CN117072461B - 切换核电站的循环水泵的电动机的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法和系统。该方法包括：基于关于循环水泵的电动机的输入侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化，确定是否生成关于电动机的切换指令；响应于检测到所生成的切换指令，获取电动机侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形，所述电动机侧的电压为电动机剩余电压和电动机所产生的感应电动势的叠加电压；至少基于电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形的比较，确定切换指令的动作时间；以及响应于所确定的动作时间到达，切换至由电网直接向电动机供电。由此，本发明能够准确确定对循环水泵的电动机进行电气切换的时机，显著提高切换的成功率。

Description

切换核电站的循环水泵的电动机的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及核电领域，并且具体地，涉及用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法和系统。

背景技术

核电站的三回路中的用于驱动循环水泵的电动机一般功率很大，并且电动机及其所驱动的循环水泵叶轮通常设置在水柱的下方，当电动机的变频器供电因故障而突然断电时，由于电动机的剩余电磁会使得电动机沿着既有的方向继续旋转，而水柱会对循环水泵叶轮以及电动机产生冲击，进而对电动机的安全性造成影响。一旦该冲击造成电动机的故障，则有可能引发核电站的二回路的发电机无法正常发电，进而有可能造成一回路的核反应堆停堆的重大事故。因此，需要及时识别核电站中循环水泵的电动机的变频器供电故障，并且针对电动机进行快速的电气切换。

传统的用于切换电动机供电系统的方法，主要用于电厂大型发电机的上网，比如电网送电合闸。而用于故障处理的快速切换方法通常只是对小范围不同电源的批量用电设备处理，一般不针对具体单一设备，例如，循环水泵的电动机。因此，一方面，传统的用于切换电动机供电系统的方法无法快速并准确识别核电站中循环水泵的驱动电动机发生变频器供电故障，不适用于针对性地对循环水泵的驱动电动机进行电气切换。另一方面，在传统的用于切换电动机供电系统的方法中，一般通过常规电气测试仪表（例如，电流互感器和电压互感器）所检测的电网侧波形的相位角来确定启动切换的时机，但是，互感器会导致所检测波形相对于被测的实时波形会滞后90°，进而不利于快速进行切换；并且，由于电动机失电后的状态和电网正常状态有很大不同，因此，传统的用于切换电动机供电系统的方法难以快速切换核电站的循环水泵的电动机，并且很容易导致切换失败。

综上，传统的用于切换电动机供电系统的方法无法准确识别核电站中循环水泵的驱动电动机的变频器供电故障，以及难以准确确定对循环水泵的电动机进行电气切换的时机，进而导致切换失败。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种核电站的循环水泵的电动机的方法和系统，能够快速识别核电站中循环水泵电动机所发生的变频器供电故障，并准确确定对循环水泵的电动机进行电气切换的时机，显著提高切换的成功率。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，该电动机经由变频器供电，该方法包括：基于关于循环水泵的电动机的输入侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化，确定是否生成关于电动机的切换指令；响应于检测到所生成的切换指令，获取电动机侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形，所述电动机侧的电压为电动机剩余电压和电动机所产生的感应电动势的叠加电压；至少基于电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形的比较，确定切换指令的动作时间；以及响应于所确定的动作时间到达，切换至由电网直接向电动机供电。

在一些实施例中，第一预定导体所传导的电磁场能量变化指示第一预定导体所传导的电磁场能量随时间的变化率，所述第一预定导体所传导的电磁场能量是基于第一预定导体所传导的电场强度、磁场强度和电磁能流密度而确定的。

在一些实施例中，所述电磁场能量变化为矢量，确定是否生成关于电动机的切换指令包括：计算所述第一预定导体所传导的电磁场能量变化；确定所计算的电磁场能量变化是否指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量发生突变；以及如果所计算的电磁场能量变化指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量发生突变，生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令。

在一些实施例中，生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令包括：响应于确定所述电磁场能量变化为负值，确定变频器供电存在故障；以及生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令。

在一些实施例中，确定是否生成关于电动机的切换指令还包括：如果所计算的电磁场能量变化指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量恒定，则无需生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令。

