用于升壓器件的旁路開關(guān)的制作方法
【專利摘要】升壓器件被耦合到補償器件，所述補償器件被配置來連接到電力系統(tǒng)。所述升壓器件包括多個部分，所述多個部分中的每個包括至少一個電氣部件以及電氣連接到所述至少一個電氣部件的固態(tài)開關(guān)器件。所述固態(tài)開關(guān)器件與所述至少一個電氣部件并聯(lián)連接，以致閉合所述固態(tài)開關(guān)基本上阻止電流流到所述至少一個電氣部件。
【專利說明】用于升壓器件的旁路開關(guān)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用:本申請要求2011年8月30日遞交的、題為“用于升壓器件的旁路開關(guān)(BYPASS SWITCH FOR A BOOST DEVICE) ”的序號為 N0.61/528，881 的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)以及該美國臨時專利申請的全部權(quán)益，該美國臨時專利申請的全部內(nèi)容通過引用被并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開涉及用于升壓器件的旁路開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0003]靜態(tài)VAR補償器(SVC)可以用在電力系統(tǒng)中來響應(yīng)于緊急的系統(tǒng)突發(fā)狀況(contingency)而提供無功功率支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]固態(tài)開關(guān)器件與包括在連接到電力系統(tǒng)的補償器件中的升壓器件的一部分的電氣組件(例如電容器或電感器組)并聯(lián)連接。升壓器件可以包括串聯(lián)或并聯(lián)連接的數(shù)個較小器件或組件。補償器件包括升壓器件和與所述升壓器件串聯(lián)的電氣部件，例如電容器。使升壓器件的部分中的某些部分短路造成升壓器件的未被短路的部分上的電壓增大、與所述升壓器件串聯(lián)的其他電氣部件上的電壓增大以及補償器件的輸出或VAR方面的增大。對于電容器組，所述增大是在電容性VAR方面，而對于電感器組，所述增大是在電感性VAR方面。由補償器件輸出的附加VAR可以被用來由于緊急情況的原因而根據(jù)需要增大或減小電力系統(tǒng)中的電壓。固態(tài)開關(guān)器件快速閉合，由此允許補償器件快速增大其VAR輸出。
[0005]機械開關(guān)可以與固態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接來向固態(tài)開關(guān)提供電流旁路，以減少穩(wěn)態(tài)損耗或者允許使用具有較低額定電流的固態(tài)開關(guān)而無需笨重又昂貴的冷卻設(shè)備。機械開關(guān)可以被稱為機械旁路開關(guān)。
[0006]在一個總的方面，系統(tǒng)包括用于連接到電力系統(tǒng)的母線的補償器件以及耦合到所述補償器件的升壓器件，所述升壓器件包括多個部分，所述多個部分中的每個包括至少一個電氣部件以及電氣連接到所述至少一個電氣部件的固態(tài)開關(guān)器件，其中所述固態(tài)開關(guān)器件與所述至少一個電氣部件并聯(lián)連接，以致閉合所述固態(tài)開關(guān)基本上阻止電流流到所述至少一個電氣部件。
[0007]實施方式可以包括以下特征中的一個或更多個。所述升壓器件可以包括并聯(lián)電氣連接到所述固態(tài)開關(guān)器件和所述至少一個電氣部件的機械旁路開關(guān)。固態(tài)開關(guān)器件可以被配置來響應(yīng)于系統(tǒng)突發(fā)狀況而閉合。放電線圈可以耦合到機械旁路開關(guān)。所述至少一個電氣部件可以包括多個電容器。所述至少一個電氣部件可以為單個電容器。所述至少一個電氣部件可以包括多個組件，所述多個組件合起來具有一整體電容性輸出。所述至少一個電氣部件可以包括多個電感器。所述至少一個電氣部件可以包括多個組件，所述多個組件合起來具有一電感性輸出。[0008]所述系統(tǒng)還可以包括被配置來將所述補償器件電氣連接到所述電力系統(tǒng)的連接裝置。所述連接裝置可以被配置來通過斷路器將所述補償器件電氣連接到所述電力系統(tǒng)，所述斷路器當被斷開時使所述補償器件與所述電力系統(tǒng)斷開連接。固態(tài)開關(guān)器件可以為晶閘管。固態(tài)開關(guān)器件可以包括一個或更多個電力電子組件。固態(tài)開關(guān)器件可以被配置來閉合以使所述至少一個電氣組件短路，并且所述機械旁路開關(guān)可以被配置來在所述固態(tài)開關(guān)器件閉合之后閉合。所述固態(tài)開關(guān)器件可以被配置來在所述機械旁路開關(guān)閉合之后斷開。所述固態(tài)開關(guān)器件可以在約一個周期(cycle)內(nèi)閉合并且所述機械旁路開關(guān)可以在所述固態(tài)開關(guān)器件閉合之后閉合。
[0009]在某些實施方式中，系統(tǒng)可以包括監(jiān)控器，所述監(jiān)控器被配置來監(jiān)控通過所述晶閘管的電流并且提供信號來當電流流過所述晶閘管時使所述機械旁路開關(guān)閉合。所述監(jiān)控器可以包括電流感測器件。所述系統(tǒng)可以包括耦合到所述固態(tài)開關(guān)器件的控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)可以被配置來提供信號以使所述固態(tài)開關(guān)器件斷開或閉合。耦合到所述固態(tài)開關(guān)器件的控制系統(tǒng)可以被配置來提供信號以使所述固態(tài)開關(guān)器件斷開和閉合，并且提供信號來使所述機械旁路開關(guān)斷開和閉合。
