专利名称：混合型故障电流限制器的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及混合型故障电流限制器，并且更加特别地，涉及感测和限制发生在电力系统中的故障电流的混合型故障电流限制器。
背景技术：
故障电流限制器是这样一种器件其利用超导体作为电流限制设备来检测故障电流并在数秒内将电流限制到正常水平，所述超导体在达到预定电流值之前大致上不具有电阻但是超过预定的电流值后迅速地表现为高电阻以限制传导电流。由于超导体产生的电阻使得故障电流限制器集中有大量的能量，从而使得超导体的能耗随着施加到超导体的电压的增加而增加。因此，为了使得超导体的能耗最小化，需要大量的超导体，这导致了生产成本的增力口。由于大量超导体的使用而使得总体积增加了，所以增加了安装和冷却成本。建议采用一种使用较少数量的超导体的混合型故障电流限制器或者常规方法来解决问题，但是这些建议未能解决价格问题。
发明内容
因此，本公开的目的是提供一种混合型故障电流限制器。在本发明的一个方案中，混合型故障电流限制器包括开关单元，其与位于导线上的动触点分离，以及如果在电力系统中流动有故障电流则开关单元发送解扣信号；半导体开关单元，其与所述开关单元串联地连接，并且被配置为当所述解扣信号被发送时被关闭以限制所述故障电流的流动；以及断路单元，其与所述开关单元和所述半导体开关单元并联地连接，并且被配置为限制从所述开关单元和所述半导体开关单元绕行的故障电流。此外，在一些示例性实施例中，混合型故障电流限制器可以进一步包括分路单元 (dividing unit)，所述分路单元与所述开关单元和所述半导体开关单元并联地连接，并且为所述故障电流提供了分流路径。在一些示例性实施例中，所述分路单元可以吸收预设量的所述故障电流。在一些示例性实施例中，混合型故障电流限制器可以进一步包括事故传感器，当故障电流由于事故而流动时所述事故传感器发送开启解扣信号，并且当所述开启解扣信号被接收到时所述开关单元与所述动触点分离。在一些示例性实施例中，所述开关单元可以包括开关装置，当来自所述事故传感器的所述开启解扣信号被接收到时所述开关装置被开启；动线圈，其响应于所述开关装置的开启操作而产生磁场；电磁推斥板，其根据所述磁场而远离所述动线圈移动；以及控制器，其产生解扣信号并向所述半导体开关单元发送所述解扣信号。在一些示例性实施例中，所述开关单元可以包括电力供应器件，当所述开关装置被开启时所述电力供应器件为所述动线圈提供电流。
在一些示例性实施例中，所述动触点在所述事故传感器和所述半导体开关单元之间串联地连接在导线上，并且连接到所述电磁推斥板，从而能够操作为开启的状态或者短路的状态从而根据所述电磁推斥板的移动而施加或者切断电流。 在一些示例性实施例中，所述开关单元在正常状态中可以被关闭。在一些示例性实施例中，所述半导体开关单元在正常状态中可以被开启。
图1是根据本发明的示例性实施例的混合型故障电流限制器的框图。图2是呈现图1的混合型故障电流限制器的实验结果的图。
具体实施例方式结合附图，本发明的优选实施例将得到更加清晰的描述。为了描述本发明，如果其被认为是淡化了本发明的目的，那么能够省略构造的相关的常规功能或者具体描述。图1是根据本发明的示例性实施例的混合型故障电流限制器的框图。参照图1，混合型故障电流限制器1包括事故传感器10、开关单元20、半导体开关单元30、分路单元40和断路单元50。并且，混合型故障电流限制器1包括主电路Lm、第一辅助电路Lsl和第二辅助电路 Ls2,上述主电路Lm是事故传感器10、开关单元20和半导体开关单元30的串联连接。第一辅助电路Lsl和第二辅助电路Ls2包括与上文的主电路Lm并联连接的分路单元40和断路单元50。当故障电流根据在电力系统中发生的事故而流动时，事故传感器10产生开启解扣信号并向开关单元20发送该开启解扣信号。更加具体地，事故传感器10感测在电力系统中流动的电流的大小，并且将感测到的电流值和预设的标准值进行比较。如果感测到的电流值大于标准值，则事故传感器认为在电力系统中已经发生了事故从而产生开启解扣信号并向开关单元20发送该开启解扣信号。开关单元20包括开关装置21、电力供应器件22、动线圈23、电磁推斥板24、动触点25和控制器26。开关单元20还包括第三辅助电路Ls3，第三辅助电路Ls3是开关装置21、电力供应器件22、动线圈23的串联连接。开关装置21在正常的状态中被关闭以切断流过第三辅助电路Ls3的电流，并且当来自事故传感器10的开启解扣信号被接收到时开关装置21被开启以允许电流流过第三辅助电路Ls3。电力供应器件22是当开启开关单元21时为动线圈23提供电流的器件，并且可以包括电容器。上文的电容器将根据开关单元21的开操作而将充储的电流释放，并且将电流发送到动线圈23。当开启开关装置21时，开关装置21、电力供应器件22和动线圈23形成了闭合的电路以允许电流在第三辅助电路Ls3上流动。
