快速开关故障电流限制器及电流限制器系统技术方案

本发明专利技术提供一种快速开关故障电流限制器及电流限制器系统，快速开关故障电流限制器可以包含具有电触点的断路器、电耦合到断路器电触点的线圈、机械耦合到断路器电触点的柱塞、并联电压控制(VCR)、瞬态过电压控制电路(TOCC)，其中当高于阈值电平的电流流过线圈时，产生具有能移动柱塞的强度的磁场，柱塞的移动起作用以断开断路器中的触点，并且将故障电流传递到并联电压控制和电压控制电路并且限制总体系统故障电流，该快速开关故障电流限制器电路可操作以在稳态操作期间传导负载电流并且在负载电流超出故障电流限制时限制负载电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关于一种电流控制装置，且特别是有关于一种故障电流限制器装置和系统。
技术介绍
故障电流限制器(FCL)用以提供保护，防止(例如)在输电网络和配电网路中的电流浪涌。在过去几十年中已经研发了各种类型的FCL，包含超导故障电流限制器(SCFCL)、固态故障电流限制器(SSFCL)、电感故障电流限制器以及在所属领域中所熟知的其它种类。实施FCL的供电系统可以包含用以为各种工业、商业和/或住宅电力负载发电并送电的发电、输电以及配电网路。故障电流是可能由系统中的故障(例如，短路)引起的电力系统中的异常电流。由于任何数的事件或故障，例如电源线或其它系统元件被恶劣的天气(例如，闪电)破坏，可能在系统中出现故障电流。当出现此类故障时，在电路中可能暂态呈现大的负载。作为响应，网路向故障负载输送大量电流(即，故障电流)。此电流的浪涌是不需要的，因为电流的浪涌可能破坏可以是(例如)网路自身或连接到网路上的设备的负载。正是关于这些以及其它考量，需要进行本专利技术的改良。
技术实现思路
提供此概述，以简化形式引入下文在具体实施方式中进一步描述的概念选择。此概述并不意图确定所主张的标的物的关键或基本特征，也并不意图被用作辅助确定所主张的标的物的范围。本专利技术提供一种使用机械保护构件促进故障电流保护的快速开关故障电流限制器。作为一实例，根据本专利技术的快速开关故障电流限制器(FSFCL)可以包含具有断路器电触点的断路器、电耦合到断路器电触点上的线圈、以及机械耦合到断路器电触点上的柱塞，其中当高于阈值电平的电流流过线圈时，产生具有能移动柱塞的强度的磁场，柱塞的移动起作用以断开断路器中的触点。本专利技术提供一种电流限制器系统，所述电流限制器系统包括：快速开关故障电流限制器，所述快速开关故障电流限制器具有断路器电触点、电耦合到断路器电触点上的线圈、以及机械耦合到断路器电触点上的柱塞，其中当高于阈值电平的电流流过线圈时，产生具有能移动柱塞的强度的磁场，柱塞的移动起作用以断开断路器电触点；电压控制电抗器，所述电压控制电抗器并联连接到快速开关故障电流限制器上；以及瞬态过电压控制电路，所述瞬态过电压控制电路并联连接到快速开关故障电流限制器和电压控制电抗器上，其中当高于阈值电平的电流流过线圈时，电流转移到电压控制电抗器和瞬态过电压控制电路上以限制整个系统的故障电流。本专利技术提供一种快速开关故障电流限制系统，所述快速开关故障电流限制系统包括：快速开关，所述快速开关具有含电触点的断路器以及电耦合到断路器电触点上的线圈，其中快速开关产生磁场；柱塞，所述柱塞机械耦合到快速开关上；以及其中当高于阈值电平的电流流过快速开关时，产生通过快速开关产生的具有能移动柱塞的强度的磁场，柱塞的移动起作用以断开断路器中的触点并且切断流过快速开关的电流。附图说明图1描绘根据一实施例的快速开关故障电流限制(FSFCL)系统。图2描绘用于根据一实施例描述的FSFCL电路的电流限制性能图。图3描绘用于根据一实施例描述的具有用作快速断流器的快速开关的FSFCL电路的电流限制性能图。图4描绘根据一实施例的具有快速开关以及电压控制电抗器(VCR)的FSFCL电路。图5描绘根据一实施例的具有快速开关但不具有电压控制电抗器(VCR)的FSFCL电路。图6描绘根据一实施例的具有快速开关以及电压控制电抗器(VCR)的另一FSFCL电路。图7描绘根据一实施例的具有快速开关、电压控制电抗器(VCR)以及瞬态过电压控制电路的另一FSFCL电路。图8A到图8B描绘根据一实施例的快速开关。图8C描绘实例故障电流保护图。图9描绘根据一实施例的另一快速开关。图10描绘故障的能量限制特征对比预期能量的图。图11描绘故障的能量限制特征对比预期能量的另一图。图12图示根据本专利技术的实施例的固态故障电流限制器系统的操作方法。图13描绘根据本专利技术的实施例的具有绕芯卷绕的第一导电绕组和第二导电绕组的FCL电路。具体实施方式现将在下文中参考附图更充分地描述各种实施例。