纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，包括自动检测模块、智能总控制模块、双向开关模块、线圈驱动模块、电池充电模块、亥姆霍兹线圈和蓄电池。本发明专利技术通过自动检测技术实现电流零点、开关开距的实时监测，融合真空灭弧室零区剩磁分布情况，采用反向脉冲磁场控制实现零区剩磁的精确补偿，得到真空开关开断零区附近剩磁为零，进而降低零区剩磁束缚残余等离子体扩散，提高真空开关开断能力。

【技术实现步骤摘要】
纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置
本专利技术属于真空开关领域，具体涉及一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置。
技术介绍
随着真空开关技术的发展，固体绝缘开关柜、气体绝缘开关柜和空气绝缘开关柜等真空开关成套设备在配网中得到广泛应用。真空灭弧室是真空开关的核心部件，目前大部分真空灭弧室触头结构采用纵向磁场（AMF）触头，包括杯状、线圈式等。电流在通过AMF触头时产生纵向磁场，用于调控真空电弧，避免集聚电弧、阳极斑点和局部熔融，这对于提高真空开关的开断能力和电气寿命有很大意义，已被广泛应用。但由于涡流的影响，AMF触头磁场与流过AMF触头电流为不同相位，存在相位差，即磁场峰值与电流峰值不一致，且在电流零区存在剩余磁场，在电流10KA时，剩磁范围为10～50mT。零区剩磁束缚了真空电弧等离子体的扩散，进而降低了零区动态介质恢复强度，不利于真空开关的开断。现有零区剩磁补偿装置多采用永磁体、优化触头结构进行主动补偿，或通过降低涡流影响进行补偿。目前传统方法在一定程度上可以降低零区剩磁，但无法完全抵消或补偿零区剩磁，补偿效果差，缺乏智能化监测和控制方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中无法完全抵消或补偿零区剩磁，补偿效果差，缺乏智能化监测和控制的技术问题，本专利技术的目的是提供一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，包括纵磁真空灭弧室，所述剩磁自动补偿装置包括亥姆霍兹线圈、双向选择开关模块、线圈驱动模块、电池充电模块、蓄电池、智能总控制模块和自动检测模块。所述纵磁真空灭弧室内设置有静触头、动触头、永磁机构和驱动杆，驱动杆设置在永磁机构上，驱动杆通过绝缘杆与动触头连接，静触头和动触头上设置有亥姆霍兹线圈，亥姆霍兹线圈的出线端与双向选择开关模块的输入端连接，亥姆霍兹线圈的进线端和蓄电池的一极连接，双向选择开关模块的输出端分别与线圈驱动模块和电池充电模块连接，线圈驱动模块和电池充电模块分别与蓄电池的另一极连接；纵磁真空灭弧室上设置有自动检测模块，自动检测模块与智能总控制模块连接，智能总控制模块分别与线圈驱动模块和双向选择开关模块连接。优选的，所述自动检测模块包括电流互感器、位移传感器和数据采集单元，电流互感器设置在灭弧室出线上，位移传感器设置在驱动杆上，电流互感器和位移传感器分别与数据采集单元连接，数据采集单元与智能总控制模块连接。优选的，所述智能总控制模块内设置有触头不同开距零区剩磁分布，智能总控制模块上设置有继保设备开断信号的通信接口。优选的，所述双向选择开关模块由继电器Ⅰ、继电器Ⅱ及其驱动电路Ⅰ、驱动电路Ⅱ组成，继电器Ⅰ与电池充电模块连接，继电器Ⅱ与线圈驱动模块连接；驱动电路Ⅰ和驱动电路Ⅱ分别与智能总控制模块连接。优选的，所述线圈驱动模块由线圈驱动控制单元、绝缘栅双极型晶体管和电流采集单元组成，电流采集单元与线圈驱动控制单元连接，绝缘栅双极型晶体管分别与双向选择开关模块和蓄电池连接，绝缘栅双极型晶体管由线圈驱动控制单元控制。