CN103081048A

CN103081048A - 控制隔离开关移动构件移动的方法及装置

Info

Publication number: CN103081048A
Application number: CN2011800397595A
Authority: CN
Inventors: 弗兰克·古伊龙
Original assignee: Dauphinoise de Constructions Electro Mecaniques SAS
Current assignee: Dauphinoise de Constructions Electro Mecaniques SAS
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: EP2603922B1; ES2536963T3; FR2963858A1; CN103081048B; EP2603922A1; WO2012020187A1; FR2963858B1

Abstract

本发明涉及一种用于控制隔离开关（2）的至少一个移动构件移动的装置，用于开闭隔离开关（2），所述构件的运行由供电电路（6）供电的电动马达（5）驱动的传动机构控制，所述供电电路（6）由控制单元（7）基于切换命令驱动。所述控制装置至少包括：相对于对应于所述隔离开关（2）开启或闭合的参照角度位置，测量所述构件的瞬时角度位置（Θ）；测量用于将所述移动构件移动至所述瞬时角度位置（Θ）时，供给所述马达（5）的瞬时电力功率（P）；将所述已测定的瞬时功率（P）与基于所述已测定的瞬时角度位置（Θ）的相应参照电力功率（Pref(Θ)）进行比较；以及当所述已测定的瞬时功率（P）与所述参照功率（Pref(Θ)）相差预定值时，产生故障指示信号。

Description

控制隔离开关移动构件移动的方法及装置

技术领域

本发明涉及使用高电压或中电压的隔离开关控制设备，特别涉及控制开闭此种隔离开关的操作的方法和装置。

背景技术

隔离开关是一个特别装配有一个或多个移动构件（movable member）的电子仪器，其可放置于开启位置，可用于分离电网的某一个线路单元，例如，在万全的情况下在此线路分离上使用人力干预。

一般而言，此隔离开关同一个控制装置相耦合，以依据收到的操作命令控制移动构件的运动。更详细一些来说，移动构件的运动方向由控制单元控制的马达的供电电路的配置决定。控制装置的实例在由申请人提交的编号为FR2931995和FR2904469文件中列明。

因此，在一个足够长的期间内，马达的供电可以保证移动构件的位移以控制隔离开关的开闭。此外，隔离开关不得断电，在位于电网下游的电气设备必须无条件的在隔离开关开启之前停止，以避免隔离开关的自行开启，及因其开启而出现的电弧而导致的损害。同样，为安全理由，其严格要求此隔离开关不得意外地关闭。

因此其应当保证隔离开关的开闭操作，且特别的应当保证在控制器和隔离开关之间的连接不得断开。

在此文本中，本发明目的在于提供一个低成本和易于操作的解决方案，以提高在分离线路单元时操作人的人身安全。

发明内容

本发明特别提供一个解决方案，以监视和检测连接的错误或失灵，例如在隔离开关和电子控制装置间连接的断开。

本发明的解决方案包括监视在操作隔离开关开闭时移动构件的耦合变化，或用于操作移动构件的马达提供的推力。

因此，本发明提供操作至少有一个移动构件的隔离开关的控制方法，所述构件的运动由供电电路供电的电动马达驱动的传动机构，依据操作命令控制。

依据本发明，所述控制方法至少包括：

-依据给定的角度位置，测量所述传动机构的一个组件的瞬时角度位置；

-测量为所述马达提供的瞬时电力功率；

-对于每一个瞬时角度位置，将所述已测定的瞬时功率与基于所述已测定的瞬时角度位置的参照电力功率进行比较；以及

-当所述已测定的瞬时电力功率与所述参照功率相差至少一个预定值时，产生故障指示信号，所述比较在预定的容许区间内优先考虑。

在其他情况下，在操作期间，对装置间耦合变化的监控旨在收集传动机构（若干部件构成）的瞬时角度位置信息和马达提供的瞬时功率信息，以及特别表示隔离开关移动构件瞬时位置的已测定的瞬时角度位置信息。