[0010]在另一總的方面，用于連接到電力系統(tǒng)的母線的補償器件包括升壓器件，所述升壓器件包括一個或更多個部分，每個部分包括多個電氣連接的電容器、并聯(lián)電氣連接到所述多個電氣連接的電容器的固態(tài)開關(guān)器件以及被配置來將所述補償器件電氣連接到所述電力系統(tǒng)的母線的連接接口。閉合所述一個或更多個部分中的一個的所述固態(tài)開關(guān)器件使所述部分的電容器短路并且導(dǎo)致所述部分中的另一個的電容器上的電壓增大，由此增大由所述補償器件通過所述連接接口提供到所述電力系統(tǒng)的VAR。所述一個或更多個部分中的至少一個可以包括并聯(lián)電氣連接到所述固態(tài)開關(guān)器件和所述多個電容器的機械旁路開關(guān)。
[0011]在另一總的方面，用于提供VAR到電力系統(tǒng)的方法包括接收觸發(fā)信號，以及使連接到所述電力系統(tǒng)的補償系統(tǒng)的升壓器件的一部分中的固態(tài)開關(guān)器件響應(yīng)于接收所述觸發(fā)信號而閉合，所述固態(tài)開關(guān)器件的閉合造成包括在所述升壓器件中的電氣部件被短路并且來自所述補償器件的VAR輸出改變。
[0012]實施方式可以包括以下特征中的一個或更多個。與所述固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)電氣連接的機械旁路開關(guān)可以在所述固態(tài)開關(guān)器件閉合之后閉合。
[0013]在另一總的方面，用于在補償器件中安裝升壓器件的套件(kit)包括固態(tài)開關(guān)器件、用于連接所述固態(tài)開關(guān)器件以致所述固態(tài)開關(guān)器件與所述升壓器件的電容器或電感器并聯(lián)的配件(fitting)以及耦合到所述固態(tài)開關(guān)器件的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置來產(chǎn)生信號以使所述固態(tài)開關(guān)器件斷開或閉合。
[0014]實施方式可以包括以下特征中的一個或更多個。機械旁路開關(guān)器件可以與所述固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)電氣連接并且耦合到所述控制系統(tǒng)，并且所述控制系統(tǒng)可以被進一步配置來產(chǎn)生信號以使所述機械旁路開關(guān)器件斷開或閉合。所述升壓器件可以為包括多個電容性組件的電容器組。所述升壓器件可以為包括多個電感性組件的電感器組。所述套件可以包括監(jiān)控器，所述監(jiān)控器被配置來測量流過所述固態(tài)開關(guān)器件的電流，其中所述監(jiān)控器耦合到所述控制系統(tǒng)。
[0015]在另一總的方面，升壓器件包括多個部分，所述多個部分中的每個包括至少一個電氣部件以及電氣連接到所述至少一個電氣部件的固態(tài)開關(guān)器件，其中所述固態(tài)開關(guān)器件與所述至少一個電氣部件并聯(lián)連接，以致閉合所述固態(tài)開關(guān)器件基本上阻止電流流到所述至少一個電氣部件。
[0016]所描述的技術(shù)的實施方式可以包括硬件、方法或過程、裝置、設(shè)備、系統(tǒng)、補償器件、計算機程序產(chǎn)品、控制器、控制系統(tǒng)或者被配置來允許使用者與上面所描述的過程交互(communicate with)的使用者界面。一種或更多種實施方式的細節(jié)在附圖和如下的說明中被闡述。其他特征通過說明和附圖以及權(quán)利要求將會是明顯的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1A示出包括升壓器件的補償器件的示例性系統(tǒng)。
[0018]圖1B示出包括具有機械旁路開關(guān)的升壓器件的補償器件的示例性系統(tǒng)。
[0019]圖2示出包括補償器件的示例性系統(tǒng)，所述補償器件包括電容器組。
[0020]圖3示出包括補償器件的另一示例性系統(tǒng)，所述補償器件包括電感器組。
[0021]圖4示出用于增大補償器件的VAR輸出的示例性過程。
[0022]圖5示出包括補償器件的另一示例性系統(tǒng)。
[0023]圖6示出用于升壓器件的控制系統(tǒng)的實施例。
[0024]相同的參考編號表示相同的組件。
【具體實施方式】
[0025]電容器組一般地由串聯(lián)連接的多個電容器小組(capacitor group)構(gòu)成。固態(tài)開關(guān)器件(例如晶閘管、具有非線性電阻并且適于在電力系統(tǒng)中使用的另一固態(tài)開關(guān))或者任何其他電力電子組件被用來使電容器組的一部分或多個部分短路，以使由電容器組遞送的VAR快速升高。所述固態(tài)開關(guān)器件也可以被稱為固態(tài)開關(guān)。使電容器組的一個部分或多個部分短路迫使未被短路的部分以較高的電壓操作。未被短路的部分與一短路的部分或多個短路的部分串聯(lián)。結(jié)果，未被短路的部分或小組的遞送的VAR增高并且在可能是由于傳輸線路的損耗或發(fā)電機的故障造成的系統(tǒng)突發(fā)情況(contingency condition)下快速提供附加VAR。
[0026]在固態(tài)開關(guān)器件閉合來使電容器小組短路之后，固態(tài)開關(guān)器件可以被機械開關(guān)器件旁路。旁路所述固態(tài)開關(guān)器件可以使固態(tài)開關(guān)器件中的損耗以及對固態(tài)開關(guān)器件的強制冷卻的需求最小化或被消除。旁路所述固態(tài)開關(guān)器件還可以允許具有比沒有旁路開關(guān)時所需要的要低的穩(wěn)態(tài)額定電流的固態(tài)開關(guān)器件的使用。具有穩(wěn)態(tài)開關(guān)和機械旁路開關(guān)的電容器組可以被用在突發(fā)狀況下，其中可以使用SVC而無需笨重或昂貴的冷卻設(shè)備。此外，包括具有固態(tài)開關(guān)的多個電容器或電感器組的電力系統(tǒng)可以提供補償器件的分布網(wǎng)絡(luò)，所述補償器件的分布網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒏郊覸AR直接遞送到需要附加VAR的電力系統(tǒng)的區(qū)域。
