一种新型永磁机构驱动模块的设计及应用

高压真空断路器是当前电力系统中常用的设备,操作较为频繁,对于稳定性、可靠性要求较高。随着技术的发展,传统模式下的永磁机构驱动模块难以符合发展需要,特别是运营和维护中存在着一定的不足,需要针对实际的应用环境、条件进行分析后,提出改进的永磁机构驱动模块机构。鉴于此,本文介绍了一种新型永磁机构驱动模块的模块化设计方案,通过采用新的设计方案并优化配置,以实现提高运行可靠性,提高维护效率,实现降本增效。

配永磁机构真空断路器操动时间分散性的预测模型与影响因素研究

针对现有模型存在的难以实现多场充分耦合的问题,提出了一种对配永磁机构真空断路器动作时间进行预测的新模型。该模型考虑励磁变化和运动部件速度效应带来的涡流影响,实现了永磁操动机构的复杂机械运动、电子瞬态电路与瞬态磁场的多场耦合分析。基于该模型,对某型号配永磁机构真空断路器的动作时间进行了预测,实验证明所提方法是正确的。在此基础上,利用模型分析了励磁电压、环境温度、铁心材料和励磁方式等因素对永磁操作机构动作时间分散性的影响,并研究了各因素对动作时间分散性的影响机理。

基于SVM算法的真空断路器永磁机构故障诊断方法

永磁操动机构作为新式真空断路器常用的操动机构,其运行状态决定真空断路器的性能,因此有必要对永磁操动机构进行故障诊断研究。本文以ZW45-12型永磁机构真空断路器为研究对象,对真空断路器永磁机构行程曲线进行特征参数分析,选择断路器启动时间、动作时间、刚分合速度、分合闸平均速度等四个参数作为诊断特征参数;基于断路器分合闸实验数据,对比常用的故障诊断算法,结果表明SVM算法性能最优;基于Spark平台搭建使用SVM算法的永磁机构故障诊断模型,并通过不断调整SVM算法的惩罚参数C和核函数kernel,对诊断模型进行优化。优化的SVM故障诊断模型对永磁机构回路电阻增大、机构卡涩及分闸弹簧单根脱落故障诊断精确率均在90%以上,分闸弹簧单根脱落故障诊断准确率可达96%,可以满足永磁机构故障诊断精度需求。研究结果为永磁机构的故障诊断提供参考。

方形与圆形永磁机构的比较

通过对方形与圆形永磁机构动特性的计算,对两种机构的性能进行了比较。在满足真空断路器分、合闸速度特性的情况下,圆形机构的铁心和永久磁铁的质量、机构的体积与总重量都明显小于方形机构,而且在分、合闸操作过程中分、合闸线圈的峰值电流和消耗的能量也较小,但方形机构的结构比较灵活,它可以在维持长度不变的条件下,在厚度方向扩展,以满足断路器机构箱体尺寸的要求,同时方形机构有利于发展系列化产品。

新型12 kV真空断路器单稳态永磁机构的设计

高速发展的电力系统要求电力故障在更短的时间内切除,而传统的永磁断路器难以达到要求。以ZW32-12型户外交流高压真空断路器为原型,设计了一款三相独立运动的单线圈单稳态永磁机构,每相永磁机构内置分闸弹簧、励磁线圈及永磁体,与真空灭弧室通过绝缘拉杆直接相连,采用的直线运动方式使其在体积、功耗、性能等方面都有所改善。

配永磁机构真空断路器运动特性控制技术的研究

真空断路器的动触头运动特性对其开断能力和寿命影响很大。介绍了一种控制分闸运动特性的方法,通过控制永磁机构的分、合闸线圈的接入时间,控制分闸的的运动特性。在实验室进行了试验,验证了该方法的可行性。

永磁机构及其发展动态

本文从真空断路器的动作特性出发 ,讨论了真空断路器各种机构的特点以及与真空断路器动作特性的匹配情况 ,提出了一种真空断路器用新型的永磁机构 ,并从原理上论述了该机构具有可靠性高、零部件少、免维护等优点 ,同时 。