在一些实施例中，至少基于电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形的比较，确定切换指令的动作时间包括：经由第一预定导体，获取电动机侧的第一检测电流, 所述第一预定导体的一端连接在变频器和电动机之间，所述第一预定导体的另一端接地；经由第二预定导体，获取电网侧的第二检测电流，第二预定导体的一端连接在电网和变频器之间，第二预定导体的另一端接地；基于第一检测电流波形与第二检测电流波形，确定电动侧的电压波形机和电网侧的电压波形之间的波形差值；以及基于所确定的波形差值，确定切换指令的动作时间。

在一些实施例中，用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法还包括：使得测试工况下的电动机在不同电压幅值时断电，以便记录电动机侧从断电时电压变化至预定阈值所需的对应时间，从而确定电压幅值变化与对应时间之间的对应关系。

在一些实施例中，用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法还包括：获取变频器供电故障时刻的电动机的输入侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形；经由预定验证算法，基于所获取的电动机的输入侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形，获取关于是否切换成功的预测结果；如果所获取的预测结果指示切换成功，则基于所确定的切换指令的动作时间执行切换操作；以及如果预测结果指示切换不成功，则生成报警信息。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于切换核电站的循环水泵的电动机的系统，该系统包括：变频器，用于向核电站的循环水泵的电动机供电，变频器的输入侧经由第二开关连接电网；电动机，电动机的输入侧经由第三开关连接变频器的输出侧, 电动机的输入侧连接第四开关的一端，第四开关的另一端连接至电网；第一预定导体，配置在电动机的输入侧，用于获取电动机的输入侧的实时电压或电流波形；以及计算设备，被配置为执行第一方面的方法。

在一些实施例中，用于切换核电站的循环水泵的电动机的系统还包括：第二预定导体，配置在电网侧，用于获取电网侧的实时电压或电流波形。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的关键特征或主要特征，也无意限制本发明的范围。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1图示了根据本发明实施例的核电站循环水系统所在的系统100的示意图。

图2图示了根据本发明一些实施例的用于实施用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法的系统的示意图。

图3图示了根据本发明实施例的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法的流程图。

图4图示了根据本发明实施例的用于确定切换指令的动作时间的方法的流程图。

图5示意性示出了适于用来实现本发明实施例的电子设备的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。

如前文所描述，传统的用于切换电动机供电系统的方法无法准确识别核电站中循环水泵的驱动电动机的变频器供电故障，以及难以准确确定对循环水泵的电动机进行电气切换的时机，进而导致切换失败。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或多个，本发明提出了一种用于切换核电站循环水系统的方法。在本发明的方案中，通过基于关于循环水泵的电动机侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化，本发明可以快速地确定是否存在变频器供电故障，进而可以快速确定是否生成用于核电站循环水泵的电动机的切换指令。另外，通过响应于检测到所生成的切换指令，获取电动机侧电压（其指示电动机剩余电压和电动机所产生的感应电动势的叠加电压）的波形和电网电压的波形，以及至少基于电动机侧电压的波形和电网电压的波形的比较，确定切换指令的动作时间；当动作时间到达时，切换至由电网直接向电动机供电，本发明可以根据电动机侧和电网侧在变频器供电故障时的实时波形差异来确定切换指令的动作时间，不会因为电动机在变频器供电故障而失电的情况下，其电流或电压波形变形而导致的切换时间计算误差。因此，本发明快速识别核电站中循环水泵电动机所发生的变频器供电故障，并准确确定对循环水泵的电动机进行电气切换的时机，显著提高切换的成功率。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，不能将它们理解为对本申请保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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图示了根据本发明实施例的核电站循环水系统所在的系统100的示意图。系统100包括反应堆装置（即，一回路110）、汽轮发电机系统（即，二回路130）和循环水系统（即，三回路150）。

关于一回路110，其例如包括：压力容器112、控制棒114、稳压器116、蒸汽发生器热交换管路118、第一泵120。一回路110用于使得核燃料在压力容器112内的堆芯中发生反应，产生热量来加热一回路的冷却剂，被加热的冷却剂在第一泵120的推动下进入蒸汽发生器热交换管路118，用以加热二回路130的冷却水，流经蒸汽发生器热交换管路118的冷却剂又被第一泵120送回压力容器112内的堆芯重新加热。