当存在供自电力供应器件22的电流时，动线圈23产生电磁场，并且电磁场产生了对于电磁推斥板24的推斥力。电磁推斥板24位于动线圈23的相对侧，并且当通过由动线圈23产生的磁场施加涡电流时电磁推斥板24远离动线圈23移动。电磁推斥板24由轻并且高导电的金属制成，以使得涡电流的感应更加容易。动触点25与位于事故传感器10和半导体开关单元30之间的主电路Lm串联地连接，并且与电磁推斥板24机械地连接。因此，当电磁推斥板24远离动线圈23移动时，动触点25操作为开启的状态以切断在主电路Lm中流动的电流。相反地，如果动线圈23没有产生电磁场，则电磁推斥板24回到其初始位置，即，动线圈23的相对侧，并且动触点25根据电磁推斥板24的移动而闭合，以允许电流流入主电路Lm。控制器26是控制开关单元20的微型计算机，控制器26检测动触点25的状态并且当动触点25被认为是开启的状态时产生解扣信号并向半导体开关单元30发送该解扣信
号。 半导体开关单元30与主电路Lm上的开关单元20串联地连接。半导体开关单元 30在正常状态时保持开启的状态，并且当开关单元20处的控制器26发送了解扣信号时半导体开关单元30转变成关闭状态。更加具体地，当电力系统中发生了事故并且有故障电流流动时，动触点25通过开关单元20的切断操作而分离，并且即刻将解扣信号发送至半导体开关单元30。并且，当动触点25分离时，产生了流经动触点25的电弧电流，因此半导体开关单元30被关闭以切断流经动触点25的电弧电流。这里，根据动触点从闭合状态到开启状态的转变产生了流经动触点25的电弧电阻，并且电弧电流是根据电弧电阻而持续流动的电流。由于所述电弧电阻，电流仍然流经动触点25，因此主电路Lm上的导线不能完全被开启。因此，混合型故障电流限制器1对半导体开关单元30进行操作以使得半导体开关单元30被关闭，从而使电流变成零以在初期切断电弧电流，这意味着能够以高速切断故障电流。分路单元40是为故障电流提供分流路径的器件，并且分路单元40与由开关单元 20和半导体开关单元30构成的串联电路并联地连接。分路单元40可以包括电容器或者电阻器。更加具体地，当故障电流根据半导体开关装置30和开关单元20的关闭操作而绕行时，分路单元40通过以预设的容量吸收故障电流来限制故障电流。即，分路单元40产生阻抗并且保护半导体开关装置30免受高压，直至完成了半导体开关单元30的关闭操作。断路单元50与由开关单元20和半导体开关单元30构成的串联电路并联地连接， 并且断路单元50由诸如电抗器、半导体装置、电阻或者熔断器等具有阻抗的装置构成以限制通过开关单元20和半导体开关单元30的切断操作而绕行的故障电流的流动。也就是说，如果分路单元40完全地吸收了故障电流直至设定值从而不能再吸收故障电流，则故障电流绕行到断路单元50，并且断路单元50操作以切断故障电流的流动。图2是呈现图1的混合型故障电流限制器的实验结果的图。 参照图1，当混合型故障电流限制器1在正常状态下操作时，半导体开关单元30被开启，并且电流流经主电路Lm，主电路Lm稳定地包括开关单元20处的短路动触点25和半导体开关单元30。但是当流动有故障电流时，事故传感器10感测到事故的发生并且向开关单元20 发送开启解扣信号，从而开启开关单元20中的开关装置21。通过开关装置21的开启操作，动线圈23产生电磁力并且该电磁力使得电磁推斥板24远离动线圈23而移动，因此与电磁推斥板24机械地连接的动触点25操作为开启状态。当动触点25分离时(图2的2a是当动触点25开启时动触点25的电压)，流经主电路Lm的故障电流被切断，并且故障电流绕行到分路单元40和断路单元50。从而根本地限制了故障电流。