采用模糊控制和脉冲宽度调制技术的同步真空开关位置伺服控制器设计

为保证真空开关动作时间长期稳定性,针对同步真空开关性能受开关动作时间分散性的影响,采用了位置伺服控制使真空开关动触头实现预定的最佳参考轨迹运动。在分析控制电压、环境温度、闲置时间等因素对永磁机构真空开关运动及操作时间影响的基础上,给出了同步真空开关位置伺服控制原理;设计了基于模糊控制和脉冲宽度调制(PWM)技术的同步真空开关位置伺服控制器,并对35kV同步真空开关进行了伺服控制性能测试。测试结果表明,真空开关动触头能很好地跟踪参考轨迹运动,开关合分闸时间分散性在±0.2ms范围内,满足IEC62271-302标准对开关操作时间一致性的要求。     

永磁机构真空断路器分闸触头过冲与反弹抑制方法的研究

为了抑制真空断路器分闸操作过程的触头过冲与反弹现象,提高断路器的开断性能,笔者基于真空断路器永磁机构分闸操作工作原理,分析触头的运动过程,获取有效抑制触头过冲与反弹的预设行程值,建立了触头在分闸位置的速度特性与过冲及反弹幅值的特征关系。利用闭环控制策略对永磁机构线圈电流进行调节,降低触头的分闸末速度,实现对触头过冲与反弹的有效抑制。研制以数字信号处理器(DSP)为核心的控制装置,开展12 kV真空断路器永磁机构分闸操作实验,对操作过程中触头行程数据进行对比分析。结果表明,在上述控制系统的作用下,触头的运动过程处于受控状态,通过对预设行程值的标定,实现有效抑制触头过冲与反弹,保证永磁机构分闸操作可靠性,提高断路器分断能力。     

消除真空开关机构弹跳影响分合闸速度测量的附加装置

<正> 合、分闸平均速度是真空开关的主要技术参数,不论型式试验或出厂试验都须测量。合,分闸平均速度,是动触头从开距的一端移动到另一端所经历的时间,即所谓动触头运动时间(秒),去除开距尺寸(米)计算得的。所以合、分闸平均速度测量问题就转化为合、分闸动触头运动时间的测量。 测量ZN3—10型真空断路器的动触头运     

配直线伺服电机操动机构真空断路器运动特性控制技术的研究

为提高真空断路器的开断和关合性能,提高真空断路器的可靠性,本文提出了一种新型高压断路器直线伺服电机操动机构,并结合永磁直线同步电机的 d-q 轴数学模型及推力特性,对新型操动机构的控制进行了分析.设计了基于DSP的动触头位置、速度闭环控制方案,选用了高精度光栅尺作为速度、位置传感器,满足了系统实时性和高精度的要求.最终实现了高压断路器分、合闸操作时对动触头运动控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动,从而有利于提高断路器开断、关合能力和改善断路器的机械电气寿命和运行可靠性.     

低压断路器机械特性状态监测方法研究

低压断路器作为低压配电系统中重要的保护装置,主要用于切断和接通负荷电路以及断开故障电路,以保证系统安全稳定运行。断路器内部机械部件的可靠运行对其操作性能至关重要,随着操作次数的增加,断路器的机械特性将逐渐退化,最终破坏操作机构的正常运动,进而引起合分闸失败,甚至对配电系统造成影响。为了准确监测低压断路器的机械特性,提出基于操作机构运动特性的低压断路器机械特性状态监测方法。首先,根据操作机构的运动特性分析机构合分闸过程中的旋转特征,并选取能够反映操作机构性能的特征量;其次,定量分析触头磨损、机构磨损和分闸弹簧断裂对机构性能的影响,通过实时监测特征量的变化实现机械部件性能的诊断;最后,通过定量计算触头超程性能退化对分闸能量和机构性能的影响,实现触头超程状态的监测。实验结果表明,所提方法能够有效监测低压断路器机械部件的状态信息,实现触头超程状态的准确评估,为低压断路器机械特性状态监测与诊断提供一种新方法。     

