專利名稱：用于改變一段電力線中相線阻抗的開(kāi)關(guān)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改變一段電力線中相線阻抗的開(kāi)關(guān)裝置和方法。該相線包括n個(gè)彼此電絕緣并在線段的兩端短路在一起的導(dǎo)線。更加一般地，可以在沒(méi)有接地或相位基準(zhǔn)的情況下從735伏的高壓電力線操作開(kāi)關(guān)裝置和方法，但是本發(fā)明可以應(yīng)用于任何捆綁高壓線。
背景技術(shù)：
US專利No.6396172和PCT申請(qǐng)No.WO 02/41459是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。在這些文件中，描述了一種用于具有多個(gè)相線的一段電力線的開(kāi)關(guān)裝置。每個(gè)相線具有幾個(gè)彼此電絕緣和并聯(lián)連接的導(dǎo)線。每個(gè)相線的導(dǎo)線在線段的末端短路在一起。該裝置包括多對(duì)并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)以選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉每個(gè)相線的導(dǎo)線，用于檢測(cè)線段的當(dāng)前工作狀態(tài)的檢測(cè)裝置，以及根據(jù)線段的當(dāng)前工作狀態(tài)控制多對(duì)開(kāi)關(guān)的控制裝置。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種比現(xiàn)有技術(shù)中描述的更加安全、更加有效且更加低廉的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于改變一段電力線中相線的阻抗的開(kāi)關(guān)裝置，該相線包括n個(gè)彼此電絕緣并在線段的兩端短路在一起的導(dǎo)線，該裝置包括與至少一個(gè)導(dǎo)線串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一真空斷路器；至少一個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第一真空斷路器；檢測(cè)器，用于檢測(cè)表示相線的當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)；以及控制器，用于根據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)到的參數(shù)控制所述至少一個(gè)第一可控電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于改變一段電力線中相線的阻抗的方法，該相線包括n個(gè)彼此電絕緣并在線段的兩端短路在一起的導(dǎo)線，該方法包括以下步驟a)提供與至少一個(gè)導(dǎo)線串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一真空斷路器；b)提供至少一個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第一真空斷路器；c)檢測(cè)表示相線的當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)；以及d)根據(jù)在步驟c)中檢測(cè)到的參數(shù)控制所述至少一個(gè)第一可控電機(jī)。


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的裝置的一段電力線的示意圖；圖2是具有根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的裝置的一段電力線的示意圖；圖3是具有根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的裝置的一段電力線的示意圖；圖4是具有根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的裝置的一段電力線的示意圖；圖5是根據(jù)關(guān)于圖2中本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的裝置的方框圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的部分裝置的電路圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的裝置的側(cè)面透視圖；圖8是在圖7中示出的裝置的另一個(gè)側(cè)面透視圖；圖9是在圖7和8中示出的元件的側(cè)面透視圖；圖10是在圖9中示出的元件的正視圖；圖11是在圖7和8中示出的元件的側(cè)視圖；圖12是沿圖11中的截面A-A的剖面圖；圖13是圖12中一部分的放大視圖；圖14是圖12中另一部分的放大視圖；圖15是在圖7和8中示出的元件的側(cè)視圖；圖16是沿圖15中的截面A-A的剖面圖；圖17是在圖7和8中示出的裝置的示意性正視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)面透視圖；
圖19是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)面透視圖；圖20是在圖19中示出的裝置的另一個(gè)側(cè)面透視圖；圖21是在圖19和20中示出的元件的側(cè)面透視圖；圖22是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)面透視圖；圖23是在圖22中示出的元件的側(cè)面透視圖；圖24是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)面透視圖；圖25是在圖24中示出的元件的正面透視圖；圖26是在圖24中示出的元件的側(cè)面透視圖；圖27是在圖24中示出的元件的側(cè)視圖；圖28是沿圖27中截面A-A的剖面圖；圖29是在圖24中示出的元件的側(cè)視圖；圖30是在圖24中示出的元件的側(cè)視圖；圖31是在圖26中示出的元件的正視圖；圖32是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)面透視圖；圖33是在圖32中示出的元件的側(cè)面透視圖；圖34是在圖32中示出的元件的側(cè)視圖；圖35是沿圖34中截面A-A的剖面圖；圖36是在圖32中示出的元件的側(cè)面透視圖；圖37是根據(jù)本發(fā)明用于導(dǎo)線的軛板的側(cè)面透視圖；圖38是根據(jù)本發(fā)明用于導(dǎo)線的另一個(gè)軛板的側(cè)面透視圖；圖39是根據(jù)本發(fā)明用于導(dǎo)線的另一個(gè)軛板的側(cè)面透視圖；圖40是根據(jù)本發(fā)明用于導(dǎo)線的另一個(gè)軛板的側(cè)面透視圖；圖41是根據(jù)本發(fā)明安裝在相線的四個(gè)導(dǎo)線之間的橫擋上的應(yīng)急燈的正面透視圖；圖42是根據(jù)本發(fā)明安裝在相線的導(dǎo)線上電容式非接觸式天線的側(cè)面透視圖。
圖43是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例與非接觸式電源組合在一起的超壓保護(hù)電路的側(cè)面透視圖。
圖44是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備安裝于其上的塔架的側(cè)面透視圖。
圖45是圖44上部的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖中，沒(méi)有示出連接開(kāi)關(guān)裝置的不同元件的電纜、傳感器以及電子開(kāi)關(guān)的指令卡。
