CN101192483A - 开关控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明之目的在于提供一种不需要测量无负载输电线残留直流电压的特殊的电压测量仪器，就能有效地抑制再闭合时产生的冲击电压、相当实用的开关控制装置。零点间隔检测电路21逐一检测自电流变量器8输出的零点的时间间隔，切断时刻判定电路23在断开时刻以后，零点间隔检测电路21检测出的零点的时间间隔和交流电压的工频的半周期间之差超过规定量时，判定检测出超过该规定量的零点的此前一个零点的时刻为切断时刻，投入时刻决定电路24检测主电路电流的、切断时刻的斜率，斜率分别为正时，决定将交流电压成为负的最大值的相位作为投入时刻，为负时，决定将交流电压成为正的最大值的相位作为所述投入时刻。

Description

开关控制装置

技术领域

本发明涉及控制断开·再闭合输电线的开关的开关操作用的开关控制装置，特别是涉及在无负载输电线再闭合时抑制其产生的冲击电压的技术。

背景技术

为了在无负载输电线再闭合时抑制其产生的冲击电压，以往使用开关极性相位控制技术。这种控制方法为检测开关两端的电压，在两者极性相同的时刻投入开关(例如参照专利文献1、2)。

专利文献1：日本特開眧55-151724号公報

专利文献2：日本特開眧55-151725号公報

但是，在无负载输电线的所谓高速再闭合时，断开前输电线上所充的电荷，在断开后也几乎未能泄放作为直流电压而残留。为了准确地测量这部分残留电压，如上述已知的文献所述，需要电容分压器等特殊的电压测量仪器。然而，在通常的电力设备中，很少备有这种特殊的电压测量仪器，现有的控制方式就很不实用。

本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种不需要测量无负载输电线残留直流电压的特殊的电压测量仪器，能有效地抑制再闭合时产生的冲击电压的、相当实用的开关控制装置。

发明内容

本发明的开关控制装置为控制断开·再闭合无负载输电线的开关的开关操作用的控制装置，其中具有：

检测开关的主电路电源侧的交流电压的电压检测器；

检测开关的主电路电流的电流变量器；

检测断开动作时开关的主电路接点的断开时刻的断开时刻检测单元；

根据电流变量器的输出和断开时刻检测单元检测出的断开时刻，检测开关的主电路电流的切断时刻的切断时刻检测单元；以及

根据电压检测器的输出、电流变量器的输出、以及切断时刻检测单元检测出的切断时刻，决定再闭合动作中开关的主电路接点投入时刻的投入时刻决定单元。

如上所述，利用本发明，能检测出开关主电路电源侧的交流电压、开关的主电路电流、以及开关的主电路接点，并根据这些检测结果，决定开关的主电路接点的投入时刻，因此能提供一种不需要检测直流电压分量的特殊的电压测量仪器，就能有效地抑制再闭合时产生的冲击电压、相当实用的开关控制装置。

附图说明

图1为表示使用本发明实施方式1的开关控制装置的电力设备构成用的图。

图2为表示图1的运算部9内部构成用的方框图。

图3为表示说明本发明实施方式1的开关控制装置的动作用的波形图。

标号说明

1  3相交流电源、2  2R、2S、2T开关、3  3R、3S、3T主电路接点、4  4R、4S、4T操作装置、5  5R、5S、5T辅助接点、6  6R、6S、6T输电线、7  7R、7S、7T电压检测器、8  8R、8S、8T电流变量器、9运算部、20断开时刻检测电路、21零点间隔检测电路、22切断时刻判定基准设定器、23切断时刻判定电路、24投入时刻决定电路

具体实施方式

图1为表示使用本发明实施方式1的开关控制装置的电力设备构成用的图。图2为表示图1的运算部9内部构成用的方框图，为本发明的主要部分。

图1中，通过2R、2S、2T，3相交流电源1与输电线6R、6S、6T连接，通过开关2R、2S、2T的开关操作，能断开·再闭合无负载输电线6R、6S、6T。各相的开关2R、2S、2T上具有断开或闭合该主电路电流的主电路接点3R、3S、3T、与该主电路接点3R、3S、3T机械连动进行开关动作的辅助接点5R、5S、5T、以及开关驱动主电路接点3R、3S、3T的操作装置4R、4S、4T。

电压检测器7R、7S、7T检测3相交流电源1各相电压，其输出经电压检测部11送入到运算部9。电流变量器8R、8S、8T检测各相的输电线6R、6S、6T上流过的电流，其输出经电流检测部12送入到运算部9。另外，由辅助接点5R、5S、5T的开关动作输出的辅助接点信号经辅助接点信号检测部13送入到运算部9。

