專利名稱：過電壓抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于抑制閉合電路斷路器時產(chǎn)生的過電壓的過電壓抑制裝置。
背景技術(shù)：
在未通過電感器補償?shù)臒o負載傳輸線中，在電路斷路器中斷傳輸線之后，傳輸線上仍有直流電壓。已知如果在仍有直流電壓的狀態(tài)下重新閉合電路斷路器會產(chǎn)生過電壓 (閉合浪涌)。過電壓的幅度變?yōu)橄到y(tǒng)電壓的若干倍。如果像這樣產(chǎn)生了大的過電壓，擔心會影響到系統(tǒng)中安裝的設備絕緣狀況。因此，作為一種用于在閉合無負載傳輸線時抑制過電壓的方法，已知提供一種具有電阻器的電路斷路器。在日本的500kV系統(tǒng)中，例如，采用具有電阻器的電路斷路器來抑制像這樣的過電壓。在具有電阻器的電路斷路器中，將通過串聯(lián)電阻器和觸點構(gòu)成的電阻器觸點與電路斷路器的主觸點并聯(lián)。在具有電阻器的電路斷路器中，在電路斷路器的主觸點之前閉合電阻器的觸點。通過這種方式抑制過電壓。另一方面，在由電感器補償?shù)臒o負載傳輸線中，在電路斷路器中斷傳輸線之后，由于其靜電電容和電感的原因，在傳輸線中產(chǎn)生振蕩電壓。在這種情況下，如果在電路斷路器觸點之間電壓大時的時間點重新閉合電路電路斷路器，會產(chǎn)生過電壓。作為在重新閉合電感器補償?shù)膫鬏斁€時抑制過電壓的方法，已知一種用于控制電路斷路器閉合相位的方法。 這是一種如下的方法在觸點間電壓小時的時間點重新閉合電路斷路器。作為估計電極觸點間電壓變小的時間點的方法，已知以下方法。作為一種方法，如下文所述，公開了一種方法，通過對電路斷路器觸點間的電壓進行函數(shù)近似，在最佳時機閉合電路斷路器。首先，將功率源電壓假設為市電頻率的正弦波。 此外，如果線路側(cè)的振蕩電壓由單一頻率構(gòu)成，也可以假設其為正弦波。通過正弦波對兩個電壓進行函數(shù)近似，從而估計觸點之間的電壓?；谟|點之間的電壓決定電路斷路器的閉合時間。作為第二種方法，如下文所述，公開了一種方法，通過測量電路斷路器觸點間的電壓零點間的時間，在觸點間電壓將來的零點閉合電路電路斷路器。測量斷路后觸點間電壓周期中電壓零點間的時間以及觸點間電壓下一周期中電壓零點間的時間。如果觸點間電壓零點之間的這兩個時間是相同的，就可以找到觸點間電壓的頻率。通過這種方式，無論觸點間電壓波形是什么，都可以估計觸點間電壓的將來零點。不過，在上述過電壓抑制方法中，分別存在以下問題。在利用具有電阻元件的電路斷路器抑制過電壓的情況下，必須要特別向通常的電路斷路器增加具有電阻元件的電路斷路器。因此，在將電路斷路器看做整體的情況下，電路斷路器可能尺寸變得很大。在傳輸線中，存在安裝電感器以補償其電容性功率的情況。在電路斷路器斷開安裝了電感器的傳輸線時，在傳輸線中產(chǎn)生電壓振蕩，其頻率由傳輸線的靜電電容和電感器的電感決定。線路電壓振蕩的頻率一般不同于功率源電壓的頻率。在這種情況下，電路斷路器的觸點間電壓在一方面中變成多頻率波。這次，在通過對電路斷路器觸點間電壓進行函數(shù)近似在最佳時機閉合電路電路斷路器的情況下，有以下問題。在傳輸線的用于確定線路電壓振蕩的頻率的靜電電容中，存在涉及自相位的對地分量、其它相位之間的相互分量以及其它相位的對地分量。根據(jù)傳輸線的幾何布局，這些靜電電容針對每相變?yōu)椴煌闹?。因此，線路側(cè)電壓的振蕩波形變?yōu)閱我活l率正弦波是非常稀有的。通常，在很多情況下，振蕩波形自身已經(jīng)處于多頻波狀態(tài)。在這種情況下，對線路電壓振蕩自身進行函數(shù)近似是困難的。因此，從函數(shù)近似獲得觸點間電壓實際上極其困難。在電路斷路器觸點間施加電壓的狀態(tài)下閉合電路斷路器的情況下，在觸點間電壓變得大于觸點間電介質(zhì)強度時，在觸點之間產(chǎn)生放電。如果產(chǎn)生放電，在觸點機械接觸之前，電路斷路器處于電氣接觸中。這種放電被稱為預電弧放電。在這里，在電路斷路器觸點間電壓處于多頻波狀態(tài)的情況下，可能有電壓的波高值變得不低于功率源電壓的情況。在這種情況下，如果在觸點間電壓處于零點時嘗試閉合電路斷路器，由于在觸點間電壓大時上述預電弧放電的原因，電路斷路器可能因為放電而變?yōu)殚]合狀態(tài)。在這種情況下，產(chǎn)生大的過電壓。于是，在觸點間電壓處于多頻波形式的情況下，不可能通過僅測量觸點間電壓的零點來抑制過電壓。本公開的目的是提供一種過電壓抑制裝置，即使在電路斷路器觸點間電壓是多頻波的情況下，這種過電壓抑制裝置也能夠抑制在閉合電路電路斷路器時產(chǎn)生的過電壓。

發(fā)明內(nèi)容
在一些實施例中，公開了一種系統(tǒng)，包括用于測量功率源側(cè)電壓的波形的功率源側(cè)電壓檢測器，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；用于測量傳輸線側(cè)電壓的波形的傳輸線側(cè)電壓檢測器，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；與所述功率源側(cè)電壓檢測器和傳輸線側(cè)電壓檢測器通信的波形計算裝置，用于計算所述功率源側(cè)電壓檢測器測量的所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓檢測器測量的傳輸線側(cè)電壓波形的相加波形；計算所述相加波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源側(cè)電壓頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；以及檢測所提取波形的周期；以及用于基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器的開關(guān)。所述波形計算裝置還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器、相位檢測單元和閉合信號輸出單元。所述波形計算裝置還包括提取指定頻帶的帶通濾波器。所述波形計算裝置還用于判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧(secondary arc)電流是否熄滅；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；在指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，估計閉合所述電路斷路器的時間點為觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在估計的閉合所述電路斷路器的時間點閉合所述電路斷路器。所述波形計算裝置還包括提取指定頻帶的帶通濾波器。所述波形計算裝置還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器。在其它實施例中，公開了一種系統(tǒng)，包括用于測量功率源側(cè)電壓的波形的功率源側(cè)電壓測量單元，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；用于測量傳輸線側(cè)電壓的波形的傳輸線側(cè)電壓測量單元，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；與所述功率源側(cè)電壓測量單元和傳輸線側(cè)電壓測量單元通信的計算機，用于 計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；計算所述觸點間電壓波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；以及檢測所提取波形的周期；以及用于基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器的電路。所述計算機還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器。所述計算機還包括提取指定頻帶的帶通濾波器。所述計算機還用于判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅；在指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，估計閉合所述電路斷路器的時間點為觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在估計的閉合所述電路斷路器的時間點閉合所述電路斷路器。所述計算機還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器。