用于三相气体绝缘装置的传感器和传感方法

专利名称：用于三相气体绝缘装置的传感器和传感方法
用于三相气体绝缘装置的传感器和传感方法
相关申请
本申请要求于2006年7月31日提交的题为"用于三相气体绝缘 装置的传感器和传感方法"的第60/834,535号美国临时专利申请，其 公开的内容通过引用而并入本文。
背景技术：
本发明涉及电气装置，更具体地涉及适用于三相气体绝缘装置(例 如开关装置和传输线)的传感器和传感方法。
电力传输/分配系统典型地提供介于系统中的变压器和线路之间 的开关。该开关(通常称为"开关装置")提供了这样一种机制，从而 使该变压器可响应于例如功率波动或其它类型的系统事件，而与系统 的其它部分断开。最近，开关装置已利用绝缘气体(例如SF6)来绝 缘，这是因为这种气体的绝缘特性使得开关装置的整体尺寸能够明显 减小。最初，气体绝缘开关装置作为单相方案被提出，即，三相中的 每一相都具有与之相关联的、分离封装的开关。近来，为了进一步减
小开关装置相关的尺寸，提出了三相气体绝缘开关装置，在公开号为 2003/0178891的美国专利申请中描述了这样的一个实例，该申请的内 容通过引用并入本文。
图1示出了传统的单相气体绝缘开关(GIS)装置1。其中，该 GIS装置包括用于各个极的母杆2、断开开关3、接地开关4和5、以 及断路器6。三个外壳11的每个均与GIS装置1的一个相相关联，并 且均填充有绝缘气体(例如SF6气体)。该外壳还包括与GIS装置1和 导电体(图1中未示出)相关联的开关的机械部分，例如，接触装置、 驱动装置等，该导电体通过开关装置1传导其各个相的电流。这种结 构在本文中称为"单相气体绝缘开关装置，，，这是因为与三个电相位中 的每个相关联的电流通过导体传输，该导体装在其自身的气体绝缘的接地外壳11内。
作为比较，三相气体绝缘开关装置是指这样的开关装置，其中三 个导体( 一个导体用于一个相)通过单个填充绝缘气体的外壳来传输，
图2示出了该装置的实例。其中，图1中示出的三个单独的外壳11由 单个外壳20所代替，外壳20具有两个端帽22以及在两个端帽22之 间延伸的三个导电体24、 26和28(—个导电体用于一个相)。事实上， 封装盖(未示出)可包围该三个导体并完全封装两个端帽22之间的区 域，但在图2中除去了该封装盖，以示出导体的方向。
在电开关装置中，测量流过每个导体的电流和两个电极(例如高 电势导体和地)之间的电压，是很有用的。不同类型的传感器已用于 单相气体绝缘开关装置中以实现上述功能。例如，电流和电压变压器 或者光学电流和电压传感器分别靠近每个外壳11放置，以监测该相的 电流和/或电压。然而，由于所有三个相都负载在单个外壳内，因此三 相GIS装置的引入使得传感环境变得复杂。
因此，需要提供这样的传感器和传感方法，其能够精确地检测三 相GIS装置中电流和/或电压。

发明内容
根据本发明的一个示例性实施方案，三相绝缘电气装置，包括 外壳，具有穿过其延伸的第一导体、第二导体和第三导体，所述第一 导体、所述第二导体和所述第三导体中的每个均与不同的电相位相关 联；在所述外壳内的绝缘气体和真空之一；第一电压传感器，其放置 在所述外壳内，并靠近所述第一导体，用于感测与所述第一导体相关 联的第一电压；第二电压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述 第二导体，用于感测与所述第二导体相关联的第二电压；第三电压传 感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第三导体，用于感测与所述 第三导体相关联的第三电压；以及处理器，其连接至所述第一电压传 感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器，用于接收来自所 述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器的输 出，并用于通过对来自所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和
12所述第三电压传感器的所述输出受到的影响进行补偿来确定与所述第 一导体、所述第二导体和所述第三导体相关联的电压，所述影响与所 述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的、除了与其靠近的导 体之外的导体相关联。
根据本发明的另 一 示例性实施方案，用于感测与三相绝缘电气装
置中的导体相关联的电压的方法，所述方法包括以下步骤利用靠近 第一导体的第一电压传感器来感测与所述第一导体相关联的第一电 压，其中所述第一导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第 二导体的第二电压传感器来感测与所述第二导体相关联的第二电压， 其中所述第二导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第三导 体的第三电压传感器来感测与所述第三导体相关联的第三电压，其中 所述第三导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；以及为所述第一电压、 所述第二电压和所述第三电压补偿所感测到的影响，所述影响与所述 第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的、除了与所述第一电压
