專利名稱：相位控制開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相位控制開關(guān)裝置，它控制電力開關(guān)設(shè)備的通斷定時(shí)，從而可抑制對變壓器、電抗器和電容器等系統(tǒng)部件嚴(yán)酷的勵(lì)磁沖擊電流和開關(guān)浪涌電壓的產(chǎn)生，或控制斷路器的起弧時(shí)間，從而可以在無再點(diǎn)弧的起弧時(shí)間或最佳斷路時(shí)間使斷路器動作以進(jìn)行斷路。
設(shè)置通斷(閉合、斷開)相位控制裝置的開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用范圍近年來不斷擴(kuò)大，該通斷相位控制裝置控制電力開關(guān)設(shè)備的通斷定時(shí)從而抑制合閘時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁沖擊電流或開關(guān)浪涌電壓；或控制斷路器的起弧時(shí)間，從而使斷路器在無再點(diǎn)弧的起弧時(shí)間或最佳斷路時(shí)間動作，切斷從電力母線向負(fù)荷提供的電力。


圖13(a)、(b)是例如特開平6-20564號公報(bào)中揭示的以往的斷路器斷路控制裝置的構(gòu)成圖。圖14是以往裝置斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電壓波形與R相、S相、T相的3相電流波形。
在圖13(a)中，91是分路電抗器，它經(jīng)斷路器2連接電力母線5。4是斷路器斷開相位控制裝置本體，它由基準(zhǔn)相位檢測部41及對電力母線5的R、S、T相進(jìn)行控制的各控制部42R、42S、42T構(gòu)成。又，自電力母線5提供的系統(tǒng)電壓由輸入變換器73變換成斷路器斷開相位控制裝置4內(nèi)部處理所需的電壓，輸入至基準(zhǔn)相位檢測部41。
接著，對以往裝置的動作加以說明。
經(jīng)儀用變壓器3由電力母線5輸入的系統(tǒng)電壓，由輸入變換器73變換成斷路器斷開相位控制裝置4內(nèi)部處理所需的電壓，輸入至基準(zhǔn)相位檢測部41。在向斷路器2輸出斷開指令時(shí)，基準(zhǔn)相位檢測部41，如圖14所示，檢測基準(zhǔn)相位電壓的電壓零點(diǎn)，設(shè)定作為基準(zhǔn)的周期電壓零點(diǎn)。
把由周期電壓零點(diǎn)，對電壓相位延遲1/4周期的時(shí)刻設(shè)定為周期電流零點(diǎn)。同時(shí)，由基準(zhǔn)相位檢測部41，向各相位控制部42R、42S、42T輸出信號，各相位控制部42R、42S、42T計(jì)算對應(yīng)的R、S、T相斷路器2從斷開指令時(shí)刻至CB斷開開始點(diǎn)止的斷開動作時(shí)間(CB斷開時(shí)間)。
然后，基準(zhǔn)相位檢測部41計(jì)算動作同步時(shí)間(控制時(shí)間)，使在各R、S、T相為無再點(diǎn)弧的預(yù)定起弧時(shí)間(從CB斷開時(shí)刻至最終斷路時(shí)刻止的時(shí)間)后電流零點(diǎn)來臨。
這時(shí)，設(shè)定預(yù)計(jì)發(fā)生在從基準(zhǔn)電壓零點(diǎn)起經(jīng)斷路時(shí)間(預(yù)定起弧時(shí)間(2)加斷開動作(CB斷開)時(shí)間(1))((2)+(1))以后的目標(biāo)電流零點(diǎn)(斷路點(diǎn))。然后，計(jì)算從基準(zhǔn)電壓零點(diǎn)至目標(biāo)電流零點(diǎn)的完成時(shí)間((1)+(2)+(3)+(4))中減去斷路時(shí)間((1)+(2))所得的動作同步時(shí)間(控制時(shí)間)((3)+(4))。其中，(3)是輸入電壓(R相電壓)與分路電抗器中所流各相電流之間的相位差(R相、S相、T相各產(chǎn)生90°、210°、330°相位差)。(4)是為使最終斷路點(diǎn)處于各相電流零點(diǎn)所需的修正時(shí)間。
基準(zhǔn)相位檢測部41，在基準(zhǔn)電壓零點(diǎn)起經(jīng)動作同步時(shí)間后，向?qū)?yīng)相的控制部42發(fā)出斷路器2的控制動作指令，使斷路器2開始動作。
通過這種控制開始動作的斷路器2，在斷開動作時(shí)間后，觸點(diǎn)分離，各R、S、T相均經(jīng)預(yù)定起弧時(shí)間(2)后，達(dá)到最終斷路點(diǎn)。若把這種斷開方法用于負(fù)責(zé)分路電抗器斷路的接通相位控制裝置，可在各相斷路器2的觸點(diǎn)間充分確保絕緣距離的時(shí)刻進(jìn)行斷路控制，因而不會產(chǎn)生再點(diǎn)弧。
13(b)是在示于13(a)的斷路器斷開相位控制裝置4中增加平均周期測定部44而構(gòu)成的。其他構(gòu)成與圖13(a)相同。單相輸入電壓(V)經(jīng)輸入變換器43輸入平均周期測定部44。該部測定輸入電壓各周期的時(shí)間，求若干次測定時(shí)間的平均周期。平均周期測定部44向基準(zhǔn)相位檢測部41輸出與平均周期相應(yīng)的信號(正弦波或方波等輸入電壓零點(diǎn)明顯的信號)。以后的動作與示于圖13(a)的裝置相同。
圖15說明以往的斷路器斷開相位控制裝置檢測電流零點(diǎn)、實(shí)施斷開相位控制時(shí)的電流波形、各動作定時(shí)及其時(shí)間。
待機(jī)時(shí)間與動作同步時(shí)間的相加值、動作時(shí)間、觸點(diǎn)分離時(shí)刻、目標(biāo)斷路點(diǎn)分別相當(dāng)于控制時(shí)間、CB斷開動作、CB斷開開始點(diǎn)及最終斷路點(diǎn)。
又，圖16表示該斷路動作中斷路器斷開相位控制裝置的動作順序。
一旦斷路器2接收斷開指令，基準(zhǔn)相位檢測部41用通過電流計(jì)測部71內(nèi)部的儀用變流器CT取入的阻斷系統(tǒng)電流，計(jì)測電流零點(diǎn)時(shí)刻，計(jì)算以后各相的電流零點(diǎn)時(shí)刻Tai。
同時(shí)，各相的通斷控制部42由溫度計(jì)測部51、操作力計(jì)測部52、控制室的控制電壓計(jì)測部53分別取入操作機(jī)構(gòu)周圍溫度Temp、控制壓力或彈簧操作力Edrive、控制電壓Vcontrol，預(yù)先計(jì)算作為它們的函數(shù)提供的動作時(shí)間topen。又，起弧時(shí)間設(shè)定為預(yù)定時(shí)間。
然后，根據(jù)計(jì)算的電流零點(diǎn)時(shí)刻Tai，由斷路器2斷開指令發(fā)生時(shí)將出現(xiàn)的預(yù)測電流零點(diǎn)，設(shè)定斷開動作開始的基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard。接著，由同樣的預(yù)測電流零點(diǎn)，設(shè)定目標(biāo)斷路點(diǎn)Ttarget。其中，由式(Ttarget-Tstandard-topen+tarc)計(jì)算動作同步時(shí)間tcont，使在預(yù)定起弧時(shí)間tarc迎來斷路點(diǎn)。在由基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard，經(jīng)過動作同步時(shí)間tcont后的動作開始時(shí)刻Topen，向斷路器2發(fā)出控制斷開指令，從而斷路器2的斷開動作開始。
結(jié)果，在動作時(shí)間topen后成為觸點(diǎn)分離時(shí)刻Tseparate，在起弧時(shí)間tarc后達(dá)到目標(biāo)斷路點(diǎn)Tinterrupt，斷開完成。
但是，在采用以往裝置，以電壓和電流零點(diǎn)為基準(zhǔn)的方法中，只有在每0.5周期(50Hz系統(tǒng)為每10ms，60Hz系統(tǒng)為每8.3ms)才能迎來基準(zhǔn)點(diǎn)。由此，存在難于應(yīng)用到要求在更短時(shí)間以更高精度制定基準(zhǔn)時(shí)刻的短路故障電流斷路控制這樣的缺陷。
再者，在短路故障電流含直流分量時(shí)，尤其在直流分量大時(shí)，不能出現(xiàn)周期電流零點(diǎn)，因而存在用已有裝置的方法不能設(shè)定作為基準(zhǔn)的電流零點(diǎn)的缺陷。
