相位控制开关装置

本发明涉及一种相位控制开关装置，它控制电力开关设备的通断定时，从而 可抑制对变压器、电抗器和电容器等系统部件严酷的励磁冲击电流和开关浪涌电 压的产生，或控制断路器的起弧时间，从而可以在无再点弧的起弧时间或最佳断 路时间使断路器动作以进行断路。

设置通断(闭合、断开)相位控制装置的开关设备的应用范围近年来不断扩 大，该通断相位控制装置控制电力开关设备的通断定时从而抑制合闸时产生的励 磁冲击电流或开关浪涌电压；或控制断路器的起弧时间，从而使断路器在无再点 弧的起弧时间或最佳断路时间动作，切断从电力母线向负荷提供的电力。

图13(a)、(b)是例如特开平6-20564号公报中揭示的以往的断路器断路控 制装置的构成图。图14是以往装置断开动作时的基准电压波形与R相、S相、T 相的3相电流波形。

在图13(a)中，91是分路电抗器，它经断路器2连接电力母线5。4是断路 器断开相位控制装置本体，它由基准相位检测部41及对电力母线5的R、S、T 相进行控制的各控制部42R、42S、42T构成。又，自电力母线5提供的系统电 压由输入变换器73变换成断路器断开相位控制装置4内部处理所需的电压，输 入至基准相位检测部41。

接着，对以往装置的动作加以说明。

经仪用变压器3由电力母线5输入的系统电压，由输入变换器73变换成断 路器断开相位控制装置4内部处理所需的电压，输入至基准相位检测部41。在 向断路器2输出断开指令时，基准相位检测部41，如图14所示，检测基准相位 电压的电压零点，设定作为基准的周期电压零点。

把由周期电压零点，对电压相位延迟1/4周期的时刻设定为周期电流零点。 同时，由基准相位检测部41，向各相位控制部42R、42S、42T输出信号，各 相位控制部42R、42S、42T计算对应的R、S、T相断路器2从断开指令时 刻至CB断开开始点止的断开动作时间(CB断开时间)。

然后，基准相位检测部41计算动作同步时间(控制时间)，使在各R、S、T 相为无再点弧的预定起弧时间(从CB断开时刻至最终断路时刻止的时间)后电流 零点来临。

这时，设定预计发生在从基准电压零点起经断路时间(预定起弧时间(2)加断 开动作(CB断开)时间(1))((2)+(1))以后的目标电流零点(断路点)。然后，计算从 基准电压零点至目标电流零点的完成时间((1)+(2)+(3)+(4))中减去断路时间 ((1)+(2))所得的动作同步时间(控制时间)((3)+(4))。其中，(3)是输入电压(R相电压) 与分路电抗器中所流各相电流之间的相位差(R相、S相、T相各产生90°、 210°、330°相位差)。(4)是为使最终断路点处于各相电流零点所需的修正时间。

基准相位检测部41，在基准电压零点起经动作同步时间后，向对应相的控 制部42发出断路器2的控制动作指令，使断路器2开始动作。

通过这种控制开始动作的断路器2，在断开动作时间后，触点分离，各R、 S、T相均经预定起弧时间(2)后，达到最终断路点。若把这种断开方法用于负责 分路电抗器断路的接通相位控制装置，可在各相断路器2的触点间充分确保绝缘 距离的时刻进行断路控制，因而不会产生再点弧。

13(b)是在示于13(a)的断路器断开相位控制装置4中增加平均周期测定部44 而构成的。其他构成与图13(a)相同。单相输入电压(V)经输入变换器43输入平均 周期测定部44。该部测定输入电压各周期的时间，求若干次测定时间的平均周 期。平均周期测定部44向基准相位检测部41输出与平均周期相应的信号(正弦波 或方波等输入电压零点明显的信号)。以后的动作与示于图13(a)的装置相同。

图15说明以往的断路器断开相位控制装置检测电流零点、实施断开相位控 制时的电流波形、各动作定时及其时间。

待机时间与动作同步时间的相加值、动作时间、触点分离时刻、目标断路点 分别相当于控制时间、CB断开动作、CB断开开始点及最终断路点。

又，图16表示该断路动作中断路器断开相位控制装置的动作顺序。

一旦断路器2接收断开指令，基准相位检测部41用通过电流计测部71内部 的仪用变流器CT取入的阻断系统电流，计测电流零点时刻，计算以后各相的电 流零点时刻Tai。

同时，各相的通断控制部42由温度计测部51、操作力计测部52、控制室 的控制电压计测部53分别取入操作机构周围温度Temp、控制压力或弹簧操作力 Edrive、控制电压Vcontrol，预先计算作为它们的函数提供的动作时间topen。 又，起弧时间设定为预定时间。

