配永磁机构的真空断路器同步分合闸控制系统设计与实现

为减少电力系统中断路器投切无功补偿电容器组时产生的电磁暂态效应,研究了一种配永磁机构的真空断路器同步分合闸控制系统;给出了中性点不接地星形方式连接的并联电容器组的同步分合闸控制策略,以数字信号处理器(DSP)为核心设计了同步分合闸控制系统的原理样机,给出了同步分合闸控制算法流程.通过分析影响永磁机构动作时间的因素,研究了同步分合闸控制的关键技术,包括设计FIR数字滤波器以准确提取系统电压电流过零点、径向基函数神经网络(RBF)预测控制、机构老化与触头磨损的自适应补偿控制等.最后给出并分析了同步分合闸控制精度的实验结果.实验结果表明,同步分合闸操作时的动作分散性基本保持在±0.5 ms以内.     

永磁机构真空断路器同步关合控制系统设计

针对配电网中性点接地时断路器投入补偿电容器组的情况进行了仿真分析,给出了有效的合闸策略。设计了一种以浮点型DSP为核心的同步关合控制系统,阐述了同步合闸过程,并对同步关合的关键技术进行了研究。提出了单相锁相环(SPLL)前置FIR工频窄带数字滤波器的方法准确跟踪信号相位,避免了谐波对提取过零点的干扰。通过BP人工神经网络方法,建立了不同控制电压和环境温度下预测合闸时间的数学模型,运用改进的最快下降法修正权值和阈值,选择足够多的样本训练网络,具有精度高、容错性强等优点。自适应补偿动作时间,减少三相触头动作不同期。多次试验结果表明,同步控制误差保持在±1 ms内。     

真空断路器的合闸弹跳和分闸反弹

ZW30-40.5/T2000-31.5型户外高压真空断路器是三相交流50 Hz户外高压开关设备,用于35 kV输变电系统大中型变电站、发电厂以及大中型工矿企业电能的控制和保护,尤其适用于大电流、频繁操作等场合.然而在进行出厂试验时,由于触头弹簧密封在拐臂盒内(见图1),难以调试,只能靠理论计算和装配经验来保证.如此一来增加了调整分、合闸弹跳在合格范围内的难度,降低了产品装配效率.     

真空断路器的永磁操动机构

永磁操动机构是新一代真空断路器的操作系统，是由机械操动向电子操动转变的关键。首先，通过分析典型永磁操动系统等效电路，在一定的冗余下优化励磁电流波形，使所需的脉冲功率最小；然后对永磁操动机构的使用可靠性问题，即能源部分的失效问题、控制部分的电磁兼容问题和磁系统的磁性能劣化问题进行了讨论。     

基于线圈电流的永磁真空断路器控制方法

为使永磁真空断路器(VCB)分合闸的动作时间保持一致,实现可靠的同步关合,基于永磁机构(PMA)的动态特性,分析了动触头在不同运动阶段下的线圈电流,以及参考电流曲线的获取方法。基于Simulink控制模型,通过改进滞环控制方法有效实现了对参考电流曲线的跟踪。为检验控制算法,设计了以ARM处理器为核心的智能控制器,通过选取3种不同容量的储能电容,在150～200V电压范围内进行了断路器的分合闸实验。结果表明,基于上述控制原理设计的控制器可以有效控制断路器的动触头的行程轨迹,使动触头的运动轨迹与参考电流曲线的运动轨迹保持一致;在选定的线圈参考电流曲线下,实际断路器分合闸的动作时间的误差≤0.3ms。     

高可靠性永磁机构真空断路器研究

永磁机构真空断路器是一种新型开关设备,由于具有结构简单、可靠性高等优点,近年来受到科研机构和生产单位的广泛关注。文中选用永磁真空柱上重合器作为研究对象,从设计、试验及标准等方面,对永磁机构提出了新的要求,提出了永磁机构的供电电源电容器"门槛"电压的概念,并定义线圈通流时间为"脉宽",论证了采用"动脉宽"和"定脉宽"两者相结合的方式,可使永磁机构合闸更可靠。规定了永磁机构电容器的能量必须满足的要求,针对重合器3合4分的操作顺序,提出了采用多组电容分级投入的方式,很好地解决了电容器的容量问题。利用有限元的方法仿真分析了永磁机构磁场等,为永磁机构断路器的产品优化及可靠性设计提供了依据,最后制订了专门的考核方法并对产品进行了试验验证。仿真和试验结果验证了优化设计方法的可行性,提高了断路器的可靠性。     

高压真空断路器的三线圈永磁操动机构分析

高压真空断路器触头大开距的特点限制了永磁机构在高压领域的发展。文中提出了一种三线圈永磁操动机构,通过与其他结构的仿真对比,证明了该结构不但可以显著提高分闸速度,而且在动铁心行程的末段还可以有效地限制其冲击速度。文中提出了分段导通的控制方法,在解决三线圈结构永磁机构线圈电流过大问题的同时,进一步降低刚合速度,为真空断路器的动触头提供缓冲保护,减小触头冲击力,能够有效地抑制传统双稳态永磁机构合闸速度过快造成的触头弹跳,延长了触头寿命。     

智能型永磁机构真空断路器的研制

在引进、消化吸收的基础上,经改进、创新和优化设计,开发了具有自主知识产权的智能型永磁机构真空断路器。介绍了其工作原理、结构及特点,给出了双稳态永磁操作机构简图及主要技术参数。试验结果表明,产品达到了IEC298和GB1984高压交流断路器标准要求,其成本只占改进前产品的60％,体积更小,可靠性更高,可实现遥测、遥信、遥控等功能。     