一种便携式高压断路器机械特性测试仪设计

传统的高压断路器特性测试平台存在操作流程多、接线复杂及成本高等问题,提出了一种基于TMS320F28335的便携式高压断路器机械特性测试仪的设计方案。测试仪利用霍尔电流传感器GSM010-GT检测合(分)闸线圈电流信号,利用直线位移传感器TS-0050检测动触头行程,并运用16 bit高准确度A-D转换器AD7606采集上述信号,实现合(分)闸线圈电流、动触头行程等参数的测量,同时利用光耦电路采集断口合分状态,实现断路器合分闸时间、合分闸同期性参数测量。此外,系统扩展了LCD显示、SD卡存储及DS1302时钟电路,参数测量结果可直观显示在LCD上,并实现大批量测量参数及测量时刻的SD卡存储。最后,以ABB的VD4/CX真空断路器为测试对象,其测试结果表明,该测试仪能准确地测量断路器的机械特性参数,从而为判断断路器的性能提供可靠依据。     

单神经元PID控制器在高压断路器运动控制技术中的应用

高压断路器直线伺服电动机操动机构采用直线电动机驱动断路器操作杆,带动机构运动,实现分合闸操作,具有良好的快速响应能力及控制性能。本文建立了直线伺服电动机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了单神经元PID控制算法以及数学模型,并建立了以输出误差二次方为性能指标的单神经元自适应PID控制器模型。分别用传统PID控制与单神经元PID控制,对高压断路器触头运动特性控制过程进行了仿真。结果表明,单神经元PID控制器能够较好地实现触头速度的跟踪控制,使其按给定运动特性曲线运动,实现运动特性控制。证明了在配有直线伺服电动机操动机构的高压断路器触头运动控制系统中,单神经元PID控制是一种较理想、有效的控制方法。     

单稳态永磁真空断路器动态特性仿真

根据单稳态永磁真空断路器结构特点,采用虚拟样机技术,进行基于Maxwell、MATLAB、ADAMS的断路器合分闸动态仿真。先使用Maxwell建立有限元模型,计算电磁力和电感等;然后将计算结果导入MATLAB,耦合电压平衡方程与机械运动方程,求解得到永磁真空断路器合闸动态特性仿真结果;随后采用ADAMS对永磁真空断路器分闸过程进行仿真计算;最后对实际样机进行测试,验证了仿真的正确性。     

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。     

真空断路器触头弹跳性能分析

1引言永磁操动机构真空断路器的开断性能有其自身的特点,它的终端位置的保持力都由永磁体来单独提供,取消了原有传统操动机构的锁、脱扣机构,大大减少了运动零部件;降低了机械故障率;提高了断路器的稳定工作性能;真正实现免维护。但由于分合闸实现机理的不同,触头弹跳产生的原因也就颇有差异。本文详细地分析了VS1—12型永磁操动机构分合闸弹跳的原因并提出行之有效的克服弹跳方法。2断路器分、合闸功能实现的基本原理永磁操动机构真空断路器在分合闸终端位置时,都由永磁体提供的磁能来实现稳定保持,断路器接到分合闸指令时,由电容器组或者直流电源向分合闸激磁线圈供电流产生电磁力,当电磁力逐渐增大到足以克服永磁体所提供的保持力时断路器的动触头开始运动并达到一定的速度值从而成功实现分合闸性能。因此,电源给激磁线圈的供电时间、所提供的操作功的大小及永磁体提供保持力大小是影响触头碰撞速度大小的主要因素,进而影响到断路器分合闸的弹跳性能。3动触头弹跳性能分析的重要性3.1合闸弹跳及其产生的原因、危害性带载工作的断路器由于触头弹跳的反复动作将产生很高的过电压,从而影响整个电力系统的供电稳定性,同时也将产生电流很大的电弧引起高温烧损触头甚至熔焊,这一...     

模糊聚类分析用于断路器状态评估因素分类

为了使高压断路器工作状态的评估更准确可靠,提高其诊断精度,提出了采用模糊聚类分析方法以模糊综合评判过程中各评价因素的分类。该法首先提取各评价因素的特征,构造模糊相似矩阵和模糊等价矩阵,再通过选取不同阈值下的截集,进行动态聚类,建立层次模型,最后利用模糊层次分析法确定不同层次中评价因素的权重。以SF6高压断路器为例,给出的聚类分析过程表明,基于模糊聚类分析的因素分类方法合理有效。     

