减少变压器浪涌电流的制作方法

本公开涉及在闭合电气三相系统中布置在交流(ac)电压源与变压器之间的开关装置时减少到变压器的浪涌电流。

背景技术：

1、断路器的同步涉及控制电气触头的断开和/或闭合发生在参考信号(系统中的电压或电流)的特定相角处。在中等电压电平(即，在1kv至72kv范围内)的大多数断路器不使用同步操作。使用同步操作的一个目的可以是使变压器浪涌电流最小化。已经提出了不同方法来寻找触头闭合的最佳相角以减少变压器浪涌电流。变压器磁芯中的剩余磁通将影响最佳闭合角度。因此，提出了用于估计磁通并且将其考虑在内的不同方法。

2、为了使变压器浪涌电流最小化而寻找断路器闭合的最佳相角的问题是，因此变压器磁芯的磁状态将影响最佳角度。对变压器磁芯中的剩余磁通进行良好估计是一个挑战。在文献中，可以找到如下方法，其中电压传感器安装在断路器下游(除了用于参考信号的上游传感器之外)，并且电压相对于时间被积分，以便给出剩余磁通的估计值。然后，可以将估计的剩余磁通与如果在上游电压的特定相角处闭合将生成的预期磁通进行比较，从而可以找到最佳角度。

3、备选地，可以执行将要安装断路器的现场的模拟，同时考虑现场布局和变压器的负载条件。基于这样的模拟，可以进行找到最佳相角的尝试。然而，这与不确定性相关联，因为可能很难获取所有所需要的参数的值。此外，依赖于特定现场模拟的方法需要为每个断路器安装付出大量的工程努力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种减少ac电气系统中变压器浪涌电流的备选并且不太复杂的方法。

2、根据本发明，开关装置在启动过程期间对于多个迭代在特定的不同闭合角度处闭合，随后在迭代中中的每一个迭代在相同的断开角度处断开开关装置，之后可以基于对这些迭代期间浪涌电流的分析来确定优选的闭合角度，以在开关装置的未来操作期间减小浪涌电流。优点是，无需估计即可考虑剩余磁通。开关装置是单极操作的，这表示它包括三个可独立操作的电流中断部件，每相一个，例如单相断路器、或三相断路器的触头对。这与更常见的同时操作的断路器(其中断路器对于所有相同时断开或闭合的)形成对比。

3、根据本发明的一个方面，提供了一种用于在闭合电气三相系统中布置在ac电压源与变压器之间的开关装置时减少到变压器的浪涌电流的启动方法。开关装置包括三个单极操作的电流中断部件，每相一个。该方法包括在开关装置与电压源之间监视相中的一个相上的电压以确定参考角度，例如电压的正过零点。该方法还包括：对于迭代的序列中的每个迭代：在相对于所监视的电压的参考角度的相同的断开角度处，开始开关装置的断开序列，断开开关装置；在相对于参考角度的闭合角度处，开始开关装置的闭合序列，闭合开关装置，该闭合角度相对于序列中的所有其他迭代的闭合角度是偏移的；以及例如对于相中的每个相获取由开关装置的闭合引起的总浪涌电流的峰值的指示。该方法还包括选择迭代中的一个迭代的闭合角度用于未来与上述相同的断开角度一起使用，该迭代中的一个迭代与序列中的其他迭代相比总浪涌电流相对较低。

4、根据本发明的另一方面，提供了一种控制器，该控制器包括处理电路系统，以及存储通过上述处理电路系统可执行的指令的数据存储装置，由此上述控制器可操作以执行本公开的方法的实施例。

5、根据本发明的另一方面，提供了一种开关装置，该开关装置包括本公开的控制器的实施例，用于监视电压的电压传感器，以及用于获取总浪涌电流的峰值的指示的浪涌传感器。

6、根据本发明的另一方面，提供了一种电气系统，该电气系统包括本公开的控制器的实施例、开关装置的实施例和变压器的实施例。

7、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可执行部件，用于当计算机可执行部件在控制器中包括的处理电路系统上运行时引起控制器执行本公开的方法的实施例。

