专利名称：断路器的同步闭合方法
技术领域：
本发明涉及液压控制断路器同步闭合控制的改进，特别是安置于交流电网中的超高压断路器。
当该断路器在交流电网络中的负载上闭合时，在大多数情况下能够观察到瞬态电流和/或电压。
该工作状态的振幅一方面决定于负载特性(线路，电抗，变压器，电容器组，…)，另一方面决定于电源接通时电压瞬态时间。
为减小这种造成网络过载电压和/或过载电流的过渡状态，人们已经设计出被称为同步的闭合控制，闭合断路器每一极以使得控制与电压瞬态时间同步，瞬态电压和电流为零。在
图1的例子中，如果由t2标明的电源接通瞬间与电压达到极限值Vmax的瞬间同步，则电抗分流器的电源接通对于电流过渡状态是最优的电流将在t2瞬间在负载上建立，不会有任何过渡状态并遵循正弦定律I=Imaxsinω(t-t2)，该结果也可以通过从控制接收极闭合指令的t0标记的瞬间利用两个适当的连续延时来获得从电压为零的瞬间t1开始计算的延时K1在理论上是常数的延时K2，对应于极在瞬间t2闭合所需要的时间间隔，它自瞬间t1开始计算。该延时基本上与操作断路器触点的机械时间K2′及在极触点间建立的电弧的预触发时间K2＂(它总是恒定的)相联系。
因此断路器极的同步闭合的结果在时间上取决于断路器液压控制的稳定工作时间K2′。在例子中，对于60Hz的网络以及在电抗上的闭合，可接受的最大电流的过渡状态要求以精确地小于或等于1ms在最大电压Vmax时闭合。
在使用被称为“非常冷”的油的液压控制断路器时，可以看到在操作频繁时机械时间K2′的重复性在-40℃～+50℃的温度范围内能够保证需要的精确性。相反，如果断路器在较长的时间内保持在开启状态(例如几个月)，经验表明在该等待期间后的第一次闭合的机械时间K2′为一个与同步闭合不相容的错误所破坏。该错误的原因与负责保证液压控制千斤顶输出杆密封的合成橡胶密封垫圈的被称为“胶粘”的现象相联系。该困难与影响该错误的参数同样重要，这些参数除了等待时间外还有许多并且不为人所知。
本发明的目的在于以一种简单的方法克服该困难。
为此，本发明提供了一种安置于交流电网络中的液压控制断路器同步闭合的方法，该方法在于对于断路器的每一极，在通过静态开关与液压控制相连的微控制器中执行下列步骤依据接收闭合指令，控制静态开关以保证所述极的闭合；等待一个指明所述极已在开启和闭合位置之间有某一位移的信号；依据接收所述信号，控制静态开关以保证所述极的开启；探测在网络上电压何时通过零值；在控制静态开关以保证所述极闭合之前等待自所述探测开始计算的某一时间间隔，实现所述极完全闭合的该时间间隔，与网络上的电压达到由要通电的负载特征所决定的特征值，例如电抗分流器情况下的极值的瞬间相一致。
更好地，如果需要更高的同步闭合精度，序列——控制静态开关以闭合所述极；等待一个指明所述极已在开启和闭合位置之间有某一位移的信号；依据接收所述信号控制静态开关以保证开启所述极——被重复几次。如果微控制器在该序列中测量控制静态开关以闭合所述极的瞬间以及接收所述极已在其开启和闭合位置之间有某一位移的指示信号的瞬间之间的时间，并且重复该序列直到所述的被测时间等于一个规定值，其精度还可以改进。
根据本发明方法的应用将在下面详细描述并在附图上示出。
图1以非常简略的形式示出了根据交流电网络上电压和电流的闭合控制的临界瞬间。
图2以非常简略的形式示出了应用本发明方法在通电负载是电抗的情况下断路器闭合数字同步控制的结构。
图3是在电抗上该同步闭合数字控制的流程图。
在图1上，我们可以看到，t0对应于控制接收到闭合指令的瞬间；t2对应于与电压V(t)为一个特征值的瞬间同步的极闭合执行瞬间；t1对应于液压控制为闭合极而动作的瞬间；K1和K2在前面已经解释过了。K2一般预先建立在试验测量的基础上。K1在下列关系的基础上计算得到K1+K2是网络上电压周期四分之一的倍数；K1是正值。在例子中，对于50Hz的网络，如果K2是17ms,K1就是3ms。
图2以非常简略的形式示出带有固定动力触点2和活动触点3的断路器的极1的数字结构同步闭合控制。活动触点在极中通过操纵杆4来移动，该操纵杆4通过带有环形密封垫圈6的千斤顶5驱动。千斤顶液压控制包括在电动阀门12,13上工作的线圈10,11。准确地说，闭合控制基本上包括一个通过静态开关8,9与线圈10,11相连的微控制器7。微控制器还同与活动触点位移有关的位置传感器14和15相连。该控制的数字化结构在专利FR-2692085中有更为具体的描述。这种闭合控制正常的运行如下。当极是开启时，位置传感器14向微控制器7发送表明极处于开启状态的ACO信号而控制器维持静态开关8和9开启。
