配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力设备技术领域，公开了配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法及装置。本发明专利技术根据配电变压器电力电子分接开关的切换动作时序信息分析各动触头之间的相对位置关系，以确定动触头空间布置方式，并根据动触头空间布置方式确定参数设置要求，确定满足该参数设置要求的动触头半径参数值，根据最大分接档数计算动触头在状态切换过程中转过的角度，根据动触头半径参数值和所述角度计算各动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，并计算不同档位静触头之间的最小距离；以及根据各动触头的临近拐点坐标确定静触头电极形状。本发明专利技术实现了对分接开关触头结构的设计，根据本发明专利技术方法可以快速有效地确定各项触头参数的具体值。项触头参数的具体值。项触头参数的具体值。

【技术实现步骤摘要】
配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力设备
，尤其涉及配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法及装置。

技术介绍

[0002]电力电子分接开关作为电网电压调节的重要组部件，能够在配电变压器没有断电的情况下，实现对电压的调节，满足高压直流运行中功率频繁调节的应用需求。
[0003]电力电子分接开关的触头结构通常包括多个静触头、一个主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴；所有静触头为圆弧状导电片，并分布在以所述传动轴为圆心的圆周上，组成绕所述传动轴的筒形结构；所述一个主触头、所述两个晶闸管触发触头和所述两个晶闸管辅助触头作为动触头，都连接在所述传动轴上，随所述传动轴转动，并与静触头滑动接触。
[0004]各触头的结构设计影响着电力电子分接开关的切换性能，从而影响着电力电子分接开关对电压调节的稳定性。因此，有必要对各触头的形状和位置等参数进行设计，使得触头结构能够满足相应的性能要求。
[0005]目前并未提供有相关的电力电子分接开关触头结构设计方法，存在一定的设计难度。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法及装置，解决了如何提供简单有效地设计电力电子分接开关触头结构的技术问题。
[0007]本专利技术第一方面提供一种配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，所述电力电子分接开关触头包括多个静触头、一个主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头，所述一个主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头皆为动触头，所述方法包括：
[0008]获取配电变压器电力电子分接开关的切换动作时序信息和最大分接档数；
[0009]根据所述切换动作时序信息分析各动触头之间的相对位置关系，根据得到的相对位置关系分析结果确定动触头空间布置方式；
[0010]根据所述动触头空间布置方式确定参数设置要求，确定满足所述参数设置要求的动触头半径参数值，所述动触头半径参数值包括各所述动触头的位置半径和触头半径；
[0011]根据所述最大分接档数计算动触头在状态切换过程中转过的角度，根据所述动触头半径参数值和所述角度计算各所述动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，以及计算不同档位静触头之间的最小距离；
[0012]根据各所述动触头的临近拐点坐标确定静触头电极形状。
[0013]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据得到的相对位置关系分析结果确定动触头空间布置方式，包括：
[0014]根据所述相对位置关系分析结果从动触头空间布置方式库中匹配相应的动触头空间布置方式，所述动触头空间布置方式库存储有多种动触头空间布置方式以及关联的用以匹配的相对位置关系特征信息。
[0015]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述动触头空间布置方式确定参数设置要求，包括：
[0016]根据所述动触头空间布置方式确定两个晶闸管触发触头是否共用闭合轨迹，以及确定两个晶闸管辅助触头是否共用闭合轨迹；
[0017]若所述两个晶闸管触发触头共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第二参数设置约束和第三参数设置约束组成；
[0018]若所述两个晶闸管触发触头不共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第三参数设置约束和第四参数设置约束组成；
[0019]若所述两个晶闸管触发触头共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头不共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第二参数设置约束和第五参数设置约束组成；
