[发明专利]一种新型10kV开关装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统或高电压应用领域，具体涉及一种新型10kV开关装置及其控制方法。

背景技术

随着电力工业和应用技术的发展，现代电力应用对电能质量和供电可靠性水平提出了更高的要求。以往电力系统无功功率调节和电压水平稳定控制主要采用同步调相机和并联电容器组，二者在应用上各有优缺点。同步调相机无功功率可以连续调节，其不但可以发出无功功率也可以在一定范围内吸收无功功率，功率和电压调整效果较好；同步调相机属于旋转电气设备，结构较复杂、运行维护工作量大、投资大。电力电容器结构简单，投资费用低，但是其不能连续调节所发出的无功功率值，而且其无功补偿容量与安装位置电压平方成比例，当无功不足电压下降时由电容器组起到的无功和电压调节作用受限，更主要的缺点是在电容器投切过程中容易产生过电压和合闸涌流，产生的过电压和涌流对补偿电容器本身以及系统中邻近的其它电气设备将产生冲击，影响设备的使用寿命，甚至造成电容器组的烧损和其它电气设备的损坏，进而造成系统故障，影响正常的生产和生活。

近年来出现的静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(SVG)和静止无功补偿装置(STACOM)虽让能够较好的满足无功功率补偿的应用需要，但是其控制系统复杂、运行维护条件较高，采用的控制开关为电力电子器件，在电压等级较高、工作电流较大的场合需要对各电力电子开关串并联组合作为控制开关，这种情况下将大大增加投资成本和控制系统的复杂程度，对装置的过压、过流和过温保护提出十分苛刻的要求。基于以上论述，本发明提出一种兼具电力电子开关控制精确和机械开关耐压、通流能力大优点的高性能、低成本高可靠性的组合开关装置和电力无功补偿应用方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型10kV开关装置及其控制方法，其可以实现高压、大电流的低成本高精度应用。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：

本发明一种新型10kV开关装置，包括开关装置本体，其特征在于：所述开关装置本体主要由组合开关模块单元、三相电流互感器、三相电压互感器和开关操作智能控制器组成；

组合开关模块单元包括高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关，其中真空隔离开关和电力电子开关相互串联后，与高压真空断路器相并联，高压真空断路器的两端分别作为开关装置本体的两端串接于待控主电路上；高压真空断路器用于承载关合和分断操作时的动态电流以及正常工作时的负荷电流；电力电子开关用于精确控制待控主电路关合和分断时刻、短时承载待控主电路电流；真空隔离开关用于配合高压真空断路器和电力电子开关工作；

三相电压互感器测量待控主电路上电压信号，三相电流互感器测量待控主电路上电流信号，三相电压互感器和三相电流互感器的输出端分别与开关操作智能控制器的输入端相连；三相电压互感器和三相电流互感器分别将其实时检测的待控主电路的工作电压和工作电流送入开关操作智能控制器；

开关操作智能控制器的输出端分别连接高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关的控制端；开关操作智能控制器实时跟踪待控主电路的工作电压相位和工作电流相位，并根据组合开关模块单元的拓扑结构和控制策略实现组合开关模块单元中的高压真空断路器和真空隔离开关分、合闸控制、及电力电子开关导通截止控制。

上述方案中，所述开关操作智能控制器包括智能测控单元和核心处理器单元；其中

智能测控单元包括电压调理模块、电流调理模块和驱动模块；三相电压互感器经由电压调理模块与核心处理器单元的输入端相连，三相电流互感器经由电流调理模块与核心处理器单元的输入端相连，核心处理器单元的输出端经由驱动模块与组合开关模块单元相连；智能测控单元负责待控主电路工作电压和工作电流的转换和后续信号调理，以及组合开关模块单元的高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关的合闸控制；

核心处理器单元包括数字信号处理器和可编程逻辑处理器，数字信号处理器和可编程逻辑处理器之间通过双口随机存取存储器相连；可编程逻辑处理器负责模数转换期间的时序逻辑控制，及将采集到的三相工作电流、三相工作电压和其它模拟信号通过双口随机存取存储器供数字信号处理器读取和进程后续分析处理；数字信号处理器完成采集信号的预处理、电压和电流数值计算、及主电路工作电压相位和工作电流相位跟踪比对。