断路器相位控制开关系统和断路器控制单元技术方案

实施方式中的断路器相位控制开关系统包括在电量的波形数据中附加时刻信息后加以发送的统合单元（21）、发送断路器（31）的闭合指令或脱扣指令的上位单元（22）和对断路器的闭合线圈（33）或脱扣线圈（34）通电的断路器控制单元（1）。断路器控制单元（1）包括基于内部时钟保持的绝对时刻和波形数据，算出当前相位的波形零点算出处理部（7）和对预测动作时间加以预测的断路器预测动作时间算出处理部（8）。还包括个根据绝对时刻、事先设定的目标相位、当前相位和预测动作时间决定对线圈通电的定时的指令输出定时决定处理部（9）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及断路器相位控制开关系统和断路器控制单元。
技术介绍
为了实现变电站中的电力设备的控制或保护，需要计测电力设备主体的电流或电压的波形，来把握设备的运行状态。现有技术中，通过在电力设备主体上安装的变换器(变流器或仪表用变压器)，转换为适合于计测的电流值或电压值后，通过大量的电缆类与和电力设备主体分离的保护控制装置相连而进行波形的计测。另一方面，随着近年来通信和数字控制技术的发展，作为取得电流或电压波形数据的方法，已经开始使用过程总线。在过程总线应用系统中，在电力设备附近配置统合单元(Merging Unit),将来自多个的变换器的波形信号暂时输入到该统合单元。统合单元将多个波形信号作为数字数据进行统合，并经称作过程(process)总线的串行通信，发送到保护继电器或线路控制单元(间隔控制单元Bay Control Unit)等上位单元。上位单元将断路器的闭合指令或脱扣指令作为过程总线上的消息发送到断路器附近配置的断路器控制单元。 由此，可以实现电缆类的布线量的减少、变换器次级侧负载的降低和保护控制系统的标准化。现有方式中，例如可使变流器的2次额定电流被标准化为IA或5A。与此相同，可通过IEC61850标准等标准化·规范化过程总线上的通信，并应用符合标准的过程总线，从而可在不同制造者的单元之间进行数字数据的共用，即可实现相互的应用。另外，现有技术中已知有控制断路器的闭合或脱扣定时，从而抑制对电力系统或电力设备来说较为恶劣的瞬变现象的发生的方法。作为使用了该方法的装置，有相位控制开关装置，控制为使得在断路器脱扣时，断路器主触点的断开定时达到遮断电流的目标相位，或使在断路器闭合时，断路器主触点的闭合定时达到电源电压波形的目标相位。该相位控制开关装置在接收到断路器闭合信号或脱扣信号时，为了在目标相位进行断路器的闭合或脱扣动作，而具有使针对断路器的指令输出定时、即对断路器的闭合线圈或脱扣线圈通电的通电开始定时延迟的功能。大多将这种断路器的开关控制方式称作相位控制开关。接着，使用图6来说明应用相位控制开关装置但没有应用过程总线的现有技术的断路器相位控制开关系统的结构例。将来自线路控制单元或保护继电器等上位单元22的断路器闭合指令82或脱扣指令83作为触点信号，以电压形式经电缆61A或61B发送到断路器相位控制开关装置81。在断路器相位控制开关装置81中，预测从向断路器31的闭合线圈33或脱扣线圈34通电到断路器的闭合动作或脱扣动作完成为止的动作时间，从而相对作为目标的闭合相位或脱扣相位，提前预测动作时间接通晶体管2A或2B。由此经电缆62A或62B，向断路器的闭合线圈33或脱扣线圈34通电，断路器31动作(闭合或脱扣)。虽然由于作为目的或对象的电力设备的不同而有所不同，但是为了有效实现相位控制开关，需要使包含断路器侧精度在内的控制精度(目标相位与实际开关相位的差)大致在±30度以内。因此，断路器相位控制开关装置81开始闭合线圈33或脱扣线圈34的通电的定时偏差需要充分小于与相位角±30度相应的时间。具体来说，必须限制在土几百μ s以内。在本结构例的情况下，由于来自变流器42的电流波形、来自仪表用变压器41的电压波形和对断路器31线圈的通电54不用通信而作为电信号立即到达，所以即使不考虑信号的传输延迟及其偏差，也可进行控制精度高的相位控制开关。另一方面，在应用了过程总线的变电站保护控制系统中实现相位控制开关的情况下，由于将波形作为取样值，并将指令作为消息，通过通信进行传输，所以控制精度受到这些传输延迟或其偏差的影响。