用于控制电开关装置的打开与闭合的装置和方法制造方法及图纸

一种用于断开／闭合配电与／或输电网中的电开关装置，例如电路断路器、隔离开关、自动开关等的控制装置。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于控制配电与/或输电网中的电开关装置例如断路器、隔离开关、自动开关等的打开和闭合的控制装置和方法。更具体地说，本专利技术涉及一种能够实时地调节输入给启动器的控制参数，从而使由启动器启动的开关装置的运动部件能够按照所需的运动法则而运动的控制装置。如同众所周知的，开关装置的操作是和例如由控制板或由保护逻辑发出的控制信号有关地执行的，具体地说，这信号被发送给启动器，所述启动器使和其相连的开关装置执行相应的打开或闭合的操作。在用于这一目的的现有技术的一般为机械型的启动器中，按照不可调的运动法则的操作不能控制启动器施加到开关装置上的力。因此，启动器的行为被定义为“二进制”的，即施加的力或者是0，或者是最大。这通常使启动器和为其供能的能量存储系统的尺寸过大，以便在开关装置的操作寿命期间对付各种可能的使用条件用这种方式，在大多数情况下，开关装置被提供给比其实际操作所需的能量较多的能量，这对系统的能量效率具有不利影响，并且由于在操作结束时的撞击而加于开关装置上的高的机械应力使得耗散的能量增加，并降低了系统的整个可靠性。此外，利用这些启动器，一旦被启动，便不能停止已经开始的操作，这妨碍改善电网中的电路断路器的协同操作例如，对于已经启动其操作的电路断路器，如果检测到用于排除故障的下游电路断路器已跳闸，所述已经启动其操作的电路断路器不能撤销其已经开始的操作，这将阻止其断开或切断电力系统的无故障部分的电源，并无故遮断和其相连的负载。值得注意的一个方面在于，使用这种具有不可调的运动法则的启动器，所获得的断开或闭合操作(同时对所有三相)一般对电参数中的相位而言是异步的，即它们和电网没有任何时间关系。这在大多数情况下由于在闭合期间的预放电现象和在断开期间的反复放电现象而使得在电网中产生瞬变。具体地说，根据电网中的负载的类型，在非最佳时刻进行的操作可以引起具有比电网中的电参数的额定值高的幅值的高频振荡现象，例如，电流值甚至可以增加比额定电流值高几个数量级的幅值。这些瞬变显然使电网受到巨大的应力，并可能减少和电网相连的设备的预期寿命。此外，在任何情况下，都将导致开关装置本身的触点的较大的磨损，因而减少其使用寿命。在现有技术中，为了使开关装置和使用该开关装置的电网同步操作，以便限制上述的问题，已经提出了一些解决办法。应当强调，断开与/或闭合操作在下述条件下可以认为是同步的相对于负载的类型和其与电网连接的方式，相对于负载类型和其在电网中的连接方式设置一个理想的跳闸时刻，例如对于电容负载为零电压，对于抗性负载为峰值电压出现的时刻，操作结束的时刻落在理想时刻附近的同步时间窗之内。此时，获得的瞬变是相当低的。所提出的解决办法之一在美国专利5119260中说明了，该专利针对的问题只是关于在电流自然过零的预定时刻同步断开电感负载，用这种方式避开过电压。在所述专利中，提供了用于操作的时刻，该时刻是在一个或几个先前的操作中测量的，以便把断开操作保持在同步时间窗内。为了考虑操作时间不是常数而是按照环境温度和断开线圈的温度而变化这个事实，使用合适的传感器把这些温度提供给控制器。具体地说，控制器配备有一个能够计算操作时间对于温度测量值的变化特性的系统。此外，为了考虑操作时间对于两次相继操作之间经过的时间间隔而可能发生的变化，控制器还接收这一时间间隔的测量值，并使用这一测量值利用一个特定的预定函数校正预计的操作时间。然后，根据在先前的操作期间观察的行为和认为有影响的参数，例如温度和在两次相继操作之间经过的时间，计算预计为0的控制时间。因此，这一解决办法假定精确地知道所述装置对于上述变量的电气与机械行为。这些行为是由在被认为能够代表类似的开关产品的试样装置的试验相中进行的特性测量得到的。这种解决办法的主要限制在于所能够得到的特定电路断路器的行为的精度。具体地说，考虑在操作寿命期间所可能经受的应力的不同，因而，考虑影响操作时间的机械与电气磨损，得到的这些行为的精度受到限制。此外，使用实时地计算实际操作时间的处理器，关于预定操作时间，只有在操作本身结束时才可以计算出现的误差，因而在其执行期间，不能进行任何形式的校正。因为要被提供的校正是相对于先前的操作计算的，不能保证在下一次操作时也满足同步条件。最后，要强调的事实是，所述装置的专利技术人没有考虑在故障情况下的断开操作，因而没有考虑在短路电流的瞬变期间的断开操作。在美国专利5361184中提出了另一种解决办法，其针对的问题和断路器或隔离设备在断开和闭合状态下的控制有关，其中对于闭合取0电压时刻为最佳时刻，而对于断开则取0电流的时刻为最佳时刻。具体地说，在所述的装置中，在每个操作期间记录所用的实际操作时间。此外，该装置配备有用于检测瞬变的装置，以便估计操作是否同步。如果不同步，该装置产生一个用于校正预定操作时间的信号用于下一次操作并获得同步操作。此外，一种合适的环境补偿系统使得可以进行进一步校正，其中考虑了温度和大气压力对预定操作时间的影响。因此上述解决办法的主要限制在于，所述装置依赖于电路断路器与/或隔离开关对于环境因素所产生的行为的已知情况。此外，跟随先前操作的结果而进行的操作时间的自适应校正可能导致振荡，并且不能确保达到同步。最后，在闭合时取0电压，在断开时取0电流作为进行操作的最佳时间，这限制了所述装置的应用，例如，这完全不适用于接通电感负载。利用这种解决办法，由所选择的和电网信号的同步方式可能引起进一步的误差，所述信号或者使用电压基准，并从被认为是常数的相角测量确定电流基准，或者由一次测量确定通过零电压的时刻，其中假定电网是对称的因而操作延迟120度电角度。这种检测基准时刻(0)的方法由于在存在瞬变分量的情况下，更一般地说，由于具有谐波或非对称分量的电网参数，畸变的电压而使系统成为无效的，因此不适用于同步断开故障。因此得出结论，虽然上述的解决办法在特定情况下能够部分地解决问题，但是，不能保证在实际时间上达到同步，即使采用自适应控制，也不能对处于进展中的操作起作用，而只是引入对下一次操作具有一定效果的计算的校正，这不能被完全地控制。因此，它们基本上是开环的控制系统，其中使用反馈使控制环形成闭环，其时间响应比单个的操作长得多，使得其完全是无效的。