然后，根据计算的电流零点时刻Tai，由断路器2断开指令发生时将出现的 预测电流零点，设定断开动作开始的基准点Tstandard。接着，由同样的预测电 流零点，设定目标断路点Ttarget。其中，由式(Ttarget-Tstandard-topen+tarc) 计算动作同步时间tcont，使在预定起弧时间tarc迎来断路点。在由基准点 Tstandard，经过动作同步时间tcont后的动作开始时刻Topen，向断路器2发出 控制断开指令，从而断路器2的断开动作开始。

结果，在动作时间topen后成为触点分离时刻Tseparate，在起弧时间tarc 后达到目标断路点Tinterrupt，断开完成。

但是，在采用以往装置，以电压和电流零点为基准的方法中，只有在每0.5 周期(50Hz系统为每10ms，60Hz系统为每8.3ms)才能迎来基准点。由此，存在 难于应用到要求在更短时间以更高精度制定基准时刻的短路故障电流断路控制 这样的缺陷。

再者，在短路故障电流含直流分量时，尤其在直流分量大时，不能出现周期 电流零点，因而存在用已有装置的方法不能设定作为基准的电流零点的缺陷。

另一方面，断路器实行短路故障电流阻断次数、电抗器组通断次数、电容器 组通断次数达到预定次数更换消耗品的内部检查方法。近年来，由于降低维护成 本的需要，提出了诊断更新部件尤其是触点和绝缘喷嘴的正常性的技术要求，但 已有技术的装置存在没有诊断断路器正常性的功能，因而存在维持检查时费时的 缺陷。

本发明是为消除上述问题而提出的，其目的在于提供一种相位控制开关装 置，它具有更迅速且精度良好地把握故障电流波形的电流零点的功能、控制开关 非对称电流的手段及诊断断路器正常性的功能。

第1发明的相位控制开关装置包括：设置在电力系统接收通断指令，以切断 短路故障电流和负荷电流等或接通系统电压的电力开关设备；计测所述电力开关 设备通断的电压及电流波形的波形计测手段；由计测的电压、电流波形预测市电 频率的多个电流零点的电流零点预测手段；计测对所述电力开关设备的操作机构 动作时间产生影响的各种参数的参数计测手段；由计测的参数值预测所述开关设 备断开动作时间的动作时间预测手段；电流零点选择手段，设定预定起弧时间与 所述断开动作时间相加所得的断路时间，使经所述预定起弧时间后，电流零点中 的断路点来临，同时，从预测由目前的基准时刻经所述设定的断路时间以后会来 临的所述多个电流零点中，选择1个电流零点作为目标断路点；动作开始手段， 由所述目前基准时刻至目标断路点的时间与断路时间的差，计算动作同步时间， 并在由基准时刻经所述动作同步时间后发出所述电力开关设备的控制动作指 令，使电力开关设备动作。

第2发明的相位控制开关装置，还包括电流波形预测手段，由波形计测手段 计测的电流波形计测切断的电流，由所述计测值计算切断电流的交流分量的峰 值、电流相位、切断电流上重叠的直流分量及该直流分量的衰减时间常数，由此， 预测非对称电流波形；所述电流零点选择手段，设定预定起弧时间与断开动作时 间相加所得的断路时间，使在预设的起弧时间电流零点来临，同时，从根据由任 意基准时刻经设定的断路时间后来临的断路电流的交流分量的峰值、电流相位、 重叠于断路电流的直流分量及该直流分量的衰减时间常数计算的多个电流零点 中选择1个电流零点作为目标断路点。

第3发明的相位控制开关装置，在切断故障电流或负荷电流时，通过预测切 断电流的有效值，使从断开时刻至电流零点止的起弧时间设定成电力开关设备可 断路的起弧时间范围中的最小值，或使在电力开关设备断路性能最大的起弧时间 断路。

第4发明的相位控制开关装置，在超过额定值的过大故障电流流过时，断路 点设定在电力开关设备断路性能为最大的起弧时间，由此判断是否可能断路，然 后发出动作指令。

第5发明的相位控制开关装置，在短路故障电流、超前电流或电抗器电流切 断时，把断开时刻设定在电流零点。

第6发明的相位控制开关装置包括：设置在电力系统接收通断指令，以切断 短路故障电流和负荷电流等或接通系统电压的电力开关设备；计测所述电力开关 设备通断的电压及电流波形的波形计测手段；由计测的电压、电流波形预测多个 周期的极间电压零点时刻的电压零点预测手段；计测对电力开关设备操作机构动 作时间产生影响的各种主要温度、操作力和控制电压等参数的计测手段；由这些 参数的测定值预测断开动作时间的动作时间预测手段；合闸时间设定手段，考虑 预先设定的预起弧时间，设定从接通动作时间减去预起弧时间所得的合闸时间， 使在预定的合闸时刻开关设备通电；从设定为由目前的基准时刻经设定的合闸时 间后来临的合闸电角度中，选择1个时刻作为目标断路点的目标断路点选择手 段；动作开始手段，从所述目前基准时刻至目标断路点止的时间中减去合闸时 间，再加上预起弧时间，以计算动作同步时间，并从基准时刻起经该动作同步时 间后，向电力开关设备发出控制动作指令，使所述电力开关设备开始动作。

