[发明专利]一种高压开关电气化操作机构的智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中高压开关控制技术，具体的说是一种高压开关电气化操作机构的智能控制方法。

背景技术

高压开关设备是指在电力系统中应用的户内和户外交直流开关设备，用于高压电网(包括发电厂、变电站、输配电线路和工矿企业等用户)，既可根据电网运行需要，高压开关将一部分电力设备或线路投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行及设备、运行维修人员的安全。因此，高压开关设备是非常重要的输配电设备，其安全、可靠地运行对电力系统的安全、有效地运行具有十分重要的意义。而且高压开关设备按其功能和作用的不同，可以分为：

(1)开关元件及以开关为中心的组合设备：包括断路器、隔离开关(也叫隔离刀闸)、接地开关(也叫接地刀闸)等。高压断路器是变电所主要的电力控制设备，具有灭弧特性，当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围。隔离开关是在高压电气装置中保证工作安全的开关电器，结构简单，没有灭弧装置，不能用来接通和断开负荷电流电路。隔离开关的作用为：隔离电源，倒闸操作，接通和切断小电流电路。接地开关静触头固定在隔离开关的导电管上，动触头安装在底座上的接地闸刀铝管的端部。

(2)以开关为主要组件的成套设备：将上述元件及其组合与其他电器产品组合成具有相对完整使用功能的产品。如金属封闭开关设备(开关柜)、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)和预装式箱式变电站等。高压开关成套设备，将上述开关元件及其组合与其他电器产品进行合理配置，有机地组合于金属封闭外壳内，具有相对完整使用功能的产品。如金属封闭开关设备(开关柜)、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)和高压/低压预装式变电站等。

随着电力工业的发展，现代输配电系统的开关设备不仅要求控制及保护等方面实现智能化，还要求开关设备的操作实现智能化。操作机构是高压开关、高压开关的组合设备和成套设备等的重要组成部分，其中断路器的操作机构由储能单元、控制单元、和力传递单元组成。

目前弹簧操作机构是断路器开关操作采用的主要方式：储能机构一般只给合闸弹簧储能，而跳闸弹簧一般是靠断路器合闸动作过程中储能。断路器弹簧操作机构，也是分合线路、断开故障的具体执行机构，分合一次是一个循环，其稳定性非常重要。目前对储能过程没有实时检测，储能结果只是通过一个硬接点信号获得弹簧储能是否完成，缺乏对储能过程的分析和对实时状态的监测与控制。

电机传动机构是隔离开关和接地开关的操作机构所采用的主要操作机构。其传动电机的启停控制，只是凭借辅助硬接点信号开关位置信号的判断。在传动机构的卡、涩等情况下引起的传动力矩受阻，或者由于辅助接点位置信号错误上送引起传动电机无法正常启停。电机传动机构也需要一个动态监控和智能控制的方法。

操作机构在成套设备中，断路器开关操作机构采用储能弹簧操作机构，部分隔离开关和接地开关也采用传动电机驱动的方式。目前无论是储能电机和传动电机在操作时均为恒定转速，忽略了电网结构情况和电气安全距离等方面的问题，会对电网安全稳定运行提出新的挑战和给电气设备带来一定的危害。比如当隔离开关操作空载短母线会产生陡波度、高幅值的特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage，VFTO)、瞬态壳体电位和电磁干扰，对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害，干扰二次设备工作，严重影响设备的安全运行。一体化预装式箱式变电站，同样存在这些问题。

为了减小储能电机或者电机传动的冲击，目前的开关一般均采用机械缓冲的方式；为了减弱VFTO等现象，现有技术一般从提高绝缘等级、增加辅助电路、电子化操作机构等措施，增加了机构的复杂性和成本，而从储能电机或者传动电机的变速控制等智能化角度处理的技术方案尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中高压开关电气化操作机构存在结构复杂、成本高；不能实现智能化操作和自我诊断等不足之处，本发明提供一种对电气化操作机构的动态过程进行监控，实现自我诊断的高压开关电气化操作机构的智能控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明高压开关电气化操作机构的智能控制方法包括以下步骤：

初始化，导入配置文件和电机历史数据，根据电机历史数据及设计参数，拟合出电机传动和储能过程中的步进曲线；