本發(fā)明涉及一種線路阻抗調(diào)節(jié)器(LIM)，它是一種分布式靈活交流輸電系統(tǒng)(FACTS)，其中每個(gè)線段具有幾萬(wàn)米的長(zhǎng)度并且是獨(dú)立的。根據(jù)本發(fā)明，每段電力線具有一開(kāi)關(guān)模塊，其特征在于該開(kāi)關(guān)模塊包括與線段中至少一個(gè)導(dǎo)線串聯(lián)連接的至少一個(gè)真空斷路器。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，例如圖7所示，至少一個(gè)導(dǎo)線沒(méi)有提供開(kāi)關(guān)，這意味著這種導(dǎo)線總是提供電連接(galvanic link)。根據(jù)其中在所有導(dǎo)線上布置了開(kāi)關(guān)的其它優(yōu)選實(shí)施例，如在圖24中所示出的，提供一“先通后斷”機(jī)構(gòu)，使得一段相線中的四個(gè)導(dǎo)線從不同時(shí)打開(kāi)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，為了安全的目的在幾個(gè)水平上提供了冗余。例如，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，提供并聯(lián)連接的多對(duì)真空斷路器，如圖9至14所示。仍然根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，提供如圖9至14所示的線性致動(dòng)器，用于在發(fā)生故障的情況下強(qiáng)制關(guān)閉或打開(kāi)給定的真空斷路器。仍然根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，如圖5和17所示，通過(guò)電力線通信、無(wú)線通信甚至是通過(guò)光纖的通信來(lái)提供通信。通過(guò)通信系統(tǒng)可以執(zhí)行對(duì)裝置的遠(yuǎn)程控制。仍然根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，如圖7、17和42所示，通過(guò)非接觸式電源從電力線提供電力供應(yīng)，所述電源用磁耦合或電容耦合來(lái)操作。
仍然根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，為了分析可以提供表示電力線當(dāng)前和以往的操作的數(shù)據(jù)。仍然根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，提供一包含存儲(chǔ)器的黑匣子，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)表示所述裝置當(dāng)前和以往的操作的數(shù)據(jù)，如圖5所示。
仍然根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供用于在通信系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)關(guān)閉電力線的相線中所有導(dǎo)線和由此復(fù)原相線的裝置。仍然根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，為了遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)，可以通過(guò)通信系統(tǒng)發(fā)送表示每個(gè)線段的相線中當(dāng)前操作的數(shù)據(jù)。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在喪失與一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置通信的情況下，一個(gè)或幾個(gè)裝置中的真空斷路器按預(yù)先設(shè)定的順序關(guān)閉其本身，從而使電力線在幾十毫秒內(nèi)返回其初始狀態(tài)，這意味著電力線恢復(fù)了其全部載流能力。此外，在一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置中喪失電力供應(yīng)的情況下，真空斷路器按預(yù)先設(shè)定的順序關(guān)閉其本身，并使電力線在幾十毫秒內(nèi)返回其初始狀態(tài)，這意味著該段電力線恢復(fù)了其全部能力。
本發(fā)明的一些潛在應(yīng)用包括以下各項(xiàng)線路阻抗調(diào)節(jié)器(LIM)；線路除冰器；在線電力供應(yīng)；限流器；次同步諧振衰減；主面振動(dòng)衰減；和斷路電阻器。根據(jù)2002年5月23日公開(kāi)的PCT專利申請(qǐng)No.02/41459的教導(dǎo)，在根據(jù)本發(fā)明的裝置上增加無(wú)源元件。
現(xiàn)在參考圖1和5。在圖5中所示的元件特別適于圖2的實(shí)施例，但是它們可以容易地通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員適用于圖1的實(shí)施例，甚至是適用于圖3和4的實(shí)施例。提供一種用于改變電力線4的一段2中相線的阻抗的開(kāi)關(guān)裝置。該相線包括彼此電絕緣并在線段的兩端通過(guò)短路8短路在一起的四個(gè)導(dǎo)線6。該相線示出了四個(gè)導(dǎo)線，但是可以是n個(gè)導(dǎo)線6。R、L、M分別表示相線4的線段2的電阻、電感和互感。線段2具有三個(gè)相線A、B和C。
最少地，該裝置包括與至少一個(gè)導(dǎo)線6串聯(lián)連接的至少一個(gè)真空斷路器。在這種情況下，提供分別與相線上三個(gè)導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)的三個(gè)第一真空斷路器10，三個(gè)用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉三個(gè)第一真空斷路器10的第一可控電機(jī)12，三個(gè)分別與第一真空斷路器10并聯(lián)連接的第二真空斷路器14，以及三個(gè)用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉第二真空斷路器14的第二可控電機(jī)12。該裝置還包括用于檢測(cè)表示相線4當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)的檢測(cè)器。在這種情況下，提供非接觸式電容式和感應(yīng)式的電源16和18。該裝置還包括一控制器20，用于根據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)到的參數(shù)和來(lái)自遠(yuǎn)程控制的請(qǐng)求控制第一和第二可控電機(jī)12。提供一非接觸式主電源，用于從相線提供電力供應(yīng)。非接觸式主電源包括電容式和感應(yīng)式的電源16和18。
提供轉(zhuǎn)換器，用于將來(lái)自相線的電力供應(yīng)轉(zhuǎn)換成直流電源和交流電源。直流電源供給電容器箱22，用于存儲(chǔ)DC電能。
雙重設(shè)置每個(gè)電源16和18以提供冗余。每個(gè)感應(yīng)電源18包括電流變換器66，其設(shè)置在例如圖7中所示的裝置的隔室中。這些變換器的一次側(cè)由相電流供電。變換器的二次側(cè)為一轉(zhuǎn)換器供電，該轉(zhuǎn)換器通過(guò)配電箱36與設(shè)置在電容器箱22中的堆積電容器(stockingcapacitor)連接。
每個(gè)電容式電源16包括絕緣的導(dǎo)電板，也稱為電容式天線5，如圖42所示，其設(shè)置在與相線的導(dǎo)線相距幾厘米的地方。天線5與如圖17所示的變換器15電連接，并通過(guò)例如圖22所示的穿通絕緣體97設(shè)置在開(kāi)關(guān)裝置內(nèi)。變換器15給如圖17所示的轉(zhuǎn)換器17供電，該轉(zhuǎn)換器通過(guò)配電箱36與電容器箱22連接。
這些電容式和感應(yīng)式電源16和18與配電箱36連接，該配電箱將電能分配給裝置的不同元件。配電箱36由開(kāi)關(guān)裝置的控制器控制。
PLC型(電力線載波，power Line carrier)電力線通信系統(tǒng)24與控制器20連接以用于通過(guò)相線通信，高頻發(fā)射/接收路由器25與該P(yáng)LC和控制器20連接以用于無(wú)線通信。還提供全球定位系統(tǒng)21，用于通過(guò)衛(wèi)星定位開(kāi)關(guān)裝置和用于定時(shí)。路由器25和全球定位系統(tǒng)21具有例如圖24所示的天線57。
所有電力線的開(kāi)關(guān)裝置可以和局部通信網(wǎng)連接。在該局部網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)相線的開(kāi)關(guān)裝置以下列方式通信1)在電力線的不同線段之間通過(guò)PLC通信；2)在線段的開(kāi)關(guān)裝置之間通過(guò)短距離RF或紅外線路通信；以及3)通過(guò)短程RF、紅外線路或光纖線路與在電力線的兩端處或在電力線的兩端之間的分站轉(zhuǎn)發(fā)器通信。