第7发明的相位控制开关装置，进一步包括：根据把电压波形测定手段分别 测定的所述电力开关设备的可动侧电压波形和固定侧电压波形相减得到的极间 电压，计测该极间电压振幅和极间电压零点的极间电压计测手段；在所述计测的 极间电压振幅变化时，预测振幅最小的期间及该期间的电压零点，把该零点设定 为合闸时刻的合闸时刻设定手段；目标断路点选择手段，同样考虑预设的预起弧 时间，设定从接通动作时间减去预起弧时间所得的合闸时间，使在该设定的合闸 时刻，断路器通电，同时从设定为由目前基准时刻经设定的合闸时间后来临的合 闸电角度中，选择1个时刻作为目标断路点。

第8发明的相位控制开关装置，进一步包括：测定电力开关设备动作时的缓 冲压力变化特性及动作特性的动作特性测定手段；判定所述缓冲压力的上升值和 动作速度是否脱离预定的基准范围的判定手段；从过去的动作履历预测下次缓冲 压力特性和动作特性的动作特性预测手段；在预测下次动作特性超出预定范围 时，显示开关设备消耗部件更换检修时期及操作机构检修必要性的显示手段。

图1是本发明实施形态1的相位控制开关装置的构成图。

图2是实施形态1的相位控制开关装置断开动作时的基准电流波形(非对称 性电流)与该动作时刻及动作时间的说明图。

图3是实施形状2的相位控制开关装置的断开动作时的基准电流波形(对称 性电流)与该动作时刻及动作时间的说明图。

图4是由实施形态2的相位控制开关装置切断对称性电流时的断开动作顺序 图。

图5是实施形态3的相位控制开关装置断开动作时的基准电流波形(非对称 性电流)与该动作时刻及动作时间的说明图。

图6是由实施形态3的相位控制开关装置切断非对称性电流时的断开动作顺 序图。

图7是实施形态4的相位控制开关装置的构成图。

图8是实施形态4的极限断路电流与起弧时间范围的关系图。

图9是实施形态5的相位控制开关装置的构成图。

图10是实施形态5的相位控制开关装置断开动作时的基准电压波形与该动 作时刻及动作时间的说明图。

图11是实施形态6的相位控制开关装置接通动作时的基准电压波形与该动 作时刻及动作时间的说明图，(两端不同步)。

图12是实施形态6的相位控制开关装置的接通动作顺序图(两端不同步)。

图13是以往开关相位控制装置的构成图。

图14是以往开关相位控制装置断开动作时的基准电流波形与动作时刻及其 动作时间的说明图。

图15是以往开关相位控制装置断开动作时的基准电流波形与动作时刻及动 作时间的说明图。

图16是以往开关相位控制装置断开顺序图。

实施形态1

下文，参照附图，说明本发明实施形态1的相位控制开关装置。

图1表示本实施形态的相位控制开关装置及断路器。图2是断开动作时的基 准电流波形、动作时刻及动作时间的说明图。

图1中，1是控制室，该控制室1设置计测控制电压的控制电压计测部53、 向后述的断开相位控制装置提供断开指令的手动通断开关61，以及旁路断开相 位控制装置，向断路机构提供动作指令的保护继电器62。

2是连接到电力系统5的断路器，3是容纳断路器2操作机构的断路器操作 箱，该断路器操作箱3备有计测操作机构周围温度的温度计测部51、计测断路 器2操作力的操作力计测部52、使断路器2断开的断开线圈63、使断路器2接 通的接通线圈64。

4A是由检测电力母线5各相基准相位的基准相位检测部41A与各相的控制 部42A构成的通断相位控制装置。控制部42A由运算断路器2动作时间等的运 算、动作控制部42C、向断开线圈63发出控制断开指令的断开控制42a、向接 通线圈64发出控制接通指令的接通控制部42b构成。71是计测断路器2端子间 所流动的电流的电流计测部，72是计测断路器2端子间的电流梯度的电流梯度 计测部。

接着，根据上述构成，说明本实施形态的动作。

连接电力系统5的断路器2的固定侧与可动侧的端子间流过的电流或电流梯 度由电流计测部71或电流梯度计测部72计测，该计测的电流值或电流梯度值变 换成电压，输入基准相位检测部41A。