[0027]圖1A示出包括升壓器件110的示例性系統(tǒng)100A。升壓器件110和電容器124 —起形成補償器件111。使升壓器件110的多個部分中的一些或全部短路增大升壓器件110的未被短路的部分上和電容器124上的電壓，由此增大電容器124的VAR輸出以及一般地具有電容性輸出并且被包括在升壓器件110的未被短路的部分中的組件的VAR輸出。
[0028]升壓器件110例如可以為電容器組或電感器組。在圖1A中所示的實施方式中，升壓器件110為可以包括電感器或其他電氣部件而具有一呈電容性的整體輸出的電容器組。換言之，升壓器件Iio的整體輸出是電容性的。補償器件111提供無功功率到包括母線126的電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)例如可以為供電至商用和民用顧客的電網(wǎng)、電氣系統(tǒng)或者多相電氣網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)可以具有至少IkV的操作電壓并且可以為中壓、高壓或超高壓電力系統(tǒng)。例如，電力系統(tǒng)可以具有至少69kV的操作電壓。電力系統(tǒng)可以以例如50Hz或60Hz的基頻操作。當操作電壓降至少于電力系統(tǒng)的每單位標稱操作電壓的0.95時可能出現(xiàn)緊急的突發(fā)狀況。
[0029]升壓器件110包括部分117、119以及121，這些部分中的每個包括至少一個電氣部件。在圖1A中所示的實施例中，補償器件110通過斷路器125連接到母線126。斷路器125可以為開關(guān)，所述開關(guān)在被斷開時切斷補償器件111和母線126之間的連接，以將整個補償器件111從系統(tǒng)100A移除。
[0030]在圖1A中所示的實施例中，升壓器件110的部分117包括固態(tài)開關(guān)127和電氣部件131。電氣部件131可以包括許多組件，這些組件中的一些可以為純電容性的，而這些組件中的一些可以為電感性或電阻性的。在升壓器件110為電容器組的實施方式中，電氣部件131的和部分117、119以及121的整體輸出為電容性的。
[0031]固態(tài)開關(guān)127與電氣部件131并聯(lián)電氣連接。固態(tài)開關(guān)127例如可以為晶閘管。固態(tài)開關(guān)127可以包括多個晶閘管。盡管在圖1A中沒有不出，部分119和121中的每個也可以包括固態(tài)開關(guān)。
[0032]在系統(tǒng)100A的正常操作期間，固態(tài)開關(guān)127被斷開，以致從母線126流動到達電氣部件131的電流以創(chuàng)建跨電氣部件131的電壓。特定緊急事件，例如傳輸線路的損耗或發(fā)電機的故障，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)中并且在母線126上的電壓減小，并且結(jié)果，補償器件111的VAR輸出也減小。因為電力系統(tǒng)的電壓減小，電力系統(tǒng)可能變得不穩(wěn)定，直到VAR通過補償器件111被注入到電力系統(tǒng)中來補償電壓減小。使升壓器件110的部分117、119、121中的一些或全部中的電氣部件短路可以造成由升壓器件110的未被短路的部分和由電容器124輸出的VAR方面的增大或升高。換言之，使升壓器件110的部分117、119、121中的一些或全部短路造成補償器件111的VAR輸出方面的增大。
[0033]因此，使升壓器件110的部分117、119、121中的一個或更多個中的電氣部件短路可以允許補償器件111提供附加VAR到電力系統(tǒng)。如此一來，通過響應(yīng)于緊急事件，一些其他突發(fā)狀況，輸入信號或其他觸發(fā)事件的出現(xiàn)而使升壓器件110的部分117、119、121中的一些中的電氣組件短路，補償器件111可以提供附加VAR到電力系統(tǒng)以補償電力系統(tǒng)上電壓方面的減小。此外，因為固態(tài)開關(guān)127具有短路開關(guān)時間，例如約I個周期或更短，所以升壓器件110能夠在電力系統(tǒng)中的電壓減少或其他突發(fā)狀況之后迅速地提供附加VAR。
[0034]在升壓器件110為電容器組并且電氣部件131為電容器的實例中，與短路部分117串聯(lián)的未被短路的部分的遞送的VAR以所施加的電壓的平方增高。因此，在該實施例中，當部分117的電容器131被短路時，部分119和121的以及電容器124的VAR輸出根據(jù)所施加的電壓的平方增高，并且補償器件111提供附加VAR到電力系統(tǒng)。
[0035]圖1B示出包括補償器件141和升壓器件140的系統(tǒng)100B的另一實施例。升壓器件140包括部分147、149和151。相比于升壓器件110，升壓器件140的一個或更多個部分可以包括與固態(tài)開關(guān)157和電氣部件161并聯(lián)的機械旁路開關(guān)159。固態(tài)開關(guān)157可以類似于固態(tài)開關(guān)127，并且電氣部件161可以類似于電氣部件131。部分147圖示說明具有機械芳路開關(guān)159和與固態(tài)開關(guān)157串聯(lián)的監(jiān)控器153的不例性布置。
[0036]在系統(tǒng)100B的正常操作期間，固態(tài)開關(guān)157和機械旁路開關(guān)159被斷開，以致從母線156流動到達電氣部件161的電流以創(chuàng)建跨電氣部件161的電壓。在出現(xiàn)突發(fā)狀況之后，部分147中的電氣部件161被短路，以致補償器件141提供附加VAR到電力系統(tǒng)。