当微控制器接收到一个闭合指令F时，它发送一个SIC信号以闭合静态开关9，从而线圈11供电以及启动闭合电动阀门13。千斤顶5驱动与活动触点连接的杆4。活动触点3的一段位移去激活传感器14，例如对于总行程170mm的12mm移动，这可以通过不再接收ACO信号的微控制器7来探测。微控制器停止向从而开启的静态开关9发送SIC信号，但由于未示出的液压反作用，它不同样的闭合仍处于开启状态电动阀门13。
当千斤顶的行程是使活动触点闭合并达到其最终行程的约12mm时，传感器15提供一个为微控制器7所探测的ACC信号。传统的闭合操作完成。当微控制器接收到开启信号O时，它通过信号SIO控制静态开关8的闭合，从而向线圈10供电，它激活开启电动阀门12。极的开启以对于传感器14和15与闭合对称的方式实现。
现在概略性地参考图3的瞬态和步骤，极1在电抗上消除封接6胶粘效应的同步闭合以下列方式实现。
在瞬态T1，根据接收到闭合指令F和表明极处于开启状态的信号ACO，微控制器(步骤30)向静态开关9发送SIC信号，该开关9启动闭合电动阀门13并且启动时钟H。
在瞬态T2，根据探测到不再接收ACO信号，该ACO信号的缺失表明极不再开启，微控制器7停止测量时间dT的时钟H，停止向静态开关9发送闭合信号SIC，并且向静态开关8发送开启信号SIO一个约30ms的足够长的K3时间，也就是说足够获得极的完全闭合的时间(步骤31)。等待时间dT根据封接6的胶粘效应可以或长或短。要注意到微控制器在千斤顶成功地克服了该胶粘效应后就通过瞬态T2，也就是说当杆4行进了至少12mm的行程。
在瞬态T3，根据探测接收表明极开启的信号ACO，微控制器将所测量的时间dT与一个参考阈值TREF比较(步骤32)。在该步骤中，微控制器7可以计算前面指出的延时K1。
在瞬态T4，如果dT大于TREF，微控制器7重新在步骤30处理。要注意到，该循环可以重复必要的次数，直到获得一个能够保证完全消除千斤顶封接胶粘效应的恒定值dT。
在瞬态T5，如果dT小于或等于TREF并且微控制器探测到网络电压V(t)在零值上通过(该电压在与微控制器相连的转换器16中被数字化)，继续步骤33的处理，其中微控制器启动延时K1。
在瞬态T6，当延时K1到期时微控制器向静态开关9发送(步骤34)闭合信号SIC，该静态开关启动电动阀门13以使极同步闭合。
在瞬态T7，根据探测到没有接收到ACO信号，该AC信号的缺失表明极不再开启，微控制器停止向静态开关9发送(步骤35)闭合信号SIC。
应当明白，根据本发明的方法可以在传感器14,15间安置一个辅助传感器，以允许在消除胶粘效应序列中有更大的千斤顶行程游移。特别地，由该附加传感器提供的信号能够用于调整时间dT。另外，微控制器可非常容易地编程，根据例如温度，千斤顶油压，用于电动阀门线圈10和11上的电压+T-T等参数实时校正延时K2，以获得更加精确的同步闭合。
权利要求
1．一种连接在交流电网络中的液压控制断路器同步闭合的方法，对于断路器的每一极，在通过静态开关(8,9)与液压控制(10,11,12,13)相连的微控制器(7)中执行下列步骤依据接收(T1)闭合指令(F)，控制(30)静态开关(SIC)以保证所述极的闭合；等待一个指明所述极已在其开启和闭合位置之间有某一位移的信号(ACO)；依据接收所述信号(T2)，控制(31)静态开关(SIO)以保证所述极的开启；探测(T5)网络上电压的通过零值；在控制(34)静态开关(SIC)以保证所述极闭合之前等待自所述探测开始计算的某一时间间隔，实现所述极完全闭合的该时间间隔与这样的一个瞬间相一致在该瞬间中网络上的电压达到由要被通电的负载特性所决定的特征值。
2．根据权利要求1所述的方法，其中序列——控制静态开关以闭合所述极；等待一个指明所述极已在开启和闭合位置之间有某一位移的信号；依据接收所述信号控制静态开关以保证开启所述极——被重复几次。
3．根据权利要求2所述的方法，其中微控制器在该序列中测量(32)控制静态开关以闭合所述极的瞬间以及接收指明所述极已在其开启和闭合位置之间有某一位移的信号的瞬间之间的时间(dT)，并且重复该序列直到所述的被测时间等于一个规定值。
全文摘要
一种连接在交流电网络中的液压控制断路器同步闭合的方法,对于断路器的每一极,在通过静态开关与液压控制相连的微控制器中执行下列步骤:依据接收闭合指令,控制静态开关以保证所述极的闭合;等待一个指示所述极已在开启和闭合位置之间有某一位移的信号;依据接收所述信号,控制静态开关以保证所述极的开启;探测网络电压通过零值;在控制静态开关以保证所述极闭合之前等待自所述探测开始计算的某一时间间隔,实现所述极完全闭合的该时间间隔与网络上的电压达到由要被通电的负载特性所决定的特定值的瞬间相一致。
文档编号H01H33/32GK1226735SQ99101059
公开日1999年8月25日 申请日期1999年1月12日 优先权日1998年1月12日
发明者热哈德·埃贝尔索尔 申请人:阿尔斯托姆T＆D公司