基准相位检测部41A，在向断路器2发出断开指令时，当计测的电流的直流 分量小时，计测各相电流零点时刻和电流梯度零点时刻，测出每1/4周期的基准 点Tstandard。

又，如图2的电流波形所示，在断路电流IS的直流分量Isdc大时，计测各 相电流梯度为零的时刻的电流值和电流梯度为极大及极小值时的电流值，测出基 准相电流波形(即，由这些测定值测出非对称断路电流的交流分量峰值、断路电流 相位、重叠在断路电流上的直流分量及该直流分量的衰减时间常数)。

各相运算、动作控制部42C，根据计测的每1/4周期基准(电流和电流梯度) 零点或计测的基准相电流波形(即，非对称断路电流交流分量峰值、断路电流相 位、重叠在断路电流的直流分量及该直流分量的衰减时间常数)，如图2的定时图 所示，设定作为预测的电流零点等基准的时刻，即基准点Tstandard。

同时，由基准相位检测部41A，向运算、动作控制部42C输出信号，以计算 对应各相断路器2的断开动作时间topen。接着，设定预计发生在由基准点 Tstandard经断路时间(预定起弧时间tarc与断开动作时间topen相加的时间)后的 目标断路点Tinterupt，使各相在无再点弧的预定起弧时间或切断短路故障电流的 最佳起弧时间tarc达到电流零点。

接着，运算、运作控制部42c计算从基准点Tstandard至目标断路点Tinterupt 的时间中减去断路时间所得的动作同步时间(控制时间)tcont，并在由基准点 Tstandard经该动作同步时间tcont后的动作开始时刻Topen，向断路器2发出控 制动作指令，使断路器2动作。

通过上述断路控制开始动作的断路器2，在断开动作时间Topen后，在触点 分离时刻Tseparate，分离触点，从而各相均在预定起弧时间tarc后，达到目标断 路点Tinterupt。若把本实施形态的相位控制开关控制装置用于断路器2的断开动 作，则在分路电抗器断路时，可充分确保各相断路器2触点间的绝缘距离，可在 不发生再次点弧的时刻进行断路控制。

又，在切断短路故障电流时，可在断路器2断路性能最大的起弧时间tarc或 各相(R相、S相、T相)均在最小起弧时间tarc，进行断路控制。

又，在切断短路故障电流、超前电流或电抗电流的情况下，通过把断开时刻 设定在电流零点，切断分路电抗器和超前小电流时，可充分确保各相断路器触点 间的绝缘距离，在不产生再点弧的1/2周期的起弧时间tarc，断开所有相。此外， 在切断短路故障电流时，可在断路器2断路性能最大的1个周期的起弧时间tarc， 断开各相。 实施形态2

图4是在切断示于图3的对称性电流(直流分量小的断路电流)时，本发明相 位控制开关装置进行的断路器断开动作顺序。断路器2一旦接收断开指令，基准 波形相位检测部41A，通过仪用变压器和光纤传感器等构成的电流计测部71及 电流梯度计测部72，取入切断的系统电流，检测电流零点及电流梯度零点的各 个时刻，从而计测以后每1/4周期的电流零点时刻Tai及电流梯度零点时刻Tbi。

同时，示于图1的运算、动作控制部42C中所含的开关控制部42CA，通过 温度计测部51、操作力计测部52和控制室1的控制电压计测部53分别取入操作 机构周围温度Temp、操作压力或弹簧操作力Edrive、控制电压Vcontrol，预先 计算作为这些量的函数提供的动作时间topen。又，预设规定的起弧时间tarc。

接着，根据基准相位检测部41A计测的电流零点时刻Tai及电流梯度零点时 刻Tbi，由预测为产生断路器2断开指令时出现的电流零点，设定基准点 Tstandard。然后，由同样的预测电流零点和电流梯度零点Tbi，设定目标断路点 Ttarget。这里，计算动作同步时间tcont，使在预定的起弧时间tarc到达断路点， 并在由设定的基准点Tstandard经动作同步时间Tcont后的动作开始时刻Topen， 向断路器2发出控制通断指令，从而开始断路器2的断开动作。

结果，断路器2在断开动作时间topen后，在触点分离时刻Tseparate，分离 触点，从而各相均在预定起弧时间Tarc后，到达目标断路点Tinterrupt。

通过实施这种断开方法，与已有技术装置那种以每1/2周期(50Hz系统中为 每10ms，60Hz系统中为每8.3)到达基准点Tstandard的以电压及电流零点为基 准的方法相比，每1/4周期(50Hz系统中为每5ms，60Hz系统中为每4.2ms)到 达基准点Tstandard，从而可在更短时间中，以更高精度设定基准时刻和起弧时 间tarc，进行断开控制。 实施形态3