[0037]固態(tài)開關(guān)157被閉合來使電氣部件161短路。在固態(tài)開關(guān)157被閉合之后，電流流過固態(tài)開關(guān)157，并且監(jiān)控器153檢測到電流并產(chǎn)生可以被用來使機械旁路開關(guān)159閉合的信號。機械旁路開關(guān)159可以響應(yīng)于來自固態(tài)開關(guān)157的信號而閉合或者響應(yīng)于來自機械旁路開關(guān)159外部的另一器件(未示出)的信號而閉合。當被閉合時，機械旁路開關(guān)159作為固態(tài)開關(guān)157的旁路裝置并且將電流從固態(tài)開關(guān)157轉(zhuǎn)移走。固態(tài)開關(guān)157可能是有損耗的并且由此通過固態(tài)開關(guān)157的電流會生成大量的損耗和熱。機械旁路開關(guān)159 (當被閉合時將固態(tài)開關(guān)157附近的電流轉(zhuǎn)移走)的存在減少由固態(tài)開關(guān)157生成的損耗和熱的量并且可以允許使用具有比在否則的情況下所需的要低的連續(xù)額定電流的固態(tài)開關(guān)157，而不存在對笨重又昂貴的冷卻設(shè)備的需求。
[0038]相比于固態(tài)開關(guān)157，機械旁路開關(guān)159可以為相對慢的開關(guān)。例如，機械旁路開關(guān)159可以在大于一個周期的時間內(nèi)閉合。例如，機械旁路開關(guān)159可以具有約5個周期的閉合時間。機械旁路開關(guān)159例如可以為真空斷續(xù)器、斷路器(由真空、油或SF6中斷)或者空氣絕緣的斷開開關(guān)。
[0039]圖2示出包括升壓器件210的系統(tǒng)200的另一示例性實施方式。在該實施例中，升壓器件210為包括電感器來限流的電容器組。電容器組210是連接到電氣電力系統(tǒng)的母線216的補償器件211的一部分。補償器件211通過斷開開關(guān)217和主斷路器219連接到母線216。補償器件211包括電容器組210、電容器224(由Cl表示)以及電感器LI。電感器LI被用于限流和/或用于調(diào)節(jié)(tuning)補償器件211。斷開開關(guān)217和主斷路器219可以被斷開來將補償器件211從電力系統(tǒng)移除。
[0040]電容器組210包括部分220和230。部分220包括電容性電氣部件221 (由電容器C2A表示)、電感器L2A、晶閘管旁路開關(guān)223、機械旁路開關(guān)225、放電線圈227以及電流變換器229。部分230包括電容性電氣部件231 (由電容器C2B表示)、晶閘管旁路開關(guān)233、機械旁路開關(guān)235、放電線圈237以及電流變換器239。
[0041]電容性電氣部件221和231可以包括以串聯(lián)和/或并聯(lián)布置的多個電容器。電容性電氣部件221和231中的每個可以包括不同數(shù)目的電容器或電容性組件。例如，電容性電氣部件221和231中的每個可以包括例如并聯(lián)的約八個和三十個之間的電容器和/或串聯(lián)的約一個和八個之間的電容器?？梢允褂冒ǜ嗷蚋匐娙萜鞯钠渌m合的配置。部分220和230可以包括純電容性組件和為非純電容性的而部分220和230的整體輸出為電容性的組件。電感器L2A和L2B分別保護晶閘管旁路開關(guān)223和233。電感器L2A和L2B還可以連同電感器LI提供調(diào)節(jié)和限流。電感器L2A和L2B被選擇來提供適量的限流和調(diào)節(jié)。電流變換器229和239感測通過晶閘管旁路開關(guān)223和233的電流。盡管圖2中的實施例示出電流變換器，部件229和239可以為測量或感測電流的任何適合的器件。例如，羅氏線圈可以用來替代電流變換器或者除了電流變換器還使用羅氏線圈。
[0042]晶閘管旁路開關(guān)223和233可以包括以允許其各自的電容性電氣部件221和231在AC電路中被短路的任何適合的方式布置的多個晶閘管開關(guān)。在斷開晶閘管開關(guān)和機械旁路開關(guān)以迫使電流通過電容性電氣部件221和231之后，放電線圈227和237放電或者將可能被施加到晶閘管旁路開關(guān)223和233或電容性電氣部件221和231的DC偏置耗盡。
[0043]在正常操作條件下，晶閘管旁路開關(guān)223和233以及機械旁路開關(guān)225和235被斷開，并且電容器組210上的電壓在部分220和230 二者之間被分配(split)。當發(fā)生緊急突發(fā)情形(contingency situation)時，電容性電氣部件221或231中的任一個或二者可以分別通過閉合晶閘管旁路開關(guān)223或233被短路。電流可以通過閉合機械開關(guān)而從晶閘管旁路開關(guān)被轉(zhuǎn)移走。使電容性電氣部件221或231中的一個或二者短路增大補償器件211的VAR輸出。這些附加VAR可以響應(yīng)于突發(fā)狀況的出現(xiàn)而被提供到電力系統(tǒng)。
[0044]圖3示出包括電感器組的補償器件的示例性系統(tǒng)。系統(tǒng)300包括通過斷開開關(guān)317和主斷路器319連接到電力系統(tǒng)的母線316的補償系統(tǒng)311。補償系統(tǒng)311包括升壓器件310。升壓器件310包括具有部分320和330的電感器組。部分320包括電感性(或無功)電氣部件321、晶閘管開關(guān)323、機械旁路開關(guān)325以及電流變換器329。部分330包括電感性電氣部件331、晶閘管開關(guān)333、機械旁路開關(guān)335以及電流變換器339。電流變換器329和339感測通過晶閘管旁路開關(guān)323和333的電流。盡管圖3中的實施例示出電流變換器，部件329和339可以為測量或感測電流的任何適合的器件。例如，羅氏線圈可以用來替代電流變換器或者除了電流變換器還使用羅氏線圈。部分320和330包括電感性電氣部件321和331并且還可以包括許多組件，這些組件中的一些可以為純電容性或電阻性；然而，只是部分320和330的整體輸出為電感性的。
