專利名稱：對(duì)保護(hù)繼電器操作的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)保護(hù)繼電器的控制，并且更具體地涉及對(duì)電網(wǎng)中工作的保護(hù)繼電器 的控制。
背景技術(shù)：
繼電器用于例如電網(wǎng)和器件的保護(hù)。繼電器保護(hù)函數(shù)可以被實(shí)施為常數(shù)時(shí)間函 數(shù)，其中操作時(shí)間不依賴于特征測量(諸如電流、電壓或頻率)的值?；蛘?，當(dāng)操作時(shí)間 逆反地依賴于測量信號(hào)的幅度時(shí)，繼電器保護(hù)函數(shù)可以是反時(shí)限依賴的(inverse-time dependent)0基于反時(shí)限的算法分析通常基于以下假定電流或超過設(shè)置的電流閾值的過電流 或低于設(shè)置的電流閾值的欠電流在測量時(shí)間期間是常量。這在理論計(jì)算與實(shí)現(xiàn)之間產(chǎn)生了 簡單的相似性。然而實(shí)際上，特征測量幅度水平的波動(dòng)和變化產(chǎn)生了器件的實(shí)現(xiàn)的操作時(shí) 間。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種方法以及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，以便緩解以上缺
點(diǎn)ο一方面，提供了一種控制保護(hù)繼電器的方法，該方法包括輸入輸入特征量、利用 計(jì)算等式確定保護(hù)繼電器的觸發(fā)條件，對(duì)于過函數(shù)(overfimction)測量，該計(jì)算等式的 值當(dāng)輸入特征量超過第一閾值時(shí)增大，而當(dāng)輸入特征量低于第二閾值時(shí)減小，對(duì)于欠函數(shù) (underfunction)測量，該計(jì)算等式的值當(dāng)輸入特征量低于第一閾值時(shí)增大，而當(dāng)輸入特征 量超過第二閾值時(shí)減小。另一方面，提供了一種保護(hù)繼電器，該保護(hù)繼電器包括用于輸入輸入特征量的裝 置、用于利用計(jì)算等式確定保護(hù)繼電器的觸發(fā)條件的裝置，對(duì)于過函數(shù)測量，該計(jì)算等式被 配置為當(dāng)輸入特征量超過第一閾值時(shí)增大，而當(dāng)輸入特征量低于第二閾值時(shí)減小，對(duì)于欠 函數(shù)測量，該計(jì)算等式被配置為當(dāng)輸入特征量低于第一閾值時(shí)增大，而當(dāng)輸入特征量超過 第二閾值時(shí)減小。
下面將參照附圖通過優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在附圖中圖1示出了電子器件的狀態(tài)圖；圖2示出了電子器件的另一個(gè)狀態(tài)圖；圖3示出了信號(hào)幅度對(duì)時(shí)間的依賴關(guān)系的示例；圖4示出了方法的實(shí)施例；并且圖5示出了裝置的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了保護(hù)繼電器的狀態(tài)圖的實(shí)施例。保護(hù)繼電器輸入特征量，根據(jù)該特征 量可以在保護(hù)繼電器中執(zhí)行操作決定和不同的功能性。在下面的圖和說明中，特征量是電 流，但還可以是某種其它測量，諸如電壓、頻率、或溫度。下面，關(guān)于過電流繼電器(也就是 過函數(shù)是過電流)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。本發(fā)明還可以應(yīng)用于欠函數(shù)繼電器，諸如欠電流繼 電器，在該情況下操作是與以下所說明的方式相反的。在圖1的簡化的狀態(tài)圖中描繪了四個(gè)狀態(tài)。在初始狀態(tài)下，器件還未使用。當(dāng)器 件被使用(也就是被耦合到要使用的系統(tǒng)上)時(shí)，執(zhí)行到起作用狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換“1”。在起 作用狀態(tài)中，器件正在測量器件的操作所依賴的特征量。如果繼電器響應(yīng)于過函數(shù)測量，諸 如過電流，那么器件將會(huì)對(duì)超過電流閾值的電流作出反應(yīng)。響應(yīng)于欠函數(shù)測量的繼電器的 示例是欠電流繼電器，該欠電流繼電器將會(huì)對(duì)低于閾值的電流作出反應(yīng)。從起作用狀態(tài)到拾取狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換“2”描繪了電流水平超過啟動(dòng)閾值的情形。 在狀態(tài)轉(zhuǎn)換“3”和“4”中，器件被保持在拾取狀態(tài)。在“3”中，等式15的分子增大，但是分 子值還未超過分母值。在此狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，輸入變量的值高于啟動(dòng)閾值。滯后區(qū)域可以被引入到啟動(dòng)閾值附近，從而防止由于在啟動(dòng)閾值附近振蕩的電流 而產(chǎn)生的不必要的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。對(duì)于過函數(shù)，滯后向下拓寬信號(hào)范圍，而對(duì)于欠函數(shù)則是向上 拓寬信號(hào)范圍。狀態(tài)轉(zhuǎn)換“4”描述電流位于滯后區(qū)域內(nèi)的情形，例如如果已設(shè)置了 2%的滯 后，該滯后區(qū)域可以是例如在啟動(dòng)閾值之下的2%?？