一种高压开关及其控制方法技术

技术编号:18670629 阅读:19 留言:0更新日期:2018-08-14 21:03
本发明专利技术涉及一种高压开关及其控制方法,将高压开关的分闸行程和/或合闸行程划分成至少两个区间;设置绕组所受力的方向控制高压开关进行分闸或合闸动作;并在每个区间内设置不同大小的绕组所受力控制不同的高压开关进行分合闸动作的速度;而且,分闸行程或者合闸行程初始阶段所在区间绕组所受力大于结束阶段所在区间绕组所受力。本发明专利技术针对不同电压等级产品,调整不同的参变量,即根据需求,在每个区间设置不同的绕组所受力的方向和大小,使得无需针对不同电压等级高压开关的机械特性设计不同的磁力机构,从而满足了不同电压等级产品机械特性差异化的要求,实现了不同高压开关的差异化定制。

A high voltage switch and its control method

The invention relates to a high-voltage switch and its control method, which divides the opening stroke and/or closing stroke of a high-voltage switch into at least two sections, sets the direction of the force on the winding to control the opening or closing action of the high-voltage switch, and sets the winding of different sizes in each section to control the entry of the high-voltage switch. Moreover, the force on the windings in the initial stage of the trip or the trip is greater than that on the windings in the end stage. The invention adjusts different parameter variables according to different voltage grade products, that is, according to the demand, different direction and magnitude of winding force are set in each section, so that different magnetic mechanisms are not designed according to the mechanical characteristics of different voltage grade high voltage switches, thus meeting the mechanical characteristics of different voltage grade products. The requirement of differentiation realizes differential customization of different high-voltage switches.