关于二回路130，其例如包括：汽轮机132、冷凝器134、蒸汽发生器136、第二泵138。二回路130用于将经由蒸汽发生器加热后汽化的蒸汽提供至汽轮机132，以便汽轮机132推动汽轮发电机140做功发电；以及将流经汽轮机132的冷却水提供至冷凝器134，以便于流经冷凝器134的三回路的循环水进行热交换，提升循环水的温度。经过冷凝器134的冷却水在第二泵138的作用下返回蒸汽发生器136。

关于三回路150，其例如包括：循环水泵152、和冷凝器热交换管路154、第一温度检测单元、第二温度检测单元（第一温度检测单元例如位于循环水系统的海水入口处，第二温度检测单元例如位于冷凝器134的海水的出口处，图1中未示出）、用于驱动循环水泵152的电动机170、用于切换核电站的循环水泵的电动机的系统190。三回路150用于利用循环水泵152所吸取的海水提供至冷凝器134中，以便冷却二回路130中的蒸汽，以使蒸汽液化回冷凝水。流经冷凝器134的海水被送回大海。

关于用于切换核电站的循环水泵的电动机的系统190，其例如包括：电网162、第三开关168、变频器166、第二开关164、第四开关172、计算设备160、第一预定导体180、第二预定导体184。

关于电网162，其用于供电。在一些实施例中，电网162例如是母线。在一些实施例中，电网162的供电电压例如而不限于时是 6.6kV或10kV。

关于变频器166，其用于向驱动循环水泵152的电动机170供电。变频器166的输入侧经由第二开关164连接电网162。变频器166的输出侧经由第三开关168连接电动机170。

关于电动机170，其用于驱动核电站的循环水泵152。电动机170的输入侧经由第三开关168连接变频器166的输出侧, 电动机的输入侧连接第四开关172的一端，第四开关172的另一端连接至电网。在一些实施例中，电动机170的功率例如而不限于是7200kW或6800kW等。

关于第一预定导体180，其配置在电动机170侧，即，电动机的输入侧，用于获取电动机的输入侧的实时电压或电流波形。在一些实施例中，第一预定导体180用于获取电动机170的输入侧的第一检测电流。第一预定导体180的一端连接在在变频器和电动机之间，第一预定导体180的另一端接地。

关于第二预定导体184，其配置在电网侧，用于获取电网侧的实时电压或电流波形。在一些实施例中，第二预定导体184用于获取电网侧的第二检测电流，第二预定导体184的一端连接在电网162和变频器166的输入开关164之间，第二预定导体184的另一端接地。

计算设备160，其被配置为执行用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法。具体而言，计算设备160用于基于关于循环水泵的电动机的输入侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化，确定是否生成关于电动机的切换指令；以及如果检测到所生成的切换指令，获取电动机侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形。计算设备160还用于至少基于电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形的比较，确定切换指令的动作时间；以及响应于所确定的动作时间到达，切换至由电网直接向电动机供电。在一些实施例中，计算设备160可以具有一个或多个处理单元，包括诸如GPU、FPGA和ASIC等的专用处理单元以及诸如CPU的通用处理单元。另外，在每个计算设备上也可以运行着一个或多个虚拟机。在一些实施例中，计算设备160例如为PLC。

图2图示了根据本发明一些实施例的用于实施用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法的系统190的示意图。系统190包括：电网162、第一开关163、第二开关164、第三开关168、变频器166、第四开关172、计算设备160、第一预定导体180、第二预定导体184、信号处理回路186。

关于变频器166，其还包括：变频器输入开关174、与变频器输入开关174并联的电阻R、移相变压器176、功率单元178。变频器输入开关174的一端连接第二开关164的一端。变频器输入开关174的另一端连接移相变压器176的输入。移相变压器176的输出连接功率单元178的输入。功率单元178的输出连接第三开关168的一端。第三开关168的另一端连接电动机170。

