CN101601111A

CN101601111A - 相位控制开关装置

Info

Publication number: CN101601111A
Application number: CNA2007800511429A
Authority: CN
Inventors: 木下定之; 龟井健次; 香山治彦; 森智仁
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: US7936093B2; CA2671402C; JP4700110B2; WO2008099495A1; JPWO2008099495A1; CA2671402A1; CN101601111B; US20100072828A1

Abstract

相位控制开关装置控制连接于电源侧输电线和补偿输电线之间的断路器，抑制断路器合闸时的过渡电压、电流。包括：电压变化率零点周期检测部(31)，其检测将由计测电源侧输电线的各相电压的电压计测部(13R、13S、13T)计测的各相电压进行时间微分而得到的各相电压变化率的零点周期；电流零点周期检测部(32)，其检测由计测流过插入补偿输电线的分路电抗器(20R、20S、20T)的各相电流的电流计测部(21R、21S、21T)计测的各相电流的零点周期；以及闭极相位控制部(33)，其基于对连接于电源侧输电线和补偿输电线之间的断路器(10)的闭极指令(40)进行动作，生成每相的闭极相位，控制断路器，使得在电压变化率的零点与分路电抗器电流的零点一致的零点中，在相互的极性都反转为同极性的零点闭极。

Description

相位控制开关装置

技术领域

本发明涉及在使开关浪涌成为更小的最佳相位来控制电力开关设备的开关时刻的相位控制开关装置。

背景技术

以往有一种相位控制开关装置，该装置在对三相空载的输电线接通电源时，计测各相的电源电压，并检测每相的电源电压零点，通过在检测的电源电压零点附近分别将各相的断路器合闸，来抑制产生过渡电压、电流(例如下述专利文献1)。

专利文献1：日本专利再表WO00/004564号公报(第28～29页、图1、图3)

发明内容

一般而言，已知若断开空载的输电线，则根据输电线侧的条件，不仅在断路器的电源侧，而且在断路器的负载侧也会产生各种电压。例如，在负载侧连接具有分路电抗器的补偿输电线时，在负载侧会产生一定频率的正弦波电压。

在这样的状况下，为了抑制将断路器再合闸时的过电压，需要这样使断路器闭极，以使得在电源侧电压与负载侧电压之差成为最小的时刻(即，出现将电源侧电压与负载侧电压合成的电压波形的断路器极间的电压成为最小的时刻)合闸。

然而，在上述专利文献1等为代表的以往的相位控制开关装置中，由于只着眼于各相的电源电压的零点或各相间电压的零点来进行断路器的合闸相位控制，因此如上所述，存在的问题是：在负载侧产生不期望的电压波形时，有时无法抑制断路器合闸时的过渡电压、电流。

本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种无论负载侧电压的状态如何也可以抑制断路器合闸时的过渡电压、电流的闭极相位控制装置。

为了解决上述课题，达到目的，本发明所涉及的相位控制开关装置，控制连接于电源侧输电线与具有分路电抗器的补偿输电线之间的三相开关装置的闭极相位，其特征是，包括：计测上述电源侧输电线的各相电压的电压计测部；检测将由上述电压计测部计测的各相电压进行时间微分而得到的各相电压变化率的零点的周期的电压变化率零点周期检测部；计测流过插入上述补偿输电线的每相的上述分路电抗器的各相电流的电流计测部；检测由上述电流计测部计测的各相电流的零点的周期的电流零点周期检测部；以及闭极相位控制部，上述闭极相位控制部基于对上述三相开关装置的闭极指令进行动作，生成每相的闭极相位，控制上述三相开关装置，使得在上述电压变化率的零点与上述分路电抗器电流的零点一致的零点中，在相互的极性都反转为同极性的零点闭极。

根据本发明所涉及的相位控制开关装置，由于生成每相的闭极相位，控制断路器，使得在将由电压计测部计测的各相电压进行时间微分而得到的电压变化率的零点与由电流计测部计测的分路电抗器电流的零点一致的零点中，在相互的极性都反转为同极性的零点闭极，因此无论补偿输电线侧的电压的状态如何，都取得可以抑制断路器合闸时的过渡电压、电流这样的效果。

