[发明专利]用于三相输电线的自动开关控制系统及其控制电源的方法

说明书

本申请是2002年3月15日提交的、申请号为02107433.X、发明 名称为“仅限所选相的自动开关控制”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及电力配送系统领域，特别是，本发明涉及自动 开关。

背景技术

在几乎所有电力配送系统中都存在的一个普遍问题是电力设备的 瞬时断电，如由于瞬时短路造成的断电。例如，在电线杆之间成排的 输电线在风力作用下发生摆动，可能造成瞬时的相互接触，或者与地 面上的导体发生接触；或者可能会有物体落在几根裸露的电线之上， 产生电弧；或者其它暂时事件可能造成瞬时的电力线的短路或电流冲 击，这些都有可能烧断保险丝，或者使断路开关跳闸。这些故障中的 大多数都可以自行更正，而无须永久性的保险丝或者断路开关保护， 因为这些故障很快就能结束。如果需要烧断保险丝或者需要电路断路 器跳闸，输电线将断开，用户将无法用电，必须请求更换保险丝或者 重置断路开关的服务，这将增加用户的开支。

自动开关是一种故障中断设备，用来检测电流、电压和/或频率， 并且将输电支流的故障部分隔离。自动开关通过自动开关控制设备进 行操作，该设备可以是一个电子控制电路。自动开关插在输电线之间， 保护电力配送系统。

自动开关检测所传输的电流值，在保险丝烧断之前通过断开或者 使自动开关跳闸而中断电流。经过一个时间间隔，自动开关闭合，恢 复向系统供电，并一直保持闭合直到检测到下一次故障。

保险丝烧断和电流中断的速度是可熔元件加热量的函数。加热率 与故障产生的功率成比例。每根保险丝具有一个时间电流特性，这种 特性描述中断故障电流所需的时间间隔。通常这个时间间隔与故障电 流的均方根值近似成反比。实际中希望自动开关与其所保护的保险丝 能协调工作，以使自动开关可以在所保护的保险丝烧断之前将瞬时故 障电流切断。一般情况下，以所测电流峰值近似故障电流的均方根值， 来完成上述要求。

也必须承认出现在电力配送系统中的一些故障是暂时的，例如那 些由于树枝暂时落在线路上导致的故障；一些故障则具有更长久的性 质，如那些由于输电线坠落在地面上而造成的故障。因此，自动开关 预先已编好程序，以便在锁定开启之前的短时期内，仅作有限次的跳 闸。

在故障电流的某些量值上，希望自动开关能够很快断开，而不是 在一个时间电流特性之后才断开，以保护输电线。在需立即断开的故 障等级上，从电力配送系统的角度来看，可能希望延迟断开自动开关， 以允许故障自行恢复，或者使保险丝工作。许多自动开关具有另外的 时间电流特性，可以实现这个目标。典型情况下，在锁定启动之前， 允许自动开关在一个快速的时间电流特性之后进行两次断开或者跳闸 操作；在一次某种程度上较慢的时间电流特性之后，允许另外两次断 开。

传统的三相系统的自动开关在任一相上检测到故障时，都同时断 开所有三相；其它三相系统安装有三个单相自动开关，每相上一个。 在这些系统中，每一单相自动开关单独控制，这使得成本昂贵，且不 允许相与相之间发生响应。

因此，在典型结构中，每发生一次故障，自动开关将断开以排除 故障。注意到对任何故障，例如相-地故障、相-相故障、相-相- 地故障，以及三相之间的故障，典型的自动开关将断开所有三相。对 于单相支流，由于一相故障而断开所有三相将导致更多的用户不必要 地停电。然而如果电力公司在其送电系统中使用传统的单相保护，将 安装三个单相机械式自动开关——每相一个，这使每相均可处理单相 故障。但如果存在一个仍在发展的故障，例如，两相或更多相发生故 障，那么这种跳闸和随后的闭合，也将总是在单相上进行。总的来说， 在竞争的条件下，独立的单相设备也将加入其中。对于相-相之间的 故障，如果一相够较另一相更快地操作，自动开关将不能正确地将第 二故障相隔离开来。

因此，希望提供一种自动开关控制，能够克服前述工艺存在的问 题，这样，仅使用同一自动开关就能在发生单相、两相以及三相故障 时保护系统。

发明内容

本发明针对解决普遍存在的故障情况的自动开关操作。一种“仅 限所选相(OPUP)”技术使得自动开关只对发生故障的相跳闸(就是 说，发生单相故障的情况下，只有一相跳闸；发生两相故障的情况下， 两相发生跳闸；发生三相故障的情况下，三相发生跳闸)。