对此类数据的测量可以了解操作扭矩的变化，或者由马达传输的实时扭矩，并检测可能存在于控制装置和隔离开关间的连接失灵/断开。

例如，可以建立数据表格或参数曲线图以表示操作扭矩的变化或因马达的传动而产生的扭矩的变化，例如在无误差的情况下根据传动机构的一个部件的角度位置，由所述马达提供的功率的数据表格或参数曲线图。比较已测定的同时和实时的瞬时功率以及用于已测定的角度位置的由图表和参数曲线给定的参照功率，即可检测出所述故障。

例如，在使用参数曲线的情况下，控制装置和隔离开关的移动构件之间存在的误差可能导致所述操作点的位置位于所述参数曲线之上或之下的区域隔离开关，此时，每一操作点由已测定的瞬时角度位置和适合的已测定瞬时功率决定。

在特定情况下，所述操作点位于参数曲线的下方，这意味着功能误差同下扭矩（sous-torque）的操作有关，或可能因控制装置和隔离开关间的电子或机械连接断开有关。

在特定的情况下，所述操作点位于参数曲线的上方，这意味着功能误差同上扭矩（sur-torque）的操作有关，其可导致用于隔离开关移动构件的耦合马达的传动机构的卡死。

此外，当一个在下扭矩或上扭矩的机械运作被检测到，此时可以预先得到功能误差的机械警报，此机械警报可以同用于纠正功能误差的扭矩调整机构相连接。

例如，在位于参数曲线上方的和符合上扭矩功能的区域用来确定角度位置给定值，合适的瞬时功率值超过由参数曲线给定的合适参照功率值的50%。

例如，在位于参数曲线下方的和符合下扭矩功能的区域用来确定角度位置给定值，合适的瞬时功率值低于由参数曲线给定的合适参照功率值的15%。

例如，在参数曲线下方的区域同控制装置和隔离开关间的连接断开相对应，来确定角度位置给定值的区域，合适的瞬时功率值低于由参数曲线给定的合适参照功率值的20%。

为便利起见，瞬时功率的测量包括：测量马达电流和马达电压，或测定这两个值中的一个，此时，当一个值已经确定，例如，那么另一个也即为恒定。

优选的，所述方法进一步包括：当已测定的瞬时功率超过与已测定的瞬时角度位置相对应的参照功率时，产生指示上扭矩操作的信号。

所述控制方法还可以包括：当已测定的瞬时功率低于与已测定的瞬时角度位置相对应的参照功率时，产生指示下扭矩操作的信号。

例如，所述角度位置的测量还可以包括：测量所述传动机构的部件关于与所述隔离开关的开闭相对应的参照位置的瞬时角度位置的电阻值。

本发明还提供控制用于开闭隔离开关的开关的至少一个移动构件操作的控制装置，所述构件通过传动机构移动，所述传动机构是依据操作命令控制，并由供电电路供电的电动马达驱动。

所述控制装置至少包括：

-依据给定的角度位置，用于测量所述传动机构的一个部件的瞬时角度位置的测量模块；

-用于测量所述已测定的不同瞬时角度位置下，由所述马达提供的瞬时电力功率的测量模块，以及

-计算单元，所述计算单元在每一个角度位置，可用于将所述已测定的瞬时功率与根据所述已测定的瞬时角度位置的参照电力功率进行比较，并且当所述已测定的瞬时功率在预定的容许区间内，与所述参照功率相差至少一个预定值时，产生指示信号。

优选的，所述测量瞬时功率的单元可以包括用于测量马达电流的单元和用于测量马达电压的单元。

优选的，所述测量瞬时角度位置的单元同样可以包括角度位置传感器，所述角度位置传感器耦合至所述传动机构的部件耦配旋转轴，并且适用于产生表示所述旋转轴的瞬时角度位置的电信号。在实际操作中，可以使用多种类型的传感器，尤其是旋钮传感器，但同样的，也可使用霍尔效应传感器、磁性电阻传感器或光电传感器。

