專利名稱：相控永磁機(jī)構(gòu)在有載分接開關(guān)中的應(yīng)用及無弧切換有載分接開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相控永磁機(jī)構(gòu)的應(yīng)用以及由該應(yīng)用而得到的一種設(shè)備，特別是相 控永磁機(jī)構(gòu)在有載分接開關(guān)中的應(yīng)用及相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)，該應(yīng)用通過尋找交 流波形零點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)的無弧切換。
背景技術(shù)：
選相永磁機(jī)構(gòu)最早提出于20世紀(jì)70年代，其技術(shù)核心就是通過控制開關(guān)分合閘 時(shí)電壓或電流的初相角，以減小乃至消除相關(guān)的電磁暫態(tài)現(xiàn)象。隨著現(xiàn)代電器制造水平和 微電子自動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步，該項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用到輸配電系統(tǒng)的許多方面。如2003年7月出 版的《大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)》第43卷第4期發(fā)表的《相控真空開關(guān)同步關(guān)合電容器組控制策 略及其實(shí)現(xiàn)》一文中，就公開了選相永磁機(jī)構(gòu)在投入電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。還有1997年ABB 公司推出了配永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的真空斷路器，也是選相永磁機(jī)構(gòu)應(yīng)用的一種實(shí)例，這種配永 磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的真空斷路器具有機(jī)械部減少、動(dòng)作時(shí)間分散性小、電子操動(dòng)便于實(shí)現(xiàn)各種控 制等優(yōu)點(diǎn)。有載分接開關(guān)用于電力變壓器或工業(yè)變壓器中，在變壓器不中斷負(fù)載電流的情況 (即有載情況)下進(jìn)行分接，改變變壓器的匝數(shù)比，從而調(diào)整變壓器的輸出電壓。有載分接開關(guān)通常由一個(gè)帶電流轉(zhuǎn)換的切換開關(guān)和一個(gè)在不帶電流情況下進(jìn)行 預(yù)選擇抽頭位置的分接選擇器組合而成，其觸頭切換機(jī)構(gòu)包括起長期通流作用的主觸頭部 分和起過渡導(dǎo)通作用的過渡觸頭部分，彈簧儲(chǔ)能快速機(jī)構(gòu)通過中心傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)起長期通流 作用的主觸頭部分和起過渡導(dǎo)通作用的過渡觸頭部分按照切換程序動(dòng)作，完成切換。由于 過渡觸頭部分中的主通斷觸頭和過渡觸頭斷開時(shí)，產(chǎn)生電弧，造成過渡觸頭、主通斷觸頭燒 損，使分接開關(guān)壽命短，容易發(fā)生供電事故。同時(shí)過渡觸頭、主通斷觸頭與定觸頭之間產(chǎn)生 的電弧容易污染切換開關(guān)油室內(nèi)的變壓器油，縮短了開關(guān)油室內(nèi)的變壓器油的保養(yǎng)周期， 增加了維修工作量和維修產(chǎn)生的物質(zhì)損耗。本申請(qǐng)人發(fā)明了一種替換現(xiàn)有有載分接開關(guān)銅鎢觸頭組的真空泡組，使有載分接 開關(guān)實(shí)際變成了真空有載分接開關(guān)，解決了過渡觸頭部分中的主通斷觸頭和過渡觸頭斷開 時(shí)，產(chǎn)生電弧，造成過渡觸頭、主通斷觸頭燒損，同時(shí)容易污染切換開關(guān)油室內(nèi)的變壓器油 等技術(shù)問題。但是由于真空泡不是在電壓或電流過零點(diǎn)切換，仍然存在著電弧，只是電弧埋 設(shè)于真空泡內(nèi)。由于有電弧的產(chǎn)生，使得真空泡壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供相控永磁機(jī)構(gòu)在有載分接開關(guān)中的應(yīng)用， 通過該應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)的無弧切換。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)。作為本發(fā)明第一方面的相控永磁機(jī)構(gòu)在有載分接開關(guān)中的應(yīng)用，是利用一控制裝置檢測變壓器的電流信號(hào)，在向該控制裝置輸入切換控制信號(hào)后，該控制裝置在電流信號(hào) 接近于過零點(diǎn)時(shí)，向一驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)裝置通過執(zhí)行單元，在電流過零點(diǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)有載分接開關(guān)的過渡觸頭部分進(jìn)行切換，從而實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)的無弧切換。