发明创造名称：一种阻抗式低电压穿越检测装置开关操作过电压抑制方法
外观设计名称：
决定号：199008
决定日：2019-12-05
委内编号：1F280482
优先权日：
申请（专利）号：201510082523.X
申请日：2015-02-15
复审请求人：国家电网公司 中国电力科学研究院 国网河南省电力公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：孙毅
合议组组长：何晓兰
参审员：王晓萍
国际分类号：G01R31/08，G01R1/36
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求的技术方案与最接近的对比文件之间存在区别特征，而该区别特征属于本领域的公知常识，则该权利要求请求保护的技术方案相对于该对比文件和本领域公知常识的结合不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510082523.X，名称为“一种阻抗式低电压穿越检测装置开关操作过电压抑制方法”的发明专利申请。本申请的申请日为2015年02月15日，公开日为2016年10月05日，申请人为国家电网公司、中国电力科学研究院、国网河南省电力公司。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年01月09日发出驳回决定，驳回了本发明专利申请，其理由是：本申请权利要求1不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定中涉及如下1篇对比文件：
对比文件1：“真空断路器投切35kV并联电抗器的过电压仿真研究”，施纪栋，中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑，2014年第7期，第12-14页，41-43页，公开日为2014年7月15日。
驳回决定所依据的文本为：申请人于申请日提交的说明书附图图1-5、说明书摘要、摘要附图、说明书第1-84段，2018年10月25日提交的权利要求第1项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种阻抗式低电压穿越检测装置开关操作过电压抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：分析所述低电压穿越检测装置中开关过电压的阻容吸收特性；
步骤2：计算当开关断开时产生的过电压up；
步骤3：构建阻容过压抑制回路；
步骤4：将所述阻容过压抑制回路接入所述低电压穿越检测装置；
所述步骤1中分析开关过电压的阻容吸收特性包括：
步骤1-1：构建所述低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路；所述电路包括负荷电感LT、开关CB和电压源es；所述负荷电感LT和开关CB串联后连接于电压源es两端；所述负荷电感LT两端并联有电容CT，所述电容CT为负荷侧对地的等值电容；
步骤1-2：计算所述电容CT上储能值AC；
若在所述负荷电感LT的电流iL过零时断开所述开关，则所述储能值 UT为负荷电感LT两端的电压；
若在所述负荷电感LT的电流iL过零前断开所述开关，则所述储能值 ICH为开关断开时的截流；
所述步骤2中过电压up的计算公式为：
其中，所述CT为低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路中负荷侧对地的等值电容，LT为负荷电感，iL为流过负荷电感LT的电流，U0为开关断开瞬间电容CT两端的电压；
所述步骤3中阻容过压抑制回路包括串联的电阻R和电容C；
所述电容C的容值计算公式为：
其中，所述LT为低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路的负荷电感，iL为流过负荷电感LT的电流，U0为开关断开瞬间电容CT两端的电压，up为开关断开时由截流ICH产生的过电压；
所述电阻R的取值范围为50～100Ω；
所述步骤4中阻容过压抑制回路接入低电压穿越检测装置的短路点包括：
将所述阻容过压抑制回路中的电阻R与所述短路点或者测试点连接，所述电容C接地。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1公开的内容相比，区别特征在于：（1）权利要求1应用于阻抗式低电压穿越检测装置中；（2）电容C的计算方法；（3）将所述阻容过压抑制回路中的电阻R与所述短路点或者测试点连接，所述电容C接地；（4）电容上的储能值的表达式中各个参数的物理意义。上述区别都属于本领域的公知常识，权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人国家电网公司、中国电力科学研究院、国网河南省电力公司（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年04月23日向国家知识产权局提出了复审请求，未提交修改替换页。