本公開(kāi)總體涉及電路斷開(kāi)和閉合操作。具體地，提供了一種電路斷開(kāi)和閉合操作的執(zhí)行方法、計(jì)算機(jī)程序、用于控制連接到三相電源的斷路器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)、以及電力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在某些應(yīng)用中，斷路器可能需要大量電路斷開(kāi)和閉合操作。例如，在電弧爐應(yīng)用中，斷路器可能因操作極其頻繁(諸如每天100次左右)而很快磨損。

2、傳統(tǒng)上講，用于操作電弧爐的斷路器并非同步。在這樣的非同步斷路器中，電路斷開(kāi)和閉合操作相對(duì)于電網(wǎng)中的電壓(或電流)的相角并不同步。這可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的觸頭磨損，尤其是考慮到電弧爐斷路器的操作如此頻繁。它還可能導(dǎo)致系統(tǒng)中的瞬態(tài)應(yīng)力，包括斷路器斷開(kāi)時(shí)的重燃還是電弧爐變壓器閉合時(shí)的浪涌電流。

3、其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文的ep?3716431?a1公開(kāi)了一種在三相系統(tǒng)中執(zhí)行電路斷開(kāi)和閉合操作的方法，該三相系統(tǒng)具有第一相、比第一相滯后120°的第二相和比第一相滯后240°的第三相，其中該方法包括：

4、a)在對(duì)應(yīng)相的電流的電流過(guò)零點(diǎn)之前，僅斷開(kāi)第一相、第二相和第三相中的一個(gè)相，

5、b)在步驟a)之后，斷開(kāi)第一相、第二相和第三相中的剩余相，以及

6、c)在從比在步驟a)中斷開(kāi)的相滯后120°的第一相、第二相和第三相中的一個(gè)相的峰值之前的60°到該峰值之后的90°的時(shí)間范圍內(nèi)，在所述相的相到地電壓下同時(shí)或基本同時(shí)閉合第一相、第二相和第三相。

7、ep?3716431?a1中的方法延長(zhǎng)了斷路器的壽命，大大減少或消除了由重燃而引起的瞬態(tài)過(guò)電壓，并且通常保持浪涌電流處于標(biāo)稱電流以下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在電力系統(tǒng)中執(zhí)行電路斷開(kāi)和閉合操作的改進(jìn)方法。

2、本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的計(jì)算機(jī)程序。

3、本發(fā)明的又一目的是提供一種改進(jìn)的控制系統(tǒng)，用于控制連接到三相電源的斷路器系統(tǒng)。

4、本發(fā)明的又一目的是提供一種改進(jìn)的電力系統(tǒng)。

5、這些目的通過(guò)根據(jù)所附權(quán)利要求1所述的方法、根據(jù)所附權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)程序、根據(jù)所附權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)以及根據(jù)所附權(quán)利要求12所述的電力系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。

6、本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)：通過(guò)在如本文中所描述的三相電力系統(tǒng)中使用“1+2斷開(kāi)序列”與“2+1閉合序列”相結(jié)合的方式，與“1+2斷開(kāi)序列”與同時(shí)閉合所有相的方式相比較，提供標(biāo)稱低浪涌電流的閉合相角窗口可以變得更寬。

7、根據(jù)第一方面，提供了一種在具有第一相、比第一相滯后120°的第二相和比第一相滯后240°的第三相的電力系統(tǒng)中執(zhí)行電路斷開(kāi)和閉合操作的方法，該方法包括：

8、a)僅斷開(kāi)第一相、第二相和第三相中的參考相，使得參考相的參考電流在斷開(kāi)之后的第一電流過(guò)零點(diǎn)處被中斷；

9、b)在步驟a)之后，斷開(kāi)第一相、第二相和第三相中的剩余相；

10、c)當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)為正電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，在參考相的相到地電壓的閉合相角為320°±70°時(shí)，或者當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)為負(fù)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，在參考相的相到地電壓的閉合相角為140°±70°時(shí)，同時(shí)或基本同時(shí)僅閉合參考相和第一相、第二相和第三相中比參考相滯后120°的一個(gè)相；以及

11、d)在步驟c)之后，閉合比參考相滯后240°的相。

12、第一方面的方法提供了一種用于電路斷開(kāi)和閉合操作的改進(jìn)的同步策略。與ep3716431?a1相對(duì)比，第一方面的方法在斷開(kāi)和關(guān)閉時(shí)均利用單極操作。這樣，生成低于標(biāo)稱值的浪涌電流的更寬范圍的閉合相角可以用于步驟c)中的閉合。降低了對(duì)閉合相角的精度的要求，這意味著可以使用相同的同步策略來(lái)處置諸如負(fù)載的電力因數(shù)和電網(wǎng)的布局之類(lèi)的參數(shù)的較大變化。因此，該方法為使去往下游負(fù)載的浪涌電流最小提供了更多可能性。因此，可以放寬對(duì)電力系統(tǒng)(諸如其斷路器系統(tǒng))的精度要求。

13、通過(guò)第一方面的方法，可以僅基于來(lái)自單個(gè)傳感器(諸如感測(cè)相中的一個(gè)兩位的相到地電壓的電壓傳感器)的讀數(shù)來(lái)確定相的斷開(kāi)和閉合的定時(shí)，該單個(gè)傳感器提供指示相中的一個(gè)相的相到地電壓的信號(hào)。為了能夠僅使用一個(gè)這種傳感器，可以進(jìn)行關(guān)于相之間的對(duì)稱性的假設(shè)。

