СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ВРЕМЕНИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕГО ПРИБОРА
METHOD TO DETERMINE MOMENT OF TIME OF SWITCHING OF ELECTRIC SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к способу для определения момента времени переключения электрического переключающего прибора с промежутком прерывателя, который расположен между первым участком линии, нагруженным возбуждающим напряжением, и вторым участком линии, образующим колебательный контур после процесса выключения переключающего прибора.
Подобный способ известен, например, из DE 10 2005 005228 А1. Там описан способ для определения момента переключения электрического переключающего прибора в форме газоизолированной коммутационной установки, которая соединяет первый участок линии с генератором, который нагружает первый участок линии возбуждающим напряжением, с вторым участком линии в форме свободной линии или может отсоединять от него. Такая свободная линия образует известным образом, после отключения электрического переключающего прибора и отделения от первого участка линии с генератором и возбуждающим напряжением, колебательный контур, причем свободная линия известным образом имеет как емкостное, так и индуктивное сопротивления, и посредством дросселей может компенсироваться как переменные индуктивности. При подключении первого участка линии с возбуждающим напряжением возникают переходные перенапряжения, которые могут привести к пробоям и другим помехам. Для снижения этих переходных перенапряжений в DE 10 2005 005228 А1 описывается способ, с помощью которого можно определять момент времени переключения для подключения электрического переключающего прибора, причем посредством математических методов определяется момент времени переключения, который выбирается по возможности близко к переходам через нуль возбуждающего напряжения и устанавливающегося в колебательном контуре свободной линии колебательного напряжения посредством взвешивания с использованием различных критериев. Описанный в DE 10 2005 005228 А1 способ для определения временных характеристик напряжений основывается при этом на описанном там Prony-методе.
Другой известный способ вышеупомянутого типа основывается на так называемом распознавании образов, при котором момент времени переключения электрического переключающего прибора определяется из перехода через нуль огибающей напряжения, устанавливающегося на промежутке прерывателя.
Способ, описанный в DE 10 2005 005228 А1, является затратным, потому что при этом необходимо наблюдать множество следующих друг за другом переходов через нуль возбуждающего и результирующего напряжения по отношению друг к другу и взвешивать их с применением различных критериев. Другой способ, основанный на распознавании образов, не всегда приводит к желательному результату, потому что огибающая напряжения, устанавливающегося на промежутке прерывателя, имеет частоту, зависимую от степени компенсации свободной линии и, тем самым, от резонансной частоты колебательного контура, так что, при обстоятельствах, при постоянно установленном временном окне такой переход через нуль огибающей при измененной степени компенсации не находится во временном окне и, тем самым, невозможно определить наилучший возможный момент времени переключения.
Задачей настоящего изобретения является усовершенствовать способ вышеупомянутого типа таким образом, чтобы можно было определить наилучший возможный момент времени переключения для электрического переключающего прибора для минимизации переходных перенапряжений.
В соответствии с изобретением эта задача в способе вышеупомянутого типа решается тем, что
- определяется временная характеристика напряжения, устанавливающегося на промежутке прерывателя в течение интервала времени выборки,
- из временной характеристики определяется резонансная частота колебательного контура и из нее, в свою очередь, временное окно,
- и момент времени переключения устанавливается посредством определения перехода через нуль соответствующей резонансной частоте огибающей вычисленной на основе упомянутой временной характеристики будущей характеристики, спустя определенный интервал времени после процесса выключения, во временном окне.
При этом соответствующий изобретению способ имеет преимущество, заключающееся в том, что определенное временное окно определяется посредством резонансной частоты колебательного контура, образованного свободной линией с ее емкостным сопротивлением линии и компенсационными дросселями, в зависимости от степени компенсации, так что гарантируется, что в этом временном окне содержится переход через нуль огибающей временной характеристики напряжения, устанавливающегося на промежутке прерывателя, и тем самым может определяться оптимальный момент времени переключения во временном окне, и подключение переключающего прибора и первого участка линии ко второму участку линии может производиться при по возможности низких переходных перенапряжениях. Определенный интервал времени после процесса отключения определяется при этом из общих требований к моменту времени переключения, например, это может быть, при высоковольтных линиях передачи, интервалом времени 300 мс, после которого, например, при автоматическом повторном включении, переключающий прибор самое раннее может быть подключен.