图7表示考虑由IEC61850标准规定的相位控制开关的情形。逻辑节点CSWI71表示保护继电器的功能、CP0W72表示相位控制开关装置的功能、XCBR73表示断路器的功能、TCTR74表示变流器的功能、TVTR75表示仪表用变压器的功能。相位控制开关如下这样进行。首先，从CSWI71对CP0W72发送断路器的闭合指令或脱扣指令。CP0W72参考来自TCTR74的电流波形取样值或来自TVTR75的电压波形取样值，对断路器输出时限操作指令(Time-activated Operate)。XCBR73接受该指令而启动内部的定时器，若时限到来，则进行断路器的闭合动作或脱扣动作，断路器的相位控制开关动作完成。这里，从相位控制开关装置向断路器传送时限操作指令时，由于存在传输延迟，所以产生对控制精度的影响。为了具体说明上述问题，通过图8来说明应用了过程总线的变电站保护控制系统中的现有技术的断路器相位控制开关系统的结构例。本结构例中，上位单元22具有上述的逻辑节点CSWI和CPOW的功能，断路器控制单`元I仅具有控制断路器31的XCBR的功能。上位单元22接收统合单元21发送的电流或电压的波形数据51 (取样值SampledValue)等，来进行控制与计测动作，并且设定定时器的值，使其提前断路器的预测开关动作时间，开始断路器31的闭合或脱扣动作，并通过输出断路器的闭合指令或脱扣指令52来作为时限操作指令，从而进行相位控制开关。时限操作指令由于经过程总线24，从上位单元22发送到断路器控制单元1，所以因存在由通信引起的闭合指令或脱扣指令的传输延迟，断路器的闭合或脱扣动作相对所设定的定时器值延迟了该延迟部分。由于在过程总线上除了时限操作指令以外，还存在电流或电压的波形数据51等其他数据通信，所以因该混杂状况，而传输延迟时间变化。因此，即使校正时限操作指令的平均传输延迟时间量，因通信的混杂状况引起的传输延迟时间的变化量也会造成控制精度的降低。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特许第3907998号
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上所述，在应用了过程总线的现有断路器相位控制开关系统中，由于发生了通信的传输延迟时间，并且该延迟时间并不一定，因此存在断路器的闭合或脱扣动作的控制精度降低的问题。本专利技术的实施方式中，目的在于提供一种在应用了过程总线的断路器相位控制开关系统中控制精度高的断路器相位控制开关系统和断路器控制单元。用于解决问题的手段实施方式中的断路器相位控制开关系统包括在电量的波形数据中附加时刻信息加以发送的统合单元、发送断路器的闭合指令或脱扣指令的上位单元和对断路器的闭合线圈或脱扣线圈通电的断路器控制单元。断路器控制单元包括波形零点算出处理部，基于内部时钟保持的绝对时刻和波形数据，算出当前相位；以及断路器预测动作时间算出处理部，对预测动作时间进行预测。还包括指令输出定时决定处理部，该指令输出定时决定处理部根据绝对时刻、事先设定的目标相位、当前相位和预测动作时间，决定向线圈通电的定时。附图说明图1是第I实施方式中的断路器相位控制开关系统的结构图；图2是第I实施方式中的断路器控制单元I的内部结构图；图3是说明第I实施方式中的指令输出定时决定处理部的动作的`图4是第2实施方式中的断路器相位控制开关系统的结构图；图5是第2实施方式中的断路器控制单元I的内部结构图；图6是没有应用过程总线的现有技术的断路器相位开关装置的结构图；图7是说明IEC61850标准中的断路器相位控制开关的情形的图；图8是应用了过程总线的现有技术的断路器相位控制开关系统的结构图。具体实施例方式参考附图来说明本专利技术的实施方式中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.07 JP 2010-2279851.