监控一体化永磁机构真空断路器在线监测与故障诊断的方法

为实现永磁机构控制与在线监测功能一体化设计,笔者在传统永磁控制器基础上添加线圈电流采集回路、机械特性在线监测回路,实现永磁机构控制、线圈电流信号、机械行程信号采集,并根据控制信号或线圈电流阈值或机械行程阈值启动录波并生成录波文件。通过对测试中几个故障实例录波文件的分析,提出了基于实例的故障诊断方法:首先依据录波文件中控制信号、线圈电流信号、机械行程信号有无及出现时序关系进行初步诊断,以诊断突发性设备故障,并根据录波文件分析故障部位和产生原因;当初步诊断开关设备无突发性设备故障后再依据机械特性行程—时间包络线和线圈电流—时间包络线进一步确定开关设备健康状态,诊断开关设备可能存在的渐变性故障及故障类型等,防止事故的发生。

采用数字信号处理器的永磁机构同步控制系统

断路器的同步(或相控)操作能有效削弱分合闸所产生的涌流、过电压等暂态冲击,是电器智能化的前沿课题。文中介绍了以数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为核心的永磁机构同步控制系统的软硬件设计。该系统实时采集电参数并用有限冲激响应(FIR)数字滤波器检测参考信号零点,针对不同输入指令调用相应的控制算法,使永磁机构在预定相位完成同步投切。整个装置的设计均采用模块化思想,具有必要的抗干扰措施,并能与控制中心通信,便于现场调试与维护。试验结果表明样机运行稳定可靠,达到了预期的设计要求。

高可靠性永磁机构真空断路器研究

永磁机构真空断路器是一种新型开关设备,由于具有结构简单、可靠性高等优点,近年来受到科研机构和生产单位的广泛关注。文中选用永磁真空柱上重合器作为研究对象,从设计、试验及标准等方面,对永磁机构提出了新的要求,提出了永磁机构的供电电源电容器"门槛"电压的概念,并定义线圈通流时间为"脉宽",论证了采用"动脉宽"和"定脉宽"两者相结合的方式,可使永磁机构合闸更可靠。规定了永磁机构电容器的能量必须满足的要求,针对重合器3合4分的操作顺序,提出了采用多组电容分级投入的方式,很好地解决了电容器的容量问题。利用有限元的方法仿真分析了永磁机构磁场等,为永磁机构断路器的产品优化及可靠性设计提供了依据,最后制订了专门的考核方法并对产品进行了试验验证。仿真和试验结果验证了优化设计方法的可行性,提高了断路器的可靠性。

27．5kV永磁机构真空断路器动作特性仿真与试验研究

针对27.5kV永磁机构真空断路器并根据其动作特点,进行了基于Ansoft和Matlab软件的静态、动态特性仿真。首先,建立有限元模型,利用Ansoft软件包对永磁机构的静态特性进行仿真。其次,根据耦合电压平衡方程和达朗贝尔机械运动特征方程,在静态仿真基础上采用Matlab构建永磁机构断路器的运动模型,对永磁机构动铁心、断路器动触头运动特性进行了仿真分析。最后,对设计的样机进行了动态测试,测试结果表明仿真的正确性。

双稳态永磁机构优化设计及智能控制器

利用粒子群算法对双稳态永磁机构参数进行最佳优化设计,并在此基础上研制了一种永磁机构智能控制器。该控制器利用TMS320F2812 DSP作为核心控制芯片,主要包括电源、微处理器系统、电容充电及电压检测电路、分合闸线圈控制电路、输入/输出单元、过压欠压监视、各种保护单元及GPRS通信等部分。通过光纤、无线实现远距离监控,零序电流保护可以区分区内、区外故障,遥控分合闸采用了防止误动作设计,提出保证IGBT并联电路可靠工作及避免影响手动分合闸的技术措施。通过Multisim软件仿真和实际测量波形进行比较,从而验证了设计电路的可行性。最后进行了工业现场实验,实验结果证明该智能控制器性能可靠、体积小,实现了对开关的智能化控制。