В другом выполнении соответствующего изобретению способа указанная задача решается тем, что
- определяется временная характеристика напряжения, устанавливающегося на промежутке прерывателя в течение интервала времени выборки,
- из определенной временной характеристики определяются будущая характеристика напряжения на промежутке прерывателя, резонансная частота колебательного контура и отсюда, в свою очередь, временное окно,
- и момент времени переключения устанавливается посредством определения взвешенного критериями возбуждающего напряжения и напряжения колебательного контура перехода через нуль напряжения, устанавливающегося на промежутке прерывателя, спустя определенный интервал времени после процесса выключения, во временном окне.
Определение взвешенного критериями возбуждающего напряжения и напряжения колебательного контура перехода через нуль напряжения на промежутке прерывателя происходит при этом, как описано в DE 10 2005 005228 А1, которая посредством данной ссылки является частью настоящего раскрытия. При этом в соответствующем данному изобретению способе предпочтительным образом число сопоставляемых во взаимосвязи друг с другом точек характеристик возбуждающего напряжения и напряжения колебательного контура при переходах через нуль определенного напряжения на промежутке прерывателя и их взвешивание по отношению друг к другу ограничено интервалом времени, определяемым временным окном, так что требуемые затраты заметно сокращаются, потому что определяемое временное окно определяется через резонансную частоту колебательного контура, образованного емкостным сопротивлением линии и компенсационными дросселями, в зависимости от степени компенсации, так что гарантируется, что в этом временном окне может определяться оптимальный момент времени переключения во временном окне, и подключение переключающего прибора и первого участка линии ко второму участку линии может производиться при минимально возможных переходных перенапряжениях. Определенный временной интервал после процесса выключения определяется при этом из общих требований к моменту времени переключения, например, это может быть, при высоковольтных линиях передачи, интервалом времени 300 мс, после которого, например, при автоматическом повторном включении, переключающий прибор может снова подключаться.
Изобретение поясняется далее более подробно с помощью чертежей на примерах выполнения со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано следующее:
Фиг.1 - схематичная структура сети передачи электроэнергии,
Фиг.2 - характеристика результирующего напряжения и
Фиг.3 - характеристика различных напряжений.
На фиг.1 показана принципиальная структура участка линии внутри сети передачи электроэнергии. Электрический переключающий прибор содержит промежуток 1 прерывателя, который образован, например, двумя подвижными относительно друг друга контактными элементами. Посредством промежутка 1 прерывателя первый участок 2 линии, а также второй участок 3 линии могут подключаться один к другому, а также разъединяться. Первый участок 2 линии содержит генератор 4, который вырабатывает возбуждающее напряжение, которое является переменным напряжением частоты 50 Гц системы многофазного напряжения. Второй участок 3 линии содержит свободную линию 5, которая на своем первом конце с первым дросселем 6 может переключаться на потенциал 7 земли и на своем втором конце через второй дроссель 8 может переключаться на потенциал 7 земли. Кроме того, может быть дополнительно предусмотрено, подключать дополнительный дроссель 9 ко второму дросселю 8. Посредством различных переключающих устройств 10 дроссели 6, 8, 9 в различных вариантах могут переключаться на потенциал 7 земли. Тем самым возможно, в зависимости от ситуации нагрузки, свободную линию 5 компенсировать в различной степени, так что емкостное сопротивление XC свободной линии посредством индуктивного сопротивления XL дросселей может перекомпенсироваться или недокомпенсироваться. Через соотношение емкостного сопротивления XC свободной линии и индуктивного сопротивления XL всех дросселей может определяться степень К компенсации. Для установки степени К компенсации дроссели 6, 8, 9 могут включаться по отношению друг к другу различным образом. Однако также может быть предусмотрено, что дроссели имеют устанавливаемое индуктивное сопротивление XL дросселей. Для этого могут использоваться, например, дроссели с втяжным сердечником.