另一方面，斷路器實(shí)行短路故障電流阻斷次數(shù)、電抗器組通斷次數(shù)、電容器組通斷次數(shù)達(dá)到預(yù)定次數(shù)更換消耗品的內(nèi)部檢查方法。近年來，由于降低維護(hù)成本的需要，提出了診斷更新部件尤其是觸點(diǎn)和絕緣噴嘴的正常性的技術(shù)要求，但已有技術(shù)的裝置存在沒有診斷斷路器正常性的功能，因而存在維持檢查時(shí)費(fèi)時(shí)的缺陷。
本發(fā)明是為消除上述問題而提出的，其目的在于提供一種相位控制開關(guān)裝置，它具有更迅速且精度良好地把握故障電流波形的電流零點(diǎn)的功能、控制開關(guān)非對稱電流的手段及診斷斷路器正常性的功能。
第1發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置包括設(shè)置在電力系統(tǒng)接收通斷指令，以切斷短路故障電流和負(fù)荷電流等或接通系統(tǒng)電壓的電力開關(guān)設(shè)備；計(jì)測所述電力開關(guān)設(shè)備通斷的電壓及電流波形的波形計(jì)測手段；由計(jì)測的電壓、電流波形預(yù)測市電頻率的多個(gè)電流零點(diǎn)的電流零點(diǎn)預(yù)測手段；計(jì)測對所述電力開關(guān)設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)動作時(shí)間產(chǎn)生影響的各種參數(shù)的參數(shù)計(jì)測手段；由計(jì)測的參數(shù)值預(yù)測所述開關(guān)設(shè)備斷開動作時(shí)間的動作時(shí)間預(yù)測手段；電流零點(diǎn)選擇手段，設(shè)定預(yù)定起弧時(shí)間與所述斷開動作時(shí)間相加所得的斷路時(shí)間，使經(jīng)所述預(yù)定起弧時(shí)間后，電流零點(diǎn)中的斷路點(diǎn)來臨，同時(shí)，從預(yù)測由目前的基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)所述設(shè)定的斷路時(shí)間以后會來臨的所述多個(gè)電流零點(diǎn)中，選擇1個(gè)電流零點(diǎn)作為目標(biāo)斷路點(diǎn)；動作開始手段，由所述目前基準(zhǔn)時(shí)刻至目標(biāo)斷路點(diǎn)的時(shí)間與斷路時(shí)間的差，計(jì)算動作同步時(shí)間，并在由基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)所述動作同步時(shí)間后發(fā)出所述電力開關(guān)設(shè)備的控制動作指令，使電力開關(guān)設(shè)備動作。
第2發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，還包括電流波形預(yù)測手段，由波形計(jì)測手段計(jì)測的電流波形計(jì)測切斷的電流，由所述計(jì)測值計(jì)算切斷電流的交流分量的峰值、電流相位、切斷電流上重疊的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)，由此，預(yù)測非對稱電流波形；所述電流零點(diǎn)選擇手段，設(shè)定預(yù)定起弧時(shí)間與斷開動作時(shí)間相加所得的斷路時(shí)間，使在預(yù)設(shè)的起弧時(shí)間電流零點(diǎn)來臨，同時(shí)，從根據(jù)由任意基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的斷路時(shí)間后來臨的斷路電流的交流分量的峰值、電流相位、重疊于斷路電流的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)計(jì)算的多個(gè)電流零點(diǎn)中選擇1個(gè)電流零點(diǎn)作為目標(biāo)斷路點(diǎn)。
第3發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，在切斷故障電流或負(fù)荷電流時(shí)，通過預(yù)測切斷電流的有效值，使從斷開時(shí)刻至電流零點(diǎn)止的起弧時(shí)間設(shè)定成電力開關(guān)設(shè)備可斷路的起弧時(shí)間范圍中的最小值，或使在電力開關(guān)設(shè)備斷路性能最大的起弧時(shí)間斷路。
第4發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，在超過額定值的過大故障電流流過時(shí)，斷路點(diǎn)設(shè)定在電力開關(guān)設(shè)備斷路性能為最大的起弧時(shí)間，由此判斷是否可能斷路，然后發(fā)出動作指令。
第5發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，在短路故障電流、超前電流或電抗器電流切斷時(shí)，把斷開時(shí)刻設(shè)定在電流零點(diǎn)。
第6發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置包括設(shè)置在電力系統(tǒng)接收通斷指令，以切斷短路故障電流和負(fù)荷電流等或接通系統(tǒng)電壓的電力開關(guān)設(shè)備；計(jì)測所述電力開關(guān)設(shè)備通斷的電壓及電流波形的波形計(jì)測手段；由計(jì)測的電壓、電流波形預(yù)測多個(gè)周期的極間電壓零點(diǎn)時(shí)刻的電壓零點(diǎn)預(yù)測手段；計(jì)測對電力開關(guān)設(shè)備操作機(jī)構(gòu)動作時(shí)間產(chǎn)生影響的各種主要溫度、操作力和控制電壓等參數(shù)的計(jì)測手段；由這些參數(shù)的測定值預(yù)測斷開動作時(shí)間的動作時(shí)間預(yù)測手段；合閘時(shí)間設(shè)定手段，考慮預(yù)先設(shè)定的預(yù)起弧時(shí)間，設(shè)定從接通動作時(shí)間減去預(yù)起弧時(shí)間所得的合閘時(shí)間，使在預(yù)定的合閘時(shí)刻開關(guān)設(shè)備通電；從設(shè)定為由目前的基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的合閘時(shí)間后來臨的合閘電角度中，選擇1個(gè)時(shí)刻作為目標(biāo)斷路點(diǎn)的目標(biāo)斷路點(diǎn)選擇手段；動作開始手段，從所述目前基準(zhǔn)時(shí)刻至目標(biāo)斷路點(diǎn)止的時(shí)間中減去合閘時(shí)間，再加上預(yù)起弧時(shí)間，以計(jì)算動作同步時(shí)間，并從基準(zhǔn)時(shí)刻起經(jīng)該動作同步時(shí)間后，向電力開關(guān)設(shè)備發(fā)出控制動作指令，使所述電力開關(guān)設(shè)備開始動作。
第7發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，進(jìn)一步包括根據(jù)把電壓波形測定手段分別測定的所述電力開關(guān)設(shè)備的可動側(cè)電壓波形和固定側(cè)電壓波形相減得到的極間電壓，計(jì)測該極間電壓振幅和極間電壓零點(diǎn)的極間電壓計(jì)測手段；在所述計(jì)測的極間電壓振幅變化時(shí)，預(yù)測振幅最小的期間及該期間的電壓零點(diǎn)，把該零點(diǎn)設(shè)定為合閘時(shí)刻的合閘時(shí)刻設(shè)定手段；目標(biāo)斷路點(diǎn)選擇手段，同樣考慮預(yù)設(shè)的預(yù)起弧時(shí)間，設(shè)定從接通動作時(shí)間減去預(yù)起弧時(shí)間所得的合閘時(shí)間，使在該設(shè)定的合閘時(shí)刻，斷路器通電，同時(shí)從設(shè)定為由目前基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的合閘時(shí)間后來臨的合閘電角度中，選擇1個(gè)時(shí)刻作為目標(biāo)斷路點(diǎn)。
