多断口高压断路器、控制方法、装置及电子设备与流程

1.本技术涉及高压开关领域，具体涉及一种多断口高压断路器、控制方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.随着我国电网电压等级的不断提升，很多交流断路器采用了多个断口串联的方式提高绝缘能力，同时降低分合闸的时间。在直流断路器中也同样采用了多个断口串联的形式，最多可达到10个开关断口串联。
3.虽然通过多个开关断口串联方式的断路器可满足高压绝缘要求，并缩短了每个开关断口的行程，降低了机械动作时间，但同时也带来了断口之间电压分布不一致性的问题。由于每个开关断口存在对地的寄生电容，会导致处于高压端的开关断口承受的电压最大，低压端的开关断口承受的电压最低。这种分压不均的情况极易造成处于高压端的开关断口首先发生击穿，然后导致后续多个开关断口的雪崩式击穿，最后整个断路器开断失败。
4.为解决上述问题，通常采用在每个断口上并联均压电容的措施降低分压不均匀，并联的均压电容的容值大小直接决定了分压的一致性。电容的容值越大均压越好，但容值越大不仅成本和体积大，且还会严重影响开关断口的熄弧和绝缘恢复能力，降低了断路器处理短路电流的开断能力。
5.在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本技术提供了一种多断口高压断路器、控制方法、装置及电子设备，能实现可区分出短路故障发生的方向，通过设置延时分闸开断口，使得高压端的开关断口具备更大的绝缘开距，从而不需要在每个开关断口上并联均压电容或并联容值较小的电容即可实现高电压开断。
7.本技术技术方案的特征和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
8.据本技术的一方面，提出一种多断口高压断路器，包括：开关，开关具有多个开关断口并且相互电性级联；电流互感器，相邻于开关设置，用于采集电流信息；电压互感器，相邻于开关和电流互感器设置，采集电压信息；以及控制器，包括：a/d转换单元，转换电流信息和电压信息为数字量信息；控制单元，接收外部保护控制装置的动作信号，同时接收a/d转换单元的数字量信息；控制接口，接收控制单元发出的控制信号，控制多个开关断口单独进行分合闸动作。
9.根据一些实施例，控制接口与多个开关断口的操作机构连接。
10.根据一些实施例，控制单元包括：现场可编程门阵列芯片fpga、复杂可编程逻辑器件cpld或者数字信号处理可编程器件dsp。
11.据本技术的另一方面，提出一种多断口高压断路器的控制方法，多断口高压断路器包括具有多个开关断口的开关，包括：采集开关的相同侧的电流信号和电压信号；根据电流信号和电压信号确定电信号特征值；将电信号特征值与基准特征值对比，确定短路故障发生位置相对于开关的位置关系；根据位置关系，从开关距离短路故障发生位置的最远端开始，依次延时使多个开关断口断开。
12.根据一些实施例，在根据电流信号和电压信号确定电信号特征值之前，还包括：将电流信号和电压信号转换成电流数字量信号和电压数字量信号。根据一些实施例，电信号特征值包括电流信号与电压信号之间的相位夹角。
13.根据一些实施例，电信号基准特征值包括电流信号与电压信号之间的相位夹角。
14.根据一些实施例，依次延时的时间为毫秒级。
15.根据一些实施例，依次延时的间隔时间不完全相同。
16.据本技术的另一方面，提出一种多断口高压断路的控制装置，包括：采集模块，用于采集开关的相同侧的电流信号和电压信号；提取模块，用于根据电流信号和电压信号确定电信号特征值；确认模块，用于将电信号特征值与基准特征值对比，确定短路故障发生位置相对于开关的位置关系；执行模块，用于根据位置关系，从开关距离短路故障发生位置的最远端开始，依次延时使多个开关断口断开。
17.根据本技术的一方面，提出一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上文的方法。
18.根据本技术的技术方案，通过多个断口串联实现高压开断，并设置电流互感器、电压互感器以及控制器，首先可区分出短路故障发生的方向，然后通过控制器的控制接口下发指令，先打开距离故障方向远端的高压端断口，再分别延时设置按从高压到低压方向逐一打开断口，保证高压端的开关断口具备更大的绝缘开距，从而不需要在每个开关断口上并联均压电容或并联容值较小的电容即可实现高电压开断。
19.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本技术要求保护的范围。
21.图1示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器原理示意图；
22.图2示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器控制方法流程示意图；