传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器各自靠近的导体 之外的导体相关联。
根据本发明的另一示例性实施方案，三相绝缘电气装置，包括 外壳，具有穿过其延伸的第一导体、第二导体和第三导体，所述第一 导体、所述第二导体和所述第三导体中的每个均与不同的电相位相关 联；在所述外壳内的绝缘气体和真空之一；第一电流传感器，其放置 在所述外壳内，并靠近所述第一导体，用于感测与所述第一导体相关 联的第一电流；第二电流传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述 第二导体，用于感测与所述第二导体相关联的第二电流；第三电流传 感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第三导体，用于感测与所述 第三导体相关联的第三电流；以及处理器，其连接至所述第一电流传 感器、所述第二电流传感器和所述第三电流传感器，用于接收来自所 述第一电流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流传感器的输 出，并用于通过对来自所述第一电流传感器、所述第二电流传感器和 所述第三电流传感器的所述输出受到的影响进行补偿来确定与所述第 一导体、所述第二导体和所述第三导体相关联的电流，所述影响与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的、除了与其靠近的导 体之外的导体相关联。
根据本发明的另 一 示例性实施方案，用于感测与三相绝缘装置中
的导体相关联的电流的方法，所述方法包括以下步骤利用靠近第一
导体的第一电流传感器来感测与所述第一导体相关联的第一电流，其
中所述第 一导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第二导体
的第二电流传感器来感测与所述第二导体相关联的第二电流，其中所 述第二导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第三导体的第
三电流传感器来感测与所述第三导体相关联的第三电流，其中所述第 三导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；以及为所述第一电流、所述 第二电流和所述第三电流补偿所感测到的影响，所述影响与所述第一 导体、所述第二导体和所述第三导体中的、除了与所述第一电流传感 器、所述第二电流传感器和所述第三电流传感器各自靠近的导体之外 的导体相关联。
根据本发明的又一示例性实施方案，多相绝缘电气装置，包括 外壳，至少具有穿过其延伸的第一导体和第二导体，所述第一导体和 所述第二导体中的每个均与不同的电相位相关联；在所述外壳内的绝 缘气体和真空之一；第一电压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近 所述第一导体，用于感测与所述第一导体相关联的第一电压；第二电 压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第二导体，用于感测与 所述第二导体相关联的第二电压；以及处理器，其连接至所述第一电 压传感器和所述第二电压传感器，用于接收来自所述第一电压传感器 和所述第二电压传感器的输出，并用于通过对来自所述第一电压传感 器和所述第二电压传感器的所述输出受到的影响进行补偿来确定与所 述第 一导体和所述第二导体相关联的电压，所述影响与所述第 一导体 和所述第二导体中的、除了与其靠近的导体之外的导体相关联。
根据本发明的又一示例性实施方案，多相绝缘电气装置，包括 外壳，其具有穿过其延伸的第一导体和第二导体，所述第一导体和所 述第二导体中的每个均与不同的电相位相关联；在所述外壳内的绝缘 气体和真空之一；第一电流传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第一导体，用于感测与所述第一导体相关联的第一电流；第二电流 传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第二导体，用于感测与所
述第二导体相关联的第二电流；以及处理器，其连接至所述第一电流
传感器和所述第二电流传感器，用于接收来自所述第一电流传感器和 所述第二电流传感器的输出，并用于通过对来自所述第一电流传感器 和所述第二电流传感器的所述输出受到的影响进行补偿来确定与所述 第 一导体和所述第二导体相关联的电流，所述影响与所述第 一导体和 所述第二导体中的、除了与其靠近的导体之外的导体相关联。
用于气体绝缘开关装置的插入件，包括基本上呈环形的外部接 地导体；传导性或半传导性的内部接地板，其从所述基本上呈环形的 外部接地导体向内延伸；多个开口，形成在所述内部接地板中；以及 多个光纤光学电流传感器，穿过所述内部接地板延伸，每个所述光纤 光学电流传感器均围绕所述多个开口中的对应开口 。


附图示出了本发明的示例性实施方案，其中 图l示出了传统的单相(或者分离相)气体绝缘开关装置； 图2示出了三相气体绝缘开关装置的一部分，其外壳被除去； 图3示出了根据本发明示例性实施方案的三相气体绝缘开关装置
的横截面，该装置包括电压传感配置；
图4是示出了根据本发明示例性实施方案用于校准三相气体绝缘
开关装置的电压传感配置的方法的流程图5示出了根据本发明示例性实施方案的三相气体绝缘开关装置
的横截面，该装置包括电流传感配置；
图6示出了可用在本发明示例性实施方案中的示例性光纤光学电
流传感器；
图7是示出了根据本发明示例性实施方案用于校准三相气体绝缘 开关装置的电流传感配置的方法的流程图8示出了可结合本发明示例性实施方案使用的地电流传感器；
以及图9示出了根据本发明示例性实施方案的三相气体绝缘开关装置 的横截面，该装置包括简化的电流传感配置；
具体实施例方式
本发明的下述详细描述参考附图。在不同附图中的相同附图标记 代表相同或相似的元件。并且，下述详细描述并非限制本发明。本发 明的范围由权利要求限定。 电压传感配置
图3示出了根据本发明的示例性实施方案的三相GIS装置的横截 面22的正视图，该装置具有光学电压传感配置。该示例性横截面22 包括金属外层30和内部绝缘介质32,其中金属外层30接地，导体24、 26和28穿过内部绝缘介质32延伸。三个导体24、 26和28中的每个 分别与光学电压传感器34、 36和38相关联。在本发明的示例性实施 方案中，光学电压传感器34、 36和38嵌入在靠近其各自的导体24、 26和28的树脂层32中。在本说明书中，传感器"靠近"特定导体的 意思是该传感器距离另两个导体更远。
根据本发明的该示例性实施方案，光学电压传感器34、 36和38 可利用所谓的普克尔盒(Pockels cell)来实施。普克尔盒基于如下原 理工作，当光通过光电晶体(普克尔盒)时，光的偏振根据普克尔盒 所处电场的强度而改变，例如，从圆偏振变为椭圆偏振。在第5,029,273 号美国专利中描述了普克尔盒电压传感器的实例，其全部内容通过引 用并入本文。未在图3中示出的是，光纤将光传输至每个光学电压传 感器34、 36和38中的普克尔盒，并从普克尔盒中传出。同样未示出 的是，对从每个普克尔盒返回的光进行评估，以确定其在偏振上的相 应变化，该数据返回至数字数据处理装置("处理器")。
光学电压传感器34、 36和38中的每个的输出均可表示其各自所 处位置的电场，并因而基本上可表示其相应电导体24、 26和28的电 压。然而，尽管靠近其相应导体放置，但每个光学电压传感器的输出 都还将具有与由装置22内其它导体产生的电场相关联的影响。也就是 说，光学电压传感器34将检测主要基于由导体24产生的电场的电场强度，但其也将具有来自由导体26和28产生的电场的影响。同样， 光学电压传感器36和38将检测分别主要基于由导体26和28产生的 电场的电场强度，但也将受到来自其它导体的影响。
为了分别精确地确定与导体24、 26和28相关联的电压，可对来 自光学电压传感器34、 36和38的输出进行处理，以补偿来自于不邻 近的导体对其输出的影响。处理器(未示出)典型地放置在三相GIS 装置的外部，并通过光纤连接至光学电压传感器34、 36和38。根据 本发明的一个示例性实施方案，可对处理器从光学电压传感器接收的 数据进行如下处理，以确定该电压。首先，因为所检测的、与三个光 学电压传感器34、 36和38中的每个相关联的电压VI、 V2和V3为 来自三个电场中的每个的影响的函数，其中该三个电场由与三个导体 24、 26和28相关联的电压Pl、 P2和P3产生，因此该电压可表示为
<formula>formula see original document page 17</formula>
(1)
其中M是影响系数的3x3矩阵，其可写为:
<formula>formula see original document page 17</formula>
因此，为了确定分别与导体24、 26和28的电压P1、 P2和P3相 关联的实际电场(以及从该电场确定与其相关联的实际电压)，可确定 影响矩阵M的系数。在下文中，根据图4的流程图来描述确定所述系 凄史值的一个方法。
其中，在步骤40中，激发导体24(例如，通过对其施加测试电 压)，而将导体26和28接地。因此，在此时进行的电压读取提供了来 自每个光学电压传感器的、单独地作为影响结果的数据，该影响来自 在每个光学电压传感器的位置处与导体24的电压Pl相关联的电场。 在步骤41中，从光学电压传感器34、 36和38中的每个进行读取，以确定影响矩阵M的系数值a、 d和g,即，在与电压P1相关联的每个 电压传感器位置的电场对来自于三个光学电压传感器中的每个的输出 读取的影响。接下来，在步骤42中，激发导体26，而将导体24和28 接地。再一次，在步骤43中，从所有三个光学电压传感器34、 36和 38进4亍读取，以确定影响矩阵M的系数值b、 e和h，即，在每个光 学电压传感器的位置与电压P2相关联的电场对来自于三个光学电压 传感器中的每个的输出读取的影响。然后，在步骤44中，激发导体 28，而将导体24和26接地。在步骤45中，从三个光学电压传感器 34、 36和38的每个进行读取，以确定影响矩阵M的系数值c、 f和i, 即，在每个光学电压传感器的位置与电压P3相关联的电场对来自于三 个光学电压传感器中的每个的输出读取的影响。
