操作中压断路器或重合闸的方法以及中压断路器或重合闸本身技术

根据权利要求1的前序部分，本发明专利技术涉及中压断路器或重合闸，其安装有电磁驱动器以及监测闭合操作和断开操作的行程曲线的装置。为了避免在驱动链上定位传感器的断路器或重合闸的需求，并且为了准确确定其行程曲线，本发明专利技术使用电磁执行器的数学表示，通过对施加电流的形状和施加电压的形状的评估，推导出行程曲线。

Method of operating the MV circuit breaker or reclosing and the MV circuit breaker or reclosing itself

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作中压断路器或重合闸的方法以及中压断路器或重合闸本身根据权利要求1的前序部分，本专利技术涉及中压断路器或重合闸，其安装有电磁驱动器以及监测闭合操作和断开操作的行程曲线的装置。监控在中压开关设备应用中成为一种趋势。这里一个重要的方面是开关设备的行程曲线，该行程曲线用于任何行程偏差和/或开关操作的速度的检测，两者都用于闭合操作和断开操作。行程曲线是在开关操作从OFF到ON期间触头或驱动器的位置随时间的变化，反之亦然。行程曲线是某一开关设备的典型曲线。例如在开关设备的常规测试期间可以记录行程曲线用于作为参考，并且在现场操作期间所记录的行程曲线可以与该参考进行比较。尽管匹配的行程曲线确定了开关设备的良好状态，然而偏差的行程曲线可以用来推荐预测的维护。通常，对于这种诊断，需要在断路器或重合闸上添加一个或多个物理传感器，以便能够记录行程曲线。因此本专利技术的目标是避免在CB或重合闸的驱动链处额外物理传感器的需求，以及通过测量电压和电流确定其具有高准确性的行程曲线，其是无论如何电磁驱动可得到的。本专利技术是使用电磁执行器的数学表示，通过对施加电流的形状和施加电压的形状的评估，从而推导出行程曲线的。在第一备选方案的有利实施例中，执行器被驱动，意味着执行器由受控电流操控，在这种情况下，使用具有脉冲宽度调制(PWM)的控制器和电压源。在另一有利实施例中，在操作的第一阶段，在第一阶段施加几乎恒定的电压，以使得电流增加到其所需的值，并且在此之后，在第二阶段，电流保持恒定，并且电压降低以主要覆盖执行器中的电流的电阻性损耗，并且在第三阶段，当执行器的运动发生时，电压增加以补偿反电磁力并保持电流恒定，并且当第三阶段结束时到达结束位置，在第四阶段电压再次降低并且和第二阶段一样再次主要覆盖线圈中的电流的中电流的电阻性损耗。在另一有利实施例中，通过执行器运动的速度或速率的确定，然后通过速度的数值积分，从电流和电压值获得执行器的位置。执行器可以具有永磁电路，该电路可以磁性地锁存驱动器的闭合位置和断开位置。对于这种永久性锁存，线圈中不需要电流。使执行器从断开位置转到闭合位置需要线圈中的正电流。在负电流下，闭合位置可以解锁，并且执行器由断开弹簧力从闭合位置驱动至断开位置。在方法的第二备选方案中，执行器由恒定的电压驱动，例如通过连接到经充电的电容器或电池。本专利技术在图1和图2中进一步示出。一种方法是用控制的电流驱动执行器，例如使用具有脉冲宽度调制PWM的电流控制器和电压源。这种操作的特征电流和特征电压如图1所示。在第一阶段，施加几乎恒定的电压，使得电流增加到其所需的值。当达到了该电流的水平时，电流保持恒定(阶段2)。因此，电压降低并且主要覆盖线圈中电流的电阻性损耗。当执行器的移动发生在第三阶段时，电压必须增加以补偿反e.m.f并保持电流恒定。反e.m.f是由于执行器的线圈中的通量变化引起的执行器的移动而生成的电压。反e.m.f的影响总是针对电流的，即没有控制，电流就会减小。一个描述性的物理解释是，电磁能(1/2LI2)转化为机械能(1/2mv2)，并且随着v的增加，当能量由于能量的相互作用而转换时，I减少。然而，在考虑的情况下，电流控制器会注意到这种电流减少的趋势，并通过增加电压来补偿电流的减少。反e.m.f的大小与移动的速度有关，因此速度可以从反e.m.f和保持电流恒定所需的电压中推导出。与执行器线圈相连的通量既取决于电流又取决于执行器的可移动活塞的位置，两个关系通常是非线性的。因此，需要包括此信息的执行器的详细模型，以便根据执行器的电流和电压执行速度的计算。知道速度，就可以通过数值积分得到位置。当第三阶段结束时到达结束位置，在第四阶段开始时电压降低并且和第二阶段一样再次主要覆盖线圈中电流的电阻性损耗。图1的右半部分表明，电流和电压的评估形成了开始于第一位置10(例如OFF)并结束于第二位置20(例如ON)的行程曲线。