CN103518245A - 受控开关的电路断路器操作时间的自动获取 - Google Patents

Abstract

对于好的同步开关性能，波上点控制器(5)需要知道受控电路断路器装置(1)的(机械)性质、尤其是闭合时间和打开时间(to,tc)。在此，公开了用于借助于波上点控制器(5)和用于操作这种波上点控制器(5)的方法来获取电路断路器装置(1)的多个性质的方法和装置。根据本发明的波上点控制器(5)在测试/调试期间确定所连接的电路断路器装置(1)的性质。为此，CB的初级触点(3)被暂时连接到波上点控制器(5)，并且机械开关操作被执行。波上点控制器(5)然后测量开关操作所需的时间，并且可选地还测量额外参数（比如驱动器温度），并且根据这些测量结果导出要求的性质。从中计算实际操作期间用于CB(1)的改进操作策略。

Description

受控开关的电路断路器操作时间的自动获取

技术领域

本发明涉及用于借助于波上点控制器（point-on-wave controller）获取电路断路器性质的方法和装置，尤其是涉及在高压AC电力传送网络中用于借助于波上点控制器获取电路断路器性质的方法和装置。

背景技术

在许多应用中，开关瞬变可通过在波上点(POW)控制下闭合和打开电路断路器(CB)(也称为“同步开关”或“受控开关”)而显著减少。简言之，以接触触摸/分开和/或开始/停止电流流动将发生在非常适合于CB、开关的负载和/或网络的时间点的这种方式延迟CB操作。这个时间点通常被选作由POW控制器的参数接口监视的网络中参考电压/电流的特定相角。例如，对于电容性负载，非常适合的通电时刻通常在电压零时。

对于好的同步开关性能，POW控制器需要知道受控CB装置的各个(机械)性质(对于三相CB的每个CB极)，尤其是打开时间和闭合时间。常规上，在对CB装置进行工厂测试或现场调试期间用专业化设备测量这些时间一次。测量的时间然后被编程到POW控制器中，并用于进一步操作。

然而，所描述的程序具有冗长调试过程的缺点。

FR2792766公开了用于监视低压电路中AC电压和AC电流的装置。在实际操作（live operation）期间，闭合时间或打开时间的获取在线进行。

DE10051161公开了用于减少低压AC电路中三极继电器或接触器中接点腐蚀的方法。在每个切断操作期间通过测量给继电器线圈断电与触点分开之间的时间间隔来在线监视触点烧掉。

US5638296公开了用于高压电气网络中开关的网络同步操作的波上点控制器。该开关的开关时间被假定是恒定的，或者可通过检测电流开始在开关的电路中流动的时间来在线确定。

发明内容

因而，本发明的一般目的是提供至少部分克服这类缺点的方法和装置。

该目的通过独立权利要求的方法和装置达到。

相应地，提供了用于借助于波上点控制器来获取电路断路器装置的至少一个性质(例如机械打开时间和/或机械闭合时间)的方法。该方法包括如下步骤：暂时连接CB装置的初级触点(即在实际操作期间用于开关例如高电压的触点)与POW控制器的专用测量输入端、尤其是专用二进制测量输入端。尤其是，这些测量输入端、尤其是二进制测量输入端适合于获取CB装置的机械开关操作的(有利的是高精度的、即±0.1ms的)定时信息，并且它们是POW控制器的专用输入端。术语“专用”在此意味着，具体而言不使用POW控制器的参数输入接口的(模拟或数字)输入端。具体地说，术语“专用”即“特定”意味着，测量输入端、尤其是二进制测量输入端仅用于获取定时信息，尤其是电路断路器操作速度。为了获取定时信息，在CB装置上执行机械开关操作(打开和/或闭合初级触点)，其有利地由POW控制器本身来触发或发起。该机械开关操作所需的时间由POW控制器测量。然后根据这个测量的时间导出要求的性质。根据特定实现，POW控制器可例如被带入用于导出该性质的特殊操作模式(这例如在这些测量输入端还在实际操作模式期间用于不同目的的情况下可能是必要的)。有利地，机械开关操作被执行多次，并且获得平均定时信息和/或平均导出性质。所公开的方法具有优于现有技术的优点：在调试期间不需要采用专业化的设备，而是POW控制器它自己测量CB装置的要求的性质。这简化了调试过程。

