專利名稱：混合型故障電流限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(cè)和限制發(fā)生在電力系統(tǒng)中的故障電流的混合型故障電流限制器。
背景技術(shù)：
故障電流限制器是這樣一種器件其利用超導(dǎo)體作為電流限制設(shè)備來(lái)檢測(cè)故障電流并在數(shù)秒內(nèi)將電流限制到正常水平，所述超導(dǎo)體在達(dá)到預(yù)定電流值之前大致上不具有電阻但是超過預(yù)定的電流值后迅速地表現(xiàn)為高電阻以限制傳導(dǎo)電流。由于超導(dǎo)體產(chǎn)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(dǎo)體的能耗隨著施加到超導(dǎo)體的電壓的增加而增加。因此，為了使得超導(dǎo)體的能耗最小化，需要大量的超導(dǎo)體，這導(dǎo)致了生產(chǎn)成本的增力口。由于大量超導(dǎo)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(shù)量的超導(dǎo)體的混合型故障電流限制器或者常規(guī)方法來(lái)解決問題，但是這些建議未能解決價(jià)格問題。

發(fā)明內(nèi)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(fā)明的一個(gè)方案中，混合型故障電流限制器包括開關(guān)單元，其與位于導(dǎo)線上的動(dòng)觸點(diǎn)分離，以及如果在電力系統(tǒng)中流動(dòng)有故障電流則開關(guān)單元發(fā)送解扣信號(hào)；半導(dǎo)體開關(guān)單元，其與所述開關(guān)單元串聯(lián)地連接，并且被配置為當(dāng)所述解扣信號(hào)被發(fā)送時(shí)被關(guān)閉以限制所述故障電流的流動(dòng)；以及斷路單元，其與所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元并聯(lián)地連接，并且被配置為限制從所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元繞行的故障電流。此外，在一些示例性實(shí)施例中，混合型故障電流限制器可以進(jìn)一步包括分路單元 (dividing unit)，所述分路單元與所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元并聯(lián)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(shí)施例中，所述分路單元可以吸收預(yù)設(shè)量的所述故障電流。在一些示例性實(shí)施例中，混合型故障電流限制器可以進(jìn)一步包括事故傳感器，當(dāng)故障電流由于事故而流動(dòng)時(shí)所述事故傳感器發(fā)送開啟解扣信號(hào)，并且當(dāng)所述開啟解扣信號(hào)被接收到時(shí)所述開關(guān)單元與所述動(dòng)觸點(diǎn)分離。在一些示例性實(shí)施例中，所述開關(guān)單元可以包括開關(guān)裝置，當(dāng)來(lái)自所述事故傳感器的所述開啟解扣信號(hào)被接收到時(shí)所述開關(guān)裝置被開啟；動(dòng)線圈，其響應(yīng)于所述開關(guān)裝置的開啟操作而產(chǎn)生磁場(chǎng)；電磁推斥板，其根據(jù)所述磁場(chǎng)而遠(yuǎn)離所述動(dòng)線圈移動(dòng)；以及控制器，其產(chǎn)生解扣信號(hào)并向所述半導(dǎo)體開關(guān)單元發(fā)送所述解扣信號(hào)。在一些示例性實(shí)施例中，所述開關(guān)單元可以包括電力供應(yīng)器件，當(dāng)所述開關(guān)裝置被開啟時(shí)所述電力供應(yīng)器件為所述動(dòng)線圈提供電流。
在一些示例性實(shí)施例中，所述動(dòng)觸點(diǎn)在所述事故傳感器和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元之間串聯(lián)地連接在導(dǎo)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(tài)或者短路的狀態(tài)從而根據(jù)所述電磁推斥板的移動(dòng)而施加或者切斷電流。 在一些示例性實(shí)施例中，所述開關(guān)單元在正常狀態(tài)中可以被關(guān)閉。在一些示例性實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體開關(guān)單元在正常狀態(tài)中可以被開啟。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合型故障電流限制器的框圖。圖2是呈現(xiàn)圖1的混合型故障電流限制器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將得到更加清晰的描述。為了描述本發(fā)明，如果其被認(rèn)為是淡化了本發(fā)明的目的，那么能夠省略構(gòu)造的相關(guān)的常規(guī)功能或者具體描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合型故障電流限制器的框圖。參照?qǐng)D1，混合型故障電流限制器1包括事故傳感器10、開關(guān)單元20、半導(dǎo)體開關(guān)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(guān)單元20和半導(dǎo)體開關(guān)單元30的串聯(lián)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(lián)連接的分路單元40和斷路單元50。