может быть связана с целым числом 1, ZB1 может быть связана с целым числом 2, ZC1 может быть связана с целым числом 3, ZA2 может быть связана с целым числом 4 и т.д.

При этом вторая структура данных, как правило, может описываться вектором

I = [x_1,2 x_1,3 x_2,3 x_4,5 x_4,6 x_5,6 x_1,4 x_2,5 x_3,6] (1)

где каждое положение представляет пару шинных соединений, как объяснено выше. Например, первый элемент x_1,2 представляет соединение между ZA1 и ZB1. Элементы второй структуры данных могут иметь предварительно заданный порядок. Каждое положение второй структуры данных при этом представляет соединение между двумя отдельными шинными зонами. Целое число 1 в любом положении во второй структуре данных может представлять соединение между соответствующими шинными зонами. Целое число 0 в любом положении во второй структуре данных может означать, что соответствующие шинные зоны разъединены.

Следовательно, в примере на фиг.2 вторая структура данных, основанная на первых данных о соединении и вторых данных о соединении, может иметь следующий вид

I = [1 1 0 1 0 0 0 0 0]. (2)

В установленном теоретическом представлении и на основе обозначения шинных зон ZA1-ZC2, имеющих номера 1-6, вектор I можно выразить следующим образом

I = [{1,2} {1,3} Ø {4,5} Ø Ø Ø Ø]. (3)

Как указано выше, вторая структура данных может использоваться для сравнения каждой пары соединенных шинных зон. Сравнение может выполняться по элементам во второй структуре данных посредством установленной теоретической операции пересечения подмножеств вектора I.

Если две пары дают непустой результат вычисления, т.е. имеют непустое пересечение, на этапе S4 эти пары выделяются защитной зоне для компоновки с множеством шин. Любая пара, имеющая непустое пересечение с другой парой, выделяется той же защитной зоне. Таким образом, на этапе S4 может быть задано несколько непересекающихся защитных зон.

В примере приведенного выше уравнения (3) первые два элемента объединяются в защитную зону, содержащую шинные зоны 1, 2 и 3. Четвертый элемент задает вторую защитную зону, содержащую шинные зоны 4 и 5.

На пятом этапе S5 любая шинная зона, которая не связана с любой иной шинной зоной, выделяется для задания защитной зоны. В случае уравнения (3) шинная зона 6 не соединяется ни с какой иной шинной зоной и, следовательно, задает одну защитную зону. Таким образом, защитными зонами для примера на фиг.2 становятся ZA1, ZB1, ZC1 в качестве первой защитной зоны, ZA2, ZB2 в качестве второй защитной зоны и ZC2 в качестве третьей защитной зоны.

На шестом этапе S6 каждый измерительный трансформатор, который соединен с шинной зоной, выделяется соответствующей защитной зоне.

Отображение выделения защитным зонам измерительных трансформаторов может быть представлено в такой структуре данных, как матрица.

При реализации описанных в настоящем документе способов следует также принимать во внимание нижеследующее в тех случаях, когда имеется так называемое параллельное соединение в шинной секции или ячейке шинного соединителя, т.е. в случаях, когда либо 1) в шинной секции или ячейке шинного соединителя имеется лишь один измерительный трансформатор, причем этот измерительный трансформатор соединен с защитной зоной, содержащей множество шинных зон, либо 2) в шинной секции или ячейке шинного соединителя имеются два измерительных трансформатора, при этом они оба назначены одной и той же защитной зоне.

В тех случаях, когда имеется такое параллельное соединение, состояние параллельного соединения должно передаваться для обеспечения того, чтобы соответствующее измерение (измерения) тока или напряжения измерительного трансформатора принудительно устанавливалось на ноль при соответствующем вычислении дифференциальной защиты. С другой стороны, в случае короткого замыкания на шине, так или иначе, на шинную секцию или ячейку шинного соединителя должна отправляться команда размыкания, даже если имеется параллельное соединение.

С помощью настоящего способа выбора защитных зон обеспечивается простой способ выбора защитных зон, благодаря которому может обеспечиваться эффективное устранение неисправностей в компоновке с множеством шин, имеющей сложную конфигурацию.

Специалисту ясно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными примерами. Наоборот, в пределах объема прилагаемой формулы изобретения возможны различные варианты осуществления.