本发明还涉及用于隔离开关开闭的至少一个移动构件操作的控制装置，所述控制装置包括至少一由供电电路供电的电动马达，所述供电电路由控制单元依据操作命令进行控制，所述马达用于驱动传动机构的中间机构，以控制移动构件的位移。所述控制装置还可以进一步包括前述的控制装置。

附图说明

本发明其他的特征和优点在于可以根据附属的示意图得出其指示性的、非限制性的结论，如下：

-图1是根据本发明的一个实施例而整合操作控制装置的隔离开关控制装置的图解；

-图2是根据本发明的一个实施例而制作的参数曲线以及上扭矩和下扭矩的区域的图解；

-图3是根据本发明的另一个实施例的参数曲线以及高容忍度和低容忍度曲线的图解。

具体实施方式

参考图1，控制器1配置为操作隔离开关2的移动构件，以控制其开闭。

所述控制装置1包括传动机构，所述传动机构特别地包括旋转轴3，所述旋转轴3同隔离开关2的移动构件相耦合，且所述旋转轴3由电动马达5，通过减速段4进行驱动。控制单元7依据收到的操作命令来控制马达5的供电电路6，以使得所述马达5向一个或另一个方向转动。

然而，在操作隔离开关开闭时，移动构件的操作扭矩的变化应当保持在一段很长的时期内每一个操作中的明显的一致性。因此在无功能误差的情况下，可以绘制参数曲线或建立标示移动构件操作扭矩变化的数据表格，且可以比较在操作过程中所述操作扭矩的变化，以监控是否存在可能的功能误差或在控制器和隔离开关间的电力连接误差。例如，参数曲线或数据表格可以在刚开始装配隔离开关和控制装置时确定。

因此，为监控控制装置1和隔离开关2间的连接，可以设置移动构件操作的控制器。

所述控制装置可以整合在控制装置1中，且包括：

-相对于参照角度位置，用于测量表示移动构件位置的瞬时角度位置Θ的模块；

-用于测量用于将所述移动构件移动至此瞬时角度位置Θ，且由马达5提供的瞬时功率P的模块，所述瞬时功率P的测定结果依据马达5的电流I和电压U的测量值决定；以及

-计算单元，所述计算单元用于比较已测定的瞬时功率P与使所述已测定的瞬时角度位置（Θ）运作的参照电力功率P_ref(Θ)，且所述计算单元在已测定的瞬时功率同所述参照功率有差异时产生故障指示信号。例如，此参照功率P_ref(Θ)可以由特殊操作模式，例如在无功能误差情况下，依据已测定角度位置来表示马达提供的功率变化的数据表格或参数曲线C_ref（图2）。

参考图2，在使用参数曲线的情况下，当每一个均由已测定的瞬时角度位置和相应的已测定的瞬时功率给定的操作点位于参数曲线C_ref上方或下方的区域时，此时意味着可能存在故障。

例如，角度位置测量模块可能是一个同轴3旋转耦合的电位仪8，以便依据参照位置产生代表着轴的瞬时角度位置Θ的瞬时电阻值R。

所述测定仪模块可以整合在控制单元7中，以同时保证控制马达和扭矩监控。然而，本发明同样也有多种形式，使用不同的部件以实现上述两种功能。此时，正如图1所示，所述控制单元7接收由通过电子连接9旋转耦合的电位仪8显示的瞬时电阻值R，且自此电阻值R始，确定轴3的瞬时角度位置Θ。

计算单元可同样整合于控制单元7中。在此情况下，正如图1所示，控制单元7接收通过电子连接10测定的电机电流I值以及通过另一个电子连接11测定的电机电压U值。基于所述已测定的电机电流I值和电机电压U值，所述控制单元7确定用于将所述移动构件定位在瞬时角度位置Θ上的，由供电电路6提供给马达5的瞬时功率P。