复审请求人认为：（1）没有证据说明对比文件1所说的经验与本申请电容计算公式之间有直接、必然或唯一的因果关系，本申请也对电容计算公式中的参数进行了限定。（2）与最接近的现有技术相比，本申请具有有益效果：①将开关分断过程中由于截流产生的过电压幅值和频率抑制在安全范围内，②优于避雷器，实现了过电压幅值的降低、降低了操作过电压的频率、加快了过电压的衰减时间，③降低了电抗器两端的电压差值、有效保护了并联电抗器匝间绝缘，降低了设备运行风险，④优于加大电抗器绝缘的方法，降低了成本，降低了尺寸。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月28日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年10月18日向复审请求人发出复审通知书，指出：相比于对比文件1，权利要求1具有区别：①权利要求1应用于阻抗式低电压穿越检测装置中，将所述阻容过压抑制回路中的电阻R或者与所述短路点连接，所述电容C接地；②电容C的容值计算公式为： ，其中，所述LT为低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路的负荷电感，iL为流过负荷电感LT的电流，U0为开关断开瞬间电容CT两端的电压，up为开关断开时由截流ICH产生的过电压。上述区别都属于本领域的公知常识，权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于复审请求人的意见，合议组认为：（1）首先，电容计算公式中的参数和对比文件1公开的过电压最大值计算公式中的参数含义一致，对比文件1的“当发生截流时，电源电压接近最大值Um”即权利要求1的开关断开瞬间电容CT两端的电压U0，对比文件1的截流电流I0即权利要求1的开关断开时的截流ICH，对比文件1的U即对比文件1的开关断开时由截流ICH产生的过电压up，电抗器L即权利要求1的负荷电感LT。其次，本申请计算公式（2）计算得出的电容值即为低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路中负荷侧对地的等值电容CT，这是一个低电压穿越检测装置计算公式（1）中的已知值，并且计算公式（2）是由计算公式（1）推导得出的，两个公式中使用的其他参数均是相同的，那么计算公式（2）实质上只是倒回去计算之前公式（1）中的已知值，计算结果是本领域技术人员可预知的。最后，本申请说明书的实施例中公开的第2步“计算当开关断开时产生的过电压up”中的计算过电压up的过程中需要CT值，且第3步“构建阻容过压抑制回路”中电容的计算结果0.lμF与对比文件1所公开的“根据实际厂家提供的资料，用于35kV电压等级RC阻容吸收器最为常用的参数为0.05μF/100Ω (记为参数一)。从增大电容值加强保护效果的角度，增加考虑0.lμF /100Ω(记为参数二)和0.2μF/50Ω(记为参数三)共三种参数的RC装置，进行保护效果比较”相符。（2）对于RC阻容吸收器的使用效果，对比文件1也有记载，如“阻容吸收器并联在线路中，增大的电容值一方面可以有效减小过电压的振荡频率，另一方面也可以分担部分过电压，对于相同的能量显然电容值越大过电压幅值越小，总的来说增加的电容可以同时抑制过电压的幅值与陡度。加入电阻则主要是为了加快LC振荡中的衰减过程，使得设备上的电压值迅速降低直至为零（参见第4.3.1节）”、“根据上表中的数据可以得到的结论有:①四星型避雷器不仅可以抑制相对地过电压，而且可以对相间过电压也有明显保护效果。②保护装置的安装位置影响保护效果:在母线侧安装四星型避雷器则无法保护负载侧与电抗器侧；在负荷侧安装四星型避雷器则无法保护母线侧，且并联电抗器侧的保护效果不佳；在电抗器侧安装四星型避雷器无法保护母线侧。③安装单支避雷器无法同时抑制母线侧、负荷侧、电抗器侧的过电压，因此保护安装方案中需要多个保护装置的组合使用（参见第4.2.2节）”，可见，将对比文件1的RC阻容吸收器应用于阻抗式低电压穿越检测装置中，所获得的如复审请求人所描述的技术效果都是可以预料得到的。
复审请求人于2019年11月21日提交了意见陈述书，未提交修改替换页。复审请求人认为：合议组认定的“根据阻抗式低电压穿越检测装置的实际特点以选择合适的RC容阻吸收器连接点”中“合适”概括度较高，在没有指出“特点”与“合适RC容阻吸收器连接点”之间具有直接或唯一联系的情况下，上述认定说服力不足；区别技术特征中的“电阻R与所述短路点或者测试点连接”和“所述电容Ｃ接地”是对本申请的进一步限定，在没有指出对比文件给出上述限定的直接且唯一的启示的情况下，上述认定说服力不足。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
在复审阶段复审请求人没有提交修改替换页，本复审决定所针对的文本与驳回决定所针对的文本相同，即：复审请求人于申请日提交的说明书附图图1-5、说明书摘要、摘要附图、说明书第1-84段，2018年10月25日提交的权利要求第1项。
关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求的技术方案与最接近的对比文件之间存在区别特征，而该区别特征属于本领域的公知常识，则该权利要求请求保护的技术方案相对于该对比文件和本领域公知常识的结合不具备创造性。
