CN110531822B - 一种单相线路时间可控的通断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单相线路时间可控的通断方法，首先在单相线路上串联第一电控开关和第二电控开关，并经控制单元分别控制；初始状态为所述第一电控开关断开，所述第二电控开关闭合；通过控制单元分别向两个电控开关发出信号，先由第一电控开关导通单相线路，再由第二电控开关将单相线路切断，通过调整控制单元向两个电控开关发出动作指令的时间间隔来使导通时刻和切断时刻的时间为预设的通断时段。该方法能够控制单相线路在更短的时间内导通并断开，从而突破一个接触器或断路器通断电路时由于机械过程限制而无法实现的更短时间内通断电路的不足。

Description

一种单相线路时间可控的通断方法

技术领域

本发明涉及一种控制线路通断的方法，具有涉及一种通断时间可控的单相线路通断方法。

背景技术

高压或低压线路上常需要用到断路器、接触器等来控制电路通断。断路器或接触器一般包括弹簧储能机构、动触点、静触点等部件，需要合闸连通线路时，弹簧储能机构驱动动触点快速运动与静触点接触从而实现电路导通或者反向动作使电路切断。在有的应用场景下，需要在电路导通后又要在足够短的时间断开，但是断路器、接触器等从收到动作信号开始动作时刻到将电路真正导通（因为高压拉弧，动静触点在机械接触前可能就已经将电路导通）时刻会有一定的时间段，从导通后再到断开电路要经历触点接触又分开的机械过程，需要耗费一定时间（因在高压情况下因为拉弧现象，动静触头分开一定距离后才会将电路真正切断，这需要耗费一定时间），所以要在比上述过程所耗时间更短的时间的完成电路通断，通过一个接触器或断路器无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种单相线路时间可控的通断方法，该方法能够控制单相线路在更短的时间内导通并断开，从而突破一个接触器或断路器通断电路时由于机械过程限制而无法实现的更短时间内通断电路的不足。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种单相线路时间可控的通断方法，其特征在于包括如下步骤：

（a）在单相线路上串联第一电控开关和第二电控开关，并经控制单元分别控制第一电控开关和第二电控开关的通断；

（b）初始状态为所述第一电控开关断开，所述第二电控开关闭合；

（c）通过所述控制单元分别向所述第一电控开关发出闭合信号、向所述第二电控开关发出断开信号，先由第一电控开关导通所述单相线路，再由第二电控开关将单相线路切断，并且通过调整控制单元向第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔来使单相线路的导通时刻和切断时刻的时间间隔为预设的通断时段。

优选的，预先测量所述控制单元向所述第一电控开关发出动作指令的时刻t₁和单线线路开始有电流时刻t₂；预先测量所述控制单元向所述第二电控开关发出动作指令的时刻t₁’和单线线路开始无电流时刻t₂’；通过使时间间隔t₂’- t₂等于所述的预设的通断时段来确定所述控制单元向所述第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔∣t₁’-t₁∣。

优选的，预先通过试验确定所述控制单元向第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔与所述导通时刻与切断时刻的时间间隔之间的对应关系，根据所述对应关系来确定控制单元向第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔，使单相线路的导通时刻和切断时刻的时间间隔为预设的通断时段。

优选的，所述控制单元通过获取PT信号来首先触发对所述第一电控开关或第二电控的动作指令。

所述控制单元采用STM32F103单片机。

所述第一电控开关和第二电控开关为真空接触器或断路器。

本发明方法中，通过两个电控开关互相配合，一个由断开变成将电路导通，另一个由导通使电路断开，通过测量两个开关各自的机械过程所耗用时间来调整控制单元发出动作指令的时间间隔，可以使电路通断在更短的时间内完成。上述方法因为只利用某个开关的闭合或断开的操作，而不是同时利用闭合后又断开的操作，因此可以用一个开关电路导通后再用另一个开关断开电路的时间间隔设置的足够短，只需根据所预期的通断电路时间并结合两个开关机械动作时间对控制单元向两个开关发出动作指令的时间间隔进行设置即可。该方法简便易用，能够解决快速通断电路的问题。在利用不对称电流源解决三相线路接地故障领域有着其他开关无法比拟的优越性。