所述計算機還可以包括提取指定頻帶的帶通濾波器。在其它實施例中，公開了一種方法，包括測量功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；測量傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形的相加波形；從所述相加波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所述周期閉合所述電路斷路器。該方法還可以包括判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；在判定指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，基于電極觸點間電壓的波形，估計閉合所述電路斷路器的時間點為觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在所述時間點閉合所述電路斷路器。在其它實施例中，公開了一種方法，包括測量功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；測量傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；計算所述觸點間電壓波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所述周期閉合所述電路斷路器。該方法還可以包括判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅；在判定指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，基于所述觸點間電壓的波形，估計閉合所述電路斷路器的時間點為觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在所述時間點閉合所述電路斷路器。在其它實施例中，公開了一種設備，包括至少一個包括代碼的計算機可讀非暫時存儲介質(zhì)，在至少一個處理器執(zhí)行所述代碼時，用于接收功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；接收傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算所述功率源側(cè)電壓檢測器測量的所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓檢測器測量的傳輸線側(cè)電壓波形的相加波形；計算所述相加波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源側(cè)電壓頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器。所述處理器還用于判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅； 在判定指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，基于所述觸點間電壓的波形，估計閉合所述電路斷路器的時間點為觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候； 以及在所述時間點閉合所述電路斷路器。在其它實施例中，公開了一種設備，包括至少一個包括代碼的計算機可讀非暫時存儲介質(zhì)，在至少一個處理器執(zhí)行所述代碼時，用于接收功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；接收傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；計算所述觸點間電壓波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器。所述處理器還用于判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅；在指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，估計閉合所述電路斷路器的時間點為觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在估計的閉合所述電路斷路器的時間點閉合所述電路斷路器。


[圖1]結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第一實施例的過電壓抑制裝置的功率系統(tǒng)的構(gòu)造。[圖2]結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)第一實施例的過電壓抑制裝置的構(gòu)造。[圖3]波形圖，示出了電路斷路器功率源側(cè)電壓的電壓波形，這是由根據(jù)第一實施例的功率源側(cè)電壓測量單元測量的。[圖4]波形圖，示出了電路斷路器線路側(cè)電壓的電壓波形，這是由根據(jù)第一實施例的線路側(cè)電壓測量單元測量的。[圖5]波形圖，示出了根據(jù)第一實施例的電路斷路器觸點間電壓的電壓波形。[圖6]波形圖，示出了由根據(jù)第一實施例的絕對值計算單元計算處理的電壓波形。[圖7]波形圖，示出了由根據(jù)第一實施例的低通濾波器計算處理的電壓波形。[圖8]波形圖，示出了由根據(jù)第一實施例的高通濾波器計算處理的電壓波形。[圖9]結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第二實施例的過電壓抑制裝置的功率系統(tǒng)的構(gòu)造。[圖10]結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)第二實施例的過電壓抑制裝置的構(gòu)造。[圖11]波形圖，示出了由根據(jù)第二實施例的減法器計算處理的電路斷路器觸點間電壓的電壓波形。[圖12]波形圖，示出了由根據(jù)第二實施例的絕對值計算單元計算處理的電壓波形。[圖13]波形圖，示出了由根據(jù)第二實施例的低通濾波器計算處理的電壓波形。[圖14]波形圖，示出了由根據(jù)第二實施例的高通濾波器計算處理的電壓波形。[圖15]結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第三實施例的過電壓抑制裝置的功率系統(tǒng)的構(gòu)造。[圖16]結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)第三實施例的過電壓抑制裝置的構(gòu)造。[圖17]波形圖，示出了電路斷路器功率源側(cè)電壓的電壓波形，這是由根據(jù)第三實施例的功率源側(cè)電壓測量單元測量的。[圖18]波形圖，示出了電路斷路器線路側(cè)電壓的電壓波形，這是由根據(jù)第三實施例的線路側(cè)電壓測量單元測量的。[圖19]波形圖，示出了由根據(jù)第三實施例的減法器計算處理的電壓波形。[圖20]波形圖，示意性示出了在電路斷路器根據(jù)第三實施例閉合無負載傳輸線的情況下產(chǎn)生的閉合電弧。[圖21]特性曲線圖，示出了在閉合根據(jù)第三實施例的電路斷路器時的預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性。[圖22]結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第四實施例的過電壓抑制裝置的功率系統(tǒng)的構(gòu)造。[圖23]結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)本公開第四實施例的過電壓抑制裝置的構(gòu)造。