一种断路器相位控制开关系统，包括 统合单元(21)，将电力设备(43)的电量的波形数据转换为数字数据并附加时刻信息后，发送到过程总线(24); 上位单元(22)，将断路器(31)的闭合指令或脱扣指令发送到所述过程总线(24);以及断路器控制单元(1)，基于所述波形数据和所述闭合指令或脱扣指令，向断路器的闭合线圈(33)或脱扣线圈(34)通电； 所述断路器控制单元(I)包括 第2内部时钟(14)，与所述统合单元(21)或所述上位单元(22)中设置的第I内部时钟同步； 波形零点算出处理部(7)，基于所述波形数据和所述第2内部时钟(14)保持的绝对时亥IJ，来算出表示输入电量的当前的相位的当前相位； 断路器预测动作时间算出处理部(8)，对预测动作时间进行预测，所述预测动作时间表示从向断路器的闭合线圈(33)或脱扣线圈(34)通电到断路器(31)的闭合动作或脱扣动作完成为止的动作时间；以及 指令输出定时决定处理部(9)，根据第2内部时钟(14)保持的绝对时刻、事先设定的目标相位、由所述波形零点算出处理部(7)算出的当前相位和由所述断路器预测动作时间算出处理部(8)预测出的预测动作时间，决定向所述闭合线圈(33)或脱扣线圈(34)通电的定时。2.根据权利要求1所述的断路器相位控制开关系统， 事先设定的所述目标相位是经过程总线(24)从所述上位单元(22)或人机接口设定的。3.—种断路器相位控制开关系统，包括 统合单元(21)，将电力设备(43)的电量的波形数据转换为数字数据并附加时刻信息后，发送到过程总线(24); 上位单元(22)，将断路器(31)的闭合指令或脱扣指令发送到过程总线(24)； 断路器控制单元(1)，基于所述波形数据和所述闭合指令或脱扣指令，向断路器的闭合线圈(33)或脱扣线圈(34)通电；以及 时间服务器(23)，将同步用时刻信息发送到所述过程总线(24); 所述上位单元(22)基于所述波形数据和第I内部时钟保持的绝对时刻，算出相当于对断路器(31)进行闭合或脱扣的相位的时刻，并发送附加有基于所算出的时刻而得到的时刻信息的闭合指令或脱扣指令； 所述断路器控制单元(I)包括 第2内部时钟(14)，基于从所述时间服务器(23)接收到的同步用时刻信息，与所述时间服务器(23)保持的绝对时刻同步； 断路器预测动作时间算出处理部(8)，对预测动作时间进行预测，所述预测动作时间表示从向断路器的闭合线圈(33)或脱扣线圈(34)通电到断路器(31)的闭合动作或脱扣动作完成为止的动作时间；以及 指令输出定时决定处理部(9)，根据所述第2内部时钟(14)保持的当前时刻、从所述上位单元(22)接收到的闭合指令或脱扣指令中附加的时刻信息和由所述断路器预测动作时间算出处理部(8)预测出的预测动作时间，决定向所述闭合线圈(33)或脱扣线圈(34)通电的定时。4.根据权利要求3所述的断路器相位控制开关系统， 所述上位单元(22 )发送附加有相位信息的闭合指令或脱扣指令，所述相位信息表示对断路器(31)进行闭合或脱扣的相位，从而不必算出相当于对断路器(31)进行闭合或脱扣的相位的时刻并将基于所算出的时刻而得到的时刻信息附加到闭合指令或脱扣指令中； 所述断路器控制单元(I)的所述指令输出定时决定处理部(9)根据所述第2内部时钟(14)保持的当前时刻、从所述上位单元(22)接收到的闭合指令或脱扣指令中附加的相位信息和由所述断路器预测动作时间算出处理部(8)预测出的预测动作时间，决定向所述闭合线圈(33)或脱扣线圈(34)通电的定时。5.根据权利要求1、2或4所述的断路器相位控制开关系统， 所述断路器控制单元(I)无论有无闭合指令或脱扣指令，都从所述统合单元(21)接收波形数据，并预测基准波形中的相位零点时刻。6.根据权利要求3所述的断路器相位控制开关系统， 所述上位单元(22)无论有无闭合指令或脱扣指令，都从所述统合单元(21)接收波形数据，并预测基准波形中的相位零点时刻。7.根据权利要求1 6中的任一项所述的断路器相位控制开关系统， 所述断路器控制单元(I)在接收到断路器(31)的闭合指令或脱扣指令的情况下，以该指令的接收时刻或与该指令相关的特定时刻为基准...

【专利技术属性】
技术研发人员：前原宏之，西田知敬，片山茂树，斋藤实，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：
国别省市：