23.图3示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器动作示意图；
24.图4示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器动作示意图；
25.图5示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器的控制装置的模块图；
26.图6示出根据一示例性实施例的多断口高压断路的控制装置的电子设备框图。
具体实施方式
27.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
28.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现步骤、材料或者操作。
29.此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
30.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
31.很多交流断路器采用了多个断口串联的方式提高绝缘能力，同时降低分合闸的时间。在直流断路器中也同样采用了多个断口串联的形式，最多可达到10个开关断口串联。
32.虽然通过多个开关断口串联方式的断路器可满足高压绝缘要求，并缩短了每个开关断口的行程，降低了机械动作时间，但同时也带来了断口之间电压分布不一致性的问题。由于每个开关断口存在对地的寄生电容，会导致处于高压端的开关断口承受的电压最大，低压端的开关断口承受的电压最低。这种分压不均的情况极易造成处于高压端的开关断口首先发生击穿，然后导致后续多个开关断口的雪崩式击穿，最后整个断路器开断失败。
33.图1示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器原理示意图。
34.如图1所示，多断口高压断路器100包括：开关101且具有多个开关断口并且相互电性级联；电流互感器103，相邻于所述开关101设置，用于采集电流信息；电压互感器104，相邻于所述开关101和所述电流互感器103设置，采集电压信息；以及控制器102包括：a/d转换单元1021，转换所述电流信息和所述电压信息为数字量信息；控制单元1022，接收外部保护控制装置105的动作信号，同时接收所述a/d转换单元1021的数字量信息；控制接口1023，接收所述控制单元1022发出的控制信号，控制所述多个开关断口单独进行分合闸动作，所述控制接口1023与所述多个开关断口的操作机构连接。
35.根据实施例，开关101包括n个开关断口，n大于等于2并且n个开关断口相互串联，实现高压扩展。
36.电流互感器103和电压互感器104与控制器102的a/d转换单元1021连接，将采集模拟电信号发送给a/d转换单元1021。
37.控制器102的控制单元1022接收外部保护控制装置105动作信号，还接收来自a/d转换单元1021的电流电压的数字信号，同时与控制器102的控制接口1023连接，发送n个断口的动作指令给开关101对应的n个开关断口。
38.控制器102的控制接口1023分别与n个开关断口连接，向每个开关断口发送动作指令并接收开关断口的状态信息，将状态信息发送给控制器102的控制单元1022。
39.控制单元1022还可以为现场可编程门阵列芯片fpga、复杂可编程逻辑器件cpld或者数字信号处理可编程器件dsp，在本技术不限于此。
40.图2示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器控制方法的流程示意图。
41.参见图2，首先，根据实施例，在s201，电流互感器103和电压互感器104采集电流、电压的模拟电信号，上送到控制器102的a/d转换单元1021。
42.在s203，控制器102的a/d转换单元1021将采集到的电流、电压模拟电信号后处理成数字量信号，并发送给控制器102的控制单元1022。
43.在s205，控制单元1022对正常情况下电流、电压基准特征值，即相位夹角进行检测并存储，本技术并不局限于此，基准特征值也可以是其他不同于相位角的参数，并对短路故障情况下电流、电压特征值，即相位夹角进行检测，通过与正常情况下的特征值对比，即夹角对比，判断短路故障发生点位置。
44.在s207，控制器102的控制单元1022接收到外部控制保护装置105跳闸动作指令，并根据在s205判断出的短路故障发生方向，经过s209的同时满足s207和s209条件，进入s210向控制器102的控制接口1023发送远离短路故障位置的高压端断口跳闸指令，然后分别延时δt时间依次从远离短路故障位置的高压端开始向每个开关的断口发送跳闸指令。