具體實施例方式圖1為結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第一實施例的過電壓抑制裝置10的功率系統(tǒng)1的構(gòu)造。此外，在以下附圖中為相同部分賦予相同的附圖標記，將省略其詳細描述，將主要描述不同的部分。在以下實施例中將通過相同方式省略重復的描述。功率系統(tǒng)1裝備有功率源總線2、三相的電路斷路器3U、3V、3W、傳輸線4、功率源側(cè)的三相電壓檢測器5U、5V、5W、線路側(cè)三相電壓檢測器6U、6V、6W和過電壓抑制裝置10。功率源總線2是被供以U相、V相和W相構(gòu)成的三相交流功率源的功率系統(tǒng)的總線。傳輸線4通過電路斷路器3U、3V、3W電連接到功率源總線2。盡管未示出，但在傳輸線4的每一相和地之間安裝電感器。存在以下情況這些電感器安裝在傳輸線4的兩端， 或這些電感器僅安裝在一側(cè)。電路斷路器3U、3V、3W分別連接傳輸線4和功率源總線2的每一相。電路斷路器 3U、3V、3W均為要針對每一相單獨操作的每相操作類型的電路斷路器。分別為U相、V相和 W相提供電路斷路器3U、3V、3W。分別為功率源總線2的對應相提供功率源側(cè)電壓檢測器5U、5V、5W的每個。例如， 功率源側(cè)電壓檢測器5U、5V、5W均為變壓器。功率源側(cè)電壓檢測器5U、5V、5W的每個分別檢測功率源總線2的對應相電壓(對地電壓)。亦即，功率源側(cè)電壓檢測器5U、5V、5W的每個分別檢測對應電路斷路器3U、3V、3W的功率源側(cè)電壓。功率源側(cè)電壓檢測器5U、5V、5W的每個分別向過電壓抑制裝置10輸出所檢測的功率源總線2的相電壓的每個。分別為傳輸線4的對應相提供線路側(cè)電壓檢測器6U、6V、6W的每個。例如，線路側(cè)電壓檢測器6U、6V、6W均為變壓器。線路側(cè)電壓檢測器6U、6V、6W的每個分別檢測傳輸線4 的對應相電壓(對地電壓)。亦即，線路側(cè)電壓檢測器6U、6V、6W的每個分別檢測對應電路斷路器3U、3V、3W的線路側(cè)電壓。線路側(cè)電壓檢測器6U、6V、6W的每個分別向過電壓抑制裝置10輸出所檢測的傳輸線4相電壓的每個。
將功率源側(cè)電壓檢測器5U、5V、5W檢測的功率源總線2的每個相電壓以及線路側(cè)電壓檢測器6U、6V、6W檢測的傳輸線4的每個相電壓輸入到過電壓抑制裝置10。在電路斷路器3U、3V、3W斷開的情況下，過電壓抑制裝置10分別基于功率源總線2的每個相電壓以及傳輸線4的每個相電壓閉合電路斷路器3U、3V、3W。過電壓抑制裝置10裝備有功率源側(cè)電壓測量單元11、線路側(cè)電壓測量單元12、波形計算單元13、相位檢測單元14和閉合信號輸出單元15。功率源側(cè)電壓測量單元11測量由功率源側(cè)電壓檢測器5U、5V、5W檢測的電路斷路器3U、3V、3W的功率源側(cè)的電壓。功率源側(cè)電壓測量單元11將在電路斷路器3U、3V、3W的功率源側(cè)測量的電壓波形數(shù)據(jù)輸出到波形計算單元13。線路側(cè)電壓測量單元12測量由線路側(cè)電壓檢測器6U、6V、6W檢測的傳輸線4的電壓。線路側(cè)電壓測量單元12向波形計算單元13輸出測量的傳輸線4的電壓波形數(shù)據(jù)。波形計算單元13執(zhí)行波形計算處理，以便針對功率源側(cè)電壓測量單元11測量的功率源總線2的電壓波形數(shù)據(jù)和線路側(cè)電壓測量單元12測量的傳輸線4的電壓波形數(shù)據(jù)檢測閉合電路斷路器3U、3V、3W的相位(定時)。波形計算單元13向相位檢測單元14輸出經(jīng)過波形計算處理的電壓波形數(shù)據(jù)。相位檢測單元14基于經(jīng)波形計算單元13進行波形計算處理的電壓波形數(shù)據(jù)分別檢測閉合電路斷路器3U、3V、3W的相位。相位檢測單元14向閉合信號輸出單元15輸出閉合每相的檢測到的相位。閉合信號輸出單元15輸出在相位檢測單元14檢測到的每相分別閉合電路斷路器 3U.3V.3ff的閉合信號。于是，由本公開的系統(tǒng)閉合電路斷路器包括向電路斷路器發(fā)送閉合信號。在本公開中可以將波形計算單元13、相位檢測單元14和閉合信號輸出單元15統(tǒng)稱為波形計算裝置，其可以是專用或通用計算機或計算機或其它電子系統(tǒng)的一部分。波形計算裝置可以包括計算機可讀非暫時存儲介質(zhì)，其包括由至少一個處理器執(zhí)行的代碼。圖2為結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)本公開第一實施例的過電壓抑制裝置10的構(gòu)造。此外， 在圖2中，僅示出了電路斷路器3U、3V、3W中一相部分的構(gòu)造，但假設另外兩相部分是以同樣方式構(gòu)造的。此外，在這里，將主要描述一相(U相)部分的構(gòu)造，假設其它兩相部分(V相和W 相)是以相同方式構(gòu)造的，因此將任意省略其描述。類似地，在以下實施例中，將任意省略另外兩相部分的描述。波形計算單元13裝備有加法器131、絕對值計算單元132、低通濾波器133和高通濾波器134。它可以是專用或通用計算機，或計算機或其它電子系統(tǒng)的一部分。波形計算單元13可以包括計算機可讀非暫時存儲介質(zhì)，其包括由至少一個處理器執(zhí)行的代碼。向加法器131輸入由功率源側(cè)電壓測量單元11測量的電路斷路器3U的功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)以及由線路側(cè)電壓測量單元12測量的電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。加法器131將電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)和電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)相加。加法器131向絕對值計算單元132輸出相加計算的電壓波形數(shù)據(jù)。向絕對值計算單元132輸入由加法器131計算的電壓波形數(shù)據(jù)。絕對值計算單元 132計算所輸入電壓波形數(shù)據(jù)的絕對值。絕對值計算單元132向低通濾波器133輸出所計算的絕對值的電壓波形數(shù)據(jù)。
向低通濾波器133輸入由絕對值計算單元132計算的電壓波形數(shù)據(jù)。將低通濾波器133的截止頻率設置為能夠分割(cutting)市電頻率的頻率。低通濾波器133針對輸入的電壓波形數(shù)據(jù)僅讓低于截止頻率的頻率分量通過。通過這種方式，低通濾波器133從輸入的電壓波形數(shù)據(jù)消除市電頻率分量，該分量是高頻分量。低通濾波器133向高通濾波器 134輸出通過的電壓波形數(shù)據(jù)。在這里，將描述低通濾波器133的截止頻率。盡管在中斷電路斷路器3U、3V和3W之后傳輸線4的電壓振蕩頻率會根據(jù)所安裝電抗器的補償比變化，但其會變得接近作為功率源側(cè)電壓頻率的市電頻率。因此，在電路斷路器3U、3V和3W觸點間的電壓中產(chǎn)生低于市電頻率的頻率分量。于是，將低通濾波器133 的截止頻率設置為能夠分割市電頻率的頻率。將通過低通濾波器133的電壓波形數(shù)據(jù)輸入到高通濾波器134。將高通濾波器 134的截止頻率設置為能夠分割接近直流分量的極低頻率波的頻率分量的頻率。高通濾波器134針對輸入的電壓波形數(shù)據(jù)僅讓高于截止頻率的頻率分量通過。通過這種方式，高通濾波器134從輸入的電壓波形數(shù)據(jù)中消除極低頻率分量。高通濾波器134向相位檢測單元 14的周期檢測單元141輸出通過的電壓波形數(shù)據(jù)。相位檢測單元14裝備有周期檢測單元141和閉合相位計算單元142。將通過高通濾波器134的電壓波形數(shù)據(jù)輸入到周期檢測單元141。周期檢測單元 141基于輸入的電壓波形數(shù)據(jù)計算電路斷路器3U的觸點間電壓變?yōu)樽钚〉臅r間周期。周期計算單元141向閉合相位計算單元142輸出計算的周期。向閉合相位計算單元142輸入周期檢測單元141計算的周期。閉合相位計算單元 142基于輸入的周期計算用于閉合電路斷路器3U的最佳時間(相位)。在這里，最佳閉合時間是在向閉合相位計算單元142輸入周期之后估計電路斷路器3U的觸點間電壓的電壓波形變?yōu)樽钚〉臅r間。閉合相位計算單元142向觸點輸出單元15輸出計算的時間。圖3至圖8是波形圖，示出了電壓波形W3至W8，以描述根據(jù)本實施例的過電壓抑制裝置10中的計算處理。圖3至圖8分別示出了從電路斷路器3U斷開傳輸線4時的時間t0附近開始的電壓波形W3至W8的狀態(tài)。在圖3至圖8所示的坐標中，決定縱軸為電壓 (p. u.每單位)，橫軸為時間(秒)。圖3為波形圖，示出了電路斷路器3U功率源側(cè)電壓(功率源總線2的電壓)的電壓波形W3，這是由功率源側(cè)電壓測量單元11測量的。圖4為波形圖，示出了電路斷路器3U 線路側(cè)電壓(傳輸線4的電壓)的電壓波形W4，這是由線路側(cè)電壓測量單元12測量的。圖 5為波形圖，示出了電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形W5。圖6為波形圖，示出了由絕對值計算單元132計算處理的電壓波形W6。圖7為波形圖，示出了由低通濾波器133計算處理的電壓波形W7。圖8為波形圖，示出了由高通濾波器134計算處理的電壓波形W8。將圖3中所示的電壓波形W3表示的電壓施加到電路斷路器3U的功率源側(cè)。將圖 4中所示的電壓波形W4表示的電壓施加到電路斷路器3U的線路側(cè)。這時，用圖5中所示的電壓波形W5表示電路斷路器3U的觸點間電壓。通過從電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓波形W3減去電路斷路器3U線路側(cè)電壓波形W4獲得電壓波形 W5。在時間t0之前電壓波形W5為零，因為電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓與電路斷路器3U 線路側(cè)的電壓是相同的。
