CN106531547B - 高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
传统的备用电源自动投入装置及控制方法，检测控制环节比较多，造成安全性差、切换动作时间长。一种高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，其组成包括：穿心连接杆，在穿心连接杆（1）的中间位置安装有衔铁支撑管（6）和衔铁基座（21），在由衔铁基座所分开的衔铁支撑管的两侧分别安装永久磁铁A（22）和永久磁铁B（20），在永久磁铁A侧边的所述的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁A（5）、受力磁体A（4）、绝缘端环A（3）和短路端环A（2），在永久磁铁B侧边的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁B（7）、受力磁体B（8）、绝缘端环B（9）和短路端环B（10）。本发明用于高压双电源自动互投装置及控制方法。
Description
技术领域：
本发明涉及一种输变电设备，尤其涉及一种高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置及控制方法。
背景技术：
随着人类社会的发展进步，人们对电力的需求不断提升。虽然电力负荷按照用户的重要性和停电以后造成的损失和影响分成不同类别，但是就用户本身的需求而言，都不希望停电；无论是学校、工厂、宾馆、饭店，即使是居民也不想多停一分钟电；使用低压双电源切换开关能基本满足大多数用户需求。而对于一些使用计算机比较多，且数据、文件保存比较关键的用户，低压双电源切换开关的使用就无法满足需求；从另外一个角度考虑，既然安装了双电源切换开关，当然是切换速度越快越好，目前使用的低压双电源切换开关，其定位是用较低的造价实现双电源的自动切换，基本满足大多数用户的需求。但是要想使切换时间更短，则需要改变它的转换机构的操作方式，才能实现快速切换；但技术难度会很大，经济成本会很高；对于3-10KV的双电源切换，目前普遍使用的是备用电源自动投入装置，也就是用二次回路的控制实现两组工作电源的自动切换；而这种切换装置的检测控制环节比较多，因此安全性差、可靠性低且切换时间动作长。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置及控制方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，其组成包括：穿心连接杆，在所述的穿心连接杆的中间位置安装有衔铁支撑管和衔铁基座，在由所述的衔铁基座所分开的所述的衔铁支撑管的两侧分别安装永久磁铁A和永久磁铁B，在所述的永久磁铁A侧边的所述的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁A、受力磁体A、绝缘端环A和短路端环A，在所述的永久磁铁B侧边的所述的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁B、受力磁体B、绝缘端环B和短路端环B，在所述的保持衔铁A、受力磁体A、绝缘端环A、短路端环A、保持衔铁B、受力磁体B、绝缘端环B和短路端环B的外侧还分别套装着端盖，所述的短路端环A端的端盖上套装有驱动线圈A，所述的短路端环B端的端盖上套装有驱动线圈B。
所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，在所述的穿心连接杆的两端的短路端环A和短路端环B的外侧分别安装有穿心杆螺母、穿心杆弹垫和穿心杆平垫，在所述的短路端环A和短路端环B的外侧分别安装的端盖上共同连接有一组连接杆，在所述的端盖的外侧的连接杆的伸出端分别安装有连接杆螺母、连接杆弹垫和连接杆平垫。
所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，所述的驱动线圈A和驱动线圈B分别电连接于控制电路，所述的穿心连接杆的一端与操作机构相连，另一端与真空灭弧室的动触头相连；
