断路器的分合控制装置 |
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| 申请号 | CN200780035620.7 | 申请日 | 2007-09-25 | 公开(公告)号 | CN101517683B | 公开(公告)日 | 2012-06-20 |
| 申请人 | 株式会社东芝; | 发明人 | 斋藤实; | ||||
| 摘要 | 本 发明 所要解决的技术问题是在检测到分闸指令 信号 或合闸指令信号时，可通过最大1周期以下的等待时间来对 断路器 输出分闸指令信号或合闸指令信号，并在主回路 电流 或系统 电压 的希望 相位 下使断路器切断或接通。断路器的分合控制装置(100)包括分合 控制信号 输出时间计算单元(10)和分合指令信号输出延迟单元(20)，分合控制信号输出时间计算单元(10)以分闸指令信号或合闸指令信号的检测定时为基准，算出分合控制信号输出时间，使得在分合控制信号输出时间和断路器(620)的预测分闸动作时间或预测合闸动作时间之和的时间经过后，断路器在希望的相位下切断或接通，分合指令信号输出延迟单元(20)在实际检测到分闸指令信号或合闸指令信号的情况下，在最新的所述分合控制信号输出时间经过后，对断路器输出延迟控制后的分闸指令信号或延迟控制后的合闸指令信号。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种断路器的分合控制装置，在系统电压或主回路电流的希望相位使断路器切断或接通，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 断路器的分合控制装置技术领域背景技术[0003] 作为实现抑制该暂态现象的发生的方法的具体发明，已经提出了使电流切断时的断路器触头的开离定时在切断电流的电流零点和波高值之间进行，且在断路器触头闭合时根据负载的种类来控制断路器触头的合闸定时的断路器分合控制装置(例如，参考专利文献1)。 [0004] 另外，已经提出了如下这种发明：在以电力系统的充电电流补偿或电压调整为目的，而对与母线相连的分支电抗器进行解列控制时，着眼于断路器的最终断路点在电流相位零度点上不产生高频再引燃电弧电涌，而从仪表用变压器将单相电压输入到断路器分闸控制装置，并在该断路器分闸控制装置中根据单相电压的相位来算出各相的电流相位，而向断路器输出分闸指令，使得可在流过分路电抗器的各相电流为零点处进行切断(例如，参考专利文献2)。 [0005] 上述的专利文献1和2记载的断路器的分合控制装置都具有下列功能，即：在检测到分闸指令信号或合闸指令信号时，为了在希望的相位切断或接通断路器，而使对断路器的分闸指令信号或合闸指令信号的输出定时延迟的功能。另外，将这种断路器的分合控制称作同步分闸控制或同步合闸控制。 [0006] 专利文献1：日本特开平3-156820号公报 [0007] 专利文献2：日本特开平6-20564号公报 [0008] 非专利文献1：“Controlled switching of HVAC circuit breakers.Guide forapplication lines，reactors，capacitors，transformers.SC 13”，ELECTRA No.183P.43(1999) [0009] 上述任何一个断路器的分合控制装置都检测将分闸指令信号或合闸指令信号输入到分合控制装置后的系统电压或主回路电流的过零点，并以该过零点为基准来控制对断路器的分闸指令信号或合闸指令信号的输出延迟定时。 [0010] 参考图12来说明非专利文献1中表示的现有的同步分闸控制的定时图。图12中，tseparate表示断路器触头的分闸定时——即，使断路器触头进行分闸动作的主回路电流的希望的分闸相位。 [0011] 以主回路电流波形的过零点(电流相位0度的定时)为基准，将tseparate的分闸定时换算为时间后的时间是Ttarget。在实际的断路器中由于存在流过弧电流的弧时间Tarcing，所以完成电切断的时间为距tseparate的定时起Tarcing时间后的电流0点。 [0012] 专利文献1和2的任何一个控制装置都与图12所示的定时图同样，以主回路电流波形的过零点为基准，计算同步分闸延迟时间Tdelay，使得在同步分闸延迟时间Tdelay和分闸动作时间Topening之和的时间经过后，在tseparate的定时使断路器触头进行分闸动作。 [0013] 现有的分合控制装置中，例如若在图12的tcommand的定时下向控制装置输入分闸指令信号，则需要等待到检测到主回路电流波形的下一过零点。图12中，将该等待时间表示为过零点等待时间Tw。在以所检测到的下一过零点为基准，并进一步等待同步分闸延迟时间Tdelay后，控制装置在tcontrol的定时对断路器输出分闸指令信号。 [0014] 即，作为从将分闸指令信号输入到控制装置起，到对断路器输出分闸指令信号为止的全等待时间，总共产生“Ttotal＝Tw+Tdelay”的全等待时间。该全等待时间的长度Ttotal依赖于分闸指令信号的输入定时或目标分闸相位，最大有可能达到2个周期。进一步，有时根据控制装置的运算性能，进一步产生N个周期(N＝1，2、…)的等待时间。 [0015] 同步合闸控制中也为类似的定时图，产生同样的全等待时间。但是，在同步合闸控制中，一般以系统电压的过零点为基准进行控制，并考虑断路器的弧前时间来进行控制。 [0016] 这样，在现有的断路器的分合控制装置中，为了进行同步分闸控制、或同步合闸控制，产生了最大2个周期的浪费时间。另外，根据分合控制装置的运算性能，还进一步产生N个周期(N＝1，2、…)的浪费时间。 [0017] 发明内容 [0018] 本发明为解决上述问题而作出，其目的是提供一种断路器的分合控制装置，在检测到分闸指令信号或合闸指令信号时，可通过最大1个周期以下的等待时间来将分闸指令信号或合闸指令信号向断路器输出，并在主回路电流或系统电压的希望相位下切断或接通断路器。 [0019] 为了实现上述目的，本发明在系统电压或主回路电流的希望相位使断路器切断或接通的断路器的分合控制装置中，具有如下技术特征。 [0020] 即，本发明的断路器的分合控制装置，包括：断路器动作时间预测计算单元，常时地重复预测计算与断路器的状态相对应的断路器的预测分闸动作时间或预测合闸动作时间；分合指令信号输出延迟单元，在检测出分闸指令信号或合闸指令信号时，为了在所述希望的相位下使断路器切断或接通，使给断路器的所述分闸指令信号或合闸指令信号的输出定时延迟；分合控制信号输出时间计算单元，计算分合控制信号输出时间，该分合控制信号输出时间为从所述分闸指令信号或合闸指令信号的检测定时起到所述分合指令信号输出延迟单元向断路器输出所述分闸指令信号或合闸指令信号的定时为止的延迟时间；基准点检测单元，周期性检测出所述系统电压或主回路电流的基准点；同步延迟时间计算单元，以通过所述基准点检测单元检测出的基准点为基准，计算同步延迟时间；以及基准点指令信号间时间计算单元，计算基准点指令信号间时间，该基准点指令信号间时间为从所述基准点起到分闸指令信号或合闸指令信号的检测定时为止的时间。而且，所述同步延迟时间计算单元以所述基准点作为基准，计算所述同步延迟时间，以使得在同步延迟时间和由所述断路器动作时间预测计算单元计算出的断路器的预测分闸动作时间或预测合闸动作时间之和的时间经过后，断路器在所述希望的相位切断或接通；所述分合控制信号输出时 间计算单元，根据所述基准点指令信号间时间和由所述同步延迟时间计算单元计算出的同步延迟时间之间的大小关系，计算所述分合控制信号输出时间；所述分合指令信号输出延迟单元，在实际检测出分闸指令信号或合闸指令信号的情况下，在最新的所述分合控制信号输出时间经过后，向断路器输出延迟控制后的分闸指令信号或延迟控制后的合闸指令信号。 [0021] 发明的效果 [0022] 根据本发明，可以提供一种断路器的分合控制装置，在检测到分闸指令信号或合闸指令信号时，通过最大为1周期以下的等待时间，对断路器输出分闸指令信号或合闸指令信号，并在主回路电流的希望的相位下使断路器切断或在系统电压的希望相位下使断路器接通。 [0024] 图1是本发明的实施方式1的断路器的同步分合控制系统结构图； [0025] 图2是表示本发明的实施方式1的断路器的分合控制装置的详细结构的框图； [0026] 图3是本发明的实施方式1的断路器的分合控制装置的同步分闸控制的定时图； [0027] 图4是表示本发明的实施方式2的断路器的分合控制装置的详细结构的框图； [0028] 图5是本发明的实施方式2的断路器的分合控制装置的同步分闸控制的定时图； [0029] 图6是表示本发明的实施方式2的主回路电流或系统电压的过零点的检测方法的图； [0030] 图7是表示本发明的实施方式2的主回路电流或系统电压的过零点的预测方法的图； [0031] 图8是表示本发明的实施方式3的断路器的分合控制装置的详细结构的框图； [0032] 图9是表示本发明的实施方式4的断路器的分合控制装置的详细结构的框图； [0033] 图10是表示本发明的实施方式4的断路器的分合控制装置的分合控制信号输出时间的计数方法的图； [0034] 图11是本发明的实施方式5的断路器的同步分合控制系统结构图； [0035] 图12是现有断路器的分合控制装置的同步分闸控制的定时图。 具体实施方式[0036] 下面，参考附图来说明本发明的断路器的分合控制装置的实施方式。将在各图中公共的部分添加同一附图标记，或相关部分上添加下标而适当省略重复的说明。 [0037] (实施方式1) [0038] (结构) [0039] 图1是本实施方式1的断路器的同步分合控制系统结构图。 [0040] 图1中为了避免使附图变复杂，主回路及断路器，以及其控制电路等 仅表示了一相，当然还可适用于三相电路。 [0041] 图1中，700是电力系统的主回路、710是在主回路700上设置的断路器、720是改变主回路电流而输出的变流器(CT)、730是改变系统电压而输出的仪表用变压器(VT或PD)。 [0042] 主回路700中，除了以上说明的系统结构设备以外，作为构成变电所的电力设备，连接了断路器及接地分合器等、各种的仪表类，由于这些设备和仪表与本发明没有直接关系，所以这里加以省略。 [0043] 610是控制电源电路。在该控制电源电路610的正侧电极(P)和接地侧电极(N)之间串联连接着保护继电装置及BCU(Bay Control unit)等的上位装置600、作为本发明的主要部分的断路器的分合控制装置100、断路器710的操作机构部620。操作机构部620由断路器驱动用线圈(切断线圈TC、接通线圈CC)630构成。 [0044] 该图表示的断路器的分合控制装置100进行了概念表示，包括分合控制信号输出时间计算单元10、分合指令信号输出延迟单元20、由FET或IGBT等的半导体开关构成的分合指令输出部30。该分合指令输出部30由切断用开关30TC和接通用开关30CC构成，通过从分合指令信号输出延迟单元20输出的触发信号，半导体开关变为ON动作。在分合指令输出部30进行ON动作时，在断路器驱动线圈(CC/TC)630中流过断路器的同步分合控制信号(断路器驱动电流)，而使断路器710的触头进行分闸或合闸动作。 [0045] 向断路器的分合控制装置100输入从变流器720及仪表用变压器730输出的主回路电流信号及系统电压信号，若是可检测主回路电流及系统电压的设备，则除了变流器720及仪表用变压器730这种专用设备之外，当然还可使用通用的设备。另外，在根据断路器的控制条件，仅输入主回路电流或系统电压的其中一个即可的情况下，当然可省略一个。 [0046] 图2是表示本实施方式1的断路器的分合控制装置100的详细结构的框图。 [0047] 图2中，断路器的分合控制装置100由AC输入电路1、传感器输入电路2、模-数转换器(图中，标记为A/D转换器)3、MPU(微处理器)4和分合指令输出部30等构成。