現(xiàn)在參考圖2，其示出了一個(gè)實(shí)施例，其中該裝置包括分別與三個(gè)真空斷路器14并聯(lián)連接的三個(gè)電子開(kāi)關(guān)26，該電子開(kāi)關(guān)26由控制器控制。當(dāng)然，可以提供少于三個(gè)電子開(kāi)關(guān)。
現(xiàn)在參考圖3，在該實(shí)施例中，該裝置包括與第一真空斷路器10和第二真空斷路器14并聯(lián)連接的三個(gè)電子開(kāi)關(guān)26。也可以提供少于三個(gè)電子開(kāi)關(guān)。
現(xiàn)在參考圖4，其示出了一種根據(jù)本發(fā)明用于除冰的裝置。該裝置包括分別與相線的四個(gè)導(dǎo)線并聯(lián)連接和相關(guān)聯(lián)的四個(gè)第一、第二和第三真空斷路器10、14和28，以及四個(gè)用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉第一、第二和第三真空斷路器10、14和28的第一、第二和第三可控電機(jī)12。
現(xiàn)在參考圖5，該裝置包括具有存儲(chǔ)器和用于保護(hù)該存儲(chǔ)的外殼的黑匣子34。該存儲(chǔ)器與控制器20連接，用于存儲(chǔ)表示開(kāi)關(guān)裝置和相線的當(dāng)前和以往活動(dòng)的參數(shù)?？煽仉姍C(jī)12可以是單相線性電機(jī)、多相線性電機(jī)、具有導(dǎo)向螺桿的常規(guī)電機(jī)或任何其他種類的電機(jī)。通過(guò)配電箱36實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)的信號(hào)流和電源流。每個(gè)電機(jī)12通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)換器(motor converter)38與配電箱連接。每個(gè)電子開(kāi)關(guān)26通過(guò)電子開(kāi)關(guān)控制卡40與配電箱連接。
現(xiàn)在參考圖5和6，在圖6的上部示出的電機(jī)12用于控制例如圖1所示的第二真空斷路器14。在圖5和6中的下部示出的電機(jī)12同樣用于控制如圖1所示的第一真空斷路器10。正如在圖6中所看到的，用于控制第二真空斷路器14的電機(jī)被用作旁路跳線(bypass jumper)，并與“側(cè)擲觸發(fā)器(sidekick trigger)”裝置42連接。對(duì)于每個(gè)第二可控電機(jī)來(lái)說(shuō)，該“側(cè)擲觸發(fā)器”裝置42包括用于從相線提供電力供應(yīng)的專用的非接觸式電源44，用于給電力供應(yīng)整流的整流器46，用于存儲(chǔ)來(lái)自整流器46的輸出電能的電容器48，以及一可控開(kāi)關(guān)50?？煽亻_(kāi)關(guān)50用于在從控制器20接收到控制信號(hào)時(shí)將電容器48放電到相應(yīng)的第二可控電機(jī)中以關(guān)閉該第二可控電機(jī)。控制器20具有檢測(cè)器和指令發(fā)生器，檢測(cè)器用于檢測(cè)高頻發(fā)射/接收路由器25和電力線傳送系統(tǒng)24中的故障以及任何其他故障，指令發(fā)生器用于在檢測(cè)到故障時(shí)，如果沒(méi)有通過(guò)“側(cè)擲觸發(fā)器”裝置42的響應(yīng)，則產(chǎn)生控制信號(hào)，以通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)換器38關(guān)閉例如圖1所示的至少一個(gè)或所有第二真空斷路器14。
控制器還具有檢測(cè)器和指令發(fā)生器，檢測(cè)器用于檢測(cè)非接觸式主電源16和18中的故障，指令發(fā)生器用于在檢測(cè)到故障時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)以關(guān)閉例如圖1所示的至少一個(gè)或所有第二真空斷路器14。此外，控制器具有一輸入端和指令發(fā)生器，輸入端用于檢測(cè)例如圖1所示的第一真空斷路器中的故障，指令發(fā)生器用于在檢測(cè)到第一真空斷路器之一發(fā)生故障時(shí)，控制第二可控電機(jī)以關(guān)閉例如圖1所示的至少一個(gè)或所有第二真空斷路器14。
現(xiàn)在參考圖1、3和4，在第一真空斷路器10其中之一發(fā)生爆炸的情況下，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得非常好這是不可能的，與已經(jīng)爆炸的第一真空斷路器相關(guān)聯(lián)的第二真空斷路器14被關(guān)閉，并使最大阻抗調(diào)制幅度減小ζ。使用第二真空斷路器14作為旁路跳線。ζ很小，它是電力線中所使用線段的數(shù)量的函數(shù)，該電力線的長(zhǎng)度為200km。線段的數(shù)量越大，ζ越小。如果一個(gè)真空斷路器發(fā)生故障，線路仍然可以工作。更換部分損壞的開(kāi)關(guān)裝置需要不到一天的時(shí)間，而且可以不用中斷使用地進(jìn)行。除非在設(shè)計(jì)上存在無(wú)意識(shí)的缺陷，否則電力線將不會(huì)喪失其載流能力。在第一真空斷路器10其中之一發(fā)生故障時(shí)，第二真空斷路器14將自動(dòng)接管。
現(xiàn)在參考圖2和7-17，描述開(kāi)關(guān)裝置的優(yōu)選實(shí)施例。該開(kāi)關(guān)裝置通常包括在一端通過(guò)絕緣體62與圖18所示外殼的側(cè)壁64絕緣的第一導(dǎo)電板60。該第一導(dǎo)電板60與相線的四個(gè)導(dǎo)線電連接。四個(gè)導(dǎo)線的電流從第一導(dǎo)電板60流過(guò)中心導(dǎo)線，該中心導(dǎo)線延伸穿過(guò)電流變換器66，然后穿過(guò)第二導(dǎo)電板68。這兩個(gè)導(dǎo)電板66和68限定了包含變換器66的第一隔室70。變換器66用于測(cè)量相電流，用于從相線獲得電力供應(yīng)，以及用作電力線通信和全球定位系統(tǒng)(GPS)的發(fā)射和接收天線。
電流從該第二導(dǎo)電板68流過(guò)設(shè)置在第二導(dǎo)電板68周邊的一連串導(dǎo)線72到達(dá)第三導(dǎo)電板74。該第二和第三導(dǎo)電板68和74限定了容納控制器和電源的第二隔室76。這種結(jié)構(gòu)減小了在第二隔室76以及在隔室82和90中由相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
然后，電流從第三導(dǎo)電板74流過(guò)設(shè)置在第三導(dǎo)電板74周邊的導(dǎo)線78到達(dá)第四導(dǎo)電板80。該第三和第四導(dǎo)電板74和80限定了包含多個(gè)致動(dòng)器的隔室82。每個(gè)致動(dòng)器包括電機(jī)、轉(zhuǎn)換器和相關(guān)的控制機(jī)械裝置。這些致動(dòng)器是用于打開(kāi)和關(guān)閉真空斷路器的可控電機(jī)。該第四導(dǎo)電板80用作所有真空斷路器的電壓基準(zhǔn)。第四導(dǎo)電板80通過(guò)設(shè)置在第四導(dǎo)電板80周邊的導(dǎo)線84與第五導(dǎo)電板86連接。該第五導(dǎo)電板86是開(kāi)關(guān)裝置的輸出板。第四和第五導(dǎo)電板80和86限定了包含多個(gè)開(kāi)關(guān)的第四隔室90，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)是真空斷路器。第五導(dǎo)電板86具有用于導(dǎo)線6的通道的穿通絕緣體65、用于在爆炸時(shí)抑制超壓的門92、例如圖22所示用于電容式電源的穿通絕緣體97、以及例如圖22所示的緩沖器97，如果需要。
因此開(kāi)關(guān)裝置包括具有在圖18中示出的側(cè)面導(dǎo)電壁64，以及橫向于該側(cè)壁的第一、第二、第三、第四和第五導(dǎo)電板60、68、74、80和86，這些導(dǎo)電板將外殼分成第一、第二第三和第四隔室70、76、82和90。第一導(dǎo)電板60具有用于與側(cè)壁電絕緣的絕緣元件62。第二、第三、第四和第五導(dǎo)電板68、74、80和86與側(cè)壁電連接。第一、第二、第三和第四導(dǎo)電板60、68、74和80與導(dǎo)線6電連接，而第五導(dǎo)電板86通過(guò)穿通絕緣體65與導(dǎo)線6中的某些導(dǎo)線絕緣。第一和第二導(dǎo)電板限定了包括至少一個(gè)連接第一和第二導(dǎo)電板的中心導(dǎo)線的第一隔室70，和設(shè)置在中心導(dǎo)線周圍的變換器66，該變換器用于通知流過(guò)中心導(dǎo)線的電流控制器。第二和第三導(dǎo)電板限定了第二隔室76，其包括控制器和專用的非接觸式主電源。第三和第四導(dǎo)電板限定了包括多個(gè)可控電機(jī)12的第三隔室82。第四和第五導(dǎo)電板限定了包括真空斷路器10和14的第四隔室90。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，機(jī)械屏蔽13可使真空斷路器相對(duì)彼此屏蔽而受到保護(hù)。
