CN1965456A - 用于改变一段电力线中相线阻抗的开关装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于改变一段电力线中相线的阻抗的开关装置和方法。该相线包括n个彼此电绝缘并在线段的两端短路在一起的导线。该装置包括与至少一个导线串联连接的至少一个第一真空断路器；至少一个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第一真空断路器；检测器，用于检测表示相线的当前工作状态的参数；以及控制器，用于根据检测器检测到的参数控制所述至少一个第一可控电机。

Description

用于改变一段电力线中相线阻抗的开关装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于改变一段电力线中相线阻抗的开关装置和方法。该相线包括n个彼此电绝缘并在线段的两端短路在一起的导线。更加一般地，可以在没有接地或相位基准的情况下从735伏的高压电力线操作开关装置和方法，但是本发明可以应用于任何捆绑高压线。
发明背景
US专利No.6396172和PCT申请No.WO 02/41459是现有技术中已知的。在这些文件中，描述了一种用于具有多个相线的一段电力线的开关装置。每个相线具有几个彼此电绝缘和并联连接的导线。每个相线的导线在线段的末端短路在一起。该装置包括多对并联连接的开关以选择性地打开和关闭每个相线的导线，用于检测线段的当前工作状态的检测装置，以及根据线段的当前工作状态控制多对开关的控制装置。
本发明的一个目的是提供一种比现有技术中描述的更加安全、更加有效且更加低廉的装置和方法。
发明内容
根据本发明，提供一种用于改变一段电力线中相线的阻抗的开关装置，该相线包括n个彼此电绝缘并在线段的两端短路在一起的导线，该装置包括与至少一个导线串联连接的至少一个第一真空断路器；至少一个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第一真空断路器；检测器，用于检测表示相线的当前工作状态的参数；以及控制器，用于根据检测器检测到的参数控制所述至少一个第一可控电机。
根据本发明，还提供一种用于改变一段电力线中相线的阻抗的方法，该相线包括n个彼此电绝缘并在线段的两端短路在一起的导线，该方法包括以下步骤：a)提供与至少一个导线串联连接的至少一个第一真空断路器；b)提供至少一个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第一真空断路器；c)检测表示相线的当前工作状态的参数；以及d)根据在步骤c)中检测到的参数控制所述至少一个第一可控电机。
附图说明
图1是具有根据本发明的一个优选实施例的装置的一段电力线的示意图；
图2是具有根据本发明的另一个优选实施例的装置的一段电力线的示意图；
图3是具有根据本发明的另一个优选实施例的装置的一段电力线的示意图；
图4是具有根据本发明的另一个优选实施例的装置的一段电力线的示意图；
图5是根据关于图2中本发明的一个优选实施例的装置的方框图；
图6是示出了根据本发明的一个优选实施例的部分装置的电路图；
图7是根据本发明的一个优选实施例的装置的侧面透视图；
图8是在图7中示出的装置的另一个侧面透视图；
图9是在图7和8中示出的元件的侧面透视图；
图10是在图9中示出的元件的正视图；
图11是在图7和8中示出的元件的侧视图；
图12是沿图11中的截面A-A的剖面图；
图13是图12中一部分的放大视图；
图14是图12中另一部分的放大视图；
图15是在图7和8中示出的元件的侧视图；
图16是沿图15中的截面A-A的剖面图；
图17是在图7和8中示出的装置的示意性正视图；
图18是根据本发明的另一个优选实施例的侧面透视图；
图19是根据本发明的另一个优选实施例的侧面透视图；
图20是在图19中示出的装置的另一个侧面透视图；
图21是在图19和20中示出的元件的侧面透视图；
图22是本发明的另一个优选实施例的侧面透视图；
图23是在图22中示出的元件的侧面透视图；
图24是本发明的另一个优选实施例的侧面透视图；
图25是在图24中示出的元件的正面透视图；
图26是在图24中示出的元件的侧面透视图；
图27是在图24中示出的元件的侧视图；
图28是沿图27中截面A-A的剖面图；
图29是在图24中示出的元件的侧视图；
图30是在图24中示出的元件的侧视图；
图31是在图26中示出的元件的正视图；
图32是本发明的另一个优选实施例的侧面透视图；
图33是在图32中示出的元件的侧面透视图；
图34是在图32中示出的元件的侧视图；
图35是沿图34中截面A-A的剖面图；
图36是在图32中示出的元件的侧面透视图；
图37是根据本发明用于导线的轭板的侧面透视图；
图38是根据本发明用于导线的另一个轭板的侧面透视图；
图39是根据本发明用于导线的另一个轭板的侧面透视图；
图40是根据本发明用于导线的另一个轭板的侧面透视图；
图41是根据本发明安装在相线的四个导线之间的横挡上的应急灯的正面透视图；
图42是根据本发明安装在相线的导线上电容式非接触式天线的侧面透视图。
