專利名稱：混合型故障電流限制器的制作方法
技術領域：
本發明大體上涉及混合型故障電流限制器，并且更加特別地，涉及感測和限制發生在電力系統中的故障電流的混合型故障電流限制器。
背景技術：
故障電流限制器是這樣一種器件其利用超導體作為電流限制設備來檢測故障電流并在數秒內將電流限制到正常水平，所述超導體在達到預定電流值之前大致上不具有電阻但是超過預定的電流值后迅速地表現為高電阻以限制傳導電流。由于超導體產生的電阻使得故障電流限制器集中有大量的能量，從而使得超導體的能耗隨著施加到超導體的電壓的增加而增加。因此，為了使得超導體的能耗最小化，需要大量的超導體，這導致了生產成本的增力口。由于大量超導體的使用而使得總體積增加了，所以增加了安裝和冷卻成本。建議采用一種使用較少數量的超導體的混合型故障電流限制器或者常規方法來解決問題，但是這些建議未能解決價格問題。
發明內容
因此，本公開的目的是提供一種混合型故障電流限制器。在本發明的一個方案中，混合型故障電流限制器包括開關單元，其與位于導線上的動觸點分離，以及如果在電力系統中流動有故障電流則開關單元發送解扣信號；半導體開關單元，其與所述開關單元串聯地連接，并且被配置為當所述解扣信號被發送時被關閉以限制所述故障電流的流動；以及斷路單元，其與所述開關單元和所述半導體開關單元并聯地連接，并且被配置為限制從所述開關單元和所述半導體開關單元繞行的故障電流。此外，在一些示例性實施例中，混合型故障電流限制器可以進一步包括分路單元 (dividing unit)，所述分路單元與所述開關單元和所述半導體開關單元并聯地連接，并且為所述故障電流提供了分流路徑。在一些示例性實施例中，所述分路單元可以吸收預設量的所述故障電流。在一些示例性實施例中，混合型故障電流限制器可以進一步包括事故傳感器，當故障電流由于事故而流動時所述事故傳感器發送開啟解扣信號，并且當所述開啟解扣信號被接收到時所述開關單元與所述動觸點分離。在一些示例性實施例中，所述開關單元可以包括開關裝置，當來自所述事故傳感器的所述開啟解扣信號被接收到時所述開關裝置被開啟；動線圈，其響應于所述開關裝置的開啟操作而產生磁場；電磁推斥板，其根據所述磁場而遠離所述動線圈移動；以及控制器，其產生解扣信號并向所述半導體開關單元發送所述解扣信號。在一些示例性實施例中，所述開關單元可以包括電力供應器件，當所述開關裝置被開啟時所述電力供應器件為所述動線圈提供電流。
在一些示例性實施例中，所述動觸點在所述事故傳感器和所述半導體開關單元之間串聯地連接在導線上，并且連接到所述電磁推斥板，從而能夠操作為開啟的狀態或者短路的狀態從而根據所述電磁推斥板的移動而施加或者切斷電流。 在一些示例性實施例中，所述開關單元在正常狀態中可以被關閉。在一些示例性實施例中，所述半導體開關單元在正常狀態中可以被開啟。
圖1是根據本發明的示例性實施例的混合型故障電流限制器的框圖。圖2是呈現圖1的混合型故障電流限制器的實驗結果的圖。
具體實施例方式結合附圖，本發明的優選實施例將得到更加清晰的描述。為了描述本發明，如果其被認為是淡化了本發明的目的，那么能夠省略構造的相關的常規功能或者具體描述。圖1是根據本發明的示例性實施例的混合型故障電流限制器的框圖。參照圖1，混合型故障電流限制器1包括事故傳感器10、開關單元20、半導體開關單元30、分路單元40和斷路單元50。并且，混合型故障電流限制器1包括主電路Lm、第一輔助電路Lsl和第二輔助電路 Ls2,上述主電路Lm是事故傳感器10、開關單元20和半導體開關單元30的串聯連接。第一輔助電路Lsl和第二輔助電路Ls2包括與上文的主電路Lm并聯連接的分路單元40和斷路單元50。當故障電流根據在電力系統中發生的事故而流動時，事故傳感器10產生開啟解扣信號并向開關單元20發送該開啟解扣信號。更加具體地，事故傳感器10感測在電力系統中流動的電流的大小，并且將感測到的電流值和預設的標準值進行比較。如果感測到的電流值大于標準值，則事故傳感器認為在電力系統中已經發生了事故從而產生開啟解扣信號并向開關單元20發送該開啟解扣信號。開關單元20包括開關裝置21、電力供應器件22、動線圈23、電磁推斥板24、動觸點25和控制器26。開關單元20還包括第三輔助電路Ls3，第三輔助電路Ls3是開關裝置21、電力供應器件22、動線圈23的串聯連接。開關裝置21在正常的狀態中被關閉以切斷流過第三輔助電路Ls3的電流，并且當來自事故傳感器10的開啟解扣信號被接收到時開關裝置21被開啟以允許電流流過第三輔助電路Ls3。電力供應器件22是當開啟開關單元21時為動線圈23提供電流的器件，并且可以包括電容器。上文的電容器將根據開關單元21的開操作而將充儲的電流釋放，并且將電流發送到動線圈23。當開啟開關裝置21時，開關裝置21、電力供應器件22和動線圈23形成了閉合的電路以允許電流在第三輔助電路Ls3上流動。