在一个实施例中，该方法附加地包括如下步骤：在已经导出了期望性质之后移除暂时电气连接。

在另一实施例中，波上点控制器持久地连接到电路断路器装置的驱动器。

在另一实施例中，在电路断路器装置不连接到高压的情况下对电路断路器装置的机械开关操作所需的时间进行测量。

在另一实施例中，例如根据获取的信号，人工或自动评估机械开关操作、时间测量和/或性质导出的成功。这具有如下优点：失败的尝试可以重复，并且不会导致导出将使实际操作中的同步开关性能退化的错误性质。

在另一实施例中，导出的性质(例如机械打开时间和/或机械闭合时间)然后被存储在POW控制器的存储器中，使得它能用于后面的实际操作。这具有优于现有技术的优点：该性质从测量装置到POW控制器的冗长的(人工)转移变得不必要了。有利地，各个测量的开关时间也被存储在POW控制器的存储器中，使得它们能用于例如调试协议中的后面参考，或用于每个CB极的性质的统计分析。

在另一实施例中，不仅CB装置的机械开关操作所需的时间由POW控制器测量，而且能影响导出的性质的一个或多个额外参数(例如CB装置的打开时间或闭合时间)也由POW控制器测量。这种额外参数例如可包含：

-周围温度(即CB装置的周边环境中的温度)，

-驱动器温度(即CB装置中驱动组件的温度)，

-控制电压(即施加到驱动器且激励CB装置的中断器的电压)，

-自从最后机械开关操作以来的空闲时间(即自从已经在CB装置上执行的最后机械开关操作以来已经过去的时间)，

-CB装置的能荷水平(即CB装置的驱动器中的能量缓冲水平)。(注意，典型的CB装置缓冲驱动其机械组件所需的能量，例如作为电容器中的电荷，作为弹簧中的机械张力，或作为加压的气体体积。在机械开关操作之后，这个能量缓冲器需要被重新装载/重新填充。)，

-位置传感器（尤其是诸如辅助触点等二进制位置传感器）的闭合时间或打开时间(即从触发CB操作直到在其输出端指示CB装置是否在特定位置的装置的状况改变的时间)，

-CB装置中绝缘介质的密度或压力，和/或

-绝缘介质的水平(即在机械开关操作期间存在多少绝缘介质)。

在另一实施例中，这些参数与导出的性质一起存储，使得将导出的性质的值分配给测量的额外条件是可能的。作为一个示例，可在-10˚C的驱动器温度(对于冬天操作)和+30˚C的周围温度(对于夏天操作)测量或导出CB装置的闭合时间。然后，如果例如在春天在+15˚C的周围温度操作CB装置，则对应的闭合时间可有利地从性质(在此是CB闭合时间)的已经导出的数据点中内插（其根据测量的额外参数）。因而，由于对导出的性质的更好的了解而可以改进同步开关操作的性能。

如果在以上示例中已经确定了从主要触点的状况改变到具体二进制位置传感器的状况改变的时间差的某一相关性，则在常规(实际)操作中相同相关性可用于从二进制位置传感器状况改变的时间导出初级触点状况改变的时间。这对于优化POW开关操作的准确性可能是有利的。

