专利名称：用于确定电气开关装置的开关时刻的方法
技术领域：
本发明涉及用于确定带有断路器间隙的电气开关装置的开关时刻的方法，所述 断路器间隙布置在施加以驱动电压的第一线路部分和在开关装置关断过程后形成谐振电 路的第二线路部分之间。
背景技术：
此类方法例如从DE 102005005228A1中已知。所述文献中公开了用于确定具有 气体绝缘开关设备的形式的电气开关装置的开关时刻的方法，所述电气开关装置可将第 一线路部分与发电机连接或分开，所述发电机为使用具有架空线形式的第二线路部分为 所述第一线路部分施加以驱动电压。在电气开关装置断开并且将带有发电机和驱动电压 的第一线路部分分离之后，这样的架空线以已知方式形成谐振电路，其中所述架空线以 已知方式具有容性阻抗和感性阻抗，并且可通过作为可变电感的扼流线圈补偿。在第一 线路部分与驱动电压接通时形成瞬态过压，该瞬态过压可导致电弧或另外的干扰。为了 降低该瞬态过压，因此DE 102005005228A1公开了一种方法，使用所述瞬态过压可确定 用于接通电气开关装置的开关时刻，其中通过数学方法确定开关时刻，该开关时刻通过 以不同标准的加权选择为尽可能接近驱动电压过零和在架空线的谐振电路中建立的振荡 电压的过零。在DE 102005005228A1中公开的用于确定电压的时间历程的方法在此基于 该文献中描述的Prony方法。前述类型的另外的已知方法基于所谓的模式识别，其中电气开关装置的开关时 刻可由建立在断路器间隙上的电压的包络的过零确定。在DE 102005005228A1中描述的方法是昂贵的，因为其中必须以相互关系考虑 驱动电压和作为结果的电压的多个相继的过零并且使用不同的标准进行加权。模式识别 的另外的方法不总是导致希望的结果，因为建立在断路器间隙上的电压的包络具有取决 于架空线的补偿度并且因此取决于谐振电路的谐振频率的频率，使得可能在确定的时间 窗内包络的这种过零在补偿度改变时不位于时间窗内，并且因此不可确定尽可能好的开 关时刻。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，构造本文开始部分提到类型的方法，利用该方法 可以确定电气开关装置的尽可能好的开关时刻，以便最小化瞬态过压。根据本发明，该技术问题在一种本文开始部分提到类型的方法中通过如下方式 解决 -在采样时间段期间确定建立在断路器间隙上的电压的时间历程，-从该时间历程中确定谐振电路的谐振频率，并且从中又确定时间窗，-并且，通过关断过程后限定的时间段后根据该时间历程计算的未来历程的对应 于谐振频率的包络的过零确定，来在该时间窗内断定开关时刻。
根据本发明的方法在此具有如下优点所确定的时间窗通过由架空线以其容性 线路阻抗以及补偿扼流线圈所形成的谐振电路的谐振频率取决于补偿度来确定，使得保 证在该时间窗内含有建立在断路器间隙上的电压的时间历程的包络的过零，并且因此可 在时间窗内确定最优的开关时刻，并且可以在尽可能小的瞬态过压下将开关装置和第一 线路部分接通到第二线路部分上。关断过程后限定的时间段在此通过开关时刻的一般 要求确定，例如在高压输电线中所述时间段可为300ms，在该时间段后例如在短的中断 时，开关装置应尽可能早地再次接通。在根据本发明的方法的另一个构造中，所述任务通过如下方式解决-在采样时间段期间确定建立在断路器间隙上的电压的时间历程，-从所确定的时间历程中确定断路器间隙上的电压的未来时间历程和谐振电路的 谐振频率，并且又从中确定时间窗，-并且，通过关断过程后限定的时间段后断路器间隙上的电压的以驱动电压和 谐 振电路电压为标准加权的过零确定，来在所确定的时间窗内断定开关时刻。