优选的，所述线圈驱动控制单元由信号接收电路、PMW发生器、绝缘栅双极型晶体管驱动电路和绝缘栅双极型晶体管组成，智能总控制模块与信号接收电路连接，信号接收电路与PMW连接，PMW发生器与绝缘栅双极型晶体管驱动电路连接，绝缘栅双极型晶体管驱动电路与绝缘栅双极型晶体管连接。优选的，所述电池充电模块包括变压器、AC-DC整流模块、电流I-电压U转换电路和滤波单元组成，变压器前与双向选择开关模块连接，变压器后与AC-DC整流模块连接，AC-DC整流模块与电流I-电压U转换电路连接，电流I-电压U转换电路与滤波单元连接，滤波单元与蓄电池连接。优选的，所述蓄电池为高压电容阵列或高压锂电池阵列蓄电池。优选的，所述亥姆霍兹线圈采用高压绝缘耐火材料固定在静触头和动触头上。一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置的运行方法，包括以下步骤：S101：智能总控制模块是否收到继保设备的开断信号，若是，则执行步骤S102；若不是，则执行S109；S102：智能总控制模块控制双向选择开关，使进线端26和导线16导通；S103：自动检测模块检测主电流27和真空开关开距d；S104：智能总控制模块读取主电流27、开距d和内置的零区剩磁分布31数据；S105：智能总控制模块根据开距d和分布数据31得到应补偿的磁场强度B31（有效值），同时根据主电流数据预测主电流27过零点时刻t29；S106：智能总控制模块根据计算和预测结果向线圈驱动模块发出控制信号；S107：线圈驱动模块产生方波电流；S108：电流在线圈中产生补偿磁场Bb28；S109：智能总控制模块控制双向选择开关，使进线端26和导线15导通；S110：电池充电模块工作，蓄电池充电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、可实现自具电源供电、复用亥姆霍兹线圈，本专利技术通过智能控制和双向选择开关，在断路器合闸时由亥姆霍兹线圈向自带蓄电池充电，在断路器分闸时从蓄电池取电，利于将装置集成在灭弧室上。2、自动检测、自动补偿，本专利技术的自动检测模块自动检测开关开距和主电流数据，智能总控制模块将数据计算后，在收到继保设备的开断信号后，自动向灭弧室补偿合适的磁场，降低零区剩磁束缚残余等离子体扩散，提高真空开关开断能力。3、高精度控制磁场发生，本专利技术采用IGBT等高速精密元件，可在10微秒内自动向灭弧室补偿大小误差和施加时刻误差在1%以内的磁场。附图说明图1是本专利技术的流程图。图2是本专利技术的波形示意图。图3是本专利技术的整体结构示意图。图4是本专利技术的双向选择开关模块的结构示意图。图5是本专利技术的线圈驱动控制单元的控制示意图。图6是本专利技术的电池充电模块的结构示意图。具体实施方式结合下面附图和实施例，对本专利技术的技术方案作进一步详细的描述。如图2～6所示，一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，包括纵磁真空灭弧室1，剩磁自动补偿装置包括亥姆霍兹线圈2、双向选择开关模块、线圈驱动模块、电池充电模块、蓄电池、智能总控制模块和自动检测模块。纵磁真空灭弧室内设置有静触头、动触头、永磁机构7和驱动杆，驱动杆设置在永磁机构7上，驱动杆通过绝缘杆5与动触头连接，静触头和动触头上设置有亥姆霍兹线圈2，亥姆霍兹线圈2的出线端26与双向选择开关模块的输入端连接，亥姆霍兹线圈2的进线端25和蓄电池的一极连接，双向选择开关模块的输出端分别与线圈驱动模块和电池充电模块连接，线圈驱动模块和电池充电模块分别与蓄电池的另一极连接；纵磁真空灭弧室上设置有自动检测模块，自动检测模块与智能总控制模块连接，智能总控制模块分别与线圈驱动模块和双向选择开关模块连接。自动检测模块包括电流互感器4、位移传感器6和数据采集单元，电流互感器4设置在灭弧室出线3上，位移传感器6设置在驱动杆上，电流互感器4和位移传感器6分别与数据采集单元连接，数据采集单元与智能总控制模块连接。