一旦进行了该校准处理，对矩阵M确定的值便可用于在根据该本 发明的示例性实施方案操作的GIS装置的操作期间处理之后从光学电 压传感器34、 36和38的读取。利用该矩阵M的逆矩阵，在处理器中， 由光学电压传感器34、 36和38检测的电压VI、 V2和V3可用于补 偿来自其它导体的影响，这是通过利用影响矩阵的逆矩阵来变换所检 测的电压<formula>formula see original document page 18</formula>从而得到与根据该本发明示例性实施方案的GIS装置中的导体 24、 26和28中的每个相关联的实际电压(Pl、 P2和P3)。
电流传感配置
根据本发明的另一示例性实施方案，如图5所示，三相GIS装置 的横截面22包括光学电流传感配置。光纤光学电流传感器是基于法拉 第效应工作的。在导线中流动的电流感生^f兹场，该石兹场通过法拉第效 应，使在缠绕在载流导线周围的光纤中行进的光的偏振面旋转。安培 定律可以表述为I = # HdL (3) 其中，I是电流，H是磁场，而积分是在围绕载流导体的闭合路径 上进行的。
实践中，该原理可以在各种光纤光学电流传感电路中实施，图6 中示出了 一个实例，其中来自光源60的光通过耦合器61和偏振器62 传播至45度接头63,其中光被平均分为一直在光路的其余部分保持 的两个偏振态。压电双折射调制器64对所述两个偏振态中的光的相位 进行差分调制。该调制器由调制器信号发生器76驱动，调制器信号发 生器76提供具有方波或正弦波的周期性交替电信号。然后，光通过延 迟线65、模式转换器66和传感光纤67传播，其中模式转换器66将 两个线偏振态转换为两个圓偏振态。传感光纤67靠近载流导线69设 置。光从反射终端68反射，并通过光路顺其路径返回，最后到达探测 器70。开环信号处理器72将检测到的信号转换为输出74，输出74 可表示在导体24中流动的电流。应注意的是，这只是可结合本发明的 示例性实施方案使用的一个光纤光学电流传感电路的实例。这些与光 学电流传感器本身相关的原理以及其它的普通细节，在1997年7月1 日^^又给发明人James N. Blake的题为"Fiber Optic Interferometric Circuit and Magnetic Field Sensor"(光纤干涉测量电路和》兹场传感器) 的第5，644,397号美国专利中；在1997年12月9日授权给发明人James N. Blake 的题为"Fiber Optics Apparatus and Method for Accurate Current Sensing"(用于精确的电流传感的光纤装置和方法)的第 5，696，858号美国专利中；以及James N. Blake的题为"Fiber Optics Current Sensor"(光纤电流传感器)的第6,188,811号美国专利中描述， 上述专利的全部内容通过引用而并入本文。
然而，这种技术在三相的GIS装置中的直接应用出现了某些挑战。 如图6所示，传感光纤67需要完全围绕其电流正被测量的导体69。 然而，填充该GIS装置的外壳20的气体造成了对传感光纤不利的恶 劣环境。因此，用外壳20内的各自的传感光纤来围绕导体24、 26和 28可能并不实际。此外，在导体24、 26和28之间的高电场区域中伸 展光纤带来了挑战和复杂性。因此，回到图5，根据本发明的示例性实施方案，提供了与三相 的GIS装置的三个导体24、 26和28相关耳关的三根传感光纤54、 56
例如在图6中示出的光纤光学传感电路或其变体，并且其共同地由相 应的标号55、 57和59表示)。在该示例性实施方案中,传感器放置在 横截面22的外金属层30内(尽管本发明并不限于此)，这是因为相比 于与绝缘层32相关联的膨胀系数，外金属层30的膨胀系数可呈现对 传感光纤更好的机械环境。
如在上述的电压传感配置中那样，出现了这样的问题，即，传感 光纤54、 56和58中的每根均将接收到与三相GIS装置中所有三个导 体24、 26和28相关联的磁场的影响。因此，对来自三个电流传感器 55、 57和59中的每个的输出进行补偿是很有用的，从而使其独立地 对流过其各自的导体24、 26和28的电流进行追踪。
与前述技术类似的技术可用来对电流传感电路55、 57和59中的 每个进行校准。具体地，由每个传感器测量的电流Il、 12和I3与由穿 过导体24、 26和28的电流I1'、 12'和13'产生的磁场的关系由下式表 示<formula>formula see original document page 20</formula>(4)
其中N是影响系数的3x3矩阵，其可写为
a6c
因此，为了确定分别与导体24、 26和28相关:^关的实际电流ir、 12'和I3',可确定影响矩阵N的系数。在下文中，关于图7的流程图来 描述确定所述系数值的 一 个方法。
其中，在步骤80中，激发导体24(例如通过对其施加测试电压)， 而导体26和28为断路。因此，在此时进行的电流读取提供了来自每个光学电流传感器的、单独地作为影响结果的数据，该影响来自在每
个光学电流传感器的位置处与导体24的电流ir相关联的磁场。在步
