專利名稱：真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種操作真空斷路器分閘/合閘的永磁機(jī)構(gòu)控制器。
背景技術(shù)：
永磁機(jī)構(gòu)具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，免維修，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今斷路器中取代彈簧操作機(jī)構(gòu)的重要設(shè)備，但迄今與之配套的永磁機(jī)構(gòu)控制器卻很匱乏。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于根據(jù)市場要求，開發(fā)一種具有通用性，多功能和模塊結(jié)構(gòu)的且具有遙控功能的永磁操作機(jī)構(gòu)的控制器。
本實(shí)用新型的真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器(以下簡稱控制器)包括信號電路和過流速斷電路分別連于邏輯控制模塊，邏輯控制模塊通過分/合閘驅(qū)動接口連于驅(qū)動永磁機(jī)構(gòu)的功率驅(qū)動電路，儲能電容電路通過儲能電容充電電壓檢測電路連于電壓比較后再與邏輯控制模塊相連，以及邏輯控制模塊分別連于有線遙控電路和無線遙控電路。
信號電路包括斷路器合閘位置信號，斷路器分閘位置信號，近控/遠(yuǎn)控切換信號，近控合閘信號，近控分閘信號，以上五種信號電路的組成是其信號均各自分別通過濾波/整形電路連于光電隔離電器后再連于邏輯控制模塊，以及遠(yuǎn)控合閘信號和遠(yuǎn)控分閘信號各自分別經(jīng)電磁兼容濾波器連于光電隔離電器后經(jīng)濾波電路連于邏輯控制模塊；過流速斷電路的過流速斷信號經(jīng)電磁兼容濾波器連于光電隔離電器后再經(jīng)濾波電路連于邏輯控制模塊。
本控制器具有一定的通用性，多功能和模塊結(jié)構(gòu)化等特點(diǎn)通用性包括1、控制器的參數(shù)已復(fù)蓋同類型產(chǎn)品，并有一定的調(diào)節(jié)或整定范圍；2、控制器可兼用與單線圈和雙線圈永磁機(jī)構(gòu)；3、斷路器位置信號輸入口可兼容接近開關(guān)或輔助觸點(diǎn)；4、適用于普通斷路器和重合器；5、可以免除儲能電容，用直流屏直接驅(qū)動永磁機(jī)構(gòu)。
多功能是指1、它具備斷路操作必需的多種閉鎖功能，而且全部數(shù)字化；2、其接口有可擴(kuò)展性，例如，可與綜合數(shù)字電器組合智能控制斷路器；與復(fù)合控制器組合成帶過流速斷的普通斷路器；3、可有線遙控，也可與無線控制器組成無線遙控?cái)嗦菲鳎荒K化是指1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于多種安裝方式和接線，例如，可與斷路器一體安裝；也便于嵌入。
2、便于與別的功能模塊組合，以適應(yīng)不同需求；3、模塊本體是一個(gè)近控工作站，具備近控分/合閘操作按鈕和相應(yīng)的信號指示，以及儲能電容充電指示，儲能電容充/放電開關(guān)，便于維護(hù)檢修；4、結(jié)構(gòu)本身是一個(gè)經(jīng)過電磁兼容測試的相對獨(dú)立體。


圖1是真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器組成框圖。
圖2是真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制電路圖。
圖3是功率驅(qū)動電路原理圖。
圖4是功率驅(qū)動電路圖。
圖5是有線遙控和帶過流速斷的接線圖。
圖6是無線遙控和帶過流速斷的接線圖。
圖7是電源模塊電路原理圖。
圖8是本控制器的一種實(shí)施例圖。