图6是在切断图5的电流波形中所示的、电流零点时间间隔为非周期的非对 称电流(直流分量大的阻断电流)时，本实施形态的相位控制开关装置的断路器断 开动作顺序。

断路器2一旦接收断开指令，与图1同样，基准相位检测部41B，通过仪用 变换器和光纤传感器等构成的电流计测部72及电流梯度计测部71，取入切断的 系统电流，如下所述计测电流梯度最大值时刻、梯度零点时刻、梯度最小时刻及 该时刻的电流值和电流梯度值。

dIS/dt(Tmax1)＝DImax1、IS(Tmax1)＝ISmax1、dIS/dt(Tdec1)＝0、IS(Tdec1)＝ ISdec1，dIS/dt(Tmin1)＝DImin1，IS(Tmin1)＝ISmin1、dIS/dt(Tinc1)＝0、IS(Tinc1)＝ ISinc1。

dIS/dt(Tmaxi)＝DImaxi、IS(Tmaxi)＝ISmaxi、dIS/dt(Tdeci)＝0、IS(Tdeci)＝ ISdeci，dIS/dt(Tmini)＝DImini，IS(Tmini)＝ISmini、dIS/dt(Tinci)＝0、IS(Tinci)＝ ISinci。

根据该计测结果，计算非对称电流波形(IS＝Isacsin(ωTci+φ)+IsdcExp(- TCi/τ)＝0)的相位φ、交流分量峰值Isac、直流分量Isdc、直流分量时间常数τ。

同时，通断控制部42CB，通过温度计测部51、操作力计测部52、控制室 1的控制电压计测部53分别取入操作机构周围温度Temp、操作压力或弹簧操作 力Edrive、控制电压Vcontrol，预先计算作为这些量的函数提供的断路器2的动 作时间topen。又，预设规定的起弧时间tarc。

接着，通断控制部42CB，由计算的非对称电流波形(IS＝ Isacsin(ωTci+φ)+IsdcExp(-TCi/τ)＝0)的相位φ、交流分量峰值Isac、直流分量Isdc、 直流分量时间常数τ。通过预测为产生断路器断开指令时出现的非对称电流波 形，解式(IS＝Isacsin(ωTci+φ)+IsdcExp(-TCi/τ)＝0)，计算非周期的多个电流零点 TCi，从而设定目标断路点Ttarget。然而，设定任意时刻的基准点Tstandard。

这里，由式(Ttarget-Tstandard-topen+tarc)，计算动作同步时间tcont，使在预 定起弧时间tarc到达断路点，并在从基准点Tstandard起经动作同步时间Tcont 后，向断路器2发出控制通断指令，开始断路器2的断开动作。

通过实施这种断开控制方法，不仅可预测非对称电流的非周期性电流零点， 而且可以任意时刻作为基准点，在更短时间中，以更高精度制定基准时刻。 实施形态4

图7表示本发明另一实施形态的相位控制开关装置及断路器。图中，与图1 相同标号表示相同或相当部分。图7中，81是在断路器2动作时计测绝缘气体 缓冲压力的压力计测部，82是断路器操作箱3备有的、计测断路器冲击动作履 历的行程计测部82。

接着说明其动作。

由电流计测部71或电流梯度计测部72计测连接电力母线5的断路器2的可 动侧端子和固定侧端子间的电流或电流梯度，把该计测的电流值或电流梯度值变 换成电压，输入至基准相位检测部41。

基准相位检测部41A，在向断路器2发出断开指令且断路电流的直流分量小 时，计测各相的电流零点及电流梯度零点，测出每1/4周期的基准点，而在断路 电流的直流分量大时，计测各相电流梯度零点的电流值及电流梯度极大与极小值 处的电流值，测出基准相电流波形。

各相控制部42A，与实施形态1同样，根据计测的每1/4周期的基准(电流和 电流梯度)零点或计测的基准相电流波形，设定预测的作为电流零点等的基准的时 刻，即设定基准点。

同时，由基准相位检测部41A，向各相控制部42A输出信号，并在各相断 开控制部42a，计算对应各相断路器2的断开动作时间。

接着，设定从基准点经断路时间(预定的起弧时间加断开动作时间)后的预测 的目标断路点，使在各相无再点弧的预定起弧时间或切断短路故障电流的最佳起 弧时间，到达电流零点。计算从基准点至目标断路点止的时间中减去断路时间所 得的动作同步时间(控制时间)，并在从基准点经动作同步时间后，向断路器2发 出控制动作指令，使断路器2开始动作。

