專利名稱：用于確定電氣開關裝置的開關時刻的方法
技術領域：
本發明涉及用于確定帶有斷路器間隙的電氣開關裝置的開關時刻的方法，所述 斷路器間隙布置在施加以驅動電壓的第一線路部分和在開關裝置關斷過程后形成諧振電 路的第二線路部分之間。
背景技術：
此類方法例如從DE 102005005228A1中已知。所述文獻中公開了用于確定具有 氣體絕緣開關設備的形式的電氣開關裝置的開關時刻的方法，所述電氣開關裝置可將第 一線路部分與發電機連接或分開，所述發電機為使用具有架空線形式的第二線路部分為 所述第一線路部分施加以驅動電壓。在電氣開關裝置斷開并且將帶有發電機和驅動電壓 的第一線路部分分離之后，這樣的架空線以已知方式形成諧振電路，其中所述架空線以 已知方式具有容性阻抗和感性阻抗，并且可通過作為可變電感的扼流線圈補償。在第一 線路部分與驅動電壓接通時形成瞬態過壓，該瞬態過壓可導致電弧或另外的干擾。為了 降低該瞬態過壓，因此DE 102005005228A1公開了一種方法，使用所述瞬態過壓可確定 用于接通電氣開關裝置的開關時刻，其中通過數學方法確定開關時刻，該開關時刻通過 以不同標準的加權選擇為盡可能接近驅動電壓過零和在架空線的諧振電路中建立的振蕩 電壓的過零。在DE 102005005228A1中公開的用于確定電壓的時間歷程的方法在此基于 該文獻中描述的Prony方法。前述類型的另外的已知方法基于所謂的模式識別，其中電氣開關裝置的開關時 刻可由建立在斷路器間隙上的電壓的包絡的過零確定。在DE 102005005228A1中描述的方法是昂貴的，因為其中必須以相互關系考慮 驅動電壓和作為結果的電壓的多個相繼的過零并且使用不同的標準進行加權。模式識別 的另外的方法不總是導致希望的結果，因為建立在斷路器間隙上的電壓的包絡具有取決 于架空線的補償度并且因此取決于諧振電路的諧振頻率的頻率，使得可能在確定的時間 窗內包絡的這種過零在補償度改變時不位于時間窗內，并且因此不可確定盡可能好的開 關時刻。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，構造本文開始部分提到類型的方法，利用該方法 可以確定電氣開關裝置的盡可能好的開關時刻，以便最小化瞬態過壓。根據本發明，該技術問題在一種本文開始部分提到類型的方法中通過如下方式 解決 -在采樣時間段期間確定建立在斷路器間隙上的電壓的時間歷程，-從該時間歷程中確定諧振電路的諧振頻率，并且從中又確定時間窗，-并且，通過關斷過程后限定的時間段后根據該時間歷程計算的未來歷程的對應 于諧振頻率的包絡的過零確定，來在該時間窗內斷定開關時刻。
根據本發明的方法在此具有如下優點所確定的時間窗通過由架空線以其容性 線路阻抗以及補償扼流線圈所形成的諧振電路的諧振頻率取決于補償度來確定，使得保 證在該時間窗內含有建立在斷路器間隙上的電壓的時間歷程的包絡的過零，并且因此可 在時間窗內確定最優的開關時刻，并且可以在盡可能小的瞬態過壓下將開關裝置和第一 線路部分接通到第二線路部分上。關斷過程后限定的時間段在此通過開關時刻的一般 要求確定，例如在高壓輸電線中所述時間段可為300ms，在該時間段后例如在短的中斷 時，開關裝置應盡可能早地再次接通。在根據本發明的方法的另一個構造中，所述任務通過如下方式解決-在采樣時間段期間確定建立在斷路器間隙上的電壓的時間歷程，-從所確定的時間歷程中確定斷路器間隙上的電壓的未來時間歷程和諧振電路的 諧振頻率，并且又從中確定時間窗，-并且，通過關斷過程后限定的時間段后斷路器間隙上的電壓的以驅動電壓和 諧 振電路電壓為標準加權的過零確定，來在所確定的時間窗內斷定開關時刻。