打開(kāi)高壓直流網(wǎng)絡(luò)的分路開(kāi)關(guān)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種打開(kāi)承載電流的分路開(kāi)關(guān)的方法，該開(kāi)關(guān)與高壓DC網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)晶閘管并聯(lián)，流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的中斷在流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的電流零點(diǎn)的時(shí)刻被發(fā)起。該方法的特征在于，其包括基于由用于測(cè)量流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的裝置實(shí)施的測(cè)量，調(diào)整該晶閘管的控制角以在一區(qū)域中定位出電流零點(diǎn)的步驟，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】打開(kāi)高壓直流網(wǎng)絡(luò)的分路開(kāi)關(guān)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種打開(kāi)高壓直流(DC)網(wǎng)絡(luò)的分路開(kāi)關(guān)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]文檔W02007/084041公開(kāi)了現(xiàn)有技術(shù)中高壓DC網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)示例。那種網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。它包括由連接到高壓的部分Ia和連接到零電位的部分Ib組成的雙線(xiàn)傳輸線(xiàn)I。第一變流器2連接到部分Ia和部分Ib之間的線(xiàn)I的第一端。在與第一端相對(duì)的線(xiàn)I的第二端，第二變流器3同樣的連接到部分Ia和部分Ib之間。第一變流器2包括兩個(gè)串聯(lián)的晶閘管塊4和5，每一個(gè)晶閘管塊包括三個(gè)并聯(lián)的晶閘管。同樣地，第二變流器3包括兩個(gè)串聯(lián)的晶閘管塊6和7，每一個(gè)晶閘管塊包括三個(gè)并聯(lián)的晶閘管。具有三個(gè)晶閘管的塊4、5、6和7的每一個(gè)晶閘管與一個(gè)不同的相位相關(guān)聯(lián)。每一個(gè)晶閘管塊有一個(gè)與之并聯(lián)的分路開(kāi)關(guān)，即:
[0003]開(kāi)關(guān)8與晶閘管塊4并聯(lián)；
[0004]開(kāi)關(guān)9與晶閘管塊5并聯(lián)；
[0005]開(kāi)關(guān)10與晶閘管塊6并聯(lián)；以及
[0006]開(kāi)關(guān)11與晶閘管塊7并聯(lián)。
[0007]變流器2連接到交流(AC)發(fā)電網(wǎng)絡(luò)12而變流器3連接到AC消耗網(wǎng)絡(luò)13。第一變流器2是一個(gè)AC到DC的變流器(整流器)而第二變流器3是一個(gè)DC到AC的變流器。
[0008]晶閘管塊4和5，以及開(kāi)關(guān)8和9，被各自的控制單元14和15控制。晶閘管塊6和7，以及開(kāi)關(guān)10和11，被各自的控制單元16和17控制?？刂蒲b置18和19控制控制單元 14、15、16 和 17。
[0009]倘若系統(tǒng)失效，將晶閘管塊(例如，晶閘管塊4)短路可被證明是必要的。通過(guò)閉合分路開(kāi)關(guān)8，塊4的所有晶閘管于是被短路。塊6的晶閘管也必須通過(guò)閉合分路開(kāi)關(guān)10而同時(shí)被短路。這樣減少在線(xiàn)I上傳輸?shù)墓β?，但是該系統(tǒng)仍然繼續(xù)在降級(jí)模式中操作。當(dāng)該系統(tǒng)已經(jīng)被修復(fù)時(shí)，分路開(kāi)關(guān)8和10需要再次被打開(kāi)以使得電流流入晶閘管塊4和6。
[0010]圖2和圖3描述了打開(kāi)現(xiàn)有技術(shù)的分路開(kāi)關(guān)的現(xiàn)象。圖3以更大的尺寸示出了圖2的局部。圖2和圖3的曲線(xiàn)Cl示出了流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流I作為時(shí)間的函數(shù)，而曲線(xiàn)C2示出了在開(kāi)關(guān)的末端處的電壓V作為時(shí)間的函數(shù)。曲線(xiàn)Cl在時(shí)刻h處以及在時(shí)刻h之前的時(shí)間具有零值，而曲線(xiàn)C2在在時(shí)刻h處以及在時(shí)刻h之后的時(shí)間具有零值。
[0011]在打開(kāi)分路開(kāi)關(guān)的時(shí)候，流入開(kāi)關(guān)的電流I被調(diào)整到具有零均值。該具有零均值的電流對(duì)應(yīng)于大體上等于90°的晶閘管控制角。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，按照定義，晶閘管控制角的定義是:在施加到晶閘管的勢(shì)差讓其潛在地能夠?qū)щ?如果被命令這樣做的話(huà))的時(shí)刻與導(dǎo)通命令在實(shí)際上被發(fā)給晶閘管的時(shí)刻之間的相位差。
[0012]對(duì)于在時(shí)刻ta處給出的開(kāi)關(guān)打開(kāi)命令，電流在遲于時(shí)刻ta的、對(duì)應(yīng)于電流的零交叉點(diǎn)的時(shí)刻h處被中斷。在圖2和圖3中，電流在電流曲線(xiàn)的上升沿被中斷。然而該電流也可以在電流曲線(xiàn)的下降沿被中斷。[0013]從圖2和圖3可明顯看出，當(dāng)流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流被中斷時(shí)，在很短的一段時(shí)間內(nèi)該開(kāi)關(guān)的端子處會(huì)產(chǎn)生高過(guò)電壓。這是一個(gè)問(wèn)題。開(kāi)關(guān)的端子處的高過(guò)電壓容易導(dǎo)致?lián)p壞硬件(通過(guò)刺穿介電件)的電弧的發(fā)生(開(kāi)關(guān)擊穿)。