断路器间隙上的电压的以驱动电压和谐振电路电压为标准加权的过零之一，在 此如在DE 102005005228A1中所述进行，该文献在此通过引用作为本公开的部分。在根 据本发明的方法中，在所确定的断路器间隙上的电压过零时驱动电压和谐振电路电压的 相互相关地待设置的历程时刻的数量以及驱动电压和谐振电路电压的相互权重在此以有 利的方式限制在通过时间窗确定的时间段上，使得所花费的成本明显降低，因为所确定 的时间窗通过由架空线以其容性线路阻抗以及补偿扼流线圈所形成的谐振电路的谐振频 率取决于补偿度来确定，使得保证在此时间窗内可以确定最优的开关时刻，并且以可在 尽可能小的瞬态过压下将开关装置和第一线路部分接通到第二线路部分上。关断过程后 限定的时间段在此通过开关时刻的一般要求确定，例如在高压输电线中所述时间窗可为 300ms,在此时间段后例如在短的中断时，开关装置应再次接通。
在下文中根据图并且通过实施例参考附图详细解释本发明，各图为图1示出了输电网络的示意性结构，图2示出了作为结果的电压的历程，和图3示出了不同的电压的历程。
具体实施例方式图1示出了输电网络内的线路部分的原理结构。电气开关具有断路器间隙1，所 述断路器间隙1例如由两个相互相对可运动的接触元件形成。第一线路部分2和第二线 路部分3可通过所述断路器间隙1相互接通或相互分离。第一线路部分2具有提供驱动 电压的发电机4，所述驱动电压例如是多相交流系统的50Hz的交流电压。第二线路部分 3具有架空线5，所述架空线在其第一端通过第一扼流线圈6可与地电势7连接，并且在 其第二端通过第二扼流线圈8可与地电势7连接。此外，也可另外地建议将另外的扼流 线圈9与第二扼流线圈8连接。通过不同的开关装置10，扼流线圈6、8、9在不同的变 体中可与地电势连接。由此实现，取决于负载情况将架空线5以不同的程度补偿，使得架空线的容性阻抗XC可通过扼流线圈的感性阻抗XL过补偿或欠补偿。通过架空线的容 性阻抗XC与所有扼流线圈的感性阻抗XL可确定补偿度K。为了调节补偿度K，扼流线 圈6、8、9可相互不同地连接。但也可以是，扼流线圈具有可调节的感性阻抗XL。为 此，例如可使用可调铁心线圈。在第二线路部分3内在断路器间隙1断开后通过地电势7可形成谐振电路。为 了在第二线路部分3内形成谐振电路，必须通过开关装置10对地电势7形成相应的电流 路径。通过感性阻抗和容性阻抗形成了谐振电路，并且在所述谐振电路中可以流过由振 荡电压驱动的谐振电流。图2示例性地示出了在通过扼流线圈6、8、9得到的一定的补偿度时形成在断路 器间隙1上的作为结果的电压历程。电压历程具有多个电压过零，并且具有拍的形式， 所述拍基本上通过架空线的补偿度并且因此通过架空线的谐振电路的谐振频率确定。在t =0时刻开关装置1断开过程后，现在在可大于、小于或等于对应于谐振频率的时间的采 样时段tl期间对建立的电压信号进行采样并且由此确定虚线图示的包络，并且以此确定 谐振电路的谐振频率和架空线的补偿度，以便由此又确定时间窗At，在所述时间窗At 内必然存在电压信号的包络的过零，因为所述时间窗At的宽度至少等于电压信号的包络 的历程的半周期。在开关装置1的断开过程后，根据输电网络的要求在作为尽可能早的 接通时刻的确定的时间段t2后允许开关装置1的再次接通，其中，从时刻β起，窗宽度 At的时间范围可用于开关装置1的接通，在该时间范围At内存在电压信号的包络的至 少一个过零，在该时刻能够实现在尽可能小的瞬态过压下的开关装置的接通。图3示出了确定开关装置1的最优开关时刻的另外的可能性。