CN102723244B - 一种用于永磁断路器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于永磁断路器的控制方法，用于一永磁断路器控制***中，该控制方法包括信号记录采集的步骤、信号判断的步骤和分合闸脉冲控制的步骤。本发明的方法实现简单，在保证永磁断路器可靠分合闸的同时减少了能量的输出，永磁断路器可以快速开断，特别适用于需要频繁开断（重合闸）的永磁重合器上，基于此控制方法的产品可以广泛安装于主干线或重大分支线路上。
Description
技术领域
本发明涉及永磁断路器的控制技术，具体为一种用于控制永磁断路器可靠、快速分合闸的方法。
背景技术
近年来，随着智能断路器和断路器智能化概念的不断引导和现代电子技术及计算机技术的发展，特别是永磁技术的实现，使得断路器的智能化取得了突破性进展。永磁断路器以其高性能、高可靠、免维护、环保节能也即绝缘性能好、开断能力强、分合闸速度快、采用环氧树脂无SF6环保而著称，这也是智能化断路器的基本必要条件，也符合断路器智能化先进理念推广与应用的目标宗旨。目前国内外有数十家科研机构和厂家如ABB，四方华能，中南大学，北京科锐，扬州新概念等都投入大量人力物力研究设计基于永磁机构技术特点和控制理念的产品，已开发出一些相关产品并应用于电力网取得了一定的成效。虽然永磁机构的概念提出较早，但是真正实现并具有实用性却是在最近几年，所以已开发产品的性能不足和应用范围的局限性是必然的。因此基于永磁技术的系列产品的增多，应用范围的扩大，功能的加强，特别是控制方面的创新将是未来的发展趋势。
现有永磁断路器控制器其驱动电源上的选择是一致的，即采用大容量的铝电解电容给分合闸线圈瞬间释放大电流，产生磁场从而进行分合闸。其输出控制逻辑主要有以下几大方向：
（1）采用电子式接近开关参与输出控制的逻辑，电容能量的输出随着接近开关的位置变化而关断。该方式的优点是信号灵敏、干净，但是该方式的难点在于接近开关的安装位置要求及其苛刻，容易出现过早感应到位置变化导致合闸不成功，有时甚至出现两个接近开关同时感应到位置导致断路器拒动。
（2）电子接近开关不参与输出控制的逻辑，只作为位置指示，固定输出控制的脉冲时间。该方式的优点是可靠，但是该方法的缺点也是显著的，由于无法得知分合闸是否到位，往往为保障分合闸成功，其固定的输出比真正需要输出时间长达10多毫秒，甚至有的更长，这已经完全淹没了永磁断路器的快速开断性能，更加严重的是使得电容释放能量过多，再进行重合闸时出现容量不足致命的缺陷。
（3）利用高速算法和高精度电流传感器采集拟合分合闸输出电流波形，与事前设定的常规波形对比，从而判断分合闸是否成功。该方式的优点是高可靠、并具有节能效果，但是该方式成本高，实现起来比较复杂，曲线相似度难以界定。
综上所述，目前现有技术中存在可靠性高、节能性高、实现方式简单不能有效兼顾的缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种实现方式简单的用于永磁断路器的控制方法，基于此控制方法对永磁断路器进行控制，永磁断路器能够可靠、快速地进行分合闸，并能节约更多的能耗。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于永磁断路器的控制方法，用于一永磁断路器控制***中，所述永磁断路器控制***包括永磁断路器、测控单元、用于驱动永磁断路器分合闸动作的断路器驱动单元以及设置于永磁断路器一侧用于检测断路器分合闸位置的位置传感器，位置传感器的输出与测控单元连接，测控单元向断路器驱动单元输出分合闸脉冲，所述控制方法包括：
信号记录采集的步骤：输出分合闸脉冲后，测控单元记录脉冲的输出时长并通过位置传感器采集永磁断路器的分合闸位置信息；
信号判断的步骤：测控单元比较输出时长与永磁断路器分合闸的必需动作时间的大小，并通过分合闸位置信息判断永磁断路器分合闸位置是否合格；