斷路器間隙上的電壓的以驅動電壓和諧振電路電壓為標準加權的過零之一，在 此如在DE 102005005228A1中所述進行，該文獻在此通過引用作為本公開的部分。在根 據本發明的方法中，在所確定的斷路器間隙上的電壓過零時驅動電壓和諧振電路電壓的 相互相關地待設置的歷程時刻的數量以及驅動電壓和諧振電路電壓的相互權重在此以有 利的方式限制在通過時間窗確定的時間段上，使得所花費的成本明顯降低，因為所確定 的時間窗通過由架空線以其容性線路阻抗以及補償扼流線圈所形成的諧振電路的諧振頻 率取決于補償度來確定，使得保證在此時間窗內可以確定最優的開關時刻，并且以可在 盡可能小的瞬態過壓下將開關裝置和第一線路部分接通到第二線路部分上。關斷過程后 限定的時間段在此通過開關時刻的一般要求確定，例如在高壓輸電線中所述時間窗可為 300ms,在此時間段后例如在短的中斷時，開關裝置應再次接通。
在下文中根據圖并且通過實施例參考附圖詳細解釋本發明，各圖為圖1示出了輸電網絡的示意性結構，圖2示出了作為結果的電壓的歷程，和圖3示出了不同的電壓的歷程。
具體實施例方式圖1示出了輸電網絡內的線路部分的原理結構。電氣開關具有斷路器間隙1，所 述斷路器間隙1例如由兩個相互相對可運動的接觸元件形成。第一線路部分2和第二線 路部分3可通過所述斷路器間隙1相互接通或相互分離。第一線路部分2具有提供驅動 電壓的發電機4，所述驅動電壓例如是多相交流系統的50Hz的交流電壓。第二線路部分 3具有架空線5，所述架空線在其第一端通過第一扼流線圈6可與地電勢7連接，并且在 其第二端通過第二扼流線圈8可與地電勢7連接。此外，也可另外地建議將另外的扼流 線圈9與第二扼流線圈8連接。通過不同的開關裝置10，扼流線圈6、8、9在不同的變 體中可與地電勢連接。由此實現，取決于負載情況將架空線5以不同的程度補償，使得架空線的容性阻抗XC可通過扼流線圈的感性阻抗XL過補償或欠補償。通過架空線的容 性阻抗XC與所有扼流線圈的感性阻抗XL可確定補償度K。為了調節補償度K，扼流線 圈6、8、9可相互不同地連接。但也可以是，扼流線圈具有可調節的感性阻抗XL。為 此，例如可使用可調鐵心線圈。在第二線路部分3內在斷路器間隙1斷開后通過地電勢7可形成諧振電路。為 了在第二線路部分3內形成諧振電路，必須通過開關裝置10對地電勢7形成相應的電流 路徑。通過感性阻抗和容性阻抗形成了諧振電路，并且在所述諧振電路中可以流過由振 蕩電壓驅動的諧振電流。圖2示例性地示出了在通過扼流線圈6、8、9得到的一定的補償度時形成在斷路 器間隙1上的作為結果的電壓歷程。電壓歷程具有多個電壓過零，并且具有拍的形式， 所述拍基本上通過架空線的補償度并且因此通過架空線的諧振電路的諧振頻率確定。在t =0時刻開關裝置1斷開過程后，現在在可大于、小于或等于對應于諧振頻率的時間的采 樣時段tl期間對建立的電壓信號進行采樣并且由此確定虛線圖示的包絡，并且以此確定 諧振電路的諧振頻率和架空線的補償度，以便由此又確定時間窗At，在所述時間窗At 內必然存在電壓信號的包絡的過零，因為所述時間窗At的寬度至少等于電壓信號的包絡 的歷程的半周期。在開關裝置1的斷開過程后，根據輸電網絡的要求在作為盡可能早的 接通時刻的確定的時間段t2后允許開關裝置1的再次接通，其中，從時刻β起，窗寬度 At的時間范圍可用于開關裝置1的接通，在該時間范圍At內存在電壓信號的包絡的至 少一個過零，在該時刻能夠實現在盡可能小的瞬態過壓下的開關裝置的接通。圖3示出了確定開關裝置1的最優開關時刻的另外的可能性。