Настоящее изобретение относится к способу выбора защитных зон в компоновке с множеством шин (11), при этом компоновка с множеством шин содержит шинные зоны (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2) и ячейки (FB-1, BC-1, BS, BC-2, FB-2), соединяемые с шинными зонами (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2), при этом ячейки (FB-1, BC-1, BS, BC-2, FB-2) содержат измерительные трансформаторы (CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, CT7, CT8). Данный способ включает в себя этапы: получения первых данных о соединении, содержащих информацию о рабочем состоянии соединений измерительного трансформатора с шинной зоной; установления всех пар подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной на основе первых данных о соединении; сравнения данных, соответствующих парам подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной; выделения - на основе сравнения - каждой пары шинных зон, которая имеет шинную зону, являющуюся общей, по меньшей мере, с другой парой подключенного соединения шинной зоны с шинной зоной, соответствующей защитной зоне; и назначение любой шинной зоны, которая не подключена ни к какой иной шинной зоне, защитной зоной. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ выбора защитных зон в компоновке (11) с множеством шин, при этом компоновка с множеством шин содержит шинные зоны (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2) и ячейки (FB-1, ВС-1, BS, ВС-2, FB-2), соединяемые с шинными зонами (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2), при этом ячейки (FB-1, ВС-1, BS, ВС-2, FB-2) содержат измерительные трансформаторы (СТ1, СТ2, СТ3, СТ4, СТ5, СТ6, СТ7, СТ8), причем данный способ включает в себя:
прием (S1) первых данных о соединении, содержащих информацию о рабочем состоянии соединений измерительного трансформатора с шинной зоной,
определение (S2) всех пар подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной на основе первых данных о соединении,
сравнение (S3) данных, представляющих пары соединений шинной зоны с шинной зоной,
выделение (S4) - на основе сравнения (S3) - каждой пары шинных зон, которая имеет шинную зону, являющуюся общей, по меньшей мере, с другой парой соединения шинной зоны с шинной зоной, соответствующей защитной зоне, и
задание (S5) любой шинной зоны, которая не подключена ни к какой иной шинной зоне, в качестве защитной зоны.

2. Способ по п. 1, включающий в себя выделение (S6) каждого измерительного трансформатора, который соединен с шинной зоной, защитной зоне упомянутой шинной зоны путем использования первых данных о соединении.

3. Способ по п. 1 или 2, включающий в себя размещение первых данных о соединении в первой структуре данных в предварительно заданном порядке.

4. Способ по п. 3, в котором этап определения включает в себя сканирование первой структуры данных, при помощи которого определяется шинная зона, которая должна быть соединена с другой шинной зоной, если предварительно заданная величина в некотором положении в структуре данных, содержащей данные о соединении шины с измерительным трансформатором, равна некоторой величине в другом положении - в той же строке или том же столбце - в структуре данных, содержащей данные о соединении шины с измерительным трансформатором.

5. Способ по п. 1 или 2, включающий в себя размещение данных, представляющих пары соединений шинной зоны с шинной зоной, во второй структуре данных в соответствии с предварительно заданным порядком.

6. Способ по п. 1 или 2, в котором сравнение основано на заданной теоретической операции пересечения данных, представляющих пары соединений шинной зоны с шинной зоной.

7. Способ по п. 6, в котором выделение основано на заданной теоретической операции объединения таких данных, представляющих пары соединений шинной зоны с шинной зоной, которые на этапе сравнения имеют непустое пересечение.

8. Способ по п. 1 или 2, причем компоновка с множеством шин дополнительно содержит, по меньшей мере, две секции, и способ включает в себя прием вторых данных о соединении, относящихся ко всем соединениям между соответствующими шинными зонами в смежных секциях, а этап (S3) определения всех пар соединений шины с шинной зоной дополнительно основан на вторых данных о соединении.

9. Способ по п. 1 или 2, включающий в себя прием командных данных, содержащих команды объединения шинных зон, причем этап (S3) определения всех пар подключенных соединений шинной зоны включает в себя такие пары шинных зон, которые должны объединяться в соответствии с командными данными.

10. Компьютерно-считываемый носитель данных, содержащий инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру выполнять способ по любому из пп. 1-9.

11. Устройство (1) для выбора защитных зон в компоновке (11) с множеством шин, при этом компоновка с множеством шин содержит шинные зоны (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2) и ячейки (FB-1, ВС-1, BS, ВС-2, FB-2), соединяемые с шинными зонами (ZA1, ZB1, ZC1, ZA2, ZB2, ZC2), при этом ячейки (FB-1, ВС-1, BS, ВС-2, FB-2) содержат измерительные трансформаторы (СТ1, СТ2, СТ3, СТ4, СТ5, СТ6, СТ7, СТ8), причем упомянутое устройство (1) включает в себя:
входное устройство (5), выполненное с возможностью приема первых данных о соединении, содержащих информацию о рабочем состоянии соединений измерительного трансформатора с шинной зоной, и
процессор (7), выполненный с возможностью:
- определения всех пар подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной на основе первых данных о соединении,
- сравнения данных, представляющих пары подключенных соединений шинной зоны с шинной зоной,
- выделения каждой пары шинных зон, которая имеет шинную зону, являющуюся общей, по меньшей мере, с другой парой подключенного соединения шинной зоны с шинной зоной, соответствующей защитной зоне на основе сравниваемых данных, и
- задания любой шинной зоны, которая не подключена ни к какой иной шинной зоне, в качестве защитной зоны.

12. Устройство (1) по п. 11, причем процессор (7) выполнен с возможностью выделения каждого измерительного трансформатора, соединенного с шинной зоной, ассоциированной защитной зоне путем использования первых данных о соединении.