一种配电用断路器制造技术

本发明专利技术属于配电网电流开关领域，尤其涉及一种配电用断路器。本发明专利技术的断路器充分利用永磁驱动结构来实现断路器的主要功能，进而简化断路器的结构，减少设备零部件数目，降低复杂性，提高断路器的稳定性，降低其制造成本，结合电磁控制及电路控制系统实现了断路器静触头与动触头之间的位置关系、合闸/分闸操作的控制因素的自适应控制以及自我调节，当断路器在使用过程中因为触头间磨损等各种原因导致稳定状态的结构及控制因素变化之后能够随之调节更改，保证断路器长期使用后仍保证其功能完整有效。

【技术实现步骤摘要】
一种配电用断路器
本专利技术属于配电网电流开关领域，尤其涉及一种配电用断路器。
技术介绍
断路器适用于配电网中控制电流的开关型设备，断路器通过人工操作或者机械控制等进行动作，进而实现快速接通或者断开，通常断路器用于在电力系统故障时快速切断输电线路进而防止电网故障范围扩大，降低损害度。断路器的主体结构包括灭弧装置、操作装置以及安装架等，灭弧装置用于消除在断路器接通或者断开瞬间产生的电弧，防止断路器被电弧破坏，随着各种灭弧技术的发展，灭弧装置延伸出各种如真空灭弧、油路灭弧、压缩空气灭弧、磁吹灭弧等灭弧方案和设备，各类不同的灭弧装置能够适应电网中各种环境需求，且效果稳定，保证了断路器的安全运行，虽然如此，但电力网中的断路器依然是各类电网元器件及设备中较为薄弱的一节，断路器故障是电网各类故障源中重要部分，究其原因，主要是由于操作机构的不稳定性导致，由于断路器需要足够的开断能力，且在开端过程中冲击力大，速度快，对操作装置的结构和功能都具有较高的要求，由于现有技术的限制，人们不得不通过增加结构零件或者使用复杂的机构来保证其功能，其代价是操作装置的稳定性降低，降低了通断器的使用性能。
技术实现思路
本专利技术创造的目的在于，提供一种具有新型操作装置及控制结构的配电断路器，该断路器及操作装置具有良好的操作性能，且能够根据断路器使用过程中的结构改变进行自适应修正，保证断路器始终具有较佳的使用性能。为实现上述目的，本专利技术创造采用如下技术方案。本专利技术的一种断路器，包括灭弧装置、操作装置、反馈装置以及控制装置；所述灭弧装置包括灭弧室，以及设于灭弧室内的动触头和静触头，所述静触头固定于灭弧装置，所述动触头可活动的设于静触头相对位置灭弧装置通过动触头和静触头的接触实现线路的接通，通过动触头与静触头的离开实现线路的断开，所述动触头一端从灭弧装置中延伸出形成动接触杆；所述操作装置包括永磁机构，永磁结构包括一个活动杆，活动杆的上端固定连接至接触杆，活动杆的下端设有台阶轴，台阶轴上从上至下依次套设有内径与台阶轴相适应的定位套、永磁环，台阶轴最下端旋有固定螺母以将定位套、永磁环固定在台阶轴上，活动杆的中间设有套设有筒状的线圈环，线圈环上依次缠绕有合闸线圈以及分闸线圈，线圈环的内径大于永磁环外径，所述定位套和永磁环可以随活动杆一起插入线圈环的内腔中，线圈环外外部设有保护壳，保护壳上设有供活动杆和永磁环移动的孔道；所述保护壳上还设有限位板，限位板设于永磁环下方以防止定位套、永磁环及活动杆从线圈环中完全脱出；所述反馈装置包括位移传感器，所述位移传感器用于检测活动杆沿其长度方向(即活动杆运动方向)的位移变化，所述位移传感器检测活动杆位置信号并将其转换为脉冲信号；反馈装置还包括用于对线圈驱动信号进行采样的驱动信号采集模块，所述驱动信号采集模块采集的信号包括分闸/合闸线圈的驱动电压/电流信号；所述控制装置包括，DSP模块、电源模块、储能模块；所述DSP模块至少包括处理器、比较器、编码器脉冲通道、模数转换单元；所述处理器单元中包含合闸/分闸操作中的各类数据之间对应或转化的逻辑关系；所述比较器包括多组全比较单元；所述电源模块包括用于为DSP模块、信号采样等各部件提供直流电的直流电源；所述储能模块用于为分、合闸操作提供能源，包括由多个电容并联组成的储能电容组，设于储能电容组与交流电源之间的整流桥，连接储能电容组以及合闸/分闸线圈的驱动电路。