向加法器131輸入表示電壓波形W3的電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)和表示電壓波形W4的電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。加法器131將輸入的兩個電壓波形數(shù)據(jù)相加。加法器131向絕對值計算單元132輸出相加的電壓波形數(shù)據(jù)。向絕對值計算單元132輸入由加法器131計算的電壓波形數(shù)據(jù)。絕對值計算單元 132計算所輸入電壓波形數(shù)據(jù)的絕對值。通過這種方式，絕對值計算單元132計算表示圖6 所示的電壓波形W6的電壓波形數(shù)據(jù)。電壓波形W6中主要存在的是低頻分量FL1。向低通濾波器133輸入表示絕對值計算單元132計算的電壓波形W6的電壓波形數(shù)據(jù)。通過這種方式，低通濾波器133計算表示圖7所示電壓波形W7的電壓波形數(shù)據(jù)。電壓波形W7變成這樣的波形，其中，對于電壓波形W6而言，市電頻率分量得到抑制，而包括直流分量的低頻分量FLl被提取出來。向高通濾波器134輸入表示低通濾波器133計算的電壓波形W7的電壓波形數(shù)據(jù)。 通過這種方式，高通濾波器134計算表示圖8所示電壓波形W8的電壓波形數(shù)據(jù)。在電壓波形W8中，幾乎消除了電壓波形W7中包括的直流分量。在電壓波形W8中， 或多或少地存在低頻分量FLl。在低頻分量FLl的每個周期中，電壓變成正極性最大值的時間tc與圖5所示波形W5的觸點間電壓變小的時間tc 一致。向周期檢測單元141輸入表示波形計算單元13進行波形計算的電壓波形W8的電壓波形數(shù)據(jù)。周期檢測單元141監(jiān)測表示電壓波形W8的電壓波形數(shù)據(jù)，直到電路斷路器3U 中斷傳輸線4之后過去預設時間為止。周期檢測單元141檢測所監(jiān)測的電壓波形W8中電壓變成正極性最大值的時間tc。通過這種檢測，周期檢測單元141測量存在時間tc時之間的間隔。周期檢測單元141基于測量的間隔計算周期TM。周期檢測單元141向閉合相位計算單元142輸出計算的周期TM。在這里，圖8所示的電壓波形W8中電壓變?yōu)檎龢O性最大值的時間tc與圖5所示的觸點間電壓的電壓波形W5的多頻波電壓變?yōu)樽钚≈档臅r間tc 一致。于是，周期檢測單元141計算的周期TM與觸點間電壓的電壓波形W5的多頻波電壓變?yōu)樽钚〉臅r間的周期TM 相同。閉合相位計算單元142基于周期檢測單元141計算的周期TM計算對于閉合電路斷路器3U而言最佳的閉合相位(閉合時間)。閉合相位是估計電壓波形W8變?yōu)檎龢O性最大值時的相位之一。閉合信號輸出單元15向電路斷路器3U輸出閉合信號，從而在閉合相位計算單元 142計算的閉合相位閉合電路斷路器3U。根據(jù)本實施例，可以獲得以下操作和效果。通過獲得在將電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓和電路斷路器3U線路側(cè)的電壓相加之后的絕對值，能夠提取頻帶低于功率源總線2的頻率但高于直流分量頻率的低頻分量 FLl占主導的電壓波形數(shù)據(jù)。低頻分量FLl是電路斷路器3U、3V、3W觸點間電壓的電壓波形 W5的多頻波的頻率分量。由低通濾波器133和高通濾波器134提取低頻分量FLl。通過獲得提取了低頻分量FLl的電壓波形W8中電壓變?yōu)檎龢O性最大值的時間周期TM，能夠估計電路斷路器3U、3V、3W觸點間電壓變小的時間點。通過這種處理，在電路斷路器3U、3V、3W觸點間電壓變小時的最佳閉合時間閉合電路斷路器3U、3V、3W，即使在觸點間電壓處于多頻波狀態(tài)下時，過電壓抑制裝置10也能夠抑制閉合電路斷路器3U、3V、3W時產(chǎn)生的過電壓。(第二實施例)圖9為結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第二實施例的過電壓抑制裝置IOA的功率系統(tǒng)IA的構(gòu)造。功率系統(tǒng)IA具有如下構(gòu)造，其中，在根據(jù)圖1所示的第一實施例的功率系統(tǒng)1中， 提供過電壓抑制裝置IOA取代過電壓抑制裝置10。在其它方面，功率系統(tǒng)IA與根據(jù)第一實施例的功率系統(tǒng)1是相同的。圖10為結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)本實施例的過電壓抑制裝置IOA的構(gòu)造。過電壓抑制裝置IOA具有如下構(gòu)造，其中，在根據(jù)圖2所示的第一實施例的過電壓抑制裝置10中，提供波形計算單元13A取代波形計算單元13。對于其它方面，過電壓抑制裝置IOA與根據(jù)第一實施例的過電壓抑制裝置10相同。波形計算單元13A裝備有減法器13A1、絕對值計算單元13A2、低通濾波器13A3和高通濾波器13A4。向減法器13A1輸入由功率源側(cè)電壓測量單元11測量的電路斷路器3U的功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)以及由線路側(cè)電壓測量單元12測量的電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。減法器13A1從電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)減去電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。通過計算，計算電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。減法器13A1 向絕對值計算單元13A2輸出計算的觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。向絕對值計算單元13A2輸入減法器13A1計算的觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。絕對值計算單元13A2計算所輸入電壓波形數(shù)據(jù)的絕對值。絕對值計算單元13A2向低通濾波器13A3輸出計算的絕對值的電壓波形數(shù)據(jù)。向低通濾波器13A3輸入由絕對值計算單元13A2計算的絕對值的電壓波形數(shù)據(jù)。 將低通濾波器13A2的截止頻率設置為能夠分割市電頻率的頻率。在這里，對于截止頻率而言，與根據(jù)第一實施例的低通濾波器133的相同。低通濾波器13A3針對輸入的電壓波形數(shù)據(jù)僅讓低于截止頻率的頻率分量通過。通過這種方式，低通濾波器13A3從輸入的電壓波形數(shù)據(jù)消除市電頻率分量，該分量是高頻分量。低通濾波器13A3向高通濾波器13A4輸出通過的電壓波形數(shù)據(jù)。將通過低通濾波器13A3的電壓波形數(shù)據(jù)輸入到高通濾波器13A4。將高通濾波器 13A4的截止頻率設置為能夠分割接近直流分量的極低頻率波的頻率分量的頻率。高通濾波器13A4針對輸入的電壓波形數(shù)據(jù)僅讓高于截止頻率的頻率分量通過。通過這種方式，高通濾波器13A4從輸入的電壓波形數(shù)據(jù)中消除極低頻率波分量。高通濾波器13A4向相位檢測單元14的周期檢測單元141輸出通過的電壓波形數(shù)據(jù)。圖11至圖14是波形圖，示出了電壓波形，以描述根據(jù)本實施例的過電壓抑制裝置 10中的計算處理。圖11至圖14分別示出了從電路斷路器3U斷開傳輸線4時的時間tl 附近開始的電壓波形Wll至W14的狀態(tài)。在圖11至圖14所示的坐標中，決定縱軸為電壓 (p. u.)，橫軸為時間(秒)。圖11為波形圖，示出了由減法器13A1計算處理的電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形W11。圖12為波形圖，示出了由絕對值計算單元13A2計算處理的電壓波形W12。圖 13為波形圖，示出了由低通濾波器13A3計算處理的電壓波形W13。圖14為波形圖，示出了由高通濾波器13A4計算處理的電壓波形W14。