[发明专利]高压断路器电机操动机构控制系统和控制方法

说明书

本发明公开了一种高压断路器电机操动机构控制系统和控制方法，属于短路设计技术领域。本发明的高压断路器电机操动机构控制系统包括储能电容模块、IGBT模块、检测电路模块、隔离驱动模块、控制电路模块以及监控模块；本发明的高压断路器电机操动机构控制方法将对电动机的控制分成三个阶段，包括起动阶段、恒速阶段和缓冲阶段，在不同阶段通过修改位移给定量的方式实现分段控制。本发明的高压断路器电机操动机构控制系统提高了断路器操动机构的智能化。电机操动机构相比传统操动机构具有更高的可控性，在高压断路器的智能化操作、同步关合、降低过电压方面更加容易满足智能电网建设的要求。

技术领域

本发明属于短路设计技术领域，具体涉及一种高压断路器电机操动机构控制系统。

背景技术

高压断路器是电力系统中重要的保护和控制设备，操动机构是断路器的重要组成部分之一，其运动性能直接影响灭弧室开断电流的能力。目前常见的操动机构主要有弹簧操动机构、电磁操动机构、气动操动机构以及液压操动机构等。传统的操动机构采用弹簧或压缩空气来存储控制操动机构动作过程所需的能量，其零部件较多、机械结构复杂、累计运动公差大且无法实现对操动过程的调节和控制。新型的电机操动机构通过控制电机转角来控制动触头行程，不仅实现断路器负载反力与机构出力的匹配，提高能量的使用效率，同时提高断路器操动机构智能化，符合高压断路器的发展方向。

目前高压断路器的操动机构大多采用弹簧、电磁、气动及液压等机构，传统的操动机构都只按照预定的一种分合闸方式设计，动作过程不可控。针对根据电网所处的不同状态和不同故障类型，以及断路器实际开断不同电路参数和不同负载分合闸特效的情况，高压断路器的动触头分合闸过程对应不同的理想运动特性曲线。

发明内容

为实现断路器不同的分合闸位移曲线，本发明基于一种永磁同步电机操动机构，设计其控制系统，通过电力电子器件和微控制器控制电机获取理想触头运动轨迹运动，控制过程中采用一种修改位移给定值的分段控制方法，实现对高压断路器操动过程的调节和控制，从而实现更好的分合闸特性。

本发明首先提供一种高压断路器电机操动机构控制系统，包括储能电容模块、IGBT模块、检测电路模块、隔离驱动模块、控制电路模块以及监控模块；储能电容模块提供断路器动作所需的能量；检测电路模块通过霍尔元器件检测电压电流信号，经由滤波电路转换成控制信号输入控制电路模块，控制电路模块根据监控模块获得电网所处的故障类型以及分合闸动作曲线，产生PWM信号到隔离驱动模块的驱动电路，隔离驱动模块发送门极信号给IGBT模块，控制IGBT模块的导通和关断，从而驱动电动机的旋转，实现对断路器的控制；监控模块通过PC计算机以及通信接口和控制电路模块相连，获得断路器的动触头行程信号，以便于检修查看和事故鉴定。

本发明还提供一种高压断路器电机操动机构控制方法，所述的控制方法将对电动机的控制分成三个阶段，包括起动阶段、恒速阶段和缓冲阶段，在不同阶段通过修改位移给定量的方式实现分段控制。

本发明的优点在于：

(1)高压断路器电机操动机构控制系统提高了断路器操动机构的智能化。它通过检测电网中的电流、电压信号，确定当前电网的状态和故障类型，然后调用对应状态和故障类型下的重要参数，作为分段控制过程的分段和控制指标中，机构出力可以匹配负载反力，提高其分、合闸能力。

(2)电机操动机构的操作方式可依据高压断路器分合闸不同阶段的速度操作特性要求输出不同的操作特性。

(3)电机操动机构相比传统操动机构具有更高的可控性，在高压断路器的智能化操作、同步关合、降低过电压方面更加容易满足智能电网建设的要求。

附图说明

图1为本发明的电机操动机构控制系统结构示意图。

图2为变压器升压充电电路。

图3为霍尔电流传感器电路结构。