换句话说，除管理马达5的旋转方向和监控移动构件的动作外，所述控制单元7确定向马达5提供电力的瞬时功率P（和为操作隔离开关2而提供的推力），以及确定在操作期间表示移动构件位置的瞬时位置角度Θ，并且比较因此在参数曲线C_ref上确定的此操作点，所述参数曲线C_ref可以存储在控制单元7中。

因此，在操作隔离开关2时，控制单元7执行如下控制程序：

-相对于参照角度位置，测量轴3的瞬时角度位置Θ，例如，相对于参照角度位置，测量表示所述轴3的瞬时角度位置Θ的瞬时电阻值R；

-测量提供给马达的相对应的瞬时功率P，例如，依据马达5的电机电流I和电机电压U的测量值来进行测量；

-比较已测定的瞬时功率P与参照电力功率Pref(Θ)，以测量瞬时角度位置；以及

-当已测定的瞬时功率同参照电力功率有差异时，例如，至少20%，产生故障指示信号。

例如，在使用参数曲线时，当由已测定的瞬时功率及其瞬时角度位置规定的操作点位于参数曲线C_ref上方的第1区域（Z1）（参见图2）时，这意味着存在与上扭矩相关的故障，此时可以调适电机功率。所述第1区域（Z1）可能用于给定角度位置Θ值，为在同样角度位置Θ值条件下，超出对应于由参数曲线C_ref给定的参照功率值50%的瞬时功率P值。

相反的，当所述操作点位于参数曲线C_ref下方的第2区域（Z2）（参见图2）时，这意味着在下扭矩的操作存在故障，此时可以调适电机功率。例如，所述第2区域（Z2）可能用于给定角度位置Θ值，为在同样角度位置Θ值条件下，低于对应于由参数曲线C_ref给定的参照功率值15%的瞬时功率P值。

例如，当所述操作点位于参数曲线C_ref下方的第3区域（Z3）（参见图2）时，这意味着在连接断开上存在故障。所述第3区域（Z3）可能用于给定角度位置Θ值，与用于操作所述隔离开关所需要的功率相比，所述瞬时功率P值是微不足道的，例如，在同样角度位置值时，低于对应于由参数曲线C_ref给定的参照功率值的20%的功率P值。

在实际操作中，例如，可以根据参数曲线C_ref追踪曲线的上限C_h和其下限C_b，以限制参数曲线C_ref，如图3所示。上扭矩上的区域Z1特别的由位于上曲线C_h上方的区域确定，而在扭矩上的区域Z2则由位于下曲线C_b下方的区域确定。在上曲线C_h和下曲线C_b之间的区域，为可接受操作区。因此，所有的位于该操作区域之外的操作点，会优先导致故障指示信号的产生。

换句话说，上下曲线构成一个参数曲线的包络线。例如，下曲线C_b可以通过参数曲线C_ref的变形得到，通过保持在基准曲线以下较低的曲线距离。再例如，此下曲线C_b可以通过下包络线绘制，所述下包络线是由具有第一半径，且圆心在所述参数曲线上的圆所给出的。同样，上曲线C_h可以依据参数曲线C_ref的变形得到，通过保持和基准曲线以上较高的曲线距离。例如，所述上曲线C_h可以通过上包络线绘制，所述上包络线是由具有第二半径，且圆心在所述参数曲线上的圆所给出的。所述第二半径优选大于所述第一半径。

例如，上曲线C_h和下曲线C_b也可以通过在使用参数曲线C_ref上的点得到，可使该上下曲线在功率轴线上相对参数曲线位移，和依据参数曲线C_ref的变形方向进行正向或负向的位移，以便所述上下曲线在角度位置轴线上相对参数曲线位移。