在合闸过程中，所述DSP模块中的处理器单元根据控制程序发出合闸信号并控制储能模块经过驱动电路向合闸线圈通入最大正向电流，受电磁吸引的永磁环移动并带动活动杆及动触头进行合闸操作，在动触头与静触头之间的间距(该距离由反馈装置中的位移传感器检测得到)缩小到达预设的减速启动阀值，处理器单元中断合闸信号并发出减速信号，分闸线圈中通入最大正向电流使动触头减速直至动触头与静触头接触或其间距到达一个较小的合闸终止阀值，处理器发出保持信号，合闸线圈中通入最大正向电流使动触头与经出头之间保持最大压力以抑制合闸跳动，保持信号持续至合闸动作结束。在分闸过程中，所述DSP模块中的处理器单元根据控制程序发出分闸信号，储能电容经驱动电路向分闸线圈中通入最大正向电流，永磁体受排斥力作用向下移动，并带动活动杆以及动触头移动进行分闸操作，当动触头与经出头之间的距离达到或者接近预设灭弧阀值，处理器终端分闸信号并发出着陆信号，合闸线圈中通入最大正向电流直至活动杆移动最最大分闸位置并中止着陆信号。所述合闸/分闸操作中使用的阀值根据操作机构保存一定裕量前提下经过实验调试得到，所述阀值至少确保合闸/闸操作的可行性，即要使动触头与静触头在合闸操作中能够有效接触，在分闸操作中达到灭弧安全距离(指分闸电弧完全熄灭的距离)；所述反馈装置定期对合闸/分闸操作的执行过程中活动杆的实际位置/运动状态、相应状态下的合闸和分闸操作中的电流/电压/持续时间等参数进行记录和保存，并将其传递至处理器单元进行对比分析后将其转化为新的阀值数据并代替现有阀值数据进行保存，在下一次的合闸/分闸操作中使用新的阀值数据直至再次更新。较优地，所述储能模块还包括设于交流电源和储能电容组之间，且与整流桥串联的热敏电阻。热敏电阻能够在储能模块充放电瞬间实现过热保护，防止储能模块损坏。较优地，所述位移传感器为光栅位移传感器，所述光栅位移传感器速度≥410m/s，分辨率≥1.5μm。由于合闸/分闸操作过程中，触头之间的相对位移较小、相对速度较高，使用光栅位移传感器可以保证反馈装置能够准确有效的采集到所需信息。较优地，所述驱动信号采集模块还包括同相比例放大器，用于放大来自处理器的采集信号。由于来自处理器的采集信号较弱，而断路器实际工作时其周围存在强烈的电场磁场以及电流电压，为避免从处理器发出的采集信号被干扰进而影响系统功能，在处理器及驱动信号采集模块之间设置通向比例放大器以放大采集信号。其有益效果在于：本专利技术的断路器充分利用永磁驱动结构来实现断路器的主要功能，进而简化断路器的结构，减少设备零部件数目，降低复杂性，提高断路器的稳定性，降低其制造成本，结合电磁控制及电路控制系统实现了断路器静触头与动触头之间的位置关系、合闸/分闸操作的控制因素的自适应控制以及自我调节，当断路器在使用过程中因为触头间磨损等各种原因导致稳定状态的结构及控制因素变化之后能够随之调节更改，保证断路器长期使用后仍保证其功能完整有效。附图说明图1是本专利技术断路器的实施例的结构示意图；图2是本专利技术断路器合闸操作的控制过程示意图；图3是本专利技术断路器分闸操作的控制过程示意图。其附图标记包括：壳体11；静触头12；上接线端12a；动触头13；下接线端13a；活动杆14；台阶轴14a；定位套15；永磁环16；第一永磁环16a；第二永磁环16b；线圈环17；保护壳18；限位板19。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术创造作详细说明。如图1中所示，本专利技术的一种断路器，包括灭弧装置、操作装置、反馈装置以及控制装置；所述灭弧装置包括灭弧室，以及设于灭弧室内的动触头13和静触头12，所述静触头12固定于灭弧装置上，所述动触头13可活动的设于静触头12相对位置灭弧装置通过动触头13和静触头12的接触实现线路的接通，通过动触头13与静触头12的离开实现线路的断开，所述动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电用断路器，包括灭弧装置、操作装置，其特征在于，还包括反馈装置以及控制装置；所述灭弧装置包括灭弧室，以及设于灭弧室内的动触头和静触头，所述静触头固定于灭弧装置，所述动触头可活动的设于静触头相对位置灭弧装置通过动触头和静触头的接触实现线路的接通，通过动触头与静触头的离开实现线路的断开，所述动触头一端从灭弧装置中延伸出形成动接触杆；所述操作装置包括永磁机构，永磁结构包括一个活动杆，活动杆的上端固定连接至接触杆，活动杆的下端设有台阶轴，台阶轴上从上至下依次套设有内径与台阶轴相适应的定位套、永磁环，台阶轴最下端旋有固定螺母以将定位套、永磁环固定在台阶轴上，活动杆的中间设有套设有筒状的线圈环，线圈环上依次缠绕有合闸线圈以及分闸线圈，线圈环的内径大于永磁环外径，所述定位套和永磁环可以随活动杆一起插入线圈环的内腔中，线圈环外外部设有保护壳，保护壳上设有供活动杆和永磁环移动的孔道；所述保护壳上还设有限位板，限位板设于永磁环下方以防止定位套、永磁环及活动杆从线圈环中完全脱出；所述反馈装置包括位移传感器，所述位移传感器用于检测活动杆沿其长度方向(即活动杆运动方向)的位移变化，所述位移传感器检测活动杆位置信号并将其转换为脉冲信号；反馈装置还包括用于对线圈驱动信号进行采样的驱动信号采集模块，所述驱动信号采集模块采集的信号包括分闸/合闸线圈的驱动电压/电流信号；所述控制装置包括，DSP模块、电源模块、储能模块；所述DSP模块至少包括处理器、比较器、编码器脉冲通道、模数转换单元；所述处理器单元中包含合闸/分闸操作中的各类数据之间对应或转化的逻辑关系；所述比较器包括多组全比较单元；所述电源模块包括用于为DSP模块、信号采样等各部件提供直流电的直流电源；所述储能模块用于为分、合闸操作提供能源，包括由多个电容并联组成的储能电容组，设于储能电容组与交流电源之间的整流桥，连接储能电容组以及合闸/分闸线圈的驱动电路。...

【技术特征摘要】
1.一种配电用断路器，包括灭弧装置、操作装置，其特征在于，还包括反馈装置以及控制装置；所述灭弧装置包括灭弧室，以及设于灭弧室内的动触头和静触头，所述静触头固定于灭弧装置，所述动触头可活动的设于静触头相对位置灭弧装置通过动触头和静触头的接触实现线路的接通，通过动触头与静触头的离开实现线路的断开，所述动触头一端从灭弧装置中延伸出形成动接触杆；所述操作装置包括永磁机构，永磁结构包括一个活动杆，活动杆的上端固定连接至接触杆，活动杆的下端设有台阶轴，台阶轴上从上至下依次套设有内径与台阶轴相适应的定位套、永磁环，台阶轴最下端旋有固定螺母以将定位套、永磁环固定在台阶轴上，活动杆的中间设有套设有筒状的线圈环，线圈环上依次缠绕有合闸线圈以及分闸线圈，线圈环的内径大于永磁环外径，所述定位套和永磁环可以随活动杆一起插入线圈环的内腔中，线圈环外外部设有保护壳，保护壳上设有供活动杆和永磁环移动的孔道；所述保护壳上还设有限位板，限位板设于永磁环下方以防止定位套、永磁环及活动杆从线圈环中完全脱出；所述反馈装置包括位移传感器，所述位移传感器用于检测活动杆沿其长度方向(即活动杆运动方向)的位移变化，所述位移传感器检测活动杆位置信号并将其转换为脉冲信号；反馈装置还包括用于对线圈驱动信号进行采样的驱动信号采集模块，所述驱动信号采集模块采集的信号包括分闸/合闸线圈的驱动电压/电流信号；所述控制装置包括，DSP模块、电源模块、储能模块；所述DSP模块至少包括处理器、比较器、编码器脉冲通道、模数转换单元；所述处理器单元中包含合闸/分闸操作中的各类数据之间对应或转化的逻辑关系；所述比较器包括多组全比较单元；所述电源模块包括用于为DSP模块、信号采样等各部件提供直流电的直流电源；所述储能模块用于为分、合闸操作提供能源，包括由多个电容并联组成的储能电容组，设于储能电容组与交流电源之间的整流桥，连接储能电容组以及合闸/分闸线圈的驱动电路。2.根据权利要求1所述一种配电用断路器，其特征在于，在合闸过程中，所述DSP模块中的处理器单元根据控制程序发出合闸信号并控制储能模块经过驱动电路向合闸线圈通入最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，陈勇，梁晓艳，郭煜昕，王星，张远鹏，王瓒，杨锐，杨刚，杜银卿，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司，国网青海省电力公司黄化供电公司，
类型：发明
国别省市：青海,63