導(dǎo)線6其中之一通過(guò)電鏈路與裝置的輸出板86直接連接。其他導(dǎo)線通過(guò)穿通絕緣體65連接成伸入含有多個(gè)真空斷路器的第四隔室90中。在該實(shí)施例中，成對(duì)地提供真空斷路器，并且更加具體地如圖9所示地使其并聯(lián)連接。真空斷路器與電壓基準(zhǔn)板或裝置的外殼連接。對(duì)于每對(duì)真空斷路器來(lái)說(shuō)，第二真空斷路器14用作旁路跳線，并與“側(cè)擲觸發(fā)器”裝置連接。在圖9中，斷路器10的屏蔽13被拆下，以便提供位于屏蔽13后面的元件的視圖。還提供與控制器連接用于測(cè)量電流的電流變換器9。還提供用于測(cè)量電壓的電容式電壓傳感器63。
現(xiàn)在更加具體地參考圖11至14，每個(gè)第二可控電機(jī)12包括一穩(wěn)定裝置94，其用于使第二可控電機(jī)12的位置穩(wěn)定在打開(kāi)或關(guān)閉位置。提供一彈簧96，用于促使第二斷路器進(jìn)入關(guān)閉位置。提供一鎖定件，用于將彈簧保持在壓縮位置，從而使斷路器保持在打開(kāi)位置。激活轉(zhuǎn)換器38或者關(guān)閉在圖6中示出的可控開(kāi)關(guān)50足以激活電機(jī)12，從而克服穩(wěn)定裝置94并打開(kāi)鎖定件95。當(dāng)打開(kāi)鎖定件95時(shí)，彈簧使第二斷路器14移動(dòng)到關(guān)閉位置。當(dāng)激活線性致動(dòng)器用于打開(kāi)第二真空斷路器14時(shí)，鎖定件95使真空斷路器14保持在打開(kāi)位置中。如果轉(zhuǎn)換器38或給轉(zhuǎn)換器38供電的電源沒(méi)有運(yùn)行，那么控制器可以請(qǐng)求關(guān)閉斷路器14，接著“側(cè)擲觸發(fā)器”裝置42將在電機(jī)線圈中注入電流，從而克服穩(wěn)定裝置94而打開(kāi)鎖定件95，由此彈簧96將關(guān)閉真空斷路器14。
現(xiàn)在參考圖15和16，與第二真空斷路器14并聯(lián)連接的第一真空斷路器10由具有雙穩(wěn)態(tài)裝置11的電機(jī)12或更加具體地由如圖16所示的線性電機(jī)激活，該雙穩(wěn)態(tài)裝置具有兩個(gè)穩(wěn)定位置即打開(kāi)或關(guān)閉位置。該第一真空斷路器10用來(lái)短路或打開(kāi)相應(yīng)的導(dǎo)線。
打開(kāi)和關(guān)閉第二真空斷路器14的線性電機(jī)12由單相繞組線圈構(gòu)成，該繞組線圈可自由地在垂直于磁場(chǎng)的磁場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)。一電源通過(guò)轉(zhuǎn)換器38給電機(jī)的繞組供電。如圖6所示，每個(gè)“側(cè)擲觸發(fā)器”裝置42包括獨(dú)立的用于每個(gè)線性電機(jī)12的電源和與其相關(guān)聯(lián)的真空斷路器。這些獨(dú)立的電源可給電容器48充電，所述電容器通過(guò)電磁開(kāi)關(guān)或電子開(kāi)關(guān)50與電機(jī)的繞組連接。當(dāng)控制器、電源或電機(jī)轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障時(shí)，強(qiáng)制“側(cè)擲觸發(fā)器”裝置42的開(kāi)關(guān)50關(guān)閉。電容器48積聚的能量沿給定方向通過(guò)相應(yīng)電機(jī)12的繞組感應(yīng)電流，從而使相應(yīng)的線性電機(jī)產(chǎn)生移動(dòng)。該移動(dòng)可克服穩(wěn)定裝置94，打開(kāi)鎖定件95，因此彈簧96關(guān)閉相應(yīng)的第二真空斷路器14。當(dāng)關(guān)閉了所有的第二真空斷路器14時(shí)，相線恢復(fù)其初始的用于流動(dòng)電流的能力。轉(zhuǎn)換器38給電機(jī)12提供必需的能力，以便打開(kāi)和關(guān)閉第二真空斷路器。此外，轉(zhuǎn)換器38和電機(jī)12用于在再生模式中斷路，或者用于抑制任一真空斷路器的移動(dòng)。
現(xiàn)在更加具體地參考圖17，它示出了在圖2、和7至17中所示的實(shí)施例范圍內(nèi)布置的在圖5中所示的大部分元件。非接觸式電容式電源包括變壓器15。提供電容式電源17?？刂破?0由控制卡控制。
現(xiàn)在參考圖18，它示出了用于改變電力線的兩個(gè)相鄰線段中兩個(gè)相線的阻抗的開(kāi)關(guān)模塊100。每個(gè)相線包括4個(gè)彼此電絕緣并在其線段的兩端短路的導(dǎo)線，該開(kāi)關(guān)模塊包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，其例如是如圖1至4所示的開(kāi)關(guān)裝置。兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置背對(duì)背地安裝。外殼在其下部和上部具有多個(gè)用于通風(fēng)的開(kāi)孔102。上部的開(kāi)孔沒(méi)有示出，因?yàn)樗鼈兲幱诎雸A柱體104下方。外殼具有隔熱材料，以便防止外殼內(nèi)部由于太陽(yáng)輻射而過(guò)熱。
外殼包括在其兩個(gè)末端具有保護(hù)環(huán)94的圓筒壁64。提供一提升鉤95。設(shè)置在頂部的開(kāi)孔由半圓柱體104覆蓋，該半圓柱體可將通風(fēng)空氣引入保護(hù)環(huán)94中，該保護(hù)環(huán)在下方和頂部同樣具有開(kāi)孔110。熱絕緣體設(shè)置在圓柱體下方，以便防止外殼內(nèi)部由于太陽(yáng)輻射而過(guò)熱。在模塊100的兩個(gè)裝置之間提供機(jī)械耦合器93。
通過(guò)在背對(duì)背的開(kāi)關(guān)模塊100中包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，與開(kāi)關(guān)裝置相關(guān)的塔架的數(shù)量可以減小一個(gè)因子2。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的30km的LIM或除冰器線段，每60km僅有一個(gè)塔架具有LIM或除冰器的開(kāi)關(guān)模塊100。
現(xiàn)在參考圖2和19至21，其示出了具有電子開(kāi)關(guān)112的開(kāi)關(guān)裝置。當(dāng)想要增大打開(kāi)和關(guān)閉頻率時(shí)，用與第二真空斷路器14并聯(lián)連接的電子開(kāi)關(guān)26替換在圖1中示出的第一真空斷路器。在這種情況下，應(yīng)該增加附加的元件，如具有熱管59的冷卻系統(tǒng)、緩沖器、用于防止過(guò)電壓的電路、用于在電子開(kāi)關(guān)的不同級(jí)中分配電壓的電壓分配電路(未示出)，以及在圖5中示出的控制卡40。提供遮陽(yáng)板61用于防止紫外線。
現(xiàn)在參考圖3、22和23，其示出了具有并聯(lián)連接的兩個(gè)真空斷路器10、14和電子開(kāi)關(guān)26的開(kāi)關(guān)裝置。通過(guò)使第一和第二真空斷路器10和14與電子開(kāi)關(guān)26并聯(lián)連接，操作員可以選擇使用第一真空斷路器10或電子開(kāi)關(guān)112來(lái)打開(kāi)相應(yīng)的導(dǎo)線。
現(xiàn)在描述一種消除卡鎖(dejam)的模式，它是強(qiáng)制真空斷路器打開(kāi)的模式。當(dāng)激活線性致動(dòng)器以便打開(kāi)真空斷路器但該真空斷路器例如由于其觸點(diǎn)粘在一起而沒(méi)有打開(kāi)時(shí)，就在電機(jī)的指令信號(hào)上疊加一振蕩信號(hào)以在打開(kāi)力上疊加一沖擊力，從而對(duì)相應(yīng)的真空斷路器消除卡鎖。
