本發(fā)明屬于中高壓斷路器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種斷路器的燃弧時(shí)間控制裝置及方法。

背景技術(shù)：
斷路器定開距工況下的燃弧時(shí)間控制，對(duì)研究斷路器觸頭的燒蝕特性和電壽命有重要的作用。通過控制斷路器的燃弧時(shí)間，可以研究電弧能量，燃弧時(shí)間對(duì)觸頭的燒蝕作用，從而得到電弧對(duì)觸頭的質(zhì)量燒蝕率，進(jìn)而得到觸頭的燒蝕電壽命?，F(xiàn)有的技術(shù)采用控制繼電器來(lái)控制開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)的投切，但是現(xiàn)有的技術(shù)一方面因?yàn)槔^電器動(dòng)作時(shí)間慢，分散性大；另一方面現(xiàn)有技術(shù)采用的開關(guān)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間也慢，分散性也大。當(dāng)需要兩組開關(guān)關(guān)合時(shí)序控制時(shí)，由于現(xiàn)有的這些裝置的分散性達(dá)到10毫秒級(jí)，難以做到毫秒級(jí)的時(shí)序控制，而現(xiàn)在對(duì)斷路器觸頭電壽命的研究要求需要對(duì)燃弧時(shí)間進(jìn)行毫秒級(jí)的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種可以實(shí)現(xiàn)燃弧時(shí)間精確控制的控制方法及裝置。本發(fā)明提供了一種斷路器燃弧時(shí)間的控制裝置，包括充電變壓器T、電容器組C、電抗器L、第一中高壓快速開關(guān)CB1、第二中高壓快速開關(guān)CB2、充電電阻R、充電開關(guān)K、整流器D以及用于控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1或所述第二中高壓快速開關(guān)CB2閉合的控制電路；所述充電變壓器T的初級(jí)繞組用于連接供電電源，所述電抗器L的一端通過所述充電開關(guān)K連接至所述整流器D的陰極，所述電抗器L的一端還通過所述電容器組C接地；所述電抗器L的另一端與所述第一中高壓快速開關(guān)CB1的一端連接；所述第一中高壓快速開關(guān)CB1的另一端用于連接至所述斷路器CB3的一端，所述斷路器CB3的另一端接地；所述第二中高壓快速開關(guān)CB2與所述斷路器CB3并聯(lián)連接；所述整流器D的陽(yáng)極通過所述充電電阻R連接至所述充電變壓器T的次級(jí)繞組的一端，所述充電變壓器T的次級(jí)繞組的另一端接地。更進(jìn)一步地，工作時(shí)，第一中高壓快速開關(guān)CB1和第二中高壓快速開關(guān)CB2的初始狀態(tài)為分?jǐn)酄顟B(tài)，斷路器CB3處于定開距工況，關(guān)合充電開關(guān)K，充電變壓器T升高電壓，整流器D將交流電壓變成直流并對(duì)電容器組C進(jìn)行充電，當(dāng)電容器組C充好電后分?jǐn)嗨龀潆婇_關(guān)K，控制電路分別輸出用于控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1閉合的第一控制信號(hào)以及用于控制所述第二中高壓快速開關(guān)CB2閉合的第二控制信號(hào)。更進(jìn)一步地，所述控制電路包括：依次連接的單片機(jī)和功率放大電路，連接在所述功率放大電路的第一輸出端的第一晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，連接在所述功率放大電路的第二輸出端的第二晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，與所述第一晶閘管驅(qū)動(dòng)電路連接的第一晶閘管和與所述第二晶閘管驅(qū)動(dòng)電路連接的第二晶閘管；所述單片機(jī)用于發(fā)出控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1關(guān)合的第一控制信號(hào)或控制所述第二中高壓快速開關(guān)CB2關(guān)合的第二控制信號(hào)；所述功率放大電路用于對(duì)所述單片機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行放大處理；所述第一晶閘管驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)放大后的第一控制信號(hào)產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述第二晶閘管驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)放大后的第二控制信號(hào)產(chǎn)生第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述第一晶閘管用于根據(jù)所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通，使得所述第一中高壓快速開關(guān)CB1的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1閉合；所述第二晶閘管用于根據(jù)所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通，使得所述第二中高壓快速開關(guān)CB2的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，控制所述第二中高壓快速開關(guān)CB2閉合。