同时，当动触点25开启时，产生了流经动触点25的电弧电流，从而将半导体开关单元30操作为关闭(图2的2b是当半导体开关单元30以高速进行开关时的电流，通过高速开关操作，电流迅速地降至零值)以切断流经动触点25的电弧电流。从而最终地限制了故障电流。并且，当半导体开关单元30以高速进行开关时，其产生高开关频率并且分路单元40的阻抗值相对较小，因此故障电流绕行到分路单元40 (并且分路单元40吸收故障电流)，因此其结果是在高速开关时间(图2的2b)点保护半导体开关单元30免受高压。此外，在完成半导体开关单元30的关闭操作(图2的2d)之后，即在完全切断流过主电路Lm的故障电流之后，所产生的全电压被施加到动触点25上(图2的2e是施加到动触点25上的随着时间而增加的电压)，因此在完成半导体开关单元30的关闭操作之后保护了半导体开关单元30免受高压。这里，因为虽然动触点25和半导体开关单元30都是开启的，但是相对地动触点25 的电阻大于半导体开关单元30的电阻，所以全电压仅仅施加到动触点25上。随着分路单元40吸收故障电流，分路单元40的阻抗增加，从而故障电流流至断路单元50，并且断路单元50对故障电流进行限制。出于阐释和描述的目的呈现了优选实施例的上述说明。并非旨在限定本发明的范围。可不偏离本发明的精神和范围而做出其他变型和改进。
权利要求
1.一种混合型故障电流限制器，其检测故障电流并且将电流限制到正常电压，所述混合型故障电流限制器包括开关单元，其与位于导线上的动触点分离，并且如果在电力系统中流动有故障电流则所述开关单元发送解扣信号；半导体开关单元，其与所述开关单元串联地连接，并且被配置为当所述解扣信号被发送时被关闭以限制所述故障电流的流动；以及断路单元，其与所述开关单元和所述半导体开关单元并联地连接，并且被配置为限制从所述开关单元和所述半导体开关单元绕行的故障电流。
2.根据权利要求1所述的混合型故障电流限制器，进一步包括分路单元，所述分路单元与所述开关单元和所述半导体开关单元并联地连接，并且被配置为向所述故障电流提供分流路径。
3.根据权利要求1所述的混合型故障电流限制器，进一步包括事故传感器，如果故障电流根据来自电力系统的事故而流动，则所述事故传感器产生开启解扣信号并且发送开启解扣信号，其中如果所述开启解扣信号被发送，则所述开关单元与所述动触点分离。
4.根据权利要求2所述的混合型故障电流限制器，其中所述分路单元吸收预设量的所述故障电流。
5.根据权利要求3所述的混合型故障电流限制器，其中所述开关单元包括开关装置，如果有所述开启解扣信号发送自所述事故传感器，则所述开关装置被配置为被开启；动线圈，其根据所述开关装置的开启操作而产生磁场；电磁推斥板，其配置为根据所述动线圈产生的所述磁场而远离所述动线圈移动；以及控制器，如果所述动触点被分离，则所述控制器产生解扣信号并向所述半导体开关单元发送所述解扣信号。
6.根据权利要求5所述的混合型故障电流限制器，其中所述开关单元包括电力供应器件，所述电力供应器件配置为如果所述开关装置操作以被开启则向所述动线圈提供源电流。
7.根据权利要求5所述的混合型故障电流限制器，其中所述动触点在所述事故传感器和所述半导体开关单元之间串联地连接在导线上，并且连接到所述电磁推斥板，因此能够操作为开启或者短路的状态从而根据所述电磁推斥板的移动而施加或者切断电流。
8.根据权利要求5所述的混合型故障电流限制器，其中所述开关单元在正常状态中被关闭。
9.根据权利要求1所述的混合型故障电流限制器，其中所述半导体开关单元在正常状态中被开启。
全文摘要
本发明涉及一种混合型故障电流限制器，其包括开关单元，其与位于导线上的动触点分离，以及如果在电力系统中流动有故障电流则开关单元发送解扣信号；半导体开关单元，其与所述开关单元串联地连接，并且被配置为当所述解扣信号被发送时被关闭以限制所述故障电流的流动；以及断路单元，其与所述开关单元和所述半导体开关单元并联地连接，并且被配置为限制从所述开关单元和所述半导体开关单元绕行的故障电流。本发明提供了通过同时应用感测故障电流发生的算法和限制故障电流的算法来对故障电流问题进行快速处理。
文档编号H02H3/08GK102237668SQ201110090218
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月8日 优先权日2010年4月23日
发明者崔源俊, 房承炫, 朴权培, 李京昊, 沈政煜 申请人:Ls产电株式会社