商孢x地，滯后區(qū)域可以延伸到啟動(dòng)閾 值的兩側(cè)，在以上示例中該滯后區(qū)域?qū)?huì)給出+/-2%的區(qū)域。滯后設(shè)置可以是工廠設(shè)置值，它可以基于變壓器測量的不準(zhǔn)確度等而被確定。在 理想的情況下，從純算法的觀點(diǎn)來看，滯后甚至可以被設(shè)置為零，但是在實(shí)踐中它可能被設(shè) 置為大于零的值。在這段時(shí)間內(nèi)，等式15的比被凍結(jié)，也就是它既不增大也不減小。當(dāng)?shù)仁?5的分子值最后超過同一等式的分母值時(shí)，拾取_ >操作的狀態(tài)轉(zhuǎn)換“5” 被執(zhí)行。如箭頭“6”所示地保持操作狀態(tài)，同時(shí)信號(hào)保持在啟動(dòng)閾值減去滯后值之上。如果輸入信號(hào)值落到啟動(dòng)閾值減去滯后值之下，那么狀態(tài)改變?yōu)槠鹱饔?，如箭頭 “7”所指示的。可替選地，在操作狀態(tài)中可以使用與用在拾取狀態(tài)中的滯后值不同的滯后值 來將操作重置返回到起作用。在另一個(gè)實(shí)施例中，重置型等式可以應(yīng)用于此。在此情況下， 首先通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換“12”達(dá)到重置操作狀態(tài)，然后遵循使等式15的分子逐漸降低到零的重 置等式，從而導(dǎo)致由箭頭“ 13”示出的重置操作_ >起作用的狀態(tài)改變。當(dāng)電流落到減去滯后值的閾值之下時(shí)，可以從拾取狀態(tài)到達(dá)降落狀態(tài)，如箭頭“8” 所指示的。在降落狀態(tài)中，引入兩個(gè)內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換9和10以及第三轉(zhuǎn)換14。第一轉(zhuǎn)換“9”描 述了輸入信號(hào)位于滯后區(qū)域中的情形，其結(jié)果是等式15的分子/分母的計(jì)算被凍結(jié)，而如 果信號(hào)幅度再次超過啟動(dòng)閾值那么隨后是相反的狀態(tài)轉(zhuǎn)換“14”。狀態(tài)“10”描述了輸入值 低于啟動(dòng)閾值并且位于滯后區(qū)域外的情況，其結(jié)果是在此狀態(tài)下等式15的比值被降低。如果等式15的分子值達(dá)到0，那么器件被重置，其結(jié)果是器件返回到起作用的狀 態(tài)。下面，在數(shù)學(xué)上對(duì)操作進(jìn)行解釋。我們可以為電流繼電器定義兩個(gè)單獨(dú)的等式 操作等式(1)以及重置等式(5)，其也由標(biāo)準(zhǔn)引入。它們依賴于信號(hào)，也就是特征測量量，從而使操作等式僅對(duì)啟動(dòng)閾值以上的信號(hào)幅度比(I相對(duì)I >)有效，而重置等式僅對(duì)啟動(dòng) 閾值以下的信號(hào)幅度比有效。操作等式的上限取決于未飽和的情況下的變壓器動(dòng)態(tài)測量 準(zhǔn)確度，而重置等式的下限為零。因?yàn)闇髤^(qū)域在操作區(qū)域之間產(chǎn)生自然的“灰區(qū)域(gray region) ”，所以一次只有一個(gè)等式是有效的。我們從最終等式15的增量方面開始，即解釋 怎樣構(gòu)建操作等式。 過電流繼電器的操作等式具有基本形式(1)
其中，
t(I)以秒為單位給出了操作時(shí)間 k是函數(shù)的可設(shè)置的時(shí)間乘數(shù) a、b、p、c是曲線參數(shù) I是輸入到等式的測量的電流 I>是可由使用者設(shè)置的電流的啟動(dòng)閾值。 等式⑴可以以形式⑵寫出
k*
(2) f(I)>=
I
a
"ν
+ k*b
■c
K^ > J在此我們可以看到操作時(shí)間(也就是在假定常量輸入信號(hào)幅度下到達(dá)操作狀態(tài) 的時(shí)間)逆反地依賴于電流I。因此，電流越大，達(dá)到繼電器的操作的時(shí)間t越短?？梢岳L 出具有此等式中不同參數(shù)的曲線。這些曲線可以作為常量信號(hào)幅度比的函數(shù)而被繪出。然 而實(shí)際上，電流可以隨時(shí)間波動(dòng)，從而通過逐次積分導(dǎo)致曲線的實(shí)現(xiàn)。等式(2)可以以形式(3)寫出 (3) (OT + MayC-k*b)*
f J
I>
e>=k*a其中，OT是操作時(shí)間，并且delayC是延遲補(bǔ)償。操作時(shí)間表示自電流超過啟動(dòng)閾值并且因此器件執(zhí)行到拾取狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換起 已經(jīng)過去的時(shí)間。延遲補(bǔ)償表示系統(tǒng)延遲，當(dāng)器件的操作如根據(jù)這樣做的命令所計(jì)算的那 樣實(shí)際開始時(shí)，該系統(tǒng)延遲是完全的實(shí)現(xiàn)延遲。在此情況下，它補(bǔ)償測量延遲?？砂ㄔ谶@ 個(gè)相同變量中的另一個(gè)延遲是輸出繼電器延遲，該輸出繼電器延遲也可以通過縮短計(jì)算操 作時(shí)間而得到補(bǔ)償。關(guān)于延遲補(bǔ)償?shù)囊环矫媸窃搮?shù)在執(zhí)行過程中保持不變。
6
當(dāng)考慮到計(jì)算包含若干逐次積分時(shí)，等式(3)可以寫為(4) 其中，η是逐次執(zhí)行區(qū)間的數(shù)目。在等式(4)中，I與I >之間的關(guān)系(也就是“電流比”)在時(shí)間上積分。積分能 夠在η個(gè)逐次執(zhí)行區(qū)間進(jìn)行。由此可以有效地考慮到電流的波動(dòng)。等式(4)現(xiàn)在示出了對(duì)應(yīng)于圖1中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換3的累積計(jì)數(shù)器的增量方面。當(dāng)電 流在啟動(dòng)閾值以上時(shí)，增量計(jì)數(shù)器處于工作中。然而，在電流在減去滯后的啟動(dòng)閾值設(shè)置之下的期間段內(nèi)，等式15的分子減小， 如圖1中的內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換10所示。這種類型的遞減函數(shù)、重置函數(shù)可以用以下形式寫出 其中，t(I)以秒為單位給出重置時(shí)間k是函數(shù)的可設(shè)置的時(shí)間乘數(shù)(相同的乘數(shù)被用于操作時(shí)間計(jì)算)tr、pr、cr是曲線參數(shù)I是輸入到等式的測量的電流I >是電流的可設(shè)置啟動(dòng)閾值。過電流保護(hù)函數(shù)的操作條件可以由稱為“開始持續(xù)時(shí)間”的術(shù)語來定義，“開始持 續(xù)時(shí)間”是指示在特定的時(shí)刻該器件距離操作有多久的變量。例如，如果已經(jīng)得出根據(jù)等 式(1)計(jì)算出的曲線操作時(shí)間對(duì)于常量輸入信號(hào)是1秒，那么從這個(gè)特定的輸入信號(hào)幅度 水平開始，在半秒之后“開始持續(xù)時(shí)間”具有50%的值并且在0. 75秒之后其值將是75%。 因此，“開始持續(xù)時(shí)間”從0%進(jìn)行到100%，由此在0%處器件被重置，而在100%處器件被 配置為操作。因此變量“開始持續(xù)時(shí)間”的目的在于指示在保持相同的常量信號(hào)水平的情 況下器件距離操作多近。然而，由于信號(hào)波動(dòng)，這種估計(jì)不一定能實(shí)現(xiàn)。同樣，在操作過程 中的降落時(shí)間段使操作時(shí)間變長，從而實(shí)際上“開始持續(xù)時(shí)間”的定義可以被延伸為也包括 降落時(shí)間段。于是開始持續(xù)時(shí)間可以被定義為開始持續(xù)時(shí)間=(積分操作時(shí)間-積分重 置時(shí)間)/總操作時(shí)間。因此，狀態(tài)轉(zhuǎn)換降落_ >起作用可以發(fā)生在“積分操作時(shí)間”減去 “積分重置時(shí)間” =>0時(shí)，并且拾取->操作發(fā)生在(積分操作時(shí)間-積分重置時(shí)間)= 總操作時(shí)間時(shí)。在此條件的基礎(chǔ)上，可以發(fā)現(xiàn)，盡管在此背景下的總操作時(shí)間是線性函數(shù)， 但是作為操作和重置等式的導(dǎo)數(shù)的分子(積分操作時(shí)間-積分重置時(shí)間)具有指數(shù)增加的 特性，這可以在下文中看出。
等式⑴到(4)的積分操作時(shí)間以及等式(5)的積分重置時(shí)間可以組合成如下的 單個(gè)計(jì)數(shù)器。當(dāng)電流比(I/I >)被縮寫為M時(shí)，等式(1)可以寫為m
M 可以通過將η寫為operCounter并且將taskTime (這是先前提到的執(zhí)行時(shí)間/周 期的同義詞)概念包括到等式中而寫出等式(6)，我們將得到操作不等式(7)(operCounter+delayC)* Σ (Mp_c) ^ Σ (Mp_c)氺k氺b氺 1/taskTime+ (7)operCounter氺k氺a氺1/taskTime通過定義 timeShift => delayC * 1000/taskTime、k * b * 1/taskTime =>curveDelay 以及 k * a * 1/taskTime => curveMult，我們得至Ij (8)(operCounter+timeShift)* Σ (Mp_c) ^ Σ (Mp_c)氺curveDelay+(8)operCounter氺curveMult此外，積分累積和S(Mp-C)可以被定義為sumOfS。這些值可以通過預(yù)定義的電流 比精確度被預(yù)先計(jì)算成操作查詢表從而其為M的函數(shù)，或者，如果可獲得足夠的計(jì)算能力， 它們可以在執(zhí)行過程中通過更精確的電流比值被計(jì)算出。最后我們得到(9)(operCounter+timeShift)^sumOfS ^ sumOfS^curveDelay+(9)operCounter氺curveMult這就是所謂的操作計(jì)數(shù)器等式，其中左手邊的參數(shù)被定義為integTime 1，并且右 手邊的參數(shù)被定義為integTime 2 (這些項(xiàng)指的是它們已被計(jì)算出的方式，S卩，通過對(duì)這些 逐個(gè)項(xiàng)進(jìn)行積分)，從而(10)int egTimel = (operCounter+timeShift)^sumOyS并且(11)int egTime2 = sumOfS氺curveDelay+operCounter氺curveMult關(guān)于重置等式，通過從(5)開始并且類似地通過sumOfS定義另一個(gè)查詢表項(xiàng)(重 置LUT)或在執(zhí)行過程中直接計(jì)算稱為decOfS = S(Mpr-Cr)的累積和以及k * tr * 1/ taskTime => resetMult，這會(huì)得到重置不等式(12)(12) Σ (MPE-cr) = deeOfS 彡 k*tr*l/taskTime = resetMult還可以有所謂的resetCounter參數(shù)(等效于操作等式中的operCounter參數(shù)) 從而實(shí)際上等式將是(13)，其中resetCounter可以被消去。 現(xiàn)在“開始持續(xù)時(shí)間”定義的兩個(gè)因子已被計(jì)算出以示出操作條件。因此，通過將 操作和重置計(jì)數(shù)器等式組合為同一個(gè)等式而獲得組合的計(jì)數(shù)器等式。最終，在兩個(gè)計(jì)數(shù)器