图43是根据本发明的一个优选实施例与非接触式电源组合在一起的超压保护电路的侧面透视图。
图44是根据本发明的一个优选实施例的设备安装于其上的塔架的侧面透视图。
图45是图44上部的放大视图。
具体实施方式
在图中，没有示出连接开关装置的不同元件的电缆、传感器以及电子开关的指令卡。
本发明涉及一种线路阻抗调节器(LIM)，它是一种分布式灵活交流输电系统(FACTS)，其中每个线段具有几万米的长度并且是独立的。根据本发明，每段电力线具有一开关模块，其特征在于该开关模块包括与线段中至少一个导线串联连接的至少一个真空断路器。根据一个优选实施例，例如图7所示，至少一个导线没有提供开关，这意味着这种导线总是提供电连接(galvanic link)。根据其中在所有导线上布置了开关的其它优选实施例，如在图24中所示出的，提供一“先通后断”机构，使得一段相线中的四个导线从不同时打开。
根据本发明的优选实施例，为了安全的目的在几个水平上提供了冗余。例如，根据优选实施例，提供并联连接的多对真空断路器，如图9至14所示。仍然根据优选实施例，提供如图9至14所示的线性致动器，用于在发生故障的情况下强制关闭或打开给定的真空断路器。仍然根据优选实施例，如图5和17所示，通过电力线通信、无线通信甚至是通过光纤的通信来提供通信。通过通信系统可以执行对装置的远程控制。仍然根据优选实施例，如图7、17和42所示，通过非接触式电源从电力线提供电力供应，所述电源用磁耦合或电容耦合来操作。
仍然根据本发明的优选实施例，为了分析可以提供表示电力线当前和以往的操作的数据。仍然根据优选实施例，提供一包含存储器的黑匣子，所述存储器存储表示所述装置当前和以往的操作的数据，如图5所示。
仍然根据本发明的优选实施例，提供用于在通信系统发生故障时关闭电力线的相线中所有导线和由此复原相线的装置。仍然根据本发明的优选实施例，为了远程诊断和维护，可以通过通信系统发送表示每个线段的相线中当前操作的数据。
根据一个优选实施例，在丧失与一个或多个开关装置通信的情况下，一个或几个装置中的真空断路器按预先设定的顺序关闭其本身，从而使电力线在几十毫秒内返回其初始状态，这意味着电力线恢复了其全部载流能力。此外，在一个开关装置中丧失电力供应的情况下，真空断路器按预先设定的顺序关闭其本身，并使电力线在几十毫秒内返回其初始状态，这意味着该段电力线恢复了其全部能力。
本发明的一些潜在应用包括以下各项：线路阻抗调节器(LIM)；线路除冰器；在线电力供应；限流器；次同步谐振衰减；主面振动衰减；和断路电阻器。根据2002年5月23日公开的PCT专利申请No.02/41459的教导，在根据本发明的装置上增加无源元件。
现在参考图1和5。在图5中所示的元件特别适于图2的实施例，但是它们可以容易地通过本领域技术人员适用于图1的实施例，甚至是适用于图3和4的实施例。提供一种用于改变电力线4的一段2中相线的阻抗的开关装置。该相线包括彼此电绝缘并在线段的两端通过短路8短路在一起的四个导线6。该相线示出了四个导线，但是可以是n个导线6。R、L、M分别表示相线4的线段2的电阻、电感和互感。线段2具有三个相线A、B和C。
最少地，该装置包括与至少一个导线6串联连接的至少一个真空断路器。在这种情况下，提供分别与相线上三个导线相关联的三个第一真空断路器10，三个用于选择性地打开和关闭三个第一真空断路器10的第一可控电机12，三个分别与第一真空断路器10并联连接的第二真空断路器14，以及三个用于选择性地打开和关闭第二真空断路器14的第二可控电机12。该装置还包括用于检测表示相线4当前工作状态的参数的检测器。在这种情况下，提供非接触式电容式和感应式的电源16和18。该装置还包括一控制器20，用于根据检测器检测到的参数和来自远程控制的请求控制第一和第二可控电机12。提供一非接触式主电源，用于从相线提供电力供应。非接触式主电源包括电容式和感应式的电源16和18。
提供转换器，用于将来自相线的电力供应转换成直流电源和交流电源。直流电源供给电容器箱22，用于存储DC电能。
双重设置每个电源16和18以提供冗余。每个感应电源18包括电流变换器66，其设置在例如图7中所示的装置的隔室中。这些变换器的一次侧由相电流供电。变换器的二次侧为一转换器供电，该转换器通过配电箱36与设置在电容器箱22中的堆积电容器(stockingcapacitor)连接。
每个电容式电源16包括绝缘的导电板，也称为电容式天线5，如图42所示，其设置在与相线的导线相距几厘米的地方。天线5与如图17所示的变换器15电连接，并通过例如图22所示的穿通绝缘体97设置在开关装置内。变换器15给如图17所示的转换器17供电，该转换器通过配电箱36与电容器箱22连接。
这些电容式和感应式电源16和18与配电箱36连接，该配电箱将电能分配给装置的不同元件。配电箱36由开关装置的控制器控制。
PLC型(电力线载波，power Line carrier)电力线通信系统24与控制器20连接以用于通过相线通信，高频发射/接收路由器25与该PLC和控制器20连接以用于无线通信。还提供全球定位系统21，用于通过卫星定位开关装置和用于定时。路由器25和全球定位系统21具有例如图24所示的天线57。