在一些实施例中，系统190例如被部署在多个柜体中。多个柜体例如包括：依次布置的变频进线柜、高压预充电柜、移相变压器柜、功率单元柜、控制柜、出线柜、以及工频柜等。第二开关164和电网162的母线例如部署在变频进线柜。高压预充电柜，其例如被配置为包括变频器启动预充电回路。移相变压器柜部署有移相变压器176。功率单元柜部署有功率单元178。第三开关168例如部署在出线柜。第四开关172部署在工频柜。控制柜部署有计算设备160等。

关于变频器166供电的控制方式，其例如包括：计算设备160首先确定第一开关163、第二开关164、第三开关168、第四开关172是否处于断开（分闸）状态；并且第一开关163、第二开关164、第三开关168是否处于就绪状态，以及第四开关172是否处于隔离状态。如果确定分别属于上述状态，计算设备160控制第一开关163、第二开关164接通（合闸），以便变频器启动预充电回路。如果变频器预充电成功，变频器输入开关174合闸，变频器166完成高压上电。计算设备160如果确定接收到变频器166自检就绪的状态数据，发送启动指令给变频器166，并且使得第三开关168接通（合闸）。变频器166启动后，电动机进入变频调速工况。

如果计算设备160确定变频器166处于故障、或者变频器供电故障等，计算设备160基于电动机侧电压的波形和电网电压的波形的比较，确定切换指令的动作时间；以及在确定动作时间到达后，使得第四开关172接通（合闸），以便使得电动机进入工频运行工况。关于变频器故障、或者变频器供电故障的自动检测，本发明是基于电动机的输入侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化而确定的。

关于计算设备160控制变频器166停机的方法，其例如包括：计算设备160 发送变频器停机指令给变频器166，以便变频器166按预先设定的曲线自由停车；如果计算设备160基于所接收的检测数据确认变频器166处于停止状态，断开第三开关168、第二开关164。之后，变频器输入开关174基于变频器输入开关与第二开关之间的电气连锁关系而自动跳闸。变频器输入开关与第二开关之间的电气连锁关系包括：第二开关只有在变频器输入开关处于分闸状态时才能合闸；以及如果第二开关处于分闸，则变频器输入开关自动跳闸。另外，第三开关168和第四开关172之间也存在电气连锁，即，第三开关168和第四开关172不能同时合闸。

图3图示了根据本发明实施例的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法300的流程图。应当理解的是，方法300还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本发明的范围在此方面不受限制。

在步骤302，计算设备160基于关于循环水泵的电动机的输入侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化，确定是否生成关于电动机的切换指令。

关于第一预定导体所传导的电磁场能量变化，其是矢量，具有方向性。而在传统的用于切换电动机供电系统的方法中，一般是通过常规电气测试仪表（例如，电流互感器和电压互感器）来检测与电网电流或电压的偏差，所检测的偏差通常为标量。然而，电动机侧的电流或电压为变化的波形，其在不同位置的变化具有方向性，例如在波形过0点时，其可以是即将变为正值，也可以是即将变为负值。鉴于传统的检测电流或电压的方式无法识别变化的方向性，因此，系统需要等一段时间（一个或多个周期）用以识别变化方向，上述等待会造成切换动作的滞后。而本发明采用电磁场能量变化这一带有方向性的矢量来识别电动机变频供电的故障，无需进行等待，即可快速地识别动机变频供电的故障。

关于第一预定导体，其一端连接在变频器和电动机之间（例如是，变频器和电动机之间的连接电缆处），另一端接地。应当理解，如果电动机变频供电正常，传入第一预定导体的电磁能应当与传导出第一预定导体的电磁能大致相等，即，第一预定导体所传导的电磁场能量变化为“0”。如果电动机变频供电出现故障，例如，存在传导入第一预定导体的电磁能，而传导出第一预定导体的电磁能为“0”，此时，第一预定导体所传导的电磁场能量变化为负值，或者指示突变，因此，本发明可以根据第一预定导体所传导的电磁场能量变化是否指示突变（例如，指示负值）而快速地识别电动机变频供电的故障，无需等待一个或者多个周期。