分闸反弹对断路器性能的影响及抑制措施

真空断路器因具有可频繁操作,电寿命长,检修维护工作量小、体积小,不污染环境等优点,在中压领域应用广泛,市场潜力巨大。然而,在实际运行中,仍然存在一些问题,严重影响了开关的可靠性。譬如,因分闸反弹幅值过大,而造成多次重燃现象。因此,有必要分析和探讨如何降低分闸反弹等弊端影响。     

高压真空断路器的一种新的永磁操作机构结构设计

提出了分闸侧采用盆型结构的四线圈双稳态永磁操作机构结构概念,并为这种永磁操作机构设计了控制回路,使永磁操作机构能为高电压等级真空断路器提供更好的分、合闸驱动特性,以充分发挥真空灭弧室高寿命、高可靠性的优点。     

基于双信号检测及跟踪的真空断路器永磁机构控制方法研究

为了提高真空断路器永磁机构同步操作能力,有效抑制电力系统暂态过程。在断路器操作过程中,对多传感器输出信号进行检测,并采用双闭环PID控制方法对永磁机构进行控制,实现对目标参考触头行程、激磁线圈电流曲线的跟踪。以12 kV真空断路器单稳态永磁机构为控制对象,研制了以数字信号处理器(DSP)为核心的操作控制系统。结果表明控制系统采用上述控制方法,能够有效控制永磁机构触头行程与线圈电流,使触头运动特性处于受控状态,提高了控制系统的鲁棒性及控制精度,实现断路器关合时间误差在±0.3 ms以内,为同步关合的实际操作奠定基础。     

为提高分闸能力的永磁操动机构的研究与设计

永磁操动机构具有零部件少,可靠性高,免维护,对真空断路器良好的出力特性等优点。传统的永磁机构分闸速度较低,分闸过程较长,分闸电流较大。基于电磁感应定律,椤次定律和安培定律的应用,在动铁心的分闸端安装两个磁短路环,可以在动铁心启动前大大地削弱合闸永磁保持力。配合好的加工工艺,短路环能够实现自动起动、复位,能够避免误动作。通过数学模型的建立和仿真分析,配有短路环的永磁机构具有更快的分闸速度和更小的分闸电流,达到电路的快速分断和熄弧,以及控制回路简单可靠的目的。高压永磁机构的行程长,传统的永磁机构所需操作电流很大,因此至今没能投入应用,而配用这种短路环后,可以显著降低线圈的始动电流,有望将高压永磁机构投入实际应用。     

真空断路器永磁操动机构的设计及动态特性仿真

提出了一种结构新颖的单稳态永磁操动机构。采用Ansoft10.0软件对该机构在不同条件下的三维磁场分布进行了计算与分析,证明了该操动机构的可行性。为了确定操动机构中各个部件的尺寸,对该操动机构的分、合闸动态过程中各个参数的变化规律进行了仿真设计。根据仿真结果加工成样机,并把该样机装配到真空断路器中。通过样机的试验数据,证明了所设计的永磁操动机构的可行性,以及分、合闸动态特性仿真的正确性和准确性。     

永磁复合式真空断路器的研究

日立研发的真空断路器采用了免润滑油永磁复合式操作机构,有效地减少了维护保养的作业时间。这种操作机构的特点是结构简单,主要由复合式永磁机构、电容器和控制回路组成。在不使用线圈电流的情况下,永久磁铁的吸引力使真空断路器保持合闸状态。操作机构的机械零部件数量大幅降低,是传统弹簧操作机构零部件数量的14%。几乎所有连接部位均采用了固态润滑剂而非润滑油,有效减少定期润滑维护的工作。     

配永磁机构真空断路器运动特性控制技术的研究

真空断路器的动触头运动特性对其开断能力和寿命影响很大。介绍了一种控制分闸运动特性的方法,通过控制永磁机构的分、合闸线圈的接入时间,控制分闸的的运动特性。在实验室进行了试验,验证了该方法的可行性。     

浅谈真空断路器中的永磁机构

随着真空断路器在中压领域的发展，永磁机构在柱上开关、中压断路器上的应用，引起了开关行业的广泛关注。文章介绍了真空断路器的各种永磁机构。     

串并联模块化断路器技术研究

笔者提出一种基于模块化真空断路器串并联结构的大容量高压断路器,该断路器通过均压组件将3个40.5 kV断路器模块串联成126 kV高压断路器,同时通过紧耦合空心电抗器对断路器模块并联,实现自动均流和限流功能。并对串并联模块化断路器设计的可行性进行研究试验,主要包括对设备的绝缘试验、均流和限流试验、开断试验、机械操作试验进行考核验证。对试验数据进行分析和整理,验证了串并联模块化断路器设计的可行性与合理性。     

永磁机构在真空断路器上的应用

永磁机构是真空断路器的一种新型驱动机构。章论述了永磁机构的原理、性能及其应用，以供企业在选择开关时参考。     

12kV配永磁机构真空断路器的电磁特性研究

应用有限元方法分析计算了12kv真空断路器所用的单稳态永磁机构的静态磁场，给出了不同载荷下的磁场分布曲线，同时分析计算了12kV真空断路器的两种灭弧室的静态电场及相间绝缘问题。