第8發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，進(jìn)一步包括測定電力開關(guān)設(shè)備動作時(shí)的緩沖壓力變化特性及動作特性的動作特性測定手段；判定所述緩沖壓力的上升值和動作速度是否脫離預(yù)定的基準(zhǔn)范圍的判定手段；從過去的動作履歷預(yù)測下次緩沖壓力特性和動作特性的動作特性預(yù)測手段；在預(yù)測下次動作特性超出預(yù)定范圍時(shí)，顯示開關(guān)設(shè)備消耗部件更換檢修時(shí)期及操作機(jī)構(gòu)檢修必要性的顯示手段。
圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的相位控制開關(guān)裝置的構(gòu)成圖。
圖2是實(shí)施形態(tài)1的相位控制開關(guān)裝置斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電流波形(非對稱性電流)與該動作時(shí)刻及動作時(shí)間的說明圖。
圖3是實(shí)施形狀2的相位控制開關(guān)裝置的斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電流波形(對稱性電流)與該動作時(shí)刻及動作時(shí)間的說明圖。
圖4是由實(shí)施形態(tài)2的相位控制開關(guān)裝置切斷對稱性電流時(shí)的斷開動作順序圖。
圖5是實(shí)施形態(tài)3的相位控制開關(guān)裝置斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電流波形(非對稱性電流)與該動作時(shí)刻及動作時(shí)間的說明圖。
圖6是由實(shí)施形態(tài)3的相位控制開關(guān)裝置切斷非對稱性電流時(shí)的斷開動作順序圖。
圖7是實(shí)施形態(tài)4的相位控制開關(guān)裝置的構(gòu)成圖。
圖8是實(shí)施形態(tài)4的極限斷路電流與起弧時(shí)間范圍的關(guān)系圖。
圖9是實(shí)施形態(tài)5的相位控制開關(guān)裝置的構(gòu)成圖。
圖10是實(shí)施形態(tài)5的相位控制開關(guān)裝置斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電壓波形與該動作時(shí)刻及動作時(shí)間的說明圖。
圖11是實(shí)施形態(tài)6的相位控制開關(guān)裝置接通動作時(shí)的基準(zhǔn)電壓波形與該動作時(shí)刻及動作時(shí)間的說明圖，(兩端不同步)。
圖12是實(shí)施形態(tài)6的相位控制開關(guān)裝置的接通動作順序圖(兩端不同步)。
圖13是以往開關(guān)相位控制裝置的構(gòu)成圖。
圖14是以往開關(guān)相位控制裝置斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電流波形與動作時(shí)刻及其動作時(shí)間的說明圖。
圖15是以往開關(guān)相位控制裝置斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電流波形與動作時(shí)刻及動作時(shí)間的說明圖。
圖16是以往開關(guān)相位控制裝置斷開順序圖。
實(shí)施形態(tài)1下文，參照附圖，說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的相位控制開關(guān)裝置。
圖1表示本實(shí)施形態(tài)的相位控制開關(guān)裝置及斷路器。圖2是斷開動作時(shí)的基準(zhǔn)電流波形、動作時(shí)刻及動作時(shí)間的說明圖。
圖1中，1是控制室，該控制室1設(shè)置計(jì)測控制電壓的控制電壓計(jì)測部53、向后述的斷開相位控制裝置提供斷開指令的手動通斷開關(guān)61，以及旁路斷開相位控制裝置，向斷路機(jī)構(gòu)提供動作指令的保護(hù)繼電器62。
2是連接到電力系統(tǒng)5的斷路器，3是容納斷路器2操作機(jī)構(gòu)的斷路器操作箱，該斷路器操作箱3備有計(jì)測操作機(jī)構(gòu)周圍溫度的溫度計(jì)測部51、計(jì)測斷路器2操作力的操作力計(jì)測部52、使斷路器2斷開的斷開線圈63、使斷路器2接通的接通線圈64。
4A是由檢測電力母線5各相基準(zhǔn)相位的基準(zhǔn)相位檢測部41A與各相的控制部42A構(gòu)成的通斷相位控制裝置。控制部42A由運(yùn)算斷路器2動作時(shí)間等的運(yùn)算、動作控制部42C、向斷開線圈63發(fā)出控制斷開指令的斷開控制42a、向接通線圈64發(fā)出控制接通指令的接通控制部42b構(gòu)成。71是計(jì)測斷路器2端子間所流動的電流的電流計(jì)測部，72是計(jì)測斷路器2端子間的電流梯度的電流梯度計(jì)測部。
接著，根據(jù)上述構(gòu)成，說明本實(shí)施形態(tài)的動作。
連接電力系統(tǒng)5的斷路器2的固定側(cè)與可動側(cè)的端子間流過的電流或電流梯度由電流計(jì)測部71或電流梯度計(jì)測部72計(jì)測，該計(jì)測的電流值或電流梯度值變換成電壓，輸入基準(zhǔn)相位檢測部41A。
基準(zhǔn)相位檢測部41A，在向斷路器2發(fā)出斷開指令時(shí)，當(dāng)計(jì)測的電流的直流分量小時(shí)，計(jì)測各相電流零點(diǎn)時(shí)刻和電流梯度零點(diǎn)時(shí)刻，測出每1/4周期的基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard。
又，如圖2的電流波形所示，在斷路電流IS的直流分量Isdc大時(shí)，計(jì)測各相電流梯度為零的時(shí)刻的電流值和電流梯度為極大及極小值時(shí)的電流值，測出基準(zhǔn)相電流波形(即，由這些測定值測出非對稱斷路電流的交流分量峰值、斷路電流相位、重疊在斷路電流上的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù))。
各相運(yùn)算、動作控制部42C，根據(jù)計(jì)測的每1/4周期基準(zhǔn)(電流和電流梯度)零點(diǎn)或計(jì)測的基準(zhǔn)相電流波形(即，非對稱斷路電流交流分量峰值、斷路電流相位、重疊在斷路電流的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù))，如圖2的定時(shí)圖所示，設(shè)定作為預(yù)測的電流零點(diǎn)等基準(zhǔn)的時(shí)刻，即基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard。
同時(shí)，由基準(zhǔn)相位檢測部41A，向運(yùn)算、動作控制部42C輸出信號，以計(jì)算對應(yīng)各相斷路器2的斷開動作時(shí)間topen。接著，設(shè)定預(yù)計(jì)發(fā)生在由基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard經(jīng)斷路時(shí)間(預(yù)定起弧時(shí)間tarc與斷開動作時(shí)間topen相加的時(shí)間)后的目標(biāo)斷路點(diǎn)Tinterupt，使各相在無再點(diǎn)弧的預(yù)定起弧時(shí)間或切斷短路故障電流的最佳起弧時(shí)間tarc達(dá)到電流零點(diǎn)。
接著，運(yùn)算、運(yùn)作控制部42c計(jì)算從基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard至目標(biāo)斷路點(diǎn)Tinterupt的時(shí)間中減去斷路時(shí)間所得的動作同步時(shí)間(控制時(shí)間)tcont，并在由基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard經(jīng)該動作同步時(shí)間tcont后的動作開始時(shí)刻Topen，向斷路器2發(fā)出控制動作指令，使斷路器2動作。
通過上述斷路控制開始動作的斷路器2，在斷開動作時(shí)間Topen后，在觸點(diǎn)分離時(shí)刻Tseparate，分離觸點(diǎn)，從而各相均在預(yù)定起弧時(shí)間tarc后，達(dá)到目標(biāo)斷路點(diǎn)Tinterupt。若把本實(shí)施形態(tài)的相位控制開關(guān)控制裝置用于斷路器2的斷開動作，則在分路電抗器斷路時(shí)，可充分確保各相斷路器2觸點(diǎn)間的絕緣距離，可在不發(fā)生再次點(diǎn)弧的時(shí)刻進(jìn)行斷路控制。
又，在切斷短路故障電流時(shí)，可在斷路器2斷路性能最大的起弧時(shí)間tarc或各相(R相、S相、T相)均在最小起弧時(shí)間tarc，進(jìn)行斷路控制。
又，在切斷短路故障電流、超前電流或電抗電流的情況下，通過把斷開時(shí)刻設(shè)定在電流零點(diǎn)，切斷分路電抗器和超前小電流時(shí)，可充分確保各相斷路器觸點(diǎn)間的絕緣距離，在不產(chǎn)生再點(diǎn)弧的1/2周期的起弧時(shí)間tarc，斷開所有相。此外，在切斷短路故障電流時(shí)，可在斷路器2斷路性能最大的1個(gè)周期的起弧時(shí)間tarc，斷開各相。實(shí)施形態(tài)2圖4是在切斷示于圖3的對稱性電流(直流分量小的斷路電流)時(shí)，本發(fā)明相位控制開關(guān)裝置進(jìn)行的斷路器斷開動作順序。斷路器2一旦接收斷開指令，基準(zhǔn)波形相位檢測部41A，通過儀用變壓器和光纖傳感器等構(gòu)成的電流計(jì)測部71及電流梯度計(jì)測部72，取入切斷的系統(tǒng)電流，檢測電流零點(diǎn)及電流梯度零點(diǎn)的各個(gè)時(shí)刻，從而計(jì)測以后每1/4周期的電流零點(diǎn)時(shí)刻Tai及電流梯度零點(diǎn)時(shí)刻Tbi。
同時(shí)，示于圖1的運(yùn)算、動作控制部42C中所含的開關(guān)控制部42CA，通過溫度計(jì)測部51、操作力計(jì)測部52和控制室1的控制電壓計(jì)測部53分別取入操作機(jī)構(gòu)周圍溫度Temp、操作壓力或彈簧操作力Edrive、控制電壓Vcontrol，預(yù)先計(jì)算作為這些量的函數(shù)提供的動作時(shí)間topen。又，預(yù)設(shè)規(guī)定的起弧時(shí)間tarc。
接著，根據(jù)基準(zhǔn)相位檢測部41A計(jì)測的電流零點(diǎn)時(shí)刻Tai及電流梯度零點(diǎn)時(shí)刻Tbi，由預(yù)測為產(chǎn)生斷路器2斷開指令時(shí)出現(xiàn)的電流零點(diǎn)，設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard。然后，由同樣的預(yù)測電流零點(diǎn)和電流梯度零點(diǎn)Tbi，設(shè)定目標(biāo)斷路點(diǎn)Ttarget。這里，計(jì)算動作同步時(shí)間tcont，使在預(yù)定的起弧時(shí)間tarc到達(dá)斷路點(diǎn)，并在由設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard經(jīng)動作同步時(shí)間Tcont后的動作開始時(shí)刻Topen，向斷路器2發(fā)出控制通斷指令，從而開始斷路器2的斷開動作。
結(jié)果，斷路器2在斷開動作時(shí)間topen后，在觸點(diǎn)分離時(shí)刻Tseparate，分離觸點(diǎn)，從而各相均在預(yù)定起弧時(shí)間Tarc后，到達(dá)目標(biāo)斷路點(diǎn)Tinterrupt。
通過實(shí)施這種斷開方法，與已有技術(shù)裝置那種以每1/2周期(50Hz系統(tǒng)中為每10ms，60Hz系統(tǒng)中為每8.3)到達(dá)基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard的以電壓及電流零點(diǎn)為基準(zhǔn)的方法相比，每1/4周期(50Hz系統(tǒng)中為每5ms，60Hz系統(tǒng)中為每4.2ms)到達(dá)基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard，從而可在更短時(shí)間中，以更高精度設(shè)定基準(zhǔn)時(shí)刻和起弧時(shí)間tarc，進(jìn)行斷開控制。實(shí)施形態(tài)3
圖6是在切斷圖5的電流波形中所示的、電流零點(diǎn)時(shí)間間隔為非周期的非對稱電流(直流分量大的阻斷電流)時(shí)，本實(shí)施形態(tài)的相位控制開關(guān)裝置的斷路器斷開動作順序。
斷路器2一旦接收斷開指令，與圖1同樣，基準(zhǔn)相位檢測部41B，通過儀用變換器和光纖傳感器等構(gòu)成的電流計(jì)測部72及電流梯度計(jì)測部71，取入切斷的系統(tǒng)電流，如下所述計(jì)測電流梯度最大值時(shí)刻、梯度零點(diǎn)時(shí)刻、梯度最小時(shí)刻及該時(shí)刻的電流值和電流梯度值。
dIS/dt(Tmax1)＝DImax1、IS(Tmax1)＝ISmax1、dIS/dt(Tdec1)＝0、IS(Tdec1)＝ISdec1，dIS/dt(Tmin1)＝DImin1，IS(Tmin1)＝ISmin1、dIS/dt(Tinc1)＝0、IS(Tinc1)＝ISinc1。
dIS/dt(Tmaxi)＝DImaxi、IS(Tmaxi)＝ISmaxi、dIS/dt(Tdeci)＝0、IS(Tdeci)＝ISdeci，dIS/dt(Tmini)＝DImini，IS(Tmini)＝ISmini、dIS/dt(Tinci)＝0、IS(Tinci)＝ISinci。
根據(jù)該計(jì)測結(jié)果，計(jì)算非對稱電流波形(IS＝Isacsin(ωTci+φ)+IsdcExp(-TCi/τ)＝0)的相位φ、交流分量峰值Isac、直流分量Isdc、直流分量時(shí)間常數(shù)τ。
同時(shí)，通斷控制部42CB，通過溫度計(jì)測部51、操作力計(jì)測部52、控制室1的控制電壓計(jì)測部53分別取入操作機(jī)構(gòu)周圍溫度Temp、操作壓力或彈簧操作力Edrive、控制電壓Vcontrol，預(yù)先計(jì)算作為這些量的函數(shù)提供的斷路器2的動作時(shí)間topen。又，預(yù)設(shè)規(guī)定的起弧時(shí)間tarc。
接著，通斷控制部42CB，由計(jì)算的非對稱電流波形(IS＝Isacsin(ωTci+φ)+IsdcExp(-TCi/τ)＝0)的相位φ、交流分量峰值Isac、直流分量Isdc、直流分量時(shí)間常數(shù)τ。通過預(yù)測為產(chǎn)生斷路器斷開指令時(shí)出現(xiàn)的非對稱電流波形，解式(IS＝Isacsin(ωTci+φ)+IsdcExp(-TCi/τ)＝0)，計(jì)算非周期的多個(gè)電流零點(diǎn)TCi，從而設(shè)定目標(biāo)斷路點(diǎn)Ttarget。然而，設(shè)定任意時(shí)刻的基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard。
這里，由式(Ttarget-Tstandard-topen+tarc)，計(jì)算動作同步時(shí)間tcont，使在預(yù)定起弧時(shí)間tarc到達(dá)斷路點(diǎn)，并在從基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard起經(jīng)動作同步時(shí)間Tcont后，向斷路器2發(fā)出控制通斷指令，開始斷路器2的斷開動作。
通過實(shí)施這種斷開控制方法，不僅可預(yù)測非對稱電流的非周期性電流零點(diǎn)，而且可以任意時(shí)刻作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在更短時(shí)間中，以更高精度制定基準(zhǔn)時(shí)刻。實(shí)施形態(tài)4圖7表示本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的相位控制開關(guān)裝置及斷路器。圖中，與圖1相同標(biāo)號表示相同或相當(dāng)部分。圖7中，81是在斷路器2動作時(shí)計(jì)測絕緣氣體緩沖壓力的壓力計(jì)測部，82是斷路器操作箱3備有的、計(jì)測斷路器沖擊動作履歷的行程計(jì)測部82。