附图说明

图1是用于说明本发明所涉及的相位控制开关装置的理想的实施方式的结构图。

图2是用于说明图1所示的相位控制开关装置的动作的波形图。

标号说明

1R、1S、1T输电线

10断路器

11R、11S、11T消弧室

12R、12S、12T操作部

13R、13S、13T电压计测部

20R、20S、20T分路电抗器

21R、21S、21T电流计测部

30闭极相位计算处理部

31电压变化率零点周期检测部

32电流零点周期检测部

33闭极相位控制部

40闭极指令

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明所涉及的相位控制开关装置的理想的实施方式。另外，本发明不限于以下的实施方式。

(本发明的特征)

本发明的目的在于提供一种无论负载侧电压的状态如何都能抑制断路器合闸时的过渡电压、电流的闭极相位控制装置，可以解决以往的技术思想中无法解决的课题，其特征在于，通过考虑到断路器闭极过程中的断路器极间的绝缘强度特性(RDDS，绝缘强度下降率)，始终可以在断路器极间电压变低的时刻将断路器合闸。

(装置的结构)

接下来，说明本发明所涉及的相位控制开关装置的理想的实施方式。图1是用于说明本发明所涉及的相位控制开关装置的理想的实施方式的结构图。图1中，三相开关装置即断路器10连接于该图左侧所示的电源侧电路与该图右侧所示的输电线1R、1S、1T之间。另外，断路器10包括消弧室11R、11S、11T，并包括各相独立的操作部12R、12S、12T，以使设置在消弧室11R、11S、11T内的各触头可以独立地进行开关动作。在断路器10的电源侧，设置计测各相的电源侧电压的电压计测部13R、13S、13T。另一方面，在断路器10的输电线侧，设置用于计测流过设置在每相的分路电抗器20R、20S、20T的电流的电流计测部21R、21S、21T。

闭极相位计算处理部30是具有进行包含闭极相位控制的计算处理的功能的结构部，例如可以由微型计算机或控制处理器等构成。另外，闭极相位控制计算处理部30的结构包括：基于来自电压计测部13R、13S、13T的输出进行动作的电压变化率零点周期检测部31；基于来自电流计测部21R、21S、21T的输出进行动作的电流零点周期检测部32；以及基于来自这些结构部(电压变化率零点周期检测部31及电流零点周期检测部32)的各输出及向闭极相位计算处理部30输入的闭极指令40进行动作的闭极相位控制部33。

(装置的动作)

接下来，参照图2说明图1所示的相位控制开关装置的动作。此处，图2是用于说明相位控制开关装置的动作的波形图。另外，在以下的动作说明中，首先说明图2所示的各波形图，之后基于图2的各波形图，说明求出闭极相位的闭极相位控制部33的动作。另外，实际的动作是虽然对于每相都进行的，但为了简化说明，只说明一相(R相)的动作，省略关于其他相的动作说明。

图2(a)～(e)是表示使断路器10在如波状线部所示的断路器开极点开极时的各部波形的一个例子的图，进一步详细说明，则该图(a)表示从电压计测部13R输出的电源侧电压波形，图2(b)表示输电线侧电压波形。另外，该图(c)是表示将从电压计测部13R输出、输入电压变化率零点周期检测部31的电源侧电压进行时间微分而得到的电源侧电压的变化率的波形，该图(d)是表示从电流计测部21R输出、输入电流零点周期检测部32的分路电抗器电流的波形。并且，该图(e)是表示在将断路器10分闸之后的极间出现的电压的绝对值的波形。

在本实施方式中，这样进行控制，使得在电源侧电压的电压变化率的波形上的零点(参照图2(c))、与分路电抗器电流的零点(参照图2(d))一致的零点中，将它们的极性都反转为同极性的零点(各极性都从负极性反转为正极性的零点、或者各极性都从正极性反转为负极性的零点)的相位作为用于闭极的目标相位。

接下来，说明考虑到构成断路器10的各极间的绝缘强度特性(RDDS)时的动作。

此处，图2(e)的波形上所示的T1点及T2点表示作为断路器10机械地接触的机械的闭极点。另外，从T1点及T2点向左上方延伸的直线表示断路器闭极过程的极间的绝缘强度特性(RDDS)、即操作断路器使得分别在T1点及T2点机械地闭极时的极间绝缘强度。因此，这些各直线与该图(e)的波形的交点即A点及B点表示在最靠近机械地接触的闭极点的时刻电接触的电闭极点。