現(xiàn)在描述一種操作模式，其中在真空斷路器的觸點(diǎn)上施加了附加壓力。當(dāng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，在線斷路器解決故障之前即幾十毫秒之后線電流就可能增大幾萬(wàn)安培。在這種危急時(shí)刻，通過(guò)增加彈簧的關(guān)閉力可以進(jìn)一步減小斷路器觸點(diǎn)的電阻，該關(guān)閉力是在幾十毫秒內(nèi)由線性電機(jī)產(chǎn)生的力。根據(jù)這種操作模式檢測(cè)短路電流，只要檢測(cè)到故障，通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)換器向線性電機(jī)的繞組施加強(qiáng)電流，從而使第二真空斷路器的觸點(diǎn)保持關(guān)閉。
現(xiàn)在參考圖4和24至31，其示出了用于除冰的本發(fā)明的實(shí)施例?，F(xiàn)在描述一種稱為“先通后斷”的操作模式。在該模式中，不能同時(shí)打開(kāi)相線的四個(gè)連接器，使得相線從不完全打開(kāi)。根據(jù)該實(shí)施例，所述裝置包括四個(gè)與“先通后斷”機(jī)構(gòu)連接的真空斷路器28，和與四個(gè)第一真空斷路器10并聯(lián)連接的四個(gè)第二真空斷路器14。第二真空斷路器14用作旁路跳線。通過(guò)改變“先通后斷”機(jī)構(gòu)的工作位置，可以改變被關(guān)閉的真空斷路器28的位置。
“先通后斷”機(jī)構(gòu)包括一提升板，它是由一個(gè)或幾個(gè)提升電機(jī)122激活的提升盤120。該提升盤120被編程并具有多個(gè)開(kāi)孔124，桿126可穿過(guò)該開(kāi)孔124。桿126具有預(yù)定的幾何形狀，用于根據(jù)提升盤的角位置和開(kāi)孔124的形狀相配合。提升盤的角位置允許在任何時(shí)候都將四個(gè)真空斷路器28中的一個(gè)保持在關(guān)閉位置。電機(jī)130使該盤旋轉(zhuǎn)到四個(gè)預(yù)先設(shè)定位置中的一個(gè)位置。
簡(jiǎn)而言之，每個(gè)可控電機(jī)具有與相應(yīng)的第三真空斷路器28連接的桿，該桿可在打開(kāi)和關(guān)閉之間的行程上移動(dòng)。可動(dòng)板120具有四個(gè)允許桿穿過(guò)板的孔，板的開(kāi)孔和桿的截面具有相配合的形狀，從而允許三個(gè)真空斷路器28的最大行程進(jìn)入打開(kāi)位置。提供可控的板電機(jī)130，用于使板在垂直于桿的不同工作位置旋轉(zhuǎn)，從而確定允許哪三個(gè)斷路器28移動(dòng)到打開(kāi)位置。還提供電機(jī)122用于使板平行于桿移動(dòng)，以使四個(gè)真空斷路器28中的三個(gè)在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，由此防止在任何時(shí)候完全打開(kāi)相線。
現(xiàn)在參考圖32至36，其示出了“先通后斷”機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例，也稱為“閉鎖機(jī)構(gòu)”。在圖36中，與圖33相比較，已經(jīng)拆下了一個(gè)電機(jī)12及其轉(zhuǎn)換器38、彈簧96和相關(guān)聯(lián)的元件，從而提供更好的一些元件如引線(pin)129的視圖。在該實(shí)施例中，提供四個(gè)線性電機(jī)，并使其分別與四個(gè)第三真空斷路器28和閉鎖盤121相關(guān)聯(lián)。
該閉鎖盤121具有多個(gè)不同幾何形狀的開(kāi)孔127，引線129可穿過(guò)該開(kāi)孔。開(kāi)孔127與引線129的幾何形狀之間的配合取決于盤121的角位置，這樣可以在任何時(shí)候防止同時(shí)打開(kāi)四個(gè)第三真空斷路器28。電機(jī)130使盤121旋轉(zhuǎn)到四個(gè)預(yù)先設(shè)定的可能位置中的一個(gè)位置，從而將電流引導(dǎo)到相線的一個(gè)導(dǎo)線中。在該實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，三個(gè)真空斷路器并聯(lián)連接。真空斷路器28是“先通后斷”機(jī)構(gòu)的真空斷路器。第二真空斷路器14用作旁路跳線，而第一真空斷路器10用于打開(kāi)和關(guān)閉導(dǎo)線。第二和第三真空斷路器是為了安全的目的。為了對(duì)導(dǎo)線除冰，關(guān)閉其三個(gè)相應(yīng)的真空斷路器。
簡(jiǎn)而言之，四個(gè)可控電機(jī)中的每一個(gè)具有與相應(yīng)的第三真空斷路器28連接的引線，該引線可沿打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間的行程移動(dòng)?？蓜?dòng)盤121具有多個(gè)允許引線129穿過(guò)該盤的開(kāi)孔127，盤的開(kāi)孔和引線配合成允許四個(gè)真空斷路器28中的三個(gè)真空斷路器的最大行程進(jìn)入打開(kāi)位置。提供可控的板電機(jī)130，用于使盤121相對(duì)引線在不同的工作位置中移動(dòng)，以確定允許哪三個(gè)真空斷路器28移動(dòng)到打開(kāi)位置，從而防止在任何時(shí)候完全打開(kāi)相線，該可控的板電機(jī)130由控制器控制。
現(xiàn)在描述一種用于相線中四個(gè)導(dǎo)線可能的除冰步驟，首先，關(guān)閉開(kāi)關(guān)裝置的十二個(gè)真空斷路器。在任何時(shí)候，測(cè)量相線中導(dǎo)線的電壓和電流。第一，選擇必須進(jìn)行除冰的導(dǎo)線。第二，使盤旋轉(zhuǎn)以使與必須進(jìn)行除冰的導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)的真空斷路器不能打開(kāi)。第三，打開(kāi)“先通后斷”機(jī)構(gòu)的其它三個(gè)真空斷路器。第四，通過(guò)檢測(cè)互鎖和通過(guò)測(cè)量流過(guò)導(dǎo)線的電流，控制器校驗(yàn)已經(jīng)正確地執(zhí)行了先前的步驟。第五，根據(jù)預(yù)定的順序打開(kāi)三個(gè)真空斷路器，其用作旁路跳線并相應(yīng)于“先通后斷”機(jī)構(gòu)中被打開(kāi)的那三個(gè)真空斷路器。第六，通過(guò)檢測(cè)互鎖和通過(guò)測(cè)量流過(guò)相線的導(dǎo)線的電流，控制器校驗(yàn)已經(jīng)正確地執(zhí)行了先前的步驟。第七，根據(jù)預(yù)定的順序打開(kāi)三個(gè)真空斷路器，其相應(yīng)于“先通后斷”機(jī)構(gòu)中被打開(kāi)的那三個(gè)真空斷路器。第八，通過(guò)檢測(cè)互鎖和通過(guò)測(cè)量流過(guò)相線的導(dǎo)線的電壓和電流，控制器校驗(yàn)已經(jīng)正確地執(zhí)行了先前的步驟。此時(shí)，我們能夠認(rèn)為已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)一個(gè)導(dǎo)線的除冰。
如果控制器檢測(cè)到了問(wèn)題，則發(fā)送報(bào)告并中斷除冰操作。當(dāng)安裝在軛板上的負(fù)載傳感器確定完成了對(duì)選定導(dǎo)線的除冰，就以相反的方式執(zhí)行上述步驟，從而關(guān)閉所有的真空斷路器。然后通過(guò)選擇另一個(gè)要進(jìn)行除冰的導(dǎo)線再次執(zhí)行這些步驟。
為了防止當(dāng)執(zhí)行除冰時(shí)導(dǎo)線束的旋轉(zhuǎn)，選擇除冰順序使得將導(dǎo)向束的質(zhì)心保持在導(dǎo)向束的幾何中心的下方。例如，根據(jù)一種順序?qū)蓚€(gè)上部導(dǎo)線和一個(gè)下部導(dǎo)線進(jìn)行除冰，然后根據(jù)一種順序?qū)蓚€(gè)上部導(dǎo)線和另一個(gè)下部導(dǎo)線進(jìn)行除冰。執(zhí)行該程序直到給所有的導(dǎo)線除冰。