所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，所述的双电源切换开关需要三个引出线端子，三个引出线端子的布局方式分别为上、中、下或者为左、中、右，本设计采用手车式开关的引出方式或者固定安装式开关的引出方式；
所述手车式开关的引出方式：将两组真空灭弧室的动触头经软连接导电片引出后再用连接导体连接在一起，然后将连接导体连接外引触头臂；通过制作固封极柱模具，起到固定软连接导电片的作用，又能将连接导体引出，以实现经软连接导电片引出的两组真空灭弧室的动触头的固定；采用屏蔽网或者硅橡胶绝缘，保证两个软连接导电片间的连接导体与中间操作机构之间的绝缘强度满足要求；
所述固定安装式开关的引出方式：为了使电源进线的电缆方便接线，将两个静触头都引至下端，在引出所述两个静触头时与中间的公共出线端有交叉，在同一相的三组引出导体之间要保持足够距离，提高其绝缘强度。
所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置的控制方法，其具体控制流程如下：
(1)设置了手动、自动两种控制模式，方便操作；
(2)设置了主开关、备用开关的状态位，用于监测主开关、备用开关的合闸状态，状态位为“1”表示开关合闸，状态位为“0”表示开关分闸；
(3)系统上电后，先将主开关、备用开关的状态位置零，关断主开关、备用开关；
(4)读取工作模式，选择手动或者自动；
(5)若选择手动工作模式，则先检测主开关合闸按钮是否按下，分为以下两种情况：
a.若主开关合闸按钮按下，再检测主开关状态位是否为“1”，主开关状态位不是“1”则进入“主开关合闸过程”，主开关状态位是“1”则不动作；
b.若主开关合闸按钮没有按下，再检测备用开关合闸按钮是否按下，若备用开关合闸按钮没有按下则不动作，若备用开关合闸按钮按下，再检测备用开关状态位是否为“1”，备用开关状态位不是“1”则进入“备用开关合闸过程”，备用开关状态位是“1”则不动作；
(6)若选择自动模式，则先检测主电源是否有电，分为以下两种情况：
a.主电源有电，再检测主开关状态位是否为“1”，主开关状态位是“1”则不动作；主开关状态位不是“1”,再检测备用开关状态位是否为“1”，若不是“1”则直接进入“主开关合闸过程”，若是“1”则延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；
b.主电源没电；再检测备用电源是否有电，若备用电源没电则输出供电报警信号，若备用电源有电再检测备用开关状态位是否为“1”；，备用开关状态位不是“1”则进入备用开关合闸过程，然后再检测主电源是否恢复供电；若此时主电源有电就延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；主电源没电则不动作；备用开关状态位是“1”再检测主电源是否恢复供电；若此时主电源有电就延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；主电源没电则不动作；。
本发明的有益效果：
1.本发明的永磁操作装置，由于两路电源之间的切换时间，由三部分组成：供电电源故障检测时间、电源切换指令形成时间和操作机构切换动作时间。其中，操作机构切换动作时间占主要部分。采用基于电磁弹射和永磁保持技术的双稳态永磁操作机构可以大大提高操作机构切换动作的速度，因此，减少了两路电源之间的切换时间。
本发明的永磁操作装置，其两组真空灭弧室直接的联动机构，采用带有压力碟片的绝缘拉杆传动；绝缘拉杆的一端与操作机构相连，并用防松螺母紧固，防止由于多次动作而松动；另一端与真空灭弧室的动触头相连；在绝缘拉杆和动触头之间加软连接导电片，为防止松动，可以在连接螺栓上加螺纹胶，或者将绝缘拉杆与操作机构之间用防松螺母固定，使其无法转动，以达到防止动触头与软连接导电片之间松动。
本发明的永磁操作装置，选择以PLC为核心单元来监测主电源和备用电源状态，控制操作机构储能充电和操作机构驱动等，根据监测结果，正确地对电源故障做出迅速反应。提高了切换开关的可靠性。
本发明的永磁操作装置，根据快速切换主、辅电源过程的控制策略，按事先设定的流程对切换开关进行控制，实现主电源和备用电源的快速切换，可满足重要的电力用户对供电连续性的更高要求。
附图说明：
附图1是本发明的永磁操作装置的结构示意图。
附图2是本发明的电源监测和操作机构控制电路原理图。
附图3是本发明的负载电流监测电路原理图。