接著說明其動作。
由電流計(jì)測部71或電流梯度計(jì)測部72計(jì)測連接電力母線5的斷路器2的可動側(cè)端子和固定側(cè)端子間的電流或電流梯度，把該計(jì)測的電流值或電流梯度值變換成電壓，輸入至基準(zhǔn)相位檢測部41。
基準(zhǔn)相位檢測部41A，在向斷路器2發(fā)出斷開指令且斷路電流的直流分量小時(shí)，計(jì)測各相的電流零點(diǎn)及電流梯度零點(diǎn)，測出每1/4周期的基準(zhǔn)點(diǎn)，而在斷路電流的直流分量大時(shí)，計(jì)測各相電流梯度零點(diǎn)的電流值及電流梯度極大與極小值處的電流值，測出基準(zhǔn)相電流波形。
各相控制部42A，與實(shí)施形態(tài)1同樣，根據(jù)計(jì)測的每1/4周期的基準(zhǔn)(電流和電流梯度)零點(diǎn)或計(jì)測的基準(zhǔn)相電流波形，設(shè)定預(yù)測的作為電流零點(diǎn)等的基準(zhǔn)的時(shí)刻，即設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)。
同時(shí)，由基準(zhǔn)相位檢測部41A，向各相控制部42A輸出信號，并在各相斷開控制部42a，計(jì)算對應(yīng)各相斷路器2的斷開動作時(shí)間。
接著，設(shè)定從基準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)斷路時(shí)間(預(yù)定的起弧時(shí)間加斷開動作時(shí)間)后的預(yù)測的目標(biāo)斷路點(diǎn)，使在各相無再點(diǎn)弧的預(yù)定起弧時(shí)間或切斷短路故障電流的最佳起弧時(shí)間，到達(dá)電流零點(diǎn)。計(jì)算從基準(zhǔn)點(diǎn)至目標(biāo)斷路點(diǎn)止的時(shí)間中減去斷路時(shí)間所得的動作同步時(shí)間(控制時(shí)間)，并在從基準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)動作同步時(shí)間后，向斷路器2發(fā)出控制動作指令，使斷路器2開始動作。
通過這種斷開控制開始動作的斷路器2，在斷開動作時(shí)間后，分離觸點(diǎn)，從而各相均在預(yù)定起弧時(shí)間后達(dá)到斷路點(diǎn)。這時(shí)的沖擊動作履歷由行程計(jì)測部82計(jì)測并記錄動作履歷。又，動作時(shí)的緩沖壓力由壓力計(jì)測部81計(jì)測，記錄壓力變化履歷。
控制部42A，通過把這些動作履歷數(shù)據(jù)及緩沖壓力變化履歷與工廠試驗(yàn)的正常范圍數(shù)據(jù)比較，在超出該范圍時(shí)，輸出并顯示推測的故障原因，同時(shí)指示必須維護(hù)檢查。
圖8表示極限切斷電流對斷路器2起弧時(shí)間的依存性。斷路器2對額定斷路電流，具有0.5周期以上可斷路起弧時(shí)間范圍。該起弧時(shí)間范圍對過大斷路電流值的增大，其時(shí)間范圍逐漸變小。在1周期前后，斷路性能出現(xiàn)峰值點(diǎn)。
即，通過使用本實(shí)施形態(tài)的相位控制開關(guān)裝置，即使短路故障電流是含直流分量的非對稱的過大電流，通過將斷路點(diǎn)控制在斷路器2的斷路性能為最大的時(shí)刻，也可切斷較大的過大電流。
又，因同時(shí)可預(yù)測短路故障電流的有效值和電流零點(diǎn)，可回避在超過斷路器2能力的過大斷路電流斷開或在沒有電流零點(diǎn)的期間斷開這種不能斷路的狀況。實(shí)施形態(tài)5參照附圖，說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的相位控制開關(guān)裝置。圖9表示本實(shí)施形態(tài)的相位控制開關(guān)裝置。圖10說明接通動作時(shí)的基準(zhǔn)電壓波形、動作時(shí)刻及其時(shí)間。
又，圖中，與圖1相同的標(biāo)號表示相同或相當(dāng)部分。圖中，4B是本實(shí)施形態(tài)的開關(guān)相位控制裝置，41C是本實(shí)施形態(tài)的基準(zhǔn)相位檢測部，42B是本實(shí)施形態(tài)的各相控制部?？刂撇?2B由運(yùn)算斷路器2動作時(shí)間等的運(yùn)算、動作控制部42c、向斷開線圈63發(fā)出控制斷開指令的斷開控制部42a、向接通線圈64發(fā)出控制接通指令的接通控制部42b構(gòu)成。
76是計(jì)測連接在斷路器2的固定側(cè)的固定側(cè)電壓VS1及電壓梯度的電壓計(jì)測部。77是計(jì)測連接斷路器2可動側(cè)的可動側(cè)電壓VS2及電壓梯度的電壓計(jì)測部。
下面說明本實(shí)施形態(tài)的動作。
在連接電力系統(tǒng)5的斷路器2端子間流動的電流或電流梯度，由電流計(jì)測部71或電流梯度計(jì)測部72計(jì)測，計(jì)測的電流值或電流梯度值變換成電壓，輸入基準(zhǔn)相位檢測部41c。
同樣，電壓計(jì)測部76計(jì)測的固定側(cè)電壓VS1、電壓梯度dVS1/dt，電壓計(jì)測部77計(jì)測的可動側(cè)電壓VS2、電壓梯度dVS2/dt，變換成在基準(zhǔn)相位檢測部41易于處理的電壓，向基準(zhǔn)相位檢測部41c輸入。
基準(zhǔn)相位檢測部41c把變換后的固定側(cè)電壓VS1與可動側(cè)電壓VS2相減以計(jì)算極間電壓VS，把變換后的固定側(cè)電壓梯度dVS1/dt與可動側(cè)電壓梯度dVs2/dt相減以計(jì)算極間電壓梯度dVs/dt，進(jìn)而檢測極間電壓VS的零點(diǎn)與極間電壓梯度dVs/dt的零點(diǎn)。對各相進(jìn)行上述計(jì)算。
基準(zhǔn)相位檢測部41c，在向斷路器2發(fā)出接通指令時(shí)，若僅向斷路器2的一端施加電壓或周期性到達(dá)極間電壓零點(diǎn)及極間電壓梯度零點(diǎn)，則計(jì)測各相電壓零點(diǎn)及電壓梯度零點(diǎn)，從而測出每1/4周期的基準(zhǔn)點(diǎn)。
另一方面，在電壓加至輸電線接入斷路器2的兩端而且非周期性地迎來極間電壓零點(diǎn)和極間電壓梯度零點(diǎn)時(shí)，由極間電壓及極間電壓梯度的振幅和周期，檢測極間電壓零點(diǎn)與極間電壓梯度零點(diǎn)，尤其檢測極間電壓振幅變小的周期(參照圖11)。
各相控制部42B中的運(yùn)算、動作控制部42C，根據(jù)基準(zhǔn)相位檢測部41C計(jì)測的每1/4周期的基準(zhǔn)(電壓與電壓梯度)零點(diǎn)或計(jì)測的極間電壓波形(即，非周期性的極間電壓零點(diǎn)及電壓梯度零點(diǎn))，設(shè)定預(yù)測的作為電壓零點(diǎn)等基準(zhǔn)的時(shí)刻，即設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard。
同時(shí)，基準(zhǔn)相位檢測部41c向各相控制部42B的運(yùn)算、動作控制部42C輸出信號，各相接通控制部42a計(jì)算對應(yīng)各相斷路器2的接通動作時(shí)間Tclose。
接著，控制部42B的運(yùn)算、動作控制部42C，由預(yù)測的各相周期與非周期極間電壓零點(diǎn)Tai，設(shè)定目標(biāo)合閘點(diǎn)Ttarget。進(jìn)而，由基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard，考慮預(yù)定預(yù)起弧時(shí)間tprearc及接通動作時(shí)間Tclose，設(shè)定經(jīng)合閘時(shí)間后的預(yù)測的目標(biāo)合閘點(diǎn)Ttarget。