當(dāng)故障電流根據(jù)在電力系統(tǒng)中發(fā)生的事故而流動(dòng)時(shí)，事故傳感器10產(chǎn)生開啟解扣信號(hào)并向開關(guān)單元20發(fā)送該開啟解扣信號(hào)。更加具體地，事故傳感器10感測(cè)在電力系統(tǒng)中流動(dòng)的電流的大小，并且將感測(cè)到的電流值和預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。如果感測(cè)到的電流值大于標(biāo)準(zhǔn)值，則事故傳感器認(rèn)為在電力系統(tǒng)中已經(jīng)發(fā)生了事故從而產(chǎn)生開啟解扣信號(hào)并向開關(guān)單元20發(fā)送該開啟解扣信號(hào)。開關(guān)單元20包括開關(guān)裝置21、電力供應(yīng)器件22、動(dòng)線圈23、電磁推斥板24、動(dòng)觸點(diǎn)25和控制器26。開關(guān)單元20還包括第三輔助電路Ls3，第三輔助電路Ls3是開關(guān)裝置21、電力供應(yīng)器件22、動(dòng)線圈23的串聯(lián)連接。開關(guān)裝置21在正常的狀態(tài)中被關(guān)閉以切斷流過第三輔助電路Ls3的電流，并且當(dāng)來(lái)自事故傳感器10的開啟解扣信號(hào)被接收到時(shí)開關(guān)裝置21被開啟以允許電流流過第三輔助電路Ls3。電力供應(yīng)器件22是當(dāng)開啟開關(guān)單元21時(shí)為動(dòng)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(jù)開關(guān)單元21的開操作而將充儲(chǔ)的電流釋放，并且將電流發(fā)送到動(dòng)線圈23。當(dāng)開啟開關(guān)裝置21時(shí)，開關(guān)裝置21、電力供應(yīng)器件22和動(dòng)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(dòng)。
當(dāng)存在供自電力供應(yīng)器件22的電流時(shí)，動(dòng)線圈23產(chǎn)生電磁場(chǎng)，并且電磁場(chǎng)產(chǎn)生了對(duì)于電磁推斥板24的推斥力。電磁推斥板24位于動(dòng)線圈23的相對(duì)側(cè)，并且當(dāng)通過由動(dòng)線圈23產(chǎn)生的磁場(chǎng)施加渦電流時(shí)電磁推斥板24遠(yuǎn)離動(dòng)線圈23移動(dòng)。電磁推斥板24由輕并且高導(dǎo)電的金屬制成，以使得渦電流的感應(yīng)更加容易。動(dòng)觸點(diǎn)25與位于事故傳感器10和半導(dǎo)體開關(guān)單元30之間的主電路Lm串聯(lián)地連接，并且與電磁推斥板24機(jī)械地連接。因此，當(dāng)電磁推斥板24遠(yuǎn)離動(dòng)線圈23移動(dòng)時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)25操作為開啟的狀態(tài)以切斷在主電路Lm中流動(dòng)的電流。相反地，如果動(dòng)線圈23沒有產(chǎn)生電磁場(chǎng)，則電磁推斥板24回到其初始位置，即，動(dòng)線圈23的相對(duì)側(cè)，并且動(dòng)觸點(diǎn)25根據(jù)電磁推斥板24的移動(dòng)而閉合，以允許電流流入主電路Lm?？刂破?6是控制開關(guān)單元20的微型計(jì)算機(jī)，控制器26檢測(cè)動(dòng)觸點(diǎn)25的狀態(tài)并且當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)25被認(rèn)為是開啟的狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生解扣信號(hào)并向半導(dǎo)體開關(guān)單元30發(fā)送該解扣信
號(hào)。 半導(dǎo)體開關(guān)單元30與主電路Lm上的開關(guān)單元20串聯(lián)地連接。半導(dǎo)體開關(guān)單元 30在正常狀態(tài)時(shí)保持開啟的狀態(tài)，并且當(dāng)開關(guān)單元20處的控制器26發(fā)送了解扣信號(hào)時(shí)半導(dǎo)體開關(guān)單元30轉(zhuǎn)變成關(guān)閉狀態(tài)。更加具體地，當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生了事故并且有故障電流流動(dòng)時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)25通過開關(guān)單元20的切斷操作而分離，并且即刻將解扣信號(hào)發(fā)送至半導(dǎo)體開關(guān)單元30。并且，當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)25分離時(shí)，產(chǎn)生了流經(jīng)動(dòng)觸點(diǎn)25的電弧電流，因此半導(dǎo)體開關(guān)單元30被關(guān)閉以切斷流經(jīng)動(dòng)觸點(diǎn)25的電弧電流。這里，根據(jù)動(dòng)觸點(diǎn)從閉合狀態(tài)到開啟狀態(tài)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了流經(jīng)動(dòng)觸點(diǎn)25的電弧電阻，并且電弧電流是根據(jù)電弧電阻而持續(xù)流動(dòng)的電流。由于所述電弧電阻，電流仍然流經(jīng)動(dòng)觸點(diǎn)25，因此主電路Lm上的導(dǎo)線不能完全被開啟。