更進(jìn)一步地，工作時(shí)，所述單片機(jī)發(fā)出用于控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1關(guān)合的第一控制信號(hào)，所述控制信號(hào)經(jīng)過所述功率放大電路放大后，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)晶閘管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過晶閘管，使得晶閘管導(dǎo)通，所述第一中高壓快速開關(guān)CB1的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行合閘，所述第一中高壓快速開關(guān)CB1關(guān)合，電容器組C上的電壓加載到斷路器CB3上，斷路器觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī)發(fā)出用于控制所述第二中高壓快速開關(guān)CB2關(guān)合的第二控制信號(hào)，使所述第二中高壓快速開關(guān)CB2關(guān)合，構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅，從而實(shí)現(xiàn)燃弧時(shí)間的控制。更進(jìn)一步地，當(dāng)所述第一控制信號(hào)與所述第二控制信號(hào)的時(shí)間差小于半個(gè)周期時(shí)，即可控制燃弧時(shí)間為半個(gè)周期。更進(jìn)一步地，所述第一晶閘管驅(qū)動(dòng)電路和所述第二晶閘管驅(qū)動(dòng)電路為脈沖變壓器。本發(fā)明還提供了一種斷路器燃弧時(shí)間的控制方法，包括下述步驟：控制第一中高壓快速開關(guān)CB1和第二中高壓快速開關(guān)CB2的初始狀態(tài)為分?jǐn)酄顟B(tài)，且斷路器CB3處于定開距工況；通過控制充電開關(guān)K關(guān)合，使得充電變壓器T升高電壓；通過整流器D將交流電壓變成直流并對(duì)電容器組C進(jìn)行充電，當(dāng)電容器組C充好電后分?jǐn)嗨龀潆婇_關(guān)K；控制單片機(jī)發(fā)出第一控制信號(hào)，所述第一控制信號(hào)經(jīng)過所述功率放大電路放大后，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)晶閘管的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；通過所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得第一晶閘管導(dǎo)通，使得第一中高壓快速開關(guān)CB1的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行合閘，控制第一中高壓快速開關(guān)CB1關(guān)合，此時(shí)所述電容器組C上的電壓加載到斷路器CB3上，斷路器觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電??；通過單片機(jī)發(fā)出第二控制信號(hào)，所述第二控制信號(hào)經(jīng)過所述功率放大電路放大后，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)晶閘管的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；通過所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得第二晶閘管導(dǎo)通，使得第二中高壓快速開關(guān)CB2的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行合閘，控制第二中高壓快速開關(guān)CB2關(guān)合，構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅，從而實(shí)現(xiàn)燃弧時(shí)間的控制。更進(jìn)一步地，當(dāng)所述第一控制信號(hào)與所述第二控制信號(hào)的時(shí)間差小于半個(gè)周期時(shí)，即可控制燃弧時(shí)間為半個(gè)周期。采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明采用特定實(shí)驗(yàn)回路接線法和中高壓超快速開關(guān)的初始狀態(tài)，可以使通過斷路器的電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，與傳統(tǒng)分?jǐn)嚯娐肥闺娀∠?，電弧熄滅迅速，不存在時(shí)間延遲，結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，具有更高的可靠性。(2)本發(fā)明采用的中高壓超快速關(guān)合速度快，分散性小，減小了兩個(gè)相同開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間差，從而提高了燃弧時(shí)間的控制準(zhǔn)確性。(3)本發(fā)明開關(guān)關(guān)合時(shí)序的控制裝置，采用了晶閘管來(lái)控制開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)電源放電回路，動(dòng)作時(shí)間快，分散性小，減小了兩個(gè)相同晶閘管的動(dòng)作時(shí)間差，從而提高了燃弧時(shí)間的控制準(zhǔn)確性。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)回路圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的控制裝置邏輯圖；圖3中高壓超快速開關(guān)時(shí)序控制裝置電路圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)波形示意圖。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：C為電容器組，L為電抗器，CB1為第一中高壓快速開關(guān)，CB2為第二中高壓快速開關(guān)，CB3為斷路器，V為電壓表，A為電流表，R充電電阻，D為整流器，K為充電開關(guān)，T為充電變壓器。