當存在供自電力供應器件22的電流時，動線圈23產生電磁場，并且電磁場產生了對于電磁推斥板24的推斥力。電磁推斥板24位于動線圈23的相對側，并且當通過由動線圈23產生的磁場施加渦電流時電磁推斥板24遠離動線圈23移動。電磁推斥板24由輕并且高導電的金屬制成，以使得渦電流的感應更加容易。動觸點25與位于事故傳感器10和半導體開關單元30之間的主電路Lm串聯地連接，并且與電磁推斥板24機械地連接。因此，當電磁推斥板24遠離動線圈23移動時，動觸點25操作為開啟的狀態以切斷在主電路Lm中流動的電流。相反地，如果動線圈23沒有產生電磁場，則電磁推斥板24回到其初始位置，即，動線圈23的相對側，并且動觸點25根據電磁推斥板24的移動而閉合，以允許電流流入主電路Lm。控制器26是控制開關單元20的微型計算機，控制器26檢測動觸點25的狀態并且當動觸點25被認為是開啟的狀態時產生解扣信號并向半導體開關單元30發送該解扣信
號。 半導體開關單元30與主電路Lm上的開關單元20串聯地連接。半導體開關單元 30在正常狀態時保持開啟的狀態，并且當開關單元20處的控制器26發送了解扣信號時半導體開關單元30轉變成關閉狀態。更加具體地，當電力系統中發生了事故并且有故障電流流動時，動觸點25通過開關單元20的切斷操作而分離，并且即刻將解扣信號發送至半導體開關單元30。并且，當動觸點25分離時，產生了流經動觸點25的電弧電流，因此半導體開關單元30被關閉以切斷流經動觸點25的電弧電流。這里，根據動觸點從閉合狀態到開啟狀態的轉變產生了流經動觸點25的電弧電阻，并且電弧電流是根據電弧電阻而持續流動的電流。由于所述電弧電阻，電流仍然流經動觸點25，因此主電路Lm上的導線不能完全被開啟。因此，混合型故障電流限制器1對半導體開關單元30進行操作以使得半導體開關單元30被關閉，從而使電流變成零以在初期切斷電弧電流，這意味著能夠以高速切斷故障電流。分路單元40是為故障電流提供分流路徑的器件，并且分路單元40與由開關單元 20和半導體開關單元30構成的串聯電路并聯地連接。分路單元40可以包括電容器或者電阻器。更加具體地，當故障電流根據半導體開關裝置30和開關單元20的關閉操作而繞行時，分路單元40通過以預設的容量吸收故障電流來限制故障電流。即，分路單元40產生阻抗并且保護半導體開關裝置30免受高壓，直至完成了半導體開關單元30的關閉操作。斷路單元50與由開關單元20和半導體開關單元30構成的串聯電路并聯地連接， 并且斷路單元50由諸如電抗器、半導體裝置、電阻或者熔斷器等具有阻抗的裝置構成以限制通過開關單元20和半導體開關單元30的切斷操作而繞行的故障電流的流動。也就是說，如果分路單元40完全地吸收了故障電流直至設定值從而不能再吸收故障電流，則故障電流繞行到斷路單元50，并且斷路單元50操作以切斷故障電流的流動。圖2是呈現圖1的混合型故障電流限制器的實驗結果的圖。 參照圖1，當混合型故障電流限制器1在正常狀態下操作時，半導體開關單元30被開啟，并且電流流經主電路Lm，主電路Lm穩定地包括開關單元20處的短路動觸點25和半導體開關單元30。但是當流動有故障電流時，事故傳感器10感測到事故的發生并且向開關單元20 發送開啟解扣信號，從而開啟開關單元20中的開關裝置21。通過開關裝置21的開啟操作，動線圈23產生電磁力并且該電磁力使得電磁推斥板24遠離動線圈23而移動，因此與電磁推斥板24機械地連接的動觸點25操作為開啟狀態。當動觸點25分離時(圖2的2a是當動觸點25開啟時動觸點25的電壓)，流經主電路Lm的故障電流被切斷，并且故障電流繞行到分路單元40和斷路單元50。從而根本地限制了故障電流。同時，當動觸點25開啟時，產生了流經動觸點25的電弧電流，從而將半導體開關單元30操作為關閉(圖2的2b是當半導體開關單元30以高速進行開關時的電流，通過高速開關操作，電流迅速地降至零值)以切斷流經動觸點25的電弧電流。