骤81中，从电流传感电路55、 57和59中的每个进行读取，以确定影 响矩阵N的系数值a、 d和g,即，在与电流Il'相关联的每个电流传 感器位置的磁场对来自于三个光学电流传感器中的每个的输出读取的 影响。接下来，在步骤82中，激发导体26，而导体24和28为断路。 再一次，在步骤83中，从所有三个电流传感电路55、 57和59进行读 取，以确定影响矩阵N的系数值b、 e和h,即，在与电流I2'相关联 的每个电流传感器的位置的磁场对来自于三个光学电流传感器中的每 个的输出读取的影响。然后，在步骤84中，激发导体28,而导体24 和26为断路。在步骤85中，从每个电流传感电路55、 57和59进行 读取，以确定影响矩阵N的系数值c、 f和i,即，在与电流B'相关联 的每个电流传感器位置的磁场对来自于三个光学电流传感器中的每个 的输出读取的影响。
一旦进行了该校准处理，对矩阵N确定的值便可用于在根据该本 发明的示例性实施方案操作的GIS装置的操作期间处理之后从电流传 感电路55、 57和59的读取。利用该矩阵N的逆矩阵，在处理器中， 由电流传感电路55、 57和59检测的电流II 、 12和13可用于通过计算 下式补偿来自其它导体的影响
<formula>formula see original document page 0</formula>/3
(5)
从而得到与根据该本发明示例性实施方案的GIS装置中的导体 24、 26和28中的每个相关联的实际电流。
根据本发明的另 一 示例性实施方案，与前述的电流传感配置相关 联的电流读取通过考虑来自与地电流相关联的磁场的影响而得到进一 步改进，该地电流可沿GIS装置的外金属层30的外部载流。为了进 一步补偿由传感光纤54、 56和58获得的地电流的影响，如图8所示， 可提供地电流传感器来测量地电流。其中，地传感器88读取沿外金属层30行进的地电流，并将该地电流报告至处理器89,处理器89接收 来自于电流传感器55、 57和59的读取。该电流读取可包含在另一变 换矩阵等式系统(四个等式，四个未知数)中，以除去与来自光学电 流传感器的读取的地电流相关联的磁场的影响。
图9示出了三相电流传感器系统的另一实施方案。在该实施方案 中，地导体30在相导体之间延伸，在多个相之间为光纤光学电流传感 器有效地建立了低电场路径。因而，可以将光纤光学电流传感器54、 56和58绕各自的相布线，完全围绕(以充足的匝数)其相应导体24、 26和28中的每个，并根据等式(3)中给出的安培定律来独立地测量 其相应的电流。在这种情况下，矩阵N及其逆矩阵N"有效地为单位 矩阵，即，11=11', 12=12'以及13=13'。导体24、 26和28可分別通过绝 缘体90、 92和94绝缘，绝纟彖体90、 92和94可为绝纟彖气体或者固体 绝缘体。绝缘体90、 92和94可嵌入在传导的或半传导的接地板96 中，接地板96可又由接地导体98封装。如图9所示的所产生的环结 构可插到图2的GIS外壳内任何位置，例如，通过插入具有图9所示 结构的环并将多个部件栓接在一起。在没有将光纤直接暴露至例如绝 缘气体的情况下，这提供了在端帽内放置光学电流传感器的可选方法， 并提供了制造灵活性。根据另一示例性实施方案，在环内使用的光纤 可用类似于聚醚醚酮(PEEK)的硬塑料来涂覆，以保护光纤。
根据本发明的示例性实施方案，电流传感器可放置在GIS装置中 的多个位置，例如，在端帽内、在靠近端帽的环中或者GIS部分的任 何其它位置。根据本发明的另一示例性实施方案，可在GIS装置的外 部设置磁屏蔽，以防止光纤光学电流传感器受到该装置外部的磁场的 影响。
上述的示例性实施方案旨在对本发明的各方面举例说明，而并非 对本发明的限制。因此，本发明能够具有许多具体实施方式
的变体， 这些变体可以由本领域技术人员从这里包含的描述中得到。例如，尽 管上述的示例性实施方案涉及气体绝缘装置，但是也可利用真空来代 替绝缘气体。作为另一实例，尽管前述实施方案是对于三相的系统描 述的，^旦其也可应用于2相或任何其它的多导体系统。所有这些变体和修改都被认为是在由权利要求所限定的本发明的范围和精神之内。 在本申请说明书中使用的元件、行为或说明，均不应当解释为本发明 的限制或必要的，除非被详细地如此描述。同样，如这里所使用的，
冠词"a"旨在包括一个或更多项目。
权利要求
1.三相绝缘电气装置，包括外壳，具有穿过其延伸的第一导体、第二导体和第三导体，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的每个均与不同的电相位相关联；在所述外壳内的绝缘气体和真空之一；第一电压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第一导体，用于感测与所述第一导体相关联的第一电压；第二电压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第二导体，用于感测与所述第二导体相关联的第二电压；第三电压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第三导体，用于感测与所述第三导体相关联的第三电压；以及处理器，其连接至所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器，用于接收来自所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器的输出，并用于通过对来自所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器的所述输出受到的影响进行补偿来确定与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体相关联的电压，所述影响与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的、除了与其靠近的导体之外的导体相关联。