所有电力线的开关装置可以和局部通信网连接。在该局部网络中，每个相线的开关装置以下列方式通信：1)在电力线的不同线段之间通过PLC通信；2)在线段的开关装置之间通过短距离RF或红外线路通信；以及3)通过短程RF、红外线路或光纤线路与在电力线的两端处或在电力线的两端之间的分站转发器通信。
现在参考图2，其示出了一个实施例，其中该装置包括分别与三个真空断路器14并联连接的三个电子开关26，该电子开关26由控制器控制。当然，可以提供少于三个电子开关。
现在参考图3，在该实施例中，该装置包括与第一真空断路器10和第二真空断路器14并联连接的三个电子开关26。也可以提供少于三个电子开关。
现在参考图4，其示出了一种根据本发明用于除冰的装置。该装置包括分别与相线的四个导线并联连接和相关联的四个第一、第二和第三真空断路器10、14和28，以及四个用于选择性地打开和关闭第一、第二和第三真空断路器10、14和28的第一、第二和第三可控电机12。
现在参考图5，该装置包括具有存储器和用于保护该存储的外壳的黑匣子34。该存储器与控制器20连接，用于存储表示开关装置和相线的当前和以往活动的参数。可控电机12可以是单相线性电机、多相线性电机、具有导向螺杆的常规电机或任何其他种类的电机。通过配电箱36实现装置内的信号流和电源流。每个电机12通过电机转换器(motor converter)38与配电箱连接。每个电子开关26通过电子开关控制卡40与配电箱连接。
现在参考图5和6，在图6的上部示出的电机12用于控制例如图1所示的第二真空断路器14。在图5和6中的下部示出的电机12同样用于控制如图1所示的第一真空断路器10。正如在图6中所看到的，用于控制第二真空断路器14的电机被用作旁路跳线(bypass jumper)，并与“侧掷触发器(sidekick trigger)”装置42连接。对于每个第二可控电机来说，该“侧掷触发器”装置42包括用于从相线提供电力供应的专用的非接触式电源44，用于给电力供应整流的整流器46，用于存储来自整流器46的输出电能的电容器48，以及一可控开关50。可控开关50用于在从控制器20接收到控制信号时将电容器48放电到相应的第二可控电机中以关闭该第二可控电机。控制器20具有检测器和指令发生器，检测器用于检测高频发射/接收路由器25和电力线传送系统24中的故障以及任何其他故障，指令发生器用于在检测到故障时，如果没有通过“侧掷触发器”装置42的响应，则产生控制信号，以通过电机转换器38关闭例如图1所示的至少一个或所有第二真空断路器14。
控制器还具有检测器和指令发生器，检测器用于检测非接触式主电源16和18中的故障，指令发生器用于在检测到故障时产生控制信号以关闭例如图1所示的至少一个或所有第二真空断路器14。此外，控制器具有一输入端和指令发生器，输入端用于检测例如图1所示的第一真空断路器中的故障，指令发生器用于在检测到第一真空断路器之一发生故障时，控制第二可控电机以关闭例如图1所示的至少一个或所有第二真空断路器14。
现在参考图1、3和4，在第一真空断路器10其中之一发生爆炸的情况下，如果系统设计得非常好这是不可能的，与已经爆炸的第一真空断路器相关联的第二真空断路器14被关闭，并使最大阻抗调制幅度减小ζ。使用第二真空断路器14作为旁路跳线。ζ很小，它是电力线中所使用线段的数量的函数，该电力线的长度为200km。线段的数量越大，ζ越小。如果一个真空断路器发生故障，线路仍然可以工作。更换部分损坏的开关装置需要不到一天的时间，而且可以不用中断使用地进行。除非在设计上存在无意识的缺陷，否则电力线将不会丧失其载流能力。在第一真空断路器10其中之一发生故障时，第二真空断路器14将自动接管。
现在参考图2和7-17，描述开关装置的优选实施例。该开关装置通常包括在一端通过绝缘体62与图18所示外壳的侧壁64绝缘的第一导电板60。该第一导电板60与相线的四个导线电连接。四个导线的电流从第一导电板60流过中心导线，该中心导线延伸穿过电流变换器66，然后穿过第二导电板68。这两个导电板66和68限定了包含变换器66的第一隔室70。变换器66用于测量相电流，用于从相线获得电力供应，以及用作电力线通信和全球定位系统(GPS)的发射和接收天线。
电流从该第二导电板68流过设置在第二导电板68周边的一连串导线72到达第三导电板74。该第二和第三导电板68和74限定了容纳控制器和电源的第二隔室76。这种结构减小了在第二隔室76以及在隔室82和90中由相电流产生的磁场。
然后，电流从第三导电板74流过设置在第三导电板74周边的导线78到达第四导电板80。该第三和第四导电板74和80限定了包含多个致动器的隔室82。每个致动器包括电机、转换器和相关的控制机械装置。这些致动器是用于打开和关闭真空断路器的可控电机。该第四导电板80用作所有真空断路器的电压基准。第四导电板80通过设置在第四导电板80周边的导线84与第五导电板86连接。该第五导电板86是开关装置的输出板。第四和第五导电板80和86限定了包含多个开关的第四隔室90，所述多个开关是真空断路器。第五导电板86具有用于导线6的通道的穿通绝缘体65、用于在爆炸时抑制超压的门92、例如图22所示用于电容式电源的穿通绝缘体97、以及例如图22所示的缓冲器97，如果需要。
