智能相控断路器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能相控断路器，其特征在于，包括：永磁开关；驱动装置，用于控制永磁开关的分合闸；主控装置，主控装置通过光纤与驱动装置连接以与驱动装置进行数据交互。其中，采用高速光纤通讯技术来连接主控装置和驱动装置，由于通讯链路采用纯硬件控制，分合闸传输命令延时固定在0.025±0.015ms范围内，很好的解决了实时性和可靠性的矛盾。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力设备，尤其涉及一种智能相控断路器。
技术介绍
电网是一个动态系统，其供需变化与功率平衡问题要求电网各部分能够可靠、及时地投入或切除；因此开关的操作性能对电网的安全、稳定及经济运行至关重要。应用于投切容性负载(电容器、空载输电线等)、感性负载(变压器、电抗器等)的开关分合闸操作，所带来的开关暂态过程对输配电系统会产生各种扰动甚至冲击，引起过电压和过电流，甚至会传播到远端影响其他用户。为了满足电网发展和电力用户对高质量、高可靠供电的需求，目前所采用的传统措施总存在不足，不能从根本上解决问题。近年来，一种更经济有效的方法，即开关选相分合闸技术(或称同步开关技术)得到越来越多的重视和应用。开关选相分合闸技术最早被提出是在上世纪70年代，但限于当时的技术发展水平，并没有成为真正实用的产品。近年来随着断路器制造工艺、现代测控技术的不断提高，日益受到制造厂商与用户的关注，成为智能电网建设中开关设备智能化的研究热点。图1示出了现有的智能相控断路器的逻辑框图，如图1所示，该智能相控断路器100包括自动化控制装置110和开关本体120，其中自动化控制装置110通过传统的控制回路(220/110V)来控制开关本体120的分合闸。在现有的智能相控断路器中，如果开关本体120采用传统的机械开关，由于机械开关的操动机构由复杂的机械结构实现，分合闸时间的漂移无法调节，而且控制回路和开关本体120的状态不容易实现在线自检，不符合智能电网的要求。如果开关本体120采用永磁开关，虽然可以极大地简化开关本体120的机械设计，降低了机械故障。但是，由于永磁开关中加入了电子驱动模块，继电保护等自动化设备与断路器的接口变成了电压回路，分合闸所需的能量大幅降低至几个毫安以下，而中压开关柜里的电磁干扰又很强，这样会增加永磁开关误动的风险。虽然可以采用软硬件去抖等方法来降低这种风险，但显然不可避免地会延长分合闸时间和牺牲控制的精确性。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于针对现有技术中由于永磁开关中加入了电子驱动模块后，分合闸所需的能量大幅降低至几个毫安以下，而中压开关柜里的电磁干扰较强，从而增加永磁开关误动的风险的缺陷，提供一种智能相控断路器。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供了一种智能相控断路器，包括:永磁开关；用于控制所述永磁开关的分合闸的驱动装置；用于与所述驱动装置进行数据交互的主控装置，所述主控装置通过光纤与所述驱动装置连接。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述驱动装置与所述永磁开关之间连接有PID闭环控制回路。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述驱动装置包括:与所述光纤连接的驱动接口 ；用于控制所述永磁开关的分合闸以及驱动所述驱动接口以与所述主控装置进行数据交互的驱动单元；用于控制所述驱动单元工作的驱动CPU。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述驱动单元为FPGA驱动单元。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述驱动单元通过局域总线与所述驱动CPU连接。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述驱动装置还包括用于将所述永磁开关的动作执行参数反馈至所述驱动单元的模数转换单元。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述主控装置包括:与所述光纤连接的主控接口 ；驱动所述主控接口以与所述驱动装置进行数据交互的主控单元；用于控制所述主控单元工作的主控CPU。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述主控单元为FPGA主控单元。在依据本技术实施例的智能相控断路器中，所述主控单元通过PCIe总线与所述主控CPU连接。本技术产生的有益效果是:采用高速光纤通讯技术来连接主控装置和驱动装置，由于通讯链路采用纯硬件控制，分合闸传输命令延时固定在0.025±0.015ms范围内，很好的解决了实时性和可靠性的矛盾。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中:图1示出了现有的智能相控断路器的逻辑框图；图2示出了依据本技术实施例的智能相控断路器的逻辑框图；图3示出了图2的优选实施例中智能相控断路器的逻辑框图；图4示出了帧的收发操作示意图；图5示出了图4中主控装置610的帧结构的示意图；图6示出了图4中驱动装置620的帧结构的示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。图2示出了依据本技术实施例的智能相控断路器600的逻辑框图，如图2所示，该智能相控断路器600包括永磁开关630、驱动装置620以及主控装置610。其中，驱动装置620控制永磁开关630的分合闸，优选地，驱动装置620通过控制回路来控制永磁开关630的分合闸，例如，驱动装置620通过PID (比例-积分-微分)闭环控制回路来控制永磁开关630的分合闸。此处，采用闭环控制主要是为了确保每次分合闸操作的执行时间保持稳定。具体到执行环节，主要是控制每次分合闸的电流基本一致。因为每次开关进行分合闸操作时，驱动装置内部的蓄能电容器充电电压有较大差异；另外电容的容量随着时间推移也会有所下降，这些因素会导致分合闸电流有较大变化，所以需要进行闭环的脉冲宽度调制(PWM:Pulse Width Modulation)控制。主控装置610通过光纤与驱动装置620连接以与所述驱动装置620进行数据交互。一方面，主控装置610可向驱动装置620发送用于控制永磁开关630分合闸的驱动数据；另一方面，主控装置610还可从驱动装置620接收永磁开关630反馈的动作执行参数。其中,永磁开关的动作执行参数包括:驱动装置内部蓄能电容器的充电电压、分合闸电流、真空灭弧室动触头的行程。具体而言，主控装置610从指令输入系统200和/或工程维护系统400接收就地指令和/或工程维护指令，从而生成主控指令。驱动装置620基于通过光纤从主控装置610接收的主控指令，或者还结合从现场手操系统700接收的现场手操指令，生成驱动指令。该驱动指令通过控制回路发送至永磁开关630，从而控制永磁开关630的分合闸。与此同时，永磁开关630的动作执行参数通过该控制回路反馈给驱动装置620，驱动装置620再由光纤将该动作执行参数传输至主控装置610，从而对永磁开关630的动作曲线、行程量等参数进行监控调整，从而实现对永磁开关630的超高精度控制。图3示出了图2的优选实施例中智能相控断路器600的逻辑框图，如图3所示，驱动装置620包括:与光纤连接的驱动接口 621 ;用于控制永磁开关630的分合闸以及驱动驱动接口 621以与主控装置610进行数据交互的驱动单元622 ;以及用于控制驱动单元622工作的驱动CPU623。其中，驱动单元622优选为现场可编程门阵列(FPGA:Field —Programmable Gate Array)驱动单元622,驱动单元622通过局域总线(Local Bus)与驱动CPU623连接。优选地，驱动装置620还包括用于将永磁开关630的动作执行参数反馈至驱动单元622的模数转换单元624。通过上述设置，依据本技术实施例的智能相控断路器60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能相控断路器，其特征在于，包括：永磁开关；用于控制所述永磁开关的分合闸的驱动装置；用于与所述驱动装置进行数据交互的主控装置，所述主控装置通过光纤与所述驱动装置连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁俊滔，陈曙玲，赵永辉，朱守焰，谭斌，
申请(专利权)人：深圳市国立智能电力科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：