作為本發(fā)明第二方面的相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)，由一個(gè)帶電流轉(zhuǎn)換的切換 開關(guān)和一個(gè)在不帶電流情況下進(jìn)行預(yù)選擇抽頭位置的分接選擇器組合而成，所述帶電流轉(zhuǎn) 換的切換開關(guān)包括起長期通流作用的主觸頭部分和起過渡導(dǎo)通作用的過渡部分，其特征在 于，所述過渡部分包括一控制裝置，該控制裝置用以接受輸入的切換控制信號(hào)并采集變壓器的電流信 號(hào)，計(jì)算出變壓器電流信號(hào)的過零點(diǎn)，輸出一延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置接受控制裝置輸送的延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，在變壓器電流 過零點(diǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元?jiǎng)幼?；一?zhí)行單元，受驅(qū)動(dòng)裝置控制并帶動(dòng)過渡切換元件在變壓器電流信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)導(dǎo) 通與斷開，實(shí)現(xiàn)切換。本發(fā)明的控制裝置包括信號(hào)采集單元、處理單元和信號(hào)輸出單元，信號(hào)采集單元 采集切換控制信號(hào)和變壓器的電流信號(hào)，根據(jù)切換控制信號(hào)將采集的變壓器的電流信號(hào)輸 入處理單元；處理單元與信號(hào)采集單元連接，接收變壓器的電流信號(hào)并處理，檢測變壓器電 流信號(hào)的過零點(diǎn)；信號(hào)輸出單元與處理單元連接，根據(jù)檢測出的變壓器電流信號(hào)的過零點(diǎn)， 輸出一延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置包括相互連接的信號(hào)輸入處理單元和驅(qū)動(dòng)單元，信號(hào)輸入處理 單元接收控制單元輸送過來的延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)并處理，在變壓器電流信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)，啟 動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元?jiǎng)幼?。本發(fā)明的執(zhí)行單元為一永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。優(yōu)選為一雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的過渡切換元件為真空泡。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明真正實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)在變壓器電流信號(hào)過零 點(diǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)無弧過渡切換，使得過渡切換元件壽命延長，同時(shí)不會(huì)污染切換開關(guān)油室內(nèi)的變 壓器油。具有機(jī)械部件少，具有動(dòng)作時(shí)間分散性小、電子操縱便于靈活實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。


本發(fā)明的具體特征性由以下的實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步描述，其中圖1為本發(fā)明相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)的過渡部分的原理框圖。圖2為本發(fā)明的控制裝置的原理框圖。圖3為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)單元的原理框圖。圖4為本發(fā)明雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空泡的連接關(guān)系示意圖。圖6為本發(fā)明相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)的切換開關(guān)部分電原理示意圖。圖7為本發(fā)明相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)切換順序圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明的相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)，由一個(gè)帶電流轉(zhuǎn)換的切換開關(guān)和一個(gè)在 不帶電流情況下進(jìn)行預(yù)選擇抽頭位置的分接選擇器組合而成，所述帶電流轉(zhuǎn)換的切換開關(guān) 包括起長期通流作用的主觸頭部分和起過渡導(dǎo)通作用的過渡部分。參看圖1，過渡部分包括一控制裝置100，一驅(qū)動(dòng)裝置200，若干個(gè)執(zhí)行單元300以 及若干個(gè)過渡切換元件400。參見圖2，控制裝置100又包括信號(hào)采集單元110、處理單元 120和信號(hào)輸出單元130，信號(hào)采集單元110采集切換控制信號(hào)和變壓器的電流信號(hào)，在接 收到一個(gè)切換控制命令后，將采集的變壓器的電流信號(hào)輸入處理單元，處理單元與信號(hào)采 集單元連接，開始檢測變壓器電流信號(hào)的過零點(diǎn)；在檢測到第一個(gè)過零點(diǎn)后，根據(jù)執(zhí)行單元 的控制電壓、環(huán)境溫度、操作歷史記錄，自適應(yīng)的預(yù)測執(zhí)行單元的動(dòng)作時(shí)間，實(shí)時(shí)計(jì)算觸發(fā) 延遲時(shí)間，通過與之連接的信號(hào)輸出單元輸出一延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)裝置200。