從而最終地限制了故障電流。并且，當半導體開關單元30以高速進行開關時，其產生高開關頻率并且分路單元40的阻抗值相對較小，因此故障電流繞行到分路單元40 (并且分路單元40吸收故障電流)，因此其結果是在高速開關時間(圖2的2b)點保護半導體開關單元30免受高壓。此外，在完成半導體開關單元30的關閉操作(圖2的2d)之后，即在完全切斷流過主電路Lm的故障電流之后，所產生的全電壓被施加到動觸點25上(圖2的2e是施加到動觸點25上的隨著時間而增加的電壓)，因此在完成半導體開關單元30的關閉操作之后保護了半導體開關單元30免受高壓。這里，因為雖然動觸點25和半導體開關單元30都是開啟的，但是相對地動觸點25 的電阻大于半導體開關單元30的電阻，所以全電壓僅僅施加到動觸點25上。隨著分路單元40吸收故障電流，分路單元40的阻抗增加，從而故障電流流至斷路單元50，并且斷路單元50對故障電流進行限制。出于闡釋和描述的目的呈現了優選實施例的上述說明。并非旨在限定本發明的范圍。可不偏離本發明的精神和范圍而做出其他變型和改進。
權利要求
1.一種混合型故障電流限制器，其檢測故障電流并且將電流限制到正常電壓，所述混合型故障電流限制器包括開關單元，其與位于導線上的動觸點分離，并且如果在電力系統中流動有故障電流則所述開關單元發送解扣信號；半導體開關單元，其與所述開關單元串聯地連接，并且被配置為當所述解扣信號被發送時被關閉以限制所述故障電流的流動；以及斷路單元，其與所述開關單元和所述半導體開關單元并聯地連接，并且被配置為限制從所述開關單元和所述半導體開關單元繞行的故障電流。
2.根據權利要求1所述的混合型故障電流限制器，進一步包括分路單元，所述分路單元與所述開關單元和所述半導體開關單元并聯地連接，并且被配置為向所述故障電流提供分流路徑。
3.根據權利要求1所述的混合型故障電流限制器，進一步包括事故傳感器，如果故障電流根據來自電力系統的事故而流動，則所述事故傳感器產生開啟解扣信號并且發送開啟解扣信號，其中如果所述開啟解扣信號被發送，則所述開關單元與所述動觸點分離。
4.根據權利要求2所述的混合型故障電流限制器，其中所述分路單元吸收預設量的所述故障電流。
5.根據權利要求3所述的混合型故障電流限制器，其中所述開關單元包括開關裝置，如果有所述開啟解扣信號發送自所述事故傳感器，則所述開關裝置被配置為被開啟；動線圈，其根據所述開關裝置的開啟操作而產生磁場；電磁推斥板，其配置為根據所述動線圈產生的所述磁場而遠離所述動線圈移動；以及控制器，如果所述動觸點被分離，則所述控制器產生解扣信號并向所述半導體開關單元發送所述解扣信號。
6.根據權利要求5所述的混合型故障電流限制器，其中所述開關單元包括電力供應器件，所述電力供應器件配置為如果所述開關裝置操作以被開啟則向所述動線圈提供源電流。
7.根據權利要求5所述的混合型故障電流限制器，其中所述動觸點在所述事故傳感器和所述半導體開關單元之間串聯地連接在導線上，并且連接到所述電磁推斥板，因此能夠操作為開啟或者短路的狀態從而根據所述電磁推斥板的移動而施加或者切斷電流。
8.根據權利要求5所述的混合型故障電流限制器，其中所述開關單元在正常狀態中被關閉。
9.根據權利要求1所述的混合型故障電流限制器，其中所述半導體開關單元在正常狀態中被開啟。
全文摘要
本發明涉及一種混合型故障電流限制器，其包括開關單元，其與位于導線上的動觸點分離，以及如果在電力系統中流動有故障電流則開關單元發送解扣信號；半導體開關單元，其與所述開關單元串聯地連接，并且被配置為當所述解扣信號被發送時被關閉以限制所述故障電流的流動；以及斷路單元，其與所述開關單元和所述半導體開關單元并聯地連接，并且被配置為限制從所述開關單元和所述半導體開關單元繞行的故障電流。本發明提供了通過同時應用感測故障電流發生的算法和限制故障電流的算法來對故障電流問題進行快速處理。
文檔編號H02H3/08GK102237668SQ201110090218
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月8日 優先權日2010年4月23日
發明者崔源俊, 房承炫, 樸權培, 李京昊, 沈政煜 申請人:Ls產電株式會社