[0020]若所述两个晶闸管触发触头不共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头不共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第三参数设置约束和第五参数设置约束组成；
[0021]其中，所述第一参数设置约束为：
[0022][0023]所述第二参数设置约束为：
[0024][0025]所述第三参数设置约束为：
[0026][0027]所述第四参数设置约束为：
[0028][0029]所述第五参数设置约束为：
[0030][0031]式中，R0为主触头的位置半径，R1为第一个晶闸管辅助触头的位置半径， R2为第一个晶闸管触发触头的位置半径，R3为第二个晶闸管辅助触头的位置半径，R4为第二个晶闸管触发触头的位置半径，r0为主触头的触头半径，r1为第一个晶闸管辅助触头的触头半径，r2为第一个晶闸管触发触头的触头半径， r3为第二个晶闸管辅助触头的触头半径，r4为第二个晶闸管触发触头的触头半径。
[0032]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述最大分接档数计算动触头在状态切换过程中转过的角度，包括：
[0033]根据所述最大分接档数计算相邻分接位置的中心夹角：
[0034][0035]式中，表示相邻分接位置的中心夹角，N为最大分接档数；
[0036]根据所述相邻分接位置的中心夹角计算动触头在状态切换过程中转过的角度：
[0037][0038]式中，α表示动触头在状态切换过程中转过的角度，M为配电变压器电力电子分接开关的状态切换过程包含的切换动作次数。
[0039]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述动触头半径参数值和所述角度计算各所述动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，包括：
[0040]以(0，R0)作为主触头的空间位置坐标，以(R1sin 2α，R1cos 2α)作为所述第一个晶闸管辅助触头的空间位置坐标，以(
‑
R3sin 2α，R3cos 2α)作为所述第二个晶闸管辅助触头的空间位置坐标，以(R2sin 2α，R2cos 2α)作为所述第一个晶闸管触发触头的空间位置坐标，以(
‑
R4sin 2α，R4cos 2α)作为所述第二个晶闸管触发触头的空间位置坐标。
[0041]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述动触头半径参数值和所述角度计算各所述动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，还包括：
[0042]计算所述主触头的闭合轨迹弧线：
[0043][0044]计算所述第一个晶闸管辅助触头的闭合轨迹弧线：
[0045]Arc(x，y)，x＝(
‑
R1sin 4.5α，R1cos 4.5α)，y＝(R1sin 4.5α，R1cos 4.5α)
[0046]计算所述第二个晶闸管辅助触头的闭合轨迹弧线：
[0047]Arc(x，y)，x＝(
‑
R3sin 4.5α，R3cos 4.5α)，y＝(R3sin 4.5α，R3cos 4.5α)
[0048]计算所述第一个晶闸管触发触头的闭合轨迹弧线：
[0049]Arc(x，y)，x＝(
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，所述电力电子分接开关触头包括多个静触头、一个主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头，所述一个主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头皆为动触头，其特征在于，所述方法包括：获取配电变压器电力电子分接开关的切换动作时序信息和最大分接档数；根据所述切换动作时序信息分析各动触头之间的相对位置关系，根据得到的相对位置关系分析结果确定动触头空间布置方式；根据所述动触头空间布置方式确定参数设置要求，确定满足所述参数设置要求的动触头半径参数值，所述动触头半径参数值包括各所述动触头的位置半径和触头半径；根据所述最大分接档数计算动触头在状态切换过程中转过的角度，根据所述动触头半径参数值和所述角度计算各所述动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，以及计算不同档位静触头之间的最小距离；根据各所述动触头的临近拐点坐标确定静触头电极形状。2.根据权利要求1所述的配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，其特征在于，所述根据得到的相对位置关系分析结果确定动触头空间布置方式，包括：根据所述相对位置关系分析结果从动触头空间布置方式库中匹配相应的动触头空间布置方式，所述动触头空间布置方式库存储有多种动触头空间布置方式以及关联的用以匹配的相对位置关系特征信息。3.根据权利要求1所述的配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，其特征在于，所述根据所述动触头空间布置方式确定参数设置要求，包括：根据所述动触头空间布置方式确定两个晶闸管触发触头是否共用闭合轨迹，以及确定两个晶闸管辅助触头是否共用闭合轨迹；若所述两个晶闸管触发触头共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第二参数设置约束和第三参数设置约束组成；若所述两个晶闸管触发触头不共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第三参数设置约束和第四参数设置约束组成；若所述两个晶闸管触发触头共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头不共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第二参数设置约束和第五参数设置约束组成；若所述两个晶闸管触发触头不共用闭合轨迹且所述两个晶闸管辅助触头不共用闭合轨迹，确定参数设置要求由第一参数设置约束、第三参数设置约束和第五参数设置约束组成；其中，所述第一参数设置约束为：所述第二参数设置约束为：
所述第三参数设置约束为：所述第四参数设置约束为：所述第五参数设置约束为：式中，R0为主触头的位置半径，R1为第一个晶闸管辅助触头的位置半径，R2为第一个晶闸管触发触头的位置半径，R3为第二个晶闸管辅助触头的位置半径，R4为第二个晶闸管触发触头的位置半径，r0为主触头的触头半径，r1为第一个晶闸管辅助触头的触头半径，r2为第一个晶闸管触发触头的触头半径，r3为第二个晶闸管辅助触头的触头半径，r4为第二个晶闸管触发触头的触头半径。4.根据权利要求3所述的配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，其特征在于，所述根据所述最大分接档数计算动触头在状态切换过程中转过的角度，包括：根据所述最大分接档数计算相邻分接位置的中心夹角：式中，表示相邻分接位置的中心夹角，N为最大分接档数；根据所述相邻分接位置的中心夹角计算动触头在状态切换过程中转过的角度：式中，α表示动触头在状态切换过程中转过的角度，M为配电变压器电力电子分接开关的状态切换过程包含的切换动作次数。5.根据权利要求4所述的配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，其特征在于，所述根据所述动触头半径参数值和所述角度计算各所述动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，包括：以(0，R0)作为主触头的空间位置坐标，以(R1sin2α，R1cos2α)作为所述第一个晶闸管辅助触头的空间位置坐标，以(
‑
R3sin2α，R3cos2α)作为所述第二个晶闸管辅助触头的空间位置坐标，以(R2sin2α，R2cos2α)作为所述第一个晶闸管触发触头的空间位置坐标，以(
‑
R4sin2α，R4cos2α)作为所述第二个晶闸管触发触头的空间位置坐标。6.根据权利要求5所述的配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，其特征在
于，所述根据所述动触头半径参数值和所述角度计算各所述动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，还包括：计算所述主触头的闭合轨迹弧线：计算所述第一个晶闸管辅助触头的闭合轨迹弧线：Arc(x，y)，x＝(
‑
R1sin4.5α，R1cos4.5α)，y＝(R1sin4.5α，R1cos4.5α)计算所述第二个晶闸管辅助触头的闭合轨迹弧线：Arc(x，y)，x＝(
‑
R3sin4.5α，R3cos4.5α)，y＝(R3sin4.5α，R3cos4.5α)计算所述第一个晶闸管触发触头的闭合轨迹弧线：Arc(x，y)，x＝(
‑
R2sin3.5α，R2cos3.5α)，y＝(R2sin3.5α，R2cos3.5α)计算所述第二个晶闸管触发触头的闭合轨迹弧线：Arc(x，y)，x＝(
‑
R4sin3.5α，R4cos3.5α)，y＝(R4sin3.5α，R4cos3.5α)式中，Arc(x，y)表示以坐标原点为圆心，点x和点y之间的圆弧。7.根据权利要求5所述的配电变压器电力电子分接开关触头结构设计方法，其特征在于，所述根据所述动触头半径参数值和所述角度计算各所述动触头的空间位置坐标、闭合轨迹弧线和临近拐点坐标，还包括：计算所述主触头至其临近拐点的纵向距离W：W
A
＝0.5min(|R1‑
R0|，|R2‑
R0|，|R3‑
R0|，|R4‑
R0|)根据所述纵向距离W
A
确定所述主触头的各临近拐点坐标为确定所述主触头的各临近拐点坐标为和计算所述第一个晶闸管辅助触头至其临近拐点的纵向距离W
B
：W
B
＝0.5min(|R0‑
R1|，|R2‑
R1|，|R3‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎文浩，袁耀，赵林杰，张曦，程建伟，杨家辉，鲍连伟，黄克捷，孙夏青，雷园园，朱俊霖，李炳昊，孙本蒋，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：