8系統(tǒng)中的開始持續(xù)時(shí)間值可以被計(jì)算為其展開為 (等式 15)。此處，現(xiàn)在可以看出，操作計(jì)數(shù)器和重置計(jì)數(shù)器已被組合為單個(gè)計(jì)數(shù)器，即“開始 持續(xù)時(shí)間”計(jì)數(shù)器。這個(gè)“開始持續(xù)時(shí)間”計(jì)數(shù)器具有括號(hào)中的項(xiàng)乘以100%的形式。因此， 到操作狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的斷路條件是處于100%并且當(dāng)括號(hào)中的項(xiàng)等于1時(shí)達(dá)到。然而，如 先前已經(jīng)說明的，不計(jì)算等式(15)的除法，而是當(dāng)?shù)仁?5中分子值超過分母值時(shí)斷路(操 作)條件發(fā)生。對(duì)應(yīng)地，當(dāng)分子減小為值零時(shí)，降落->起作用狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)生。這個(gè)相同的等式還可以被用于曲線，對(duì)于這些曲線，已經(jīng)選擇除基于等式的重置 以外的某些其它類型的重置等式。當(dāng)許多等式項(xiàng)可以被常量替換時(shí)，這會(huì)簡化計(jì)算。例如， decOfS具有值零，從而致使分子的第二項(xiàng)為零。還注意到，在此特定情況下，在分子以及分 母中的項(xiàng)resetMult可以被消去。在此可以考慮到的另一方面是關(guān)于降落定時(shí)器的延遲補(bǔ)償。如果將等式7和等 式13進(jìn)行比較，那么可以看出延遲補(bǔ)償不會(huì)影響重置操作并且因此可以從等式中消去 resetCounter.事實(shí)上，延遲補(bǔ)償還可以通過縮短重置時(shí)間來影響重置計(jì)數(shù)器操作，從而使 實(shí)際開始輸出可以在正確的時(shí)間失效。然而，這將意味著我們應(yīng)該在函數(shù)本身已經(jīng)發(fā)現(xiàn)降 落時(shí)間段已延遲了設(shè)置的重置時(shí)間之前結(jié)束重置時(shí)間段計(jì)算，而這是不被允許的。因此，在 一個(gè)實(shí)施例中，在重置條件計(jì)算中可以忽略延遲補(bǔ)償。下面，總結(jié)在等式中所用的變量· operCounter是用于拾取函數(shù)的累積標(biāo)記計(jì)數(shù)器(cumulative tickcounter)。
.timeShift 是 delay * 1000/taskTime (其中 delayC 可以以秒為單位給出)。其 表示在拾取操作過程中的固定值。
curveMult是k * a * 1/taskTime。其表示在拾取操作過程中的固定值。
curveDelay是k * b * Ι/taskTime。其表示在拾取操作過程中的固定值。
resetMult是k * tr * Ι/taskTime。其表示在拾取操作過程中的固定值。
sumOfS是S(Mp-c)。這些值可以預(yù)先存儲(chǔ)在查詢表(LUT)中。 下面將該LUT稱為操作LUT。
decOfS是S (Mpir-Cr)。這些值可以預(yù)先存儲(chǔ)在查詢表中。下面將該LUT稱為重
等式15可以被寫出以給出 StartDuration =
operComter * sumQ0 * resetMult-htimeShift * srntOJS * resetMult - 置 LUTc
100%*( (等式16)。下面，對(duì)等式16的溢出管理進(jìn)行說明。在第一實(shí)施例中，使分母較小。做到這一點(diǎn) 的一種方式是將等式兩邊除以resetMult或其它某個(gè)相應(yīng)的除數(shù)。在兩邊除以resetMult 之后，等式16可以被寫為 decQfS
StardHitation-(等式17)。如果變量 curveDelay/resetMult 被 BperTR 替換并且 curveMult/resetMult 被 AperTR替換，那么等式可以被寫為StartDumtion =
sumQ0 -
100%
lBperTR tr具有值零的一種特殊的情況不能用于避免除以零。參數(shù)tr值為零實(shí)際上意味 著即刻的重置等式，并且因此等式14的后部分將為零，并且因此能夠以一種更簡單的形式
10
給出等式14(19) Starmw^tion =^egTimelnnom等式展開于是給出 (等式 20)。當(dāng)將此等式與等式15進(jìn)行比較時(shí)，可以看出不是將resetMult設(shè)置為零(意味著 tr是零)，而是將resetMult設(shè)置為一(unity)。另一個(gè)問題是，當(dāng)resetMult已被設(shè)置為 非常低的值時(shí)，AperTR和BperTr是否能夠具有太高的值。實(shí)際上，當(dāng)resetMult具有其最 小值時(shí)，最高的AperTR和BperTr產(chǎn)生。對(duì)于等式18中的非常小的tr值，或者可以限制a 和b，或者可替選地可以限制tr的最低值或所有這三個(gè)參數(shù)。通常參數(shù)值范圍已經(jīng)在產(chǎn)品 化階段被指定，并且因此有可能已經(jīng)預(yù)先證明這些執(zhí)行階段固定值受到限制。然而，有可能 使用像下面所述的通過sumOfS和decOfS限制的類似的方法，若需要的話，還限制AperTR 禾口 BperTr0在等式18中，可以研究累積和的溢出，即sumOfS和decOfS。在執(zhí)行過程中等式 (等式18)中的另一個(gè)非固定參數(shù)是operCounter，因?yàn)閰?shù)timeShift、curveDelay、以及 curveMult在執(zhí)行過程中可以是固定的。下面，對(duì)用于確定累積操作和的極限值的過程的實(shí)施例進(jìn)行說明。該過程本身對(duì) 于累積重置和也是相同的。首先，對(duì)LUT項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行積分以便找到要插入到累積和sumOfS 的最大項(xiàng)值。操作LUT等式(以及項(xiàng)內(nèi)容)是Mp-c，并且其固定點(diǎn)表示取決于選擇的整數(shù) 和片段位長度，其中選擇的位長度是該整數(shù)與片段位長度的和。于是可以通過求解不等式
累積和+最大項(xiàng)值)=累積和的選擇的位長度而計(jì)算出操作溢出極限?，F(xiàn)在我們可 以將溢出極限選擇為小于log2(累積和)，于是最大允許的LUT插入值是與溢出 極限之間的差。類似地，對(duì)于用戶可編程曲線，可以選擇參數(shù)P和c的最大值，從而使最大 的LUT值也受到限制。出于計(jì)算精度的觀點(diǎn)，使用LUT項(xiàng)的更多片段位可能是可行的，后面 在累積和中使用這些片段位。在等式18中，存在乘法運(yùn)算sumOfS女decOfS女BperTR0如果假定累積和位長度 為28，如果36位對(duì)于乘法運(yùn)算值decOfS BperTR也是足夠的，那么可以使用乘法運(yùn)算結(jié) 果的64位表示。當(dāng)然，這些選擇很大程度上取決于選擇的處理器特性。在一個(gè)實(shí)施例中， 例如22位可以被保留用于decOfS并且12位用于BperTR，從而在最差的情況下在此使用 28+18+12 = 58位。如果現(xiàn)在所有這三個(gè)變量具有其最大值，那么仍存在一些對(duì)于溢出的裕 量。如果有符號(hào)的整數(shù)被用于寄存，那么可以使用總共63位，所以可以使用5個(gè)附加位以 增大操作溢出極限以及重置溢出極限。因此，可以定義用于操作和重置等式部分的最高可能LUT項(xiàng)以及累積和極限。如 果在操作等式部分中，sumOfS增大超過溢出極限，那么sumOfS可以除以除數(shù)N。除數(shù)N可
11以是任何數(shù)，但優(yōu)選的是2的倍數(shù)，如2、4、8等等，從而導(dǎo)致實(shí)施中的簡單的位移動(dòng)。于是， 在等式中先前的sumOfS可以被sumOfS/N替換。為了保存等式的值，不等式中的所有的乘 法運(yùn)算可以除以N，因此給出
(21) 聊/斤樹細(xì)脅
它可以寫為
由于原來的sumOfS已除以N，所以隨后應(yīng)該使用LUT項(xiàng)/N來代替純LUT項(xiàng)以便將 等式保持原形。如果后來再次超過溢出極限，那么當(dāng)與原來的等式值比較時(shí)，新的sumOfS 可以是sumOfS/(N+N)。然后，插入的LUT值因此將是LUT項(xiàng)/(N+N)。通過這種方式，可以 避免溢出。為了防止decOfS的溢出，可以進(jìn)行如以上用于sumOfS的類似的操作，但是現(xiàn)在 decOfS可以被decOfS/L替換，其中對(duì)于L的好的選擇也是2，并且接下來的好的替選是4、 8等。L還可以等于N。在這種情況下，等式18給出
當(dāng)替換decOfS/L => decOfS時(shí)，可以由以下等式繼續(xù)
(24)幸(operCmmter * StmO^ *V I + UmeSh_ · sum 咽McQfS * sumO0 * BperTR — decOfS * operCounier * AperTR在此還可以繼續(xù)由L進(jìn)行的相繼的除法(實(shí)際上是位移動(dòng))，正如操作和的情況。 相應(yīng)地，插入的LUT值還可以除以L、L+L等。
(2g)
電流的波動(dòng)的開始持續(xù)時(shí)間值的對(duì)應(yīng)的累積(圖3)。應(yīng)注意到，在圖2中描繪的示例情況 對(duì)應(yīng)于電流水平陡變的理想情形。在圖2中，電流比水平“1”描繪了啟動(dòng)閾值水平，也就是根據(jù)圖1發(fā)生起作用_ > 拾取的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的水平。大于1的值描繪了操作情形，在該情形下，等式15的比值增大。 在4000ms之前，操作時(shí)間段因此在時(shí)間間隔0. · 610,870. · 1550、1770. · 2250內(nèi)發(fā)生并且在 3670ms的時(shí)刻信號(hào)水平改變。低于1的值描繪了啟動(dòng)計(jì)數(shù)器值降低的重置情形。在4000ms 之前，重置時(shí)間段因此在時(shí)間段610. .870、1550. . 1770、2250.. 2800內(nèi)發(fā)生。