[发明专利]基于双信号跟踪的真空断路器永磁机构控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电器自动化控制领域，具体涉及一种基于双信号跟踪的真空断路器永磁机构控制装置及方法。

背景技术

传统开关的动作相位是随机的，在接通和分断电力系统时容易产生很大的浪涌电流和很高的感应过电压，导致开关设备的使用寿命和电力系统的供电质量降低。因此，研究断路器的智能控制技术既能够保证供电可靠性，稳定性及提高电能质量，且对切实提高企业的生产效率和设备的使用寿命有着重要意义。

同步关合控制技术从原理上能有效地削弱断路器分合闸时所产生的涌流和过电压，其实质是断路器动、静触头在控制系统的控制下，在电力系统电压波形的指定相角处关合，使得空载变压器、电容器和空载线路等电力设备在对自身和系统冲击最小的情况下投入电力系统的一种智能控制技术。该技术优于合闸电阻、串联电抗器等传统的抑制暂态过程的方法。但是传统的操动机构通常是由复杂的传动机构组成的机械系统，运动时间分散性大，运动可控性差、响应速度慢，因而很难实现机械运动的精确控制。

真空断路器永磁操动机构的机械传动简单，零部件只有弹簧操动机构的40%左右，线圈励磁电流产生的磁场直接驱动动铁芯，动铁芯直接推动真空断路器的主轴作合分闸运动，无需传统的机械脱扣及锁扣装置，这种简单、直接的传动方式使得永磁操动机构的分合闸时间稳定且运动时间分散性小。因此真空断路器永磁操动机构在分合闸时间的精确度方面能够满足同步关合控制技术的要求。但是，由于环境条件不同将导致真空断路器的动作时间具有分散性，例如，在常温时永磁材料的矫顽磁力为850kA/m，而当温度为80℃时，矫顽磁力下降为750kA/m，产生的直接结果是永磁机构的保持力变小，合成磁场密度降低，进而造成断路器的合闸时间发生变化。而同步关合抑制涌流和过电压的效果主要取决于断路器关合相位的准确度，所以控制系统需对动作时间的分散性进行补偿。目前传统的动作时间补偿方法是控制系统通过对各种影响因素进行在线检测并计算出由它们引起的动作时间改变的数值，以确定发出动作信号的时刻，此种方法仅能够将分合闸时间误差控制在±2ms，分合闸相位误差达到±36°，但是，同步关合控制技术在智能电网中实用化的前提是关合时间的误差必需在±1ms以内，这样才有可能比较精确地控制合闸相位，所以目前的控制系统实际运行中对涌流和过电压的抑制能力较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于双信号跟踪的真空断路器永磁机构控制装置及方法，以达到提高控制系统的鲁棒性、控制精度、稳定性和机构动作的可靠性，避免线圈烧毁，延长机构使用寿命，实现同步关合和节能的目的。

一种基于双信号跟踪的真空断路器永磁机构控制装置，包括行程传感器、霍尔传感器、触头行程检测电路、DSP处理器、整流桥、储能电容器和IGBT整流电路，还包括电容电压检测电路、电网电压检测电路、线圈电流检测电路、电容充电控制单元和电力电子控制单元，其中，所述的行程传感器的输出端连接触头行程检测电路的输入端，触头行程检测电路的输出端连接DSP处理器的一路输入端；所述的霍尔传感器的输出端连接线圈电流检测电路的输入端，线圈电流检测电路的输出端连接DSP处理器的另一路输入端；所述的电网电压检测电路的输入端接入电网，电网电压检测电路的输出端连接又一路DSP处理器的输入端；所述的储能电容器的一路输出端连接电容电压检测电路的输入端，电容电压检测电路的输出端连接又一路DSP处理器的输入端；所述的DSP处理器的一路输出端连接电容充电控制单元的输入端，电容充电控制单元的输出端连接储能电容器的输入端；DSP处理器的另一路输出端连接电力电子控制单元的输入端，电力电子控制单元的输出端连接IGBT整流电路的一路输入端；所述的整流桥的输入端接入电网，整流桥的输出端连接电容充电控制单元的另一路输入端，储能电容器的另一路输出端连接IGBT整流电路的另一路输入端；所述的IGBT整流电路的输出端连接至断路器内部的机构线圈。