圖1與圖2中符號名稱P/ON/Y斷路器合閘位置信號輸入口P/OFF/Y斷路器分閘位置信號輸入口R/L近控/遠(yuǎn)控切換信號輸入口ON近控合閘信號輸入口OFF近控分閘信號輸入口R/ON遠(yuǎn)控合閘信號輸入口R/OFF遠(yuǎn)控分閘信號輸入口SCP過流速斷信號輸入口SAMPLE儲能電容電路輸入口
SIGNAL儲能電容充電指示本機(jī)信號和遙信輸出口OFF/OUT分閘驅(qū)動信號輸出接口ON/OUT合閘驅(qū)動信號輸出接口圖3中符號名稱Vonu與Vond-合閘開關(guān)管，Voffu與Voffd分閘開關(guān)管。
圖4符號名稱L/ON-+-接永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動線圈。C/ON+與C--接合閘儲能電容，C/OFF+與C--接分閘儲能電容。
具體實(shí)施方式
根據(jù)上述附圖敘述本實(shí)用新型的具體組成和具體實(shí)施方式
。
由圖1與圖2可知，本控制器的具體組成是斷路器合閘位置信號P/ON/Y、斷路器分閘信號P/OFF/Y、近/遠(yuǎn)控切換信號R/L、近控合閘信號ON和近控分閘信號OFF各自通過濾液/整形電路連于光電隔離電器后再連于邏輯控制模塊FPGA，遠(yuǎn)控合閘信號R/ON和遠(yuǎn)控分閘信號R/OFF各自經(jīng)電磁兼容濾波器連于光電隔離電器后經(jīng)濾波電路連于邏輯控制模塊FPGA；過流速斷電路的過流速斷信號SCP經(jīng)電磁兼容濾波器連于光電隔電器再經(jīng)濾波電路連于邏輯控制模塊FPGA。由于遠(yuǎn)控分/合信號R/ON與R/OFF及過流速斷信號SCP都是外來信號，難免混雜干擾，所以按EMC標(biāo)準(zhǔn)這些信號輸入端都設(shè)置專門設(shè)計(jì)的電磁兼容濾波器(EM1濾波器)和光電隔離器。近控分/合閘，分/合閘切換及斷路器位置信號的電源都取自控制器自身，所以只需一般的濾波器即可；邏輯控制模塊FPGA輸出通過分/合閘驅(qū)動接口連于驅(qū)動永磁機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電路；儲能電容電路通過儲能電容充電電壓檢測/光隔電路連于電壓比較器T7后再與邏輯控制模塊FGGA相連，電壓比較器T7還與儲能電容充電指示設(shè)定電路N1相連。儲能電容充電電壓用線性光耦檢測。它輸入至SANPLE口的目的一是當(dāng)充電電壓達(dá)到85％時(shí)電壓比較器翻轉(zhuǎn)，從SIGNAL口輸出充電指示信號，使充電的本機(jī)和遙控指示燈亮；二是充電電壓到達(dá)85％之前，通過邏輯屏蔽合閘操作(這是國標(biāo)要求)。85％是通過改變儲能電容充電電壓設(shè)定值實(shí)現(xiàn)。
設(shè)定寬度的合閘和分閘信號分別從ON/OUT和OFF/OUT口輸出，經(jīng)光隔輸入功率驅(qū)動電路，由功率電路將電容儲能釋放到永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動線圈。
斷路器分/合閘位置遙信接點(diǎn)，SP/O5、SP/06與SP/C7、SP/C8與邏輯控制模塊FPGA相連。邏輯控制模塊FPGA可采用美國ALTERA公司生產(chǎn)的EPM7064芯片。