45.根据以上实施例，通过判断断路故障发生点位置，即首先可区分出短路故障发生的方向，然后通过控制器先打开离故障方向较远的高压端断口，再分别延时一定时间按从高压到低压逐一打开断口，使得高压端的开关断口具备更大的绝缘开距。
46.图3示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器动作示意图。
47.如图3所示，根据示例实施例，以电流方向为正，当系统发生的短路故障300位于高压开关101的右方向时，电流互感器103和电压互感器104采集到短路故障信号上送给控制器102的a/d转换单元1021；控制器102的a/d转换单元1021将该信号完成转换后发送给控制器102的控制单元1022。
48.控制器102的控制单元1022对故障时的电流电压信号相位夹角进行计算并与系统正常情况下的相位夹角进行比较，此时由于短路故障发生在电流的正方向，正常情况下与短路故障情况下的电流电压相位夹角未发生改变，因此可以判定故障位于高压断路器的正方向。
49.控制器102的控制单元1022通过控制接口1023发送第一开关断口1011的分闸指令，延时δt1后再陆续向第二开关断口1012至第n开关断口101n发送分闸指令,开关断口1012至101n之间的延时间隔为δt2，开关断口1012至101n之间的延时间隔可互不相同。
50.图4示出根据一示例性实施例的多断口高压断路器动作示意图。
51.如图4所示，根据示例实施例，以电流方向为正，当系统发生的短路故障400位于高压开关101的左方向时，电流互感器103和电压互感器104采集到短路故障信号上送给控制器102的a/d转换单元1021，控制器102的a/d转换单元1021将该信号完成转换后发送给控制器102的控制单元1022。
52.控制器102的控制单元1022对故障时的电流电压信号相位夹角进行计算并与系统正常情况下的相位夹角进行比较，此时由于短路故障发生在电流反方向，正常情况下与短
路故障情况下的电流电压相位夹角未发生180度的改变，因此可以判定故障位于高压断路器的左方向。
53.控制器102的控制单元1022通过控制接口1023发送第n开关断口101n的分闸指令，延时δt1后再陆续向第n-1开关断口101n-1至第1开关断口1011发送分闸指令,开关断口101n-1至1011之间的延时间隔为δt2，开关断口101n-1至1011之间的延时间隔可互不相同。
54.在上述实施例中延时δt1为大于0的数，δt2为大于等于0的数，两者通常均为数个毫秒。
55.图5示出根据一示例性实施例的多断口高压断路的控制装置的模块图。
56.参见图5，根据实施例，一种多断口高压断路的控制装置500，包括：采集模块501、提取模块503、确认模块505和执行模块507。
57.采集模块501可用于采集所述开关的相同侧的电流信号和电压信号。
58.提取模块503可用于根据所述电流信号和所述电压信号确定电信号特征值。
59.确认模块505可用于将所述电信号特征值与基准特征值对比，确定短路故障发生位置相对于所述开关的位置关系。
60.执行模块507可用于根据所述位置关系，从开关距离短路故障发生位置的最远端开始，依次延时使所述多个开关断口断开。
61.装置执行与前面提供的方法类似的功能，其他功能可参见前面的描述，此处不再赘述。
62.图6示出根据一示例性实施例的多断口高压断路的控制装置的电子设备框图。
63.如图6所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同系统组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
64.其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书描述的根据本技术各种示例性实施方式的方法。
65.总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
66.电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
67.本技术实施例提供的技术方案，通过多个断口串联实现高压开断，并设置了电流电压采样以及控制器，首先可区分出短路故障发生的位置，然后先打开离故障位置较远的
高压端断口，再分别延时一定时间按从高压到低压逐一打开断口，使得高压端的开关断口具备更大的绝缘开距，从而不需要在每个开关断口上并联均压电容或并联容值较小的电容即可实现高电压开断。
68.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本技术的思想，基于本技术的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本技术保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。