[0014]本發(fā)明可以解決這一問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明提供一種打開(kāi)承載電流的分路開(kāi)關(guān)的方法，該開(kāi)關(guān)與高壓DC網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)晶閘管并聯(lián)，流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的中斷在流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的電流零點(diǎn)的時(shí)刻被發(fā)起，該方法的特征在于，其包括基于由用于測(cè)量流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的裝置實(shí)施的測(cè)量，調(diào)整該晶閘管的控制角以在一區(qū)域中定位出電流零點(diǎn)步驟，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)附加特征，在打開(kāi)該開(kāi)關(guān)之前的時(shí)段，電流未包括電流零點(diǎn)且具有保持大于開(kāi)關(guān)的截?cái)嚯娏鞯闹档慕^對(duì)值，打開(kāi)命令在第一時(shí)刻被施加到該開(kāi)關(guān)，以及發(fā)起同時(shí)調(diào)整控制角的步驟以使電流的峰值更接近于零，使得在遲于該第一時(shí)刻的第二時(shí)亥|J，該開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)被分離至使得該開(kāi)關(guān)能承受恢復(fù)電壓的大體上預(yù)定的距離。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)附加特征，在第一時(shí)刻發(fā)起測(cè)量開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的距離的步驟，以及在第二時(shí)刻發(fā)起額外的調(diào)整控制角的步驟以定位區(qū)域中的電流，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
[0018]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的附加特征，依靠定時(shí)器裝置發(fā)起第二時(shí)刻，以及在該第二時(shí)刻發(fā)起控制角的額外調(diào)整的步驟以定位區(qū)域中的電流，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
[0019]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的附加特征，當(dāng)觸點(diǎn)之間的距離達(dá)到大體上預(yù)定的距離時(shí)，依靠位置超過(guò)指示器發(fā)起第二時(shí)刻，并且在該第二時(shí)刻發(fā)起控制角的額外調(diào)整的步驟以定位區(qū)域中的電流，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]根據(jù)以下參照附圖的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)變得明顯，其中:
[0021]圖1，已經(jīng)被描述，其示出了現(xiàn)有技術(shù)高壓DC網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)示例；
[0022]圖2和圖3，已經(jīng)被描述，其示出了打開(kāi)現(xiàn)有技術(shù)的分路開(kāi)關(guān)的現(xiàn)象；
[0023]圖4示出了本發(fā)明的高壓DC網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)示例；
[0024]圖5，6以及7A-7C示出了本發(fā)明用于打開(kāi)分路開(kāi)關(guān)的方法；
[0025]圖8和圖9示出了對(duì)用于打開(kāi)分路開(kāi)關(guān)的本發(fā)明的方法的一種改進(jìn)。
[0026]在所有附圖中，相同的參考標(biāo)記指代相同的元素。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖4示出了本發(fā)明的高壓DC網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)示例。
[0028]除了圖1中示出的元素，本發(fā)明的高壓DC網(wǎng)絡(luò)包括測(cè)量流經(jīng)開(kāi)關(guān)8、9、10和11每一者的電流I的電流測(cè)量裝置Μ。本發(fā)明的高壓DC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括用于確定所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的裝置。在本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)現(xiàn)，用于確定所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的裝置是根據(jù)電流測(cè)量結(jié)果計(jì)算電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的控制單元14、15、16和17的計(jì)算裝置。在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)現(xiàn)，用于確定所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的裝置包括所測(cè)量的電流流經(jīng)的羅戈夫斯基線(xiàn)圈(Rogowski coils)。通過(guò)感應(yīng),羅戈夫斯基線(xiàn)圈產(chǎn)生與電流相對(duì)于時(shí)間的變化成比例的電壓。這些測(cè)量結(jié)果然后被發(fā)送到控制單元14、15、16和17。