另一个方法是用恒定电压驱动执行器，例如通过连接到经充电的电容器或电池。这种操作的典型电压和典型电流如图2所示。在第一阶段，施加几乎恒定的电压，使得电流在电感器中像往常一样增加。实际形状由电感器的电感和电阻确定。在第二阶段，达到最大电流并且由于反e.m.f该电流开始降低。在第三阶段，这种影响以更高的速度持续并且清晰可见。此外，由此可见电磁能(1/2LI2)转化为机械能(1/2mv2)：随着v增加，当能量由于能量的相互作用而转换时，I降低。在该阶段结束时，执行器到达结束位置，速度和反e.m.f由于速度而变为零。在第四阶段。只要施加的电压支持电流的增加，电流就会增加。图2的右半部分表明，电流和电压的评估形成了开始于第一位置10(例如OFF)并结束于第二位置20(例如ON)的行程曲线。电感器两端的电压U通常表示为：其中R是电路的欧姆电阻，I是电流，Ψ是与线圈相连的通量，并且dΨ/dt是由于磁链随时间变化而引起的感应电压。由于磁链既取决于电流I，又取决于执行器的活塞在磁路中的位置x，这些影响可以被分离：需要的量是速度，即dx/dt。那么该等式可以写为：变量U和I是通过测量得知的。线圈R的电阻被视为恒定的；在需要的情况下，线圈的温度可以通过测量或计算来相应地调整R。dI/dt可以根据测量的I推导出。和可以提前计算——例如使用2D或3D有限元法FEM——对于I和x的离散值，覆盖所有可能的I和所有可能的x的范围，并存储在查找表中。对于速度的计算，可以使用表中最接近的值或者可以被插值替换的值。这些等式可以被用于离散时间步长的求解，从而确定每个单个时间步长的电流、电压、通量和位置的变化。最后，速度可以在时间步长上进行积分，得到行程曲线。为了提高程序的精度，还建议在推导出的执行器位置位于已知极限位置之一时将速度固定为零；即避免积分结果低于机械最小值并高于机械最大行程。为了进一步提高程序的精度，还建议考虑模型中涡电流的影响。由于磁路的所有导通部分中的通量变化，在这些部分中会产生涡电流。这些电流与线圈电流相反；实际上，它们会降低有效线圈电流。涡电流的影响例如可以在瞬态有限元法(FEM)计算中对具有标称速度的参考操作进行计算，也可以对具有增加或降低速度的修改操作进行计算。然后，这些结果还可以总结在查找表中，使得他们可被视为行程曲线的标识。该原理还可以应用于具有两个独立线圈的磁执行器，其中一个线圈用于闭合驱动器，并且另一个线圈用于断开驱动器。识别行程曲线的目的主要是检测实际曲线与原始曲线相比的偏差，即在开关设备的常规测试或调试期间被记录的偏差。造成这种偏差的原因可能是由于增加的或减少的摩擦力或变化的外力(例如弹簧断裂)导致的速度变化。此外，可以识别驱动器的有限行程，例如，由于轴承磨损或由于完全或部分阻塞操作的小颗粒。然后，驱动器的用户可以获得一条警告消息，以便检查设备。如果驱动器例如被一个小颗粒阻塞，则可能会发生无法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作中压断路器或重合闸的方法，所述断路器或所述重合闸包括：至少一个电极，每个电极包括可移动触头和固定触头，所述可移动触头和所述固定触头适于在所述开关设备的开关操作后处于闭合位置或断开位置；以及电磁执行器，其中所述可移动触头的行程曲线被监控，/n其特征在于，/n所述行程曲线通过使用所述电磁执行器的数学表示来对所施加的电流的形状和所施加的电压的形状进行评估而被推导出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170926 EP 17193120.71.一种用于操作中压断路器或重合闸的方法，所述断路器或所述重合闸包括：至少一个电极，每个电极包括可移动触头和固定触头，所述可移动触头和所述固定触头适于在所述开关设备的开关操作后处于闭合位置或断开位置；以及电磁执行器，其中所述可移动触头的行程曲线被监控，
其特征在于，
所述行程曲线通过使用所述电磁执行器的数学表示来对所施加的电流的形状和所施加的电压的形状进行评估而被推导出。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述执行器被驱动，意味着所述执行器由受控电流操控，在这种情况下，使用具有脉冲宽度调制PWM的控制器和电压源。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
在所述操作的第一阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·罗伊贝尔，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH