專利名稱：用于在輸電線上限制短路電流的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在輸電線上限制短路電流的方法和設(shè)備。
為了在短路時(shí)保護(hù)輸電線，已公知的是，在輸電線的端部設(shè)置保護(hù)裝置，如遠(yuǎn)距離保護(hù)器或過(guò)電流保護(hù)器。如果出現(xiàn)短路，則有故障的輸電線通過(guò)設(shè)在其端部的斷路器被斷路。能量傳輸隨之完全中斷。這特別是對(duì)相互連接的電網(wǎng)而言不是很理想。
為了使電網(wǎng)相互交連，公開(kāi)了一種設(shè)有變壓器組的調(diào)整設(shè)備(Elektrizitaetswirtschaft Jg.86(1987)，第4期，第123至128頁(yè))。該變壓器組包括一個(gè)接到輸電線中的輔助調(diào)壓變壓器。為了在輸電線上產(chǎn)生一個(gè)縱向電壓或橫向電壓，該輔助調(diào)壓變壓器被一個(gè)激勵(lì)變壓器供電。這種輔助調(diào)壓變壓器的任務(wù)在于補(bǔ)償電網(wǎng)之間的相移，其中，待傳輸?shù)墓β士赡苁艿接绊?。因此，該輔助調(diào)壓變壓器又被稱為移相器。在這種調(diào)整設(shè)備中，在發(fā)生短路的情況下，有很大一部分短路電流流過(guò)該輔助調(diào)壓變壓器。這是人們所不希望的。
在設(shè)置具有一個(gè)用于控制輔助調(diào)壓變壓器的半導(dǎo)體變換器的調(diào)整設(shè)備的情況下，電網(wǎng)短路電流的最大值是半導(dǎo)體整流管規(guī)格設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，電網(wǎng)短路電流只受選擇的輔助調(diào)壓變壓器的短路電壓的影響。輔助調(diào)壓變壓器的短路電壓選得越小，對(duì)負(fù)荷通量的控制則越有效。IEEE SPEKTRUM，1993年4月，第40至45頁(yè)公開(kāi)了一種該類型的具有半導(dǎo)體的調(diào)整設(shè)備。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于在輸電線上限制短路電流的方法和設(shè)備，其中，在避免上述缺點(diǎn)的情況下能使電網(wǎng)的運(yùn)作得到改善。
在方法方面，本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，提供一種用于在輸電線上限制短路電流的方法，一個(gè)用于產(chǎn)生縱向電壓、橫向電壓或斜向電壓的輔助調(diào)壓變壓器接到輸電線中并監(jiān)控輸電線是否短路，其中，在出現(xiàn)短路時(shí)，至少是為了限制電流，一個(gè)故障信號(hào)被發(fā)送給輔助調(diào)壓變壓器的控制裝置以產(chǎn)生反向電壓，特別是一個(gè)縱向、橫向或斜向電壓。
在設(shè)備方面，本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，提供一種設(shè)置在輸電線上的用以產(chǎn)生縱向、橫向或斜向電壓的、由變換器控制的輔助調(diào)壓變壓器，并設(shè)有用以檢測(cè)輸電線上的短路的裝置，在識(shí)別出短路后，該裝置把一個(gè)故障信號(hào)發(fā)送給輔助調(diào)壓變壓器的控制裝置，其中，輔助調(diào)壓變壓器在輸電線上產(chǎn)生的電壓提高的情況下用作限流器。
雖然對(duì)輸電線的保護(hù)和對(duì)輔助調(diào)壓變壓器的保護(hù)，在防止事故方面存在類似的要求，但以往總是分別處理這兩個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明基于如下的認(rèn)識(shí)，即具有變壓器組的、由變換器控制的移相器具有很相宜的時(shí)間特性，開(kāi)發(fā)出了一種全新的控制形式，這種控制形式使移相器用作供電電網(wǎng)之間的短路電流限制器成為可能。據(jù)此，設(shè)備本身和供電電網(wǎng)的其它部分在面臨短路電流的作用時(shí)均得到保護(hù)。由于輔助調(diào)壓變壓器按此情況起的是斷路器的作用，所以根據(jù)情況也減少了輔助調(diào)壓變壓器上的高壓技術(shù)線路費(fèi)用。毋須再為輔助調(diào)壓變壓器另設(shè)斷路器，用斷路開(kāi)關(guān)就足夠了。供電電網(wǎng)的功率適度的連接則經(jīng)過(guò)輔助調(diào)壓變壓器上的變換器的控制裝置來(lái)進(jìn)行。
