[发明专利]具有改进的重闭合功能的断路器

说明书

技术领域

本发明一般涉及供电系统的领域。本发明更特别地涉及用于保护电力线的断路器以及操作断路元件并在断路器中执行的方法。

背景技术

当今的在供电系统的电力线上提供的断路器不仅配备有断路元件，即将电力线从电源断开的元件，它们还配备有故障检测能力。从而它们检测电力线上的故障并随后断开断路元件。

此外，断路器经常配备重闭合功能。这意味着在检测到故障例如低阻抗而断开断路元件之后，在过了预定的断开时间间隔之后再次闭合断路元件，其中该时间间隔的长度取决于电源中使用的频率。在50Hz的供电频率的情况下，其通常大约半秒长。如果在那时故障还存在，即是永久性故障，断路元件再次断开并且此后保持断开直到故障被移除。这样的故障移除通常由维修人员执行，并且可能因此而花费较多的时间。这样的重闭合的原因是很多故障是临时性的，即具有瞬态的本质，并且在一段时间之后将消失。这例如在闪电击中电力线的情况下会是如此。为了不让电力失去太长的时间，有利的是重闭合断路元件以使得在故障不再存在时电源可以恢复。

WO2007/114566给出了断路器的一个示例，其可用于这样的常规断路器操作。

然而，如果故障是永久性故障，例如如果电力线掉到了地上，则重闭合将只会导致再次立即断路。在这样的永久性故障的情况下断开和闭合断路器元件对于电力系统中的设备是费力的。它们通常没有被定制用于延长的或者重复的暴露在这样的永久性故障中存在的电流和/或电压水平下，特别是如果故障是接地故障。因而，它们可能由于这样的故障而损坏。这样的永久性故障还可能对供电系统有非常严重的影响。故障可能作为可能触发敏感设备的电压突然降低或者下跌而扩散到电力系统的很大区域上。复原设备和电力网络所需的工作是严重担心的问题。另外，断路器可能损坏。

因此所关心的是，在永久性故障的情况下不执行断路器中的重闭合而对临时性故障仍然使用重闭合功能。

同时在断路元件断开时很难确定故障是永久性的还是临时性的，因为确定故障类型时通常使用电力线的电流和电压。当断路器断开了与电源的连接时，就不可能测量这些电流和电压。

DE 3429150描述了将具有音频的信号注入电力线用于确定在将该电力线投入使用之前不存在安全接地的原理。此处，通过测量电力线返回的信号的功率，来检查电力线的接地。

因此有利的是，提供断路器的改进的重闭合功能，其中有可能将临时性故障与永久性故障区分开来，以便不对电力系统中使用的设备施加不必要的应变。

发明内容

因此，本发明针对提供断路器中改进的断路功能。

本发明基于如下的一般概念，即将在主频率的测试信号注入电力线，该电力线已经由断路元件从电源断开，测量对于该测试信号的响应并将其用于确定电力线的到地阻抗。接着分析该阻抗并基于该分析确定临时性或者永久性故障。如果故障被确定为临时性故障，则进行断路元件的重闭合，否则断路元件保持断开。

因此，本发明的目的之一是提供用于保护电力线的断路器，其具有改进的断路功能。

根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于保护电力线的断路器而得以解决，该断路器包括：

用于将电力线从电源断开的断路元件，以及

控制单元，布置为

-检测电力线上的故障，

-基于所述检测到的故障断开断路元件，该断开使预定的断开时间间隔开始，

-向所述电力线中注入在主频率的测试信号，

-测量电力线中的响应电压和响应电流，其中响应电压和响应电流由测试信号引起，

-从响应电压和响应电流确定电力线的到地阻抗，

-在所述断开时间间隔期间分析电力线的到地阻抗，所述分析包括将该到地阻抗与参考阈值比较，

基于分析的到地阻抗，确定电力线的永久性故障或者临时性故障，

如果故障被确定为是临时性故障，则在该断开时间间隔期满之后，重闭合断路元件，以及

如果故障被确定为是永久性故障，则在该断开时间间隔期满之后，保持断路元件断开。

根据本发明的另一方面提供了一种通过断路器来操作提供在电力线中的断路元件的方法，该方法具有改进的断路功能。

根据本发明的第二方面，该目的通过一种操作断路元件并在断路器中执行的方法而得以解决，该方法包括如下步骤：

-检测电力线上的故障，

-断开断路元件，该断开使预定的断开时间间隔开始，

-向所述电力线中注入在主频率的测试信号，

-测量所述电力线中的响应电压和响应电流，其中响应电压和响应电流由测试信号引起，