并且，构成为向MPU4和分合指令输出部 30输入来自外部上位装置600的分合信号，并通过从分合指令输出部30输出的分闸指令或合闸指令来驱动断路器的操作机构部620的断路器驱动线圈630。 [0048] 虽然在前述的AC输入电路1中没有图示，但是若为了将变流器720及仪表用变压器730的次级电路和断路器的分合控制装置100之间电绝缘，则具有将所输入的主回路电流信号和系统电压信号变换为适当大小用的辅助CT、PT，进一步还具有从该辅助CT、PT的输出中去除高次谐波成分的模拟滤波器(一般为低通滤波器)。 [0049] 另一方面，构成为向传感器输入电路2输入断路器的控制电压，并且，输入从在断路器操作机构部等上设置的未图示的操作压力传感器、温度传感器、行程(stroke)传感器等各种传感器输出的压力信号、温度信号、行程信号等。从这些传感器输出的信号一般是4-20mA左右大小的DC信号。该传感器输入电路2也与AC输入电路1同样，具有绝缘电路及模拟滤波器(一般是低通滤波器)等。 [0050] 接着，模-数转换器3以预定的周期来对AC输入电路1和传感器输入电路2的输出、即主回路电流信号、系统电压信号、传感器信号等的模拟信号进行采样，并将该采样值转换为数字信号。将通过模-数转换器3变换为数字信号后的主回路电流信号、系统电压信号、传感器信号输入到MPU4。 [0051] 模-数转换器3可以按每个模拟输入信号设置，也可以与多路复用器等组合，而通过1个模-数转换器来对变换为时间序列后的采样值进行变换，或者，还可适用对每个相汇总后的模-数转换器，并不对其电路结构进行限制。 [0052] 并且，MPU4对变换为数字信号后的主回路电流信号、系统电压信号、传感器信号和分合指令信号等的输入信号，通过预先安装的程序的软件处理，来执行断路器动作时间预测计算处理、分合控制信号输出时间计算处理和分合指令信号输出延迟处理。即，通过MPU4和软件处理的组合，而实现了断路器动作时间预测计算单元40、分合控制信号输出时间计算单元10a和分合指令信号输出延迟单元20a，并执行基于这些单元40，10a，20a的各处理。另外，图1中，通过MPU4和软件处理的组合实现的单元中， 仅表示了分合控制信号输出时间计算单元10和分合指令信号输出延迟单元20。 [0054] MPU4作为断路器的分合控制装置100，可以将三相的运算功能汇总在1个上，当然也可设置各相的每一个具有同一运算功能的MPU4。 [0055] (作用) [0056] 接着，使用图3来说明断路器的分合控制装置100的作用(动作)。 [0057] 图3是断路器的分合控制装置100的同步分闸控制的定时图。 [0058] MPU4常时地通过一定的周期Tssp(至少是几ms量级的周期)来重复执行断路器动作时间预测计算单元40进行的断路器动作时间预测计算处理、分合控制信号输出时间计算单元10a进行的分合控制信号输出时间计算处理、分合指令信号输出延迟单元20a进行的分合指令信号输出延迟处理。 [0059] 断路器动作时间预测计算单元40，作为断路器动作时间预测计算处理，来预测运算断路器(触头)的分闸动作时间Topening。断路器(触头)的分闸动作时间Topening根据断路器操作机构的操作压力、周围温度、断路器的控制电压、断路器动作次数、断路器停止时间等，时时刻刻地进行改变。断路器动作时间预测计算单元40以从传感器输入电路等经模-数转换器3输入的上述数据为基础，来计算断路器的分闸动作时间的校正值，并以一定的周期Tssp来常时地重复预测运算与其动作环境对应的分闸动作时间Topening。 [0060] 分闸动作时间Topening相对于额定条件下的实测值Topening0进行 [0061] (1)对应于环境条件(温度条件、控制电压条件、油压操作压力条件)的校正；和 [0062] (2)对应于断路器停止时间的校正。例如，使用在非专利文献1中公开的式子来进行计算。 [0063] 断路器触头的分闸动作时间Topening具体来说，若将输入的断路器操作机构的操作油压为P1、周围温度为T1、断路器的控制电压为V1、断路器停止时间为H1时的校正时间分别设作ΔtP(T1)、ΔtV(V1)、ΔtP(P1)、 ΔtH(H1)，则为 [0064] Topening＝Topening0+ΔtP(T1)+ΔtV(V1) [0065] +ΔtP(P1)+ΔtH(H1)。 [0066] 所谓预测计算是指根据额定条件算出校正后的分闸动作时间。 [0067] 分合控制信号输出时间计算单元10a作为分合控制信号输出时间计算处理，常时地以一定周期Tssp来重复计算分合控制信号输出时间Tcontrol。 [0068] 分合控制信号输出时间计算单元10a在例如图3的计算任务“1”中，算出以其下一计算任务“2”为基准的分合控制信号输出时间Tcontrol“1”。计算式如下所示。 [0069] (1-i)以过零点为基准，将目标分闸相位换算为时间。图3中，将从该过零点到目标分闸相位的时间图示为Ttarget。 [0070] 若设目标分闸相位为θtarget[deg]，主回路电流的周期为Tfreq[ms]，则Ttarget[ms]为以下的式(1)。 [0071] Ttarget＝Tfreq×(θtarget/360)[ms]…(1) [0072] (1-ii)计算分合控制信号输出时间Tcontrol“1”的基准定时的主回路电流相位θcommand“1”[deg]。该计算使用主回路电流信号的数字值，例如使用在数字保护继电器中已经使用的下面的式(2)的相位计算算法等来进行。 [0073] θcommand“1”＝tan-1(αsin30°/(1+αcos30°))[deg]…(2) [0074] (1-iii)以过零点为基准，在式(3)中将θcommand“1”[deg]换算为时间。图3中，将该时间图示为Tcommand“1”[ms]。 [0075] Tcommand“1”＝Tfreq×(θcommand“1”/360)[ms]…(3) [0076] (1-iV)从断路器动作时间预测计算单元40取得计算任务“1”中的分闸动作时间Topening“1”。 [0077] (1-v)使用以上描述的(1-i)～(1-iv)的结果，由下式(4)或 (5)来算出分合控制信号输出时间Tcontrol“1”。 [0078] 分合控制信号输出时间Tcontrol“1”被计算为，以分合控制信号输出时间Tcontrol“1”的基准定时的主回路电流相位为基点，在分合控制信号输出时间Tcontrol“1”和分闸动作时间Topening“1”之和的时间后，断路器在希望的相位下进行分闸动作。 [0079] 在Tcommand“1”≤Ttarget的情况下， [0080] Tcontrol“1”＝(Ttarget-Tcommand“1”)-(Topening“1”％Tfreq)[ms]…(4) [0081] 在Tcommand“1”＞Ttarget的情况下， [0082] Tcontrol“1”＝(Ttarget-Tcommand“1”+Tfreq)-(Topening“1”％Tfreq)[ms]…(5) [0083] 其中，(A％B)是指(A÷B)的余数。 [0084] 分合控制信号输出时间计算单元10a以一定的周期Tssp常时地重复执行以上说明的(1-i)～(1-v)的运算。即，在下一计算任务“2”中，运算以其下一计算任务“3”为基准的分合控制信号输出时间Tcontrol“2”。进一步，在下一计算任务“3”中，运算以其下一计算任务“4”为基准的分合控制信号输出时间Tcontrol“3”。 [0085] 通过如上这样，分合控制信号输出时间计算单元10a以一定的周期Tssp来常时地重复计算分合控制信号输出时间Tcontrol。从式(1)～式(5)可知所计算的分合控制信号输出时间Tcontrol的范围为下面的式(6)。 [0086] 0≤Tcontrol＜Tfreq…(6) [0087] 接着，分合指令信号输出延迟单元20a，作为分合指令信号输出延迟处理，以一定的周期Tssp常时地重复监视有无分闸指令信号Tcommand。在检测出分闸指令信号Tconnand时，执行使对断路器(断路器操作机构部620的切断线圈TC)的分闸指令信号的输出延迟的动作，该延迟的量为最新的分合 控制信号输出时间Tcontrol。 [0088] 图3的定时图表示在计算任务“3”中检测出了分闸指令信号Tcommand的情况下的例子。这时，分合指令信号输出延迟单元20a对最新的分合控制信号输出时间Tcontrol、即、以下一计算任务“4”为基准的分合控制信号输出时间Tcontrol“3”的延迟时间进行计数。分合指令信号输出延迟单元20a在经过最新的分合控制信号输出时间Tcontrol“3”的延迟时间后，对分合指令输出部30输出触发信号。 [0089] 由此，由于输入了触发信号的分合指令输出部30为ON状态，所以在断路器驱动线圈630(切断线圈TC)中流过断路器的同步分闸控制信号(断路器驱动电流)，而进行断路器的分闸动作。 [0090] 在上面的说明中，使用同步分闸控制的定时图说明了实施方式1的断路器的分合控制装置100的响应的一例，但是在同步合闸控制的定时图中，断路器的分合控制装置100也同样响应。 [0091] 本实施方式1中，说明了以一定的周期Tssp常时地重复执行断路器动作时间预测计算单元40进行的断路器动作时间预测计算处理、分合控制信号输出时间计算单元10a进行的分合控制信号输出时间计算处理、分合指令信号输出延迟单元20a进行的分合指令信号输出延迟处理，但是这些可以彼此非同步地加以执行，当然也可通过非周期处理来加以执行。另外，当然还可以进一步细分任务。 [0092] 本实施方式中，MPU4可进行多任务处理，并以可并行执行断路器动作时间预测计算单元40进行的断路器动作时间预测计算处理、分合控制信号输出时间计算单元10a进行的分合控制信号输出时间计算处理、分合指令信号输出延迟单元20a进行的分合指令信号输出延迟处理为前提，但是对于这些处理当然可以通过进行单任务处理的多个MPU来分散执行。另外，当然也可在可进行多任务处理的多个CPU中分散执行。 [0093] (效果) [0094] 从以上的说明可看出，本实施方式1的断路器的分合控制装置从分合指令信号的输入到分合指令信号的输出的时间差为分合控制信号输出时间Tcontrol。分合控制信号输出时间Tcontrol的范围如下。 [0095] 0≤Tcontrol＜Tfreq [0096] 因此，根据本实施方式1，可以提供一种断路器的分合控制装置，在检测到分闸指令信号或合闸指令信号时，可以通过最大1周期以下的等待时间来对断路器输出分闸指令信号或合闸指令信号，并在主回路电流的希望相位下可使断路器切断，或在系统电压的希望相位下使断路器接通。 [0097] (实施方式2) [0098] 接着，说明本发明的实施方式2的断路器的分合控制装置。 [0099] (结构) [0100] 本发明的实施方式2的断路器的同步分合控制系统结构为与实施方式1的图1相同的结构，所以加以省略，而仅表示断路器的分合控制装置100A的详细结构图。 [0101] 下面，参考图4来说明实施方式2的断路器的分合控制装置100A的详细结构。 [0102] 本实施方式2的断路器的分合控制装置100A为对图2的断路器的分合控制装置100追加了基准点检测单元60、同步延迟时间计算单元50、基准点指令信号间时间计算单元70的结构。 [0103] 即，图4中，断路器的分合控制装置100A与实施方式1的构成同样，具有AC输入电路1、传感器输入电路2、模-数转换器3、MPU4、分合指令输出部30等，但是本实施方式2与实施方式1的不同点是MPU4的处理内容，除了实施方式1的MPU4的处理内容之外，还要新执行同步延迟时间计算单元50进行的同步延迟时间计算处理、基准点检测单元60进行的基准点检测处理、基准点指令信号间时间计算单元70进行的基准点指令信号间时间计算处理。这些单元和处理通过例如MPU4和在该MPU4上预先安装的程序进行的软件处理来实现而加以执行。 [0104] (作用) [0105] 参考断路器的分合控制装置的同步分闸控制的定时图来说明本实施方式2的作用。 [0106] MPU4如图5所示那样来大致划分而通过称作第1任务和第2任务的2个周期的任务来动作。 [0107] 首先，第1任务是以高速的一定周期Tssp(至少是几ms量级的周期)常时地重复执行的任务，执行基准点检测单元60进行的基准点检测处理、 基准点指令信号间时间计算单元70进行的基准点指令信号间时间计算处理、分合控制信号输出时间计算单元10a进行的分合控制信号输出时间计算处理和分合指令信号输出延迟单元20a进行的分合指令信号输出延迟处理等。 [0108] 接着，第2任务是以比周期Tssp慢的周期T100ms(可允许到几百ms量级的周期)常时地重复执行的任务，执行断路器动作时间预测计算单元40进行的断路器动作时间预测计算处理与同步延迟时间计算单元50进行的同步延迟时间计算处理等。 [0109] 下面，说明第1、第2任务的细节。 [0110] <第2任务；周期T100ms的计算任务的动作> [0111] 断路器动作时间预测计算单元40作为断路器动作时间预测计算处理，预测计算断路器的分闸动作时间Topening。断路器的分闸动作时间Topening与实施方式1的情形同样，根据断路器操作机构的操作压力、周围温度、断路器的控制电压、断路器动作次数、断路器停止时间等时刻改变。 [0112] 断路器动作时间预测计算单元40以从传感器输入电路等输入的这些数据为基础，来计算断路器的分闸动作时间的校正值，并以一定的周期T100ms常时地重复预测计算对应于其动作环境的分闸动作时间Topening。 [0113] 同步延迟时间计算单元50作为同步延迟时间计算处理，在一定周期T100ms的计算任务中常时下重复计算以主回路电流的过零点(主回路电流的相位0度的定时)为基准的同步分闸延迟时间Tdelay。 [0114] 同步分闸延迟时间Tdslay[ms]的计算式如下所示，被计算为，以过零点为基点，在同步分闸延迟时间Tdelay和分闸动作时间Topening之和的时间后，断路器在希望相位下进行分闸动作。 [0115] Tdelay＝Ttarget-(Topening％Tfreq)[ms]…(7) [0116] 这里，在为Tdelay＜0的情况下，通过下式来进行校正，使其为正值。 [0117] Tdelay＝Tdelay+Tfreq…(8) [0118] 其中，(A％B)是指(A÷B)的余数。 [0119] Ttarget、Topening、Tfreq的定义、计算方法与实施方式1相同。 [0120] <第1任务；周期Tssp的计算任务的动作> [0121] 基准点检测单元60在基准点检测处理中，在一定周期Tssp的计算任务中常时地重复检测过零点(主回路电流的相位0度的定时)的定时，来作为主回路电流的基准点。 [0122] 图6表示过零点的检测方法。 [0123] 基准点检测单元60检测出相符合的不同2点的采样数据、即、图6所示的紧挨着过零点的之前的采样数据V(s)与紧挨着过零点的之后的采样数据V(s+1)。 [0124] 使用以下的计算式来计算图6所示的过零点之前的采样定时s和过零点的时间差T1[ms]。 [0125] T1＝|V(s)|/(|V(s)|+|V(s+1)|)×Tsp…(9) [0126] 这里，Tsp是采样周期。 [0127] 这里，主回路电流或系统电压的实际过零点的时刻与断路器的分合控制装置100A的基准点检测单元60识别的过零点的时刻在时间上不同。其理由是：由于在断路器的分合控制装置100A的主回路电流信号、或系统电压信号的输入电路上存在模拟滤波器(一般是低通滤波器)和模-数转换器及其外围电路、以及通过MPU的处理实现的数字滤波器等，所以基准点检测单元60识别的主回路电流、或系统电压，相对于实际的主回路电流、或系统电压延迟了。 [0128] 因此，在实际的主回路电流、或系统电压通过了过零点的情况下，基准点检测单元60在对其进行识别之前花费了时间，即使需要在此期间进行控制，也无法进行控制。该情况下，为下一过零点之后的控制。重复同样的情形，识别是否通过了过零点需要时间，而产生不能进行控制的定时。因此，为了避免该情形，本实施方式2中，如图7所示，具备使用最新的过零点的实测值，来预测下一过零点或实际的最新过零点的单元。 [0129] 基准点指令信号间时间计算单元70，作为基准点指令信号间时间计算 处理，以一定的周期Tssp常时地重复监视有无分闸指令信号。在检测到分闸指令信号时，运算作为从过零点到检测到分闸指令信号为止的时间的基准点指令信号间时间Tzero。更详细的，图5中，在周期Tssp的计算任务(m)中检测到分闸指令信号的情况下，以过零点为基准，将到其下一计算任务(m+1)的定时为止的时间作为基准点指令信号间时间Tzero来计算。 [0130] 分合控制信号输出时间计算单元10a使用同步延迟时间计算单元50算出的同步分闸延迟时间Tdelay与基准点指令信号间时间计算单元70算出的基准点指令信号间时间Tzero，来计算分合控制信号输出时间Tcontrol。 [0131] 下面，使用图5，说明在tcommand的定时下向断路器的分合控制装置100A输入分闸指令信号的情况下的分合控制信号输出时间Tcontrol的计算处理。 [0132] (2-i)以图5的过零点(a)为基准，来判断是否可进行控制。 [0133] 在基准点指令信号间时间Tzero≤同步分闸延迟时间Tdelay的情况下，由于可进行以过零点(a)为基准的控制，所以可通过下式来运算以其下一计算任务(m+1)的定时为基点的分合控制信号输出时间Tcontrol。 [0134] Tcontrol＝Tdelay-Tzero…(10) [0135] 但是，在图5的例子中，由于基准点指令信号间时间Tzero＞同步分闸延迟时间Tdelay，所以不能通过(2-i)的计算式来计算分合控制信号输出时间Tcontrol。因此，进入到下面的(2-ii)的计算。 [0136] (2-ii)由于不能进行以图5的过零点(a)为基准的控制，所以进行以下一过零点(b)为基准的控制。