8、只要开关装置总是在相同的断开角度处断开，变压器磁芯中的剩余磁通就会相同，只要系统没有实质性改变，例如，只要负载条件和/或系统布局相同。通过考虑对于不同闭合角度的浪涌电流，可以选择导致浪涌电流减少的闭合角度以供未来在系统内使用。因此，不需要为了选择合适的闭合角度而估计剩余磁通。仅需要监视/测量单个电压，即开关装置上游的相中的一个相上的随时间变化的电压，以便获取断开角度和闭合角度的参考角度。设想了三相系统，但是本发明可以用于任何数目的一个或至少两个ac相。

9、开关装置是单极操作的，即，它可以对于独立于其他相每个相而断开和闭合。本文中的术语“断开”是指触头对中的触头在物理上彼此分离时，由于电弧作用不一定与电流断开相同，电弧作用可能会在稍后在触头移动得彼此足够远离以熄灭电弧时发生。类似地，本文中的术语“闭合”是指触头对中的触头在物理上彼此接触时，由于电弧不一定与电流产生相同，电弧作用可能会在早先在触头移动得彼此足够靠近以引起预放电时发生。控制信令可以被及时调节以考虑这种电弧作用。

10、由于开关装置是单极操作的，并非所有相都必须同时断开或闭合，这就是为什么要使用术语“断开序列”和“闭合序列”。对于每个迭代，断开和闭合序列是相同的(固定的)，并且可以包括在与断开或闭合序列的开始同时间或不同时间断开或闭合电流中断部件。如果所有电流中断部件在断开或闭合序列期间没有同时断开或闭合，则它们在断开或闭合序列期间仍然以彼此固定的时间关系断开或闭合。断开序列的开始是首先断开的电流中断部件中触头对中的触头在物理上彼此分离的时间点。类似地，闭合序列的开始是首先闭合的电流中断部件中触头对中的触头在物理上彼此接触的时间点。如本文中讨论的，优选的断开序列可以是在相对于所监视电压的参考角度的断开角度处断开单极操作的电流中断部件中的第一个电流中断部件，并且在四分之一周期之后断开单极操作的电流中断部件中的另外两个电流中断部件。备选地，所有单极操作的电流中断部件可以在上述断开角度处同时断开。这里所指的周期是所监视的(参考)电压的(波形)的周期。以此方式，对于所有相，相应电弧作用时间可以更加相同，这可以有利地导致不同相的触头更加均匀地磨损。类似地，优选的闭合序列可以是在相对于参考角度的闭合角度(即，同时)处闭合所有单极操作的电流中断部件。然而，备选的闭合序列(例如，当在开关装置断开之后变压器磁芯中没有足够的剩余磁通时)可以是在上述闭合角度处闭合两个单极操作的电流中断部件，并且在四分之一周期之后闭合单极操作的电流中断部件中的最后一个电流中断部件。因此，在开关装置中使用单极操作的电流中断部件的优点在于，即使在没有显著水平的剩余磁通的情况下，也可以找到所得到的浪涌电流较低的闭合角度。

11、需要注意的是，任何方面的任何特征都可以应用于任何其他方面，只要合适。同样，任何方面的任何优点都可以应用于任何其他方面。所附实施例的其他目的、特征和优点将从以下详细公开、所附从属权利要求以及附图中很清楚。

12、通常，权利要求中使用的所有术语应当根据其在技术领域中的普通含义进行解释，除非本文中另有明确定义。除非另有明确说明，否则对“元件、装置、部件、手段、步骤等”的所有提及均应当公开解释为提及该元件、装置、部件、手段、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文中公开的任何方法的步骤不必以公开的确切顺序执行。对本公开的不同特征/部件使用“第一”、“第二”等仅旨在将该特征/部件与其他类似特征/部件区分开来，而不是赋予该特征/部件任何顺序或层次。