因此开关装置包括具有在图18中示出的侧面导电壁64，以及横向于该侧壁的第一、第二、第三、第四和第五导电板60、68、74、80和86，这些导电板将外壳分成第一、第二第三和第四隔室70、76、82和90。第一导电板60具有用于与侧壁电绝缘的绝缘元件62。第二、第三、第四和第五导电板68、74、80和86与侧壁电连接。第一、第二、第三和第四导电板60、68、74和80与导线6电连接，而第五导电板86通过穿通绝缘体65与导线6中的某些导线绝缘。第一和第二导电板限定了包括至少一个连接第一和第二导电板的中心导线的第一隔室70，和设置在中心导线周围的变换器66，该变换器用于通知流过中心导线的电流控制器。第二和第三导电板限定了第二隔室76，其包括控制器和专用的非接触式主电源。第三和第四导电板限定了包括多个可控电机12的第三隔室82。第四和第五导电板限定了包括真空断路器10和14的第四隔室90。根据一个优选实施例，机械屏蔽13可使真空断路器相对彼此屏蔽而受到保护。
导线6其中之一通过电链路与装置的输出板86直接连接。其他导线通过穿通绝缘体65连接成伸入含有多个真空断路器的第四隔室90中。在该实施例中，成对地提供真空断路器，并且更加具体地如图9所示地使其并联连接。真空断路器与电压基准板或装置的外壳连接。对于每对真空断路器来说，第二真空断路器14用作旁路跳线，并与“侧掷触发器”装置连接。在图9中，断路器10的屏蔽13被拆下，以便提供位于屏蔽13后面的元件的视图。还提供与控制器连接用于测量电流的电流变换器9。还提供用于测量电压的电容式电压传感器63。
现在更加具体地参考图11至14，每个第二可控电机12包括一稳定装置94，其用于使第二可控电机12的位置稳定在打开或关闭位置。提供一弹簧96，用于促使第二断路器进入关闭位置。提供一锁定件，用于将弹簧保持在压缩位置，从而使断路器保持在打开位置。激活转换器38或者关闭在图6中示出的可控开关50足以激活电机12，从而克服稳定装置94并打开锁定件95。当打开锁定件95时，弹簧使第二断路器14移动到关闭位置。当激活线性致动器用于打开第二真空断路器14时，锁定件95使真空断路器14保持在打开位置中。如果转换器38或给转换器38供电的电源没有运行，那么控制器可以请求关闭断路器14，接着“侧掷触发器”装置42将在电机线圈中注入电流，从而克服稳定装置94而打开锁定件95，由此弹簧96将关闭真空断路器14。
现在参考图15和16，与第二真空断路器14并联连接的第一真空断路器10由具有双稳态装置11的电机12或更加具体地由如图16所示的线性电机激活，该双稳态装置具有两个稳定位置即打开或关闭位置。该第一真空断路器10用来短路或打开相应的导线。
打开和关闭第二真空断路器14的线性电机12由单相绕组线圈构成，该绕组线圈可自由地在垂直于磁场的磁场内移动。一电源通过转换器38给电机的绕组供电。如图6所示，每个“侧掷触发器”装置42包括独立的用于每个线性电机12的电源和与其相关联的真空断路器。这些独立的电源可给电容器48充电，所述电容器通过电磁开关或电子开关50与电机的绕组连接。当控制器、电源或电机转换器发生故障时，强制“侧掷触发器”装置42的开关50关闭。电容器48积聚的能量沿给定方向通过相应电机12的绕组感应电流，从而使相应的线性电机产生移动。该移动可克服稳定装置94，打开锁定件95，因此弹簧96关闭相应的第二真空断路器14。当关闭了所有的第二真空断路器14时，相线恢复其初始的用于流动电流的能力。转换器38给电机12提供必需的能力，以便打开和关闭第二真空断路器。此外，转换器38和电机12用于在再生模式中断路，或者用于抑制任一真空断路器的移动。
现在更加具体地参考图17，它示出了在图2、和7至17中所示的实施例范围内布置的在图5中所示的大部分元件。非接触式电容式电源包括变压器15。提供电容式电源17。控制器20由控制卡控制。
现在参考图18，它示出了用于改变电力线的两个相邻线段中两个相线的阻抗的开关模块100。每个相线包括4个彼此电绝缘并在其线段的两端短路的导线，该开关模块包括两个开关装置，其例如是如图1至4所示的开关装置。两个开关装置背对背地安装。外壳在其下部和上部具有多个用于通风的开孔102。上部的开孔没有示出，因为它们处于半圆柱体104下方。外壳具有隔热材料，以便防止外壳内部由于太阳辐射而过热。
外壳包括在其两个末端具有保护环94的圆筒壁64。提供一提升钩95。设置在顶部的开孔由半圆柱体104覆盖，该半圆柱体可将通风空气引入保护环94中，该保护环在下方和顶部同样具有开孔110。热绝缘体设置在圆柱体下方，以便防止外壳内部由于太阳辐射而过热。在模块100的两个装置之间提供机械耦合器93。
通过在背对背的开关模块100中包含两个开关装置，与开关装置相关的塔架的数量可以减小一个因子2。对于标准的30km的LIM或除冰器线段，每60km仅有一个塔架具有LIM或除冰器的开关模块100。
现在参考图2和19至21，其示出了具有电子开关112的开关装置。当想要增大打开和关闭频率时，用与第二真空断路器14并联连接的电子开关26替换在图1中示出的第一真空断路器。在这种情况下，应该增加附加的元件，如具有热管59的冷却系统、缓冲器、用于防止过电压的电路、用于在电子开关的不同级中分配电压的电压分配电路(未示出)，以及在图5中示出的控制卡40。提供遮阳板61用于防止紫外线。