通过这种断开控制开始动作的断路器2，在断开动作时间后，分离触点，从 而各相均在预定起弧时间后达到断路点。这时的冲击动作履历由行程计测部82 计测并记录动作履历。又，动作时的缓冲压力由压力计测部81计测，记录压力 变化履历。

控制部42A，通过把这些动作履历数据及缓冲压力变化履历与工厂试验的正 常范围数据比较，在超出该范围时，输出并显示推测的故障原因，同时指示必须 维护检查。

图8表示极限切断电流对断路器2起弧时间的依存性。断路器2对额定断路 电流，具有0.5周期以上可断路起弧时间范围。该起弧时间范围对过大断路电流 值的增大，其时间范围逐渐变小。在1周期前后，断路性能出现峰值点。

即，通过使用本实施形态的相位控制开关装置，即使短路故障电流是含直流 分量的非对称的过大电流，通过将断路点控制在断路器2的断路性能为最大的时 刻，也可切断较大的过大电流。

又，因同时可预测短路故障电流的有效值和电流零点，可回避在超过断路器 2能力的过大断路电流断开或在没有电流零点的期间断开这种不能断路的状况。 实施形态5

参照附图，说明本发明实施形态5的相位控制开关装置。图9表示本实施形 态的相位控制开关装置。图10说明接通动作时的基准电压波形、动作时刻及其 时间。

又，图中，与图1相同的标号表示相同或相当部分。图中，4B是本实施形 态的开关相位控制装置，41C是本实施形态的基准相位检测部，42B是本实施形 态的各相控制部。控制部42B由运算断路器2动作时间等的运算、动作控制部 42c、向断开线圈63发出控制断开指令的断开控制部42a、向接通线圈64发出 控制接通指令的接通控制部42b构成。

76是计测连接在断路器2的固定侧的固定侧电压VS1及电压梯度的电压计测 部。77是计测连接断路器2可动侧的可动侧电压VS2及电压梯度的电压计测部。

下面说明本实施形态的动作。

在连接电力系统5的断路器2端子间流动的电流或电流梯度，由电流计测部 71或电流梯度计测部72计测，计测的电流值或电流梯度值变换成电压，输入基 准相位检测部41c。

同样，电压计测部76计测的固定侧电压VS1、电压梯度dVS1/dt，电压计测 部77计测的可动侧电压VS2、电压梯度dVS2/dt，变换成在基准相位检测部41 易于处理的电压，向基准相位检测部41c输入。

基准相位检测部41c把变换后的固定侧电压VS1与可动侧电压VS2相减以计 算极间电压VS，把变换后的固定侧电压梯度dVS1/dt与可动侧电压梯度dVs2/dt 相减以计算极间电压梯度dVs/dt，进而检测极间电压VS的零点与极间电压梯度 dVs/dt的零点。对各相进行上述计算。

基准相位检测部41c，在向断路器2发出接通指令时，若仅向断路器2的一 端施加电压或周期性到达极间电压零点及极间电压梯度零点，则计测各相电压零 点及电压梯度零点，从而测出每1/4周期的基准点。

另一方面，在电压加至输电线接入断路器2的两端而且非周期性地迎来极间 电压零点和极间电压梯度零点时，由极间电压及极间电压梯度的振幅和周期，检 测极间电压零点与极间电压梯度零点，尤其检测极间电压振幅变小的周期(参照图 11)。

各相控制部42B中的运算、动作控制部42C，根据基准相位检测部41C计 测的每1/4周期的基准(电压与电压梯度)零点或计测的极间电压波形(即，非周期 性的极间电压零点及电压梯度零点)，设定预测的作为电压零点等基准的时刻，即 设定基准点Tstandard。

同时，基准相位检测部41c向各相控制部42B的运算、动作控制部42C输出 信号，各相接通控制部42a计算对应各相断路器2的接通动作时间Tclose。

接着，控制部42B的运算、动作控制部42C，由预测的各相周期与非周期极 间电压零点Tai，设定目标合闸点Ttarget。进而，由基准点Tstandard，考虑预 定预起弧时间tprearc及接通动作时间Tclose，设定经合闸时间后的预测的目标 合闸点Ttarget。

接着，运算、动作控制部42C把预起弧时间tprearc加至从基准点Tstandard 至目标合闸点Ttarget的时间中减去动作时间tclose所得的时间上，计算动作同步 时间(控制时间)tcont。在从基准点Tstandard经动作同步时间tcont后，向断路器 2发出控制动作指令，使断路器2开始动作。

通过上述断开控制开始动作的断路器2，在接通动作时间tclose后、加至触 点间的电压比触点间距离决定的绝缘电压高的时刻，即在触点机械闭合时刻 Tcontact减去预起弧时间tprearc所得的时刻，进行通电。