在另一实施例中，所述方法应用于三相电路断路器装置的每个极。

而且，提供了波上点控制器，其适合于执行上面描述的方法之一。

而且，提供了如上所述的波上点控制器在电力传送网络中的使用。

一般而言，当前发明可被实现为装置和/或方法。

附图说明

当考虑对于本发明的如下详细描述时，将更好地理解本发明，并且与上面阐述的目的不同的其它目的将变得显而易见。该描述参考附图进行，附图中：

图1示意性示出了借助于波上点控制器获取CB性质的设置，

图2示意性示出了POW控制器的可能工作原理和用于获得CB性质的方法。

具体实施方式

概述：

对于好的同步开关性能，波上点控制器需要知道受控电路断路器装置的(机械)性质，尤其是闭合时间和打开时间。在此，公开了用于借助于波上点控制器和用于操作这种波上点控制器的方法来获取电路断路器装置的多个性质的方法和装置。根据本发明的波上点控制器在测试和/或调试期间确定所连接电路断路器装置的性质。为此，CB的初级触点被暂时连接到波上点控制器，并且机械开关操作被执行。波上点控制器然后测量开关操作所需的时间，并且可选地测量额外参数，比如驱动器温度，并且根据这些测量结果导出要求的性质。根据它们，它计算实际操作期间用于CB的改进操作策略。

定义：

术语“高压”是指大于1kV的电压，尤其是大于72kV的电压。

附图描述：

图1示意性示出了借助于波上点控制器5获取CB性质(例如打开时间to和/或闭合时间tc)的设置。包括CB装置1的初级触点3的中断器由CB装置1的驱动器10驱动，并与绝缘介质12（诸如SF6）绝缘，以在高压时减少电弧放电并改进绝缘。CB装置1还包括能量缓冲器11(例如用于电气驱动器10的电容器、用于机械驱动器10的弹簧或用于气动操作的驱动器10的加压气体的体积)以实现快速开关动作。能量缓冲器11中的能荷水平影响CB装置1的打开时间和/或闭合时间，并且能量缓冲器11需要在每个开关动作之后被重新填充。CB装置1还包括：控制输入端7i(其通常是驱动器10的一部分)，其从POW控制器5、尤其是从其命令接口97的其命令输出端97o接收电路断路器激励命令94(例如打开/闭合命令)。可选的二进制位置传感器9a、9b（诸如辅助触点）可布置在CB装置1上以监视CB装置1中断器的打开和/或闭合。

POW控制器5包括：控制单元6，其本身包括CPU 6a和存储器6b，该存储器可以(部分)是非易失性的。这个控制单元6控制POW控制器5(如图2中示意性示出)的操作，并在外部开关命令95(在时间t_95)与发出的电路断路器激励命令94(在时间t_94)之间引入延迟td。外部开关命令95通常源自命令发出装置96(诸如例如隔间控制器)的命令输出端96o，并且它由POW控制器的命令接口97的命令输入端97i接收。引入的延迟td能够实现CB装置1例如在电力传送网络99的被监视操作参数（诸如电压）的零交点92处的同步开关。延迟td一方面取决于电力传送网络99的多个所述操作参数(例如电压、二进制开关状态等，它们用网络中的监视装置93获取)。这些操作参数由POW控制器5经由其参数输入接口98监视。另一方面，如果期望好的同步开关性能的话，则所述延迟td取决于CB装置1的性质(例如中断器的初级触点3的打开时间to和/或闭合时间tc)。因此，性质to和/或tc由POW控制器5在实际操作前调试和/或测试循环中导出。

为此，作为第一步骤，在CB装置1的初级触点3(即在实际操作中用于高压开关的主要触点)与POW控制器5的专用测量输入端4（例如专用二进制测量输入端4）之间建立暂时电气连接2。在此，“二进制专用”可意味着在模拟输出或模拟信号上执行阈限测量或阈限监视。电压源13可单独布置在电路中以能够实现方便地读出期望信息，或者它可以是测量接口4的一部分。为了获得精确定时信息，POW控制器5的测量输入端4适合于获取CB装置1的主要触点3的机械开关操作的(优选为高精度，例如具有±0.1ms的精度的)定时信息。作为下一步骤，CB装置1的这种机械开关操作有利地由POW控制器5本身触发，并且所述CB装置1的这个机械开关操作所需的时间由POW控制器5、具体地说由所述测量输入端4测量。然后，CB装置1的期望性质(在此是tc和/或to)由POW控制器5的控制单元4导出，并有利地存储在其非易失性存储器6b中用于将来的实际操作。