具体到本案：
权利要求1请求保护一种阻抗式低电压穿越检测装置开关操作过电压抑制方法，与本申请属于相同的过电压检测技术领域的对比文件1分析了过电压机理，并针对保护装置RC容阻吸收器制定的多种不同保护方案进行仿真计算以研究其过电压保护效果，具体公开了（参见第3-4章）：
对于本次研究对象，并联电抗器线路主要以电容和电感参数为主，这使得回路的电流和电压不能发生突变。发生截流现象时，电感内储存的能量向负荷侧的相对地以及相间电容充电。由于电容值一般较小，因此可能引起较高幅值的过电压。等效电路图如图3-1所示:并联电抗器流过的电流是感性电流，该电流之后电源电压90度，当发生截流时，电源电压接近最大值Um。设断路器开断电抗器时截流电流为I0，相应的有电抗器中储存的磁场能量为 ，回路电容中储存的能量为 。当断路器断开后，上述能量在LC回路中发生振荡过程。当回路中所有的能量都转化为电容上的电场能量时，可以得到可能出现的过电压最大值：
电磁振荡频率可以按下式估算:
这是一种不考虑损耗、将线路完全看做电感与电容串联的估算，认为负载两端出现的浪涌电压为等幅振荡，磁场中的能量某一瞬间都全部转化为电场能量，而实际中设备运行时是有损耗的，过电压幅值要比计算值小。
RC阻容吸收器的电气结构比较简单，每一相都由电阻和电容器串联而成。阻容吸收器并联在线路中，增大的电容值一方面可以有效减小过电压的振荡频率，另一方面也可以分担部分过电压，对于相同的能量显然电容值越大过电压幅值越小，总的来说增加的电容可以同时抑制过电压的幅值与陡度。加入电阻则主要是为了加快LC振荡中的衰减过程，使得设备上的电压值迅速降低直至为零。
根据调研，目前还没有专门针对RC组容器参数做出统一规定的国家标准或者电力行业标准，实际厂家生产时主要参考的是GB311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》以及GB11024.1-2001《标称电压1KV以上甲流电力系统共用并联电容器》。因此RC阻容吸收器的电容电阻在不同的电压等级和不同的应用场合下应该取值为多少没有明确可靠的计算方法，一般来说都是依靠经验确定。根据实际厂家提供的资料，用于35kV电压等级RC阻容吸收器最为常用的参数为0.05μF/100Ω (记为参数一)。从增大电容值加强保护效果的角度，增加考虑0.lμF /100Ω(记为参数二)和0.2μF/50Ω(记为参数三)共三种参数的RC装置，进行保护效果比较。
为了比较三种不同参数RC装置的保护效果，对其安装在母线侧、真空断路器负载侧、并联电抗器侧三处的保护效果分别进行了仿真计算。
RC阻容吸收器的电容电阻在不同的电压等级和不同的应用场合下应该取值为多少没有明确可靠的计算方法，一般来说都是依靠经验确定。根据实际厂家提供的资料，用于35kV电压等级RC阻容吸收器最为常用的参数为0.05μF/100Ω。
将对比文件1的技术方案与本申请的权利要求1的技术方案进行整体比对：对比文件1的3.1.2节“载流过电压”对应于权利要求1的步骤1和步骤2，其中，图3-1公开的并联电抗器等值回路对应于权利要求1的“步骤1-1：构建所述低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路；所述电路包括负荷电感LT、开关CB和电压源es；所述负荷电感LT和开关CB串联后连接于电压源es两端；所述负荷电感LT两端并联有电容CT，所述电容CT为负荷侧对地的等值电容”，图3-1中的电源AC即权利要求1的电压源es，电抗器L即权利要求1的负荷电感LT，开关即权利要求1的开关CB，负荷侧的相对地以及相间电容即权利要求1的负荷侧对地的等值电容CT，对比文件1公开的“并联电抗器流过的电流是感性电流，该电流之后电源电压90度，当发生截流时，电源电压接近最大值Um。设断路器开断电抗器时截流电流为I0，相应的有电抗器中储存的磁场能量为 ，回路电容中储存的能量为”，由于在电抗器L的电流过零前断开开关时，电抗器L中的电流可以以电容为回路继续流通，对电容进行充电，将电感中的磁能转换为电容中的电能，此时截流过电压可根据磁场和电场能量的转化求出，因此其对应于权利要求1的“步骤1-2：计算所述电容CT上储能值AC；若在所述负荷电感LT的电流iL过零时断开所述开关，则所述储能值 UT为负荷电感LT两端的电压；若在所述负荷电感LT的电流iL过零前断开所述开关，则所述储能值 ICH为开关断开时的截流”，其中，“当发生截流时，电源电压接近最大值Um”即权利要求1的“若在所述负荷电感LT的电流iL过零时断开所述开关”时，负荷电感LT两端的电压UT，截流电流I0即权利要求1的开关断开时的截流ICH，；对比文件1公开的“当断路器断开后，上述能量在LC回路中发生振荡过程。