CN104868438B - 基于真空触发开关的智能重合闸装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于真空触发开关的智能重合闸装置和方法。本发明装置，包括：高压断路器、真空触发开关、智能控制器、触发回路；所述智能控制器用于控制高压断路器和触发回路，实时采集母线进线端和母线出线端的电压和电流，并根据电压和电流判断高压断路器是否进行重合闸；触发回路用于接收智能控制器的触发命令，触发真空触发开关导通；所述真空触发开关与高压断路器并联，高压断路器一端分别与母线进线端、智能控制器连接，高压断路器的另一端与母线出线端连接，智能控制器的另一端与触发回路连接，触发回路的另一端与真空触发开关连接。本发明实现了高压回路故障发生后高压断路器合闸，提高了重合闸的准确率，加强了电网的稳定性和安全性。

Description

基于真空触发开关的智能重合闸装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及高压电路装置技术领域，尤其涉及一种基于真空触发开关的智能重合闸装置和方法。

背景技术

随着工业及居民用电量的增加，电力系统的短路容量越来越大，相应的最大短路电流也越来越大。短路故障引起的后果是破坏性的，可以分为瞬时故障和永久故障。传统的重合器在重合永久故障时，会对系统造成巨大的冲击，重合时巨大的故障电流和过电压会引发其他故障。

目前处理配电网故障常用的有以下几种方法：

(1)人工排除故障。即故障发生时，变电所出线开关或出线1#杆断路器跳闸，不重合，派人寻找故障点排除故障。这种方式停电范围大，停电时间长，经济损失较大。

(2)故障发生时，利用重合器与分段器配合，经多次重合，根据时间与电压判断故障区段，隔离故障，恢复非故障段送电。其优点是，依靠重合器与分段器配合，不用通信，即可判断瞬时与永久故障区段，缺点是多次重合给电网带来冲击，故障判断时间长。

(3)利用通信网络与馈线终端设备(FTU)。在故障发生时，断路器分闸，将检测到的故障电流信号通过通信网络发往控制主站，经过比对判断出故障区段，遥控该区段负荷开关分闸，隔离故障，并恢复供电。其优点是，故障处理速度快，便于网络重构；缺点是，不能识别瞬时故障，把瞬时故障也当作永久故障隔离，投资大，完全依赖通信网络。

(4)利用脉冲关合技术。脉冲关合技术使重合器在特定的电压相角合闸，仅产生很小的短路电流，因此对系统冲击很小。其控制系统将在合闸期间测得的电流数据与数据库中4万次数据进行对比，从而判断出故障的性质。其优点是，在特定的电压相角重合闸时，在很短的时间内又过零分断，产生的电流很小，可以极大降低故障对系统的冲击。其关键的脉冲关合技术建立在快速分闸开关(3～8ms内完成一次分闸)和数据库(4万次的经验数据)基础之上，目前国内未见类似的研究。这种方法能够获得的数据量更大，且可以获得重合之后的电流电压数据，对故障性质的判断更为准确，因此发展潜力很大。

目前存在的问题是，如果线路在发生故障时不进行重合闸，则会有占故障大多数的瞬时故障被当做永久故障处理，增加了停电时间，造成了巨大的经济损失；若要区别瞬时故障和永久故障，又必须要进行重合闸；如果进行重合闸，又可能重合于永久故障，给系统造成巨大的冲击。现有的脉冲关合技术虽然可以解决这个问题，但实现起来有很大难度，一是脉冲关合技术对快速分闸开关的分闸速度和合分闸动作时间一致性要求很高，二是故障电流数据库难以获得。

发明内容

本发明实施例提供一种基于真空触发开关的智能重合闸装置和方法，以克服现有技术中高压断路器分闸后重合闸于永久故障的问题。

本发明基于真空触发开关的智能重合闸装置，包括：

高压断路器、真空触发开关、智能控制器、触发回路；

所述智能控制器用于控制所述高压断路器和所述触发回路，实时采集所述母线进线端和所述母线出线端的电压和电流，并根据所述电压和电流判断所述高压断路器是否进行重合闸；

所述触发回路用于接收所述智能控制器的触发命令，触发所述真空触发开关导通；

所述真空触发开关与所述高压断路器并联，所述高压断路器一端分别与母线出线端、所述智能控制器连接，所述高压断路器的另一端与母线进线端连接，所述智能控制器的另一端与所述触发回路连接，所述触发回路的另一端与所述真空触发开关连接。