关于确定是否生成关于电动机的切换指令的方法，其例如包括：计算设备160计算所述第一预定导体所传导的电磁场能量变化；确定所计算的电磁场能量变化是否指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量发生突变；以及如果所计算的电磁场能量变化指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量发生突变，生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令。

关于第一预定导体所传导的电磁场能量变化，其指示第一预定导体的电磁场能量W随时间t的变化率。关于第一预定导体的电磁场能量W，其至少是基于第一预定导体的电场强度、磁场强度、和电磁能流密度而确定的。

关于第一预定导体所传导的电磁场能量变化的计算方式，以下结合公式（1）和（2）加以说明。

（1）

（2）

在上述公式（1）和（2）中，E代表电场强度。H代表磁场强度。S代表电磁能流密度，其用于指示在单位面积内通过的电磁能量。代表矢量计算中的叉乘/>代表哈密顿算子。/>代表矢量计算中的点乘。W代表第一预定导体的体积V的电磁场能量。t代表时间。V代表第一预定导体的体积。/> 代表第一预定导体的单位体积。J代表位移电流密度。/>代表第一预定导体的电磁场能量变化，其为矢量，指示第一预定导体的电磁场能量W随时间t的变化率。/>代表单位面积。/>代表面积。

以下结合公式（3）说明第一预定导体的体积V的电磁场能量的计算方法。

（3）

在上述公式（3）中，W代表第一预定导体的体积V的电磁场能量。V代表第一预定导体的体积。B代表磁感应强度。E代表电场强度。D代表电通密度。代表电角度。

应当理解，未发生变频器供电故障的情况下，第一预定导体所传导的电磁场能量为基本恒定。如果第一预定导体仅有能量传导入而无能量传导出时，则表明第一预定导体的所传导的电磁场能量被停止，此时，第一预定导体所传导的电磁场能量变化将为一个较大的负值。因此，计算设备160可以确定电动机的输入侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化为负值，则可以确定变频器供电出现故障。

在步骤304，如果计算设备160检测到所生成的切换指令，获取电动机侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形，所述电动机侧的电压为电动机剩余电压和电动机所产生的感应电动势的叠加电压。

以下结合公式（4）说明断电后的电动机的输入侧的电动机剩余电压的计算方式。以下结合公式（5）说明断电后的电动机的输入侧的感应电动势的计算方式。

（4）

（5）

在上述公式（4）和（5）中，代表电动机剩余电压。/>代表电动机的输入侧的感应电动势。S代表电磁能流密度。t代表时间。/>代表长度。/>代表波速度。/>代表电压赋值。应当理解，当变频供电未发生故障时，电动机的输入侧的电压与电网电压大致相同。当变频供电发生故障时，电动机的输入侧的剩余电压出现衰减。

以下公式（6）示例出电网电压的表达式。

（6）

在上述公式（6）中，代表电网电压峰值。t代表时间。/>代表电角度（或称“角频率”），以弧度/秒表示。/>代表初始相位，以弧度或度数表示。/>代表电网电压。

在步骤306，计算设备160至少基于电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形的比较，确定切换指令的动作时间。

关于确定切换指令的动作时间的方法，其例如包括：计算设备160经由第一预定导体，获取电动机侧的第一检测电流, 所述第一预定导体的一端连接在变频器和电动机之间，所述第一预定导体的另一端接地；经由第二预定导体，获取电网侧的第二检测电流，第二预定导体的一端连接在电网和变频器之间，第二预定导体的另一端接地；基于第一检测电流波形与第二检测电流波形，确定电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形之间的波形差值；以及基于所确定的波形差值，确定切换指令的动作时间。关于用于确定切换指令的动作时间的方法，下文将结合图4详细进行说明，在此，不再赘述。