[0045]在正常操作期間，晶閘管開關(guān)323和333以及機械旁路開關(guān)325和335被斷開并且電流流過電感性電氣部件321和331。響應(yīng)于系統(tǒng)突發(fā)狀況，電感性電氣部件321和/或331被短路，這增大升壓器件310的未被短路的部分和電感器324的電感性VAR輸出。結(jié)果，補償器件311的電感性VAR輸出被增大。
[0046]圖4示出用于增大包括升壓器件的補償器件的VAR輸出的示例性過程400。針對圖1A中所示的系統(tǒng)100A對過程400進行討論。然而，過程400可以在系統(tǒng)100B、200或300上或者在具有包括多個部分的升壓器件的任何補償器件上執(zhí)行，所述多個部分具有可以通過固態(tài)開關(guān)被短路的電氣部件。過程400可以在包括在系統(tǒng)100A、100B、200或300的一個或更多個組件中的一個或更多個電子處理器上執(zhí)行或者由系統(tǒng)外部而與系統(tǒng)連通的處理器執(zhí)行。過程400可以由與系統(tǒng)100A、100B、200或300的組件連通的一個或更多個控制器執(zhí)行。
[0047]觸發(fā)信號被接收(410)。觸發(fā)信號可以為響應(yīng)于突發(fā)狀況的出現(xiàn)(例如系統(tǒng)電壓方面的減小、連接到電力系統(tǒng)的一件設(shè)備的損耗或故障、對所需的VAR支持的響應(yīng)或者電力系統(tǒng)的一部分的計劃停用)而被生成的信號。觸發(fā)信號可以為這樣的指示，即電力系統(tǒng)的電壓方面的減小已經(jīng)被檢測到。例如，母線126上的電壓已經(jīng)降至低于約IOOkV的閾值之下的情形的檢出可以被用作發(fā)生緊急情況并且補償器件111要提供附加VAR以注入到電力系統(tǒng)上的指示。
[0048]觸發(fā)信號可以為來自外部裝置的信號，所述外部裝置例如運行自動過程來監(jiān)控電力系統(tǒng)的電子處理器。觸發(fā)信號可以為來自另一電氣裝置的信號，所述電氣裝置例如大負載(例如，電爐變壓器的激活或電力系統(tǒng)的一大部分)或者耦合到電力系統(tǒng)的發(fā)電機。觸發(fā)信號可以為從電力系統(tǒng)上的失靈裝置接收的信號。觸發(fā)信號可以為由監(jiān)控電力系統(tǒng)的人員人工生成的信號并且在接收已經(jīng)出現(xiàn)緊急事件的指示時使信號生成。
[0049]響應(yīng)于接收觸發(fā)信號，固態(tài)開關(guān)127被閉合(420)。閉合固態(tài)開關(guān)127使與固態(tài)開關(guān)127并聯(lián)的電氣部件131短路，以致通常流到電氣部件131的電流被轉(zhuǎn)移走來流過固態(tài)開關(guān)127。升壓器件110的部分119和121中的電氣部件保持為未短路的，并且如電容器124的VAR輸出和補償器件111的VAR輸出一樣，這些組件的電氣部件的VAR輸出增大。在該實施例中，升壓器件110的電氣部件為累積電容性的，并且未被短路的部分119和121的電氣部件的VAR輸出以所施加的電壓的平方增大。該實施例中的升壓器件110的電氣部件為累積電容性的。因此，升壓器件110的整體輸出是電容性的，然而升壓器件110可以包括電阻性和電感性的組件。
[0050]在某些實施方式中，固態(tài)開關(guān)127在接收觸發(fā)信號的I個周期或更短的時間內(nèi)閉
口 ο
[0051]在包括與固態(tài)開關(guān)并聯(lián)的機械旁路開關(guān)的實施方式(例如圖1B中所示的實施方式)中，機械旁路開關(guān)159在固態(tài)開關(guān)157閉合之后閉合(430)。參照圖1B，閉合機械旁路開關(guān)159將電流從固態(tài)開關(guān)157轉(zhuǎn)移走，由此減少由流過固態(tài)開關(guān)157的電流生成的損耗和熱的量。換言之，當被閉合時，機械旁路開關(guān)159作為電氣部件161和固態(tài)開關(guān)157的旁路裝置。機械旁路開關(guān)還可以允許使用這樣的固態(tài)開關(guān)，所述固態(tài)開關(guān)具有比不具有機械旁路開關(guān)的情況否則所需的要低的穩(wěn)態(tài)更低額定電流。機械旁路開關(guān)159可以在大于一個周期的時間內(nèi)閉合。在某些實施方式中，機械旁路開關(guān)159響應(yīng)于指示電流正流過固態(tài)開關(guān)157的信號而閉合。這樣的信號例如可以由電流感測器件生成，例如與固態(tài)開關(guān)157串聯(lián)連接的電流變換器或圍繞連接到固態(tài)開關(guān)的導(dǎo)體安置的羅氏線圈。在某些實施方式中，信號可以由與固態(tài)開關(guān)157相關(guān)聯(lián)的電子裝置生成。使機械旁路開關(guān)159閉合的信號可以由與機械開關(guān)159連通的任何其他外部裝置生成。如果在機械旁路開關(guān)159被促使來斷開之后，電流繼續(xù)流過固態(tài)開關(guān)157，則信號可以被生成來使固態(tài)開關(guān)157斷開。換言之，如果機械旁路開關(guān)159沒能響應(yīng)于用于斷開的信號而斷開，則固態(tài)開關(guān)157可以被斷開。用于重新斷開固態(tài)開關(guān)157的信號也可以由電流感測器件或由與固態(tài)開關(guān)157相關(guān)聯(lián)的電子裝置生成。
[0052]在確定母線156上的電壓已經(jīng)返回到正常操作水平、系統(tǒng)突發(fā)狀況已經(jīng)被解決之后，或者通過接收任一其他外部觸發(fā)，部分157的短路的電氣部件161可以被重新加入(reinsert)到升壓器件140中。電氣部件161可以使用固態(tài)開關(guān)157或機械旁路開關(guān)159被重新加入(未被短路)。如果機械旁路開關(guān)159能夠在負載下斷開，機械旁路開關(guān)159被斷開，并且當電流停止流過機械旁路開關(guān)159時，電氣部件161被重新加入且補償器件141的升高的VAR輸出結(jié)束。
