專利名稱：一種基于虛擬樣機技術(shù)的斷路器動作特性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于斷路器領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬樣機技術(shù)的斷路器動作特性分析方法。
背景技術(shù)：
低壓斷路器(以下簡稱斷路器)又稱自動開關(guān)，被廣泛應(yīng)用于電路的失壓、欠壓、 過載、漏電和短路保護，它是電力系統(tǒng)重要的控制和保護設(shè)備，是最常用的工業(yè)電器之一。 斷路器常見的種類有塑殼式斷路器、框架式斷路器、限流式斷路器、漏電保護式斷路器、直流快速斷路器等，其結(jié)構(gòu)一般包括觸點系統(tǒng)、操作機構(gòu)、滅弧室、脫扣器及附件等。斷路器的動作特性是斷路器的重要性能指標之一，直接影響斷路器的分斷能力、 操作性能、穩(wěn)定性和安全壽命。斷路器的動作特性既與操作機構(gòu)的類型、參數(shù)、連接方式和桿件加工精度等因素相關(guān)，也與電工材料的力學(xué)特性有關(guān)，是進行斷路器設(shè)計的基礎(chǔ)。斷路器的動作特性包括運動、力學(xué)、機械等諸多方面的因素，由于受測量方法和手段的制約，目前，斷路器動作特性僅考慮合閘、分閘速度和合閘、分閘時間兩個方面，其測量方法主要包括兩大類電子斷路器動作特性測量方法和攝像斷路器動作特性測量方法。1、電子斷路器動作特性測量方法該方法的時間測量是利用數(shù)字處理器的內(nèi)部定時器通過分析從斷路器開閘、合閘過程中傳來的脈沖信號，從而計算出開閘、合閘時間；速度測量則通過在被測量部件上安裝位移或速度傳感器由軟件來完成數(shù)據(jù)處理和計算，從而得到某點的速度。由于斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作機構(gòu)各組件尺寸較小，許多運動部件無法安裝各種速度或位移傳感器。因此，在實際運行過程中，該方法主要用來測量斷路器的合閘、分閘速度和合閘、分閘時間，其他動作特性參數(shù)沒有測量。2、攝像斷路器動作特性測量方法該方法先對斷路器運動部件進行標點，再利用高速攝像機對運動過程進行拍攝得到運動影像并將運動影像輸入到計算機內(nèi)，通過計算機對運動影像的處理，得到標點的運動指標，根據(jù)得到的運動指標分析出斷路器的動作特性參數(shù)。由于斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各桿件之間相互遮擋，在實際測量過程中，許多操作機構(gòu)的運動部件無法進行攝像，測量范圍受到了限制。另外，利用攝像的方法，一般用于動作特性中運動參數(shù)的測量，例如，軌跡指標、位移、速度、加速度，不能直接測量力學(xué)參數(shù)，如合閘力、彈簧力等。目前，斷路器操作機構(gòu)的設(shè)計僅以滿足合閘、分閘速度和合閘、分閘時間為件，沒有考慮動作特性中的其他因素，設(shè)計效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬樣機技術(shù)的斷路器動作特性分析方法，該方法可以對斷路器的多個動作特性進行全面分析，從而指導(dǎo)斷路器操作機構(gòu)的設(shè)計。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于虛擬樣機技術(shù)的斷路器動作特性分析方法，包括以下步驟(1)建立評價斷路器動作特性的速度指標體系、位移指標體系和力指標體系；所述速度指標體系包括用于描述分斷速度變化過程的第一速度指標、用于描述動觸頭角速度變化過程的第二速度指標、用于描述分斷速度與動靜觸頭分開角度的關(guān)系的第三速度指標和用于描述分斷速度與開距的關(guān)系的第四速度指標；所述位移指標體系包括用于描述拉簧轉(zhuǎn)動角度變化過程的第一位移指標、用于描述動靜觸頭開距變化過程的第二位移指標、用于描述動觸頭超行程變化過程的第三位移指標和用于描述動觸頭轉(zhuǎn)動角度變化過程的第四位移指標；所述力指標體系包括用于描述終壓力變化過程的第一力指標和用于描述拉簧作用力變化過程的第二力指標；(2)確定速度指標體系、位移指標體系和力指標體系中各指標的特征值；第一速度指標的特征值為最大分斷速度；第二速度指標的特征值為最大角速度； 第三速度指標的特征值為不同分開角度下分斷速度的平均值；第四速度指標的特征值為開距最大時的分斷速度；第一位移指標的特征值為拉簧轉(zhuǎn)動角度的變化范圍；第二位移指標的特征值為開距的最大值；第三位移指標的特征值為超行程的最大值；第四位移指標的特征值為動觸頭轉(zhuǎn)動角度的變化范圍；第一力指標的特征值為最大終壓力；第二力指標的特征值為最大拉簧作用力；(3)采用多體系統(tǒng)動力學(xué)理論建立斷路器的模型，并應(yīng)用斷路器的模型對斷路器工作過程進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真，得出速度指標體系、位移指標體系和力指標體系中各指標的特征值的仿真值；將每個特征值的仿真值Xi保存在一個矩陣中，該矩陣為X = (Xi)loxi, i = 1，· · ·，10 ；(4)根據(jù)矩陣X = (Xi)loxi，1 = 1,...,10與參考值矩陣Xc= (xiL, xiH)10X2, i = 1，...