在步骤308，计算设备160确定动作时间是否到达。如果计算设备160确定动作时间未到达，在步骤306处等待。

在步骤310，如果计算设备160所确定的动作时间到达，切换至由电网直接向电动机供电。

在上述方案中，通过基于关于循环水泵的电动机侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化，本发明可以快速地确定是否存在变频器供电故障，进而可以快速确定是否生成用于核电站循环水泵的电动机的切换指令。另外，通过响应于检测到所生成的切换指令，获取电动机侧电压（其指示电动机剩余电压和电动机所产生的感应电动势的叠加电压）的波形和电网电压的波形，以及至少基于电动机侧电压的波形和电网电压的波形的比较，确定切换指令的动作时间；当动作时间到达时，切换至由电网直接向电动机供电，本发明可以根据电动机侧和电网侧在变频器供电故障时的实时波形差异来确定切换指令的动作时间，不会因为电动机在变频器供电故障而失电的情况下，其电流或电压波形变形而导致的切换时间计算误差。因此，本发明快速识别核电站中循环水泵电动机所发生的变频器供电故障，并准确确定对循环水泵的电动机进行电气切换的时机，显著提高切换的成功率。

在一些实施例中，方法300中还包括切换校验方法。例如，计算设备160获取变频器供电故障时刻的电动机的输入侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形；经由预定验证算法，基于所获取的电动机的输入侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形，获取关于是否切换成功的预测结果；如果所获取的预测结果指示切换成功，则基于所确定的切换指令的动作时间执行切换操作；以及如果预测结果指示切换不成功，则生成报警信息。

以下的结合公式（7）和（8）示例性说明用于验证算法。应当理解，预定验证算法还可以是其他算法。

（7）

（8）

在上述公式（7）和（8）中，u代表线路电压。x是线路的长度。t代表时间。代表波阻抗，/>，式中的L代表段线路电感值，C代表段线路电容值。/>代表波速度，/>。/>代表前行波或者正向行波，其物理意义是随着时间增大，前行波沿着正方向远离故障点。 代表反行波或者反向行波，/>表示/>是变量/>的函数。具体而言，在上面公式中（7）中的/>表示/>是变量/>的函数，其定义是当/>时，/>，/>时，/>有值，假定t=t₁时，线路上/>这一点的电压值为/>，当时间由/>变到/>时具有相同电压值/>的点/>必须有/>。这表明电压值/>的一点是以波速度/>向随时间的变化前行波沿着正方向远离故障点。上面公式（8）为对应于公式（7）中的线路电压除以波阻抗阻抗后表示正向电流波和反行电流波。i代表电流。

通过采用上述手段，本发明能够进一步提高自动将电动机从变频供电切换至工频供电的可靠性。

图4图示了根据本发明实施例的用于确定切换指令的动作时间的方法400的流程图。应当理解的是，方法400还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本发明的范围在此方面不受限制。

在步骤402，计算设备160经由第一预定导体，获取电动机侧的第一检测电流, 所述第一预定导体的一端连接在变频器和电动机之间，所述第一预定导体的另一端接地。

在一些实施例中，第一预定导体例如为一个阻值超过预定值的电阻。在一些实施例中，如图2所示，第一预定导体180的一端连接在第三开关168接近电动机170的一端，第一预定导体180的另一端接地。通过第一预定导体，本发明的信号处理回路186可以获得第一检测电流。应当理解，第一检测电流可以实时反映电动机侧电压波形的特点，而不会像传统的互感器检测方式那样，造成检测信号的波形相对于实时电动机侧电压波形滞后。在一些实施例中，使得第一预定导体为大阻值的电阻，从而可以使得流经第一预定导体的电流为一小电流。然后从第一预定导体的中间再引出一第一附加导体，使得第一附加导体的另一端接地，从而获得更小的第一检测电流。然后，利用电磁芯片检测第一检测电流的大小与波形。应当理解，基于第一检测电流的波形，可以获得电机侧电压的波形。

在步骤404，计算设备160经由第二预定导体，获取电网侧的第二检测电流，第二预定导体的一端连接在电网和变频器之间，第二预定导体的另一端接地。

关于第二预定导体，其例如也是一个阻值超过预定值的电阻。在一些实施例中，如图2所示，第二预定导体184的一端连接在第一开关163接近电网162的一端，第二预定导体184的另一端接地。通过第二预定导体，信号处理回路可以获得第二检测电流。第二检测电流可以实时反映电网侧电压波形的特点。在一些实施例中，可以使得第二预定导体为大阻值的电阻，从而使得流经第二预定导体的电流为一小电流。然后从第二预定导体的中间再引出一第二附加导体，使得第二附加导体的另一端接地，从而获得更小的第二检测电流。然后，利用电磁芯片检测第二检测电流的大小与波形。同样，基于第二检测电流的波形，可以获得电网侧电压的波形。