現(xiàn)在參考圖37至40，存在用于使導(dǎo)線束絕緣的不同的軛板。軛板140可以用于安裝在其上的安全裝置，以便防止接地或相間短路引起的操作過(guò)電壓，或者防止因閃電的閃光產(chǎn)生的問(wèn)題。為了防止間隔件、軛板和斷路器過(guò)電壓，可以單獨(dú)安裝電壓鉗如固態(tài)保護(hù)件173或火花隙175或其組合?？梢允褂猛ㄟ^(guò)在圖40中示出的電流變換器179激活、并由流過(guò)固態(tài)保護(hù)件173的電流供電的火花隙。該火花隙可以是空氣火花隙或真空火花隙，可以通過(guò)也可以不通過(guò)電流變換器進(jìn)行觸發(fā)。軛板也可以用來(lái)為了除冰的目的而在相線的每個(gè)導(dǎo)線上測(cè)量冰負(fù)荷。由測(cè)力單元141檢測(cè)到的冰負(fù)荷信息通過(guò)具有電容式天線7的發(fā)射器143發(fā)送，該發(fā)射器由非接觸式電容式電源以不連續(xù)的方式供電。提供絕緣體171。金屬帽169安裝在絕緣體171上。也可以提供在圖40中示出的增壓外殼(booster shell)保護(hù)環(huán)177。
當(dāng)由于接地故障、閃電或其它原因，在相線的導(dǎo)線之間產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)，自激活保護(hù)機(jī)構(gòu)。這些安裝在軛板上的固態(tài)限壓器首先自激活，然后火花隙自激活，最后在幾毫秒之后關(guān)閉導(dǎo)線的真空斷路器。當(dāng)使用電子開(kāi)關(guān)時(shí)，在每個(gè)電子開(kāi)關(guān)附近增加附加限壓器，該當(dāng)發(fā)生故障時(shí)通過(guò)自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)關(guān)閉電壓電子開(kāi)關(guān)。最后，在幾十毫秒之后關(guān)閉用作旁路跳線的真空斷路器。
現(xiàn)在參考圖41，當(dāng)一段電力線布置在道路、高速公路或河流上時(shí)，該線段上可以設(shè)置應(yīng)急燈140，當(dāng)所討論的線段在除冰操作時(shí)可激活該應(yīng)急燈。該應(yīng)急燈在相線的四個(gè)導(dǎo)線之間安裝在絕緣的間隔件141上。應(yīng)急燈由電源供電，當(dāng)該段電力線處于除冰程序時(shí)，所述電源通過(guò)配線147由導(dǎo)線之間存在的電壓差供電。應(yīng)急燈可以使用固態(tài)光發(fā)射器。
現(xiàn)在參考圖42，其示出了開(kāi)關(guān)裝置的電容式非接觸式電源的天線142。該天線142通過(guò)電絕緣體151安裝在間隔件141上。
現(xiàn)在參考圖43，其示出了具有非接觸式電源的過(guò)電壓保護(hù)電路。保護(hù)電路包括電壓鉗173、火花隙175和增壓外殼保護(hù)環(huán)177。該非接觸式電源包括板，該板是電容式天線5。該天線5通過(guò)在例如圖22中示出的配線142和穿通絕緣體97與開(kāi)關(guān)裝置連接。
現(xiàn)在參考圖44和45，其示出了開(kāi)關(guān)模塊100，該開(kāi)關(guān)模塊包括兩個(gè)背對(duì)背安裝的開(kāi)關(guān)裝置。附圖44和45還示出了這種情況，其中具有在圖43中顯示的非接觸式電源裝置101的過(guò)電壓保護(hù)電路相對(duì)于模塊100和間隔件103被安裝。
現(xiàn)在參考圖4、5和6，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，描述一種用于改變電力線4的線段2中相線的阻抗的方法。該相線包括彼此電連接并在線段的兩端短路在一起的四個(gè)導(dǎo)線6。該方法包括以下步驟a)提供與導(dǎo)線6串聯(lián)連接的四個(gè)第一真空斷路器10；b)提供四個(gè)第一可控電機(jī)12，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉第一真空斷路器；c)檢測(cè)表示相線的當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)；d)根據(jù)在步驟c)中檢測(cè)到的參數(shù)控制第一可控電機(jī)；e)提供分別與第一真空斷路器并聯(lián)連接的四個(gè)第二真空斷路器14；以及f)通過(guò)第二可控電機(jī)12選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉第二真空斷路器，該至少一個(gè)第二可控電機(jī)12通過(guò)步驟d)的控制而受到控制。
對(duì)于每個(gè)第二可控電機(jī)來(lái)說(shuō)，該方法還包括以下步驟g)提供專用的非接觸式電源44，用于從相線提供電力供應(yīng)；h)通過(guò)整流器46對(duì)電力供應(yīng)整流；i)通過(guò)電容器48存儲(chǔ)從整流器輸出的電能；以及j)在接收到從步驟d)的控制產(chǎn)生的控制信號(hào)時(shí)，將電容器48放電到相應(yīng)的第二可控電機(jī)以關(guān)閉所述第二可控電機(jī)。
仍然根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供一種方法，其中步驟c)還包括檢測(cè)在響應(yīng)于步驟d)的控制時(shí)應(yīng)該打開(kāi)的真空斷路器是否打開(kāi)，并且當(dāng)該真空斷路器沒(méi)有打開(kāi)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)的步驟；以及控制的步驟d)還包括為接收?qǐng)?bào)警信號(hào)的斷路器發(fā)送振蕩指令信號(hào)以強(qiáng)制打開(kāi)所述斷路器的步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于改變一段電力線中相線的阻抗的開(kāi)關(guān)裝置，該相線包括n個(gè)彼此電絕緣并在該電力線段的兩端短路在一起的導(dǎo)線，該裝置包括與至少一個(gè)導(dǎo)線串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一真空斷路器；至少一個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第一真空斷路器；檢測(cè)器，用于檢測(cè)表示相線的當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)；以及控制器，用于根據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)到的參數(shù)控制所述至少一個(gè)第一可控電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中所述至少一個(gè)第一真空斷路器包括n-1個(gè)分別與相線的n-1個(gè)導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)的第一真空斷路器；以及所述至少一個(gè)第一可控電機(jī)包括n-1個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉n-1個(gè)第一真空斷路器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中所述至少一個(gè)第一真空斷路器包括n個(gè)分別與相線的n個(gè)導(dǎo)線相關(guān)聯(lián)的第一真空斷路器；以及所述至少一個(gè)第一可控電機(jī)包括n個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述n個(gè)第一真空斷路器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的開(kāi)關(guān)裝置，還包括分別與所述至少一個(gè)第一真空斷路器并聯(lián)連接的至少一個(gè)第二真空斷路器；以及至少一個(gè)第二可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第二真空斷路器，所述至少一個(gè)第二可控電機(jī)由控制器控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)裝置，還包括分別與所述至少一個(gè)第一和第二真空斷路器并聯(lián)連接的至少一個(gè)第三真空斷路器；以及至少一個(gè)第三可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第三真空斷路器，所述至少一個(gè)第三可控電機(jī)由控制器控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中n個(gè)第三可控電機(jī)中的每一個(gè)具有與相應(yīng)的第三真空斷路器連接的引線，該引線可沿打開(kāi)和關(guān)閉位置之間的行