若把计测极间电压，并以该极间电压为基准进行工作的通断相位控制装置用 作相位控制开关装置，则不管是断路器2的一端施加电压还是其两端施加电压， 均可在其极间电压最佳时刻合闸，因而可高可靠地抑制浪涌。

又，在到达周期电压零点时，与通过采用极间电压零点及电流零点检测方 式，把每1/2周期(在50Hz系统为每10ms、在60Hz系统为每8.3ms)到达基准点 的电压及电流零点作基准点的方法相比，可在每1/4周期(50Hz系统为每5ms、 60Hz系统为每4.2ms)到达基准点，因而可在更短时间中，以更高精度设定基准时 刻，进行控制。 实施形态6

图12表示断路器2的两端施加电压且在各极间电压中存在相位差时，本实 施形态的相位控制开关装置的断路器接通动作顺序。

本实施形态的情况，如图11所示，虽然电压与电压梯度零点非周期性的， 但若测定极间电压VS及其周期，可检测极间电压零点。

又，极间电压的振幅随其周期差周期性地变小。因而，将合闸目标点Ttarget 定在极间电压振幅变小的时间区域，由此，即使稍微脱离接通控制，也能抑制浪 涌电压。

下面根据示于图12的接通动作顺序，说明本实施形态断路器2的接通动作。

电压计测部76把检测的断路器2的固定侧电压VS1(t)及电压梯度dVS1(t)/dt 变换成基准相位检测部41C易于处理的电压。电压计测部77把检测的断路器2 的可动侧电压VS2(t)及电压梯度dVS2(t)/dt变换成基准相位检测部41C易于处理的 电压。这些变换后的电压输入基准相位检测部41C。

基准相位检测部41C，在向断路器2发出接通指令时，由计测断路器2的固 定侧和可动侧的电压波形(电压零点、周期等)，预测断路器极间电压波形的振幅、 零点周期。以后，由极间电压波形计测极点电压零点Tai。

同时，运算、动作控制部42C的通断控制部42cc，通过温度计测部51、操 作力计测部52，控制室1的控制电压计测部53分别取入操作机构周围温度 Temp、操作压力或弹簧操作力Edrive、控制电压Vcontrol，预先计算提供作为 这些量的函数的动作时间topen。预先设定规定的起弧时间。又，根据计算的极 间电压零点，由预测为产生断路器2接通指令时将出现的电压波形，计算极间电 压零点，设定目标合闸点时刻Ttarget。

然后，设定任意时刻的基准点Tstandard，由式(Ttarget-Tstandard- topen+tarc)，计算动作同步时间tcont。进而，在从任意时刻的基准点Tstandard 起经动作同步时间tcont后的动作开始时间Tclose，向断路器2发出控制通断指 令，使断路器2开始断开动作。

在经动作时间tclose后的触点闭合时刻Tcontact，完成断路器2的接通。

根据第1发明的相位控制开关装置包括：设置在电力系统接收通断指令，以 切断短路故障电流和负荷电流等或接通系统电压的电力开关设备；计测所述电力 开关设备通断的电压及电流波形的波形计测手段；由计测的电压、电流波形预测 市电频率的多个电流零点的电流零点预测手段；计测对所述电力开关设备的操作 机构动作时间产生影响的各种参数的参数计测手段；由计测的参数值预测所述开 关设备断开动作时间的动作时间预测手段；电流零点选择手段，设定预定起弧时 间与所述断开动作时间相加所得的断路时间，使经所述预定起弧时间后，电流零 点中的断路点来临，同时，从预测由目前的基准时刻经所述设定的断路时间以后 会来临的所述多个电流零点中，选择1个电流零点作为目标断路点；动作开始手 段，由所述目前基准时刻至目标断路点的时间与断路时间的差，计算动作同步时 间，并在由基准时刻经所述动作同步时间后发出所述电力开关设备的控制动作指 令，使电力开关设备动作。

由此，本发明具有下述效果：在接收通断指令、预测电流波形后，可以任意 时刻作为基准进行断开相位控制动作，因而，可在更短控制时间内，以更高精度 在预定起弧时间切断短路故障电流和负荷电流。

根据第2发明的相位控制开关装置，还包括电流波形预测手段，由波形计测 手段计测的电流波形计测切断的电流，由所述计测值计算切断电流的交流分量的 峰值、电流相位、切断电流上重叠的直流分量及该直流分量的衰减时间常数，由 此，预测非对称电流波形；所述电流零点选择手段，设定预定起弧时间与断开动 作时间相加所得的断路时间，使在预设的起弧时间电流零点来临，同时，从根据 由任意基准时刻经设定的断路时间后来临的断路电流的交流分量的峰值、电流相 位、重叠于断路电流的直流分量及该直流分量的衰减时间常数计算的多个电流零 点中选择1个电流零点作为目标断路点。