接著，運(yùn)算、動作控制部42C把預(yù)起弧時(shí)間tprearc加至從基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard至目標(biāo)合閘點(diǎn)Ttarget的時(shí)間中減去動作時(shí)間tclose所得的時(shí)間上，計(jì)算動作同步時(shí)間(控制時(shí)間)tcont。在從基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard經(jīng)動作同步時(shí)間tcont后，向斷路器2發(fā)出控制動作指令，使斷路器2開始動作。
通過上述斷開控制開始動作的斷路器2，在接通動作時(shí)間tclose后、加至觸點(diǎn)間的電壓比觸點(diǎn)間距離決定的絕緣電壓高的時(shí)刻，即在觸點(diǎn)機(jī)械閉合時(shí)刻Tcontact減去預(yù)起弧時(shí)間tprearc所得的時(shí)刻，進(jìn)行通電。
若把計(jì)測極間電壓，并以該極間電壓為基準(zhǔn)進(jìn)行工作的通斷相位控制裝置用作相位控制開關(guān)裝置，則不管是斷路器2的一端施加電壓還是其兩端施加電壓，均可在其極間電壓最佳時(shí)刻合閘，因而可高可靠地抑制浪涌。
又，在到達(dá)周期電壓零點(diǎn)時(shí)，與通過采用極間電壓零點(diǎn)及電流零點(diǎn)檢測方式，把每1/2周期(在50Hz系統(tǒng)為每10ms、在60Hz系統(tǒng)為每8.3ms)到達(dá)基準(zhǔn)點(diǎn)的電壓及電流零點(diǎn)作基準(zhǔn)點(diǎn)的方法相比，可在每1/4周期(50Hz系統(tǒng)為每5ms、60Hz系統(tǒng)為每4.2ms)到達(dá)基準(zhǔn)點(diǎn)，因而可在更短時(shí)間中，以更高精度設(shè)定基準(zhǔn)時(shí)刻，進(jìn)行控制。實(shí)施形態(tài)6圖12表示斷路器2的兩端施加電壓且在各極間電壓中存在相位差時(shí)，本實(shí)施形態(tài)的相位控制開關(guān)裝置的斷路器接通動作順序。
本實(shí)施形態(tài)的情況，如圖11所示，雖然電壓與電壓梯度零點(diǎn)非周期性的，但若測定極間電壓VS及其周期，可檢測極間電壓零點(diǎn)。
又，極間電壓的振幅隨其周期差周期性地變小。因而，將合閘目標(biāo)點(diǎn)Ttarget定在極間電壓振幅變小的時(shí)間區(qū)域，由此，即使稍微脫離接通控制，也能抑制浪涌電壓。
下面根據(jù)示于圖12的接通動作順序，說明本實(shí)施形態(tài)斷路器2的接通動作。
電壓計(jì)測部76把檢測的斷路器2的固定側(cè)電壓VS1(t)及電壓梯度dVS1(t)/dt變換成基準(zhǔn)相位檢測部41C易于處理的電壓。電壓計(jì)測部77把檢測的斷路器2的可動側(cè)電壓VS2(t)及電壓梯度dVS2(t)/dt變換成基準(zhǔn)相位檢測部41C易于處理的電壓。這些變換后的電壓輸入基準(zhǔn)相位檢測部41C。
基準(zhǔn)相位檢測部41C，在向斷路器2發(fā)出接通指令時(shí)，由計(jì)測斷路器2的固定側(cè)和可動側(cè)的電壓波形(電壓零點(diǎn)、周期等)，預(yù)測斷路器極間電壓波形的振幅、零點(diǎn)周期。以后，由極間電壓波形計(jì)測極點(diǎn)電壓零點(diǎn)Tai。
同時(shí)，運(yùn)算、動作控制部42C的通斷控制部42cc，通過溫度計(jì)測部51、操作力計(jì)測部52，控制室1的控制電壓計(jì)測部53分別取入操作機(jī)構(gòu)周圍溫度Temp、操作壓力或彈簧操作力Edrive、控制電壓Vcontrol，預(yù)先計(jì)算提供作為這些量的函數(shù)的動作時(shí)間topen。預(yù)先設(shè)定規(guī)定的起弧時(shí)間。又，根據(jù)計(jì)算的極間電壓零點(diǎn)，由預(yù)測為產(chǎn)生斷路器2接通指令時(shí)將出現(xiàn)的電壓波形，計(jì)算極間電壓零點(diǎn)，設(shè)定目標(biāo)合閘點(diǎn)時(shí)刻Ttarget。
然后，設(shè)定任意時(shí)刻的基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard，由式(Ttarget-Tstandard-topen+tarc)，計(jì)算動作同步時(shí)間tcont。進(jìn)而，在從任意時(shí)刻的基準(zhǔn)點(diǎn)Tstandard起經(jīng)動作同步時(shí)間tcont后的動作開始時(shí)間Tclose，向斷路器2發(fā)出控制通斷指令，使斷路器2開始斷開動作。
在經(jīng)動作時(shí)間tclose后的觸點(diǎn)閉合時(shí)刻Tcontact，完成斷路器2的接通。
根據(jù)第1發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置包括設(shè)置在電力系統(tǒng)接收通斷指令，以切斷短路故障電流和負(fù)荷電流等或接通系統(tǒng)電壓的電力開關(guān)設(shè)備；計(jì)測所述電力開關(guān)設(shè)備通斷的電壓及電流波形的波形計(jì)測手段；由計(jì)測的電壓、電流波形預(yù)測市電頻率的多個(gè)電流零點(diǎn)的電流零點(diǎn)預(yù)測手段；計(jì)測對所述電力開關(guān)設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)動作時(shí)間產(chǎn)生影響的各種參數(shù)的參數(shù)計(jì)測手段；由計(jì)測的參數(shù)值預(yù)測所述開關(guān)設(shè)備斷開動作時(shí)間的動作時(shí)間預(yù)測手段；電流零點(diǎn)選擇手段，設(shè)定預(yù)定起弧時(shí)間與所述斷開動作時(shí)間相加所得的斷路時(shí)間，使經(jīng)所述預(yù)定起弧時(shí)間后，電流零點(diǎn)中的斷路點(diǎn)來臨，同時(shí)，從預(yù)測由目前的基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)所述設(shè)定的斷路時(shí)間以后會來臨的所述多個(gè)電流零點(diǎn)中，選擇1個(gè)電流零點(diǎn)作為目標(biāo)斷路點(diǎn)；動作開始手段，由所述目前基準(zhǔn)時(shí)刻至目標(biāo)斷路點(diǎn)的時(shí)間與斷路時(shí)間的差，計(jì)算動作同步時(shí)間，并在由基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)所述動作同步時(shí)間后發(fā)出所述電力開關(guān)設(shè)備的控制動作指令，使電力開關(guān)設(shè)備動作。
由此，本發(fā)明具有下述效果在接收通斷指令、預(yù)測電流波形后，可以任意時(shí)刻作為基準(zhǔn)進(jìn)行斷開相位控制動作，因而，可在更短控制時(shí)間內(nèi)，以更高精度在預(yù)定起弧時(shí)間切斷短路故障電流和負(fù)荷電流。
根據(jù)第2發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，還包括電流波形預(yù)測手段，由波形計(jì)測手段計(jì)測的電流波形計(jì)測切斷的電流，由所述計(jì)測值計(jì)算切斷電流的交流分量的峰值、電流相位、切斷電流上重疊的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)，由此，預(yù)測非對稱電流波形；所述電流零點(diǎn)選擇手段，設(shè)定預(yù)定起弧時(shí)間與斷開動作時(shí)間相加所得的斷路時(shí)間，使在預(yù)設(shè)的起弧時(shí)間電流零點(diǎn)來臨，同時(shí)，從根據(jù)由任意基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的斷路時(shí)間后來臨的斷路電流的交流分量的峰值、電流相位、重疊于斷路電流的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)計(jì)算的多個(gè)電流零點(diǎn)中選擇1個(gè)電流零點(diǎn)作為目標(biāo)斷路點(diǎn)。