附图4是本发明的储能、控制电路原理图。
图中：1—穿心连接杆；2—短路端环A；3—绝缘端环A；4—受力磁体A；5—保持衔铁A；6—衔铁支撑管；7—保持衔铁B；8—受力磁体B；9—绝缘端环B；10—短路端环B；11—穿心杆螺母；12—穿心杆弹垫；13—穿心杆平垫；14—连接杆螺母；15—连接杆弹垫；16—连接杆平垫；17—端盖；18—连接杆；19—驱动线圈B；20—永久磁铁B；21—衔铁基座：22—永久磁铁A；23—驱动线圈A。
具体实施方式：
实施例1：
一种高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，其组成包括：穿心连接杆，在所述的穿心连接杆1的中间位置安装有衔铁支撑管6和衔铁基座21，在由所述的衔铁基座所分开的所述的衔铁支撑管的两侧分别安装永久磁铁A22和永久磁铁B20，在所述的永久磁铁A侧边的所述的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁A5、受力磁体A4、绝缘端环A3和短路端环A2，在所述的永久磁铁B侧边的所述的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁B7、受力磁体B8、绝缘端环B9和短路端环B10，在所述的保持衔铁A、受力磁体A、绝缘端环A、短路端环A、保持衔铁B、受力磁体B、绝缘端环B和短路端环B的外侧还分别套装着端盖17，所述的短路端环A端的端盖上套装有驱动线圈A23，所述的短路端环B端的端盖上套装有驱动线圈B19。
实施例2
根据实施例1所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，在所述的穿心连接杆的两端的短路端环A和短路端环B的外侧分别安装有穿心杆螺母11、穿心杆弹垫12和穿心杆平垫13，在所述的短路端环A和短路端环B的外侧分别安装的端盖上共同连接有一组连接杆18，在所述的端盖的外侧的连接杆的伸出端分别安装有连接杆螺母14、连接杆弹垫15和连接杆平垫16。
实施例3
根据实施例2所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，所述的驱动线圈A和驱动线圈B分别电连接于控制电路，所述的穿心连接杆的一端与操作机构相连，另一端与真空灭弧室的动触头相连。
实施例4
根据实施例1至3所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置的控制方法，所述的双电源切换开关需要三个引出线端子，三个引出线端子的布局方式分别为上、中、下，或者为左、中、右，本设计采用手车式开关的引出方式或者固定安装式开关的引出方式；
所述手车式开关的引出方式：将两组真空灭弧室的动触头经软连接导电片引出后再用连接导体连接在一起，然后将连接导体连接外引触头臂；通过制作固封极柱模具，即起到固定软连接导电片的作用，又能将连接导体引出，以实现经软连接导电片引出的两组真空灭弧室的动触头的固定；采用屏蔽网或者硅橡胶绝缘，保证两个软连接导电片间的连接导体与中间操作机构之间的绝缘强度满足要求。
所述固定安装式开关的引出方式：为了使电源进线的电缆方便接线，将两个静触头都引至下端，在引出所述两个静触头时与中间的公共出线端有交叉，在同一相的三组引出导体之间要保持足够距离，提高其绝缘强度。
实施例5
根据实施例1至4所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置的控制方法，其具体控制流程如下：
(1)设置了手动、自动两种控制模式，方便操作；
(2)设置了主开关、备用开关的状态位，用于监测主开关、备用开关的合闸状态，状态位为“1”表示开关合闸，状态位为“0”表示开关分闸；
(3)系统上电后，先将主开关、备用开关的状态位置零，关断主开关、备用开关；
(4)读取工作模式，选择手动或者自动；
(5)若选择手动工作模式，则先检测主开关合闸按钮是否按下，分为以下两种情况：
a.若主开关合闸按钮按下，再检测主开关状态位是否为“1”，主开关状态位不是“1”则进入“主开关合闸过程”，主开关状态位是“1”则不动作；