现在参考图3、22和23，其示出了具有并联连接的两个真空断路器10、14和电子开关26的开关装置。通过使第一和第二真空断路器10和14与电子开关26并联连接，操作员可以选择使用第一真空断路器10或电子开关112来打开相应的导线。
现在描述一种消除卡锁(dejam)的模式，它是强制真空断路器打开的模式。当激活线性致动器以便打开真空断路器但该真空断路器例如由于其触点粘在一起而没有打开时，就在电机的指令信号上叠加一振荡信号以在打开力上叠加一冲击力，从而对相应的真空断路器消除卡锁。
现在描述一种操作模式，其中在真空断路器的触点上施加了附加压力。当出现接地故障时，在线断路器解决故障之前即几十毫秒之后线电流就可能增大几万安培。在这种危急时刻，通过增加弹簧的关闭力可以进一步减小断路器触点的电阻，该关闭力是在几十毫秒内由线性电机产生的力。根据这种操作模式检测短路电流，只要检测到故障，通过电机的转换器向线性电机的绕组施加强电流，从而使第二真空断路器的触点保持关闭。
现在参考图4和24至31，其示出了用于除冰的本发明的实施例。现在描述一种称为“先通后断”的操作模式。在该模式中，不能同时打开相线的四个连接器，使得相线从不完全打开。根据该实施例，所述装置包括四个与“先通后断”机构连接的真空断路器28，和与四个第一真空断路器10并联连接的四个第二真空断路器14。第二真空断路器14用作旁路跳线。通过改变“先通后断”机构的工作位置，可以改变被关闭的真空断路器28的位置。
“先通后断”机构包括一提升板，它是由一个或几个提升电机122激活的提升盘120。该提升盘120被编程并具有多个开孔124，杆126可穿过该开孔124。杆126具有预定的几何形状，用于根据提升盘的角位置和开孔124的形状相配合。提升盘的角位置允许在任何时候都将四个真空断路器28中的一个保持在关闭位置。电机130使该盘旋转到四个预先设定位置中的一个位置。
简而言之，每个可控电机具有与相应的第三真空断路器28连接的杆，该杆可在打开和关闭之间的行程上移动。可动板120具有四个允许杆穿过板的孔，板的开孔和杆的截面具有相配合的形状，从而允许三个真空断路器28的最大行程进入打开位置。提供可控的板电机130，用于使板在垂直于杆的不同工作位置旋转，从而确定允许哪三个断路器28移动到打开位置。还提供电机122用于使板平行于杆移动，以使四个真空断路器28中的三个在打开位置和关闭位置之间移动，由此防止在任何时候完全打开相线。
现在参考图32至36，其示出了“先通后断”机构的另一个实施例，也称为“闭锁机构”。在图36中，与图33相比较，已经拆下了一个电机12及其转换器38、弹簧96和相关联的元件，从而提供更好的一些元件如引线(pin)129的视图。在该实施例中，提供四个线性电机，并使其分别与四个第三真空断路器28和闭锁盘121相关联。
该闭锁盘121具有多个不同几何形状的开孔127，引线129可穿过该开孔。开孔127与引线129的几何形状之间的配合取决于盘121的角位置，这样可以在任何时候防止同时打开四个第三真空断路器28。电机130使盘121旋转到四个预先设定的可能位置中的一个位置，从而将电流引导到相线的一个导线中。在该实施例中，对于每个导线来说，三个真空断路器并联连接。真空断路器28是“先通后断”机构的真空断路器。第二真空断路器14用作旁路跳线，而第一真空断路器10用于打开和关闭导线。第二和第三真空断路器是为了安全的目的。为了对导线除冰，关闭其三个相应的真空断路器。
简而言之，四个可控电机中的每一个具有与相应的第三真空断路器28连接的引线，该引线可沿打开位置和关闭位置之间的行程移动。可动盘121具有多个允许引线129穿过该盘的开孔127，盘的开孔和引线配合成允许四个真空断路器28中的三个真空断路器的最大行程进入打开位置。提供可控的板电机130，用于使盘121相对引线在不同的工作位置中移动，以确定允许哪三个真空断路器28移动到打开位置，从而防止在任何时候完全打开相线，该可控的板电机130由控制器控制。
现在描述一种用于相线中四个导线可能的除冰步骤，首先，关闭开关装置的十二个真空断路器。在任何时候，测量相线中导线的电压和电流。第一，选择必须进行除冰的导线。第二，使盘旋转以使与必须进行除冰的导线相关联的真空断路器不能打开。第三，打开“先通后断”机构的其它三个真空断路器。第四，通过检测互锁和通过测量流过导线的电流，控制器校验已经正确地执行了先前的步骤。第五，根据预定的顺序打开三个真空断路器，其用作旁路跳线并相应于“先通后断”机构中被打开的那三个真空断路器。第六，通过检测互锁和通过测量流过相线的导线的电流，控制器校验已经正确地执行了先前的步骤。第七，根据预定的顺序打开三个真空断路器，其相应于“先通后断”机构中被打开的那三个真空断路器。第八，通过检测互锁和通过测量流过相线的导线的电压和电流，控制器校验已经正确地执行了先前的步骤。此时，我们能够认为已经开始了对一个导线的除冰。
如果控制器检测到了问题，则发送报告并中断除冰操作。当安装在轭板上的负载传感器确定完成了对选定导线的除冰，就以相反的方式执行上述步骤，从而关闭所有的真空断路器。然后通过选择另一个要进行除冰的导线再次执行这些步骤。
