真空断路器循迹控制

采用带自调整函数的模糊算法,能够使断路器永磁机构按给定曲线动作,保证断路器的合闸时间稳定,从而提高选相操作的精度。通过该算法可实时纠正断路器永磁机构的运动位移偏差,在电容电压、环境温度等外界因素发生变化时,使机构仍按给定曲线动作。通过开关特性测试仪和DSP2812硬件控制系统,得到标准位移曲线及控制算法中的基本参量值,并在 Matlab 中建立了考虑续流过程的真空断路器闭环控制系统,给出了电容电压变化的仿真结果,验证了上述控制方法的可行性。此外,针对单相配永磁机构真空断路器,进行大量的合闸实验。实验结果表明：在上述外界因素变化时,该控制方法能将断路器合闸时间稳定在±0.5 ms之内。     

选相断路器的外部变量补偿研究

本文通过搭建550kV断路器选相控制试验平台,分别研究了选相控制器自身准确度、断路器分闸/合闸时间分散性、外部变量对断路器分闸/合闸时间的影响,获取了控制电压、环境温度、机构油压、间歇时间和气室压力这5个环境变量的补偿曲线,通过在选相控制器中植入外部变量补偿功能,实现选相控制器根据外部变量自动修正断路器的分闸/合闸时间,达到了在预期相位分闸/合闸断路器的目的,提高了高压断路器选相控制的准确性。     

考虑温度效应的永磁机构及其控制系统多物理域联合仿真与设计

电流/位移闭环控制能够有效抑制永磁机构分合闸时间分散性,提高断路器相控操作质量,延长开关使用寿命。可信的仿真模型能够在闭环控制系统设计验证阶段分析、比较、检验不同控制方法的动态特性和分散性抑制能力,指导实际控制器选型和设计,缩短研发周期。该文建立了永磁机构及其驱动控制系统多物理域联合仿真模型,实验分析并获得了关键敏感元件的温度效应数据库,同时考虑涡流效应的影响,论证了不同温度下联合仿真模型的可信性与有效性。在此基础上,设计了反馈线性化控制系统,通过联合仿真平台对比分析了该系统与现有典型控制系统的跟随特性、振荡超调以及分散性抑制能力。基于嵌入式系统的双闭环控制实验结果表明,多物理域联合仿真具备有效的控制器设计指导作用。     

考虑温度效应的永磁机构及其控制系统多物理域联合仿真与设计EI北大核心CSCD

电流/位移闭环控制能够有效抑制永磁机构分合闸时间分散性,提高断路器相控操作质量,延长开关使用寿命。可信的仿真模型能够在闭环控制系统设计验证阶段分析、比较、检验不同控制方法的动态特性和分散性抑制能力,指导实际控制器选型和设计,缩短研发周期。该文建立了永磁机构及其驱动控制系统多物理域联合仿真模型,实验分析并获得了关键敏感元件的温度效应数据库,同时考虑涡流效应的影响,论证了不同温度下联合仿真模型的可信性与有效性。在此基础上,设计了反馈线性化控制系统,通过联合仿真平台对比分析了该系统与现有典型控制系统的跟随特性、振荡超调以及分散性抑制能力。基于嵌入式系统的双闭环控制实验结果表明,多物理域联合仿真具备有效的控制器设计指导作用。     

真空开关高动作稳定性的永磁操动机构控制系统

基于永磁操动机构的真空开关被广泛应用在电力系统中,以确保真空开关在不同环境下操动的精度和动作时间稳定,可以有效提高电力系统的稳定性.该文首先对10kV真空开关操动机构的分合闸动态特性进行分析计算,并建立仿真实验模型;利用径向基函数(RBF)神经网络与模糊PID自适应控制相结合的技术设计算法控制器,对机构的线圈电流与位移特性进行实时检测控制;通过仿真实验证明了该控制器在提高机构动作稳定性上的可行性.搭建实验测试平台,进行合闸对比实验,未加入算法控制器时,操动机构总体合闸时间在22.7～31.8ms;加入算法控制器后,合闸时间稳定在25.5～26.1ms.同时该算法控制器将机构合闸时间分散性由原来的±1.5ms降低为±0.3ms左右,不同环境温度下分散性依然可以保持在±0.3ms左右,证明加入该控制系统后,提高了动作时间的稳定性和有效性.     

高压交流断路器选相合闸不稳定因素分析∗

通过试验数据研究影响高压交流断路器选相合闸不稳定的因素.经过分析发现,高压交流断路器选相合闸的不稳定性主要决定因素是断路器合闸时间的分散性,其次是S F6气体预击穿特性,但选相控制器合闸时间的分散性也不可忽略.该研究成果为后续开展选相合闸技术研究提供经验参考.     