參照圖1的狀 態(tài)圖，在Oms的時(shí)刻，裝置執(zhí)行到拾取狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換并且停留在拾取狀態(tài)直到已經(jīng)過去 610ms,此后執(zhí)行到降落狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。圖3示出了作為圖2情形中的作為時(shí)間的函數(shù)的啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間計(jì)數(shù)器的值?？梢?看出，啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間的值在操作時(shí)間段期間(如0..610ms)內(nèi)增大，并且在重置時(shí)間段(如 610.. 870ms)內(nèi)減小。該圖還示出了斷路條件在3900ms的時(shí)刻出現(xiàn)，此時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器值達(dá) 到100%并且狀態(tài)機(jī)器去往操作狀態(tài)。當(dāng)電流在達(dá)到操作之后落到閾值“1-滯后”(在此模 擬中是2%)以下時(shí)，器件前往起作用狀態(tài)。在圖3中，參照等式(15)，當(dāng)括號(hào)中的項(xiàng)達(dá)到“1”時(shí)，也就是分子變?yōu)榕c分母一樣 大或大于分母時(shí)，操作條件出現(xiàn)。當(dāng)發(fā)生操作->起作用的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，等式(15)的參數(shù) 被重置為零。當(dāng)模擬繼續(xù)時(shí)，新的開始在6200出現(xiàn)但是它是在發(fā)生起作用-> 降落的狀態(tài) 轉(zhuǎn)換之后，并且等式(15)中的分子逐漸落到零。在達(dá)到值零之后，在8100發(fā)生降落->起 作用的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。圖4示出了方法的實(shí)施例。該方法可以在應(yīng)用IDMT(反比時(shí)限最小定時(shí)器)原理 的過電流繼電器中實(shí)現(xiàn)。在400，繼電器監(jiān)視輸入電流，并且在402，將輸入電流與繼電器保護(hù)函數(shù)的啟動(dòng) 閾值進(jìn)行比較。如果比較的結(jié)果表明輸入電流大于閾值，那么該方法前進(jìn)到406，在406中 sumOfS和operCounter計(jì)數(shù)器增加。相應(yīng)地，如果比較404表明輸入電流低于減去滯后值 的啟動(dòng)閾值，那么在408中decOfS計(jì)數(shù)器增加。在增加406，在410中檢查等式15的分子
組合的等式可以被寫為 SMrtDumHon =
100% *{■
operComter * smtOp HfL+UrmShift * ΒΜχηΟβ *1/L
operCow^r * curmMdlt * i
圖2和圖3示出了在時(shí)間T內(nèi)的變化的電流比I/I > (圖2)以及根據(jù)圖2中的
13是否超過分母值。如果這是此情況，那么在414器件開始操作。在增加408，進(jìn)行等式15的 分子是否已降到0的檢查412。如果是，那么器件去往起作用狀態(tài)。在到達(dá)操作狀態(tài)之后， 當(dāng)輸入電流下一次低于減去滯后的啟動(dòng)閾值時(shí)，到起作用狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)生?？商孢x地， 如果基于重置等式的重置是在操作之后，那么當(dāng)?shù)仁?5的分子降到0時(shí)該方法前進(jìn)到起作用。本方法中處理的計(jì)數(shù)器被設(shè)置為一種形式，在該形式中對(duì)操作條件的檢查可以通 過將兩個(gè)測量進(jìn)行簡單比較來進(jìn)行。在等式(15)中這兩個(gè)測量已被置于分子以及分母中。 然而，在等式(15)中，分母可以乘以等式的右手邊，由此斷路條件可以再次通過對(duì)等式兩 邊進(jìn)行比較而被執(zhí)行。通過這種方式，不需要進(jìn)行占用繼電器的計(jì)算機(jī)的大量處理能力的 除法。圖5示出了保護(hù)繼電器500，僅示出了與本披露相關(guān)的部分。繼電器包括用于輸入 特征測量(如電流、電壓或頻率)的輸入端口 502。繼電器還包括被配置為控制器件的操作 的控制單元504?？刂茊卧梢员粚?shí)施為處理器，并且功能性例如可以通過軟件被實(shí)施到處
理器上。圖5還示出了計(jì)算單元506，該計(jì)算單元可以基于輸入特征測量來更新計(jì)算等式。 繼電器還可以包括負(fù)責(zé)計(jì)算等式的溢出管理的模塊508。還可以提供存儲(chǔ)器510用于存儲(chǔ) LUT表項(xiàng)以便由計(jì)算等式使用。代替具有用于查詢表的單獨(dú)的存儲(chǔ)器，值還可以在執(zhí)行過程 中被計(jì)算出。所有這些功能性506到510可以被實(shí)施在控制單元(如，處理器)上，而非在 單獨(dú)的單元上。器件還可以包括用于提供輸出信號(hào)的輸出單元512。輸出信號(hào)依賴于計(jì)算 等式的結(jié)果。例如，如果計(jì)算等式示出了已達(dá)到斷路或重置條件，那么輸出單元提供對(duì)應(yīng)的 輸出信號(hào)。通過所所公開的實(shí)施例，重置功能性可以被嵌入在實(shí)現(xiàn)方式中以便使計(jì)算準(zhǔn)確度 保持良好。