分合闸脉冲控制的步骤：当输出时长不小于永磁断路器分合闸的必需动作时间且永磁断路器分合闸位置判断为合格时，测控单元停止向断路器驱动单元输出分合闸脉冲，否则继续输出。
其中，所述测控单元包括第一控制单元和第二控制单元，第二控制单元完成信号判断的步骤并向第一控制单元输出判断结果，第一控制单元控制第二控制单元向断路器驱动单元输出分合闸脉冲。所述第一控制单元为DSP模块，第二控制单元为CPLD单元。
位置传感器所采集的分合闸位置信息在判断前经过消抖滤波处理。
所述位置传感器为接近开关。
本发明利用测控单元对分合闸输出脉冲的时长和断路器的分合闸位置进行合格判断，只有两组条件同时合格时才停止分合闸脉冲的输出，实现简单，确保了脉冲输出的时长不会小于永磁断路器自身的必需动作时间，有效地避免了因为所检测的分合闸位置信息的错误而造成的脉冲过早停止所导致的分合闸不成功错误；由于断路器的分合闸状态可测，因此可以避免分合闸脉冲的无谓持续输出，从而确保大容量电容的能量能够适当地释放，节能效果好。综上所述，本发明在保证永磁断路器可靠分合闸的同时减少了能量的输出，永磁断路器可以快速开断，特别适用于需要频繁开断（重合闸）的永磁重合器上，基于此控制方法的产品可以广泛安装于主干线或重大分支线路上。
另外，当测控单元进一步采用第一控制单元和第二控制单元实现时，这种分层组合控制的方式能够进一步健全控制的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：
图1为本发明的控制原理示意图；
图2为本发明的一种判断控制实例；
图3为本发明另一种判断控制实例。
具体实施方式
参照图1，一种用于永磁断路器的控制方法，用于一永磁断路器控制***中。永磁断路器控制***包括永磁断路器1、测控单元2、用于驱动永磁断路器1分合闸动作的断路器驱动单元3以及设置于永磁断路器1一侧用于检测断路器分合闸位置的位置传感器4，位置传感器4的输出与测控单元2连接，测控单元2向断路器驱动单元3输出分合闸脉冲。
永磁断路器1具有一完成分闸或合闸整个动作所需的必需动作时间T0，此T0由于各永磁断路器本体的离散性从而又具有相对性。此时间的判断是在每套设备进行厂内联调时，经多次输出逐次逼近自动调整得来，此调整过程可以利用断路器控制***来实现。传统分合闸脉冲固定时间输出的控制方式是确保该固定时间远大于上述必需动作时间T0，从而保障分合闸成功，这种控制方法具有开断慢、耗能高的缺陷。本发明将此必需动作时间T0直接作为一个判断条件使用，可以有效地克服上述脉冲固定时间输出的缺陷，具体的判断方法在后面进行描述。
继续参照图1，断路器驱动单元3为图中右边两个虚线框之间的部分，其包括一IGBT全桥电路、IGBT驱动回路以及一大容量的电解电容器，永磁断路器1线圈并接于全桥电路的两桥臂之间，电解电容器的两端与全桥电路的两端连接。IGBT驱动回路接收测控单元2输出的分合闸脉冲信号，基于此脉冲信号产生IGBT驱动信号1、2、3、4用于驱动全桥电路上各开关管的开通关断，使得电解电容器以不同的方式向永磁断路器1的线圈供电，线圈流经分闸或合闸电流时产生磁场推动动铁心分闸或合闸。为了保证电解电容器能够具有足够的能量进行分合闸供电，电解电容器上一般会设置有用于检测其两端电压大小的传感器，此传感器的输出送到测控单元内，进行储能欠压判断。
位置传感器4用于对断路器分合闸位置进行检测，实现时此位置传感器4一般采用接近开关实现。此位置传感器4的安装位置并不需要苛刻的条件，即使其过早感应而产生错误的信号也基本不会导致分合闸不成功的情况出现，因为在本发明的控制方法中位置传感器4的位置检测信号只是作为其中一个判断条件。
下面对本发明的控制方法进行描述。此控制方法包括信号记录采集的步骤、信号判断的步骤和分合闸脉冲控制的步骤。
信号记录采集的步骤为：输出分合闸脉冲后，测控单元2记录脉冲的输出时长并通过位置传感器4采集永磁断路器1的分合闸位置信息。