[0029]圖5、圖6和圖7A-7C不出了本發(fā)明用于打開(kāi)承載電流的分路開(kāi)關(guān)的方法。圖6以更大的尺寸示出了圖5的局部。圖5、圖6和圖7A-7C的曲線(xiàn)C3示出了流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流I作為時(shí)間的函數(shù)，而圖5和圖6的曲線(xiàn)C4示出了在開(kāi)關(guān)的端子處的電壓V作為時(shí)間的函數(shù)。
[0030]流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流在流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流的零交叉點(diǎn)處被中斷。但是，根據(jù)本發(fā)明，這里的流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流的均值不是零。
[0031]流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流I通過(guò)測(cè)量裝置M而被測(cè)量，并且電流I的測(cè)量被發(fā)送到相應(yīng)的控制單元?；陔娏鳒y(cè)量信息以及與電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)相關(guān)的信息，控制單元遞送修改晶閘管控制角的信號(hào)，直到電流在所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)的區(qū)域穿過(guò)零且電流的峰值Im的絕對(duì)值大體上達(dá)到或者略微超過(guò)電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。作為時(shí)間的函數(shù)的電流的變化在零交叉點(diǎn)處設(shè)定為可能達(dá)到的最低值中的一個(gè)值，并且在開(kāi)關(guān)端子處的恢復(fù)電壓也為低。
[0032]圖7A-7C示出了調(diào)整區(qū)域，在該調(diào)整區(qū)域流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流被用來(lái)根據(jù)本發(fā)明中斷電流。圖7A對(duì)應(yīng)于電流測(cè)量中沒(méi)有誤差的理想情景，而圖7B-7C對(duì)應(yīng)于有測(cè)量誤差的兩種真實(shí)情景。
[0033]在理想情景下(圖7A)，電流的峰值Im是零，而零交叉點(diǎn)處的電流的導(dǎo)數(shù)在時(shí)刻h處也是零。電流在時(shí)刻h處被中斷。
[0034]在真實(shí)情景下，其中，瞬時(shí)電流以土 ΛΙ的精度而被測(cè)量，上面提到的關(guān)于電流的條件反映了最小電流Im大體上小于-Λ I (見(jiàn)圖7B)或略微小于-ΛΙ (見(jiàn)圖7C)的事實(shí)。然后，能夠確定電流穿過(guò)零，而開(kāi)關(guān)在伴隨開(kāi)關(guān)末端處的低過(guò)電壓被打開(kāi)。
[0035]在圖5、圖6和圖7A-7C中，流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流具有正平均值，而最小電流Im具有大體上等于-ΛΙ的負(fù)值。本發(fā)明也涉及流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流以相反的方向流動(dòng)并具有負(fù)平均值、最大電流Im具有大體上等于+Λ I的正值的情形(未在圖中示出)。
[0036]圖8及圖9示出了對(duì)用于打開(kāi)分路開(kāi)關(guān)的本發(fā)明的方法的一種改進(jìn)。圖8的曲線(xiàn)C5示出了流經(jīng)分路開(kāi)關(guān)的電流I作為時(shí)間的函數(shù)。圖9的曲線(xiàn)C6示出了分路開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的距離d作為時(shí)間的函數(shù)。
[0037]在給出打開(kāi)開(kāi)關(guān)的命令之前，流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流的瞬時(shí)值不會(huì)穿過(guò)零，并且它的絕對(duì)值始終保持大于開(kāi)關(guān)的截?cái)嚯娏?。打開(kāi)命令在時(shí)刻&處給出。一旦給出打開(kāi)命令，開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的距離d增加，并且控制角同時(shí)被修改以使電流曲線(xiàn)的最小值更接近零。在時(shí)刻ta后的時(shí)刻tb處，開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的距離達(dá)到值Cltl(一個(gè)先驗(yàn)值)，值Cltl被認(rèn)為能夠承受電流被中斷之后的恢復(fù)電壓。在時(shí)刻tb處，控制角被修改從而使得電流I的絕對(duì)值達(dá)到小于截?cái)嚯娏鞯闹担瑥亩哂须娏鞯牧憬徊纥c(diǎn)，而電流的最小值Im大體上等于或略微少于測(cè)量裝置M的測(cè)量精度-Λ I。開(kāi)關(guān)的打開(kāi)方法就基本上如上所述而進(jìn)行。[0038]用于執(zhí)行對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)的裝置包括距離傳感器，或位置超過(guò)指示器，或定時(shí)器機(jī)制。