一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统及方法，包括依次连接的测控单元和驱动单元，以及电容电压检测单元，所述驱动单元与永磁断路器连接，所述测控单元输入端连接有位置传感器，所述电容电压检测单元输入与电容器连接，输出与测控单元连接，所述驱动单元输入端连接有电容器，在保证永磁断路器可靠分合闸的同时减少了能量的输出，实现了断路器的重合闸，并且延长了分合闸操作回路的使用寿命，增强了控制器的适应性，基于此控制方法的产品可以应用于主干线或重大分支线路上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁断路器控制领域，尤其涉及一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统及方法。
技术介绍
近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，以及电力相关技术新标准的颁布，对配电网系统的稳定性和智能化的要求越来越高，而永磁技术的实现以及现代电力电子技术和计算机技术的发展使得配电网智能化得到突破性发展。永磁断路器作为智能断路器中优秀的一员，其高可靠性、免维护、分合闸速度快、开断能力强等特点得到了大家的一致认可。目前国内外有数十家厂商和科研机构投入了大量的资源在研究永磁机构相关的产品和技术，国外有ABB、西门子、施耐德等，国内有四方、北京科锐、扬州新概念等等，而且已经开发出一系列产品和技术，并取得不错的成效，但是随着永磁技术的产品越来越多，以及应用范围越来越广，其局限性也逐步体现了出来，例如永磁机构的电压等级各有不同造成其控制器匹配的复杂性，驱动分合闸的方式不同所取得的效果也不一样，驱动电源如何合理利用等等。现有永磁机构断路器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释放大电流，产生磁场从而进行分合闸。相比较而言，采用蓄电池作为驱动电源则需要定期维护，采用超级电容模组作为驱动电源的成本远远高于大容量的电解电容。目前主要的控制方法与驱动单元主要有以下几大方向：（1）由控制器直接固定输出分合闸脉冲时间的，并且采用给电容器设定一个欠压点的模式，一旦低于欠压点便闭锁分合闸脉冲输出。该方式的优点是可靠，但是缺点非常明显，由于无法得知分合闸是否到位，为了保障断路器分合闸成功，其固定的输出比真正需要输出时间长得多，这样不仅无法体现分合闸速度快的优点，而且损耗大量能量，根据实际分合闸电容电压跌落测试，一般容量的电容器操作一次后，电压跌落较大，基本会造成电容欠压，无法再进行下一步操作。（2）采用位置传感器采集位置信息并参与分合闸脉冲的输出逻辑，同样采用一个欠压点的模式，该方式优点是信号灵敏，且分合闸所需能量相对较少。但是该方式的难点在于位置传感器的安装位置要求较为苛刻，容易出现过早感应到位置变化导致分合闸不成功，甚至因同时感应到多个位置信号导致断路器拒动的现象发生。而且采用一个欠压点的模式，仍然需要一个容量非常大的电容器才能实现第二次操作。（3）采用双线圈的机构，并且分合闸输出分别采用一个电容器，互不干扰，仍然采用一个欠压点的模式，该方式的优点是操作一次后仍然可以操作第二次，缺点是仍然需要大容量电容才可实现重合闸，而且分合闸分开来设计的方式实现起来比较复杂，而且成本较高。（4）驱动单元采用单个IGBT或者其他大功率场效应管的，该方式优点是电路简单，元器件较少，缺点是单个场效应管承受的最大电压较大，在较大电流和电压冲击下，容易发生元器件损坏的现象。（5）目前控制器中大多采用与永磁机构电压等级一对一的方式，该方式的优点是有针对性，缺点是碰到不同的电压等级的机构时，需要更换控制器，适应性不强。综上所述，目前现有技术中采用一个欠压点的模式，不利于操作电源的利用，采用单个IGBT驱动，不利于元器件的保护，除此之外由于永磁机构电压等级的多样性造成控制器的多样性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的其中一个目是提供一种实现方式简单且可合理利用驱动电源能量的基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其使永磁断路器能够可靠、快速地进行分合闸，节约能耗，并能延长驱动电路中元器件的使用寿命，提高控制器的适应性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：包括测控单元、驱动单元、电容电压检测单元和永磁断路器，所述测控单元输入端分别连接有位置传感器和电容电压检测单元，所述测控单元输出端与驱动单元连接；所述驱动单元输入端连接有电容器，所述驱动单元输出端与永磁断路器连接；所述电容电压检测单元，用于检测电容欠压信号；所述位置传感器，用于采集永磁断路器的分合闸位置信号并传递给测控单元；所述测控单元，用于采集电容器欠压信号和位置传感器的信号，判断电容器是否欠压再向驱动单元输出分合闸脉冲；所述驱动单元，用于接收到分合闸脉冲并驱动永磁断路器分合闸动作。作为上述技术方案的改进，所述测控单元包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元与第二控制单元连接，所述第二控制单元，用于完成信号判断的步骤并向第一控制单元输出判断结果；所述第一控制单元控制第二控制单元向驱动单元输出分合闸脉冲。作为上述技术方案的改进，第一控制单元采用DSP，第二控制单元采用CPLD。作为上述单欠压技术方案的改进，所述电容电压检测单元可分别设置有分闸欠压点和合闸欠压点，根据分合闸能量分别设置分合闸欠压门限值，所述电容电压检测单元包括依次连接的分闸欠压点和合闸欠压点设置电路、分压电路、比较器电路以及光耦隔离回路，所述光耦隔离回路输出端连接测控单元。