此外，所述参数曲线C_ref具有同扭矩的稳定变化相对应的稳定区域，和表示扭矩突然上升或下降的过渡区域，此时可以在这些过渡区域中应用更正，以在这些过渡区域中清晰地分离上下曲线。

因此，对隔离开关进行实时扭矩控制操作来监测下扭矩和上扭矩的操作，但同时也监测所述控制装置和隔离开关间连接的断开。

此外，本发明同样还具有一优点，即：所述角度信息能够为在隔离开关系统中通常使用的限位传感器提供冗余传感器（触点）信息，以提升安全性。并且，已测定的曲线P(Θ)及其由计算单元进行的注释可以在多种情况下允许基于可能的误差的特性或预判的误差的特性提供信息，以预计并规划预先的维护保养计划。

Claims

1.一种用于控制隔离开关（2）的至少一个移动构件操作的方法，所述构件的运作通过由控制单元（7）依据操作命令控制的供电电路（6）进行供电的马达（5）驱动的传动机构进行驱动，

其特征在于，所述方法至少包括：

测量所述传动机构的组件相对于参照角度位置的瞬时角度位置(Θ)；

测量瞬时电力功率（P）；

对于每一个角度位置，将所述已测定的瞬时功率（P）与依据所述已测定的瞬时角度位置（Θ）的相应参照电力功率（Pref(Θ)）进行比较；以及

当所述已测定的瞬时功率（P）与所述参照功率（Pref(Θ)）相差至少一个预定值时，产生故障指示信号。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述功率（P）的测量包括：测量所述马达的瞬时电流（I）以及测量所述马达的瞬时电压（U）。

3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：当所述已测定的瞬时功率（P）超过对应于所述已测定的瞬时角度位置（Θ）的参照功率时，产生指示上扭矩操作的信号。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：当所述已测定的瞬时功率（P）低于对应于所述已测定的瞬时角度位置（Θ）的参照功率时，产生指示下扭矩操作的信号。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，所述角度位置的测量包括：通过相对于对应所述隔离开关（2）的开启和闭合的相应参照位置，测量电阻值（R），所述电阻值（R）的测定值表示所述传动机构的瞬时角度位置（Θ）。

6.一种用于控制隔离开关（2）的至少一个移动构件操作的装置，用于开闭隔离开关（2），所述构件的运作通过由控制单元（7）依据操作命令控制的供电电路（6）进行供电的马达（5）驱动的传动机构进行驱动，其特征在于，所述操作装置至少包括：

用于测量所述传动机构相对于参照角度位置的瞬时角度位置(Θ)的测量模块；

用于测量由所述马达（5）提供的，用于所述不同瞬时角度位置(Θ)的瞬时电力功率（P）的测量模块；

计算单元，所述计算单元可对于每一个瞬时角度位置，将所述已测定的瞬时功率（P）与依据所述已测定的瞬时角度位置（Θ）的相应参照电力功率（Pref(Θ)）进行比较，并且当所述已测定的瞬时功率（P）与所述参照功率（Pref(Θ)）相差至少一个预定值时，产生故障指示信号。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述瞬时电力功率（P）测量模块包括：马达瞬时电流（I）测量单元和马达瞬时电压（U）测量单元。

8.根据权利要求6到7中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述瞬时角度位置（Θ）测量模块包括：瞬时电位仪（8），所述瞬时电位仪（8）可同旋转轴（3）旋转耦合以组成所述传动机构的一个旋转部件，且所述瞬时电位仪（8）还可以产生表示所述瞬时角度位置（Θ）的瞬时电阻值（R）。

9.一种用于操作隔离开关（2）的至少一个移动构件的控制装置（1），用于开闭所述隔离开关（2），所述控制装置（1）至少包括：由控制单元（7）依据操作命令控制的供电电路（6）进行供电的马达（5），所述马达（5）适应于通过使用旋转轴（3）运送所述移动构件，其特征在于，所述控制装置（1）进一步包括根据权利要求6到8中任一权利要求所述的控制装置。