本发明还提供一种基于真空触发开关的智能重合闸的方法，包括：

智能控制器向触发回路发送触发命令；

所述触发回路接收所述触发命令，并触发真空触发开关导通回路；

所述真空触发开关自动关断；

所述智能控制器采集所述真空触发开关导通和关断期间的母线进线端和出线端的电压和电流，并根据所述电压和电流判断高压断路器是否进行重合闸。

进一步地，所述根据所述电压和电流判断高压断路器是否进行重合闸，包括：

智能控制器判断电压和电流与回路正常状态时电压和电流是否相同，若是，则控制高压断路器进行重合闸，若否，则保持所述高压断路器分闸状态。

本发明使用真空触发开关与断路器进行脉冲关合，结合了二者的优势，即真空触发开关的快速导通和过零分断功能以及断路器的导通和分断功能。本发明不要求断路器进行快速分闸来实现脉冲关合，使用常规断路器即可实现；使用真空触发开关进行脉冲关合，充分发挥了真空触发开关导通时间短，选取相位准确，能够过零关断，耐压高，容量大的优点。本发明的实施可以提高重合闸的成功率，减少误判，减少对电网和用户的冲击，减少因瞬时故障造成的停电，使电网和用户避免重大的经济损失，提高电网的稳定性和安全性，对维护社会正常运行有重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于真空触发开关的智能重合闸装置结构示意图；

图2为本发明基于真空触发开关的智能重合闸装置另一结构示意图；

图3为本发明基于真空触发开关的智能重合闸方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明基于真空触发开关的智能重合闸装置结构示意图，如图1所示，本实施例装置包括：

高压断路器1、真空触发开关2、智能控制器3、触发回路4；

所述智能控制器3用于控制所述高压断路器1和所述触发回路4，实时采集所述母线进线端5和所述母线出线端6的电压和电流，并根据所述电压和电流判断所述高压断路器1是否进行重合闸；

所述触发回路4用于接收所述智能控制器3的触发命令，触发所述真空触发开关2导通；

所述真空触发开关2与所述高压断路器1并联，所述高压断路器1一端分别与母线出线端6、所述智能控制器3连接，所述高压断路器1的另一端与母线进线端5连接，所述智能控制器3的另一端与所述触发回路4连接，所述触发回路4的另一端与所述真空触发开关2连接。

图2为本发明基于真空触发开关的智能重合闸装置另一结构示意图，如图2所示，本实施例的装置包括：

10kV母线进线端7、10kV母线出线端8、真空灭弧室9、连杆10、电连接11、操动机构12、断路器外绝缘13、真空触发开关14、电连接15、真空触发开关外绝缘16、智能控制器17、触发回路18；

其中，真空灭弧室9上端与10kV母线进线端7连接，下端与连杆10及电连接11连接；连杆10与操动机构12上端连接；操动机构12下端及电连接11下端均与10kV母线出线端8连接，以上部件安装在断路器外绝缘13内部，共同组成10kV真空断路器的主要部件。

真空触发开关14与电连接15相连，安装在真空触发开关外绝缘16内部，共同组成真空触发开关的主要部件。

10kV真空断路器与真空触发开关并联，两端分别连接10kV母线进线端7和10kV母线出线端8。由触发回路18对真空触发开关进行操作，由智能控制器17控制10kV真空断路器的分合闸操作及触发回路18，采集母线电压和电流信息，实现智能重合闸的动作时序。