其中特別優(yōu)越之處在于，可更大限度地利用大功率半導(dǎo)體，特別是可控硅或GTO可控硅，因?yàn)槎搪冯娏鞯姆翟谧儞Q器級(jí)間耦合電路中可被限制在一個(gè)較低的值上。在一個(gè)相應(yīng)匹配的級(jí)間耦合電路電壓下，又可減少參與工作的可控硅的數(shù)量。
此外，本技術(shù)方案還向?qū)旊姷募杀Ｗo(hù)技術(shù)邁進(jìn)了一步，在集成保護(hù)技術(shù)中，通過(guò)各個(gè)部分的耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳保護(hù)。本發(fā)明還可有利地用在未來(lái)的、采用超導(dǎo)的配電網(wǎng)中。按照現(xiàn)有技術(shù)，只按可控的“微量”原理能完成這種應(yīng)用。
在從屬權(quán)利要求中給出了其它的、優(yōu)選的實(shí)施形式。
下面借助一個(gè)在附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明和本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)。附圖所示為

圖1為一個(gè)設(shè)有移相器的電網(wǎng)設(shè)備，圖2為一個(gè)附屬的電壓矢量圖。
在圖1中可看到兩個(gè)供電電網(wǎng)A和B，這兩個(gè)供電電網(wǎng)經(jīng)過(guò)一個(gè)電導(dǎo)線3，特別是一個(gè)高壓線相互連接。標(biāo)號(hào)5表示所屬的導(dǎo)線電感。一個(gè)用作移相器8的功率部件的輔助調(diào)壓變壓器7串聯(lián)在導(dǎo)線3中。該輔助調(diào)壓變壓器7被一個(gè)具有配屬的激勵(lì)變壓器11的變換器9(有級(jí)間耦合電路)控制。變換器9為級(jí)間耦合電路變換器結(jié)構(gòu)，具有半導(dǎo)體元件，特別是具有大功率半導(dǎo)體元件，如GTO可控硅。
如果在導(dǎo)線3上的C處發(fā)生短路，則有不小的一部分短路電流由電網(wǎng)B經(jīng)過(guò)輔助調(diào)壓變壓器7流入短路處。在某些情況下，對(duì)設(shè)在導(dǎo)線3端部的電網(wǎng)保護(hù)器12a、12b的可靠的觸發(fā)得不到保證。輔助調(diào)壓變壓器7必須引導(dǎo)短路電流通過(guò)。
變換器9附設(shè)有一個(gè)與其電聯(lián)接的故障探測(cè)裝置13，該故障探測(cè)裝置13經(jīng)過(guò)適宜的測(cè)量傳感器15a、15b確定短路的位置和/或方向并把一個(gè)相應(yīng)的故障信號(hào)或者故障指令發(fā)送給變換器9的一個(gè)圖中沒(méi)詳細(xì)示出的控制裝置。根據(jù)情況，可把方向在故障信號(hào)中編碼。故障探測(cè)裝置13也可以是變換器9的部件。變換器9然后立刻以輔助調(diào)壓變壓器7處的下一個(gè)過(guò)零電壓觸發(fā)對(duì)電能的限制(或閉鎖)，據(jù)此，由電網(wǎng)B向短路處的功率輸送馬上被中斷。根據(jù)情況，也可由導(dǎo)線上已存在的保護(hù)器，如由已存在的電網(wǎng)保護(hù)器12a、12b提供關(guān)于短路的故障位置和/或方向的信息。在該情況下可放棄故障探測(cè)裝置13。例如用遠(yuǎn)距離保護(hù)器或過(guò)電流保護(hù)器作為電網(wǎng)保護(hù)器12a、12b。
圖2示出了在電網(wǎng)A中發(fā)生短路情況下的一個(gè)單極的電壓矢量圖。電壓UA相對(duì)于電壓UB被短路掉。通過(guò)移相器8，附加電壓UZ經(jīng)過(guò)輔助調(diào)壓變壓器7被饋入。
在移相器8作為短路電流限制器工作時(shí)，對(duì)移相器8，特別是對(duì)其變換器9的直接優(yōu)點(diǎn)在于，在短路電流幅值被限制到例如2×In的條件下，可提高功率半導(dǎo)體元件的利用率，該元件例如在級(jí)間耦合電路中的短路沖擊電流的幅值為25kA的情況下，是為固定的持續(xù)電流IN＝1kA而設(shè)置的。其中，可允許持續(xù)電流IN例如等于3kA。據(jù)此，得出如下結(jié)果，即基于功率半導(dǎo)體的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，以一個(gè)相應(yīng)匹配的級(jí)間耦合電路電壓可把以往所需的可控硅的數(shù)量減少到1/3。