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明采用晶閘管控制中高壓超快速開關(guān)的斥力操作機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)的投切，晶閘管動(dòng)作時(shí)間快，為微秒級(jí)，分散性小，斥力機(jī)構(gòu)關(guān)合速度快，分散性低于1毫秒，通過控制晶閘管進(jìn)行對(duì)兩組超快速開關(guān)的關(guān)合時(shí)序控制，最后實(shí)現(xiàn)燃弧時(shí)間精確控制。本發(fā)明實(shí)施例中的中高壓超快速開關(guān)可以采用公開號(hào)為CN203536332U的專利申請(qǐng)文件中的中高壓超快速開關(guān)，在此不再贅述。在本發(fā)明實(shí)施例中，燃弧時(shí)間的控制方法包括一種試驗(yàn)回路，所述中高壓超快速開關(guān)一個(gè)與斷路器串聯(lián)，一個(gè)與斷路器并聯(lián)，實(shí)驗(yàn)前，兩個(gè)快速開關(guān)都處于分?jǐn)酄顟B(tài)，控制電路控制兩個(gè)快速開關(guān)的關(guān)合時(shí)序。在本發(fā)明實(shí)施例中，燃弧時(shí)間控制電路包括單片機(jī)、功率放大電路、晶閘管驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管；單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)，經(jīng)過功率放大電路連接晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管驅(qū)動(dòng)電路連接晶閘管控制晶閘管的通斷，晶閘管控制中高壓快速開關(guān)的斥力操作機(jī)構(gòu)電源部分放電，實(shí)現(xiàn)中高壓快速開關(guān)的投切。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。本發(fā)明涉及一種燃弧時(shí)間的控制方法及裝置，其包括實(shí)驗(yàn)回路接線方法，中高壓超快速開關(guān)和控制中高壓快速開關(guān)關(guān)合時(shí)序的控制電路。中高壓超快速開關(guān)一個(gè)串聯(lián)于LC單頻振蕩回路，一個(gè)并聯(lián)與斷路器并聯(lián)。中高壓超快速開關(guān)初始狀態(tài)都為分?jǐn)?，斷路器為定開距工況。當(dāng)電容器組充電完成以后，啟動(dòng)單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過放大電路，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)晶閘管的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過晶閘管，晶閘管導(dǎo)通，中高壓超快速開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行合閘，CB1關(guān)合，電容器組上的電壓加載到斷路器CB3上，斷路器CB3觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī)針對(duì)CB2也發(fā)出信號(hào)，使CB2關(guān)合，構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅。單片機(jī)對(duì)CB1和CB2發(fā)出的關(guān)合信號(hào)的時(shí)間差小于半個(gè)周期即可以控制燃弧時(shí)間為半個(gè)周期。其中，中高壓超快速開關(guān)，與其他類型的開關(guān)相比有關(guān)合速度快，分散性小等特點(diǎn)，這使得2個(gè)相同的中高壓超快速開關(guān)，動(dòng)作時(shí)間差別小，分散性小，提高了燃弧時(shí)間控制的準(zhǔn)確性。其中，晶閘管的使用，與繼電器，接觸器等相比有動(dòng)作速度快，分散性小等特點(diǎn)，這使得2個(gè)相同的晶閘管，動(dòng)作時(shí)間差別小，分散性小，提高了燃弧時(shí)間控制的準(zhǔn)確性。本發(fā)明采用特定實(shí)驗(yàn)回路接線法和中高壓超快速開關(guān)的初始狀態(tài)，可以使通過斷路器的電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，與傳統(tǒng)分?jǐn)嚯娐肥闺娀∠?，電弧熄滅迅速，不存在時(shí)間延遲，結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，具有更高的可靠性。本發(fā)明采用的中高壓超快速關(guān)合速度快，分散性小，減小了兩個(gè)相同開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間差，從而提高了燃弧時(shí)間的控制準(zhǔn)確性。本發(fā)明開關(guān)關(guān)合時(shí)序的控制電路，采用了晶閘管來(lái)控制開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)電源放電回路，動(dòng)作時(shí)間快，分散性小，減小了兩個(gè)相同晶閘管的動(dòng)作時(shí)間差，從而提高了燃弧時(shí)間的控制準(zhǔn)確性。為了更進(jìn)一步的說明本發(fā)明實(shí)施例提供的燃弧時(shí)間控制裝置及方法，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1為中高壓超快速開關(guān)接入回路電路圖，包括：C為電容器組，L為電抗器，CB1，CB2為中高壓快速開關(guān)，CB3為斷路器，V為電壓表，A為電流表，R充電電阻，D為整流器，K為充電開關(guān)，T為充電變壓器。