为了防止当执行除冰时导线束的旋转，选择除冰顺序使得将导向束的质心保持在导向束的几何中心的下方。例如，根据一种顺序对两个上部导线和一个下部导线进行除冰，然后根据一种顺序对两个上部导线和另一个下部导线进行除冰。执行该程序直到给所有的导线除冰。
现在参考图37至40，存在用于使导线束绝缘的不同的轭板。轭板140可以用于安装在其上的安全装置，以便防止接地或相间短路引起的操作过电压，或者防止因闪电的闪光产生的问题。为了防止间隔件、轭板和断路器过电压，可以单独安装电压钳如固态保护件173或火花隙175或其组合。可以使用通过在图40中示出的电流变换器179激活、并由流过固态保护件173的电流供电的火花隙。该火花隙可以是空气火花隙或真空火花隙，可以通过也可以不通过电流变换器进行触发。轭板也可以用来为了除冰的目的而在相线的每个导线上测量冰负荷。由测力单元141检测到的冰负荷信息通过具有电容式天线7的发射器143发送，该发射器由非接触式电容式电源以不连续的方式供电。提供绝缘体171。金属帽169安装在绝缘体171上。也可以提供在图40中示出的增压外壳(booster shell)保护环177。
当由于接地故障、闪电或其它原因，在相线的导线之间产生过电压时，自激活保护机构。这些安装在轭板上的固态限压器首先自激活，然后火花隙自激活，最后在几毫秒之后关闭导线的真空断路器。当使用电子开关时，在每个电子开关附近增加附加限压器，该当发生故障时通过自动关闭系统关闭电压电子开关。最后，在几十毫秒之后关闭用作旁路跳线的真空断路器。
现在参考图41，当一段电力线布置在道路、高速公路或河流上时，该线段上可以设置应急灯140，当所讨论的线段在除冰操作时可激活该应急灯。该应急灯在相线的四个导线之间安装在绝缘的间隔件141上。应急灯由电源供电，当该段电力线处于除冰程序时，所述电源通过配线147由导线之间存在的电压差供电。应急灯可以使用固态光发射器。
现在参考图42，其示出了开关装置的电容式非接触式电源的天线142。该天线142通过电绝缘体151安装在间隔件141上。
现在参考图43，其示出了具有非接触式电源的过电压保护电路。保护电路包括电压钳173、火花隙175和增压外壳保护环177。该非接触式电源包括板，该板是电容式天线5。该天线5通过在例如图22中示出的配线142和穿通绝缘体97与开关装置连接。
现在参考图44和45，其示出了开关模块100，该开关模块包括两个背对背安装的开关装置。附图44和45还示出了这种情况，其中具有在图43中显示的非接触式电源装置101的过电压保护电路相对于模块100和间隔件103被安装。
现在参考图4、5和6，根据一个优选实施例，描述一种用于改变电力线4的线段2中相线的阻抗的方法。该相线包括彼此电连接并在线段的两端短路在一起的四个导线6。该方法包括以下步骤：a)提供与导线6串联连接的四个第一真空断路器10；b)提供四个第一可控电机12，用于选择性地打开和关闭第一真空断路器；c)检测表示相线的当前工作状态的参数；d)根据在步骤c)中检测到的参数控制第一可控电机；e)提供分别与第一真空断路器并联连接的四个第二真空断路器14；以及f)通过第二可控电机12选择性地打开和关闭第二真空断路器，该至少一个第二可控电机12通过步骤d)的控制而受到控制。
对于每个第二可控电机来说，该方法还包括以下步骤：g)提供专用的非接触式电源44，用于从相线提供电力供应；h)通过整流器46对电力供应整流；i)通过电容器48存储从整流器输出的电能；以及j)在接收到从步骤d)的控制产生的控制信号时，将电容器48放电到相应的第二可控电机以关闭所述第二可控电机。
仍然根据一个优选实施例，提供一种方法，其中步骤c)还包括检测在响应于步骤d)的控制时应该打开的真空断路器是否打开，并且当该真空断路器没有打开时发出报警信号的步骤；以及控制的步骤d)还包括为接收报警信号的断路器发送振荡指令信号以强制打开所述断路器的步骤。

Claims (36)

1.一种用于改变一段电力线中相线的阻抗的开关装置，该相线包括n个彼此电绝缘并在该电力线段的两端短路在一起的导线，该装置包括：
与至少一个导线串联连接的至少一个第一真空断路器；
至少一个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第一真空断路器；
检测器，用于检测表示相线的当前工作状态的参数；以及
控制器，用于根据检测器检测到的参数控制所述至少一个第一可控电机。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中：
所述至少一个第一真空断路器包括n-1个分别与相线的n-1个导线相关联的第一真空断路器；以及
所述至少一个第一可控电机包括n-1个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭n-1个第一真空断路器。
3.根据权利要求1所述的开关装置，其中：
所述至少一个第一真空断路器包括n个分别与相线的n个导线相关联的第一真空断路器；以及
所述至少一个第一可控电机包括n个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭所述n个第一真空断路器。
4.根据权利要求2或3所述的开关装置，还包括：
