CN109390170A - 一种直流断路器机械式开关通断控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流断路器机械式开关通断控制装置，包括充电模块、合闸控制模块和分闸控制模块，合闸控制模块包括第一放电电容，分闸控制模块包括第二放电电容，充电模块为第一放电电容和第二放电电容充电，这两个电容上存有一定的电量，当需要控制机械式开关导通时，控制第一控制开关导通，第一放电电容向合闸线圈放电，合闸线圈得电，机械式开关导通；当需要控制机械式开关断开时，控制第二控制开关导通，第二放电电容向分闸线圈放电，分闸线圈得电，机械式开关断开。所以，该控制装置能够对机械式开关的通断进行可靠控制，保证机械式开关的可靠精准分合闸。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流断路器机械式开关通断控制装置，属于直流断路器机械式开关的通断控制技术领域。
背景技术
目前中压直流断路器开关主要有三种形式：机械式直流开关、固态直流开关和混合式直流开关。机械式开关可控性差，直流开断困难。固态开关虽然开断时间短，寿命长和工作可靠，但其成本高，通态功耗大，过载换流保护难度大，电力电子产品均压均流技术不成熟，控制检测技术复杂，因此全面推广应用较困难。混合式直流开关综合了机械式开关和固态开关的优点，具有成本低、开断能力高、开断电流时间短、控制简单、工程应用可操作性强等特点，因此，目前比较常见的直流断路器均是混合式直流断路器。
为了实现混合式直流断路器的可靠控制，需要专门的控制装置来对其中的机械式开关和固态开关进行控制，尤其是对机械式开关的控制至关重要，但是，目前并没有针对机械式开关进行有效控制的控制设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流断路器机械式开关通断控制装置。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种直流断路器机械式开关通断控制装置，包括充电模块、合闸控制模块和分闸控制模块，所述合闸控制模块包括第一放电电容，所述充电模块输出连接所述第一放电电容，所述第一放电电容通过第一控制开关连接机械式开关的合闸线圈；所述分闸控制模块包括第二放电电容，所述充电模块输出连接所述第二放电电容，所述第二放电电容通过第二控制开关连接机械式开关的分闸线圈。
所述第一放电电容的两端并联有用于防止第一放电电容放电过程中对第一放电电容反充的第一防反充开关；所述第二放电电容的两端并联有用于防止第二放电电容放电过程中对第二放电电容反充的第二防反充开关。
所述第一控制开关和第二控制开关均为单向导通开关。
所述第一防反充开关和第二防反充开关均为单向导通开关。
所述充电模块与所述第一放电电容的连接线路上串设有用于防止对分闸控制模块造成影响的第一单向导通开关，所述充电模块与所述第二放电电容的连接线路上串设有用于防止对合闸控制模块造成影响的第二单向导通开关。
所述充电模块通过一条供电线路同时输出连接所述第一放电电容和第二放电电容，所述供电线路上串设有检修开关。
合闸线圈和分闸线圈均由铜扁线绕制而成，铜扁线表面进行绝缘处理，并采用环氧树脂浇注成型。
本发明提供的直流断路器机械式开关通断控制装置中，充电模块为第一放电电容和第二放电电容充电，使这两个电容上存有一定的电量，当需要控制机械式开关导通时，控制第一控制开关导通，第一放电电容向合闸线圈放电，合闸线圈得电，机械式开关导通；当需要控制机械式开关断开时，控制第二控制开关导通，第二放电电容向分闸线圈放电，分闸线圈得电，机械式开关断开。所以，该控制装置能够对机械式开关的通断进行可靠控制，保证机械式开关的可靠精准分合闸。而且，充电机长期对第一放电电容和第二放电电容进行动态补压，使合闸线圈和分闸线圈始终保持足够的放电能量，由于放电能量与机械式开关的动作速度有密切的关系，充足的放电能量就对应快速动作，那么，该控制装置能够实现机械式开关的快速分合闸动作。另外，该控制装置涉及到的器件数量较少，并且均是比较经济的元器件，所以，该控制装置投入成本较低。
附图说明
图1是直流断路器机械式开关通断控制装置电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本实施例提供一种直流断路器机械式开关通断控制装置，用于对直流断路器中的机械式开关进行通断控制，本实施例中，控制对象是混合式中压直流断路器中的机械式开关。
直流断路器机械式开关通断控制装置包括充电模块、合闸控制模块和分闸控制模块，充电模块输出连接合闸控制模块和分闸控制模块，其中，充电模块用于为合闸控制模块和分闸控制模块供电，那么，充电模块为输出直流电的供电设备，比如蓄电池或者DC/DC模块等，本实施例中，充电模块为充电机设备。
合闸控制模块用于控制机械式开关的导通，分闸控制模块用于控制机械式开关的断开。本实施例中，合闸控制模块为合闸控制电路，分闸控制模块为分闸控制电路。合闸控制模块包括第一放电电容，为图1中的电容C1，充电机输出连接电容C1，电容C1通过第一控制开关，即图1中的放电控制元件A1连接机械式开关的合闸线圈L1。合闸控制模块包括第二放电电容，为图1中的电容C2，充电机输出连接电容C2，电容C2通过第二控制开关，即图1中的放电控制元件A3连接机械式开关的分闸线圈L2。电容C1和电容C2均是储能元件，本实施例中，这两个储能元件均是电解电容。