在第一個(gè)實(shí)施例中(距離傳感器)，該距離傳感器測(cè)量開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的距離，且時(shí)刻tb是所測(cè)量的距離到達(dá)值Cltl的時(shí)刻，Cltl在本實(shí)施例中是一個(gè)預(yù)定值。在第二個(gè)實(shí)施例中(位置超過(guò)指示器)，在觸點(diǎn)分離時(shí)移動(dòng)的部分在觸點(diǎn)之間的距離到達(dá)值Cltl的時(shí)刻tb處給出信號(hào)。在第三個(gè)實(shí)施例中(定時(shí)器機(jī)制)，時(shí)間tb通過(guò)由定時(shí)器機(jī)制應(yīng)用的時(shí)間延遲而定義。在這一實(shí)施例中，時(shí)間tb是預(yù)定的，而值Cltl是當(dāng)?shù)竭_(dá)時(shí)刻tb時(shí)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的距離。值d0在初步測(cè)試后被確定以確保觸點(diǎn)之間一直有足夠的距離。根據(jù)對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，隨后即可順利地進(jìn)行打開(kāi)開(kāi)關(guān)，而無(wú)發(fā)生電流無(wú)意義中斷的可能性，而電流無(wú)意義中斷期間又易發(fā)生擊穿(擊穿總是會(huì)犧牲系統(tǒng)正確操作)。
[0039]如前所述(見(jiàn)圖5和圖6 )，圖8所示的對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)用于電流的平均值是正數(shù)而電流最小值是負(fù)數(shù)且具有大體上等于電流零點(diǎn)測(cè)量的精度的振幅。對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)同樣關(guān)于這樣的情形，在這一情形下電流具有負(fù)平均值而電流的最大值是正數(shù)且具有大體上等于電流零點(diǎn)測(cè)量的誤差的振幅。
[0040]因此，總的來(lái)說(shuō)，流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流的零交叉點(diǎn)被定位從而超過(guò)零電流的電流峰值大體上等于電流零點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的誤差(土 Λ I)。
【權(quán)利要求】
1.一種打開(kāi)承載電流的分路開(kāi)關(guān)(8，9，10，11)的方法，該開(kāi)關(guān)與高壓DC網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)晶閘管(4，5，6，7)并聯(lián)，流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的中斷在流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的電流零點(diǎn)的時(shí)刻被發(fā)起，該方法的特征在于，其包括: 基于由用于測(cè)量流經(jīng)該開(kāi)關(guān)的電流的裝置(M)實(shí)施的測(cè)量，調(diào)整該晶閘管的控制角以在一區(qū)域中定位出電流零點(diǎn)的步驟，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在打開(kāi)該開(kāi)關(guān)之前的時(shí)段，電流未包括電流零點(diǎn)且具有保持大于開(kāi)關(guān)的截?cái)嚯娏鞯闹档慕^對(duì)值，打開(kāi)命令在第一時(shí)刻(ta)被施加到該開(kāi)關(guān)，以及發(fā)起同時(shí)調(diào)整控制角的步驟以使電流的峰值更接近于零，使得在遲于該第一時(shí)刻的第二時(shí)刻(tb)，該開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)被分離至使得該開(kāi)關(guān)能承受恢復(fù)電壓的大體上預(yù)定的距離(d0)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在第一時(shí)刻(ta)發(fā)起測(cè)量開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的距離(d)的步驟，以及在第二時(shí)刻(tb)發(fā)起額外的調(diào)整控制角的步驟以定位區(qū)域中的電流，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，依靠定時(shí)器裝置發(fā)起第二時(shí)刻(tb)，以及在該第二時(shí)刻(tb)發(fā)起控制角的額外調(diào)整的步驟以定位區(qū)域中的電流，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，當(dāng)觸點(diǎn)之間的距離達(dá)到大體上預(yù)定的距離(dQ)時(shí)，依靠位置超過(guò)指示器發(fā)起第二時(shí)刻(tb)，并且在該第二時(shí)刻(tb)發(fā)起控制角的額外調(diào)整的步驟以定位區(qū)域中的電流，在該區(qū)域中所測(cè)量的電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)是連續(xù)函數(shù)且所測(cè)量的電流的峰值的絕對(duì)值大體上等于電流零點(diǎn)的測(cè)量誤差的絕對(duì)值。
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK103828218SQ201280046331
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月21日
【發(fā)明者】沃爾夫?qū)じ袢鹕? 讓-皮埃爾·迪普拉 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司