【技术实现步骤摘要】
一种高压开关及其控制方法
本专利技术属于高电压电力工程
,具体涉及一种高压开关及其控制方法。
技术介绍
自20世纪90年代以来,为了加快我国电力工业的发展速度,实现配电网的自动化,满足用户对电能质量的需求,各电力公司相继加大了对配电网的投资力度。高压断路器作为电网中最重要的开关设备,它能够在电网出现短路故障时及时完成开断动作并切除故障,保证电网安全可靠运行,所以,高压断路器的可靠性和智能化对电力系统的稳定性和自动化程度具有重要意义。其中,操作机构是高压断路器的核心动作部件,需满足可靠性、速动性等要求。传统的操动机构有弹簧操动机构、永磁操动机构等。弹簧操动机构依靠储能弹簧来使断路器动作,通过释放弹簧的势能来完成合闸、分闸操作;虽然其分合闸的可靠性较高,但其机械结构复杂、故障率高,运动过程不可控。永磁操动机构凭借其结构简单、运行免维护、操作可靠性高等优点被广泛应用于中压领域断路器,但其存在退磁现象,出力不足,并且由于其自身结构限值,无法实现长行程设计,因此永磁机构难以用于高压领域。永磁机构是对传统电磁操作机构进行改进发展而来的,它采用一种新的原理和结构,依靠永磁材料来实现分、合闸位置的保持功能,无需锁扣和脱扣装置。永磁机构的动作部件比较少,降低了动作时间的分散性和操作的不可控性。如图1、2所示为磁力机构本体的主要部件示意图。其中,11、13、15、16为永磁体,且永磁体11和永磁体13、永磁体15和永磁体16的磁极布置位置相反。12为绕组,14为固定隔板,17为外结构框架。永磁体11和永磁体13之间形成平行磁场,永磁体15和永磁体16之间形成平行磁场,磁场的方向分别如图1、2所示。绕组通电流时可以在磁场中产生安培力,依靠安培力来完成分、合闸动作。一般来说,不同电压等级的高压开关磁力机构的分合闸所需的操作功不一样,为了满足产品机械特性的要求,通常针对不同电压等级的高压开关产品设计不同的磁力机构和相应的控制电路,产品的可移植性较差,也不能实现精确控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高压开关及其控制方法,用以解决现有技术中需要设置不同的磁力机构来实现不同高压开关的控制的问题。为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案为:本专利技术的一种高压开关的控制方法,包括如下步骤:将高压开关的分闸行程划分成至少三个区间,包括分闸前期、分闸中期和分闸后期;所述分闸前期绕组所受力大于分闸中期绕组所受力,分闸中期绕组所受力大于分闸后期绕组所受力;分闸中期包括高压开关运动至刚分点的时间点;将高压开关的合闸行程划分成至少三个区间,包括合闸前期、合闸中期和合闸后期;所述合闸前期绕组所受力大于合闸中期绕组所受力,合闸中期绕组所受力大于合闸后期绕组所受力;合闸中期包括高压开关运动至刚合点的时间点;分闸行程中绕组所受力与合闸行程中绕组所受力方向相反。进一步地,通过控制通过绕组电流的方向来控制绕组所受力的方向,通过控制通过绕组电流的大小来控制绕组所受力的大小;分闸前期通过绕组电流大于分闸中期通过绕组电流,分闸中期通过绕组电流大于分闸后期通过绕组电流;合闸前期通过绕组电流大于合闸中期通过绕组电流,合闸中期通过绕组电流大于合闸后期通过绕组电流;分闸行程中通过绕组电流的方向与合闸行程中通过绕组电流的方向相反。进一步地,通过PWM控制方式来改变通过绕组电流的方向和大小;分闸前期PWM占空比大于分闸中期PWM占空比,分闸中期PWM占空比大于分闸后期PWM占空比;合闸前期PWM占空比大于合闸中期PWM占空比,合闸中期PWM占空比大于合闸后期PWM占空比。本专利技术的一种高压开关,包括磁力机构,所述磁力机构包括绕组驱动电路、永磁体和设置在永磁体内部的绕组,所述绕组驱动电路用于为绕组提供驱动力;驱动所述绕组将高压开关的分闸行程划分成至少三个区间,包括分闸前期、分闸中期和分闸后期;所述分闸前期绕组所受力大于分闸中期绕组所受力,分闸中期绕组所受力大于分闸后期绕组所受力;分闸中期包括高压开关运动至刚分点的时间点;驱动所述绕组将高压开关的合闸行程划分成至少三个区间,包括合闸前期、合闸中期和合闸后期;所述合闸前期绕组所受力大于合闸中期绕组所受力,合闸中期绕组所受力大于合闸后期绕组所受力;合闸中期包括高压开关运动至刚合点的时间点;分闸行程中绕组所受力与合闸行程中绕组所受力方向相反。进一步地,所述绕组驱动电路为电流控制电路,用于为绕组提供大小、方向可变的电流,使得:分闸前期通过绕组电流大于分闸中期通过绕组电流,分闸中期通过绕组电流大于分闸后期通过绕组电流;合闸前期通过绕组电流大于合闸中期通过绕组电流,合闸中期通过绕组电流大于合闸后期通过绕组电流;分闸行程中通过绕组电流的方向与合闸行程中通过绕组电流的方向相反。进一步地,所述电流控制电路包括H桥式斩波电路,所述H桥式斩波电路的电源端用于连接电源,负载端用于连接磁力机构的绕组;还包括用于输出PWM波以控制H桥式斩波电路中的开关管的PWM发生单元,使得:分闸前期PWM占空比大于分闸中期PWM占空比,分闸中期PWM占空比大于分闸后期PWM占空比;合闸前期PWM占空比大于合闸中期PWM占空比,合闸中期PWM占空比大于合闸后期PWM占空比。进一步地,所述PWM发生单元包括控制器和驱动电路。进一步地,所述开关管的两端反向并联有二极管。进一步地,所述开关管为IGBT。进一步地,所述H桥式斩波电路的电源端还并联有支撑电容。本专利技术的有益效果:本专利技术的高压开关的控制方法,对分合闸曲线进行分区间控制,即通过改变绕组所受力的方向来对高压开关进行分闸或者合闸进行控制;并在每个区间内设置不同大小的绕组所受力来对不同的高压开关的分合闸速度进行控制。针对不同电压等级产品,调整不同的参变量,即根据需求,在每个区间设置不同的绕组所受力的方向和大小,使得无需针对不同电压等级高压开关的机械特性设计不同的磁力机构,从而满足了不同电压等级产品机械特性差异化的要求,实现了不同高压开关的差异化定制。进一步地,采用PWM控制方式来实现,即设置不同的PWM占空比来控制开关管的导通与关断顺序,进而改变通过绕组电流的方向和大小。该方法实现简单可靠,具有较强的实用价值。本专利技术的高压开关,包括磁力机构,磁力机构包括绕组和绕组驱动电路,该绕组驱动电路采用上述控制方法来实现对不同高压开关的差异化定制。进一步地,通过控制H桥式斩波电路中的开关管的导通、关断顺序,来改变流经绕组电流的方向,利用永磁体之间产生的磁场,改变绕组两侧产生的安培力的方向,实现对绕组运动方向的控制,从而可实现分、合闸动作。而且,改变PWM发生单元输出PWM占空比,来调节流经绕组的电流大小,进而调节绕组两侧所受安培力的大小,实现对绕组运动速度的控制。综合来说,可实现精确控制分、合闸动作的速度。该控制电路结构简单、实用,通过该控制电路可实现对分、合闸行程中的不同速度、位移的精确控制,从而满足不同电压等级高压开关磁力机构机械特性的要求。附图说明图1是电流方向为顺时针方向时磁力机构本体的主要部件示意图;图2是电流方向为逆时针方向时磁力机构本体的主要部件示意图;图3是电流方向为顺时针方向时绕组驱动电路的驱动和控制示意图;图4是电流方向为逆时针方向时绕组驱动电路的驱动和控制示意图;图5是分闸行程曲线图;图6是合闸行程曲线图本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高压开关的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:将高压开关的分闸行程划分成至少三个区间,包括分闸前期、分闸中期和分闸后期;所述分闸前期绕组所受力大于分闸中期绕组所受力,分闸中期绕组所受力大于分闸后期绕组所受力;分闸中期包括高压开关运动至刚分点的时间点;将高压开关的合闸行程划分成至少三个区间,包括合闸前期、合闸中期和合闸后期;所述合闸前期绕组所受力大于合闸中期绕组所受力,合闸中期绕组所受力大于合闸后期绕组所受力;合闸中期包括高压开关运动至刚合点的时间点;分闸行程中绕组所受力与合闸行程中绕组所受力方向相反。