在已经导出了期望性质之后，移除暂时电气连接2，以使CB装置1可用于高压开关。

如上面所讨论的，额外参数可影响CB装置1的导出的性质(例如打开时间to和/或闭合时间tc)。因此，以上方法的扩展是：不仅测量和存储CB装置1本身的性质，而且还有所述额外参数，所述额外参数由经由接口8i连接到该POW控制器的传感器8测量。该额外参数例如可包含周围温度和/或驱动器温度、驱动器10的控制电压、CB装置1的空闲时间、能量缓冲器11的能荷水平、二进制位置传感器9a、9b的定时信息和/或绝缘介质12的密度/压力/水平。当组合所有信息时，CB装置1的导出的性质（例如打开时间/闭合时间to和/或tc）的相关性可根据测量的额外参数来导出。这种知识—有利地包含内插步和/或外插步—然后可用于补偿以通过改变的额外参数来优化实际操作中的同步开关性能。

图2示意性示出了POW控制器的可能工作原理和用于获得CB性质（例如打开时间和/或闭合时间to和/或tc）的方法。如上讨论的，POW控制器5监视电力传送网络99的多个操作参数。这种操作参数例如可以是正弦电压(如图2a中所画的)。现在，当CB装置1要被激励时，命令发出装置96（例如隔间控制器）向POW控制器5发出任意定时的外部开关命令95。如果外部开关命令95已由CB装置1立刻执行，则中断器将在时间to和/或tc之后打开/闭合(即与所述操作参数不同步，时间偏差为Δt)(如图2b中所示的)。对于网络同步的开关，POW控制器5因此将开关执行延迟时间td=Δt，之后它发出电路断路器激励命令94(如图2c中所示的)。然后，在打开时间/闭合时间to和/或tc之后，该中断器打开/闭合同步到操作参数的初级触点3(在时间t_3)(如图2d中所示的)。可选的二进制位置传感器9a、9b（例如辅助触点）可布置在CB装置1上以报告中断器的打开/闭合(如图2e)和2f中所示的)。

注意：

虽然示出和描述了本发明的目前优选(即示范)的实施例，但显然要理解，本发明不限于这些实施例，而是在权利要求书的范围内可以其它方式实施和实践。

附图标记

to: 打开时间

tc: 闭合时间

Δt: 时间偏差

td: 时间延迟

1: 电路断路器装置

2: 暂时电气连接

3: 初级触点

4: 测量输入端

5: 波上点控制器

6: 控制单元

6a: 中央处理单元(CPU)

6b: 存储器

7i: 控制输入端

8: 传感器

8i: 传感器接口

9a,9b: 二进制位置传感器

10: 驱动器

11: 能量缓冲器

12: 绝缘介质

13: 电压源

92: 零交点

93: 监视装置

94: 电路断路器激励命令

95: 外部开关命令

96: 命令发出装置

96o: (命令发出装置96的)命令输出端

97: (POW控制器5的)命令接口

97i: (命令接口97的)命令输入端

97o: (命令接口97的)命令输出端

98: 参数接口

99: 电力传送网络。

Claims (19)

1. 一种用于获取高压AC电力传送网络中电路断路器装置(1)的至少一个性质、尤其是打开时间和/或闭合时间的方法，所述方法包括：

在所述电路断路器装置(1)的初级触点(3)与指配给所述电路断路器装置(1)的波上点控制器(5)的专用测量输入端(4)之间建立暂时电气连接(2)，所述初级触点(3)用于在实际操作期间开关，

借助于所述波上点控制器(5)测量所述电路断路器装置(1)的机械开关操作所需的时间，

基于所述测量的时间导出所述性质。

2. 如权利要求1所述的方法，附加地包括如下步骤：在已经导出了一个或多个期望性质之后移除所述暂时电气连接(2)。

3. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述波上点控制器(5)持久地连接到所述电路断路器装置(1)的驱动器。

4. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其中在所述电路断路器装置(1)不连接到高压的情况下对所述电路断路器装置(1)的所述机械开关操作所需的时间进行测量。

5. 如以上权利要求中任一项所述的方法，附加地包括如下步骤：评估如下项的成功：所述机械开关操作和/或所述时间的所述测量和/或所述性质的所述导出。

6. 如以上权利要求中任一项所述的方法，附加地包括如下步骤：将所述性质和/或测量的时间存储在所述波上点控制器(5)的存储器(6b)中。

7. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述电路断路器装置(1)的所述机械开关操作由所述波上点控制器(5)发起。

8. 如以上权利要求中任一项所述的方法，附加地包括如下步骤：借助于所述波上点控制器(5)测量所述机械开关操作的至少一个额外参数。

9. 如权利要求8所述的方法，其中所述额外参数包括如下组中的至少一项：所述电路断路器装置(1)的周围温度、驱动器温度、所述电路断路器装置(1)的控制电压、所述电路断路器装置(1)自从最后机械开关操作以来的空闲时间、所述电路断路器装置(1)的能荷水平、所述电路断路器装置(1)的位置传感器(9a,9b)的闭合时间和/或打开时间、所述电路断路器装置(1)中绝缘介质的密度、所述电路断路器装置(1)中所述绝缘介质的压力和所述电路断路器装置(1)中所述绝缘介质的水平。

10. 如权利要求8-9中任一项所述的方法，其中所述额外参数与所述性质一起存储，和/或用于由所述波上点控制器(5)导出所述性质。

11. 如权利要求8-10中任一项所述的方法，还包括如下步骤：根据所述额外参数执行如下组中的至少一项：所述性质的内插操作和外插操作。

12. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述性质的所述导出包括多于一个机械开关操作上的求平均操作。

13. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述性质是所述电路断路器装置(1)的中断器的打开时间(to)和/或闭合时间(tc)。

14. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述专用测量输入端(4)是二进制专用测量输入端(4)。

15. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法应用于三相电路断路器装置(1)的每个极。

16. 一种用于高压AC电力传送网络(99)的波上点控制器(5)，其中所述波上点控制器(5)适合于执行如以上权利要求1-15中任一项所述的方法。

17. 如权利要求16所述的波上点控制器(5)，还包括命令接口(97)、参数接口(98)和控制单元(6)，其中：

所述命令接口(97)包括：命令输入端(97i)，所述命令输入端(97i)适合于能连接到命令发出装置(96)的命令输出端(96o)以及接收外部开关命令(95)，

所述命令接口(97)还包括：命令输出端(97o)，所述命令输出端(97o)适合于能连接到所述电路断路器装置(1)的控制输入端(7i)以及发出电路断路器激励命令(94)，

所述参数接口(98)适合于能连接到多个监视装置(93)以及测量来自所述电力传送网络(99)的操作参数，

所述控制单元(6)包括中央处理单元(6a)和存储器(6b)，并且适合于基于所述操作参数延迟来自所述命令接口(97)的所述外部开关命令(95)，以及经由所述命令接口(97)发出所述电路断路器激励命令(94)，其中：

所述波上点控制器(5)还包括：专用测量输入端(4)，所述专用测量输入端(4)适合于暂时能连接到所述电路断路器装置(1)的所述初级触点(3)，

所述控制单元(6)适合于测量所述时间以及基于所述测量的时间来导出所述性质，并且

所述控制单元(6)还适合于基于所述电路断路器装置(1)的所述性质延迟所述外部开关命令(95)。

18. 如以上权利要求16-17中任一项所述的波上点控制器(5)，适合于执行如权利要求8-11中任一项所述的方法，其中

所述波上点控制器(5)包括到适合于测量所述额外参数的至少一个传感器(8)的至少一个接口(8i)。

19. 如权利要求16-18中任一项所述的波上点控制器(5)在电力传送网络(99)中的使用。

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