在步骤406，计算设备160基于第一检测电流波形与第二检测电流波形，确定电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形之间的波形差值。

关于波形差值，其例如是两个波形的峰值之间的相位差。在一些实施例中，波形差值也可以是两个波形的幅值差。例如，计算设备160经由波形的图形比较，确定电动机输入侧电压与电网电压的波形峰值之间的相位差。

由于第一检测电流的波形（或者，电动机输入侧电压）反映的是电机侧的电流（或者电压）的实时全波形，第二检测电流的波形（或者，电网电压波形）反映的是电网侧的电流（或者电压）的实时全波形，因此，计算设备160可以直接确定第一检测电流波形与第二检测电流波形之间的波形差值，例如峰值之间的相位差、或者幅值差。

在步骤408，计算设备160基于所确定的波形差值，确定切换指令的动作时间。

关于确定切换指令的动作时间的方法，其例如包括：如果计算设备160确定波形差值小于或者等于预定差值阈值，确定切换时机；以及基于变频器供电故障时刻的电动机的输入侧的电压和电压幅值变化与对应时间之间的对应关系，确定切换指令的动作时间。

例如，计算设备160确定第一检测电流的波形在0.5ms之后会到达最高峰，第二检测电流的波形在0.3ms之后会到达最高峰，二者在最高峰之间的波形差值小于或者等于预定差值阈值；则计算设备160会基于变频器供电故障时刻的电动机侧的电压值和预先确定的电压幅值变化与对应时间之间的对应关系来确定切换指令的动作时间。

关于确定的电压幅值变化与对应时间之间的对应关系的方式，其例如包括：使得测试工况下的电动机在不同电压幅值时断电，以便记录电动机侧从断电时电压变化至预定阈值所需的对应时间，从而确定电压幅值变化与对应时间之间的对应关系。例如，测定在当前电压值电动机被断电，其电机侧的电压到达波峰值的时间差例如是5ms，相应的第四开关机械动作时间例如是80ms，则计算设备160会基于达到峰值的时间差5ms和第四开关的机械动作时间80ms来确定切换指令的动作时间。

应当理解，传统的电动机并网场景的确定切换时间的方法例如是：根据波形到达最高峰之前的预定相位差（例如，30°）的时间点进行并网切换。但是，在核电站循环水泵的电动机的变频器供电故障的情况下，电动机侧的电流或电压波形的幅值衰减得很快，并且不是理论上的正弦波形，相应的周期也会变长，因此，传统的依据电动机并网场景中根据最高峰之前预定相位差（例如，30°）的时间点进行并网切换的方式无法适用，会出现明显的误差。而本发明通过基于电网侧与电机侧实时电流波形的波形差值、以及实测的电压幅值变化与对应时间之间的对应关系来确定切换动作时间，因而能够避免：因电动机在变频器供电故障而失电的情况下，电动机侧的电流或电压波形变形而导致的切换时间存在误差进而导致的切换失败的问题。

图5示意性示出了适于用来实现本发明实施例的电子设备500的框图。电子设备500可以是用于实现执行图3至图4所示的方法300至400。如图5所示，电子设备500包括中央处理单元（即，CPU 501），其可以根据存储在只读存储器（即，ROM 502）中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机访问存储器（即，RAM 503）中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还可存储电子设备500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出接口（即，I/O接口505）也连接至总线504。

电子设备500中的多个部件连接至I/O接口505，包括：输入单元506、输出单元507、存储单元508，CPU 501执行上文所描述的各个方法和处理，例如执行方法300至400。例如，在一些实施例中，方法300至400可被实现为计算机软件程序，其被存储于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到电子设备500上。当计算机程序加载到RAM 503并由CPU 501执行时，可以执行上文描述的方法300至400的一个或多个操作。备选地，在其他实施例中，CPU 501可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行方法300至400的一个或多个动作。