[0053]如果機械旁路開關(guān)159不能在負載下斷開，固態(tài)開關(guān)157被閉合，并且在固態(tài)開關(guān)157被閉合之后機械旁路開關(guān)159被斷開。固態(tài)開關(guān)157然后被斷開，并且當電流停止流過固態(tài)開關(guān)157時，電氣部件161被重新加入且補償器件141的升高的VAR輸出結(jié)束。即便機械旁路開關(guān)159能夠在負載下斷開，固態(tài)開關(guān)157可以被用來使電氣部件161被重新加入。
[0054]參照圖1A，在不包括機械旁路開關(guān)的實施方式中，固態(tài)開關(guān)127被用來切斷負載。斷開固態(tài)開關(guān)127使電氣部件131重新加入并且使補償器件141的升高的VAR輸出結(jié)束。[0055]圖5示出包括具有升壓器件的補償系統(tǒng)的另一示例性系統(tǒng)500。在系統(tǒng)500中，電容器C2B可以為約300-330微法拉(μ F)，電容器ClB可以為約30-50 μ F，電容器ClA可以為約15-25 μ F，并且電容器C2A可以為約150-170 μ F。在某些實施方式中，電容器C2B為315.68 μ F,電容器ClB為39.46 μ F，電容器ClA為19.73 μ F并且電容器C2A為157.84μ F。電感器LI可以為約64-65毫亨利(mH)并且電感器L2可以為約25_35mH。在某些實施方式中，電感器LI為64.19mH并且電感器L2為32.10mH。電阻器RlA和R2A可以為約182歐姆(ohms)，并且電阻器R2A和R2B可以為約91歐姆。
[0056]圖6示出用于補償器件的控制系統(tǒng)600的實施例。控制系統(tǒng)600包括控制器605，所述控制器605包括電子處理器606、電子儲存器607以及I/O接口 608。電子儲存器607可以儲存指令，所述指令當被電子處理器606運行時，使控制器605執(zhí)行與上面論述的過程400類似的過程?？刂破?05可以包括多于一個的電子處理器和/或多于一個的電子儲存器。
[0057]控制器605耦合到主斷路器610、機械旁路開關(guān)615(在包括機械旁路開關(guān)的實施方式中)、固態(tài)開關(guān)620、電流感測器件625、外部源630以及儀表互感器(instrumenttransformer) 640,并且與主斷路器610、機械旁路開關(guān)615 (在包括機械旁路開關(guān)的實施方式中)、固態(tài)開關(guān)620、電流感測器件625、外部源630以及儀表互感器640連通。儀表互感器640可以被連接到一裝置，例如還連接到控制器605的計算裝置645。
[0058]控制器605可以提供信號到主斷路器610來使主斷路器610斷開和閉合?？刂破?05可以提供信號到固態(tài)開關(guān)620來使固態(tài)開關(guān)620斷開和閉合。在包括機械旁路開關(guān)615的實施方式中，控制器605可以提供信號到機械旁路開關(guān)615，這使機械旁路開關(guān)615斷開和閉合。此外，控制器605可以提供保護、反饋、輸出/輸入讀取和/或關(guān)于機械旁路開關(guān)615和/或固態(tài)開關(guān)62 0、連接到這些開關(guān)的部件中的任一個(例如，結(jié)合圖1A和圖1B討論的電氣部件131或161)、結(jié)合圖1A、圖1B、圖2、圖3和圖5討論的升壓器件中的任一個和/或結(jié)合圖1A、圖1B、圖2、圖3和圖5討論的補償器件中的任一個的自診斷。此外，控制器605可以發(fā)布命令到主斷路器610來斷開(或閉合)主斷路器610以將補償系統(tǒng)從電力系統(tǒng)642移除或者將補償系統(tǒng)重新加入到電力系統(tǒng)642中。
[0059]機械旁路開關(guān)615可以類似于上面結(jié)合圖1B、圖2、圖3和圖5討論的機械旁路開關(guān)，并且固態(tài)開關(guān)620可以類似于上面結(jié)合圖1A、圖1B、圖2、圖3和圖5討論的固態(tài)開關(guān)。電流感測器件625為控制器605提供具有流過固態(tài)開關(guān)620和/或機械旁路開關(guān)615的電流量的指示。該指示例如可以是電流量或者指示任一電流是否正在流動的數(shù)字值。控制器605可以使用該指示來確定是否閉合或斷開機械旁路開關(guān)615或固態(tài)開關(guān)620中的一個或更多個?？刂破?05還使用例如圖4中討論的過程400的過程控制斷開和閉合的時序。
[0060]控制系統(tǒng)600還包括外部源630。外部源630可以為提供電子信號到控制器605以進行進一步處理的外部觸發(fā)器。在該實施方式中，控制器605使用來自外部源630的電子信號確定是否(例如)斷開或閉合機械旁路開關(guān)615、固態(tài)開關(guān)620和/或主斷路器610。在某些實施方式中，外部源630提供信號到控制器605，使控制器605啟動特定動作。例如，由于緊急的突發(fā)狀況，外部源630可以提供由電力系統(tǒng)642的操作者生成的信號來閉合固態(tài)開關(guān)620。外部源630可以提供描述電力系統(tǒng)642的情況的參數(shù)到控制器605，并且控制器605可以基于所述參數(shù)確定動作。[0061]控制系統(tǒng)600還包括儀表互感器640。儀表互感器640可以為連接到電力系統(tǒng)642并且產(chǎn)生例如關(guān)于電力系統(tǒng)642的電壓和電流或其他信息的測量值的任何器件。來自儀表互感器640的信息以適合于控制器605的形式被提供到控制器605以處理和確定適合的動作，例如生成使固態(tài)開關(guān)620斷開的信號。在某些實施方式中，計算裝置645連接到儀表互感器640和控制器605。儀表互感器640提供來自電力系統(tǒng)642的參數(shù)或其他信息到計算裝置645，并且計算裝置645確定提供到控制器605且使控制器605采取特定動作的信號。