【技术特征摘要】
1.一种高压开关的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:将高压开关的分闸行程划分成至少三个区间,包括分闸前期、分闸中期和分闸后期;所述分闸前期绕组所受力大于分闸中期绕组所受力,分闸中期绕组所受力大于分闸后期绕组所受力;分闸中期包括高压开关运动至刚分点的时间点;将高压开关的合闸行程划分成至少三个区间,包括合闸前期、合闸中期和合闸后期;所述合闸前期绕组所受力大于合闸中期绕组所受力,合闸中期绕组所受力大于合闸后期绕组所受力;合闸中期包括高压开关运动至刚合点的时间点;分闸行程中绕组所受力与合闸行程中绕组所受力方向相反。2.根据权利要求1所述的高压开关的控制方法,其特征在于,通过控制通过绕组电流的方向来控制绕组所受力的方向,通过控制通过绕组电流的大小来控制绕组所受力的大小;分闸前期通过绕组电流大于分闸中期通过绕组电流,分闸中期通过绕组电流大于分闸后期通过绕组电流;合闸前期通过绕组电流大于合闸中期通过绕组电流,合闸中期通过绕组电流大于合闸后期通过绕组电流;分闸行程中通过绕组电流的方向与合闸行程中通过绕组电流的方向相反。3.根据权利要求2所述的高压开关的控制方法,其特征在于,通过PWM控制方式来改变通过绕组电流的方向和大小;分闸前期PWM占空比大于分闸中期PWM占空比,分闸中期PWM占空比大于分闸后期PWM占空比;合闸前期PWM占空比大于合闸中期PWM占空比,合闸中期PWM占空比大于合闸后期PWM占空比。4.一种高压开关,包括磁力机构,所述磁力机构包括绕组驱动电路、永磁体和设置在永磁体内部的绕组,其特征在于,所述绕组驱动电路用于为绕组提供驱动力;驱动所述绕组将高压开关的分闸行程划分成至少三个区间,包括分闸前期、分闸中期和分闸后期;所述分闸前期绕组所受力大于分闸中期...

【专利技术属性】
技术研发人员:毛志宽许家源邓渊钟建英韩国辉刘宇何大伟何保营钱凯苑国旗王增刚王双盾
申请(专利权)人:平高集团有限公司国家电网公司国网宁夏电力公司检修公司
类型:发明
国别省市:河南,41

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