參見圖3，驅(qū)動(dòng)裝置200又包括相互連接的信號(hào)輸入處理單元210和驅(qū)動(dòng)單元 220，信號(hào)輸入處理單元接收控制單元輸送過來的延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)并處理，在變壓器電流 信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元220驅(qū)動(dòng)不同的執(zhí)行單元300動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)單元220具有邏輯 控制和開關(guān)量I/O模塊，以驅(qū)動(dòng)不同的執(zhí)行單元300按照切換順序動(dòng)作。參看圖4，執(zhí)行單元300為一雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括殼體310和安裝在殼體 310內(nèi)的分閘線圈320、合閘線圈330、永磁鐵340以及推桿350，推桿350安裝在殼體310 的中心，兩端伸出，其中一端具有與過渡切換元件400連接的螺紋。分閘線圈320、合閘線 圈330、永磁鐵340位于推桿350的外圍。在分閘時(shí)，分閘線圈320得電，分閘線圈320產(chǎn) 生的磁力克服永磁體340產(chǎn)生的磁力后，推動(dòng)推桿350向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行分閘，分閘后，分閘線 圈320斷電，推桿350依靠永磁鐵340保持分閘狀態(tài)。而在合閘時(shí)，合閘線圈330得電，合 閘線圈330產(chǎn)生的磁力克服永磁體340產(chǎn)生的磁力后，推動(dòng)推桿350向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行合閘， 合閘后，合閘線圈320斷電，推桿350依靠永磁鐵340保持合閘狀態(tài)。本發(fā)明的過渡切換元件400為真空泡，當(dāng)然也可以為其它的可以起導(dǎo)通和斷開作 用的各類開關(guān)元件。參見圖5，6個(gè)雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成的執(zhí)行單元300安裝一圓盤500上，而6 只真空泡形成的過渡切換元件400安裝在另一塊圓盤600上，圖5中的下部可以有載分接 開關(guān)其它部件結(jié)合，形成本發(fā)明的相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)。每只真空泡600通過連 桿700與雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的推桿連接。當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分合間動(dòng)作時(shí)， 通過連桿700帶動(dòng)真空泡同步進(jìn)行分合閘動(dòng)作。參看圖6和圖7，變壓器有載分接開關(guān)的一相切換開關(guān)由主載流開關(guān)S1、S2，3只真 空泡VI、V2、V3，一個(gè)過渡電阻R，電路連接與現(xiàn)有的有載分接開關(guān)的電路連接基本上相同。其切換程序是在原始狀態(tài)時(shí)，主載流開關(guān)S1和真空泡VI處于合閘位置，主載流 開關(guān)S2和真空泡V2、V3處于分閘位置(見圖7中a)，電流經(jīng)主載流開關(guān)S1流過。當(dāng)輸 入切換指令后，控制裝置檢測變壓器電流信號(hào)的過零點(diǎn)，通過驅(qū)動(dòng)裝置約20ms后，使主載 流開關(guān)S1分閘(見圖7中b)，同時(shí)通過雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使真空泡V3合閘(見圖7中 c)。確認(rèn)后，在變壓器電流信號(hào)第一個(gè)過零點(diǎn)時(shí)，通過雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使真空泡VI分 閘(見圖7中d)，電流經(jīng)真空泡V3和過渡電阻R流過。確認(rèn)后，通過雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 使真空泡V2合閘(見圖7中e)，電流經(jīng)真空泡V3和過渡電阻R以及真空泡V2流過，形成回路；接著在變壓器電流信號(hào)第二個(gè)過零點(diǎn)時(shí)，通過雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使真空泡V3分閘 (見圖7中f)，確認(rèn)后，主載流開關(guān)S2合間進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)。在新的穩(wěn)定狀態(tài)下主載流 開關(guān)S2和真空泡V2處于合閘位置，主載流開關(guān)Sl和真空泡V1、V2處于分閘位置(見圖7 中g(shù))。整個(gè)切換時(shí)間大約20ms。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