向減法器13A1輸入電路斷路器3U的功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)以及電路斷路器3U 線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。減法器13A1從電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)減去電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。通過這種方式，減法器13A1計算表示圖11所示的電壓波形Wll的電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。在時間tl之前電壓波形Wll為零， 因為電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓與電路斷路器3U線路側(cè)的電壓是相同的。向絕對值計算單元13A2輸入減法器13A1計算的表示電壓波形Wll的電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。絕對值計算單元13A2計算所輸入電壓波形數(shù)據(jù)的絕對值。通過這種方式，絕對值計算單元13A2計算表示圖12所示的電壓波形W12的電壓波形數(shù)據(jù)。電壓波形W12中主要存在的是低頻分量FL1A。在這里，電壓波形W12的電壓變小的時間tcl與圖11所示的波形Wll的觸點間電壓變小的時間tcl 一致。向低通濾波器13A3輸入由絕對值計算單元13A2計算的表示電壓波形W12的電壓波形數(shù)據(jù)。通過這種方式，低通濾波器13A3計算表示圖13所示電壓波形W13的電壓波形數(shù)據(jù)。電壓波形W13變成這樣的波形，其中，對于電壓波形W12而言，市電頻率分量得到抑制，而包括直流分量的低頻分量FLlA被提取出來。向高通濾波器13A4輸入表示低通濾波器13A3計算的電壓波形W13的電壓波形數(shù)據(jù)。通過這種方式，高通濾波器13A4計算表示圖14所示電壓波形W14的電壓波形數(shù)據(jù)。在電壓波形W14中，基本上消除了電壓波形W13中包括的直流分量。在電壓波形 W14中，或多或少地存在低頻分量FL1A。在低頻分量FLlA的每個周期中，電壓變成負極性最大值的時間tcl與圖11所示波形Wll的觸點間電壓變小的時間tcl 一致。向周期檢測單元141輸入表示波形計算單元13A進行波形計算的電壓波形W14的電壓波形數(shù)據(jù)。周期檢測單元141監(jiān)測表示電壓波形W14的電壓波形數(shù)據(jù)，直到電路斷路器3U中斷傳輸線4之后過去預設時間為止。周期檢測單元141檢測所監(jiān)測的電壓波形W14 中電壓變成負極性最大值的時間tcl。通過這種檢測，周期檢測單元141測量存在時間tcl 時之間的間隔。周期檢測單元141基于測量的間隔計算周期TM1。周期檢測單元141向閉合相位計算單元142輸出計算的周期TM1。在這里，圖14所示電壓波形W14中電壓變?yōu)樨摌O性最大值的時間tcl與圖11所示觸點間電壓的電壓波形Wll的多頻波電壓變?yōu)樽钚≈档臅r間tcl 一致。于是，周期檢測單元141計算的周期TMl與觸點間電壓的電壓波形Wll的多頻波電壓變?yōu)樽钚〉臅r間的周期TMl相同。閉合相位計算單元142基于周期檢測單元141計算的周期TMl計算對于閉合電路斷路器3U而言最佳的閉合相位(閉合時間)。閉合相位是估計電壓波形W14變?yōu)樨摌O性最大值的相位之一。閉合信號輸出單元15向電路斷路器3U輸出閉合信號，從而在閉合相位計算單元 142計算的閉合相位閉合電路斷路器3U。根據(jù)本實施例，可以獲得以下操作和效果。通過獲得電路斷路器3U、3V、3W觸點間電壓的絕對值，能夠提取頻帶低于功率源總線2的頻率但高于直流分量頻率的低頻分量FLlA占主導的電壓波形數(shù)據(jù)。低頻分量FLlA 是電路斷路器3U、3V、3W觸點間電壓的電壓波形Wll的多頻波的頻率分量。由低通濾波器13A3和高通濾波器13A4提取低頻分量FL1A。通過獲得提取了低頻分量FLlA的電壓波形 W14中電壓變?yōu)樨摌O性最大值的時間周期TM1，能夠估計電路斷路器3U、3V、3W觸點間電壓變小的時間點。通過這種處理，在電路斷路器3U、3V、3W觸點間電壓變小時的最佳閉合時間閉合電路斷路器3U、3V、3W，即使在觸點間電壓處于多頻波狀態(tài)下時，過電壓抑制裝置IOA也能夠抑制閉合電路斷路器3U、3V、3W時產(chǎn)生的過電壓。此外，可以通過從電路斷路器3U、3V、3W的功率源側(cè)電壓減去電路斷路器3U、3V、 3W的線路側(cè)電壓獲得電路斷路器3U、3V、3W的觸點間電壓。亦即，這些與電路斷路器3U、3V、 3W中斷電流之后計算瞬變恢復電壓(恢復電壓)的構(gòu)造和計算方法是相同的。因此，過電壓抑制單元IOA不需要特別復雜的計算處理。(第三實施例)圖15為結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第三實施例的過電壓抑制裝置IOB的功率系統(tǒng)IB的構(gòu)造。功率系統(tǒng)IB具有如下構(gòu)造，其中，在根據(jù)圖1所示的第一實施例的功率系統(tǒng)1中， 提供過電壓抑制裝置IOB取代過電壓抑制裝置10。在其它方面，功率系統(tǒng)IB與根據(jù)第一實施例的功率系統(tǒng)1是相同的。圖16為結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)本實施例的過電壓抑制裝置IOB的構(gòu)造。過電壓抑制裝置IOB具有如下構(gòu)造，其中，在根據(jù)圖2所示的第一實施例的過電壓抑制裝置10中，提供波形計算單元1 取代波形計算單元13，提供閉合信號輸出單元15B 取代閉合信號輸出單元15。對于其它方面，過電壓抑制裝置IOB與根據(jù)第一實施例的過電壓抑制裝置10相同。波形計算單元1 具有如下構(gòu)造向根據(jù)第一實施例的波形計算單元13增加減法器13B1和波形監(jiān)測單元13B2。向減法器13B1輸入由功率源側(cè)電壓測量單元11測量的電路斷路器3U的功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)以及由線路側(cè)電壓測量單元12測量的電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。減法器13B1從電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)減去電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。通過計算，計算電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。減法器13B1 向波形監(jiān)測單元13B2輸出計算的觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。向波形監(jiān)測單元13B2輸入減法器13B1計算的觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。波形監(jiān)測單元13B2監(jiān)測電路斷路器3U基于觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)中斷傳輸線4之后在預設時間(例如，100毫秒)內(nèi)流經(jīng)電路斷路器3U線路側(cè)(傳輸線4)的次生電弧電流是否熄滅。通過檢測觸點間電壓的波形發(fā)生改變由波形監(jiān)測單元13B2執(zhí)行判斷次生電弧熄滅的方法。對于檢測觸點間電壓波形變化的方法，例如，有一種通過觸點間電壓頻率判斷的方法。在次生電弧未熄滅時，電路斷路器3U的線路側(cè)電壓為零。因此，觸點間電壓變得與電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓(例如，市電頻率)相同。此外，在次生電弧熄滅時在傳輸線側(cè)提供電感器的情況下，觸點間電壓變成頻率低于電路斷路器3U功率源側(cè)頻率的狀態(tài)。 于是，波形監(jiān)測單元13B2能夠通過檢測觸點間電壓的頻率變得更低而判定次生電弧熄滅。在設定時間內(nèi)熄滅次生電弧的情況下，波形監(jiān)測單元13B2完成計算處理。在設定時間內(nèi)次生電弧未熄滅的情況下，波形監(jiān)測單元13B2基于觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)執(zhí)行計算處理以閉合電路斷路器3U，同時抑制閉合浪涌(過電壓)，而不執(zhí)行加法器131計算進行的波形處理等。