專利名稱：用于斷開/閉合操作元件的監(jiān)控設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電力分配和/或傳輸網(wǎng)絡(luò)中斷開/閉合如斷路器、切斷開關(guān)或類似裝置的操作元件的監(jiān)控設(shè)備。
本發(fā)明尤其涉及一種能通過執(zhí)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)視策略以相對于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)“同步”的方式完成電氣操作的監(jiān)控設(shè)備，所述“同步”方式即操作時刻位于包含電氣瞬態(tài)為最小的最佳時刻的時窗。
時窗大到足以確保在操作元件的整個預(yù)期壽命內(nèi)獲得同步。從而保證了電氣參數(shù)瞬態(tài)的極小化、限制電弧持續(xù)時間以及消除再起弧現(xiàn)象。
從現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)可知，如斷路器、隔離開關(guān)或類似裝置的操作裝置通常是響應(yīng)監(jiān)控面板發(fā)出的命令而自動或手動操作。這意味著以“隨機(jī)”方式進(jìn)行操作，即常常以相對于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)異步的方式，從而可能產(chǎn)生極具破壞力的電氣瞬態(tài)和/或電弧現(xiàn)象。
為了使這種破壞性的瞬態(tài)效應(yīng)最小，有必要以相對于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)“同步”的方式進(jìn)行電氣操作，即確定能使由于瞬態(tài)或電弧現(xiàn)象而造成的破壞性影響達(dá)到最小的最佳操作時刻。
例如，在對電容性負(fù)載進(jìn)行閉合操作的情況下，利用零剩余能量，最佳時刻出現(xiàn)在零電壓時。
已知的解決方法是預(yù)置最佳操作時刻的選擇且將其與最先出現(xiàn)的負(fù)載類型密切相關(guān)，而不考慮其特性的任何變化。
例如，美國專利US5,19,260提供僅針對對電感負(fù)載進(jìn)行斷開操作的最佳時刻的選擇。
預(yù)置相對于電流過零一固定時間量相位差的時刻為最佳時刻。
這種情況完全不適于其他類型的操作或負(fù)載發(fā)生變化時的情況。
其他解決方案允許人們在不考慮負(fù)載的情況下僅相對于操作類型選擇最佳時刻。例如，美國專利US5,361,184在不考慮負(fù)載類型的情況下將零電流作為斷開操作的最佳時刻，將零電壓作為閉合操作的最佳時刻。
如果由于某種原因而使負(fù)載或網(wǎng)絡(luò)的特性發(fā)生了變化，則這種類型的解決方案是不合適的。
僅對于某種預(yù)置型操作來說，已知解決方法提出采用自適應(yīng)程序來減小由于瞬態(tài)和/或電弧所帶來的破壞性影響。
例如，在美國專利US5,566,041中，僅對于斷開操作和單相系統(tǒng)來說，提出了一種調(diào)整斷路器觸點(diǎn)運(yùn)動的設(shè)備，目的是使觸點(diǎn)分離接近零電流時刻。設(shè)備配有位置傳感器，位置傳感器向控制器提供與觸點(diǎn)相互位置有關(guān)的信息，控制器將命令發(fā)送給適當(dāng)?shù)牟倏v裝置，以便加速或減速可移動觸點(diǎn)的運(yùn)動，改變操作時間。
調(diào)整操作時間以便在盡可能靠近零電流處斷開觸點(diǎn)，這假定是對稱的且處于恒頻。盡管相對于前述方法來說已經(jīng)取得了技術(shù)上的進(jìn)步，但所提出的解決方案不適于也不能夠在與負(fù)載類型無關(guān)的情況下有效控制閉合操作的執(zhí)行；而且，由于該方案是基于具有對稱電流/電壓和恒頻前提之上的，因此不能有效處理故障狀況和出現(xiàn)瞬態(tài)的狀況。
最后，可以斷言，雖然實(shí)現(xiàn)了他們的設(shè)計任務(wù)，但本領(lǐng)域的現(xiàn)有解決方案不能保證選擇靈活恰當(dāng)?shù)剡m應(yīng)于負(fù)載類型、網(wǎng)絡(luò)類型和所完成的操作類型的最佳時刻。