在此，Al示出了 图1的 发电机4的驱动电压的时间历程，Bl示出了图1的第二线路部分3的架空线5的 作为结果的振荡电压的时间历程，并且Cl示出了断路器单元1上的作为结果的电压，该 电压Cl是驱动电压Al和振荡电压Bl之间的差。作为结果的电压Cl的过零是可能的开 关时刻，其中用于接通开关装置的最优时刻也可通过驱动电压Al的历程和振荡电压B 1 的历程得到，如在DE 102005005228A1中描述，所述文献在此作为本公开的部分。在该 实施例中，在此在开关装置断开后的时间段tl期间确定电压历程，并且从中如已参考图 2所述根据谐振电路的谐振频率以及因此的架空线的补偿度，来确定时间窗，使得在通过 输电网络的要求确定的尽可能早的时间段t2后，由谐振电路的谐振频率给出的时间窗At 可用于开关时刻，在该时间窗At内将作为结果的电压Cl在时刻Tl或T2的过零通过以 驱动电压Al的历程和振荡电压Bl的历程根据DE 102005005228A1中所述的数学方法的 加权确定为可能的开关时刻。为此，仅须在时间窗At考虑并且相互关联电压历程Al、 Bl 禾口 Cl。
权利要求
1.一种用于确定电气开关装置的开关时刻的方法，所述电气开关装置带有布置在施 加以驱动电压(4)的第一线路部分(2)和在开关装置关断过程后形成谐振电路的第二线路 部分(3)之间的断路器间隙(1)，其特征在于-在采样时间段(tl)期间确定建立在所述断路器间隙(1)上的电压的时间历程，-从该时间历程中确定所述谐振电路的谐振频率，并且从中又确定时间窗(At)，_并且，通过关断过程后限定的时间段(t2)后根据时间历程计算的未来历程的对应于 谐振频率的包络的过零确定，来在该时间窗(Δ0内断定开关时刻。
2.一种用于确定电气开关装置的开关时刻的方法，所述电气开关装置带有布置在施 加以驱动电压(4)的第一线路部分(2)和在开关装置关断过程后形成谐振电路的第二线路 部分(3)之间的断路器间隙(1)，其特征在于-在采样时间段(tl)期间确定建立在所述断路器间隙(1)上的电压的时间历程，-从所确定的时间历程中确定该断路器间隙上的电压的未来时间历程和所述谐振电路 的谐振频率，并且又从中确定时间窗(At)，_并且，通过关断过程后限定的时间段(t2)后该断路器间隙上的电压的以驱动电压和 谐振电路电压为标准加权的过零确定，来在所确定的时间窗(Δ0内断定开关时刻。
全文摘要
为设计确定电气开关装置的开关时刻的方法，所述电气开关装置带有布置在施加以驱动电压(4)的第一线路部分(2)和在开关装置关断过程后形成谐振电路的第二线路部分(3)之间的断路器间隙(1)，使用该方法可确定电气开关装置的尽可能好的开关时刻以最小化瞬态过压，建议在采样时间段(t1)期间确定建立在断路器间隙(1)上的电压的时间历程，从该时间历程中确定谐振电路的谐振频率，并且从中又确定时间窗(Δt)，并且通过关断过程后限定的时间段(t2)后根据时间历程计算的未来历程的对应于谐振频率的包络的过零确定来在该时间窗(Δt)内断定开关时刻；或者，在采样时间段(t1)期间确定建立在断路器间隙(1)上的电压的时间历程，从所确定的时间历程中确定断路器间隙上的电压的未来时间历程和谐振电路的谐振频率，并且又从中确定时间窗(Δt)，并且通过关断过程后限定的时间段(t2)后断路器间隙上的电压的以驱动电压和谐振电路电压为标准加权的过零确定，来在所确定的时间窗(Δt)内断定开关时刻。
文档编号H01H9/56GK102027557SQ200980117488
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月16日
发明者克里斯琴·沃尔纳, 汉斯-乔格·里克特 申请人:西门子公司