然后，当运算部9经指令检测部10接收到与开关2R、2S、2T有关的指令Q时，经指令输出部14向操作装置4R、4S、4T输出切断的操作指令，同时根据来自电压检测部11、电流检测部12及辅助接点信号检测部13的信息决定主电路接点3R、3S、3T的再闭合的投入时刻，经指令输出部14向操作装置4R、4S、4T输出该投入的操作指令。

以下，参照图2对运算部9的构成进行说明。另外，由于断开·再闭合操作对R、S、T每一相都进行，因此在以后，除了特别需要时以外，R、S、T的标号省略，以此进行说明。断开时刻检测电路20根据来自辅助接点信号检测部13的辅助接点信号A检测开关2的主电路接点3的断开时刻，并向以后将叙述的切断时刻判定电路23输出该断开时刻信号。零点间隔检测电路21逐一检测来自电流检测部12的电流检测信号I的零点的间隔，并向切断时刻判定电路23输出该零点间隔信号。切断时刻判定电路23根据来自断开时刻检测电路20的断开时刻信号、来自零点间隔检测电路21的零点间隔检测信号和来自切断时刻判定基准设定器22的切断时刻判定基准值J1检测开关2的主电路电流的切断时刻，并向以后将叙述的投入时刻向决定电路24输出。

还有，电流变量器8本应是向其次级忠实地输出其初级流过的主电路电流波形，但由于电流变量器8自身及与其连接的电路具有的时间常数，尤其是，主电路电流刚切断后过渡时期其次级输出波形不能正确地反映初级的波形。即在主电路电流切断后的规定时间，电流变量器8的输出即电流检测信号I继续保持不成为零的状态。因而为了从电流检测信号I正确地检测出主电路电流的切断时刻，需要新的处理运算。这部分内容将在以后的动作说明中作进一步的阐述。

投入时刻决定电路21根据来自电压检测部11的电压检测信号V、来自电流检测部12的电流检测信号I、以及来自切断时刻判定电路23的切断时刻判定信号，决定开关2在再闭合时几乎不产生冲击电压的投入时刻，并向指令输出部14输出该投入时刻信号。

以下，主要参照前面的图2和表示各部位的波形的图3说明本发明实施方式1的开关控制装置的动作。图3(a)表示电压检测信号V、即通过电压检测部11由电压检测器7检测出的3相交流电源1的电压波形。当然，3相交流电源1的电压为一直在交替的交流电压，检测该电压的电压检测器并不需要也能检测直流分量的特殊型式，只要是标准的型式便可。

图3(b)为电流检测信号I，即通过电流检测部12由电流变量器8检测出的电流波形。该电流波形本来就表示主电路电流波形，但如以上所述，由于电流变量器8具有的电气特性等，尤其是在电流刚切断后的过渡时期，会不能表示正确的主电路电流波形。

图3(c)模拟地表示开关2的主电路接点3的动作，上部位置表示接点闭合的状态，下部位置表示接点开的状态。图3(d)为辅助接点信号A，在主电路接点3机械地开始从接点闭的状态向接点开的动作的时刻(断开时刻)，该信号A从闭合向断开变化。另外，在从接点开的状态向接点闭的动作结束到达接点闭的时刻，该信号A从断开向闭合变化。图3(e)表示电流变量器8的输出即电流检测信号I的斜率的正负变化。

然而，无负载输电线的充电电流由于输电线6具有容性阻抗，如图3(a)、(b)所示，对于相电压具有超前90度的相位。而另一方面，输电线6断开闭合所用的开关2通常在电流的零点切断电流，所以电流切断在电压最大点附近进行，输电线6上残留接近相电压最大值的直流性质的电压。

在这种具有残留电压的输电线6再次与3相交流电源1连接时，由于产生与开关2的投入时刻的电源侧电压瞬时值与输电线一侧残留电压间之差对应的投入冲击电压，因此为了抑制该冲击电压，要在电源侧电压与输电线一侧残留电压相等时，投入开关2。

相电压和充电电流如上所述地由于具有一定的相位差，所以在电流有正的斜率的电流零点处进行切断时，输电线6上残留负的电压，在电流有负的斜率的电流零点处进行切断时，输电线6上残留正的电压。这些残留电压的衰减时间常数一般长达1秒以上，输电线6进行再闭合在电流切断后约0.3秒后这一衰减变小，所以可以看作在再闭合时刻残留着和电流切断时几乎相同值的电压。