波形監(jiān)測單元13B2基于計算結(jié)果向閉合信號輸出單元15B輸出閉合信號。在這里將描述次生電弧電流。通常，已知在傳輸線中產(chǎn)生故障時，并在電路斷路器中斷傳輸線之后，由于來自正常(sound)相或正常線路的感應，會有小電流流經(jīng)故障點。這個電流被稱為次生電弧電流。 據(jù)說在電路斷路器中斷傳輸線之后，次生電弧將在幾十毫秒到大約幾百毫秒內(nèi)自然熄滅。 盡管次生電弧電流在流動，故障仍然繼續(xù)存在。盡管在此時存在因為次生電弧電流導致的電弧電壓，由于其幅度與功率源電壓相比更小，即使電路斷路器中斷傳輸線，傳輸線的電壓仍然約為零。在次生電弧熄滅時，傳輸線中發(fā)生電壓振蕩。于是，波形監(jiān)測單元13B2通過檢測電路斷路器3U線路側(cè)電壓變?yōu)榉橇愣卸ù紊娀∠纭＝酉聛?，將描述由波形監(jiān)測單元13B2設置的設定時間。在IEEJ(日本電氣工程師研究院)中的JEC(日本電子技術(shù)委員會)的標準規(guī)范 JEC-2300-1998(交流電路斷路器)中，確定了電路斷路器的工作職責。在該技術(shù)規(guī)范中，針對高速重新閉合情況下的電路斷路器確定了職責，即中斷-θ -閉合 中斷-(一分鐘)-閉合·中斷。在這里，將θ為0.35秒確定為標準。另一方面，由于在斷開電路斷路器3U之后直到次生電弧熄滅的時間取決于天氣條件，因此它不是常數(shù)。于是，次生電弧的熄滅時間點被延遲，可能有以下情況，即通過在上述高速重新閉合的時間θ內(nèi)進行波形處理，在觸點間電壓變小時，變得難以估計時間點。因此，在波形監(jiān)測單元13Β2中，即使在通過波形處理估計觸點間電壓變小的時間點，在時間θ內(nèi)可以閉合電路斷路器3U的時間內(nèi)，也可以將斷開電路斷路器3U之后直到次生電弧熄滅耗費的最大時間設置為設定時間。亦即，這意味著，如果過電壓抑制裝置IOB 通過波形處理來估計觸點間電壓變小的時間點，在直到次生電弧熄滅前的時間需要比設定時間長的情況下，在上述工作職責需要的時間θ內(nèi)不能重新閉合電路斷路器。如果次生電弧在設定時間內(nèi)熄滅，過電壓抑制裝置IOB執(zhí)行波形處理，并估計觸點間電壓變小的時間點。在設定時間內(nèi)次生電弧未熄滅的情況下，過電壓抑制裝置IOB在由波形監(jiān)測單元13Β2計算的閉合時間點閉合電路斷路器3U。圖17至圖19是波形圖，示出了電壓波形，以描述根據(jù)本實施例的過電壓抑制裝置 IOB中的計算處理。圖17至圖19分別示出了從電路斷路器3U斷開傳輸線4時的時間t2 附近開始的電壓波形W19至W21的狀態(tài)。在圖17至圖19所示的坐標中，決定縱軸為電壓 (p. u.)，橫軸為時間(秒)。圖17為波形圖，示出了電路斷路器3U功率源側(cè)電壓(功率源總線2的電壓)的電壓波形W19，這是由功率源側(cè)電壓測量單元11測量的。圖18為波形圖，示出了電路斷路器3U線路側(cè)電壓(傳輸線4的電壓)的電壓波形W20，這是由線路側(cè)電壓測量單元12測量的。圖19為波形圖，示出了由減法器13B1計算處理的電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形 W21。將圖17中所示的電壓波形W19表示的電壓施加到電路斷路器3U的功率源側(cè)。將圖18中所示的電壓波形W20表示的電壓施加到電路斷路器3U的線路側(cè)。
在圖17和圖18中，假設傳輸線的U相處于一線地故障狀態(tài)。因此，在圖17和圖 18的時間t2之前，功率源側(cè)電壓W19和線路側(cè)電壓W20為零。由于電路斷路器3U在時間 t2中斷傳輸線4，在此時間之后，功率源側(cè)電壓W19中存在功率源電壓。另一方面，傳輸線 4的故障持續(xù)到時間t21。亦即，次生電弧電壓持續(xù)到時間t21。時間t21表示次生電弧熄滅的時間點。于是，直到時間t21之前，表示傳輸線4電壓的電壓波形W20為零。向減法器13B1輸入表示電壓波形W19的電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)和表示電壓波形W20的電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。減法器13B1從電路斷路器 3U功率源側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)減去電路斷路器3U線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。通過這種方式，減法器13B1計算表示圖19所示的電壓波形W21的電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。在時間t2之前電壓波形W21為零，因為電路斷路器3U功率源側(cè)的電壓與電路斷路器 3U線路側(cè)的電壓是相同的。向波形監(jiān)測單元13B2輸入由減法器13B1計算的表示電壓波形W21的電路斷路器 3U觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)以及表示電壓波形W20的電路斷路器3U的線路側(cè)的電壓波形數(shù)據(jù)。波形監(jiān)測單元13B2測量從電路斷路器3U斷開的時間t2到次生電弧熄滅的時間 t21的時間。在從電路斷路器3U斷開的時間t2到次生電弧熄滅的時間t21的時間短于設定時間時，波形監(jiān)測單元13B3完成計算處理。在從電路斷路器3U斷開的時間t2到次生電弧熄滅的時間t21的時間長于設定時間的情況下，波形監(jiān)測單元13B2檢測表示電壓波形W21的電路斷路器3U觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)電壓值低于預先設置的瞬時值電壓閾值THP、THN(這里假設為士 1.5p.U.)的時間點tc2。波形監(jiān)測單元13B2向閉合信號輸出單元15B輸出閉合信號，使得在電路斷路器 3U觸點間電壓不超過靜態(tài)時間內(nèi)功率源電壓的波高值的1.5p.U.的條件下，閉合電路斷路器3U。在這里，將描述閉合浪涌VS。圖20為波形圖，示意性示出了在電路斷路器閉合無負載傳輸線的情況下產(chǎn)生的閉合浪涌VS。圖20示出了如下狀態(tài)，在時間t3閉合電路斷路器，并產(chǎn)生與地之間3p. u.的閉合浪涌(過電壓)VS。功率源電壓VP是波高值為Ip. U.的正弦波。在重新閉合電路斷路器之前傳輸線上保持的直流電壓VL為lp. u.。在產(chǎn)生與地之間3p. u.的閉合浪涌(過電壓)VS的時間 t3觸點間電壓(功率源電壓VP和直流電壓VL瞬時值之差)為2p. u.。亦即，閉合浪涌VS 變?yōu)橛|點間電壓1. 5倍的電壓。于是，波形監(jiān)測單元13B2通過在觸點間電壓是低于2p. U.的電壓的時間點閉合電路斷路器3U抑制由低于3p. u.的閉合浪涌導致的過電壓。接下來，將描述波形監(jiān)測單元13B2閉合電路斷路器3U的定時。圖21為特性曲線圖，示出了在閉合根據(jù)本實施例的電路斷路器3U時的預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性VTO、VT1、VT2。在圖21中，用絕對值表示觸點間的電壓VD。假設觸點間電壓VD的波高值為1. 5p. u.。預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性VTO表示電路斷路器3U的預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性，其成為標準。此外，對于電路斷路器而言，通常有操作變化和放電變化。預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性VT1、VT2表示以預電弧放電產(chǎn)生電壓特性VTO為其基準，考慮到電路斷路器 3U的操作變化和放電變化時的預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性。如果試圖閉合電路斷路器3U以便使考慮變化的預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性VT2 不與觸點間的電壓VD接觸，考慮變化的另一預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性VT2與觸點間電壓 VD的交點大約在lp. u.。因此，即使考慮電路斷路器3U的變化，也可以在觸點間電壓VD不超過圖21中的lp. u.的狀態(tài)下閉合電路斷路器3U。預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性、操作變化和放電變化對于電路斷路器而言是不同的。