断路器相控切除并联电抗器的研究及实现

阐述了相控切除并联电抗器的控制策略,提出并设计一种基于FPGA的并联电抗器相控分闸控制器。通过计算并配合高精度永磁操动机构控制断路器动作。根据实验室现有条件,搭建实验回路并完成了精度测试,并进一步进行了单相的带载实验。实验结果表明控制系统能够正确有效发出符合要求的触发信号使晶闸管导通,控制永磁机构动作。该相控切除电抗器系统较随机合闸可以在一定程度上限制切除并联电抗器的暂态过电压。     

断路器选相合闸技术应用综述与展望

目前,选相合闸技术在无功补偿电容器组、特高压线路、滤波器场等场景应用广泛。本文综述了国内外断路器选相合闸技术的研究现状,介绍了断路器选相合闸技术的应用,深入归纳了介质强度下降率（rate of decrease of dielectric strength,RDDS)、温度、间歇时间等各种因素对断路器选相合闸精度的影响,总结了断路器选相合闸的关键技术和问题,分析了断路器合闸动作时间分散性的产生原因,对断路器选相合闸技术的研究提出一些建议。     

特高压直流换流站选相合闸控制装置现场调试技术

结合向家坝—上海±800 kV直流输电工程从选相合闸控制装置的工作原理入手,针对断路器合闸过程中的预击穿特性以及环境温度和操作电压对断路器合闸时间的影响,建立了适用于选相合闸控制器测试的典型断路器合闸时间模型,提出了选相合闸控制装置性能测试的现场调试方法,并研制了选相合闸测试仪。最后将所提调试方法应用于向上直流工程复龙换流站的现场调试中,试验结果表明该方法能及时发现并消除设备缺陷,从而验证了该调试技术的可行性和有效性。     

优化的永磁真空断路器合闸控制方法

为减小永磁真空断路器分合闸时间的分散性,改善其操作时动触头的运动特性,提出了变电压变输出能量(VVVE)优化方法。分析了开环控制时永磁机构的线圈电流特性,给出了电流的拟合方程及电流曲线的优化方法。在保持电容输出能量不变的情况下,通过类似改变储能电容初始电压(VV)的机制实现对断路器合闸时间的粗调。通过改变电容输出能量(VE)以及类似保持电容初始电压不变的机制实现对合闸时间的微调。采用改进型滞环控制的方法,控制线圈电流与参考曲线一致,实现了对断路器动触头运动特性的优化。基于上述方法设计了相应的控制器,在不同的电容初始电压下,对12kV永磁真空断路器进行了合闸实验。实验结果表明,优化后的合闸时间比原开环控制的合闸时间缩短了约4ms,且偏差≤0.3ms;动触头的刚合速度比原额定开环控制时降低了5%。因此,所提出的方法能够使合闸时间保持良好的一致性,加快了断路器的合闸过程,降低了触头碰撞能量,较大地改善了动触头的运动特性。     

基于DSP的智能选相永磁机构控制器设计

介绍了以DSP为控制核心的单线圈智能选相永磁机构控制器,用于过分相开关的控制、接收保护或测控设备的指令进行分闸和合闸操作。通过对选相电流、选相电压的采集和分析,可准确计算出电压、电流的频率和过零时刻,能准确预测出下一次分/合闸时间和延时时间,及选择合适的电压电流相位进行自动过分相开关的投切。完成智能选相分/合闸和开关机构实时状态监测及告警闭锁功能,通过USB配置工具进行选相功能的投退和对相关参数进行灵活设置,给出了软硬件设计。     

Design of Intelligent Phase Selection Controller for Permanent Magnetic Actuator Based on DSP

介绍了以DSP为控制核心的单线圈智能选相永磁机构控制器,用于过分相开关的控制、接收保护或测控设备的指令进行分闸和合闸操作.通过对选相电流、选相电压的采集和分析,可准确计算出电压、电流的频率和过零时刻,能准确预测出下一次分/合闸时间和延时时间,及选择合适的电压电流相位进行自动过分相开关的投切.完成智能选相分/合闸和开关机构实时状态监测及告警闭锁功能,通过USB配置工具进行选相功能的投退和对相关参数进行灵活设置,给出了软硬件设计.     

特高压相控断路器关合性能研究

理论上相控开关技术能有效降低特高压输电系统空载线路合闸操作过电压,但实践操作中,断路器预击穿特性、机械分散性和线路拓扑结构的变化等因素都会影响选相操作的效果,一定程度上阻碍了相控技术在特高压系统的发展。传统方法很难确定相控断路器的关合性能与输电线路的故障率之间的定量关系。因此,在用统计法计算线路故障率的基础上,提出一种应用自适应神经模糊推理系统(adaptive-network-based fuzzy inference system,ANFIS)评估相控断路器关合性能的方法。该方法通过神经模糊推理系统,建立影射相控断路器性能参数和特高压线路故障率关系的模型。通过计算分析,该模型的结果符合特高压系统的精度要求。利用此模型,一方面可以预测不同断路器预击穿特性、机械分散性和不同线路拓扑结构下的线路故障率;另一方面,可以分析在不同故障率要求下的断路器关合性能参数要求,给特高压相控断路器的设计制造提供依据。     