本发明着眼于断开·再闭合涉及的上述现象而提出，以下，对图2示出的各部分的具体动作步骤予以说明。

首先，自电流变量器8的输出即电流检测信号I，检测出主电路电流的切断时刻。因而，本发明实施方式1中，零点间隔检测电路21，检测电流检测信号I的电流零点，再逐一检测各零点间时间间隔。如图3(b)所示，检测零点Pn+1和零点Pn间的时间间隔T、检测零点Pn+2和零点Pn+1司的时间间隔T+1、检测零点Pn+3和零点Pn+2间的时间间隔T+2…，向切断时刻判定电路23输出该零点间隔的各个信号。

切断时刻判定电路23运算该逐一检测出的时间间隔和3相交流电源1的工频的半周期之差，再将这一差值和来自切断时刻判定基准设定器22的切断时刻判定基准值J1进行比较。然后，当检测出前者大于后者时，判定形成该时间间隔的零点的此前1个零点为主电路电流的切断时刻，作为切断时刻信号向投入时刻决定电路24输出。

如上所述，根据零点间隔有无变化判定切断时刻如已阐述过的那样，在主电路电流切断后，即使在电流变量器8的初级一侧无电流流动的状态下，次级一侧根据电流变量器8的过渡特性呈现交替的电流波形。但是按照其频率，零点间隔偏离工频。检测这一零点间隔的变化推定切断时刻。

设定用于判定有无该变化的切断时刻判定基准值J1时，事先要考虑电力系统的频率变化例如±5％左右，各电流检测器件的检测误差例如±1％左右等。其结果，本发明的实施方式1中，在以额定的频率为基准用％表示上述差的情况下，例如最好设定成±10％的值。

还有，切断时刻作为一种现象，当然是在主电路接点3开始断开动作的时刻即断开时刻以后，因此对于切断时刻判定电路23的判定切断时刻通过附加自断开时刻检测电路20输入的断开时刻以后的条件，从而能降低误判的几率。

以下，具体说明图3的情况，辅助接点信号A从闭合变成断开的断开时刻以后，在对于所检测出的时间间隔Tn+2的判定时刻超过基准值J1，可以判定此时的零点Pn+3的此前一个的零点Pn+2为切断时刻。

投入时刻决定电路24自切断时刻判定电路23输入切断时刻信号，当检测出切断时刻：Pn+2的电流检测信号I的斜率为负时(参照图3(e))，切断后的输电线6的残留电压变成正的最大值，根据电压检测信号V将再闭合的主电路接点3的投入时刻定在其正的最大点，作为投入时刻信号向指令输出部14输出。然后，操作装置4接到来自指令输出部14的该操作指令驱动主电路接点使开关2在3相交流电源1的电压的正的最大点处闭合。最终，主电路接点3就能在其两极电压几乎相等的状态下投入，再度闭合时几乎不会伴随产生冲击电压，系统运行可靠性更加提高。

当然，在判定好的切断时刻电流检测信号的斜率为正时，由于切断后输电线6的残留电压为负的最大值，所以根据电压检测信号V将再闭合时主电路接点3的投入时刻定在其负的最大点。

还有，以上的说明中，为根据辅助接点5的信号检测主电路接点3的断开时刻，但也可以如图3(c)所示，根据表示主电路接点3自身动作的接点动作信号进行检测。

另外，本发明中，电流变量器8与主电路接点3的输电线6一侧连接，但并不限于此，也可以做成与主电路接点3的3相交流电源1一侧连接。

如上所述，本发明实施方式1的开关控制装置，由于具有上述断开时刻检测电路20、零点间隔检测电路21、切断时刻判定电路23、以及投入时刻决定电路24，因此能获得一种不需要检测直流电压分量的特殊的电压测量仪器，就能有效地抑制再闭合时产生的冲击电压、相当实用的开关控制装置。

实施方式2

前述的实施方式1中的切断时刻判定电路23，为了根据电流检测信号I判定切断时刻，以来自通过零点间隔检测电路21检测出的零点间隔的工频半周期的变化超过规定的设定值J1进行判断，现用实施方式2对其变形例进行说明。由于其余的部分和实施方式1相同，所以，以下仅对该零点间隔变化的检测方式进行说明。

即，实施方式2的切断时刻判定电路23，用运算零点间隔检测电路21逐一检测出的零点间隔和此前一个检测出的零点间隔间的变化，例如运算两者的比率，不断地进行这一运算，根据上述比率大过规定的设定值判定切断时刻。