作为上述技术方案的改进，所述驱动单元包括依次连接的IGBT驱动回路和IGBT全桥电路，所述永磁断路器线圈并接于IGBT全桥电路两桥臂之间，所述电容器与IGBT全桥电路的两端连接。作为上述技术方案的改进，所述IGBT驱动回路包括依次连接的隔离回路和功率放大器电路，所述隔离回路输入端连接测控单元，所述功率放大器输出端连接IGBT全桥电路。作为上述技术方案的改进，所述IGBT全桥电路包括4个IGBT回路。为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的另一个目的是提供一种实现方式简单且可合理利用驱动电源能量的基于双欠压信息的永磁断路器控制方法，其使永磁断路器能够可靠、快速地进行分合闸，节约能耗，并能延长驱动电路中元器件的使用寿命，提高控制器的适应性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种基于双欠压信息的永磁断路器控制方法，其特征在于：包括如下步骤：1）信号采集：电容电压检测单元检测电容器的电压，并将检测到的电容器电压与设定的欠压点门限值进行比较判断，输出比较判断结果给测控单元，同时测控单元通过位置传感器采集永磁断路器的分合闸位置信号；2）欠压信号判断：电容电压检测单元将检测到的电容器电压与设定的欠压点门限值进行比较判断：若电容器电压低于分闸欠压点的门限值就传送测控单元分闸欠压信号；若电容器电压低于合闸欠压点且高于分闸欠压电的门限值就传送测控单元合闸欠压信号；若电容器电压高于合闸欠压点，则上送不欠压信号。3）分合闸驱动控制：根据当前的位置信号，当电容器欠压信号不存在时，测控单元向驱动单元输出分合闸脉冲，否则闭锁分合闸脉冲输出。作为上述技术方案的改进，所述电容电压检测单元可分别设置有分闸欠压点和合闸欠压点，根据分合闸能量分别设置分合闸欠压门限值，所述电容电压检测单元包括依次连接的分闸欠压点和合闸欠压点设置电路、分压电路、比较器电路以及光耦隔离回路，所述步骤2） 中电容电压检测单元判断电容器是否处于欠压具体步骤为：电容器电压经过分压电路后，电压信号进入比较器电路与设定的欠压点门限值进行比较，比较器电路输出高低电平信号经过光耦隔离回路后进入测控单元，测控单元根据接收到的电平信号判断是否出现分闸欠压或者合闸欠压，若出现分闸欠压则闭锁分闸脉冲信号输出，若出现合闸欠压则闭锁合闸脉冲信号输出，并将相应欠压信号发送至控制单元判断。作为上述技术方案的改进，所述步骤中3）测控单元向驱动单元输出相应的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：包括测控单元、驱动单元、电容电压检测单元和永磁断路器，所述测控单元输入端分别连接有位置传感器和电容电压检测单元，所述测控单元输出端与驱动单元连接；所述驱动单元输入端连接有电容器，所述驱动单元输出端与永磁断路器连接；所述电容电压检测单元，用于检测电容欠压信号；所述位置传感器，用于采集永磁断路器的分合闸位置信号并传递给测控单元；所述测控单元，用于采集电容器欠压信号和位置传感器的信号，判断电容器是否欠压再向驱动单元输出分合闸脉冲；所述驱动单元，用于接收到分合闸脉冲并驱动永磁断路器分合闸动作。

【技术特征摘要】
1.一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：包括测控单元、驱动单元、电容电压检测单元和永磁断路器，所述测控单元输入端分别连接有位置传感器和电容电压检测单元，所述测控单元输出端与驱动单元连接；所述驱动单元输入端连接有电容器，所述驱动单元输出端与永磁断路器连接；所述电容电压检测单元，用于检测电容欠压信号；所述位置传感器，用于采集永磁断路器的分合闸位置信号并传递给测控单元；所述测控单元，用于采集电容器欠压信号和位置传感器的信号，判断电容器是否欠压再向驱动单元输出分合闸脉冲；所述驱动单元，用于接收到分合闸脉冲并驱动永磁断路器分合闸动作。2.根据权利要求1所述的一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：所述测控单元包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元与第二控制单元连接，第二控制单元，用于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驱动单元输出分合闸脉冲。3.根据权利要求2所述的一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：第一控制单元采用DSP，第二控制单元采用CPLD。4.根据权利要求1所述的一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：所述电容电压检测单元可分别设置有分闸欠压点和合闸欠压点，根据分合闸能量分别设置分合闸欠压门限值，所述电容电压检测单元包括依次连接的分闸欠压点和合闸欠压点设置电路、分压电路、比较器电路以及光耦隔离回路，所述光耦隔离回路输出端连接测控单元。5.根据权利要求1所述的一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：所述驱动单元包括依次连接的IGBT驱动回路和IGBT全桥电路，所述永磁断路器线圈并接于IGBT全桥电路两桥臂之间，所述电容器与IGBT全桥电路的两端连接。6.根据权利要求5所述的一种基于双欠压信息的永磁断路器控制系统，其特征在于：所述IGBT驱动回路包括依次连接的隔离回路和功率放大器电路，所述隔离回路输入端连接测控单元，所述功率放大器输出端连接IGBT全桥电路。7.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：满义斌，郭上华，张维，陈林，
申请(专利权)人：珠海许继电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44