高压断路器直线伺服电机操动机构及其控制技术

提出一种新型高压断路器直线伺服电机操动机构,并结合永磁直线同步电机的d-q轴数学模型及推力特性,对新型操动机构的控制进行分析。设计了基于DSP的动触头位置、速度、电流的三闭环控制方案,选用高精度光栅尺作为速度、位置传感器,以满足系统实时性和高精度的要求,最终实现高压断路器分、合闸操作时对动触头运动控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动,从而有利于提高断路器开断、关合能力,改善断路器的机械电气寿命和运行可靠性。     

基于CPLD的真空断路器智能控制单元的设计

基于CPLD技术设计了真空断路器永磁操动机构的智能控制单元 ,该控制单元包括输入、输出和控制三个模块。描述了该控制单元的结构、逻辑控制功能 ,以及实现该控制单元的硬件电路和软件。对控制断路器的逻辑功能进行了仿真 ,并在断路器上进行了试验验证。     

智能化真空断路器的实现

介绍了真空断路器主要测控元器件的设计及其参数,给出了智能化高压真空断路器的结构及智能化保护测量装置框图,提出了在改进的中压真空断路器操作机构基础上,通过对微机控制单元、新型电子PT、电子CT、温度、位置等元件和传感器进行创新和改进,再结合现有成熟经验解决抗干扰问题,提高其可靠性,智能化高压真空断路器的技术将会逐步趋向成熟。     

27.5kV永磁机构真空断路器动作特性仿真与试验研究

针对27.5kV永磁机构真空断路器并根据其动作特点,进行了基于Ansoft和Matlab软件的静态、动态特性仿真。首先,建立有限元模型,利用Ansoft软件包对永磁机构的静态特性进行仿真。其次,根据耦合电压平衡方程和达朗贝尔机械运动特征方程,在静态仿真基础上采用Matlab构建永磁机构断路器的运动模型,对永磁机构动铁心、断路器动触头运动特性进行了仿真分析。最后,对设计的样机进行了动态测试,测试结果表明仿真的正确性。     

新型高压真空断路器智能控制装置的设计

介绍了一种基于双稳态永磁机构的高压真空断路器的智能控制装置,它不仅具有对配电线路的接通和分断作用,而且对线路及电气设备具有各种智能保护功能.该智能控制装置以PICl6F877A单片机为核心,设置了过负荷、漏电闭锁、缺相、短路等多种保护功能,而且具有显示和通信功能,提高了真空断路器的智能化程度.     

高压真空灭弧室内部电场分布的影响因素

为了解高电压真空灭弧室内部的电场分布情况,建立了真空灭弧室的电场数学模型。应用电场数值分析方法和有限元软件详细计算不同屏蔽罩与触头尺寸对真空灭弧室内部电场分布影响的结果表明,因高电压真空灭弧室开距较大,触头间隙不再是场强集中的区域,在高压真空灭弧室小型化设计过程中,除考虑电极间的绝缘外,更需考虑电极与屏蔽罩之间的绝缘。合理设计屏蔽罩的尺寸、位置和触头的形状可有效改善灭弧室内部的电场分布,提高真空灭弧室的耐压能力,从而为国内72.5kV以上电压等级真空灭弧室的研制提供了理论依据。     

关于2×27.5kV双极真空断路器绝缘等级问题探讨

电气化铁路牵引供电系统2×27.5 kV双极真空断路器用于自耦变压器供电方式的接触网馈电线路的接通与开断。根据现行的铁路标准,该类型断路器灭弧室断口采用了27.5 kV额定电压等级的绝缘水平。笔者通过对接触网(T线)和正馈线(AF线)之间非接地短路故障的分析发现:当该断路器开断此类短路故障时,两支断口承受的短路电压一般是不平衡的,其中某一断口承受的电压将超过其绝缘耐受水平,严重劣化其开断短路电流条件,可能造成绝缘损坏甚至爆炸事故。因此建议:提高现行2×27.5 kV双极真空断路器绝缘水平的铁路标准;在现有断路器的2个断口上并联均压电容,平衡电压;增加该类型断路器双断口实际均压情况以及同步性开断试验项目。     

基于遗传算法的断路器分闸模糊控制

断路器的运行可靠性对电力系统的安全运行有重要意义。针对电力系统的复杂性和故障的多样性,笔者采用模糊控制,建立了以电网运行状态为输入、断路器开断速度为输出的断路器模糊运动模型,并对模糊模型的隶属函数进行遗传优化,进而优化了智能操作模糊控制模型,为断路器智能控制的理论深入提出了一条新的思路。