所示的實(shí)施例提供一種準(zhǔn)確的方式來實(shí)現(xiàn)反比時(shí)限操作以便根據(jù)等式自身計(jì)算 出操作時(shí)間。實(shí)施例還通過在進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算時(shí)避免除法而提供降低計(jì)算復(fù)雜度的方式。僅 需要的計(jì)算操作是乘法、加法以及減法。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是明顯的，隨著技術(shù)進(jìn)步，該發(fā)明性概念能夠以不同 方式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明及其實(shí)施例并不局限于上述示例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)改變。
權(quán)利要求
一種控制保護(hù)繼電器的方法，包括輸入輸入特征量；利用計(jì)算等式確定所述保護(hù)繼電器的觸發(fā)條件，對(duì)于過函數(shù)測量，當(dāng)所述輸入特征量超過第一閾值時(shí)所述計(jì)算等式的值增大，而當(dāng)所述輸入特征量低于第二閾值時(shí)所述計(jì)算等式的值減小，并且對(duì)于欠函數(shù)測量，當(dāng)所述輸入特征量低于第一閾值時(shí)所述計(jì)算等式的值增大，而當(dāng)所述輸入特征量超過第二閾值時(shí)所述計(jì)算等式的值減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算等式的變化大小逆反地依賴于所述輸 入特征量的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算等式包括第一測量和第二測量，并且所 述觸發(fā)在所述第一測量大于所述第二測量時(shí)發(fā)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述計(jì)算等式被設(shè)置為除法的形式，其中所述第 一測量被設(shè)置為除法的分子，而所述第二測量被設(shè)置為除法的分母。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一閾值和所述第二閾值是相同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述計(jì)算等式的計(jì)算開始時(shí)，所述第一閾值對(duì) 應(yīng)于器件的啟動(dòng)閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二閾值是這樣獲得的對(duì)于過函數(shù)測量， 通過從所述第一閾值減去滯后設(shè)置，而對(duì)于欠函數(shù)測量，通過將滯后設(shè)置加到所述第一閾 值，在所述第一閾值與所述第二閾值之間的區(qū)域定義滯后區(qū)域，在所述滯后區(qū)域中所述計(jì) 算等式的計(jì)算停止。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計(jì)算等式包括在預(yù)定條件下增大的一個(gè)或 更多個(gè)累積增加和項(xiàng)，并且針對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)和項(xiàng)定義預(yù)定的最大值，并且其中如果 和項(xiàng)達(dá)到所述最大值，則所述和項(xiàng)被除以除數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，以預(yù)定義的間隔在查詢表中將所述和項(xiàng)值索引 為所述特征測量的函數(shù)，并且當(dāng)達(dá)到所述累積和的最大值時(shí)，所述索引的查詢表和項(xiàng)被除 以與所述累積和本身相同的除數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，預(yù)定的最大值對(duì)于不同的和項(xiàng)是不同的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，查詢表索引之間的和項(xiàng)值的間隔是常量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述查詢表索引之間的間隔逐步地變化，使得 更多索引定位在曲線的陡峭部分，所述曲線將所述和項(xiàng)值表示為所述索引的函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過在兩個(gè)和項(xiàng)之間內(nèi)插值來估算在查詢表和 項(xiàng)之間的和項(xiàng)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括監(jiān)視所述計(jì)算等式中的一個(gè)或更多個(gè)變量； 以及將所述變量的每個(gè)的值與所述變量的預(yù)定閾值進(jìn)行比較；以及如果變量達(dá)到其閾值， 那么類似地減小所述計(jì)算等式中的每一項(xiàng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述觸發(fā)條件是所述繼電器的斷路或重置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述特征量是電流、電壓或頻率。
