一种快速断路装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种快速断路装置及其控制方法，断路装置包括断路器和用于控制断路器合分闸操作的执行机构，执行机构包括驱动电机、核心处理器和信号采集模块。其中的标定方法包括：初始化系统模块，启动外部中断入口，获取电网电压、电机电流、电机速度和电机位置的信号，检测电网电压的相位直至其相位达到目标相位，发出断路器合闸操作命令或者断路器分闸操作命令，核心处理器通过转子磁场定向矢量控制策略输出PWM信号，以驱动驱动电机运动，驱动电机带动断路器的动触头移动，以进行断路器的合闸操作或者分闸操作。本发明专利技术有效实现在电网电压指定相位开合，且跟随性良好，满足了智能电网对断路器指定相位分合闸精度的要求。对断路器指定相位分合闸精度的要求。对断路器指定相位分合闸精度的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种快速断路装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种快速断路装置及其控制方法、系统，属于断路器


技术介绍

[0002]近年来，断路器的智能化工作正在逐步推进，但是由于断路器智能控制器的工作性能如稳定性、可靠性、准确性和实时性等方面存在不足，断路器在使用过程中故障的发生率仍然偏高，易发生大面积的停电事故，在影响生产以及电力系统的正常运行同时，对设备生产行业整体的发展也产生了一定的负面影响。
[0003]断路器是电力系统中重要的设备，负荷的投切都是通过断路器完成，所以控制断路器的分合闸时机，是电力系统安全稳定的运行必要条件。在断路器执行机构不控制的情况下，断路器的分闸、合闸的时机在电网电压的相位上是随机的，有可能在电网电压的峰值，也有可能在零位或者其他相位。如果断开时电压的相位在峰值，极有可能会引起电弧，造成分闸失败等事故。同理，合闸相位不当也可能引起事故，造成严重的后果。有效提升断路器的工作性能，则需要通过执行机构对断路器的分合闸动作进行有效控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种快速断路装置及其控制方法、系统，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]本专利技术的技术方案基于一种快速断路装置，应用于断路器的合闸操作和分闸操作，所述断路装置包括有控制器、驱动电机、传动主轴、绝缘拉杆和传动拉杆，所述控制器用于控制所述驱动电机转动；所述绝缘拉杆的一端与所述驱动电机连接，所述绝缘拉杆的另一端与所述传动拉杆的一端连接，所述传动拉杆的另一端与所述断路器的动触头连接；所述驱动电机带动所述传动主轴转动，所述传动主轴带动所述绝缘拉杆移动，所述绝缘拉杆带动所述传动拉杆移动，从而带动所述断路器的动触头移动，实现所述断路器的合闸操作和分闸操作。
[0006]本专利技术的技术方案另一方面涉及一种断路装置的控制方法，应用于断路器的合闸操作和分闸操作，所述断路装置包括控制器和用于控制断路器分合闸的执行机构，所述执行机构包括驱动电机、核心处理器和信号采集模块，所述信号采集模块包括电网电压检测模块、电流检测模块、速度检测模块和电机位置检测模块，在本方面，根据本专利技术的方法包括以下步骤：
[0007]S10、初始化系统模块，启动外部中断入口，获取电网电压、电机电流、电机速度和电机位置的信号；检测所述电网电压的相位直至其相位达到目标相位，发出断路器合闸操作命令或者断路器分闸操作命令；
[0008]S20、所述核心处理器通过转子磁场定向矢量控制策略输出PWM信号，以驱动所述驱动电机运动；
[0009]S30、所述驱动电机带动所述断路器的动触头移动，以进行所述断路器的合闸操作
或者分闸操作；
[0010]其中，所述电流检测模块采集所述驱动电机的实时电流、所述速度检测模块采集所述驱动电机的实时转速、所述速度检测模块采集所述驱动电机的实时转速、所述电网电压检测模块采集系统的实时电网电压后均反馈给所述核心处理器，以对所述驱动电机进行实时调速。
[0011]本专利技术的技术方案另一方面涉及一种计算机可读存储介质，其上储存有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实施上述的方法。
[0012]本专利技术的技术方案另一方面涉及一种全向环三维扫描仪的标定装置，包括：计算机设备，该计算机设备包含上述的计算机可读存储介质。
[0013]进一步，上述的断路装置，所述执行机构还包括整流电路、充放电电路和用于为断路器开合闸储能的储能电容器，其中，所述充放电电路用于控制所述整流电路的输出电压和用于给所述储能电容器充电。
[0014]本专利技术的有益效果如下。
[0015]本专利技术断路装置的控制方法、系统和快速断路装置，能够在机构机械分散性和不同温度的影响下，在保证断路器按预设角位移曲线运动前提下，有效实现在电网电压指定相位开合，且跟随性良好，满足了智能电网对断路器指定相位分合闸精度的要求。采用带永磁无刷直流电机的执行机构进行断路器的合分闸操作，取代传统的弹簧执行机构，有效提高了断路器的运行可靠性及操控性能，并设置有具有较高的精度、效率和快速响应能力的储能电容器，使得控制电路受外部电力系统的故障影响小，起到了隔离故障的作用，且电路结构呈现模块化，功能界限明晰，维护起来更加直接和方便。其执行机构控制系统采用转子磁场定向矢量控制策略，使用矢量控制i
d
＝0，即转子磁场定向矢量控制的方法，实现直轴(d轴)和交轴(q轴)的电流静态解耦，控制直轴电流为0，电机因此没有直轴(d轴)的电枢反应，其所有转矩都由交轴(q轴)的i