图3为本发明基于真空触发开关的智能重合闸方法流程图，如图3所示，本实施例方法包括：

步骤101、智能控制器向触发回路发送触发命令；

步骤102、所述触发回路接收所述触发命令，并触发真空触发开关导通回路；

步骤103、所述真空触发开关自动关断；

步骤104、所述智能控制器采集所述真空触发开关导通和关断期间的母线进线端和出线端的电压和电流，并根据所述电压和电流判断高压断路器是否进行重合闸。

进一步地，所述根据所述电压和电流判断高压断路器是否进行重合闸，包括：

智能控制器判断电压和电流与回路正常状态时电压和电流是否相同，若是，则控制高压断路器进行重合闸，若否，则保持所述高压断路器分闸状态。

具体来说，在回路发生短路故障后，高压断路器分闸，经过设定的等待时间之后，智能控制器判断真空触发开关两端的电压相位，在达到预定的电压相位时向触发回路发送触发命令。触发回路接收该触发命令后产生一个高压脉冲，该高压脉冲作用于真空触发开关的触发极，产生金属蒸汽等离子体并扩散在真空出发开关内部，从而造成真空触发开关在其两端电压的作用下发生击穿，产生电弧，导通回路。在电流过零、电弧熄灭后，真空触发开关自动关断，实现脉冲关合。

智能控制器根据脉冲关合期间采样得到的电压和电流数据，快速计算出电压电流的参数，并于线路正常运行时的电压电流进行比较，判断出当前时刻线路是否发生了故障，若当前时刻线路还存在故障，则认为故障类型为永久故障，此刻智能控制器不向触发回路发送触发命令，高压断路器保持分闸状态；若当前时刻线路电压和电流与正常运行时的电压电流相同，说明已经没有故障，则认为故障类型为瞬时故障，此时智能控制器向高压断路器发出合闸命令，高压断路器进行合闸导通线路。

本发明使用真空触发开关与断路器进行脉冲关合，结合了二者的优势，即真空触发开关的快速导通和过零分断功能以及断路器的导通和分断功能。本发明不要求断路器进行快速分闸来实现脉冲关合，使用常规断路器即可实现；使用真空触发开关进行脉冲关合，充分发挥了真空触发开关导通时间短，选取相位准确，能够过零关断，耐压高，容量大的优点。本发明的实施可以提高重合闸的成功率，减少误判，减少对电网和用户的冲击，减少因瞬时故障造成的停电，使电网和用户避免重大的经济损失，提高电网的稳定性和安全性，对维护社会正常运行有重要的意义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种基于真空触发开关的智能重合闸装置，其特征在于，包括：

高压断路器、真空触发开关、智能控制器、触发回路；

所述智能控制器用于控制所述高压断路器和所述触发回路，实时采集母线进线端和母线出线端的电压和电流，并根据所述电压和电流判断所述高压断路器是否进行重合闸；

所述高压断路器分闸，经过设定的等待时间之后，所述智能控制器判断所述真空触发开关两端的电压相位，在达到预定的电压相位时向所述触发回路发送触发命令；所述触发回路用于接收所述智能控制器的触发命令，触发所述真空触发开关导通；

所述真空触发开关与所述高压断路器并联，所述高压断路器一端分别与母线出线端、所述智能控制器连接，所述高压断路器的另一端与母线进线端连接，所述智能控制器的另一端与所述触发回路连接，所述触发回路的另一端与所述真空触发开关连接。

2.一种基于真空触发开关的智能重合闸的方法，其特征在于，包括：

智能控制器向触发回路发送触发命令；

高压断路器分闸，经过设定的等待时间之后，所述智能控制器判断所述真空触发开关两端的电压相位，在达到预定的电压相位时向所述触发回路发送触发命令；

所述触发回路接收所述触发命令，并触发真空触发开关导通回路；

所述真空触发开关自动关断；

所述智能控制器采集所述真空触发开关导通和关断期间的母线进线端和出线端的电压和电流，并根据所述电压和电流判断高压断路器是否进行重合闸。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压和电流判断高压断路器是否进行重合闸，包括：

智能控制器判断电压和电流与回路正常状态时电压和电流是否相同，若是，则控制高压断路器进行重合闸，若否，则保持所述高压断路器分闸状态。