b.若主开关合闸按钮没有按下，再检测备用开关合闸按钮是否按下，若备用开关合闸按钮没有按下则不动作，若备用开关合闸按钮按下，再检测备用开关状态位是否为“1”，备用开关状态位不是“1”则进入“备用开关合闸过程”，备用开关状态位是“1”则不动作；
(6)若选择自动模式，则先检测主电源是否有电，分为以下两种情况：
a.主电源有电，再检测主开关状态位是否为“1”，主开关状态位是“1”则不动作；主开关状态位不是“1”,再检测备用开关状态位是否为“1”，若不是“1”则直接进入“主开关合闸过程”，若是“1”则延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；
b.主电源没电；再检测备用电源是否有电，若备用电源没电则输出供电报警信号，若备用电源有电再检测备用开关状态位是否为“1”；备用开关状态位不是“1”则进入备用开关合闸过程，然后再检测主电源是否恢复供电；若此时主电源有电就延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；主电源没电则不动作；备用开关状态位是“1”再检测主电源是否恢复供电；若此时主电源有电就延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；主电源没电则不动作；。
实施例6：
根据实施例2所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置的控制方法，其电源监测和操作机构控制电路，见附图2，电源电压监测电路主要包括LM393电压比较器、稳压基准源LM385-2.5、74LS123单稳态触发器、光电继电器等；工作原理：把整流后的电源电压通过分压电阻接入电压比较器，与稳压基准源的基准电压进行比较；再把电压比较器的输出信号接入单稳态触发器，对其进行下降沿触发；最后通过光电继电器转化为开关量送入PLC的输入端口；当电源电压正常时，电压比较器输出高电平，单稳态触发器没有触发，输出高电平，光电继电器输出低电平；当电源断电或电压跌落时，电压比较器输出由高电平变为低电平，单稳态触发器得到下降沿触发，输出低电平，光电继电器输出高电平，通过PLC控制开关操作机构动作。
实施例7：
根据实施例2所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置的控制方法，其负载电流监测电路见附图3，主要包括由LM324构成的精密整流器、由LM393构成的电压比较器、由74LS123构成的单稳态触发器、光电继电器；工作原理：通过电流互感器对被测的负载电流采样，并转换为电压信号接入精密整流器；再将精密整流器的输出信号接入电压比较器，与基准电压进行比较；然后将电压比较器的输出信号接入单稳态触发器，进行下降沿触发；最后将单稳态触发器的输出信号通过光电继电器转化为开关量传入PLC；当负载电流正常时精密整流器的输出电压小于基准电压，电压比较器输出高电平，单稳态触发器没有触发，输出高电平，光电继电器输出低电平；当负载短路，电流过大时精密整流器的输出电压大于基准电压，电压比较器输出由高电平变为低电平，单稳态触发器得到下降沿触发，输出低电平，光电继电器输出高电平，通过PLC启动过流保护。
实施例8：
根据实施例2所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置的控制方法，其储能、控制电路见附图4，主要包括：三相全波整流桥式电路、储能电容、控制充电用IGBT及其驱动电路、控制合闸线圈用晶闸管、防止电容反向充电的续流二极管等；储能、控制电路：主电源和备用电源通过三相全波整流电路和充电保护电阻同时给储能电容充电，可保证在一路电源断电的情况下，切换开关操作机构的储能电容能连续充电，增强了切换开关的可靠性；PLC通过“充电控制”信号对IGBT进行控制，进而来控制储能电容的充电；同时通过控制合闸线圈的晶闸管，来控制储能电容对主电源开关的合闸线圈和备用电源开关的合闸线圈放电，从而控制开关触点的转换；转换动作结束后，必须留出足够的时间裕量使储能电容充分放电和让控制合闸线圈的晶闸管完全关断。
Claims (3)