如果已存在一個(gè)用于高壓線的移相器，則為了實(shí)現(xiàn)圖中所示的設(shè)備只需要檢測(cè)短路位置和/或短路電流，并要求移相器的變換器處一個(gè)相應(yīng)的控制配合。如果移相器設(shè)有一個(gè)計(jì)算機(jī)，則可通過(guò)控制軟件的簡(jiǎn)單配合來(lái)完成這一要求。
權(quán)利要求
1.一種在輸電線(3)上限制短路電流的方法，其特征在于，在該輸電線中接入一個(gè)輔助調(diào)壓變壓器(7)以產(chǎn)生一縱向、橫向或斜向電壓并監(jiān)控輸電線是否有短路，其中在發(fā)生短路時(shí)，至少是為了限流，向輔助調(diào)壓變壓器(7)的控制裝置發(fā)送一故障信號(hào)以產(chǎn)生一縱向、橫向或斜向的反向電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，短路的故障方向和/或故障位置都被檢測(cè)并被編碼于故障信號(hào)中，其中，根據(jù)故障方向?qū)a(chǎn)生一適當(dāng)?shù)目v向、橫向或斜向電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，輔助調(diào)壓變壓器(7)是作為移相器(8)的功率部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，移相器(8)具有一給輔助調(diào)壓變壓器(7)饋電的控制裝置(9)并且該控制裝置為一變換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，遠(yuǎn)距離保護(hù)器(12a、12b)或過(guò)流保護(hù)器用于識(shí)別短路。
6.一輔助調(diào)壓變壓器(7)的應(yīng)用方法，其中該輔助調(diào)壓變壓器接入輸電線(3)中作為限流器用于斜向、縱向或橫向調(diào)節(jié)，其特征在于，至少要監(jiān)控輸電線(3)上的電流并在識(shí)別短路電流的情況下發(fā)生一故障信號(hào)用于釋放一反向電壓以便在輔助調(diào)壓變壓器(7)上限流。
7.一種變換器控制的輔助調(diào)壓變壓器(7)裝置，所說(shuō)的輔助調(diào)壓變壓器用于通過(guò)檢測(cè)電線(3)上的短路，在輸電線(3)上產(chǎn)生一縱向、橫向或斜向電壓，該裝置在識(shí)別短路的情況下向輔助調(diào)壓變壓器(7)的控制裝置發(fā)生一故障信號(hào)，其特征在于，當(dāng)輸電線(3)上的生成電壓提高的情況下，輔助調(diào)壓變壓器(7)作為限流器用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，遠(yuǎn)距離保護(hù)器(12a、12b)或過(guò)流保護(hù)器用于檢測(cè)短路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，輔助調(diào)壓變壓器(7)是一用于縱向、斜向或橫向調(diào)節(jié)的變壓器組的組成部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的裝置，其特征在于，變換器是帶級(jí)間耦合回路的半導(dǎo)體變換器結(jié)構(gòu)。
全文摘要
為了在一條高壓線(3)上出現(xiàn)短路的情況下通過(guò)移相器(8)使運(yùn)行狀況優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，規(guī)定在故障情況下把移相器(8)作為限流器使用。為此，根據(jù)故障電流產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)，該故障信號(hào)使移相器(8)的輔助調(diào)壓變壓器(7)上的反向電壓有所提高。
文檔編號(hào)H02J3/04GK1127573SQ94192871
公開(kāi)日1996年7月24日 申請(qǐng)日期1994年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月26日
發(fā)明者沃爾特·米勒 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司