本文所描述的实施例可以以许多不同形式体现并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反，提供实施例是为了使得本专利技术将是透彻并且完整的，并且实施例将把本专利技术的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在以下描述中，出于解释的目的，阐述许多特定细节以便提供对实施例的透彻理解。然而，显而易见的是，可以在不具有特定细节的情况下实践新颖的实施例。在其他情况下，熟知的结构和装置以方块图形式示出以便于描述熟知的结构和装置。目的是为了涵盖符合所主张的标的物的所有修改、等效物以及替代方案。在图式中，相同编号始终指代相同元件。图1绘示了在输电和配电系统1000中实施的快速开关故障电流限制器(FSFCL)电路100。一般来说，FSFCL电路100可以经配置以保护在各种供电系统(例如，输电、配电以及发电网路)中的各种电路和/或负载以免遭受短路故障电流。电源101通过接口电路103以及电路断路器105供电，接口电路103具有包括有功分量Rs和无功分量Xs的复阻抗Zs。输电线106导向具有变电站的接口107，变电站具有经配置以将传输线电压步进到与电力负载121/123相容的电压的变压器109。变压器109的输出端可以耦合到断路器111(例如，也可以是传导装置203和/或205的电路断路器)以及FSFCL电路100。FSFCL电路100可以通过断路器115(例如，电路断路器)和匹配电路117、119耦合到电力负载121/123上。可以设置其它负载和匹配电路。可能存在短路故障125，并且若存在，将通过本文所描述的各种实施例的操作来隔离所述短路故障。FSFCL电路100可以通过传导装置203和205串联电连接到电源101以及一个或多个电力负载121、123上。在一个实施例中，电流传感器150可以耦合到具有记忆体以及至少一个处理器装置的控制器175上和/或与控制器175结合。控制器175或电流传感器150任一者可以耦合到FSFCL电路100上。所属领域的一般技术人员应了解，FSFCL电路100可以在各种其它应用以及电源系统组态中实施。因此，在图1中描绘的特定电源系统借助于实例示出并且并不意图为限制性的。FSFCL电路100可以于其中并非极其需要对故障的第一峰值进行故障保护的应用中实现。例如，FSFCL电路100可以经配置以在故障条件出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速开关故障电流限制器，其特征在于包括：断路器，所述断路器具有断路器电触点；线圈，所述线圈电耦合到所述断路器电触点上；以及柱塞，所述柱塞机械耦合到所述断路器电触点，所述柱塞经配置以断开所述断路器电触点，其中当高于阈值电平的电流流过所述线圈时，产生具有能移动所述柱塞的强度的磁场，所述柱塞的所述移动起作用以断开所述断路器中的所述触点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 US 61/868,717;2014.08.18 US 14/462,1321.一种快速开关故障电流限制器，其特征在于包括：
断路器，所述断路器具有断路器电触点；
线圈，所述线圈电耦合到所述断路器电触点上；以及
柱塞，所述柱塞机械耦合到所述断路器电触点，所述柱塞经配置以断开
所述断路器电触点，其中当高于阈值电平的电流流过所述线圈时，产生具有
能移动所述柱塞的强度的磁场，所述柱塞的所述移动起作用以断开所述断路
器中的所述触点。
2.根据权利要求1所述的快速开关故障电流限制器，其中所述断路器电
触点经配置以通过所述柱塞的所述移动切断流过所述线圈的所述电流。
3.根据权利要求1所述的快速开关故障电流限制器，进一步包括并联连
接到所述线圈的电压控制电抗器(VCR)，其中所述VCR经配置以回应于流
过所述线圈的所述电流的切断而接收所述电流。
4.根据权利要求3所述的快速开关故障电流限制器，进一步包括电连接
到所述线圈的电流分离电抗器(CSR)，所述CSR用于电流限制，并且所述
CSR以及所述VCR用以限制或控制电压。
5.根据权利要求1所述的快速开关故障电流限制器，所述柱塞进一步包
括杠杆臂，所述杠杆臂起作用以断开所述断路器电触点。
6.根据权利要求1所述的快速开关故障电流限制器，进一步包括具有电
磁力控制机构的定时电路，所述定时电路电耦合到所述断路器电触点用于闭
合所述断路器电触点。
7.根据权利要求6所述的快速开关故障电流限制器，其中所述电磁力控
制机构包含气缸以及弹簧机构，其中所述定时电路在故障电流清除之后即刻
闭合所述断路器中的所述触点，或在预定时间延迟后检测到所述故障电流之
后闭合所述断路器电触点。
8.根据权利要求1所述的快速开关故障电流限制器，进一步包含连接到

【专利技术属性】
技术研发人员：可赛格·D·特拉斯狄克，卡尔斯·L·史坦利，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国;US