2. 如权利要求1所述的三相绝缘电气装置，其中，所述第一电压 传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器为光学传感器。
3. 如权利要求2所述的三相绝缘电气装置，其中，所述第一电压 传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个均为普 克尔盒光学传感器。
4. 如权利要求1所述的三相绝缘电气装置，其中，所述处理器通 过利用预定的影响矩阵变换所述输出来进行所述补偿。
5.如权利要求4所述的三相绝缘电气装置，其中，所述变换步骤 包括计算—n —尸3其中，Pl、 P2和P3分别为与所述第一导体、所述第二导体和所 述第三导体相关联的电压，M"为所述预定的影响矩阵，VI、 V2和 V3分别为来自所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三 电压传感器的电压输出。
6. 用于感测与三相绝缘电气装置中的导体相关联的电压的方法， 所述方法包括以下步骤利用靠近第一导体的第一电压传感器来感测与所述第一导体相关 联的第一电压，其中所述第一导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第二导体的第二电压传感器来感测与所述第二导体相关 联的第二电压，其中所述第二导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第三导体的第三电压传感器来感测与所述第三导体相关 联的第三电压，其中所述第三导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸； 以及为所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压补偿所感测到的 影响，所述影响与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的、 除了与所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传 感器各自靠近的导体之外的导体相关联。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，所述第一电压传感器、所述 第二电压传感器和所述第三电压传感器为光学传感器。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个均为普克尔盒光学传 感器。
9. 如权利要求6所述的方法，其中，通过利用预定的影响矩阵变 换所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压来进行所述补偿步骤。
10. 如权利要求9所述的方法，其中，所述变换步骤包括计算 <formula>formula see original document page 4</formula>其中，Pl、 P2和P3分别为与所述第一导体、所述第二导体和所 述第三导体相关联的电压，M"为所述预定的影响矩阵，VI、 V2和 V3分别为来自所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三 电压传感器的电压输出。
11.三相绝缘电气装置，包括外壳，具有穿过其延伸的第一导体、第二导体和第三导体，所述 第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的每个均与不同的电相位相关联；在所述外壳内的绝缘气体和真空之一；第一电流传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第一导体， 用于感测与所述第一导体相关联的第一电流；第二电流传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第二导体， 用于感测与所述第二导体相关联的第二电流；第三电流传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第三导体， 用于感测与所述第三导体相关联的第三电流；以及处理器，其连接至所述第一电流传感器、所述第二电流传感器和 所述第三电流传感器，用于接收来自所述第一电流传感器、所述第二 电流传感器和所述第三电流传感器的输出，并用于通过对来自所述第一电流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流传感器的所述输 出受到的影响进行补偿来确定与所述第一导体、所述第二导体和所述 第三导体相关联的电流，所述影响与所述第一导体、所述第二导体和 所述第三导体中的、除了与其靠近的导体之外的导体相关联。
12. 如权利要求11所述的三相绝缘电气装置，其中，所述第一电 流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流传感器为光学传感器。