圖3是功率驅(qū)動電路原理圖，其組成是電壓正極分別通過二極管各自連于合閘儲能電容正極和分閘儲能電容正極，兩個(gè)分/合閘儲能電容負(fù)極連于電阻后通過充放電開關(guān)與電源負(fù)極相連，由兩個(gè)合閘開關(guān)管Vonu與Vond組成一對橋臂以及由電阻R86串聯(lián)分閘開關(guān)管Voffu與電阻R87串聯(lián)分閘管Voffd所組成另一對橋臂而構(gòu)成的橋式電路兩輸入端分別連于分/合閘儲能電容兩端，橋式電路兩輸出端連于永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動線圈。其工作原理簡述如下為保證三次重合閘操作有足夠的驅(qū)動能量，設(shè)置合閘和分閘兩組儲能電容，由充/放電開關(guān)(在控制器面板上)切換兩組電容同時(shí)充電(充電電壓相同)或放電(為維修而設(shè))本功率驅(qū)動電路是單線圈驅(qū)動，以IGBT作開關(guān)，兩個(gè)Vonu與Vond同時(shí)觸發(fā)，則合閘儲能電容向永磁機(jī)構(gòu)線圈放電，門極受定寬(52ms)脈沖觸發(fā)，所以驅(qū)動線圈最多通電52ms。分閘驅(qū)動則同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)Voffu與Voffd永磁機(jī)構(gòu)線圈電流反向，最多通電50ms.由于分閘驅(qū)動電流較小，所以在分閘驅(qū)動回路中串有電阻R86和R87，采用兩個(gè)電阻一則為分散功耗，二則兩個(gè)電阻可以限制上下橋臂故障直通時(shí)的短路電流，這就是顯著降低了故障損壞率，必須說明，在上述邏輯控制中，已經(jīng)包含了避免上下橋臂直通的多重邏輯保護(hù)。
功率驅(qū)動的通用性結(jié)構(gòu)1、調(diào)整R86和R87可控制分閘驅(qū)動電流，不僅可以適應(yīng)不同的永磁機(jī)構(gòu)，也可以調(diào)節(jié)斷路器的分閘速度。
2、用外配不同輸出直流電壓的開關(guān)電源以改變充電電壓。
3、若用直流屏直接驅(qū)動，則可將直流屏輸出電壓通過外引端子取代分/合閘儲能電容，此時(shí)，外配開關(guān)電源和儲能電容都可取消。
4、配雙驅(qū)動線圈永磁機(jī)構(gòu)，則可通過外引端子將分/合閘線圈分別取代Vonu和Voffu.
圖4是功率驅(qū)動電路實(shí)施圖。此電路右上的兩個(gè)連接點(diǎn)DR/OFF與DR/ON與圖2中右下的兩個(gè)相應(yīng)的連接點(diǎn)DR/OFF與DR/ON相連接，圖4中左下的兩個(gè)接點(diǎn)FDBA與GND連于圖2中右上角的電壓比較器T7的兩個(gè)相對應(yīng)的接點(diǎn)FDBA及GND，圖4左中間的兩個(gè)連接點(diǎn)L/ON-與L/ON+連于圖8上虛線框中的永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動線圈，圖4左中間接點(diǎn)C/OFF+與C-及接點(diǎn)C/ON+與C-兩對連接點(diǎn)分別連于圖8上虛線框中的分閘儲能電容和合閘儲能電容。
圖5是有線遙控和帶過流速斷的接線圖，此圖右上方接點(diǎn)SP/05、SP/06與SP/C7、SP/C8相應(yīng)于圖2上方的接點(diǎn)SP/05、SP/06與SP/C7、SP/C8。圖5的過流速斷電路接點(diǎn)SCP1與SCP2相應(yīng)于圖2中左下方的接點(diǎn)SCP1與SCP2連于圖5中所示的過流速斷電路。
圖6是無線遙控和帶過流速斷的接線圖。此接線圖與圖2的連接關(guān)系與圖5相同，不再重述。
有線遙控器與無線遙控器均可采用現(xiàn)有技術(shù)。
電源模塊電路如圖7所示。直流220V從AC/L和AC/N兩端輸入，然后分成兩路，一路經(jīng)過整流橋B1從CH+和CH-兩端輸出，用于對儲能電容充電，另一路經(jīng)過EMI濾波網(wǎng)絡(luò)和整流橋B2后輸入開關(guān)電源SUP/A，開關(guān)電源則輸出5V和12V分別供給永磁機(jī)構(gòu)控制器的邏輯電路和功率驅(qū)動電路。