可通过下式来计算以其下一计算任务(m+1)的定时为基点的分合控制信号输出时间Tcontrol。 [0137] Tcontrol＝Tdelay+(Tfreq-Tzero)…(11) [0138] 从计算式可知如上这样算出的分合控制信号输出时间Tcontrol的范围与再次记载的式(6)同样。 [0139] 0≤Tcontrol＜Tfreq…再次记载(6) [0140] 分合指令信号输出延迟单元20a执行使对断路器(断路器操作机构部的切断线圈TC)的分闸指令信号的输出延迟的动作，该延迟的量为通过分合控制信号输出时间计算单元10a算出的分合控制信号输出时间Tcontrol。 [0141] 在图5的例子中，分合指令信号输出延迟单元20a以计算任务(m+1)的定时为基点，对通过分合控制信号输出时间计算单元10a算出的分合控制信号输出时间Tcontrol的延迟时间进行计数。在分合控制信号输出时间Tcontrol的延迟时间经过后，分合指令信号输出延迟单元20a对分合指令输出部30输出触发信号。 [0142] 被输入了触发信号的分合指令输出部30变为ON状态，而在断路器驱动线圈630(切断线圈TC)中流过断路器的同步分闸控制信号(断路器驱动电流)，使断路器进行分闸动作。 [0143] 在实施方式2的以上的说明中，在基准点指令信号间时间计算单元70检测到分闸指令信号时，算出基准点指令信号间时间Tzero，进一步，分合控制信号输出时间计算单元10a算出分合控制信号输出时间Tcontrol，分合指令信号输出延迟单元20a对分合指令输出部 30输出触发信号，但是即使改变处理，使其如下这样动作，也可得到同样的作用效果，这一点是清楚的。 [0144] 即，也可与是否实际检测出分闸指令信号无关地，假定检测到了分闸指令信号，预先在一定周期Tssp的计算任务中，基准点指令信号间时间计算单元70常时地重复运算基准点指令信号间时间Tzero，分合控制信号输出时间计算单元10a常时地重复运算分合控制信号输出时间Tcontrol，在分合指令信号输出延迟单元20a实际检测到分闸指令信号的情况下，使用预先算出的分合控制信号输出时间Tcontrol，来进行对分合指令输出部30输出触发信号的处理。 [0145] 另外，这时，即使分合指令信号输出延迟单元20a之外的单元执行分闸指令信号的检测，也可得到同样的作用效果，这一点是清楚的。 [0146] 在以上的说明中，使用同步分闸控制的定时图来说明本实施方式2的断路器的分合控制装置100A的动作和作用的一例，但是在同步合闸控制的定时图中，断路器的分合控制装置100也可执行同样的动作，而得到同样的作用。 [0147] 本实施方式2中，以一定的周期Tssp和T100ms来常时地重复执行断路器动作时间预测计算单元40进行的断路器动作时间预测计算处理、分合控制信号输出时间计算单元10a进行的分合控制信号输出时间计算处理和分合指令信号输出延迟单元20a进行的分合指令信号输出延迟处理，但是当然也可彼此非同步执行这些，当然可以通过非周期处理加以执行。另外，当然也可进一步细分任务。 [0148] 本实施方式2中，MPU4可进行多任务处理，并以可并行执行断路器动作时间预测计算单元40进行的断路器动作时间预测计算处理、分合控制信号输出时间计算单元10a进行的分合控制信号输出时间计算处理、分合指令信号输出延迟单元20a进行的分合指令信号输出延迟处理为前提，但是当然也可通过单任务处理的多个MPU来分散执行这些。另外，当然也可通过可进行多任务处理的多个CPU来分散执行。 [0149] (效果) [0150] 如上所述，根据本实施方式2，与实施方式1同样，可提供一种断路器的分合控制装置，在检测到分闸指令信号或合闸指令信号时，可通过最大1周期以下的等待时间，来对断路器输出分闸指令信号或合闸指令信号，并在主回路电流或系统电压的希望相位下使断路器切断或接通。 [0151] 除此之外，由于相对实施方式1的方式，在实施方式2的方式中，进一步减小了对MPU的运算负担，所以可以采用更低价的MPU和更低价的存储器等的外围电路。在实施方式2中，其使实施方式1以一定周期每次执行的处理分担到更细化的任务中而加以实施，且基于对任务的执行速度施加的优先级。 [0152] 因此，实施方式2中，可以提供比实施方式1更低价的断路器的分合控制装置。 [0153] (实施方式3) [0154] 接着，说明本发明的实施方式3的断路器的分合控制装置。 [0155] (结构) [0156] 本发明的实施方式3的断路器的同步分合控制系统结构图与实施方式1或实施方式2同样，所以加以省略，仅表示了断路器的分合控制装置100B的详细结构图。 [0157] 本实施方式3的断路器的分合控制装置100B如图8所示，在断路器的分合控制装置100B的分合控制信号输出时间计算单元10a的一部分中，嵌入以下的相序对照单元11和分合控制信号输出时间重新计算单元12方面与实施方式1或实施方式2不同。 [0158] (3-i)基于相序对照单元11的相序对照处理：在使用所算出的分合控制信号输出时间Tcontrol来进行控制时，根据所指定的第1相和相序，通过计算能否进行切断或接通控制，来预先进行预测、对照。 [0159] (3-ii)基于分合控制信号输出时间重新计算单元12的分合控制信号输出时间重新计算处理：在上述(3-i)的对照结果是判断为“根据所指定的第1相和相序不能进行切断或接通控制”的情况下，重新计算分合控制信号输出时间Tcontrol。 [0160] 实现上述(3-i)、(3-ii)的处理的单元11，12可以作为与分合控制信号输出时间计算单元10a独立的单元构成，当然也可嵌入到分合指令信号输出延迟单元20a等、已有的其他单元中。 [0161] (作用) [0162] 参考断路器的分合控制装置的同步分闸控制的定时图来说明本实施方式3的作用。 [0163] 本发明的实施方式3在指定了切断或接通的第1相的情况下，或指定了切断或接通的相序的情况下，或指定了切断或接通的第1相和相序这两者的情况下，根据所指定的第1相和相序，来调整各相间的分合控制信号输出时间Tcontrol的大小关系。 [0164] 例如，考虑将切断第1相指定为A相、切断第2相指定为B相、将切断第3相指定为C相的情形。 [0165] 设在某个定时下向断路器的分合控制装置100B输入分闸指令信号，且分合控制信号输出时间计算单元10a计算各相的分合控制信号输出时间Tcontrol(A相)、Tcontrol(B相)、Tcontrol(C相)。这时，假设相序对照单元11原样使用所算出的分合控制信号输出时间Tcontrol(A相)、Tcontrol(B相)、Tcontrol(C相)，并在分合指令信号输出延迟单元20a向分合指令输出部30输出触发信号的情况下，通过计算预先预测切断第1相为B相、切断第2相为C相、切断第3相为A相，而判断为不能通过所指定的相序来 进行断路控制。 [0166] 该情况下，为了以切断第1相为A相、切断第2相为B相、切断第3相为C相的相序，在希望的分闸相位下进行切断动作，而执行以下的处理。 [0167] (3-iii)在分合控制信号输出时间计算单元10a的分合控制信号输出时间重新计算单元12中，为了通过指定的相序来进行切断动作，而通过下式等来重新计算分合控制信号输出时间T’control(A相)、T’control(B相)、T’control(C相)。 [0168] T’control(A相)＝Tcontrol(A相) [0169] T’control(B相)＝Tcontrol(B相)+Tfreq [0170] T’control(C相)＝Tcontrol(C相)+Tfreq [0171] (3-iv)分合指令信号输出延迟单元20a计数对各相分别重新计算出的分合控制信号输出时间T’control(A相)、T’control(B相)、T’control(C相)的延迟时间。在分合控制信号输出时间T’control(A相)、T’control(B相)、T’control(C相)的延迟时间经过后，分合指令信号输出延迟单元20a对各相的分合指令输出部30输出触发信号。 [0172] 如上所述，在分合指令信号输出延迟单元20a对分合指令输出部30输出触发信号之前，在相序对照单元11中预测断路器进行切断动作的第1相及相序，并在与指定的第1相和相序不同的情况下，通过分合控制信号输出时间重新计算单元12执行以1周期为单位来相加或相减分合控制信号输出时间Tcontrol的重新计算处理，从而，可根据所指定的第1相和相序，在希望的分闸相位下进行切断动作。 [0173] 在以上的说明中，以本实施方式3的断路器的分合控制装置100B的同步分闸控制的情况为例来加以说明，但是当然在同步合闸控制中，断路器的分合控制装置100B可同样进行动作。 [0174] (效果) [0175] 根据本实施方式3，在指定了切断或接通的第1相的情况下，或指定了切断或接通的相序的情况下，或指定了切断或接通的第1相和相序两者的情况下，可根据所指定的第1相及相序，在希望的相位下对断路器进行切 断或接通控制。 [0176] (实施方式4) [0177] 接着，说明本发明的实施方式4的断路器的同步分合控制装置。 [0178] (结构) [0179] 本实施方式4的断路器的同步分合控制系统结构与实施方式1或实施方式2同样，所以加以省略，而仅表示图9的断路器的分合控制装置100C的详细结构图。 [0180] 图9中，断路器的分合控制装置100C与实施方式1或实施方式2的结构同样，由AC输入电路1、传感器输入电路2、模-数转换器3、MPU(微处理器)4、分合指令输出部30等构成。由于这些结构与实施方式1或实施方式2相同，所以省略详细说明。 [0181] 本实施方式4与实施方式1或实施方式2的不同点在于，新追加了由硬件构成的延迟时间计数器80来作为构成要素。 [0182] 一般，由硬件构成的计数器与由软件构成的计数器相比为高精度，可执行精细计数(高分辨率计数)。但是，由于若由硬件构成的计数器的最大计数值过大，则计数器的硬件规模增大了，所以不希望仅由硬件实现所有的计数动作。 [0183] 因此，本实施方式4中，构成为通过软件计数器(分合指令信号输出延迟单元20a进行的计数动作)来对分合控制信号输出时间Tcontrol的计数动作进行粗计数，而通过硬件(延迟时间计数器80)来进行精计数而加以实现。 [0184] 图9的断路器的分合控制装置100C在经过MPU4的分合控制信号输出时间计算单元10a算出的分合控制信号输出时间Tcontrol的延迟时间后，使分合指令输出部30ON动作，但在本实施方式4中，通过(i)基于MPU4的分合指令信号输出延迟单元20a的软件计数器进行的计数动作与(ii)基于由硬件构成的延迟时间计数器80的计数动作的组合来构成这时的分合控制信号输出时间Tcontrol的计数动作。 [0185] (作用) [0186] 说明本实施方式4的断路器的分合控制装置的分合控制信号输出时间的计数方法。 [0187] 图10是说明基于分合指令信号输出延迟单元20a的软件计数器进行的计数动作与由硬件构成的延迟时间计数器80进行的计数动作的图。 [0188] <基于分合指令信号输出延迟单元20a的软件计数器> [0189] 分合指令信号输出延迟单元20a比较分合控制信号输出时间计算单元10a算出的分合控制信号输出时间Tcontrol与由硬件构成的延迟时间计数器80的最大计数值THcount_max。 [0190] 图10是在周期Tssp的计算任务(m-2)下，开始计数处理的例子。这时的分合控制信号输出时间Tcontrol是以其下一计算任务(m-1)的定时为基点的分合控制信号输出时间。 [0191] (4-i)计算任务(m-2)：计算传到延迟时间计数器80的控制时间THcount1(延迟时间计数器值)。 [0192] THcount1＝Tcontrol [0193] 这时，由于THcount1＞THcount_max，所以计算任务(m-2)不向延迟时间计数器80传送控制时间THcount1。 [0194] (4-ii)计算任务(m-1)：计算传到延迟时间计数器80的控制时间THcount2(延迟时间计数值)。