超高速斥力机构与永磁机构的实验性能对比分析

对斥力机构和永磁机构进行了实验对比分析,得到了两种机构的性能参数的差异,结果表明斥力机构在始动时间、初始加速度、整体平均速度方面有着自己的优势,实验结果可以为高压开关操动机构的设计提供一定的指导。

真空断路器永磁机构设计与分析软件的开发

针对12,40.5kV和72.5kV户内、外真空断路器,研究开发了永磁操动机构设计与分析软件。该软件工作于Windows操作系统平台,适用于单、双稳态两种结构与直流和电容两种供电方式的永磁操动机构的机械和电磁设计以及相应的电子控制部分设计。可以仅仅根据用户给出的几个主要技术参数要求,完全自动地进行永磁机构的结构参数设计、静态和动态电磁和机械特性的计算、电子控制线路和元件的设计、可变参数的机械零件和装配图的绘制、产品技术文件生成等的工作。

永磁机构的研究与发展

从机械设计、电子控制、数学方法、计算机辅助技术和材料科学的角度,对永磁机构的研究进展进行综述、分析和展望,并提出学科交叉、综合设计的发展理念,促进永磁机构的系统化研究和发展。

中压断路器用永磁机构中线圈不同布置的分析

从原理上分析了永磁操动机构的控制线圈在三种布置情况下始动安匝和静态输出机械功的差别，为永磁机构的设计提供原理上的依据。

配永磁机构真空断路器动态仿真与实验

为了研究断路器分、合闸过程的动态特性,笔者针对一台配永磁操动机构的真空断路器,基于虚拟样机技术建立了断路器的动力学模型,推导出模型动作过程所满足的运动方程及电磁方程,对真空断路器的分闸、合闸动态过程进行仿真分析与实验对比。仿真和实验结果表明,模型的动态特性满足断路器的技术参数及实验数据的要求,为研究断路器的优化设计和故障诊断提供了依据。

基于动态分析的永磁机构最佳设计参数的选择

开发了永磁机构动态分析软件,采用有限元法进行磁场计算,耦合机构运动和电路方程,仿真了机构及开关的动作特性并通过试验验证。提出了永磁机构中非工作气隙δ的概念,研究了δ,电容器容量,线圈参数以及供电方式对开关分合闸电流及速度的影响。本文从节能和缩小开关体积的观点出发,进行参数的优化选择。

永磁机构真空断路器分闸触头过冲与反弹抑制方法的研究

为了抑制真空断路器分闸操作过程的触头过冲与反弹现象,提高断路器的开断性能,笔者基于真空断路器永磁机构分闸操作工作原理,分析触头的运动过程,获取有效抑制触头过冲与反弹的预设行程值,建立了触头在分闸位置的速度特性与过冲及反弹幅值的特征关系。利用闭环控制策略对永磁机构线圈电流进行调节,降低触头的分闸末速度,实现对触头过冲与反弹的有效抑制。研制以数字信号处理器(DSP)为核心的控制装置,开展12 kV真空断路器永磁机构分闸操作实验,对操作过程中触头行程数据进行对比分析。结果表明,在上述控制系统的作用下,触头的运动过程处于受控状态,通过对预设行程值的标定,实现有效抑制触头过冲与反弹,保证永磁机构分闸操作可靠性,提高断路器分断能力。

基于双信号检测及跟踪的真空断路器永磁机构控制方法研究

为了提高真空断路器永磁机构同步操作能力,有效抑制电力系统暂态过程。在断路器操作过程中,对多传感器输出信号进行检测,并采用双闭环PID控制方法对永磁机构进行控制,实现对目标参考触头行程、激磁线圈电流曲线的跟踪。以12 kV真空断路器单稳态永磁机构为控制对象,研制了以数字信号处理器(DSP)为核心的操作控制系统。结果表明控制系统采用上述控制方法,能够有效控制永磁机构触头行程与线圈电流,使触头运动特性处于受控状态,提高了控制系统的鲁棒性及控制精度,实现断路器关合时间误差在±0.3 ms以内,为同步关合的实际操作奠定基础。