直流真空断路器永磁斥力机构运动特性监测系统研究

针对短行程直流真空断路器永磁斥力机构运动速度快、动态参数多且难以精准监测的问题,文中设计了一种多参数动态特性监测系统。以400 V/400 A/25 kA直流真空断路器永磁斥力机构为研究对象,采用光耦隔离技术采集分合闸线圈电压模拟信号,同时采用传感技术和二阶滤波的方式对电流信号与位移信号进行降噪采集,并基于C#自主开发上位机显示界面,实现短行程快速操动机构多参数的实时同步显示。通过与高精度电流传感器和机械特性测试仪监测参数的比对分析可知,系统采集误差可控制在3.5%以内。

以太网通信下的永磁真空断路器合闸自动控制

在对永磁真空断路器合闸远程控制时,都是以传感网络完成控制信号的传输,但是传感网络易受外界干扰,存在分合闸延迟时间较长、合闸误差率较高的问题。为此,深入研究基于以太网通信的远程控制技术,研究永磁真空断路器合闸自动远程控制方法。首先构建永磁真空断路器合闸控制主体电路简化结构,其中包含断路器本体、驱动电路和传感器;然后通过以太网通信技术,滤波处理后传输断路器状态信息数据;最后使用选相分闸控制,从而限制延时,实现精准控制。实验证明,所提出的控制方法下永磁真空断路器分合闸时间明显缩短,分闸时间在11 ms以内、合闸时间在18 ms以内且合闸误差率降低在0.3%以下,优于传统的传感网络方法。

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。

12kV真空断路器双线圈单稳态永磁机构的设计

针对应用于12 kV真空断路器的单线圈单稳态永磁机构的分闸电流较大及分闸速度不易提高的问题,笔者提出一种双线圈单稳态永磁机构,其合、分闸操作各使用一个线圈,且设置有一个磁短路环,达到降低分闸电流及提高分闸速度的目的。应用磁场有限元分析方法对永磁机构进行优化设计,并给出了设计方案及样机测试结果。试验结果证明,该永磁机构各项技术参数达到了设计要求,同时也验证了该方法的可行性。

永磁机构真空断路器合闸特性受温度影响的研究

同步关合工作中,环境温度变化会造成开关动作分散性的加大。文中研究环境温度改变时,影响断路器合闸动作特性的主要因素的变化规律及机构合闸特性的变化。拟合实验数据,得到该结构参数下单稳态永磁机构真空断路器合闸时间与影响因素间的经验公式。研究表明:环境温度改变时,断路器运动部件静态受力(包括静态吸合力及阻尼)是影响断路器合闸特性的主要因素;同时,电容等效串联电阻低温下对断路器合闸特性也有着较大影响。经验公式可以很好地表征各变量与合闸时间的关系,对同步关合技术研究有一定帮助。

特瑞德:单稳态永磁操动机构真空断路器服务中压配电网——访特瑞德电气(北京)有限公司技术支持经理王云先生

真空断路器是中压配电领域的重要产品,传统真空断路器与油断路器使用同样复杂的操动机构。特瑞德是世界上技术力量雄厚,最早研发永磁真空断路器,提出改变传统的操动机构传动方式,无需机械锁扣的公司。其永磁真空断路器经过了近20年实际运行的检验,为此,记者走访了特瑞德电气(北京)有限公司技术经理王云。

126kV真空断路器分离磁路式永磁操动机构

永磁操动机构因其结构简单、可靠性高、操作寿命长、动作分散性小以及与真空断路器配合良好等特点被广泛应用于中低压等级（3.6-40.5kV）的真空断路器中。但由于高电压等级真空断路器触头的运动行程长、分合闸速度高,依靠传统结构形式的永磁机构难适应输电等级（〉72kV）真空断路器高速度要求。因此,本文提出一种适用于126kV真空断路器的新型双稳态轴对称分离磁路永磁机构,将永磁保持部分与电磁操动部分分离,减少两部分磁路在工作时的干扰,进而提高永磁机构的分、合闸速度。同时引入非工作气隙的设计,当保持动铁心离开分合闸位置时永磁力急剧下降,减少了永磁铁在运动过程中对机构运动特性的影响。本文采用有限元软件与多体动力学软件耦合仿真方法对该机构的静态特性及动态特性进行了计算,并根据计算结果制作了样机。样机的实验结果证明该新型永磁机构的速度特性可满足126kV真空断路器的要求,实验结果与仿真结果具有较好的一致性。