当回路中所有的能量都转化为电容上的电场能量时，可以得到可能出现的过电压最大值：”对应于权利要求1的“所述步骤2中过电压up的计算公式为： ，所述CT为低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路中负荷侧对地的等值电容，LT为负荷电感，iL为流过负荷电感LT的电流，U0为开关断开瞬间电容CT两端的电压”，其中，截流电流I0即权利要求1的流过负荷电感LT的电流iL，“当发生截流时，电源电压接近最大值Um”，此时的Um也是负荷侧的相对地以及相间电容两端的电压，因此，Um即为开关断开瞬间电容CT两端的电压U0；对比文件1公开的“为了比较三种不同参数RC装置的保护效果，对其安装在母线侧、真空断路器负载侧、并联电抗器侧三处的保护效果分别进行了仿真计算”对应于权利要求1的“步骤3：构建阻容过压抑制回路；步骤4：将所述阻容过压抑制回路接入所述低电压穿越检测装置”，其中，RC装置即权利要求1的包括串联的电阻R和电容C的阻容过压抑制回路，对比文件1公开的“用于35kV电压等级RC阻容吸收器最为常用的参数为0.05μF/100Ω (记为参数一)。从增大电容值加强保护效果的角度，增加考虑O.lμF /100Ω(记为参数二)和0.2μF/50Ω(记为参数三)共三种参数的RC装置，进行保护效果比较”中的“100Ω”和“50Ω”为权利要求1的“电阻R的取值范围为50～100Ω”的端点；对比文件1公开的“为了比较三种不同参数RC装置的保护效果，对其安装在母线侧、真空断路器负载侧、并联电抗器侧三处的保护效果分别进行了仿真计算”对应于权利要求1的“将所述阻容过压抑制回路中的电阻R与测试点连接，所述电容C接地”，其中的并联电抗器侧对应于权利要求1的测试点。
相比于对比文件1，权利要求1具有区别：①权利要求1应用于阻抗式低电压穿越检测装置中，将所述阻容过压抑制回路中的电阻R或者与所述短路点连接，所述电容C接地；②电容C的容值计算公式为： ，其中，所述LT为低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路的负荷电感，iL为流过负荷电感LT的电流，U0为开关断开瞬间电容CT两端的电压，up为开关断开时由截流ICH产生的过电压。
基于上述区别，权利要求1实际要解决的技术问题是：如何对阻抗式低电压穿越检测装置提供过电压保护，如何确定RC装置中C的取值。
对于上述区别①，由于对比文件1公开了针对保护装置RC容阻吸收器对过电压保护效果的仿真研究，而过电压问题普遍存在于电网系统的开关操作、雷击等各种情况中，同样阻抗式低电压穿越检测装置中也存在开关操作引起过电压的技术问题，因此，将对比文件1公开的RC容阻吸收器对过电压保护的技术方案应用到阻抗式低电压穿越检测装置中，这种应用对于本领域技术人员来说不需要付出创造性，同时本领域技术人员可以根据阻抗式低电压穿越检测装置的实际特点以选择合适的RC容阻吸收器连接点，短路点的选择对于本领域技术人员来说也不需要付出创造性。
对于上述区别②，对比文件1公开了（参见第4.3.1节电阻电容值的选取）“RC阻容吸收器的电容电阻在不同的电压等级和不同的应用场合下应该取值为多少没有明确可靠的计算方法，一般来说都是依靠经验确定”和“增大的电容值一方面可以有效减小过电压的振荡频率，另一方面也可以分担部分过电压，对于相同的能量显然电容值越大过电压幅值越小，总的来说增加的电容可以同时抑制过电压的幅值与陡度”且对比文件1中也公开了常见参数选值有0.05μF、0.lμF、0.2μF，可见本领域技术人员对于电容值的选取既有原理上的支撑又有实践上的选取经验，而权利要求1公开的电容计算公式在对比文件1公开的过电压最大值“”的基础上经过等式两边平方运算等基本运算就可以得到，且权利要求1的电容计算公式所计算出的电容值即为低电压穿越检测装置中开关投切负荷的等效电路中负荷侧对地的等值电容CT，这是一个已知值，因此，权利要求1的电容选取方式对于本领域技术人员来说也是不需要付出创造性劳动的。
由此可见，在对比文件1的基础上结合和本领域公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，因此，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于复审请求人的意见，合议组认为：
在对比文件1公开了“为了比较三种不同参数RC装置的保护效果，对其安装在母线侧、真空断路器负载侧、并联电抗器侧三处的保护效果分别进行了仿真计算”，即其公开了权利要求1的“将所述阻容过压抑制回路中的电阻R与测试点连接，所述电容C接地”，其中的并联电抗器侧对应于权利要求1的测试点，在这种情况下，区别特征“将所述阻容过压抑制回路中的电阻R或者与所述短路点连接，所述电容C接地”与对比文件1的上述公开内容的区别仅在于RC容阻吸收器连接点不同，这对于本领域技术人员来说，选择短路点作为RC容阻吸收器的连接点是可以根据实际情况进行设定的，而这里的实际情况包括要检测的位置、安装的方便、测试点的选择等常见的检测因素。
因此，复审请求人的上述意见合议组不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年01月09日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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