因而，本發(fā)明具有下述效果即使在切斷含高直流分量的短路故障電流時(shí)，也可在預(yù)定起弧時(shí)間內(nèi)電流零點(diǎn)來臨的時(shí)刻斷路。
根據(jù)第3發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，在切斷故障電流或負(fù)荷電流時(shí)，通過預(yù)測切斷電流的有效值，使從斷開時(shí)刻至電流零點(diǎn)止的起弧時(shí)間設(shè)定成電力開關(guān)設(shè)備可斷路的起弧時(shí)間范圍中的最小值，或使在電力開關(guān)設(shè)備斷路性能最大的起弧時(shí)間斷路。
因而，本發(fā)明具有下述效果從斷開時(shí)刻至電流零點(diǎn)的起弧時(shí)間設(shè)定成斷路器可斷路的起弧時(shí)間范圍中的最小值，由此，可把斷路器消耗部件的損傷減少至最低限度。
根據(jù)第4發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，在超過額定值的過大故障電流流過時(shí)，斷路點(diǎn)設(shè)定在電力開關(guān)設(shè)備斷路性能為最大的起弧時(shí)間，由此判斷是否可能斷路，然后發(fā)出動作指令。
由于在超過額定值的過大故障電流流過時(shí)，斷路點(diǎn)設(shè)定在斷路器斷路性能最大的起弧時(shí)間，判斷是否可斷路，然后發(fā)出動作指令。因而具有可避免不能斷路這種情況的效果。
根據(jù)第5發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，在短路故障電流、超前電流或電抗器電流切斷時(shí)，把斷開時(shí)刻設(shè)定在電流零點(diǎn)。
通過在短路故障電流、超前電流或電抗器電流切斷時(shí)，把斷開時(shí)刻設(shè)定成電流零點(diǎn)，因而本發(fā)明具有下述效果在分路電抗器切斷時(shí)，可確保各相斷路器觸點(diǎn)間的絕緣距離，從而在不產(chǎn)生再點(diǎn)弧的1/2周期的起弧時(shí)間斷路，或在短路故障電流切斷時(shí)，可在斷路器斷路性能最大的1個(gè)周期的起弧時(shí)間斷路。
根據(jù)第6發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置包括設(shè)置在電力系統(tǒng)接收通斷指令，以切斷短路故障電流和負(fù)荷電流等或接通系統(tǒng)電壓的電力開關(guān)設(shè)備；計(jì)測所述電力開關(guān)設(shè)備通斷的電壓及電流波形的波形計(jì)測手段；由計(jì)測的電壓、電流波形預(yù)測多個(gè)周期的極間電壓零點(diǎn)時(shí)刻的電壓零點(diǎn)預(yù)測手段；計(jì)測對電力開關(guān)設(shè)備操作機(jī)構(gòu)動作時(shí)間產(chǎn)生影響的各種主要溫度、操作力和控制電壓等參數(shù)的計(jì)測手段；由這些參數(shù)的測定值預(yù)測斷開動作時(shí)間的動作時(shí)間預(yù)測手段；合閘時(shí)間設(shè)定手段，考慮預(yù)先設(shè)定的預(yù)起弧時(shí)間，設(shè)定從接通動作時(shí)間減去預(yù)起弧時(shí)間所得的合閘時(shí)間，使在預(yù)定的合閘時(shí)刻開關(guān)設(shè)備通電；從設(shè)定為由目前的基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的合閘時(shí)間后來臨的合閘電角度中，選擇1個(gè)時(shí)刻作為目標(biāo)斷路點(diǎn)的目標(biāo)斷路點(diǎn)選擇手段；動作開始手段，從所述目前基準(zhǔn)時(shí)刻至目標(biāo)斷路點(diǎn)止的時(shí)間中減去合閘時(shí)間，再加上預(yù)起弧時(shí)間，以計(jì)算動作同步時(shí)間，并從基準(zhǔn)時(shí)刻起經(jīng)該動作同步時(shí)間后，向電力開關(guān)設(shè)備發(fā)出控制動作指令，使所述電力開關(guān)設(shè)備開始動作。
由這些測定值高精度預(yù)測極間電壓零點(diǎn)，同時(shí)，在接收通斷指令、預(yù)測電壓波形后，以任意時(shí)刻為基準(zhǔn)進(jìn)行斷開相位控制動作。因而，本發(fā)明具有下述效果可在較短的控制時(shí)間中合閘浪涌小的時(shí)刻合閘。
根據(jù)第7發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，進(jìn)一步包括根據(jù)把電壓波形測定手段分別測定的所述電力開關(guān)設(shè)備的可動側(cè)電壓波形和固定側(cè)電壓波形相減得到的極間電壓，計(jì)測該極間電壓振幅和極間電壓零點(diǎn)的極間電壓計(jì)測手段；在所述計(jì)測的極間電壓振幅變化時(shí)，預(yù)測振幅最小的期間及該期間的電壓零點(diǎn)，把該零點(diǎn)設(shè)定為合閘時(shí)刻的合閘時(shí)刻設(shè)定手段；目標(biāo)斷路點(diǎn)選擇手段，同樣考慮預(yù)設(shè)的預(yù)起弧時(shí)間，設(shè)定從接通動作時(shí)間減去預(yù)起弧時(shí)間所得的合閘時(shí)間，使在該設(shè)定的合閘時(shí)刻，斷路器通電，同時(shí)從設(shè)定為由目前基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的合閘時(shí)間后來臨的合閘電角度中，選擇1個(gè)時(shí)刻作為目標(biāo)斷路點(diǎn)。
因而，本發(fā)明具有下述效果即使加至開關(guān)設(shè)備兩端電壓的周期偏離時(shí)，也能抑制浪涌。
根據(jù)第8發(fā)明的相位控制開關(guān)裝置，進(jìn)一步包括測定電力開關(guān)設(shè)備動作時(shí)的緩沖壓力變化特性及動作特性的動作特性測定手段；判定所述緩沖壓力的上升值和動作速度是否脫離預(yù)定的基準(zhǔn)范圍的判定手段；從過去的動作履歷預(yù)測下次緩沖壓力特性和動作特性的動作特性預(yù)測手段；在預(yù)測下次動作特性超出預(yù)定范圍時(shí)，顯示開關(guān)設(shè)備消耗部件更換檢修時(shí)期及操作機(jī)構(gòu)檢修必要性的顯示手段。因而，不必對現(xiàn)狀作周期性檢查，只要在需要時(shí)作維護(hù)檢查，可延長檢查間隔和降低故障率。
又，由于可預(yù)測短路故障電流的有效值，在超過斷路器能力的過大斷路電流時(shí)斷開，或在無電流零點(diǎn)時(shí)斷開，因而具有可避免不能斷路這種狀況的效果。
權(quán)利要求
1.一種相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，它包括設(shè)置在電力系統(tǒng)接收通斷指令，以切斷短路故障電流和負(fù)荷電流等或接通系統(tǒng)電壓的電力開關(guān)設(shè)備；計(jì)測所述電力開關(guān)設(shè)備通斷的電壓及電流波形的波形計(jì)測手段；由計(jì)測的電壓、電流波形預(yù)測市電頻率的多個(gè)電流零點(diǎn)的電流零點(diǎn)預(yù)測手段；計(jì)測對所述電力開關(guān)設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)動作時(shí)間產(chǎn)生影響的各種參數(shù)的參數(shù)計(jì)測手段；由計(jì)測的參數(shù)值預(yù)測所述開關(guān)設(shè)備斷開動作時(shí)間的動作時(shí)間預(yù)測手段；電流零點(diǎn)選擇手段，設(shè)定預(yù)定起弧時(shí)間與所述斷開動作時(shí)間相加所得的斷路時(shí)間，使經(jīng)所述預(yù)定起弧時(shí)間后，電流零點(diǎn)中的斷路點(diǎn)來臨，同時(shí)，從預(yù)測由目前的基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)所述設(shè)定的斷路時(shí)間以后會來臨的所述多個(gè)電流零點(diǎn)中，選擇1個(gè)電流零點(diǎn)作為目標(biāo)斷路點(diǎn)；動作開始手段，由所述目前基準(zhǔn)時(shí)刻至目標(biāo)斷路點(diǎn)的時(shí)間與斷路時(shí)間的差，計(jì)算動作同步時(shí)間，并在由基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)所述動作同步時(shí)間后發(fā)出所述電力開關(guān)設(shè)備的控制動作指令，使電力開關(guān)設(shè)備動作。