17.一種保護(hù)繼電器，包括用于對(duì)輸入輸入特征量的裝置；用于利用計(jì)算等式確定所述保護(hù)繼電器的觸發(fā)條件的裝置，對(duì)于過函數(shù)測量，所述計(jì)算等式被配置為當(dāng)所述輸入特征量超過第一閾值時(shí)增大，而當(dāng)所述輸入特征量低于第二閾 值時(shí)減小，并且對(duì)于欠函數(shù)測量，所述計(jì)算等式被配置為當(dāng)所述輸入特征量低于第一閾值 時(shí)增大，而當(dāng)所述輸入特征量超過第二閾值時(shí)減小。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述計(jì)算等式的變化大小逆反地依賴 于所述輸入特征量的大小。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述計(jì)算等式包括第一測量和第二測 量，并且所述觸發(fā)在所述第一測量大于所述第二測量時(shí)發(fā)生。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述計(jì)算等式被設(shè)置為除法的形式，其 中所述第一測量被設(shè)置為所述除法的分子，并且所述第二測量被設(shè)置為所述除法的分母。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述第一閾值和所述第二閾值是相同的。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，當(dāng)開始所述計(jì)算等式的計(jì)算時(shí)，所述第 一閾值對(duì)應(yīng)于所述繼電器的啟動(dòng)閾值。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述第二閾值是這樣獲得的對(duì)于過函 數(shù)測量，通過從所述第一閾值中減去滯后設(shè)置，而對(duì)于欠函數(shù)測量，通過將滯后設(shè)置加到所 述第一閾值，在所述第一閾值與所述第二閾值之間的區(qū)域定義滯后區(qū)域，在所述滯后區(qū)域 中所述計(jì)算等式的計(jì)算停止。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述計(jì)算等式包括在預(yù)定條件下增大 的一個(gè)或多個(gè)累積增加和項(xiàng)，并且針對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)和項(xiàng)定義預(yù)定的最大值，并且其 中如果和項(xiàng)達(dá)到所述最大值，則所述和項(xiàng)被除以除數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的保護(hù)繼電器，其中，以預(yù)定義的間隔在查詢表中將所述和 項(xiàng)值索引為所述特征測量的函數(shù)，并且當(dāng)達(dá)到所述累積和的最大值時(shí)，所述索引的查詢表 和項(xiàng)被除以與所述累積和本身相同的除數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的保護(hù)繼電器，其中，所述預(yù)定的最大值對(duì)于不同的和項(xiàng)是 不同的。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的保護(hù)繼電器，其中，查詢表索引之間的所述和項(xiàng)值的間隔是常量。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的保護(hù)繼電器，其中，所述查詢表索引之間的間隔逐步地變 化，使得更多索引被定位在曲線的陡峭部分，所述曲線將所述和項(xiàng)值表示為所述索引的函數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的保護(hù)繼電器，其中，通過在兩個(gè)和項(xiàng)之間內(nèi)插值來估算在 查詢表和項(xiàng)之間的和項(xiàng)值。
30.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，監(jiān)視所述計(jì)算等式中的一個(gè)或更多個(gè) 變量，并且將每個(gè)變量的值與所述變量的預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，并且如果變量達(dá)到其閾值， 那么類似地減小所述計(jì)算等式中的每一項(xiàng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述觸發(fā)條件是所述繼電器的斷路或 重置。
32.根據(jù)權(quán)利要求17所述的保護(hù)繼電器，其中，所述特征量是電流、電壓、頻率或溫度。全文摘要
一種保護(hù)繼電器，包括用于輸入輸入特征量的裝置；用于利用計(jì)算等式確定該保護(hù)繼電器的觸發(fā)條件的裝置，對(duì)于過函數(shù)測量，該計(jì)算等式被配置為當(dāng)輸入特征量超過第一閾值時(shí)增大，而當(dāng)輸入特征量低于第二閾值時(shí)減小，并且對(duì)于欠函數(shù)測量，該計(jì)算等式被配置為當(dāng)輸入特征量低于第一閾值時(shí)增大，而當(dāng)輸入特征量超過第二閾值時(shí)減小。
文檔編號(hào)H02H3/00GK101904072SQ200780102044
公開日2010年12月1日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者卡里·萬哈拉, 尤哈·于利寧 申請人:Abb技術(shù)有限公司