本专利技术的主要任务是提供一种用于断开/闭合电开关装置的控制装置，其能够实时地调节输入给启动器的参数，以便控制其在每一个操作时刻施加的力，这使得由启动器启动的开关装置的运动部件遵守所需的运动法则。作为这个任务的一部分，本专利技术的一个目的在于提供一种用于断开与/或闭合开关装置的控制装置，其能够使启动器作用在三相系统的一个极上，从而对于电力系统整体而言，能够以最佳的方式进行操作，在故障的情况下，启动一个启动器，从而只操作有故障的一相，而不继续操作无故障的相，从而确保供电的连续性和可靠性。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于断开与/或闭合开关装置的控制装置，其能够保证要被进行的操作的重复性，并保证对于选择的不同类型的遮断技术其进行的操作是最佳的。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于断开与/或闭合开关装置的控制装置，其能够减少在操作中使用的能量，因而能够优化启动器的尺寸和能量存储系统的尺寸，由此而带来经济利益。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于断开与/或闭合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于断开／闭合配电与／或输电网中的电开关装置，例如电路断路器、隔离开关、自动开关等的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括： －具有可调运动法则的启动器； －处理和控制单元，其接收操作指令，并向启动器发送控制信号，所述控制信号是相对于下列因素被处理的： －预定的正常行为； －关于所述开关装置的运动部件的位置、速度和加速度的直接的或间接的信息； －相对于正常行为，关于整个启动器－运动链－开关装置控制的系统的变化的信息； 以便实现所述运动部件的所需的运动法则。

【技术特征摘要】
EP 1998-12-3 98204083.41一种用于断开/闭合配电与/或输电网中的电开关装置，例如电路断路器、隔离开关、自动开关等的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括-具有可调运动法则的启动器；-处理和控制单元，其接收操作指令，并向启动器发送控制信号，所述控制信号是相对于下列因素被处理的-预定的正常行为；-关于所述开关装置的运动部件的位置、速度和加速度的直接的或间接的信息；-相对于正常行为，关于整个启动器-运动链-开关装置控制的系统的变化的信息；以便实现所述运动部件的所需的运动法则。2如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述具有可调运动法则的启动器是电磁启动器。3如前面一个或几个权利要求所述的控制装置，其特征在于，其包括位置检测器，或速度检测器，或加速度检测器，这些检测器适用于检测所述被控系统的运动或速度或加速度，并向处理与控制单元实时地发出表示开关装置的动触点的位置或速度或加速度的相应的信号。4如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，其包括被控系统的一个数学模型，数学模型的输入端接收一个作为启动器的控制参数的测量值的函数的信号，并实时地向处理与控制单元发出一个表示开关装置的运动部件的计算位置的信号。5如前面一个或几个权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述处理与控制单元包括控制装置，所述控制装置在输入端接收实时地直接或间接地表示开关装置的动触点的位置或速度或加速度的操作指令和信号，并在其输出端向转换器装置发出相应的控制信号。6如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括计算装置，所述计算装置在输入端接收表示开关装置的动触点的位置或速度或加速度的信号，并在其输出端向开环控制装置和闭环控制装置发出表示运动部分的实际运动法则的信号。7如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述开环控制装置比较表示动触点的实际运动法则的信号和预定的运动法则，并在输出端向所述闭环控制装置和比较器装置发出相应的基准信号。8如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述闭环控制装置比较表示实际运动法则的所述信号和所述基准信号，在其输出端向比较器装置发出相应的校正信号。9如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述比较装置比较在输入端接收的校正信号和基准信号，并在输出端发出所述控制信号。10如前面一个或几个权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述转换器装置包括-用于启动器的电源装置；以及-用于按照在输入端接收的所述控制信号调制由电源装置向启动器提供的能量流的装置。11如前面一个或几个权利要求所述的控制装置，其特征在于，还包括同步装置，用于向处理与控制单元提供以和电网同步的方式断开或闭合开关装置的信息。12如权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述同步装置包括-用于检测电网的电压和电流的相位的装置；-用于预测和检测的电流和电压的零相位和最大相位相继的电流和电压的零相位和最大相位的装置；-用于计算在检测的零相位和最大相位与预测的零相位和最大相位之间的时间间隔的装置。13如权利要求11-12中的一个或几个所述的控制装置，其特征在于，所述同步装置包括表装置，其含有关于中线的状态、负载和电网的类型的预定信息，适用于向定时单元发出表示相对于所述预定信息的理想操作结束时间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C格梅，C塞雷达，G科尔贝塔，R波尔洛蒂，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]