程移動(dòng)，其中所述開(kāi)關(guān)裝置還包括具有允許n個(gè)引線穿過(guò)板的n個(gè)開(kāi)孔的可動(dòng)板，該板的開(kāi)孔和n個(gè)引線配合成允許最多n-1個(gè)第三真空斷路器的行程進(jìn)入打開(kāi)位置；以及可控的板電機(jī)，用于使板相對(duì)n個(gè)引線在不同的工作位置移動(dòng)，從而確定允許n-1個(gè)第三真空斷路器中的哪些真空斷路器移動(dòng)到打開(kāi)位置，由此防止在任何時(shí)候相線的完全打開(kāi)，該可控的板電機(jī)由控制器控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中n個(gè)第三可控電機(jī)中的每一個(gè)具有與相應(yīng)的第三真空斷路器連接的桿，該桿可沿打開(kāi)和關(guān)閉位置之間的行程移動(dòng)，其中所述開(kāi)關(guān)裝置還包括具有允許n個(gè)桿穿過(guò)板的n個(gè)開(kāi)孔的可動(dòng)板，該板的開(kāi)孔和n個(gè)桿的截面具有配合的形狀，以允許最多n-1個(gè)第三真空斷路器的行程進(jìn)入打開(kāi)位置；以及可控的板電機(jī)，用于使板在垂直于n個(gè)桿的不同工作位置旋轉(zhuǎn)，從而確定允許n-1個(gè)第三真空斷路器中的哪些真空斷路器移動(dòng)到打開(kāi)位置；其中所述至少一個(gè)第三可控電機(jī)用于使該板平行于桿移動(dòng)，從而使所述n-1個(gè)第三真空斷路器在打開(kāi)和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，由此防止在任何時(shí)候相線的完全打開(kāi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，還包括分別與所述至少一個(gè)第一真空斷路器并聯(lián)連接的至少一個(gè)第二真空斷路器；以及至少一個(gè)第二可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第二真空斷路器，該至少一個(gè)第二可控電機(jī)由控制器控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、5和8中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，對(duì)于每個(gè)第二可控電機(jī)來(lái)說(shuō)，還包括專用的非接觸式電源，用于從相線提供電力供應(yīng)；用于給所述電力供應(yīng)整流的整流器；用于存儲(chǔ)從整流器輸出的電能的電容器；以及可控開(kāi)關(guān)，用于在接收到來(lái)自控制器的控制信號(hào)時(shí)，將電容器放電到相應(yīng)的第二可控電機(jī)以關(guān)閉所述第二可控電機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2和8中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，還包括分別與所述至少一個(gè)第一真空斷路器并聯(lián)連接的至少一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，所述至少一個(gè)電子開(kāi)關(guān)由控制器控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8和10中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括非接觸式主電源，用于從相線提供電力供應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括非接觸式主電源，用于從相線提供電力供應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中非接觸式主電源包括電容式電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中非接觸式主電源包括感應(yīng)式電源。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括用于將來(lái)自相線的所述電力供應(yīng)轉(zhuǎn)換成直流電源的轉(zhuǎn)換器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括與控制器連接、用于通過(guò)相線通信的電力線通信系統(tǒng)，和與控制器連接、用于無(wú)線通信的高頻發(fā)射/接收路由器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括全球定位系統(tǒng)，用于通過(guò)衛(wèi)星定位開(kāi)關(guān)裝置和用于定時(shí)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括存儲(chǔ)器和保護(hù)該存儲(chǔ)器的外殼，該存儲(chǔ)器與控制器連接，用于存儲(chǔ)表示開(kāi)關(guān)裝置和相線的當(dāng)前和以往活動(dòng)的參數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括與控制器連接、用于通過(guò)相線通信的電力線通信系統(tǒng)，和與控制器連接、用于無(wú)線通信的高頻發(fā)射/接收路由器，其中控制器具有檢測(cè)器和指令發(fā)生器，檢測(cè)器用于檢測(cè)高頻發(fā)射/接收路由器和電力線傳送系統(tǒng)中的故障，指令發(fā)生器用于在檢測(cè)到所述故障時(shí)產(chǎn)生所述控制信號(hào)以關(guān)閉相應(yīng)的第二真空斷路器中的至少一個(gè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中控制器具有檢測(cè)器和指令發(fā)生器，檢測(cè)器用于檢測(cè)非接觸式主電源中的故障，指令發(fā)生器用于在檢測(cè)到所述故障時(shí)產(chǎn)生所述控制信號(hào)以關(guān)閉相應(yīng)的第二真空斷路器中的至少一個(gè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至19的開(kāi)關(guān)裝置，其中每個(gè)真空斷路器具有用于保護(hù)真空斷路器的環(huán)境的機(jī)械屏蔽。
22.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中控制器具有一輸入端和一指令發(fā)生器，輸入端用于檢測(cè)所述至少一個(gè)第一真空斷路器中的故障，指令發(fā)生器用于在檢測(cè)到所述至少一個(gè)第一真空斷路器的所述故障時(shí)控制所述至少一個(gè)第二可控電機(jī)以關(guān)閉所述至少一個(gè)第二真空斷路器。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至21的開(kāi)關(guān)裝置，每個(gè)可控電機(jī)選自包括以下各項(xiàng)的組中單相線性電機(jī)、多相線性電機(jī)和具有導(dǎo)向螺桿的常規(guī)電機(jī)。
24.一種用于改變電力線的兩個(gè)相鄰線段中兩個(gè)相線的阻抗的開(kāi)關(guān)模塊，每個(gè)相線包括n個(gè)彼此電絕緣并在其線段的兩端短路的導(dǎo)線，該開(kāi)關(guān)模塊包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，每個(gè)開(kāi)關(guān)裝置包括與相應(yīng)相線中的至少一個(gè)導(dǎo)線串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一真空斷路器；至少一個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第一真空斷路器；檢測(cè)器，用于檢測(cè)表示相應(yīng)相線的當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)；以及控制器，用于根據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)到的參數(shù)控制至少一個(gè)第一可控電機(jī)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置背對(duì)背地安裝。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括具有側(cè)面導(dǎo)電壁和第一、第二、第三、第四和第五導(dǎo)電板的外殼，所述導(dǎo)電板橫向于側(cè)壁，并將外殼分隔成第一、第二、第三和第四隔室；第一導(dǎo)電板具有用于與側(cè)壁電絕緣的絕緣元件，第二、第三、第四和第五導(dǎo)電板與側(cè)壁電連接；第一、第二、第三和第四導(dǎo)電板與所述導(dǎo)線電連接，而第五導(dǎo)電板與所述導(dǎo)線絕緣；第一和第二導(dǎo)電板限定了第一隔室，其包括至少一個(gè)連接第一和第二導(dǎo)電板的中心導(dǎo)線和圍繞中心導(dǎo)線布置的變換器，該變換器用于告知控制器流過(guò)中心導(dǎo)線的電流；第二和第三導(dǎo)電板限定了第二隔室，其包括控制器和用于從相線提供電力供應(yīng)的非接觸式電源；第三和第四導(dǎo)電板限定了第三隔室，其包括至少一個(gè)第一可控電機(jī)；第四和第五導(dǎo)電板限定了第四隔室，其包括至少一個(gè)第一真空斷路器。