这时，由于经过了时间Tssp，所以 [0195] THcount2＝Tcontrol-Tssp [0196] 这时，由于THcount2＞THcount_max，所以计算任务(m-1)不向延迟时间计数80传送控制时间THcount2。 [0197] (4-iii)计算任务(m)：计算传到延迟时间计数器80的控制时间THcount3(延迟时间计数器值)。这时，由于经过了时间2×Tssp，所以 [0198] THcount3＝Tcontrol-2×Tssp [0199] 这时，由于THcount3≤THcount_max，所以计算任务(m)向延迟时间计数器80传送控制时间THcount3。 [0200] 如上这样，在分合指令信号输出延迟单元20a可由硬件构成的延迟时间计数器80进行计数动作之前，对分合控制信号输出时间Tcontrol进行以Tssp为单位的减法处理。即，执行基于软件计数器的粗计数动作。 [0201] <基于由硬件构成的延迟时间计数器80的计数动作> [0202] 由硬件构成的延迟时间计数器80对从分合指令信号输出延迟单元20a接收的计数值THcount3，执行延迟时间的计数。 [0203] 在从分合指令信号输出延迟单元20a接收的延迟时间计数器值THcount3的延迟时间经过后，延迟时间计数器80对分合指令输出部30输出触发信号。 [0204] 被输入了触发信号的分合指令输出部30的半导体开关为ON状态，在断路器驱动线圈620(切断线圈TC或接通线圈CC)中流过断路器的同步分闸控制信号或同步合闸控制信号(断路器驱动电流)，断路器进行分闸动作或合闸动作。 [0205] 当然在同步合闸控制中也可得到同样的作用效果。 [0206] (效果) [0207] 如上所述，根据本实施方式4，由于通过高精度且高分辨率的硬件构成的计数器来控制决定同步分合控制的最终精度的断路器驱动电流的通电定时，所以可进行精度更高的同步分合控制。 [0208] 另外，由于基于软件的计数器处理停留在粗计数处理，所以可以减轻MPU的运算负担。 [0209] (实施方式5) [0210] 说明本发明的实施方式5的断路器的同步分合控制装置。 [0211] (构成) [0212] 图11是本实施方式5的断路器的同步分合控制系统结构图。 [0213] 本实施方式5的系统结构与图1所示的断路器的同步分合控制系统结构的不同点在于，如图11所示，构成为仅对一相设置变流器。另外，对于实施方式5的说明中不需要的与图1的公共部分，省略图示。 [0214] 本实施方式5的情况下，串联连接仅对A相设置的变流器720A与断路器的分合控制装置100D的各相的AC输入电路1A、1B和1C。向分合控制装置100D的各相的AC输入电路和各相的MPU分别输入A相的主回路电流信号的信息。 [0215] 虽然在图11中没有表示，但是在仅对一相设置作为系统电压的测量单元的仪表用变压器(PT或PD)的情况下，将仅对一相设置的仪表用变压器和断路器的分合控制装置100D的各相的AC输入电路1A、1B、1C并联连接。 [0216] 在变流器的次级电流输出通过电流-电压变换器变换为电压后输入到 断路器的分合控制装置100D，且在变换为电压的主回路电流信息仅为一相的情况下，也可并联连接仅对一相设置的电流-电压变换器、断路器的分合控制装置100D的各相的AC输入电路1A、1B、1C。 [0217] (作用) [0218] 本实施方式5中，仅一相设置了变流器，因此，主回路电流信号的信息仅为一相(图11的例子中仅为A相)。 [0219] 因此，需要使用仅一相的主回路电流信号，来计算三相的分合控制信号输出时间Tcontrol_A、Tcontrol_B、Tcontrol_C。将以图11为例的情况下的计算方法作为实施方式2的变形例来在下面加以说明。 [0220] 本实施方式5中，周期T100ms的计算任务的同步延迟时间计算单元50的计算方法与实施方式2不同。 [0221] 在同步分闸延迟时间Tdelay[ms]的计算中，在实施方式2中，各相对各相各自的主回路电流信息来实施计算，但是在本实施方式5中，通过以下的计算式，需要对仅一相(图11的例子中是A相)的主回路电流信息计算三相的同步分闸延迟时间Tdelay_A、Tdelay_B、Tdelay_C[]。 [0222] A相：Tdelay_A＝Ttarget_A-(Topening_A％Tfreq)[mS] [0223] B相：Tdelay_B＝Ttarget_B-(Topening_B％Tfreq)+120/360×Tfreq[mS] [0224] C相：Tdelay_C＝Ttarget_C-(Topening_C％Tfreq)+240/360×Tfreq[mS] [0225] 这里，三相的相序为A相→B相→C相。 [0226] 在计算结果为负的情况下，与实施方式2同样，校正为正的值。 [0227] 对于其他处理，除了各相都使用A相的主回路电流信息来执行过零点的检测、基准点指令信号间时间Tzero的计算、分合控制信号输出时间Tcontrol的计算等的处理方面之外，与实施方式2实施同样的处理。 [0228] 在以上的说明中，说明了使用仅为一相的主回路电流信号，来进行同步分闸控制的情形，但是在使用仅一相的系统电压信号，来进行同步分闸控制或同步合闸控制的情况下，当然也可适用同样的计算方法。 [0229] 在以上的说明中，作为实施方式2的变形例进行了说明，但是作为实施方式1的变形例当然也可适用类似的计算方法。 [0230] (效果) [0231] 根据本实施方式5，在变流器和仪表用变压器等的主回路电流检测单 元、系统电压检测单元仅设置了一相的系统中，可不追加主回路电流检测单元、系统电压检测单元，来适用同步分闸控制或同步合闸控制。 [0232] 本发明的方法尤其在上述这种状況中，在执行每个单相的同步分闸控制或同步合闸控制的情况下有效。 |
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