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。

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。

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。

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。

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。

基于永磁操动机构的光控模块式多断口真空断路器技术

提出了一种设计多断口真空断路器的新思路,即采用基于永磁操动机构的光控模块式真空断路器单元串联成为更高电压等级的多断口真空断路器。它使用光纤控制技术在低电位端对处于高电位的真空断路器的电子操动机构进行控制。最后,对光控真空模块单元中的电源系统进行了介绍。

永磁操作机构真空断路器的智能控制器的设计

为了适应电力系统的发展对高压断路器提出的高可靠和智能化的要求,通过对双线圈双稳态永磁操作机构真空断路器工作原理的分析,对真空断路器工作过程中双稳态永磁操作机构的磁路特性的讨论,最后针对双稳态永磁操作机构真空断路器设计了一种智能控制器。该控制器能够实现检测、控制、保护、通信等多种功能,配有独立的永磁机构控制单元,能够同时实现对系统过欠压、系统漏电、系统短路、发生过载及缺相现象时,系统有远程通信的功能,提供报警和完成保护动作。最后进行试验,结果显示:该新型智能控制器功能独立完善、工作环境条件下性能稳定可靠,操作简单,提高了断路器的可靠性和智能化程度,为电力系统安全提供里有力保障。

72.5kV高压真空断路器永磁操动机构的研究与设计

高压真空灭弧室有较长的运动行程 ,并需要较高的分、合闸速度。在较长的开距下 ,气隙磁阻较大 ,动铁芯往往不易获得能满足高压真空灭弧室要求的机械力 ,这给配用永磁机构带来了相当的难度。根据真空灭弧室及其机械传动系统负载反力的非对称性 ,该文提出在分闸工作气隙区域内设置由导磁材料构成的磁分路。引入磁分路后 ,进入动铁芯磁极端面的磁通被分成工作气隙主磁通和边缘扩散磁通 ,这样动铁芯的电磁吸力特性被有效改善 ,即使在较长的运动行程下也能获得满足 72 .5kV高压真空断路器开断要求的动能。该文对永磁操动机构的静磁场和动态特性进行了分析 ,给出了计算和仿真测试结果。

真空断路器永磁操作机构控制器保护电路元件参数优化设计

根据真空断路器双稳态双线圈永磁机构操作控制器的典型结构,给出了建立其归一化电路的方法。基于归一化参数的机构操作控制器主电路模型,分别讨论了缓冲电路的元件参数、续流回路的元件参数对电力电子开关器件电流、电压冲击的关系,得出了相关的计算曲线。以过电流、过电压倍数及其过渡过程时间为优化指标,针对实际样机,对其设计参数进行了电力电子保护电路参数的优化选择,仿真和实验结果证明,所选择的保护电路元件完全满足了关断过电压及其过渡过程时间和开通电流冲击的限定指标,证明了计算曲线的合理性和实用性。由于采用了归一化参数,计算曲线适合于任何永磁机构操作电路元件参数的选择。

126kV真空断路器永磁摆角电机操动机构的设计与动态特性分析

为提高断路器的可靠性并结合高压开关设备的智能化发展方向,针对126 kV真空断路器设计了一种新型永磁摆角电机驱动操动机构。根据126 kV真空灭弧室的性能要求对该操动机构进行了运动学分析,提出驱动电机的设计参数,采用场-路-运动耦合法对驱动电机的动态性能进行了有限元分析,在此基础上建立了断路器的虚拟样机模型并对其动力学特性进行仿真研究。基于仿真结果制成了永磁摆角电机操动机构样机并与真空断路器进行了联机分合阐操作试验。试验结果表明,永磁摆角电机操动机构能可靠实现126 kV真空断路器的分合闸操作并能满足断路器灭弧室的速度特性要求,验证了操动机构设计的合理性。此外,仿真计算与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的正确性。

配永磁机构的真空断路器同步分合闸控制系统设计与实现

为减少电力系统中断路器投切无功补偿电容器组时产生的电磁暂态效应,研究了一种配永磁机构的真空断路器同步分合闸控制系统:给出了中性点不接地星形方式连接的并联电容器组的同步分合闸控制策略,以数字信号处理器(DSP)为核心设计了同步分合闸控制系统的原理样机,给出了同步分合闸控制算法流程。通过分析影响永磁机构动作时间的因素,研究了同步分合闸控制的关键技术,包括设计FIR数字滤波器以准确提取系统电压电流过零点、径向基函数神经网络(RBF)预测控制、机构老化与触头磨损的自适应补偿控制等。最后给出并分析了同步分合闸控制精度的实验结果。实验结果表明,同步分合闸操作时的动作分散性基本保持在±0.5ms以内。