另一方面，如图2(c)、(d)所示，电源侧电压的电压变化率与分路电抗器电流呈现以零为基线的近似正弦波的波形，相互的零点一致的点存在两种。即，在该零点中，存在：相互的极性都反转为同极性的相位点T1(都从负极反转为正极)；以及相互的极性反转为相反的极性的相位点T2(该图(c)中从负极反转为正极，该图(d)中从正极反转为负极)。

另一方面，在电闭极点即A点、B点中，各点的横轴上的位置为将断路器闭极时的合闸相位，纵轴上的位置为破坏极间的绝缘时的极间施加电压的大小。另外，由于该极间施加电压的大小为由于断路器的合闸而开始的过渡现象的初始值，因此该极间施加电压越大，对电力系统等的影响也越大。因此，以图2的例子为例，作为电闭极点，需要进行控制，以选择极间施加电压较小的A点。另外，将这样的技术思想作为图1所示的相位控制开关装置的控制形态说明如下。

即，闭极相位计算处理部30在由电压变化率零点周期检测部31检测的电源侧电压的电压变化率的零点、与由电流零点周期检测部32检测的负载侧电流的零点一致的零点中，选定在该零点的前后振幅值的极性都反转为同极性的零点，并向断路器10输出选定的零点为断路器10的合闸点的输出(闭极相位)即可。利用这样的控制，由于断路器10的电接触是在极间电压的电压值更低的电闭极点进行的，因此无论负载侧电压的状态如何，都得到可以抑制断路器合闸时的过渡电压、电流这样的效果。

如以上说明，根据本实施方式的相位控制开关装置，由于生成每相的闭极相位，控制断路器，使得在将计测的各相电压进行时间微分而得到的电压变化率的零点、与计测的分路电抗器电流的零点一致的零点中，在相互的极性都反转为同极性的零点闭极，因此无论补偿输电线侧的电压的状态如何，都可以抑制断路器合闸时的过渡电压、电流。

另外，在上述实施方式中，说明了电压变化率零点周期检测部31检测的电源侧电压的电压变化率的零点、与电流零点周期检测部32检测的负载侧电流的零点一致的情况。实际上，由于分路电抗器20R、20S、20T是只具有电抗器(感应电抗器)分量的电路元件，因此可以将其零点作为一致处理。

另一方面，由于分路电抗器20R、20S、20T的特性、电压变化率零点周期检测部31及电流零点周期检测部32的检测精度，还需要考虑检测的各零点在严格意义上不一致的情况。然而，即使在这样的情况下，只要在满足上述控制形态的电源侧电压的电压变化率的零点或者负载侧电流的零点中，将任意一个零点作为基准进行控制即可。即使进行这样的控制，无论负载侧电压的状态如何，都可以解决抑制断路器合闸时的过渡电压、电流这样的本发明申请的课题。

另外，在本实施方式中，表示了将电压变化率零点周期检测部31作为检测电压变化率的零点周期的结构部，但毋庸置疑的是，也可以是不检测零点周期而直接地检测零点本身的结构部。另外，关于电流零点周期检测部32也一样，也可以是不检测电流零点的周期而直接地检测电流零点本身的结构部。

工业上的实用性

如上所述，本发明所涉及的相位控制开关装置作为无论补偿输电线侧的电压的状态如何都有助于抑制断路器合闸时的过渡电压、电流的发明是有用的。

Claims

1.一种相位控制开关装置，控制连接于电源侧输电线与具有分路电抗器的补偿输电线之间的三相开关装置的闭极相位，该相位控制开关装置的特征在于，包括：

计测所述电源侧输电线的各相电压的电压计测部；

检测将由所述电压计测部计测的各相电压进行时间微分而得到的各相电压变化率的零点的周期的电压变化率零点周期检测部；

计测流过插入所述补偿输电线的每相的所述分路电抗器的各相电流的电流计测部；

检测由所述电流计测部计测的各相电流的零点的周期的电流零点周期检测部；以及

闭极相位控制部，所述闭极相位控制部基于对所述三相开关装置的闭极指令进行动作，生成每相的闭极相位，控制所述三相开关装置，使得在所述电压变化率的零点与所述分路电抗器电流的零点一致的零点中，在相互的极性都反转为同极性的零点闭极。

2.如权利要求1所述的相位控制开关装置，其特征在于，

所述闭极相位控制部生成的闭极相位是以所述电压变化率的零点为基准生成的。

3.如权利要求1所述的相位控制开关装置，其特征在于，

所述闭极相位控制部生成的闭极相位是以所述分路电抗器电流的零点为基准生成的。