26.根據(jù)權(quán)利要求12所述的開(kāi)關(guān)裝置，具有側(cè)面導(dǎo)電壁和第一、第二、第三、第四和第五導(dǎo)電板的外殼，所述導(dǎo)電板橫向于側(cè)壁并將外殼分隔成第一、第二、第三和第四隔室；第一導(dǎo)電板具有用于與側(cè)壁電絕緣的絕緣元件，第二、第三、第四和第五導(dǎo)電板與側(cè)壁電連接；第一、第二、第三和第四導(dǎo)電板與所述導(dǎo)線電連接，而第五導(dǎo)電板與所述導(dǎo)線絕緣；第一和第二導(dǎo)電板限定了第一隔室，其包括至少一個(gè)連接第一和第二導(dǎo)電板的中心導(dǎo)線和圍繞中心導(dǎo)線布置的變換器，該變換器用于告知控制器流過(guò)中心導(dǎo)線的電流；第二和第三導(dǎo)電板限定了第二隔室，其包括控制器和專用的、非接觸式主電源；第三和第四導(dǎo)電板限定了第三隔室，其包括多個(gè)第一可控電機(jī)；第四和第五導(dǎo)電板限定了第四隔室，其包括多個(gè)真空斷路器。
27.根據(jù)權(quán)利要求4、8、9和12中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中每個(gè)第二可控電機(jī)包括用于將第二可控電機(jī)的位置穩(wěn)定在打開(kāi)或關(guān)閉位置的穩(wěn)定裝置；用于促使第二斷路器處于關(guān)閉位置的彈簧；以及用于將彈簧保持在壓縮位置以使斷路器保持在打開(kāi)位置的鎖定件。
28.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的開(kāi)關(guān)裝置，其中外殼在其下部和上部具有多個(gè)用于通風(fēng)的開(kāi)孔，以及具有隔熱材料，以便防止外殼內(nèi)部由于太陽(yáng)輻射而過(guò)熱。
29.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5、6和7中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)裝置，包括連接在四個(gè)導(dǎo)線之間的應(yīng)急燈。
30.一種用于改變一段電力線中相線的阻抗的方法，該相線包括n個(gè)彼此電絕緣并在該電力線段的兩端短路在一起的導(dǎo)線，該方法包括以下步驟a)提供與至少一個(gè)導(dǎo)線串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一真空斷路器；b)提供至少一個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第一真空斷路器；c)檢測(cè)表示相線的當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)；以及d)根據(jù)在步驟c)中檢測(cè)到的參數(shù)控制所述至少一個(gè)第一可控電機(jī)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括以下步驟e)提供分別與所述至少一個(gè)第一真空斷路器并聯(lián)連接的至少一個(gè)第二真空斷路器；以及f)通過(guò)至少一個(gè)第二可控電機(jī)選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第二真空斷路器，該至少一個(gè)第二可控電機(jī)通過(guò)步驟d)的控制來(lái)進(jìn)行控制；對(duì)于每個(gè)第二可控電機(jī)來(lái)說(shuō)，該方法還包括以下步驟g)提供專用的非接觸式電源，用于從相線提供電力供應(yīng)；h)對(duì)所述電力供應(yīng)整流；i)通過(guò)電容器存儲(chǔ)從整流器輸出的電能；以及j)在接收到從步驟d)的控制產(chǎn)生的控制信號(hào)時(shí)，使電容器放電到相應(yīng)的第二可控電機(jī)以關(guān)閉所述第二可控電機(jī)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括以下步驟提供用于通過(guò)相線通信的電力線通信系統(tǒng)，提供用于無(wú)線通信的高頻發(fā)射/接收路由器，檢測(cè)高頻發(fā)射/接收路由器和電力線傳送系統(tǒng)中的故障，并在檢測(cè)到所述故障時(shí)產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括以下步驟檢測(cè)電力供應(yīng)中的故障，并在檢測(cè)到所述故障時(shí)產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括以下步驟檢測(cè)所述至少一個(gè)第一真空斷路器或電力線中的故障，并在檢測(cè)到所述故障時(shí)向所述至少一個(gè)第二可控電機(jī)發(fā)指令以關(guān)閉所述至少一個(gè)第二真空斷路器。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括以下步驟e)提供分別與所述至少一個(gè)第一真空斷路器并聯(lián)連接的至少一個(gè)第二真空斷路器；以及f)通過(guò)至少一個(gè)第二可控電機(jī)，選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第二真空斷路器，所述至少一個(gè)第二可控電機(jī)通過(guò)步驟d)的控制進(jìn)行控制；在該方法中，步驟c)還包括檢測(cè)真空斷路器是否被打開(kāi)，所述真空斷路器應(yīng)該響應(yīng)于步驟d)的控制而被打開(kāi)，以及當(dāng)沒(méi)有打開(kāi)所述真空斷路器時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)的步驟；以及控制的步驟d)還包括為接收?qǐng)?bào)警信號(hào)的斷路器發(fā)送振蕩指令信號(hào)以強(qiáng)制打開(kāi)所述斷路器的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，步驟c)的檢測(cè)包括檢測(cè)短路電流的步驟，步驟d)還包括將附加電流施加到第二可控電機(jī)以減小第二真空斷路器的閉合觸點(diǎn)的電阻的步驟。
全文摘要
一種用于改變一段電力線中相線的阻抗的開(kāi)關(guān)裝置和方法。該相線包括n個(gè)彼此電絕緣并在線段的兩端短路在一起的導(dǎo)線。該裝置包括與至少一個(gè)導(dǎo)線串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一真空斷路器；至少一個(gè)第一可控電機(jī)，用于選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述至少一個(gè)第一真空斷路器；檢測(cè)器，用于檢測(cè)表示相線的當(dāng)前工作狀態(tài)的參數(shù)；以及控制器，用于根據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)到的參數(shù)控制所述至少一個(gè)第一可控電機(jī)。
文檔編號(hào)H02J3/24GK1965456SQ200580018111
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
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