智能总控制模块内设置有触头不同开距零区剩磁分布。智能总控制模块上设置有继保设备开断信号24的通信接口。双向选择开关模块由继电器Ⅰ10、继电器Ⅱ11及其驱动电路Ⅰ9、驱动电路Ⅱ12组成，继电器Ⅰ10与电池充电模块连接，继电器Ⅱ11与线圈驱动模块连接；驱动电路Ⅰ9和驱动电路Ⅱ12分别与智能总控制模块连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，包括纵磁真空灭弧室，其特征在于：所述剩磁自动补偿装置包括亥姆霍兹线圈、双向选择开关模块、线圈驱动模块、电池充电模块、蓄电池、智能总控制模块和自动检测模块；所述纵磁真空灭弧室内设置有静触头、动触头、永磁机构和驱动杆，驱动杆设置在永磁机构上，驱动杆通过绝缘杆与动触头连接，静触头和动触头上设置有亥姆霍兹线圈，亥姆霍兹线圈的出线端与双向选择开关模块的输入端连接，亥姆霍兹线圈的进线端和蓄电池的一极连接，双向选择开关模块的输出端分别与线圈驱动模块和电池充电模块连接，线圈驱动模块和电池充电模块分别与蓄电池的另一极连接；纵磁真空灭弧室上设置有自动检测模块，自动检测模块与智能总控制模块连接，智能总控制模块分别与线圈驱动模块和双向选择开关模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，包括纵磁真空灭弧室，其特征在于：所述剩磁自动补偿装置包括亥姆霍兹线圈、双向选择开关模块、线圈驱动模块、电池充电模块、蓄电池、智能总控制模块和自动检测模块；所述纵磁真空灭弧室内设置有静触头、动触头、永磁机构和驱动杆，驱动杆设置在永磁机构上，驱动杆通过绝缘杆与动触头连接，静触头和动触头上设置有亥姆霍兹线圈，亥姆霍兹线圈的出线端与双向选择开关模块的输入端连接，亥姆霍兹线圈的进线端和蓄电池的一极连接，双向选择开关模块的输出端分别与线圈驱动模块和电池充电模块连接，线圈驱动模块和电池充电模块分别与蓄电池的另一极连接；纵磁真空灭弧室上设置有自动检测模块，自动检测模块与智能总控制模块连接，智能总控制模块分别与线圈驱动模块和双向选择开关模块连接。2.根据权利要求1所述的纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，其特征在于：所述自动检测模块包括电流互感器、位移传感器和数据采集单元，电流互感器设置在灭弧室出线上，位移传感器设置在驱动杆上，电流互感器和位移传感器分别与数据采集单元连接，数据采集单元与智能总控制模块连接。3.根据权利要求1所述的纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，其特征在于：所述智能总控制模块内设置有触头不同开距零区剩磁分布，智能总控制模块上设置有继保设备开断信号的通信接口。4.根据权利要求1所述的纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，其特征在于：所述双向选择开关模块由继电器Ⅰ、继电器Ⅱ及其驱动电路Ⅰ、驱动电路Ⅱ组成，继电器Ⅰ与电池充电模块连接，继电器Ⅱ与线圈驱动模块连接；驱动电路Ⅰ和驱动电路Ⅱ分别与智能总控制模块连接。5.根据权利要求1所述的纵磁真空灭弧室电弧区剩磁自动补偿装置，其特征在于：所述线圈驱动模块由线圈驱动控制单元、绝缘栅双极型晶体管和电流采集单元组成，电流采集单元与线圈驱动控制单元连接，绝缘栅双极型晶体管分别与双向选择开关模块和蓄电池连接，绝缘栅双极型晶体管由线圈驱动控制单元控制。6.根据权利要求5所述的纵磁真空灭弧室电弧区剩磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，葛国伟，张鹏浩，院晓涛，张红旭，施红，刘鹏，程旭，
申请(专利权)人：中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41