13. 如权利要求12所述的三相绝缘电气装置，其中，所述第一电 流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流传感器中的每个均包 括传感光纤，所述传感光纤放置在所述外壳中，并靠近各自的所述第 一导体、所述第二导体和所述第三导体。
14. 如权利要求13所述的三相绝缘电气装置，其中，所述传感光 纤沿所述三相气体绝缘装置的外金属层放置，并且至少部分地相互重 叠。
15. 如权利要求11所述的三相绝缘电气装置，其中，所述处理器 通过利用预定的影响矩阵变换所述输出来进行所述补偿。
16. 如权利要求15所述的三相绝缘电气装置，其中，所述变换步 骤包括计算<formula>formula see original document page 5</formula>其中，ir、 12'和i3'分别为与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体相关联的电流，N"为所述预定的影响矩阵，II、 12和I3分 别为来自所述第 一 电流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流 传感器的电流输出。
17. 如权利要求11所述的三相绝缘电气装置，其中，所述处理器 进一步对所述输出补偿由与所述装置负载的地电流相关联的磁场产生 的影响。
18. 用于感测与三相绝缘装置中的导体相关联的电流的方法，所 述方法包括以下步骤利用靠近第 一导体的第 一电流传感器来感测与所述第一导体相关 联的第一电流，其中所述第一导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第二导体的第二电流传感器来感测与所述第二导体相关 联的第二电流，其中所述第二导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸；利用靠近第三导体的第三电流传感器来感测与所述第三导体相关 联的第三电流，其中所述第三导体穿过所述三相绝缘电气装置延伸； 以及为所述第 一电流、所述第二电流和所述第三电流补偿所感测到的 影响，所述影响与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的、 除了与所述第 一电流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流传 感器各自靠近的导体之外的导体相关联。
19. 如权利要求18所述的方法，其中，所述第一电流传感器、所 述第二电流传感器和所述第三电流传感器为光学传感器。
20. 如权利要求19所述的方法，其中，所述第一电流传感器、所 述第二电流传感器和所述第三电流传感器中的每个均包括传感光纤， 所述传感光纤放置在外壳中，并靠近各自的所述第一导体、所述第二 导体和所述第三导体。
21. 如权利要求20所述的方法，其中，所述传感光纤沿所述三相 绝缘电气装置的外金属层放置，并且至少部分地相互重叠。
22. 如权利要求18所述的方法，其中，通过利用预定的影响矩阵 变换所述第一电流、所述第二电流和所述第三电流来进行所述补偿步 骤。
23. 如权利要求22所述的方法，其中，所述变换步骤包括计算<formula>formula see original document page 7</formula>其中，ir、 12'和13'分别为与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体相关联的电流，N"为所述预定的影响矩阵，II、 12和13分 别为来自所述第 一电流传感器、所述第二电流传感器和所述第三电流 传感器的电流输出。
24. 如权利要求18所述的方法，其中，所述补偿步骤还包括为所述电流补偿由与所述电气装置负载的地电流相关联的磁场产 生的影响。
25. 如权利要求4所述的三相绝缘电气装置，其中，所述预定的 影响矩阵通过以下步骤确定激发所述第 一导体并将所述第二导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第一电压相关联的电场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第二导体并将所述第一导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第二电压相关联的电场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第三导体并将所述第一导体和所述第二导体接地；以及 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第三电压相关联的电场产 生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值。