分别与所述至少一个第一真空断路器并联连接的至少一个第二真空断路器；以及
至少一个第二可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第二真空断路器，所述至少一个第二可控电机由控制器控制。
5.根据权利要求4所述的开关装置，还包括：
分别与所述至少一个第一和第二真空断路器并联连接的至少一个第三真空断路器；以及
至少一个第三可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第三真空断路器，所述至少一个第三可控电机由控制器控制。
6.根据权利要求5所述的开关装置，其中：n个第三可控电机中的每一个具有与相应的第三真空断路器连接的引线，该引线可沿打开和关闭位置之间的行程移动，其中所述开关装置还包括：
具有允许n个引线穿过板的n个开孔的可动板，该板的开孔和n个引线配合成允许最多n-1个第三真空断路器的行程进入打开位置；以及
可控的板电机，用于使板相对n个引线在不同的工作位置移动，从而确定允许n-1个第三真空断路器中的哪些真空断路器移动到打开位置，由此防止在任何时候相线的完全打开，该可控的板电机由控制器控制。
7.根据权利要求5所述的开关装置，其中n个第三可控电机中的每一个具有与相应的第三真空断路器连接的杆，该杆可沿打开和关闭位置之间的行程移动，其中所述开关装置还包括：
具有允许n个杆穿过板的n个开孔的可动板，该板的开孔和n个杆的截面具有配合的形状，以允许最多n-1个第三真空断路器的行程进入打开位置；以及
可控的板电机，用于使板在垂直于n个杆的不同工作位置旋转，从而确定允许n-1个第三真空断路器中的哪些真空断路器移动到打开位置；
其中所述至少一个第三可控电机用于使该板平行于杆移动，从而使所述n-1个第三真空断路器在打开和关闭位置之间移动，由此防止在任何时候相线的完全打开。
8.根据权利要求1和2中任何一项所述的开关装置，还包括：
分别与所述至少一个第一真空断路器并联连接的至少一个第二真空断路器；以及
至少一个第二可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第二真空断路器，该至少一个第二可控电机由控制器控制。
9.根据权利要求4、5和8中任何一项所述的开关装置，对于每个第二可控电机来说，还包括：
专用的非接触式电源，用于从相线提供电力供应；
用于给所述电力供应整流的整流器；
用于存储从整流器输出的电能的电容器；以及
可控开关，用于在接收到来自控制器的控制信号时，将电容器放电到相应的第二可控电机以关闭所述第二可控电机。
10.根据权利要求1、2和8中任何一项所述的开关装置，还包括分别与所述至少一个第一真空断路器并联连接的至少一个电子开关，所述至少一个电子开关由控制器控制。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8和10中任何一项所述的开关装置，包括非接触式主电源，用于从相线提供电力供应。
12.根据权利要求9所述的开关装置，包括非接触式主电源，用于从相线提供电力供应。
13.根据权利要求11或12所述的开关装置，其中非接触式主电源包括电容式电源。
14.根据权利要求11至13中任何一项所述的开关装置，其中非接触式主电源包括感应式电源。
15.根据权利要求13或14所述的开关装置，包括用于将来自相线的所述电力供应转换成直流电源的转换器。
16.根据权利要求1至15中任何一项所述的开关装置，包括与控制器连接、用于通过相线通信的电力线通信系统，和与控制器连接、用于无线通信的高频发射/接收路由器。
17.根据权利要求1至16中任何一项所述的开关装置，包括全球定位系统，用于通过卫星定位开关装置和用于定时。
18.根据权利要求1至17中任何一项所述的开关装置，包括存储器和保护该存储器的外壳，该存储器与控制器连接，用于存储表示开关装置和相线的当前和以往活动的参数。
19.根据权利要求9所述的开关装置，包括与控制器连接、用于通过相线通信的电力线通信系统，和与控制器连接、用于无线通信的高频发射/接收路由器，其中控制器具有检测器和指令发生器，检测器用于检测高频发射/接收路由器和电力线传送系统中的故障，指令发生器用于在检测到所述故障时产生所述控制信号以关闭相应的第二真空断路器中的至少一个。
20.根据权利要求12所述的开关装置，其中控制器具有检测器和指令发生器，检测器用于检测非接触式主电源中的故障，指令发生器用于在检测到所述故障时产生所述控制信号以关闭相应的第二真空断路器中的至少一个。
21.根据权利要求1至19的开关装置，其中每个真空断路器具有用于保护真空断路器的环境的机械屏蔽。
22.根据权利要求4或8所述的开关装置，其中控制器具有一输入端和一指令发生器，输入端用于检测所述至少一个第一真空断路器中的故障，指令发生器用于在检测到所述至少一个第一真空断路器的所述故障时控制所述至少一个第二可控电机以关闭所述至少一个第二真空断路器。
23.根据权利要求1至21的开关装置，每个可控电机选自包括以下各项的组中：单相线性电机、多相线性电机和具有导向螺杆的常规电机。