本發(fā)明的首要任務(wù)是提供一種斷開/閉合操作元件的監(jiān)控設(shè)備，操作元件例如是斷路器、切斷開關(guān)或類似物，它們能在考慮了中性狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)及負(fù)載特性和將完成的操作類型后選擇最佳操作時刻。
作為本任務(wù)的一部分，本發(fā)明的一個目的是提供一種能通過執(zhí)行自適應(yīng)策略選擇最佳操作時刻的監(jiān)控設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能在易于開發(fā)并易于付諸實(shí)施的策略之后選擇最佳操作時刻的監(jiān)控設(shè)備。
本發(fā)明的再一目的但非最后一個目的是提供一種易于以低成本制造的監(jiān)控設(shè)備。
通過一種用于操縱裝置以斷開/閉合操作元件的監(jiān)控設(shè)備，本發(fā)明任務(wù)以及下文更為清晰可見的這些以及其他目的得以實(shí)現(xiàn)，所述監(jiān)控設(shè)備包括電流和電壓測量裝置以及執(zhí)行以下功能的處理單元，所述功能如下-確定完成斷開/閉合操作的最佳電流和/或電壓值；-在操作命令和預(yù)算之后，確定電流或電壓假定為所述最佳值的一系列時刻；-確定包含所確定的一系列時刻中其中一個時刻的時窗，以斷開/閉合所述操作元件；-基于所確定的時窗和所述電氣操作元件的操作時間向所述操縱裝置發(fā)送命令。
本發(fā)明的監(jiān)控設(shè)備的特征在于利用自適應(yīng)程序確定所述最佳值，自適應(yīng)程序包括以下階段-測量斷開/閉合操作之后的電氣瞬態(tài)和/或向電網(wǎng)中注入適當(dāng)信號之后產(chǎn)生的電氣瞬態(tài)；-基于從測量所述電氣瞬態(tài)所得信息和先前保存在所述處理單元內(nèi)的可能的操作配置更新所述完成斷開/閉合操作的最佳電流或電壓值。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)從以下對本發(fā)明監(jiān)控設(shè)備的最佳實(shí)施例但非唯一實(shí)施例的描述中會更加明顯，附圖僅是示例性的而非限制性的，附圖中

圖1是本發(fā)明監(jiān)控設(shè)備的最佳而非限制性實(shí)施例的框圖；圖2是本發(fā)明監(jiān)控設(shè)備執(zhí)行的自適應(yīng)程序中一系列階段的框圖；圖3是本發(fā)明監(jiān)控設(shè)備執(zhí)行的另一自適應(yīng)程序中一系列階段的框圖。
參考圖1，以框圖形式示出了本發(fā)明監(jiān)控設(shè)備的最佳實(shí)施例。
本發(fā)明監(jiān)控設(shè)備(虛線內(nèi)由箭頭1所示)包括處理單元4和例如以電流和電壓互感器形式測量電流和電壓2和3的裝置。所述測量裝置2和3執(zhí)行相(phase)5的電流和電壓的測量并將指示所做測量的信號發(fā)送到處理單元4。
當(dāng)需要執(zhí)行操作時，處理單元4接收自動或手動外部命令7。
處理單元4基于自適應(yīng)程序確定執(zhí)行斷開/閉合操作的最佳電流和/或電壓值。
以下詳細(xì)描述以不同方式構(gòu)建處理單元4采納的自適應(yīng)程序。
所述自適應(yīng)程序包括測量斷開/閉合操作之后的電氣瞬態(tài)和/或注入電網(wǎng)中適當(dāng)信號之后產(chǎn)生的電氣瞬態(tài)(例如電壓脈沖)的階段，以及更新執(zhí)行斷開/閉合操作的最佳電流或電壓值的階段。
基于利用測量裝置2和3執(zhí)行的電流或電壓瞬態(tài)的測量和先前保存在處理單元4中的可能操作配置完成更新。
確定最佳值之后，處理單元4繼續(xù)完成對電流或電壓假定為所述最佳值的時刻序列的預(yù)算。
預(yù)算能確定執(zhí)行斷開/閉合操作的時窗。
基于所述時窗的計算和操作時間，由前述(priori)可知，處理單元10將命令8發(fā)送到操縱裝置9，操縱裝置9移動(箭頭)操作元件6，例如斷路器。
在其本身操作期間可以實(shí)時調(diào)整操作元件6的運(yùn)動，以確保在時窗內(nèi)完成操作，必要的話，考慮由元件磨損而引起的任何變化。
例如，在所有閉合操作下，可以利用分析電氣瞬態(tài)或其他設(shè)置程序來檢測電氣觸點(diǎn)實(shí)際接觸點(diǎn)的變化。