需要进一步说明的是，本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，该编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给语音交互装置中的处理器、通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的设备、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，该模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

以上仅为本发明的可选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，所述电动机经由变频器供电，其特征在于，包括：

基于关于循环水泵的电动机的输入侧的第一预定导体所传导的电磁场能量变化，确定是否生成关于电动机的切换指令；

响应于检测到所生成的切换指令，获取电动机侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形，所述电动机侧的电压为电动机剩余电压和电动机所产生的感应电动势的叠加电压；

响应于确定电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形的波形差值小于或者等于预定差值阈值，确定切换时机；

基于变频器供电故障时刻的电动机的输入侧的电压和电压幅值变化与对应时间之间的对应关系，确定切换指令的动作时间；以及

响应于所确定的动作时间到达，切换至由电网直接向电动机供电。

2.根据权利要求1所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，其特征在于，第一预定导体所传导的电磁场能量变化指示第一预定导体所传导的电磁场能量随时间的变化率，所述第一预定导体所传导的电磁场能量是基于第一预定导体所传导的电场强度、磁场强度和电磁能流密度而确定的。

3.根据权利要求1所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，其特征在于，所述电磁场能量变化为矢量，确定是否生成关于电动机的切换指令包括：

计算所述第一预定导体所传导的电磁场能量变化；

确定所计算的电磁场能量变化是否指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量发生突变；以及

如果所计算的电磁场能量变化指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量发生突变，生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令。

4. 根据权利要求3所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，其特征在于，生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令包括：

响应于确定所述电磁场能量变化为负值，确定变频器供电存在故障；以及

生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令。

5.根据权利要求3所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，其特征在于，确定是否生成关于电动机的切换指令还包括：

如果所计算的电磁场能量变化指示所述第一预定导体的前后测量端体积内的电磁场能量恒定，则无需生成关于核电站的循环水泵的电动机的切换指令。

6.根据权利要求1所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，其特征在于，确定切换时机包括：

经由第一预定导体，获取电动机侧的第一检测电流, 所述第一预定导体的一端连接在变频器和电动机之间，所述第一预定导体的另一端接地；

经由第二预定导体，获取电网侧的第二检测电流，第二预定导体的一端连接在电网和变频器之间，第二预定导体的另一端接地；

基于第一检测电流波形与第二检测电流波形，确定电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形之间的波形差值，所述波形差值为电动机侧的电压波形和电网侧的电压波形的峰值之间的相位差，或者为电动机侧的电压波形与电网侧的电压波形的幅值差；以及

响应于确定波形差值小于或者等于预定差值阈值，确定切换时机。

7.根据权利要求6所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，其特征在于，还包括：

使得测试工况下的电动机在不同电压幅值时断电，以便记录电动机侧从断电时电压变化至预定阈值所需的对应时间，从而确定电压幅值变化与对应时间之间的对应关系。

8.根据权利要求1所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法，其特征在于，还包括：

获取变频器供电故障时刻的电动机的输入侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形；

经由预定验证算法，基于所获取的电动机的输入侧的电压或电流波形、以及电网侧的电压或电流波形，获取关于是否切换成功的预测结果；

如果所获取的预测结果指示切换成功，则基于所确定的切换指令的动作时间执行切换操作；以及

如果预测结果指示切换不成功，则生成报警信息。

9.一种用于切换核电站的循环水泵的电动机的系统，其特征在于，包括：

变频器，用于向核电站的循环水泵的电动机供电，变频器的输入侧经由第二开关连接电网；

电动机，电动机的输入侧经由第三开关连接变频器的输出侧, 电动机的输入侧连接第四开关的一端，第四开关的另一端连接至电网；

第一预定导体，配置在电动机的输入侧，用于获取电动机的输入侧的实时电压或电流波形；以及

计算设备，被配置为执行权利要求1至8中任一所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的方法。

10.根据权利要求9所述的用于切换核电站的循环水泵的电动机的系统，其特征在于，还包括：

第二预定导体，配置在电网侧，用于获取电网侧的实时电压或电流波形。