26. 如权利要求9所述的方法，其中，所述预定的影响矩阵通过 以下步骤确定激发所述第 一导体并将所述第二导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第一电压相关联的电场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第二导体并将所述第 一导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第二电压相关联的电场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第三导体并将所述第一导体和所述第二导体接地以及 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第三电压相关联的电场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值。
27. 如权利要求15所述的三相绝缘电气装置，其中，所述预定的 影响矩阵通过以下步骤确定激发所述第 一导体并将所述第二导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第 一电流相关联的磁场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第二导体并将所述第一导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第二电流相关联的磁场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第三导体并将所述第一导体和所述第二导体接地以及 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第三电流相关联的磁场产 生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值。
28. 如权利要求22所述的方法，其中，所述预定的影响矩阵通过 以下步骤确定激发所述第一导体并将所述第二导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第一电流相关联的磁场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第二导体并将所述第 一导体和所述第三导体接地； 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第二电流相关联的磁场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值；激发所述第三导体并将所述第一导体和所述第二导体接地；以及 从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器和所述第三电压传感器中的每个进行读取，以确定与由与所述第三电流相关联的磁场产生的影响相关联的所述预定的影响矩阵的系数值。
29. 多相绝缘电气装置，包括外壳，至少具有穿过其延伸的第一导体和第二导体，所述第一导 体和所述第二导体中的每个均与不同的电相位相关联； 在所述外壳内的绝缘气体和真空之一；第一电压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第一导体， 用于感测与所述第一导体相关联的第一电压；第二电压传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第二导体， 用于感测与所述第二导体相关联的第二电压；以及处理器，其连接至所述第一电压传感器和所述第二电压传感器， 用于接收来自所述第一电压传感器和所述第二电压传感器的输出，并 用于通过对来自所述第一电压传感器和所述第二电压传感器的所述输 出受到的影响进行补偿来确定与所述第一导体和所述第二导体相关联的电压，所述影响与所述第一导体和所述第二导体中的、除了与其靠 近的导体之外的导体相关联。
30. 多相绝缘电气装置，包括外壳，其具有穿过其延伸的第一导体和第二导体，所述第一导体 和所述第二导体中的每个均与不同的电相位相关联； 在所述外壳内的绝缘气体和真空之一；第一电流传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第一导体， 用于感测与所述第一导体相关联的第一电流；第二电流传感器，其放置在所述外壳内，并靠近所述第二导体， 用于感测与所述第二导体相关联的第二电流；以及处理器，其连接至所述第一电流传感器和所述第二电流传感器， 用于接收来自所述第 一电流传感器和所述第二电流传感器的输出，并 用于通过对来自所述第一电流传感器和所述第二电流传感器的所述输 出受到的影响进行补偿来确定与所述第一导体和所述第二导体相关联 的电流，所述影响与所述第一导体和所述第二导体中的、除了与其靠 近的导体之外的导体相关联。
31. 用于气体绝缘开关装置的插入件，包括 基本上呈环形的外部接地导体；传导性或半传导性的内部接地板，其从所述基本上呈环形的外部 接地导体向内延伸；多个开口，形成在所述内部接地板中；以及多个光纤光学电流传感器，穿过所述内部接地板延伸，每个所述 光纤光学电流传感器均围绕所述多个开口中的对应开口 。
全文摘要
本发明描述了具有光学电压和/或电流传感器的多相气体绝缘电开关装置。对来自非相关导体的传感器读取数据的影响提供了补偿。
文档编号G01R31/00GK101617237SQ200780035372
公开日2009年12月30日 申请日期2007年7月30日 优先权日2006年7月31日
发明者法努士·拉马蒂安, 詹姆士·N·布莱克 申请人:尼克斯特法斯T&D公司