14、在步驟a)中，可以執(zhí)行參考相的斷開(kāi)，使得在斷開(kāi)參考相之后，參考電流在參考電流的第一電流過(guò)零點(diǎn)處被中斷，而沒(méi)有導(dǎo)致重燃。斷開(kāi)參考相可以例如在電流過(guò)零點(diǎn)之前不到半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。備選地或附加地，斷開(kāi)參考相可以例如在電流過(guò)零點(diǎn)之前至少20°處和/或在電流過(guò)零點(diǎn)之前至少1ms處執(zhí)行。

15、在步驟c)中，0°的參考相的相到地電壓的閉合相角處于參考相的相到地電壓的正電壓過(guò)零點(diǎn)處。

16、在正電流過(guò)零點(diǎn)處，電流具有正導(dǎo)數(shù)。相反，在負(fù)電流過(guò)零點(diǎn)處，電流具有負(fù)導(dǎo)數(shù)。在正電壓過(guò)零點(diǎn)處，電壓具有正導(dǎo)數(shù)。相反，在負(fù)電壓過(guò)零點(diǎn)處，電壓具有負(fù)導(dǎo)數(shù)。

17、上述術(shù)語(yǔ)“基本上”是指在十分之一毫秒或十分之幾毫秒的時(shí)間范圍內(nèi)。

18、術(shù)語(yǔ)“斷開(kāi)”本文中意指實(shí)現(xiàn)觸頭分離。通過(guò)斷開(kāi)控制的是實(shí)現(xiàn)觸頭分離。術(shù)語(yǔ)“閉合”本文中意指實(shí)現(xiàn)觸頭觸摸。通過(guò)閉合控制的是實(shí)現(xiàn)觸頭接觸。為了斷開(kāi)和閉合一個(gè)相，可以分別斷開(kāi)和閉合與該相相關(guān)聯(lián)的極或一對(duì)觸頭。

19、在步驟c)中，當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)是正電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，閉合相角可以為320°±40°；或者當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)是負(fù)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，閉合相角可以為140°±40°。

20、在步驟c)中，當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)是正電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，閉合相角可以為320°±20°，諸如320°±10°，諸如32°±5°；或者當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)是負(fù)電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，閉合相角可以為140°±20°，諸如140°±10°，諸如140°±5°。

21、在步驟b)中，可以同時(shí)或基本同時(shí)斷開(kāi)剩余相。

22、在步驟b)中，可以在步驟a)中斷開(kāi)參考相之后的60°至120°的時(shí)間范圍(諸如四分之一周期)內(nèi)斷開(kāi)剩余相。

23、在步驟d)中，可以在步驟c)之后的60°到120°的時(shí)間范圍(諸如四分之一周期)內(nèi)閉合比參考相滯后240°的相。

24、該方法可以包括：選擇在步驟a)中斷開(kāi)的參考相，使得在超過(guò)100、500或1000次電路斷開(kāi)操作之后首先相等地或大約相等地?cái)嚅_(kāi)第一相、第二相和第三相。通過(guò)在步驟a)中針對(duì)不同的電路斷開(kāi)和閉合操作斷開(kāi)不同的相，使得在統(tǒng)計(jì)上，在大量電路斷開(kāi)和關(guān)閉操作中，每個(gè)相首先在步驟a中被斷開(kāi)大約相等的次數(shù)，斷路器系統(tǒng)的特定相的極的磨損可以隨著磨損在所有三個(gè)極之間均勻分布而得以減少。

25、根據(jù)第二方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序，包括計(jì)算機(jī)代碼，該計(jì)算機(jī)代碼當(dāng)由控制系統(tǒng)的處理電路系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，使得控制系統(tǒng)命令執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。

26、根據(jù)第三方面，提供了一種控制系統(tǒng)，用于控制斷路器系統(tǒng)，該斷路器系統(tǒng)連接到三相電源，該三相電源具有第一相、比第一相滯后120°的第二相和比第一相滯后240°的第三相，其中控制系統(tǒng)包括處理電路系統(tǒng)；以及存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)代碼，計(jì)算機(jī)代碼當(dāng)由處理電路系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，使得控制系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。

27、斷路器系統(tǒng)可以是斷路器，諸如真空斷路器。

28、根據(jù)第四方面，提供了一種電力系統(tǒng)，包括根據(jù)第三方面的控制系統(tǒng)；斷路器系統(tǒng)，具有第一極、第二極和第三極；以及三個(gè)致動(dòng)設(shè)備，每個(gè)致動(dòng)設(shè)備被配置為致動(dòng)第一極、第二極和第三極中的相應(yīng)的一極；其中控制系統(tǒng)被配置為控制致動(dòng)設(shè)備。致動(dòng)設(shè)備例如可以是電機(jī)、伺服電機(jī)、彈簧致動(dòng)器或磁性致動(dòng)器。

29、電力系統(tǒng)可以是電弧爐斷路器系統(tǒng)。備選地或附加地，負(fù)載可以被布置在電力系統(tǒng)的下游。負(fù)載可以是電感性的或部分電感性的。負(fù)載可以包括變壓器。變壓器可以包括具有未接地中性點(diǎn)的y連接初級(jí)繞組、或三角形連接初級(jí)繞組。在任何情況下，電力系統(tǒng)都可以高效抑制去往變壓器的浪涌電流。在電弧爐斷路器系統(tǒng)中，變壓器的負(fù)載可以是電弧爐。也就是說(shuō)，電弧爐可以連接到變壓器的低電壓側(cè)。