低压大电流选相合闸装置

为使低压电器交流试验站能够实现选相合闸试验,苏州开关厂、西安交通大学和苏州市机械研究所联合研制了低压大电流选相合闸装置,于78年11月通过了鉴定。现将低压大电流选相合闸装置(以下简称选相开关)介绍于下。一、概述本选相开关是用来闭合被试电路,适用于50赫、400伏、30千安(有效值)的试验回路,在0°～360°电压相角的范围内,可以任意选定合闸相位角,选相分辨能力达10微秒,选相精度(即分散性)不超过±5°电角度。它采用多种抗干扰措施,性能稳定可靠。其中选相控制电路采用数字集成电路,除能选相闭合外,还能测量电     

单稳态柱上永磁机构断路器电源设计

对柱上永磁机构真空断路器控制器的电源系统进行了研究,给出了电源系统中电源切换、电容器电压监测、IGBT全桥驱动等功能模块的实现方法。通过微控制单元(MCU)的I/O口发出的脉冲来控制IGBT导通时间,从而控制分合闸线圈通电时间,以此完成分合闸操作。对分合闸线圈的电流波形进行分析,通过实验测试确定可靠的分合闸脉冲时间。实验结果表明:采用所设计的电源后,柱上永磁机构真空断路器的可靠分闸脉冲时间为20 ms、合闸脉冲时间为40 ms,在保证动作成功率的同时有效地缩短了分闸时间和合闸时间。     

基于DSP的同步开关用选相控制器设计与实现

同步开关(相控开关)具有能够控制线路电压或者电流在期望的相位进行关合和开断的能力。以DSP为处理核心,设计了一套同步开关用的选相控制器,阐述了选相控制器在整个同步开关开合技术中的应用,介绍了各硬件模块的功能特性,利用选相控制器结合软件以及开关本体实现了对同步开关的选相分合闸的控制,试验测试表明,在不同温度下对小电流进行分闸和合闸操作,其选相控制精度在±0.5ms之内,验证了同步开关用选相控制器设计方案的可行性和正确性。     

基于SF_6断路器动态击穿特性的选相合闸技术

为了进一步降低电容器组及其投切开关的合闸涌流与过电压,介绍了一种改进的SF_6断路器合闸动态击穿特性(预击穿特性)测量方法,并根据合闸动态击穿特性与合闸时间的分布范围,制订了选相合闸策略。研制了1套最高输出电压400 k V的击穿特性测量装置,在1次合-分闸操作中可同时获得断路器在合闸与分闸操作过程中触头间隙的动态击穿特性;对1台126 k V SF_6断路器进行了试验研究,成功获得了该断路器的合闸动态击穿特性;根据该断路器的合闸动态击穿特性与合闸时间的分散性,制定了相应的选相控制策略;理论分析证明考虑断路器特性以后,最大预击穿电压下降了0.015 8~0.336 2(标幺值),合闸时刻的分布范围降低了0.02~0.35 ms;试验结果表明,该控制方案满足设计要求。     

一种新型智能选相控制器设计及抗干扰措施

分析了选相控制器的关键技术。提出了一种利用现场可编程门阵列（FPGA）控制绝缘栅双极型晶体管（IGBT）实现断路器在电压/电流过零点处分闸、合闸的方案。为提高装置的抗电磁干扰能力,每路IGBT的控制回路采用差分线控制,驱动回路采用独立的电源模块。该方案解决了智能变电站合并单元、智能终端、选相控制器等功能的综合应用。试验结果表明,所设计的智能选相控制器可靠性高,应用前景广阔。     

高压断路器电机驱动操动机构控制方法

为了提高高压断路器的工作特性,研究了一种永磁同步电机(PMSM)驱动的高压断路器操动机构及其控制方法。搭建了一台126k V高压断路器电机驱动操动机构样机。根据断路器分合闸的技术要求设计了分合闸运动曲线,通过永磁同步电机位置伺服控制,可以控制断路器按照预先给定的运动曲线进行分合闸操作。实验结果证明,通过电机驱动操动机构控制的断路器的分合闸操作满足技术要求,并且运动特性稳定,一致性好。     

PIE101开关控制器

北京四方华能电气设备有限公司研制的PIE101开关控制器是应用于高压真空断路器（重合器）控制的操作机构，对断路器合闸、分闸过程进行控制，为合闸、分闸线圈提供合适的操作电压和电流。PIE101T型适合于普通弹簧操作机构，PIE101M型适合于永磁操作机构。该控制器采用先进的电力电子控制技术，主开关元件采用具有较高电压电流裕量的IGBT，同时控制器具有自动检测功能，对于装置内部故障和开关本体故障能够实时检测并进行及时告警和闭锁开关操作。