信号判断的步骤为：测控单元2比较输出时长与永磁断路器1分合闸的必需动作时间的大小，并通过分合闸位置信息判断永磁断路器分合闸位置是否合格。为了保证位置检测信号的准确，位置传感器4所采集的分合闸位置信息在判断前需要经过消抖滤波处理。
分合闸脉冲控制的步骤为：当输出时长不小于永磁断路器1分合闸的必需动作时间且永磁断路器分合闸位置判断为合格时，测控单元2停止向断路器驱动单元3输出分合闸脉冲，否则继续输出。
为了健全测控单元的可靠性，测控单元2优选包括第一控制单元21和第二控制单元22，第二控制单元22完成信号判断的步骤并向第一控制单元21输出判断结果，第一控制单元21控制第二控制单元22向断路器驱动单元3输出分合闸脉冲。优选的是，第一控制单元21为DSP模块，第二控制单元22为CPLD单元。如本实施例所示，CPLD单元除了可以完成脉冲输出时间判断、分合闸位置信号判断、分合闸脉冲开出等功能外，还可以完成储能欠压判断、遥控分合闸判断、手柄分合闸判断等功能。
下面举具体的实施例说明本发明的控制原理。
如图2和图3所示，以分闸过程为例说明。假设分闸脉冲在某一时刻t0输出，低电平有效。一般情况下，分闸脉冲输出后永磁断路器动作，测控单元会对分闸脉冲输出时长和永磁断路器的分闸位置信号进行监控。永磁断路器完成分闸整个动作所需的必需动作时间为T0，永磁断路器判断为分闸位置合格的时间为T1，那么分闸脉冲将会在t0+T0和T1较大的一个时刻停止输出。图2为分闸位置信号检测准确的一种情况，在本实施例中，T1的时间点大于t0+T0的时间点，因此分闸脉冲在T1时刻停止输出。图3为分闸位置信号过早感应的一种情况，在此实施例中，分闸脉冲在t0+T0时刻停止输出，而非在错误的时刻T1停止输出，即必须动作时间能够有效地放置分闸位置信号过早感应而导致的错误，另外，位置传感器有信号输出，说明断路器已经产生分闸动作，一般情况下其中T0内也能够分闸成功，基本不会出现分合闸位置判断为及格且脉冲输出时长判断及格的情况下永磁断路器还不能成功分合闸的情况。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于永磁断路器的控制方法，用于一永磁断路器控制***中，所述永磁断路器控制***包括永磁断路器（1）、测控单元（2）、用于驱动永磁断路器（1）分合闸动作的断路器驱动单元（3）以及设置于永磁断路器（1）一侧用于检测断路器分合闸位置的位置传感器（4），位置传感器（4）的输出与测控单元（2）连接，测控单元（2）向断路器驱动单元（3）输出分合闸脉冲，其特征在于所述控制方法包括：
信号记录采集的步骤：输出分合闸脉冲后，测控单元（2）记录分合闸脉冲的输出时长并通过位置传感器（4）采集永磁断路器（1）的分合闸位置信息；
信号判断的步骤：测控单元（2）比较输出时长与永磁断路器（1）分合闸的必需动作时间的大小，并通过分合闸位置信息判断永磁断路器分合闸位置是否合格；
分合闸脉冲控制的步骤：当输出时长不小于永磁断路器（1）分合闸的必需动作时间且永磁断路器分合闸位置判断为合格时，测控单元（2）停止向断路器驱动单元（3）输出分合闸脉冲，否则继续输出。
2.根据权利要求1所述的一种用于永磁断路器的控制方法，其特征在于所述测控单元（2）包括第一控制单元（21）和第二控制单元（22），第二控制单元（22）完成信号判断的步骤并向第一控制单元（21）输出判断结果，第一控制单元（21）控制第二控制单元（22）向断路器驱动单元（3）输出分合闸脉冲。
3.根据权利要求2所述的一种用于永磁断路器的控制方法，其特征在于所述第一控制单元（21）为DSP模块，第二控制单元（22）为CPLD单元。
4.根据权利要求1所述的一种用于永磁断路器的控制方法，其特征在于位置传感器（4）所采集的分合闸位置信息在判断前经过消抖滤波处理。
5.根据权利要求1所述的一种用于永磁断路器的控制方法，其特征在于所述位置传感器（4）为接近开关。
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