亦即，圖21所示的預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性VT0、VT1、VT2的梯度對于電路斷路器是不同的。不過，不論電路斷路器的個體差異如何，預電弧放電產(chǎn)生電壓的特性對于時間而言變?yōu)橄蛳聝A斜的直線。亦即，在任何電路斷路器中，電路斷路器觸點之間絕緣被擊穿的電壓與時間推移，也就是說，與觸點之間距離的下降成比例地減小。于是，如果電路斷路器觸點間電壓的波高值為1.5p.u.，在電路斷路器3U的觸點間電壓不超過1.5p.U.時，確?？梢蚤]合電路斷路器3U。此外，波形監(jiān)測單元13B2能夠估計閉合電路斷路器3U的相位，從而通過計算處理，無需執(zhí)行波形處理，使得觸點間電壓在瞬時值上變成不超過1.5p. u.。因此，在直到次生電弧熄滅的時間長于設定時間的情況下，考慮到電路斷路器3U的預電弧放電產(chǎn)生電壓特性VT0、VT1、VT2，波形監(jiān)測單元13B2在觸點間電壓不超過1. 5p. u.的定時閉合電路斷路器3U。通過這種方式，控制電路斷路器3U，使得閉合時的閉合浪涌導致的過電壓被抑制成小于3p. u.，3p. u.為最大值。根據(jù)本實施例，除了根據(jù)第一實施例的操作和效果之外，還可以獲得以下操作和效果。過電壓抑制裝置IOB裝備有波形監(jiān)測單元13Β2，監(jiān)測斷開電路斷路器3U、3V、3W的每個之后直到次生電弧熄滅的時間。在設定時間內(nèi)次生電弧未熄滅的情況下，過電壓抑制裝置IOB在可以在一定程度上抑制過電壓的時間點閉合電路斷路器3U、3V、3W，而無需加法器131的波形處理等。此時，由于過電壓抑制裝置IOB無需執(zhí)行波形處理就計算閉合電路斷路器3U、3V、3W的相位，因此能夠比執(zhí)行波形處理的情況在更短時間內(nèi)閉合電路斷路器3U、 3V、3W。通過這種方式，即使在次生電弧熄滅前的時間被延遲且如果在加法器131執(zhí)行的波形處理等之后計算閉合相位時不能實現(xiàn)工作職責的情況下，過電壓抑制裝置IOB也能夠在實現(xiàn)工作職責的時間內(nèi)閉合每個電路斷路器3U、3V、3W，同時由波形監(jiān)測單元13B2抑制由于閉合浪涌導致的過電壓。(第四實施例)圖22為結(jié)構(gòu)圖，示出了應用根據(jù)本公開第四實施例的過電壓抑制裝置IOC的功率系統(tǒng)IC的構(gòu)造。功率系統(tǒng)IC具有如下構(gòu)造，其中，在根據(jù)圖1所示的第一實施例的功率系統(tǒng)1中， 提供過電壓抑制裝置IOC取代過電壓抑制裝置10。在其它方面，功率系統(tǒng)IC與根據(jù)第一實施例的功率系統(tǒng)1是相同的。圖23為結(jié)構(gòu)圖，示出了根據(jù)本實施例的過電壓抑制裝置IOC的構(gòu)造。
過電壓抑制裝置IOC具有如下構(gòu)造，其中，在根據(jù)圖10所示的第二實施例的過電壓抑制裝置IOA中，提供波形計算單元13C取代波形計算單元13A，提供閉合信號輸出單元 15B取代閉合信號輸出單元15。對于其它方面，過電壓抑制裝置IOC與根據(jù)第二實施例的過電壓抑制裝置IOA相同。波形計算單元13C具有如下構(gòu)造向根據(jù)圖10所示的第二實施例的波形計算單元 13A增加根據(jù)圖16所示的第三實施例的波形監(jiān)測單元13B2。向波形監(jiān)測單元13B2輸入由減法器13A1計算的觸點間電壓的電壓波形數(shù)據(jù)。對于其它方面，波形監(jiān)測單元13C與根據(jù)第二實施例的波形監(jiān)測單元13A相同。根據(jù)本實施例，除了根據(jù)第二實施例的操作和效果之外，還可以獲得以下操作和效果。過電壓抑制裝置IOC裝備有波形監(jiān)測單元13B2，監(jiān)測斷開電路斷路器3U、3V、3W的每個之后直到次生電弧熄滅的時間。在設定時間內(nèi)次生電弧未熄滅的情況下，過電壓抑制裝置IOC在可以在一定程度上抑制過電壓的時間點閉合電路斷路器3U、3V、3W，而無需絕對值計算單元13A2的波形處理等。此時，由于過電壓抑制裝置IOC無需執(zhí)行波形處理就計算閉合電路斷路器3U、3V、3W的相位，因此能夠比執(zhí)行波形處理的情況在更短時間內(nèi)閉合電路斷路器3U、3V、3W。通過這種方式，即使在次生電弧熄滅前的時間被延遲且如果在絕對值計算單元 13A2執(zhí)行的波形處理等之后計算閉合相位不能實現(xiàn)工作職責的情況下，過電壓抑制裝置 IOC也能夠在實現(xiàn)工作職責的時間內(nèi)閉合每個電路斷路器3U、3V、3W，同時由波形監(jiān)測單元 13B2抑制由于閉合浪涌導致的過電壓。此外，在每個實施例中，都采用了使用低通濾波器和高通濾波器的構(gòu)造，但可以采用使用帶通濾波器取代這些濾波器的構(gòu)造。帶通濾波器可以僅讓特定頻帶通過。因此，可以設置帶通濾波器，讓不被低通濾波器和高通濾波器截止頻率的任一個截止的頻帶通過。亦即，能夠設置帶通濾波器，以便讓低于市電頻率(功率源頻率)且高于對應于直流分量的低頻的特定頻帶通過。通過像這樣的設置，并通過利用帶通濾波器構(gòu)造過電壓抑制裝置，可以獲得與每個實施例相同的操作和效果。此外，可以利用軟件或硬件，或者可以利用其組合來構(gòu)造每個實施例中使用的組成元件。各種濾波器例如可以是模擬濾波器或數(shù)字濾波器。此外，各種計算電路，例如減法器，可以是硬件構(gòu)造(包括通過接收電壓的線路的導線連接進行的計算等)，或由計算機計算數(shù)字數(shù)據(jù)的構(gòu)造。此外，可以通過計算波形最大值或最小值的算法，無需提供高通濾波器來處理每個實施例。如果在低于功率源總線2頻率且高于直流分量頻率的頻帶中在一定程度上明確地存在著低頻分量FL1、FL1A，例如，可以利用算法獲得低頻分量FL1、FL1A的最大值和最小值而無需消除直流分量。亦即，如果基本可以獲得低頻分量FL1、FLlA的最大值和最小值， 那么可以使用任何構(gòu)造，因為這對于提取低頻分量FL1、FL1A而言是相同的。根據(jù)過電壓抑制裝置中使用的計算機計算速度的能力以及與電路斷路器工作職責的平衡，可以任意改變其構(gòu)造。此外，通常知道，作為設置濾波器截止頻率的結(jié)果，濾波之后波形的相位從先前波形偏移。在第一實施例中，圖8所示的濾波之后的電壓波形W8變?yōu)檎龢O性最大值的時間點與圖5所示的觸點間電壓的電壓波形W5變小的時間點一致。但是，根據(jù)各種濾波器133、 134的常數(shù)，時間點可能變成電壓變?yōu)樨摌O性最大值的時間點。在這種情況下，可以通過檢測濾波之后電壓波形W8變成負極性最大值的時間點周期來估計將來適當?shù)拈]合時間點。 類似地，在第二實施例中，即使在相位隨著各種濾波器13A3、13A4的常數(shù)偏移的情況下，也可以通過偏移周期以與相位偏移一致地檢測圖14所示濾波之后的電壓波形W14來估計將來適當?shù)拈]合時間點。 此外，本公開不限于上述未經(jīng)修改的實施例，而是可以通過在實現(xiàn)階段不脫離本公開精神的情況下在該范圍之內(nèi)修改組成元件來實現(xiàn)。此外，通過適當組合上述實施例中公開的多個組成元素形成各種公開。例如，可以從實施例所示的所有組成元素中刪除一些組成元素。此外，可以任意組合不同實施例中包括的組成元素。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括用于測量功率源側(cè)電壓的波形的功率源側(cè)電壓檢測器，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；用于測量傳輸線側(cè)電壓的波形的傳輸線側(cè)電壓檢測器，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；與所述功率源側(cè)電壓檢測器和傳輸線側(cè)電壓檢測器通信的波形計算裝置，用于 計算所述功率源側(cè)電壓檢測器測量的所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓檢測器測量的所述傳輸線側(cè)電壓波形的相加波形； 計算所述相加波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源側(cè)電壓頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；以及檢測所提取波形的周期；以及用于基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波形計算裝置還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器、相位檢測單元和閉合信號輸出單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波形計算裝置還包括提取指定頻帶的帶通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波形計算裝置還用于 判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；在所述指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，估計閉合所述電路斷路器的時間點為所述觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在所估計的閉合所述電路斷路器的時間點閉合所述電路斷路器。