，10，計算出斷路器動作特性的偏差矩陣ΔΧ =

權(quán)利要求
1.一種基于虛擬樣機技術(shù)的斷路器動作特性分析方法，包括以下步驟(1)建立評價斷路器動作特性的速度指標體系、位移指標體系和力指標體系；所述速度指標體系包括用于描述分斷速度變化過程的第一速度指標、用于描述動觸頭角速度變化過程的第二速度指標、用于描述分斷速度與動靜觸頭分開角度的關(guān)系的第三速度指標和用于描述分斷速度與開距的關(guān)系的第四速度指標；所述位移指標體系包括用于描述拉簧轉(zhuǎn)動角度變化過程的第一位移指標、用于描述動靜觸頭開距變化過程的第二位移指標、用于描述動觸頭超行程變化過程的第三位移指標和用于描述動觸頭轉(zhuǎn)動角度變化過程的第四位移指標；所述力指標體系包括用于描述終壓力變化過程的第一力指標和用于描述拉簧作用力變化過程的第二力指標；(2)確定速度指標體系、位移指標體系和力指標體系中各指標的特征值；第一速度指標的特征值為最大分斷速度；第二速度指標的特征值為最大角速度；第三速度指標的特征值為不同分開角度下分斷速度的平均值；第四速度指標的特征值為開距最大時的分斷速度；第一位移指標的特征值為拉簧轉(zhuǎn)動角度的變化范圍；第二位移指標的特征值為開距的最大值；第三位移指標的特征值為超行程的最大值；第四位移指標的特征值為動觸頭轉(zhuǎn)動角度的變化范圍；第一力指標的特征值為最大終壓力；第二力指標的特征值為最大拉簧作用力；(3)采用多體系統(tǒng)動力學(xué)理論建立斷路器的模型，并應(yīng)用斷路器的模型對斷路器工作過程進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真，得出速度指標體系、位移指標體系和力指標體系中各指標的特征值的仿真值；將每個特征值的仿真值xi保存在一個矩陣中，該矩陣為X = (Xi) loxl，i = l，...，10;(4)根據(jù)矩陣X=(Xi)loxi, i = 1，...，10與參考值矩陣Xc = (xiL, xiH)1(1X2，i = L ... ,10,計算出斷路器動作特性的偏差矩陣ΔΧ =(Δχ )ιοχ ' i = 1，· · ·， ο ；-xI _ XiL, -xI < XlLXi_ XiH,Xi > XiH其中越大表明與Xi對應(yīng)的動作特性越好，越小表明與Xi對應(yīng)的動作特性越差；Axi為零，表明與Xi對應(yīng)的動作特性滿足要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器動作特性分析方法，其特征在于，步驟(3)中所述模型包括結(jié)構(gòu)模型、運動模型和約束模型。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于虛擬樣機技術(shù)的斷路器動作特性分析方法，包括以下步驟(1)建立評價斷路器動作特性的速度指標體系、位移指標體系和力指標體系；(2)確定指標體系中各指標的特征值；(3)建立斷路器的模型，對斷路器工作過程進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真，得出各特征值的仿真值；(4)根據(jù)仿真值矩陣與參考值矩陣計算出斷路器動作特性的偏差矩陣。將該方法應(yīng)用在斷路器的設(shè)計階段可以使設(shè)計者綜合考慮多個動作特性，與現(xiàn)有技術(shù)中僅考慮合閘、分閘速度和合閘、分閘時間這幾個動作特性相比，本發(fā)明所述的方法綜合考慮了十個動作特性，能夠指導(dǎo)設(shè)計者做出更加優(yōu)化的設(shè)計，有效降低產(chǎn)品的開發(fā)風險，為全面提升產(chǎn)品性能奠定基礎(chǔ)。
文檔編號H01H71/00GK102522268SQ20111043774
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者付培紅, 何濤, 葉忻泉, 周宏明, 李峰平 申請人:溫州大學(xué)