试利用先前的图3(b)进行说明，

当然进行Tn+1/Tn、Tn+2/Tn+1、Tn+3/Tn+2…运算。

作为判定这时有变化用的设定值，由于上述的判定对象值为与此前的半周期检测值间的比率，因此不需要考虑电力系统的频率变化或各电流检测器件的检测误差等因素，设定值可以为较小值，其优点是能更可靠地判定零点间隔的变化。

另外，本发明的各变形例中，断开时刻检测单元，由于根据与开关的主电路接点机械地连动的辅助接点的开关动作信号，检测开关主电路接点的断开时刻，因此断开时刻的检测就变得容易而可靠。

另外，切断时刻检测单元具有：逐一检测来自电流变量器的输出的零点时间间隔的零点间隔检测电路、以及切断时刻判定电路，该切断时刻判定电路在断开时刻检测单元检测出的断开时刻以后，零点间隔检测电路检测出的零点的时间间隔与主电路电源侧的交流电压的工频半周期间之差超过规定量时，判定检测出超过该规定量的零点的此前1个零点的时刻为切断时刻，因此能可靠地根据电流变量器的输出检测切断时刻。

另外，切断时刻检测单元具有：逐一检测来自电流变量器的输出的零点的时间间隔来运算与此前一个检测出的时间间隔间的变化量的零点间隔检测变化量电路、以及切断时刻判定电路，该切断时刻判定电路用于在断开时刻检测单元检测出的断开时刻以后，零点间隔检测变化量电路检测出的零点的时间间隔的变化量超过规定量时，判定检测出超过该规定量的零点的此前1个零点的时刻判定为切断时刻，所以能可靠地根据电流变量器的输出检测切断时刻。

另外，投入时刻决定单元，检测电流变量器所检测出的开关的主电路电流的、由切断时刻检测单元检测出的切断时刻的斜率，各斜率为正时决定电压检测器检测出的主电路电源侧的交流电压成为负的最大值的相位作为投入时刻，斜率为负时，决定电压检测器检测出的主电路电源侧的交流电压成为正的最大值的相位作为投入时刻，因此能可靠地抑制开关在再闭合时产生冲击电压。

Claims (5)

1.一种开关控制装置，控制断开·再闭合无负载输电线的开关的开关操作，其特征在于，具有：

检测所述开关的主电路电源侧的交流电压的电压检测器；

检测所述开关的主电路电流的电流变量器；

检测所述断开动作时所述开关的主电路接点的断开时刻的断开时刻检测单元；

根据所述电流变量器的输出与所述断开时刻检测单元检测出的断开时刻，检测所述开关主电路电流的切断时刻的切断时刻检测单元；以及

根据所述电压检测器的输出、所述电流变量器的输出、以及所述切断时刻检测单元检测出的切断时刻，决定所述再闭合动作中所述开关的主电路接点的投入时刻的投入时刻决定单元。

2.如权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，

所述断开时刻检测单元，根据与所述开关的主电路接点机械地连动的辅助接点的开关动作信号，检测所述开关的主电路接点的断开时刻。

3.如权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，

所述切断时刻检测单元具有：

逐一检测所述电流变量器输出的零点的时间间隔的零点间隔检测电路、以及

切断时刻判定电路，该切断时刻判定电路用于在所述断开时刻检测单元检测出的断开时刻以后，所述零点间隔检测电路检测出的零点的时间间隔与所述主电路电源侧的交流电压的工频的半周期间之差超过规定量时，判定检测出超过该规定量的零点的此前一个零点的时刻为所述切断时刻。

4.如权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，

所述切断时刻检测单元具有：

逐一检测来自所述电流变量器的输出的零点的时间间隔来运算与此前一个检测出的所述时间间隔间的变化量的零点间隔变化量检测电路、以及

切断时刻判定电路，该切断时刻判定电路用于在所述断开时刻检测单元检测出的断开时刻以后，所述零点间隔变化量检测电路检测出的零点的时间间隔的变化量超过规定量时，判定检测出超过该规定量的零点的此前1个零点的时刻为所述切断时刻。

5.如权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，

所述投入时刻决定单元，检测所述电流变量器所检测出的所述开关的主电路电流的、由所述切断时刻检测单元检测出的切断时刻的斜率，各所述斜率为正时，决定将所述电压检测器检测出的所述主电路电源侧的交流电压成为负的最大值的相位作为所述投入时刻，所述斜率为负时，决定将所述电压检测器检测出的所述主电路电源侧的交流电压成为正的最大值的相位作为所述投入时刻。

Images