本实施例中，放电控制元件A1和A3均是可控并具有单向导通功能的开关，比如功率半导体器件，形式包括但不限于接触器、IGBT、晶闸管、IGCT和GTO。图1中放电控制元件A1和A3上对应的箭头为其单向导通的方向。
当需要机械式开关合闸时，控制A1导通，电容C1对合闸线圈L1放电，驱动机械式开关机构动作，实现机械式开关的合闸。在需要机械式开关分闸时，控制A3导通，电容C2对分闸线圈L2放电，驱动机械式开关机构动作，实现机械式开关的分闸。
电容C1的两端并联有第一防反充开关，对应图1中的放电控制元件A2，电容C2的两端并联有第二防反充开关，对应图1中的放电控制元件A4。放电控制元件A2和A4的功能为防止电解电容放电过程中对对应的电解电容反充，避免电解电容损坏，同时具有蓄流作用。那么，放电控制元件A2和A4就与放电控制元件A1和A3相同，为具有单向导通功能的开关，比如功率半导体器件。图1中放电控制元件A2和A4上对应的箭头为其单向导通的方向。
另外，本实施例中，合闸线圈L1和分闸线圈L2均由铜扁线绕制而成，铜扁线表面进行绝缘处理，并采用环氧树脂浇注成型。
充电机通过供电线路同时输出连接电容C1和C2，其中，充电机与电容C1之间的连接线路上串设有方向控制元器件A5，该器件同样是具有单向导通功能的开关，比如功率半导体器件。充电机与电容C2之间的连接线路上串设有方向控制元器件A6，该器件同样是具有单向导通功能的开关，比如功率半导体器件。图1中方向控制元器件A5和A6上对应的箭头为其单向导通的方向。
通过设置方向控制元器件A5，合闸控制电路就不会对分闸控制电路造成影响；通过设置方向控制元器件A6，分闸控制电路就不会对合闸控制电路造成影响。也就是说，通过设置方向控制元器件A5和A6，能够使合闸控制电路的放电过程和分闸控制电路的放电过程互不影响。
另外，在充电机的供电线路上设置有开关K，该开关为安全检修开关，功能为在检修前断开充电机的输出端，保证安全检修。那么，检修前需要控制开关K断开，保证充电机输出端无电流输出。并且，开关K可远程控制，形式包括但不限于接触器、IGBT、晶闸管、IGCT和GTO。
因此，通过设置方向控制元器件A5和A6，解决了一个充电机同时对多个电容长期充电引起的放电过程相互影响的问题，另外还能够解决充电机长期带电运行与电容对线圈脉冲放电过程兼容性问题。最后还考虑了检修安全问题。充电机长期带电运行，对电容C1、C2进行动态补压，使合闸线圈L1和分闸线圈L2保持足够的放电能量，同时可短期承受电容对线圈脉冲放电引起的冲击。由于放电能量与机械式开关的动作速度有密切的关系，那么，通过该直流断路器机械式开关通断控制装置，可以驱动机械式开关在3ms内即可实现快速通断控制。
当然，如果想要装置自动控制，就需要设置有专门的控制装置根据相应的控制策略来控制上述几个开关，实现机械式开关的自动分合闸控制。
因此，当需要机械式开关合闸时，控制放电控制元件A1导通，电容C1对合闸线圈L1放电，驱动机械式开关机构动作，实现机械式开关的合闸，同时由于方向控制元器件A5的存在，分闸控制回路保持充电状态，不发生放电现象。在需要机械式开关分闸时，控制放电控制元件A3导通，电容C2对分闸线圈L2放电，驱动机械式开关机构动作，实现机械式开关的分闸，同时由于方向控制元器件A6的存在，合闸控制回路保持充电状态，不发生放电现象。并且，电容C1和C2对相应的线圈进行脉冲放电过程中不会对充电机造成影响，更加不会使充电机失效。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种直流断路器机械式开关通断控制装置，其特征在于，包括充电模块、合闸控制模块和分闸控制模块，所述合闸控制模块包括第一放电电容，所述充电模块输出连接所述第一放电电容，所述第一放电电容通过第一控制开关连接机械式开关的合闸线圈；所述分闸控制模块包括第二放电电容，所述充电模块输出连接所述第二放电电容，所述第二放电电容通过第二控制开关连接机械式开关的分闸线圈。
2.根据权利要求1所述的直流断路器机械式开关通断控制装置，其特征在于，所述第一放电电容的两端并联有用于防止第一放电电容放电过程中对第一放电电容反充的第一防反充开关；所述第二放电电容的两端并联有用于防止第二放电电容放电过程中对第二放电电容反充的第二防反充开关。
3.根据权利要求1所述的直流断路器机械式开关通断控制装置，其特征在于，所述第一控制开关和第二控制开关均为单向导通开关。
4.根据权利要求2所述的直流断路器机械式开关通断控制装置，其特征在于，所述第一防反充开关和第二防反充开关均为单向导通开关。
5.根据权利要求1所述的直流断路器机械式开关通断控制装置，其特征在于，所述充电模块与所述第一放电电容的连接线路上串设有用于防止对分闸控制模块造成影响的第一单向导通开关，所述充电模块与所述第二放电电容的连接线路上串设有用于防止对合闸控制模块造成影响的第二单向导通开关。
6.根据权利要求1所述的直流断路器机械式开关通断控制装置，其特征在于，所述充电模块通过一条供电线路同时输出连接所述第一放电电容和第二放电电容，所述供电线路上串设有检修开关。
7.根据权利要求1所述的直流断路器机械式开关通断控制装置，其特征在于，合闸线圈和分闸线圈均由铜扁线绕制而成，铜扁线表面进行绝缘处理，并采用环氧树脂浇注成型。
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