因此，混合型故障電流限制器1對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)單元30進(jìn)行操作以使得半導(dǎo)體開關(guān)單元30被關(guān)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(guān)單元 20和半導(dǎo)體開關(guān)單元30構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)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(dāng)故障電流根據(jù)半導(dǎo)體開關(guān)裝置30和開關(guān)單元20的關(guān)閉操作而繞行時(shí)，分路單元40通過以預(yù)設(shè)的容量吸收故障電流來(lái)限制故障電流。即，分路單元40產(chǎn)生阻抗并且保護(hù)半導(dǎo)體開關(guān)裝置30免受高壓，直至完成了半導(dǎo)體開關(guān)單元30的關(guān)閉操作。斷路單元50與由開關(guān)單元20和半導(dǎo)體開關(guān)單元30構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)地連接， 并且斷路單元50由諸如電抗器、半導(dǎo)體裝置、電阻或者熔斷器等具有阻抗的裝置構(gòu)成以限制通過開關(guān)單元20和半導(dǎo)體開關(guān)單元30的切斷操作而繞行的故障電流的流動(dòng)。也就是說(shuō)，如果分路單元40完全地吸收了故障電流直至設(shè)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(dòng)。圖2是呈現(xiàn)圖1的混合型故障電流限制器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。 參照?qǐng)D1，當(dāng)混合型故障電流限制器1在正常狀態(tài)下操作時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)單元30被開啟，并且電流流經(jīng)主電路Lm，主電路Lm穩(wěn)定地包括開關(guān)單元20處的短路動(dòng)觸點(diǎn)25和半導(dǎo)體開關(guān)單元30。但是當(dāng)流動(dòng)有故障電流時(shí)，事故傳感器10感測(cè)到事故的發(fā)生并且向開關(guān)單元20 發(fā)送開啟解扣信號(hào)，從而開啟開關(guān)單元20中的開關(guān)裝置21。通過開關(guān)裝置21的開啟操作，動(dòng)線圈23產(chǎn)生電磁力并且該電磁力使得電磁推斥板24遠(yuǎn)離動(dòng)線圈23而移動(dòng)，因此與電磁推斥板24機(jī)械地連接的動(dòng)觸點(diǎn)25操作為開啟狀態(tài)。當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)25分離時(shí)(圖2的2a是當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)25開啟時(shí)動(dòng)觸點(diǎn)25的電壓)，流經(jīng)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(shí)，當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)25開啟時(shí)，產(chǎn)生了流經(jīng)動(dòng)觸點(diǎn)25的電弧電流，從而將半導(dǎo)體開關(guān)單元30操作為關(guān)閉(圖2的2b是當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)單元30以高速進(jìn)行開關(guān)時(shí)的電流，通過高速開關(guān)操作，電流迅速地降至零值)以切斷流經(jīng)動(dòng)觸點(diǎn)25的電弧電流。從而最終地限制了故障電流。并且，當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)單元30以高速進(jìn)行開關(guān)時(shí)，其產(chǎn)生高開關(guān)頻率并且分路單元40的阻抗值相對(duì)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(jié)果是在高速開關(guān)時(shí)間(圖2的2b)點(diǎn)保護(hù)半導(dǎo)體開關(guān)單元30免受高壓。此外，在完成半導(dǎo)體開關(guān)單元30的關(guān)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(chǎn)生的全電壓被施加到動(dòng)觸點(diǎn)25上(圖2的2e是施加到動(dòng)觸點(diǎn)25上的隨著時(shí)間而增加的電壓)，因此在完成半導(dǎo)體開關(guān)單元30的關(guān)閉操作之后保護(hù)了半導(dǎo)體開關(guān)單元30免受高壓。這里，因?yàn)殡m然動(dòng)觸點(diǎn)25和半導(dǎo)體開關(guān)單元30都是開啟的，但是相對(duì)地動(dòng)觸點(diǎn)25 的電阻大于半導(dǎo)體開關(guān)單元30的電阻，所以全電壓僅僅施加到動(dòng)觸點(diǎn)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(duì)故障電流進(jìn)行限制。出于闡釋和描述的目的呈現(xiàn)了優(yōu)選實(shí)施例的上述說(shuō)明。并非旨在限定本發(fā)明的范圍?？