[0062]控制器605可以通過有線和/或無線連接耦合到控制系統(tǒng)600的各種部件。例如，系統(tǒng)600的各種部件可以通過一個或更多個連接(例如RF鏈接、W1-f1、以太網(wǎng)、傳輸線路、同軸電纜以及任何其他適合的連接)相互耦合。盡管圖6中所示的實施例示出控制器605與一個機械旁路開關(guān)615和一個固態(tài)開關(guān)620連通，控制器605可以與升壓器件的多個部分或升壓器件的所有部分連通。此外，單個控制器605可以與多個升壓器件連通。
[0063]電子儲存器607儲存指令，可以如計算機程序，所述計算機程序在被電子處理器606運行時使控制器605與控制系統(tǒng)600的其他組件通信。例如，電子儲存器607可以儲存確定是否斷開固態(tài)開關(guān)620的控制命令。電子儲存器607還可以儲存針對控制系統(tǒng)600的組件中的一個或更多個(例如固態(tài)開關(guān)620和機械旁路開關(guān)615)的設(shè)置，例如，閾值電壓限值和最大操作時間。電子儲存器607可以為易失性存儲器，例如RAM。在某些實施方式中，并且電子儲存器607可以包括非易失性和易失性部分或組件二者。
[0064]電子處理器606可以為適用于計算機程序的運行的處理器，例如通用或?qū)Ｓ媚康奈⑻幚砥鳌PGA或者任何類型的數(shù)字計算機的一個或更多個處理器。一般地，處理器從只讀存儲器或隨機存取存儲器或者二者接收指令和數(shù)據(jù)。
[0065]輸入/輸出接口 608提供允許數(shù)據(jù)和/或命令被輸入控制器605和/或從控制器605讀取的物理的、電子的接口或者二者。輸入/輸出接口 608可以從觸覺裝置(例如鍵盤、鼠標、通信接口或者顯示器)接收數(shù)據(jù)。輸入/輸出接口 608還可以包括允許控制器605、控制系統(tǒng)600的組件和/或外部裝置(未示出)之間的通信的軟件。
[0066]已經(jīng)描述了許多實施方式。然而，其他實施方式在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，在某些實施方式中，升壓器件110、140、210或310的多于一個的部分或者所有部分可以被短路。在系統(tǒng)的某些實施方式中，例如圖1A中所示的實施方式，電容器124沒有被使用。在這些實施方式中，僅有升壓器件的部分中的一些被短路。補償器件可以包括串聯(lián)的多個升壓器件。
[0067]升壓器件的各種部分中的每個在一不同的布置中可以包括不同數(shù)量的電氣部件。升壓器件的各種部分可以以不同方式被配置并且可以包括不同的組件。
[0068]包括電子處理器和電子儲存器的控制器可以執(zhí)行過程400?？刂破骺梢砸噪姎夥绞竭B接來從母線126、升壓器件110和/或升壓器件110的組件接收數(shù)據(jù)和/或信號。
[0069]母線126可以承載具有例如50、60Hz、16.67Hz或者25Hz的基頻的電氣信號。母線126可以承載具有高達約IOOOkV的電壓的電氣信號。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 用于連接到電力系統(tǒng)的母線的補償器件；以及 耦合到所述補償器件的升壓器件，所述升壓器件包括多個部分，所述多個部分中的每個包括: 至少一個電氣部件；以及 電氣連接到所述至少一個電氣部件的固態(tài)開關(guān)器件，其中所述固態(tài)開關(guān)器件與所述至少一個電氣部件并聯(lián)連接，以致閉合所述固態(tài)開關(guān)基本上阻止電流流到所述至少一個電氣部件。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述升壓器件還包括并聯(lián)電氣連接到所述固態(tài)開關(guān)器件和所述至少一個電氣部件的機械旁路開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個電氣部件包括多個電容器。
4.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個電氣部件為單個電容器。
5.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個電氣部件包括多個組件，所述多個組件合起來具有一整體電容性輸出。
6.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個電氣部件包括多個電感器。
7.如權(quán)利要求1 的系統(tǒng)，其中所述至少一個電氣部件包括多個組件，所述多個組件合起來具有一整體電感性輸出。
8.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括被配置來將所述補償器件電氣連接到所述電力系統(tǒng)的連接裝置。
9.如權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述連接裝置被配置來通過斷路器將所述補償器件電氣連接到所述電力系統(tǒng)，所述斷路器當被斷開時使所述補償器件與所述電力系統(tǒng)斷開連接。
10.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述固態(tài)開關(guān)器件包括晶閘管。
11.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述固態(tài)開關(guān)器件包括一個或更多個電力電子組件。
12.如權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述固態(tài)開關(guān)器件被配置來閉合以使所述至少一個電氣部件短路，并且所述機械旁路開關(guān)被配置來在所述固態(tài)開關(guān)器件閉合之后閉合。
13.如權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述固態(tài)開關(guān)器件被配置來在所述機械旁路開關(guān)閉合之后斷開。