參考圖2，以圖解形式示出了形成所述自適應(yīng)程序結(jié)構(gòu)的最佳步驟順序。
處理單元4基于分別保存在處理單元4中的用于閉合和斷開操作的可能配置22和23確定閉合和斷開操作的最佳值20和21。
在計算最佳值20和21的基礎(chǔ)上斷開/閉合操作24。圖1中的測量裝置2和3測量斷開/閉合操作后的瞬態(tài)(步驟25)。
如果瞬態(tài)不超過預(yù)定閾值，則在下一操作使用已經(jīng)使用過的同一最佳斷開/閉合操作值。
如果瞬態(tài)超過預(yù)定閾值，則更新最佳斷開/閉合操作值，使用不同于先前使用的斷開/閉合操作配置(箭頭26和27)。
再次執(zhí)行斷開/閉合操作，如果電氣瞬態(tài)再次超過所述預(yù)定閾值，則確定新最佳值。
在最佳實(shí)施例中，可以用量28和29來校正最佳斷開/閉合操作值20和21，量28和29考慮了圖1中負(fù)載1 2中存在的剩余能量。如果負(fù)載是電容性的，則基于表征負(fù)載放電瞬態(tài)的時間常數(shù)優(yōu)先確定剩余能量，從而確定量28和29，如果負(fù)載是電感性的，則基于先前操作的斷開模式和存在的殘流確定剩余能量，從而確定量28和29。
參考圖3，以圖解形式示出了形成所述自適應(yīng)程序結(jié)構(gòu)的另一步驟順序。
在每次斷開/閉合操作34之前，將適當(dāng)?shù)男盘柪珉妷好}沖注入電網(wǎng)中(步驟30)。
可以利用圖1中的發(fā)生器11并以箭頭13方向在電網(wǎng)側(cè)和以箭頭14方向在負(fù)載側(cè)注入脈沖。
所述注入的信號引起被測的網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)(步驟31)。
瞬態(tài)的測量，最好涉及頻譜分析，能提前確定負(fù)載類型。這對處理單元10來說能更容易地選擇最合適的斷開32和閉合33配置。
一旦已經(jīng)選擇斷開/閉合配置，處理單元10繼續(xù)確定最佳斷開/閉合時刻38和39，然后執(zhí)行操作34。
接著測量35電氣操作34之后的電氣瞬態(tài)。如果所述瞬態(tài)超過預(yù)定閾值，重復(fù)程序(箭頭37)。
最好通過量40和41校正最佳值38和39，量40和41考慮了圖1中負(fù)載12內(nèi)存在的剩余能量。
在這種情況下，在負(fù)載側(cè)注入30合適信號之后估計剩余能量(箭頭42和43)。
實(shí)際上，已證實(shí)，本發(fā)明監(jiān)控設(shè)備完成了其設(shè)定任務(wù)。
特別地，采用自適應(yīng)程序能使監(jiān)控設(shè)備選擇最佳斷開/閉合值，一直考慮了網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載狀態(tài)的變化。
這樣總是能完成使瞬態(tài)和電弧現(xiàn)象最小化的電氣操作，因此使元件磨損達(dá)到極小。
通過估計負(fù)載的剩余能量校正最佳值能進(jìn)一步限制瞬態(tài)，也考慮了負(fù)載的非理想性能。
將信號注入網(wǎng)絡(luò)以及由此產(chǎn)生的瞬態(tài)估計能進(jìn)一步提供自適應(yīng)程序的速度，使得能以最少次數(shù)的操作選擇正確的最佳值。
此外，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，所述自適應(yīng)程序易于執(zhí)行，能以低成本獲得相對易于制造的監(jiān)控設(shè)備。
在本發(fā)明原理的范圍內(nèi)可以對以這種方式構(gòu)想的本發(fā)明的監(jiān)控設(shè)備作出大量修改和變形。
此外，所有具體組成部分可以由技術(shù)上等同的部件代替。
權(quán)利要求