5.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述波形計算裝置還包括提取指定頻帶的帶通濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述波形計算裝置還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器。
7.一種系統(tǒng)，包括用于測量功率源側(cè)電壓的波形的功率源側(cè)電壓測量單元，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓；用于測量傳輸線側(cè)電壓的波形的傳輸線側(cè)電壓測量單元，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；與所述功率源側(cè)電壓測量單元和所述傳輸線側(cè)電壓測量單元通信的計算機，用于 計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；計算所述觸點間電壓波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；以及檢測所提取波形的周期；以及用于基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器的電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機還包括提取指定頻帶的帶通濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機還用于 判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅；在所述指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，估計閉合所述電路斷路器的時間點為所述觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在所估計的閉合所述電路斷路器的時間點閉合所述電路斷路器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機還包括提取低頻分量的低通濾波器和提取高頻分量的高通濾波器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機還包括提取指定頻帶的帶通濾波器。
13.一種方法，包括測量功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓； 測量傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形的相加波形； 從所述相加波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形； 檢測所提取波形的周期；以及基于所述周期閉合所述電路斷路器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅； 計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；在判定在所述指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，基于所述觸點間電壓的波形，估計閉合所述電路斷路器的時間點為所述觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在所述時間點閉合所述電路斷路器。
15.一種方法，包括測量功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓； 測量傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；計算所述觸點間電壓波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所述周期閉合所述電路斷路器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅； 在判定在所述指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，基于所述觸點間電壓的波形，估計閉合所述電路斷路器的時間點為所述觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在所述時間點閉合所述電路斷路器。
17.一種設備，包括至少一個包括代碼的計算機可讀非暫時存儲介質(zhì)，在至少一個處理器執(zhí)行所述代碼時，用于接收功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓； 接收傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算功率源側(cè)電壓檢測器測量的所述功率源側(cè)電壓波形和傳輸線側(cè)電壓檢測器測量的所述傳輸線側(cè)電壓波形的相加波形； 計算所述相加波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源側(cè)電壓頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設備，其中，所述處理器還用于 判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅；在判定在所述指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，基于所述觸點間電壓的波形，估計閉合所述電路斷路器的時間點為所述觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在所述時間點閉合所述電路斷路器。
19.一種設備，包括至少一個包括代碼的計算機可讀非暫時存儲介質(zhì)，在至少一個處理器執(zhí)行所述代碼時，用于接收功率源側(cè)電壓的波形，所述功率源側(cè)電壓是電路斷路器功率源側(cè)的對地電壓； 接收傳輸線側(cè)電壓的波形，所述傳輸線側(cè)電壓是所述電路斷路器傳輸線側(cè)的對地電壓；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；計算所述觸點間電壓波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所檢測的周期閉合所述電路斷路器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設備，其中，所述處理器還用于 判斷在指定時間內(nèi)流經(jīng)所述傳輸線的次生電弧電流是否熄滅； 在所述指定時間內(nèi)所述次生電弧未熄滅的情況下，估計閉合所述電路斷路器的時間點為所述觸點間電壓的瞬時值的絕對值變?yōu)榈陀陂撝档碾妷褐档臅r候；以及在估計的閉合所述電路斷路器的時間點閉合所述電路斷路器。
全文摘要
本發(fā)明涉及過電壓抑制裝置,在一些實施例中，公開了一種方法，包括測量電路斷路器功率源側(cè)電壓的波形；測量電路斷路器傳輸線側(cè)電壓的波形；計算所述電路斷路器觸點間電壓的波形，所述觸點間電壓的波形是所述功率源側(cè)電壓波形和所述傳輸線側(cè)電壓波形之差；計算所述觸點間電壓波形的絕對值的波形；從所述絕對值的波形提取頻帶低于所述功率源頻率且高于直流分量頻率的分量的波形；檢測所提取波形的周期；以及基于所述周期閉合所述電路斷路器。
文檔編號H02H9/04GK102163841SQ201110044069
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月19日
發(fā)明者佐藤純正, 前原宏之, 齋藤實, 腰塚正 申請人:株式會社東芝