24.一种用于改变电力线的两个相邻线段中两个相线的阻抗的开关模块，每个相线包括n个彼此电绝缘并在其线段的两端短路的导线，该开关模块包括两个开关装置，每个开关装置包括：
与相应相线中的至少一个导线串联连接的至少一个第一真空断路器；
至少一个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第一真空断路器；
检测器，用于检测表示相应相线的当前工作状态的参数；以及
控制器，用于根据检测器检测到的参数控制至少一个第一可控电机，两个开关装置背对背地安装。
25.根据权利要求1所述的开关装置，包括具有侧面导电壁和第一、第二、第三、第四和第五导电板的外壳，所述导电板横向于侧壁，并将外壳分隔成第一、第二、第三和第四隔室；第一导电板具有用于与侧壁电绝缘的绝缘元件，第二、第三、第四和第五导电板与侧壁电连接；第一、第二、第三和第四导电板与所述导线电连接，而第五导电板与所述导线绝缘；第一和第二导电板限定了第一隔室，其包括至少一个连接第一和第二导电板的中心导线和围绕中心导线布置的变换器，该变换器用于告知控制器流过中心导线的电流；第二和第三导电板限定了第二隔室，其包括控制器和用于从相线提供电力供应的非接触式电源；第三和第四导电板限定了第三隔室，其包括至少一个第一可控电机；第四和第五导电板限定了第四隔室，其包括至少一个第一真空断路器。
26.根据权利要求12所述的开关装置，具有侧面导电壁和第一、第二、第三、第四和第五导电板的外壳，所述导电板横向于侧壁并将外壳分隔成第一、第二、第三和第四隔室；第一导电板具有用于与侧壁电绝缘的绝缘元件，第二、第三、第四和第五导电板与侧壁电连接；第一、第二、第三和第四导电板与所述导线电连接，而第五导电板与所述导线绝缘；第一和第二导电板限定了第一隔室，其包括至少一个连接第一和第二导电板的中心导线和围绕中心导线布置的变换器，该变换器用于告知控制器流过中心导线的电流；第二和第三导电板限定了第二隔室，其包括控制器和专用的、非接触式主电源；第三和第四导电板限定了第三隔室，其包括多个第一可控电机；第四和第五导电板限定了第四隔室，其包括多个真空断路器。
27.根据权利要求4、8、9和12中任何一项所述的开关装置，其中每个第二可控电机包括用于将第二可控电机的位置稳定在打开或关闭位置的稳定装置；用于促使第二断路器处于关闭位置的弹簧；以及用于将弹簧保持在压缩位置以使断路器保持在打开位置的锁定件。
28.根据权利要求25或26所述的开关装置，其中外壳在其下部和上部具有多个用于通风的开孔，以及具有隔热材料，以便防止外壳内部由于太阳辐射而过热。
29.根据权利要求3、4、5、6和7中任何一项所述的开关装置，包括连接在四个导线之间的应急灯。
30.一种用于改变一段电力线中相线的阻抗的方法，该相线包括n个彼此电绝缘并在该电力线段的两端短路在一起的导线，该方法包括以下步骤：
a)提供与至少一个导线串联连接的至少一个第一真空断路器；
b)提供至少一个第一可控电机，用于选择性地打开和关闭所述至少一个第一真空断路器；
c)检测表示相线的当前工作状态的参数；以及
d)根据在步骤c)中检测到的参数控制所述至少一个第一可控电机。
31.根据权利要求30所述的方法，还包括以下步骤：
e)提供分别与所述至少一个第一真空断路器并联连接的至少一个第二真空断路器；以及
f)通过至少一个第二可控电机选择性地打开和关闭所述至少一个第二真空断路器，该至少一个第二可控电机通过步骤d)的控制来进行控制；
对于每个第二可控电机来说，该方法还包括以下步骤：
g)提供专用的非接触式电源，用于从相线提供电力供应；
h)对所述电力供应整流；
i)通过电容器存储从整流器输出的电能；以及
j)在接收到从步骤d)的控制产生的控制信号时，使电容器放电到相应的第二可控电机以关闭所述第二可控电机。
32.根据权利要求30所述的方法，还包括以下步骤：提供用于通过相线通信的电力线通信系统，提供用于无线通信的高频发射/接收路由器，检测高频发射/接收路由器和电力线传送系统中的故障，并在检测到所述故障时产生所述控制信号。
33.根据权利要求31所述的方法，还包括以下步骤：检测电力供应中的故障，并在检测到所述故障时产生所述控制信号。
34.根据权利要求31所述的方法，还包括以下步骤：检测所述至少一个第一真空断路器或电力线中的故障，并在检测到所述故障时向所述至少一个第二可控电机发指令以关闭所述至少一个第二真空断路器。
35.根据权利要求30所述的方法，还包括以下步骤：
e)提供分别与所述至少一个第一真空断路器并联连接的至少一个第二真空断路器；以及
f)通过至少一个第二可控电机，选择性地打开和关闭所述至少一个第二真空断路器，所述至少一个第二可控电机通过步骤d)的控制进行控制；在该方法中，步骤c)还包括检测真空断路器是否被打开，所述真空断路器应该响应于步骤d)的控制而被打开，以及当没有打开所述真空断路器时发出报警信号的步骤；以及控制的步骤d)还包括为接收报警信号的断路器发送振荡指令信号以强制打开所述断路器的步骤。
36.根据权利要求31所述的方法，步骤c)的检测包括检测短路电流的步骤，步骤d)还包括将附加电流施加到第二可控电机以减小第二真空断路器的闭合触点的电阻的步骤。
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