在此，Al示出了 圖1的 發電機4的驅動電壓的時間歷程，Bl示出了圖1的第二線路部分3的架空線5的 作為結果的振蕩電壓的時間歷程，并且Cl示出了斷路器單元1上的作為結果的電壓，該 電壓Cl是驅動電壓Al和振蕩電壓Bl之間的差。作為結果的電壓Cl的過零是可能的開 關時刻，其中用于接通開關裝置的最優時刻也可通過驅動電壓Al的歷程和振蕩電壓B 1 的歷程得到，如在DE 102005005228A1中描述，所述文獻在此作為本公開的部分。在該 實施例中，在此在開關裝置斷開后的時間段tl期間確定電壓歷程，并且從中如已參考圖 2所述根據諧振電路的諧振頻率以及因此的架空線的補償度，來確定時間窗，使得在通過 輸電網絡的要求確定的盡可能早的時間段t2后，由諧振電路的諧振頻率給出的時間窗At 可用于開關時刻，在該時間窗At內將作為結果的電壓Cl在時刻Tl或T2的過零通過以 驅動電壓Al的歷程和振蕩電壓Bl的歷程根據DE 102005005228A1中所述的數學方法的 加權確定為可能的開關時刻。為此，僅須在時間窗At考慮并且相互關聯電壓歷程Al、 Bl 禾口 Cl。
權利要求
1.一種用于確定電氣開關裝置的開關時刻的方法，所述電氣開關裝置帶有布置在施 加以驅動電壓(4)的第一線路部分(2)和在開關裝置關斷過程后形成諧振電路的第二線路 部分(3)之間的斷路器間隙(1)，其特征在于-在采樣時間段(tl)期間確定建立在所述斷路器間隙(1)上的電壓的時間歷程，-從該時間歷程中確定所述諧振電路的諧振頻率，并且從中又確定時間窗(At)，_并且，通過關斷過程后限定的時間段(t2)后根據時間歷程計算的未來歷程的對應于 諧振頻率的包絡的過零確定，來在該時間窗(Δ0內斷定開關時刻。
2.一種用于確定電氣開關裝置的開關時刻的方法，所述電氣開關裝置帶有布置在施 加以驅動電壓(4)的第一線路部分(2)和在開關裝置關斷過程后形成諧振電路的第二線路 部分(3)之間的斷路器間隙(1)，其特征在于-在采樣時間段(tl)期間確定建立在所述斷路器間隙(1)上的電壓的時間歷程，-從所確定的時間歷程中確定該斷路器間隙上的電壓的未來時間歷程和所述諧振電路 的諧振頻率，并且又從中確定時間窗(At)，_并且，通過關斷過程后限定的時間段(t2)后該斷路器間隙上的電壓的以驅動電壓和 諧振電路電壓為標準加權的過零確定，來在所確定的時間窗(Δ0內斷定開關時刻。
全文摘要
為設計確定電氣開關裝置的開關時刻的方法，所述電氣開關裝置帶有布置在施加以驅動電壓(4)的第一線路部分(2)和在開關裝置關斷過程后形成諧振電路的第二線路部分(3)之間的斷路器間隙(1)，使用該方法可確定電氣開關裝置的盡可能好的開關時刻以最小化瞬態過壓，建議在采樣時間段(t1)期間確定建立在斷路器間隙(1)上的電壓的時間歷程，從該時間歷程中確定諧振電路的諧振頻率，并且從中又確定時間窗(Δt)，并且通過關斷過程后限定的時間段(t2)后根據時間歷程計算的未來歷程的對應于諧振頻率的包絡的過零確定來在該時間窗(Δt)內斷定開關時刻；或者，在采樣時間段(t1)期間確定建立在斷路器間隙(1)上的電壓的時間歷程，從所確定的時間歷程中確定斷路器間隙上的電壓的未來時間歷程和諧振電路的諧振頻率，并且又從中確定時間窗(Δt)，并且通過關斷過程后限定的時間段(t2)后斷路器間隙上的電壓的以驅動電壓和諧振電路電壓為標準加權的過零確定，來在所確定的時間窗(Δt)內斷定開關時刻。
文檔編號H01H9/56GK102027557SQ200980117488
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月12日 優先權日2008年5月16日
發明者克里斯琴·沃爾納, 漢斯-喬格·里克特 申請人:西門子公司