因而，本发明具有下述效果：即使在切断含高直流分量的短路故障电流时， 也可在预定起弧时间内电流零点来临的时刻断路。

根据第3发明的相位控制开关装置，在切断故障电流或负荷电流时，通过预 测切断电流的有效值，使从断开时刻至电流零点止的起弧时间设定成电力开关设 备可断路的起弧时间范围中的最小值，或使在电力开关设备断路性能最大的起弧 时间断路。

因而，本发明具有下述效果：从断开时刻至电流零点的起弧时间设定成断路 器可断路的起弧时间范围中的最小值，由此，可把断路器消耗部件的损伤减少至 最低限度。

根据第4发明的相位控制开关装置，在超过额定值的过大故障电流流过时， 断路点设定在电力开关设备断路性能为最大的起弧时间，由此判断是否可能断 路，然后发出动作指令。

由于在超过额定值的过大故障电流流过时，断路点设定在断路器断路性能最 大的起弧时间，判断是否可断路，然后发出动作指令。因而具有可避免不能断路 这种情况的效果。

根据第5发明的相位控制开关装置，在短路故障电流、超前电流或电抗器电 流切断时，把断开时刻设定在电流零点。

通过在短路故障电流、超前电流或电抗器电流切断时，把断开时刻设定成电 流零点，因而本发明具有下述效果：在分路电抗器切断时，可确保各相断路器触 点间的绝缘距离，从而在不产生再点弧的1/2周期的起弧时间断路，或在短路故 障电流切断时，可在断路器断路性能最大的1个周期的起弧时间断路。

根据第6发明的相位控制开关装置包括：设置在电力系统接收通断指令，以 切断短路故障电流和负荷电流等或接通系统电压的电力开关设备；计测所述电力 开关设备通断的电压及电流波形的波形计测手段；由计测的电压、电流波形预测 多个周期的极间电压零点时刻的电压零点预测手段；计测对电力开关设备操作机 构动作时间产生影响的各种主要温度、操作力和控制电压等参数的计测手段；由 这些参数的测定值预测断开动作时间的动作时间预测手段；合闸时间设定手段， 考虑预先设定的预起弧时间，设定从接通动作时间减去预起弧时间所得的合闸时 间，使在预定的合闸时刻开关设备通电；从设定为由目前的基准时刻经设定的合 闸时间后来临的合闸电角度中，选择1个时刻作为目标断路点的目标断路点选择 手段；动作开始手段，从所述目前基准时刻至目标断路点止的时间中减去合闸时 间，再加上预起弧时间，以计算动作同步时间，并从基准时刻起经该动作同步时 间后，向电力开关设备发出控制动作指令，使所述电力开关设备开始动作。

由这些测定值高精度预测极间电压零点，同时，在接收通断指令、预测电压 波形后，以任意时刻为基准进行断开相位控制动作。因而，本发明具有下述效果： 可在较短的控制时间中合闸浪涌小的时刻合闸。

根据第7发明的相位控制开关装置，进一步包括：根据把电压波形测定手段 分别测定的所述电力开关设备的可动侧电压波形和固定侧电压波形相减得到的 极间电压，计测该极间电压振幅和极间电压零点的极间电压计测手段；在所述计 测的极间电压振幅变化时，预测振幅最小的期间及该期间的电压零点，把该零点 设定为合闸时刻的合闸时刻设定手段；目标断路点选择手段，同样考虑预设的预 起弧时间，设定从接通动作时间减去预起弧时间所得的合闸时间，使在该设定的 合闸时刻，断路器通电，同时从设定为由目前基准时刻经设定的合闸时间后来临 的合闸电角度中，选择1个时刻作为目标断路点。

因而，本发明具有下述效果：即使加至开关设备两端电压的周期偏离时，也 能抑制浪涌。

根据第8发明的相位控制开关装置，进一步包括：测定电力开关设备动作时 的缓冲压力变化特性及动作特性的动作特性测定手段；判定所述缓冲压力的上升 值和动作速度是否脱离预定的基准范围的判定手段；从过去的动作履历预测下次 缓冲压力特性和动作特性的动作特性预测手段；在预测下次动作特性超出预定范 围时，显示开关设备消耗部件更换检修时期及操作机构检修必要性的显示手段。 因而，不必对现状作周期性检查，只要在需要时作维护检查，可延长检查间隔和 降低故障率。

又，由于可预测短路故障电流的有效值，在超过断路器能力的过大断路电流 时断开，或在无电流零点时断开，因而具有可避免不能断路这种状况的效果。