圖8是本控制器與數(shù)字化綜合保護(hù)繼電器PA220組合成智能控制斷路器的接線圖，它直接從10KV輸電線取電，通過電壓互感器PT獲得交流100V電源，用開關(guān)電源將交流100V變換成直流24V供蓄電池充電，再用一個(gè)開關(guān)電源將直流24V轉(zhuǎn)換成直流220V，供電給永磁機(jī)構(gòu)控制器和PA200，該系統(tǒng)用于無220低壓電源的環(huán)境，由于配備了蓄電池，即使發(fā)生10KV系統(tǒng)停電故障達(dá)24小時(shí)，它依舊可以正常操作合/分閘。
權(quán)利要求1.一種真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器，其特征在于信號電路和過流速斷電路分別連于邏輯控制模塊，邏輯控制模塊通過分/合閘驅(qū)動接口連于驅(qū)動永磁機(jī)構(gòu)的功率驅(qū)動電路，儲能電容電路通過儲能電容充電電壓檢測電路連于電壓比較器后再與邏輯控制模塊相連，以及邏輯控制模塊分別連于有線遙控電路和無線遙控電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器，其特征在于信號電路包括斷路器合閘位置信號電路、斷路器分閘位置信號電路、近控/遠(yuǎn)控切換信號電路、近控合閘信號電路、近控分閘信號電路，其組成是以上五種信號均各自分別通過濾波/整形電路連于光電隔離器后再連于邏輯控制模塊；還包括遠(yuǎn)控合閘信號電路和遠(yuǎn)控分閘信號電路的組成是其信號各自分別經(jīng)電磁兼容濾波器連于光電隔離電器后后經(jīng)濾波電路連于邏輯控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器，其特征在于，過流速斷電路的過流速斷信號經(jīng)電磁兼容濾波器連于光電隔電器后再經(jīng)濾波電路連于邏輯控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器，其特征在于儲能電容電路通過儲能電容充電電壓檢測/光隔電路連于電壓比較器再與邏輯控制模塊相連，電壓比較器還與儲能電容充電指示設(shè)定電路相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器，其特征在于，功率驅(qū)動電路的組成是電源正極分別通過二極管各自連于合閘儲能電容正極和分閘儲能電容正極，兩個(gè)分/合儲能電容的負(fù)極連于電阻后通過充放電開關(guān)與電源負(fù)極相連，由兩個(gè)合閘開關(guān)管組成一對橋臂與由電阻(R86)串聯(lián)一個(gè)分閘開關(guān)管和電阻(R87)串聯(lián)另一個(gè)分閘開關(guān)管組成另一對橋臂而構(gòu)成的橋式電路的兩輸入端分別連于分閘儲能電容兩端和合閘儲能電容兩端，橋式電路兩輸出端連于永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動線圈。
專利摘要一種真空斷路器永磁操作機(jī)構(gòu)控制器，包括斷路器分/合閘位置信號電路，近控/遠(yuǎn)控切換電路，近控分/合閘信號電路，遠(yuǎn)控分/合閘信號電路，過流速斷電路各自分別連于邏輯控制模塊；儲能電容電路通過儲能電容充電電壓檢測電路連于電壓比較器后再與邏輯控制模塊相連；邏輯控制模塊通過分/合閘驅(qū)動接口連于驅(qū)動永磁機(jī)構(gòu)的功率驅(qū)動電路以及邏輯控制模塊分別連于有線遙控電路和無線遙控電路。本控制器具有通用性，多功能和模塊結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，還具有遙控功能的特點(diǎn)。
文檔編號H01H33/38GK2682567SQ20042002567
公開日2005年3月2日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者秦祖蔭, 王道軍, 王俊峰 申請人:南京因泰萊電器股份有限公司