q
控制，也就达到了解耦的目的。同时，通过磁场定向控制使得转子磁链矢量与定子电流矢量垂直，产生最大转矩，实现了控制对象唯一，简化了控制模型，满足断路器电机执行机构的特殊要求。采用断路器相控分合闸操作形式，通过控制断路器执行机构在参考电流或电压最合适的相位进行分合闸操作，抑制励磁涌流的产生从而达到维持电网电压稳定性的目的，并根据系统内部延迟时间计算合闸或开闸命令的发出时刻，有利于保证断路器在特定的时间点完成分合闸操作。
附图说明
[0016]图1是根据本专利技术实施例中的断路装置的结构示意图。
[0017]图2是根据本专利技术方法中的主程序的流程图。
[0018]图3是根据本专利技术方法中的位置、速度和电流检测程序的流程图。
[0019]图4是根据本专利技术实施例中的断路器相控开关操作流程图。
[0020]图5是根据本专利技术实施例中的相控分合闸过程分析示意图。
[0021]图6是根据本专利技术方法中的矢量控制系统的结构示意图。
[0022]图7是根据本专利技术方法中的不同坐标系下绕组物理模型图。
[0023]图8是根据本专利技术方法中的执行机构控制系统总体结构图。
[0024]图9是根据本专利技术实施例中的断路装置的三相桥式电路的示意图。
[0025]图10是根据本专利技术实施例中的断路装置的储能电容器充电电路结构示意图。
[0026]图11是根据本专利技术实施例中的断路装置的储能电容电压检测及充放电单元结构示意图。
[0027]图12是根据本专利技术实施例中的驱动电路的功能框图。
[0028]图13是根据本专利技术实施例中的断路装置的合闸实验结果示意图。
[0029]图14是根据本专利技术实施例中的断路装置的分闸实验结果示意图。
[0030]附图标记：
[0031]100、断路装置；110、驱动电机；111、法兰；120、传动主轴；121、第一拐臂；130、绝缘拉杆；140、传动拉杆；141、第二拐臂；142、联动杆；151、动触头；152、静触头。
具体实施方式
[0032]以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。
[0033]需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种断路装置(100)的控制方法，其特征在于，所述断路装置(100)包括断路器和用于控制所述断路器合闸操作和分闸操作的执行机构，所述执行机构包括驱动电机(110)、核心处理器和信号采集模块，所述信号采集模块包括电网电压检测模块、电流检测模块、速度检测模块和电机位置检测模块；其中，所述方法包括以下步骤：S10、初始化系统模块，启动外部中断入口，获取电网电压、电机电流、电机速度和电机位置的信号；检测所述电网电压的相位直至其相位达到目标相位，发出断路器合闸操作命令或者断路器分闸操作命令；S20、所述核心处理器通过转子磁场定向矢量控制策略输出PWM信号，以驱动所述驱动电机(110)运动；S30、所述驱动电机(110)带动所述断路器的动触头(151)移动，以进行所述断路器的合闸操作或者分闸操作；其中，所述电流检测模块采集所述驱动电机(110)的实时电流、所述速度检测模块采集所述驱动电机(110)的实时转速、所述速度检测模块采集所述驱动电机(110)的实时转速、所述电网电压检测模块采集系统的实时电网电压后均反馈给所述核心处理器，以对所述驱动电机(110)进行实时调速。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S10中，设定合闸操作的目标相位为零相位，当所述电网电压的相位为零相位时，系统发出断路器的合闸操作命令；设定分闸操作的目标相位为峰值相位，当所述电网电压的相位为峰值相位时，系统发出断路器的分闸操作命令；其中，合闸操作命令发送时刻的内部延时时间计算如下：T
d
＝t
m
‑
T
c
，分闸操作命令发送时刻的内部延时时间计算如下：T
d
＝t
m
‑
T
o
‑
T
arc
，式中，T
d
表示DSP内部延时时间；T
c
表示断路器合闸时间；T0表示断路器分闸时间；T
arc
表示燃弧时刻；t0表示所述电网电压的零相位时刻；t
m
表示目标相位时刻。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S20包括：S21、获取参考转速的设定值，所述实时转速与参考转速求差后，输入到速度PI控制器，以输出所述驱动电机(110)的参考交轴电流；S22、对所述实时电流的三相电流进行3s2s坐标变换后在经过2s2r坐标变换，以获得实时交轴电流和实时直轴电流；所述参考交轴电流与所述实时交轴电流求差后，输入到电流PI调节器，以输出所述驱动电机(110)的参考交轴电压；设定参考直轴电流的数值为零，所述参考直轴电流分量与所述实时直轴电流分量求差后，输入到所述电流PI调节器，以输出所述驱动电机(110)的参考直轴电压；S23、所述参考交轴电压和所述参考直轴电压经过2r2s坐标转换后输入到空间矢量脉冲宽度调制模块，以输出所述PWM信号；S24、根据所述PWM信号获得所述驱动电机(110)的电磁转矩，以调节所述驱动电机(110)转动。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S22中，
所述实时交轴电流和所述实时直轴电流计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智欢，刘淼，张俊峰，何珂，伍兆恒，陈衍恒，赵泽，
申请(专利权)人：广州兆和电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：