2.如權(quán)利要求1所述的相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，還包括電流波形預(yù)測手段，由波形計(jì)測手段計(jì)測的電流波形計(jì)測切斷的電流，由所述計(jì)測值計(jì)算切斷電流的交流分量的峰值、電流相位、切斷電流上重疊的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)，由此，預(yù)測非對稱電流波形；所述電流零點(diǎn)選擇手段，設(shè)定預(yù)定起弧時(shí)間與斷開動作時(shí)間相加所得的斷路時(shí)間，使在預(yù)設(shè)的起弧時(shí)間電流零點(diǎn)來臨，同時(shí)，從根據(jù)由任意基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的斷路時(shí)間后來臨的斷路電流的交流分量的峰值、電流相位、重疊于斷路電流的直流分量及該直流分量的衰減時(shí)間常數(shù)計(jì)算的多個(gè)電流零點(diǎn)中選擇1個(gè)電流零點(diǎn)作為目標(biāo)斷路點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，在切斷故障電流或負(fù)荷電流時(shí)，通過預(yù)測切斷電流的有效值，使從斷開時(shí)刻至電流零點(diǎn)止的起弧時(shí)間設(shè)定成電力開關(guān)設(shè)備可斷路的起弧時(shí)間范圍中的最小值，或使在電力開關(guān)設(shè)備斷路性能最大的起弧時(shí)間斷路。
4.如權(quán)利要求1所述的相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，在超過額定值的過大故障電流流過時(shí)，斷路點(diǎn)設(shè)定在電力開關(guān)設(shè)備斷路性能為最大的起弧時(shí)間，由此判斷是否可能斷路，然后發(fā)出動作指令。
5.如權(quán)利要求1所述的相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，在短路故障電流、超前電流或電抗器電流切斷時(shí)，把斷開時(shí)刻設(shè)定在電流零點(diǎn)。
6.一種相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，它包括設(shè)置在電力系統(tǒng)接收通斷指令，以切斷短路故障電流和負(fù)荷電流等或接通系統(tǒng)電壓的電力開關(guān)設(shè)備；計(jì)測所述電力開關(guān)設(shè)備通斷的電壓及電流波形的波形計(jì)測手段；由計(jì)測的電壓、電流波形預(yù)測多個(gè)周期的極間電壓零點(diǎn)時(shí)刻的電壓零點(diǎn)預(yù)測手段；計(jì)測對電力開關(guān)設(shè)備操作機(jī)構(gòu)動作時(shí)間產(chǎn)生影響的各種主要溫度、操作力和控制電壓等參數(shù)的計(jì)測手段；由這些參數(shù)的測定值預(yù)測斷開動作時(shí)間的動作時(shí)間預(yù)測手段；合閘時(shí)間設(shè)定手段，考慮預(yù)先設(shè)定的預(yù)起弧時(shí)間，設(shè)定從接通動作時(shí)間減去預(yù)起弧時(shí)間所得的合閘時(shí)間，使在預(yù)設(shè)的合閘時(shí)刻開關(guān)設(shè)備通電；從設(shè)定為由目前的基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的合閘時(shí)間后來臨的合閘電角度中，選擇1個(gè)時(shí)刻作為目標(biāo)斷路點(diǎn)的目標(biāo)斷路點(diǎn)選擇手段；動作開始手段，從所述目前基準(zhǔn)時(shí)刻至目標(biāo)斷路點(diǎn)止的時(shí)間中減去合閘時(shí)間，再加上預(yù)起弧時(shí)間，以計(jì)算動作同步時(shí)間，并從基準(zhǔn)時(shí)刻起經(jīng)該動作同步時(shí)間后，向電力開關(guān)設(shè)備發(fā)出控制動作指令，使所述電力開關(guān)設(shè)備開始動作。
7.如權(quán)利要求6所述的相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括根據(jù)把電壓波形測定手段分別測定的所述電力開關(guān)設(shè)備的可動側(cè)電壓波形和固定側(cè)電壓波形相減得到的極間電壓，計(jì)測該極間電壓振幅和極間電壓零點(diǎn)的極間電壓計(jì)測手段；在所述計(jì)測的極間電壓振幅變化時(shí)，預(yù)測振幅最小的期間及該期間的電壓零點(diǎn)，把該零點(diǎn)設(shè)定為合閘時(shí)刻的合閘時(shí)刻設(shè)定手段；目標(biāo)斷路點(diǎn)選擇手段，同樣考慮預(yù)設(shè)的預(yù)起弧時(shí)間，設(shè)定從接通動作時(shí)間減去預(yù)起弧時(shí)間所得的合閘時(shí)間，使在該設(shè)定的合閘時(shí)刻，斷路器通電，同時(shí)從設(shè)定為由目前基準(zhǔn)時(shí)刻經(jīng)設(shè)定的合閘時(shí)間后來臨的合閘電角度中，選擇1個(gè)時(shí)刻作為目標(biāo)斷路點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的相位控制開關(guān)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括測定電力開關(guān)設(shè)備動作時(shí)的緩沖壓力變化特性及動作特性的動作特性測定手段；判定所述緩沖壓力的上升值和動作速度是否脫離預(yù)定的基準(zhǔn)范圍的判定手段；從過去的動作履歷預(yù)測下次緩沖壓力特性和動作特性的動作特性預(yù)測手段；在預(yù)測下次動作特性超出預(yù)定范圍時(shí)，顯示開關(guān)設(shè)備消耗部件更換檢修時(shí)期及操作機(jī)構(gòu)檢修必要性的顯示手段。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種相位控制開關(guān)裝置,用于控制電力開關(guān)設(shè)備的通斷定時(shí),以抑制對變壓器、電抗器、電容器等系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)酷的勵(lì)磁沖擊電流和開關(guān)浪涌電壓的產(chǎn)生,或控制斷路器的起弧時(shí)間,使斷路器在無再點(diǎn)弧的起弧時(shí)間或最佳斷路時(shí)間動作。在相位控制開關(guān)裝置中,設(shè)置電流計(jì)測部(71)或電流梯度計(jì)測部(72),計(jì)測通斷電流的電流值或電流梯度值;而且基準(zhǔn)相位檢測部41A根據(jù)這些計(jì)測值預(yù)測電流波形的電流零點(diǎn),控制部(42A)接收斷路器的通斷指令,以電流波形預(yù)測后的任意時(shí)刻作為基準(zhǔn)進(jìn)行斷開相位控制動作。
文檔編號H01H33/00GK1258086SQ9911841
公開日2000年6月28日 申請日期1999年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者伊藤弘基, 香山治彥, 日高幹雄 申請人:三菱電機(jī)株式會社