刹黄x本發(fā)明的精神和范圍而做出其他變型和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種混合型故障電流限制器，其檢測(cè)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(guān)單元，其與位于導(dǎo)線上的動(dòng)觸點(diǎn)分離，并且如果在電力系統(tǒng)中流動(dòng)有故障電流則所述開關(guān)單元發(fā)送解扣信號(hào)；半導(dǎo)體開關(guān)單元，其與所述開關(guān)單元串聯(lián)地連接，并且被配置為當(dāng)所述解扣信號(hào)被發(fā)送時(shí)被關(guān)閉以限制所述故障電流的流動(dòng)；以及斷路單元，其與所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元并聯(lián)地連接，并且被配置為限制從所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元繞行的故障電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型故障電流限制器，進(jìn)一步包括分路單元，所述分路單元與所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元并聯(lián)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(jù)權(quán)利要求1所述的混合型故障電流限制器，進(jìn)一步包括事故傳感器，如果故障電流根據(jù)來(lái)自電力系統(tǒng)的事故而流動(dòng)，則所述事故傳感器產(chǎn)生開啟解扣信號(hào)并且發(fā)送開啟解扣信號(hào)，其中如果所述開啟解扣信號(hào)被發(fā)送，則所述開關(guān)單元與所述動(dòng)觸點(diǎn)分離。
4.根據(jù)權(quán)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(yù)設(shè)量的所述故障電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合型故障電流限制器，其中所述開關(guān)單元包括開關(guān)裝置，如果有所述開啟解扣信號(hào)發(fā)送自所述事故傳感器，則所述開關(guān)裝置被配置為被開啟；動(dòng)線圈，其根據(jù)所述開關(guān)裝置的開啟操作而產(chǎn)生磁場(chǎng)；電磁推斥板，其配置為根據(jù)所述動(dòng)線圈產(chǎn)生的所述磁場(chǎng)而遠(yuǎn)離所述動(dòng)線圈移動(dòng)；以及控制器，如果所述動(dòng)觸點(diǎn)被分離，則所述控制器產(chǎn)生解扣信號(hào)并向所述半導(dǎo)體開關(guān)單元發(fā)送所述解扣信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合型故障電流限制器，其中所述開關(guān)單元包括電力供應(yīng)器件，所述電力供應(yīng)器件配置為如果所述開關(guān)裝置操作以被開啟則向所述動(dòng)線圈提供源電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合型故障電流限制器，其中所述動(dòng)觸點(diǎn)在所述事故傳感器和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元之間串聯(lián)地連接在導(dǎo)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(tài)從而根據(jù)所述電磁推斥板的移動(dòng)而施加或者切斷電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合型故障電流限制器，其中所述開關(guān)單元在正常狀態(tài)中被關(guān)閉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型故障電流限制器，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)單元在正常狀態(tài)中被開啟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合型故障電流限制器，其包括開關(guān)單元，其與位于導(dǎo)線上的動(dòng)觸點(diǎn)分離，以及如果在電力系統(tǒng)中流動(dòng)有故障電流則開關(guān)單元發(fā)送解扣信號(hào)；半導(dǎo)體開關(guān)單元，其與所述開關(guān)單元串聯(lián)地連接，并且被配置為當(dāng)所述解扣信號(hào)被發(fā)送時(shí)被關(guān)閉以限制所述故障電流的流動(dòng)；以及斷路單元，其與所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元并聯(lián)地連接，并且被配置為限制從所述開關(guān)單元和所述半導(dǎo)體開關(guān)單元繞行的故障電流。本發(fā)明提供了通過同時(shí)應(yīng)用感測(cè)故障電流發(fā)生的算法和限制故障電流的算法來(lái)對(duì)故障電流問題進(jìn)行快速處理。
文檔編號(hào)H02H3/08GK102237668SQ201110090218
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者崔源俊, 房承炫, 樸權(quán)培, 李京昊, 沈政煜 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社