14.如權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述固態(tài)開關(guān)器件在約一個周期內(nèi)閉合并且所述機械旁路開關(guān)在所述固態(tài)開關(guān)器件閉合之后閉合。
15.如權(quán)利要求10的系統(tǒng)，還包括監(jiān)控器，所述監(jiān)控器被配置來監(jiān)控通過所述晶閘管的電流并且提供信號來當電流流過所述晶閘管時使所述機械旁路開關(guān)閉合。
16.如權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述監(jiān)控器包括電流感測器件。
17.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括耦合到所述固態(tài)開關(guān)器件的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置來提供信號以使所述固態(tài)開關(guān)器件斷開或閉合。
18.如權(quán)利要求2的系統(tǒng)，還包括耦合到所述固態(tài)開關(guān)器件的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置來: 提供信號以使所述固態(tài)開關(guān)器件斷開和閉合；以及 提供信號以使所述機械旁路開關(guān)斷開和閉合。
19.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述固態(tài)開關(guān)器件被配置來響應(yīng)于系統(tǒng)突發(fā)狀況而閉人口 O
20.如權(quán)利要求2的系統(tǒng)，還包括耦合到所述機械旁路開關(guān)的放電線圈。
21.一種用于連接到電力系統(tǒng)的母線的補償器件，所述補償器件包括升壓器件，所述升壓器件包括: 一個或更多個部分，每個部分包括: 多個電氣連接的電容器； 并聯(lián)電氣連接到所述多個電氣連接的電容器的固態(tài)開關(guān)器件；以及 被配置來將所述補償器件電氣連接到所述電力系統(tǒng)的所述母線的連接接口， 其中閉合所述一個或更多個部分中的一個的所述固態(tài)開關(guān)器件使所述部分的電容器短路并且導(dǎo)致所述部分中的另一個的電容器上的電壓增大，由此增大由所述補償器件通過所述連接接口提供到所述電力系統(tǒng)的VAR。
22.如權(quán)利要求21的補償器件，其中所述一個或更多個部分中的至少一個還包括并聯(lián)電氣連接到所述固態(tài)開關(guān)器件和所述多個電容器的機械旁路開關(guān)。
23.一種用于提供V AR到電力系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 接收觸發(fā)信號；以及 使連接到所述電力系統(tǒng)的補償系統(tǒng)的升壓器件的一部分中的固態(tài)開關(guān)器件響應(yīng)于接收所述觸發(fā)信號而閉合，所述固態(tài)開關(guān)器件的閉合造成包括在所述升壓器件中的電氣部件被短路并且來自所述補償器件的VAR輸出改變。
24.如權(quán)利要求23的方法，還包括: 使與所述固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)電氣連接的機械旁路開關(guān)在所述固態(tài)開關(guān)器件閉合之后閉合。
25.一種用于在補償器件中安裝升壓器件的套件，所述套件包括: 固態(tài)開關(guān)器件； 連接所述固態(tài)開關(guān)器件以致所述固態(tài)開關(guān)器件與所述升壓器件的電容器或電感器并聯(lián)的配件；以及 耦合到所述固態(tài)開關(guān)器件的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置來產(chǎn)生信號以使所述固態(tài)開關(guān)器件斷開或閉合。
26.如權(quán)利要求25的套件，還包括與所述固態(tài)開關(guān)器件并聯(lián)電氣連接并且耦合到所述控制系統(tǒng)的機械旁路開關(guān)器件，并且其中所述控制系統(tǒng)被進一步配置來產(chǎn)生信號以使所述機械旁路開關(guān)器件斷開或閉合。
27.如權(quán)利要求25的套件，其中所述升壓器件為包括多個電容性組件的電容器組。
28.如權(quán)利要求25的套件，其中所述升壓器件為包括多個電感性組件的電感器組。
29.如權(quán)利要求25的套件，還包括監(jiān)控器，所述監(jiān)控器被配置來測量流過所述固態(tài)開關(guān)器件的電流，其中所述監(jiān)控器被耦合到所述控制系統(tǒng)。
30.一種升壓器件，所述升壓器件包括: 多個部分，所述多個部分中的每個包括: 至少一個電氣部件；以及 電氣連接到所述至少一個電氣部件的固態(tài)開關(guān)器件； 其中所述固態(tài)開關(guān)器件與所述至少一個電氣部件并聯(lián)連接，以致閉合所述固態(tài)開關(guān)器件基本上阻止電流流到所述至少一個電氣部件。
31.一種如上面所描述的系統(tǒng)。
32.—種如上面所描述的升壓器件。
33.一種如上面所描述的補償器件。
34.一種如上面所描述的方法。
35.一種用于實現(xiàn)上面所描述的過程的計算機程序產(chǎn)品。
36.一種用于實現(xiàn)上面所描述的過程的控制器。
37.一種用于實現(xiàn)上面所描述的過程的控制系統(tǒng)。
38.一種使用者界面 ，所述使用者界面被配置來允許使用者與如上面所描述的過程交互。
【文檔編號】G05F1/70GK104025412SQ201280053902
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月30日
【發(fā)明者】K·E·芬德, C·L·費勒斯 申請人:庫帕技術(shù)公司