權(quán)利要求
相控永磁機(jī)構(gòu)在有載分接開關(guān)中的應(yīng)用，其特征是利用一控制裝置檢測變壓器的電流信號(hào)，在向該控制裝置輸入切換控制信號(hào)后，該控制裝置在電流信號(hào)接近于過零點(diǎn)時(shí)，向一驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)裝置通過執(zhí)行單元，在電流過零點(diǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)真空泡的通斷，完成有載分接開關(guān)的切換，從而實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)的無弧切換。
2.相控永磁機(jī)構(gòu)無弧切換的有載分接開關(guān)，由一個(gè)帶電流轉(zhuǎn)換的切換開關(guān)和一個(gè)在不 帶電流情況下進(jìn)行預(yù)選擇抽頭位置的分接選擇器組合而成，所述帶電流轉(zhuǎn)換的切換開關(guān)包 括起長期通流作用的主觸頭部分和起過渡導(dǎo)通作用的過渡部分，其特征在于，所述過渡部 分包括一控制裝置，該控制裝置用以接受輸入的切換控制信號(hào)并采集變壓器的電流信號(hào)，計(jì) 算出變壓器電流信號(hào)的過零點(diǎn)，輸出一延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置接受控制裝置輸送的延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，在變壓器電流過零 點(diǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元?jiǎng)幼?；一?zhí)行單元，受驅(qū)動(dòng)裝置控制并帶動(dòng)真空泡在變壓器電流信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)通與斷開， 實(shí)現(xiàn)切換。
3.如權(quán)利要求2所述的相控永磁機(jī)構(gòu)無弧切換的有載分接開關(guān)，其特征在于，所述的 控制裝置包括信號(hào)采集單元、處理單元和信號(hào)輸出單元，信號(hào)采集單元采集切換控制信號(hào) 和變壓器的電流信號(hào)，根據(jù)切換控制信號(hào)將采集的變壓器的電流信號(hào)輸入處理單元；處理 單元與信號(hào)采集單元連接，接收變壓器的電流信號(hào)并處理，檢測變壓器電流信號(hào)的過零點(diǎn)； 信號(hào)輸出單元與處理單元連接，根據(jù)檢測出的變壓器電流信號(hào)的過零點(diǎn)，輸出一延遲驅(qū)動(dòng) 控制信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的相控永磁機(jī)構(gòu)無弧切換的有載分接開關(guān)，其特征在于，所述的 驅(qū)動(dòng)裝置包括相互連接的信號(hào)輸入處理單元和驅(qū)動(dòng)單元，信號(hào)輸入處理單元接收控制單元 輸送過來的延遲驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)并處理，在變壓器電流信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)執(zhí) 行單元?jiǎng)幼鳌?br> 5.如權(quán)利要求2所述的相控永磁機(jī)構(gòu)無弧切換的有載分接開關(guān)，其特征在于，所述的 執(zhí)行單元為一永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2所述的相控永磁機(jī)構(gòu)無弧切換的有載分接開關(guān)，其特征在于，所述的 執(zhí)行單元為一雙穩(wěn)態(tài)永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2所述的相控永磁機(jī)構(gòu)無弧切換的有載分接開關(guān)，其特征在于，所述的 過渡切換元件為真空泡。
全文摘要
本發(fā)明公開的相控永磁機(jī)構(gòu)在有載分接開關(guān)中的應(yīng)用，其特征是利用一控制裝置檢測變壓器的電流信號(hào)，在向該控制裝置輸入切換控制信號(hào)后，該控制裝置在電流信號(hào)接近于過零點(diǎn)時(shí)，向一驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)裝置通過執(zhí)行單元，在電流過零點(diǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)起過渡作用真空泡的通斷，從而實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)的無弧切換。本發(fā)明還公開了相控?zé)o弧切換的有載分接開關(guān)，真正實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)在變壓器電流信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)無弧過渡切換，使得過渡切換元件壽命延長，同時(shí)不會(huì)污染切換開關(guān)油室內(nèi)的變壓器油。
文檔編號(hào)H01H33/666GK101807471SQ20091004617
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者肖日明, 肖毅 申請(qǐng)人:上海華明電力設(shè)備制造有限公司;上海華明高壓電氣開關(guān)制造有限公司