實(shí)驗(yàn)時(shí)，CB1，CB2初始狀態(tài)為分?jǐn)酄顟B(tài)，CB3處于定開距工況，關(guān)合充電開關(guān)K，充電變壓器T升高電壓，整流器D把交流電壓變成直流對(duì)電容器組進(jìn)行充電，電容器組C充好電后，分?jǐn)喑潆婇_關(guān)K。圖2為中高壓超快速開關(guān)時(shí)序控制邏輯圖，圖3中高壓超快速開關(guān)時(shí)序控制電路電路圖?？刂齐娐钒ǎ?jiǎn)纹瑱C(jī)，功率放大電路，第一晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，第二晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，第一晶閘管，第二晶閘管。單片機(jī)對(duì)CB1發(fā)出關(guān)合信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過放大電路，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)晶閘管的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過晶閘管，晶閘管導(dǎo)通，中高壓超快速開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行合閘，CB1關(guān)合，電容器組上的電壓加載到斷路器CB3上，斷路器觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī)針對(duì)CB2也發(fā)出關(guān)合信號(hào)，使CB2關(guān)合，構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅。單片機(jī)對(duì)CB1和CB2發(fā)出的關(guān)合信號(hào)的時(shí)間差小于半個(gè)周期即可以控制燃弧時(shí)間為半個(gè)周期。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一晶閘管驅(qū)動(dòng)電路和第二晶閘管驅(qū)動(dòng)電路均可以為脈沖變壓器。如圖3所示，控制電路還包括下拉電阻R1、限流電阻R2、限流電阻R3、下拉電阻R4、電阻R5、電阻R6，二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6；單片機(jī)對(duì)CB1發(fā)出關(guān)合信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過下拉電阻R1和限流電阻R2后進(jìn)入達(dá)林頓管ULN2003，使ULN2003輸出信號(hào)到脈沖變壓器，脈沖變壓器產(chǎn)生脈沖信號(hào)經(jīng)過二極管D1、D2、D3和電阻R5的穩(wěn)壓和整形作用，進(jìn)入第一晶閘管使晶閘管導(dǎo)通；然后單片機(jī)針對(duì)CB2也發(fā)出關(guān)合信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過下拉電阻R4和限流電阻R3后進(jìn)入達(dá)林頓管ULN2003，使ULN2003輸出信號(hào)到脈沖變壓器，脈沖變壓器產(chǎn)生脈沖信號(hào)經(jīng)過二極管D4、D5、D6和電阻R6的穩(wěn)壓和整形作用，進(jìn)入第二晶閘管使晶閘管導(dǎo)通。如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明使用時(shí)，按照實(shí)驗(yàn)電路原理圖接好線路，中高壓超快速開關(guān)CB1和CB2處于分閘狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)合充電開關(guān)K，充電變壓器T升高電壓，整流器D把交流電壓變成直流對(duì)電容器組C進(jìn)行充電，電容器組C充好電后，分?jǐn)喑潆婇_關(guān)K，然后單片機(jī)發(fā)出用于控制CB1關(guān)合的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過放大電路，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)晶閘管的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過晶閘管，晶閘管導(dǎo)通，中高壓超快速開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行合閘，CB1關(guān)合，電容器組C上的電壓加載到斷路器CB3上，斷路器觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī)針對(duì)CB2也發(fā)出用于控制CB2關(guān)合的信號(hào)，使CB2關(guān)合，構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅。單片機(jī)對(duì)CB1和CB2發(fā)出的關(guān)合信號(hào)的時(shí)間差小于半個(gè)周期即可以控制燃弧時(shí)間為半個(gè)周期。表實(shí)例實(shí)驗(yàn)條件電容C電感L電壓電流頻率周期1.5mF0.365mH10kV18kA215Hz4.6ms單片機(jī)的CB1和CB2的信號(hào)時(shí)序差值為1.5ms，目的控制燃弧時(shí)間為2.3ms。實(shí)例實(shí)驗(yàn)波形如圖4所示，其中黑色實(shí)線是斷路器CB3通過的電流波形，虛線是與斷路器并聯(lián)的快速開關(guān)支路CB2所通過的電流。并聯(lián)的快速開關(guān)支路所通過的電流在斷路器燃弧在1.5ms的時(shí)候開始導(dǎo)通，但是由于電弧不能立即熄滅，導(dǎo)致斷路器電弧在過零點(diǎn)的時(shí)候熄滅，燃弧時(shí)間控制為半個(gè)周期2.3ms。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。