Во втором участке 3 линии после размыкания промежутка 1 прерывателя через потенциал 7 земли может создаваться колебательный контур. Для формирования колебательного контура во втором участке 3 линии должны образовываться соответствующие пути тока через переключающие устройства 10 по отношению к потенциалу 7 земли. Посредством индуктивного и емкостного сопротивлений образуется колебательный контур, и в колебательном контуре может протекать колебательный ток, который управляется колебательным напряжением.
На фиг.2 для примера показана результирующая характеристика напряжения, образующегося на промежутке 1 прерывателя при определенной степени компенсации посредством дросселей 6, 8 и 9. Характеристика напряжения имеет множество переходов через нуль напряжения и демонстрирует пульсацию, которая, в основном, определяется степенью компенсации свободной линии и, тем самым, резонансной частотой колебательного контура свободной линии. После процесса отключения переключающего прибора 1 к моменту времени t=0 теперь во время интервала t1 времени выборки, который может быть больше, меньше или равен времени, соответствующему резонансной частоте, берутся выборки устанавливающегося сигнала напряжения и отсюда определяется изображенная пунктиром огибающая и, тем самым, резонансная частота колебательного контура и степень компенсации свободной линии, чтобы отсюда, в свою очередь, определить временное окно Δt, внутри которого должен лежать переход через нуль огибающей сигнала напряжения, потому что его ширина соответствует по меньшей мере половине периода характеристики огибающей сигнала напряжения. После процесса отключения переключающего устройства 1, в зависимости от требования сети передачи электроэнергии, спустя определенный интервал t2 времени в качестве самого раннего возможного момента времени подключения, снова обеспечивается возможность подключения переключающего устройства 1, причем с момента t2 времени предоставляется в распоряжение интервал времени ширины окна Δt для подключения переключающего устройства 1, причем в интервале времени Δt находится по меньшей мере один переход через нуль огибающей сигнала напряжения, к моменту времени которого затем обеспечивается возможность подключения переключающего устройства при наиболее благоприятных переходных перенапряжениях.
На фиг.3 показана другая возможность для определения оптимального момента времени для переключающего устройства 1. А1 показывает при этом временную характеристику возбуждающего напряжения генератора 4 по фиг.1, В1 - временную характеристику результирующего колебательного напряжения свободной линии 5 второго участка 3 линии по фиг.1 и С1 - результирующее напряжение на блоке 1 прерывателя как разность между возбуждающим напряжением А1 и колебательным напряжением В1. Переходы через нуль результирующего напряжения С1 представляют потенциальные моменты времени переключения, причем оптимальные моменты времени переключения для подключения переключающего устройства могут быть найдены также при взвешивании посредством характеристик возбуждающего напряжения А1 и колебательного напряжения В1, как уже описано в DE 10 2005 005228 А1, которая тем самым является частью настоящего раскрытия. При этом в примере выполнения во время интервала t1 времени после отключения переключающего устройства определяется характеристика напряжения и отсюда, как уже описано со ссылкой на фиг.2, определяется временное окно на основе резонансной частоты колебательного контура и, тем самым, степени компенсации свободной линии, так что спустя определенный требованиями сети передачи электроэнергии самый ранний возможный интервал t2 времени предоставляется временное окно Δt для момента времени переключения, получаемое из резонансной частоты колебательного контура, и в этом временном окне Δt определяются переходы через нуль результирующего напряжения С1 к моментам времени Т1 или Т2 в качестве возможных моментов времени переключения при взвешивании характеристиками возбуждающего напряжения А1 и колебательного напряжения В1 с помощью математических методов, как описано в DE 10 2005 005228 А1. Для этого нужно учитывать характеристики А1, В1 и С1 напряжений только во временном окне Δt и приводить их во взаимосвязь друг с другом.