1.用于操縱裝置以斷開/閉合操作元件的監(jiān)控設(shè)備，包括電流和電壓測量裝置以及執(zhí)行以下功能的處理單元，所述功能如下-確定完成斷開/閉合操作的最佳電流和/或電壓值；-在操作命令和預(yù)算之后，確定電流或電壓假定為所述最佳值的一系列時刻；-確定包含所確定的一系列時刻中其中一個時刻的時窗，以斷開/閉合所述操作元件；-基于所確定的時窗和所述電氣操作元件的操作時間向所述操縱裝置發(fā)送命令。其特征在于利用自適應(yīng)程序確定所述最佳值，自適應(yīng)程序包括以下階段-測量斷開/閉合操作之后電網(wǎng)的電氣瞬態(tài)和/或注入電網(wǎng)中適當(dāng)信號之后產(chǎn)生的電氣瞬態(tài)；-基于從測量所述電氣瞬態(tài)所得的信息和先前保存在所述處理單元內(nèi)的可能的操作配置更新所述完成斷開/閉合操作的最佳電流或電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，所述自適應(yīng)程序包括以下步驟i)基于先前保存在所述處理單元內(nèi)的用于閉合操作的可能配置確定閉合操作的最佳電流和/或電壓值；ii)基于先前保存在所述處理單元內(nèi)的用于斷開操作的可能配置確定斷開操作的最佳電流和/或電壓值；iii)在基于所述最佳值執(zhí)行斷開/閉合作之后，測量網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)；iv)如果所述瞬態(tài)超過預(yù)定閾值，反復(fù)重復(fù)步驟i)至iii)，如果所述瞬態(tài)超過所述閾值，更新用于斷開和閉合操作的所述最佳值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，所述自適應(yīng)程序包括以下步驟I)在電網(wǎng)中注入電壓和/或電流信號；II)測量通過所述電壓和/或電流信號所產(chǎn)生的瞬態(tài)；III)如果所述網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)超過預(yù)定閾值，則基于先前保存在所述處理單元內(nèi)的用于閉合操作的可能配置確定閉合操作的最佳電壓值，所述可能配置是在測量所述瞬態(tài)的基礎(chǔ)上確定的；IV)如果出現(xiàn)所述網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)，則基于先前保存在所述處理單元內(nèi)的用于斷開操作的可能配置確定斷開操作的最佳電流和/或電壓值，所述可能配置是在測量所述瞬態(tài)的基礎(chǔ)上確定的；V)在基于所述最佳值執(zhí)行斷開/閉合操作之后測量網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)；VI)反復(fù)重復(fù)步驟I)至V)，如果所述瞬態(tài)超過預(yù)定閾值則更新斷開和閉合操作的所述最佳值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，所述電壓脈沖注入所述電氣操作元件的上游和/或下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至4所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，利用頻譜分析程序完成對所述由在電網(wǎng)中注入電壓脈沖所產(chǎn)生的瞬態(tài)的測量。
6.根據(jù)前述一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，用一個量校正閉合操作的所述最佳電流和/或電壓值，所述量考慮了操作時刻負(fù)載中存在的剩余能量，對于電容性負(fù)載來說，所述量是基于表征放電瞬態(tài)的額定或測得時間常數(shù)確定的，對于電感性負(fù)載來說，所述量是由先前操作所確定的殘流確定的。
全文摘要
用于操縱裝置以斷開/閉合操作元件的監(jiān)控設(shè)備,包括電流和電壓測量裝置以及執(zhí)行以下功能的處理單元,所述功能如下:確定完成斷開/閉合操作的最佳電流和/或電壓值;在操作命令和預(yù)算之后,確定電流或電壓假定為所述最佳值的一系列時刻;確定包含所確定的一系列時刻中其中一個時刻的時窗,以斷開/閉合所述操作元件;基于所確定的時窗和所述電氣操作元件的操作時間向所述操縱裝置發(fā)送命令;其特征在于所述最佳值是利用自適應(yīng)程序確定的。
文檔編號H01H9/56GK1255717SQ9912588
公開日2000年6月7日 申請日期1999年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月3日
發(fā)明者C·格梅, C·塞雷達(dá), F·珀東辛, A·莫拉托 申請人:Abb研究有限公司