1.一种高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，其组成包括：穿心连接杆，其特征是：在所述的穿心连接杆的中间位置安装有衔铁支撑管和衔铁基座，在由所述的衔铁基座所分开的所述的衔铁支撑管的两侧分别安装永久磁铁A和永久磁铁B，在所述的永久磁铁A侧边的所述的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁A、受力磁体A、绝缘端环A和短路端环A，在所述的永久磁铁B侧边的所述的穿心连接杆上，还分别安装着保持衔铁B、受力磁体B、绝缘端环B和短路端环B，在所述的保持衔铁A、受力磁体A、绝缘端环A、短路端环A、保持衔铁B、受力磁体B、绝缘端环B和短路端环B的外侧还分别套装着端盖，所述的短路端环A端的端盖上套装有驱动线圈A，所述的短路端环B端的端盖上套装有驱动线圈B；
在所述的穿心连接杆的两端的短路端环A和短路端环B的外侧分别安装有穿心杆螺母、穿心杆弹垫和穿心杆平垫，在所述的短路端环A和短路端环B的外侧分别安装的端盖上共同连接有一组连接杆，在所述的端盖的外侧的连接杆的伸出端分别安装有连接杆螺母、连接杆弹垫和连接杆平垫；
所述高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置需要三个引出线端子，三个引出线端子的布局方式分别为上、中、下或者为左、中、右，本设计采用手车式开关的引出方式或者固定安装式开关的引出方式；
所述手车式开关的引出方式：将两组真空灭弧室的动触头经软连接导电片引出后再用连接导体连接在一起，然后将连接导体连接外引触头臂；通过制作固封极柱模具，起到固定软连接导电片的作用，又能将连接导体引出，以实现经软连接导电片引出的两组真空灭弧室的动触头的固定；采用屏蔽网或者硅橡胶绝缘，保证两个软连接导电片间的连接导体与中间操作机构之间的绝缘强度满足要求；
所述固定安装式开关的引出方式：为了使电源进线的电缆方便接线，将两个静触头都引至下端，在引出所述两个静触头时与中间的公共出线端有交叉，在同一相的三组引出导体之间要保持足够距离，提高其绝缘强度。
2.根据权利要求1所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置，其特征是：所述的驱动线圈A和驱动线圈B分别电连接于控制电路，所述的穿心连接杆的一端与操作机构相连，另一端与真空灭弧室的动触头相连。
3.利用权利要求1所述的高压双电源自动互投用的双稳态永磁操作装置的控制方法，其特征是：其具体控制流程如下：
(1)设置了手动、自动两种控制模式，方便操作；
(2)设置了主开关、备用开关的状态位，用于监测主开关、备用开关的合闸状态，状态位为“1”表示开关合闸，状态位为“0”表示开关分闸；
(3)系统上电后，先将主开关、备用开关的状态位置零，关断主开关、备用开关；
(4)读取工作模式，选择手动或者自动；
(5)若选择手动工作模式，则先检测主开关合闸按钮是否按下，分为以下两种情况：
若主开关合闸按钮按下，再检测主开关状态位是否为“1”，主开关状态位不是“1”则进入“主开关合闸过程”，主开关状态位是“1”则不动作；
若主开关合闸按钮没有按下，再检测备用开关合闸按钮是否按下，若备用开关合闸按钮没有按下则不动作，若备用开关合闸按钮按下，再检测备用开关状态位是否为“1”，备用开关状态位不是“1”则进入“备用开关合闸过程”，备用开关状态位是“1”则不动作；
(6)若选择自动模式，则先检测主电源是否有电，分为以下两种情况：
主电源有电，再检测主开关状态位是否为“1”，主开关状态位是“1”则不动作；主开关状态位不是“1”,再检测备用开关状态位是否为“1”，若不是“1”则直接进入“主开关合闸过程”，若是“1”则延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；
主电源没电；再检测备用电源是否有电，若备用电源没电则输出供电报警信号，若备用电源有电再检测备用开关状态位是否为“1”，备用开关状态位不是“1”则进入备用开关合闸过程，然后再检测主电源是否恢复供电；若此时主电源有电就延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；主电源没电则不动作；备用开关状态位是“1”再检测主电源是否恢复供电；若此时主电源有电就延迟10秒后进入“主开关合闸过程”；主电源没电则不动作。
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