附图说明

图1 单线线路上开关和控制单元结构示意图；

图2控制单元发出信号与两个电控开关导通或切断电路的时间关系图一；

图3控制单元发出信号与两个电控开关导通或切断电路的时间关系图二；

图4在一个测试实例中录波软件截获的两个电控开关电压和单线线路电流的录波图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明：

实施例1 操作方法

本发明的单相线路时间可控的通断方法，包括如下步骤：

如图1、图2和图3所示，首先在单相线路1上串联第一电控开关2和第二电控开关3，并利用控制单元4分别经控制线5和控制线6控制第一电控开关2和第二电控开关3的通断，第一电控开关和第二电控开关为交流接触器或交流断路器，在接收控制单元所发的电信号后能够动作从断开变成闭合或闭合变成断开状态。

将第一电控开关2的初始状态设为断开，第二电控开关3的初始状态设为闭合；

预先测量从控制单元4发出指令使第一电控开关2动作的指令发出时刻t₁，以及到第一电控开关2将电路导通使单相线路开始有电流的时刻t₂；预先测量从控制单元4发出指令使第二电控开关动作的指令发出时刻t₁ ^’，到第二电控开关将电路断开使单相线路1开始无电流的时刻t₂ ^’。

根据预期的单相线路1通断时间间隔T（即预设的通断时段），使开始有电流时刻t₂至开始无电流时刻t₂’之间的时间间隔t₂’- t₂等于T，则由此可以限定控制单元4向第一电控开关2和第二电控开关3分别发出动作指令的时间间隔T’，通常情况下第一电控开关先动作，此时T’为时间间隔为t₁’- t₁（图2），特殊情况下，第二电控开关动作过程过于迟缓（图3用于表示第二电控开关动作过程慢于第一电控开关的情况），则也可能是第二电控开关先动作，则此时T’为时间间隔为t₁-t₁’，两种情况可概括为时间间隔T’=∣t₁’- t₁∣。不管哪种情况，一定是第一电控开关先使单线线路有电流，再由第二电控开关使单线线路无电流。实际操作中，控制单元发出指令的时刻与第一、第二电控开关开始上电或失电的时刻略有差别，但是时间间隔小于一毫秒，并且在做减法过程中可以相互抵消，因此可以将录波软件检测到第一、第二电控开关开始上电或失电的时刻视为控制单元发出指令的时刻。

除了上述方法外，也可以直接测试控制单元向两个电控开关发出动作信号的时间间隔与单相电路通断时间的相互关系，然后根据预期的单相电路的通断时间并根据所述相互关系来设置控制单元向两个电控开关发出动作指令的时间间隔。

实用新型专利CN 202815149 U公开了一种两相不对称电流源，用于检测三相线路的接地故障。该装置中使用了交流高压真空接触器，当三相线路中某线路发生接地故障后，与非故障相相连的电子PT检测到该相线路对地电压升高，并发送信号给二次控制部分（相当于控制单元），控制单元发出信号使交流高压真空接触器动作，使非故障相瞬间接地，与接地线和大地形成回路，产生一个短时间电流，由此再确定接地点。但是因为本专利背景技术所述原因，只用一个真空接触器产生不了足够短的电流，例如产生不了短至半波周期的电流，则此电流的特征性就不是特别明显，由此确定接地点需要涉及复杂算法，准确度不高。而采用本发明方法后，因为可以更短地使单线线路通断，则可以产生很短（例如半波电流）电流，此电流特征性非常明显，有利于快速确定接地点。除此之外，本发明的单向线路时间可控的通断方法在其他领域也会有重要应用。

实施例2：具体实例

将两个交流高压真空接触器（型号：Tc2，120/160，额定工作电压12KV，额定工作电流160A，控制电压220V，无锡浩邦科技有限公司出品）串联在220V单相线路上进行试验（本试验为方便起见未采用高压线路），控制端与采用STM32F103单片机的控制单元相连，采用故障录波器进行录波，试验结果如图4所示，该图为录波软件所截取的三个通道的电压、电流随时间变化的局部情况，A通道表示第一个接触器线圈上电闭合动作情况，B通道表示第二个接触器线圈失电断开电路情况，C通道表示单相线路通过电流情况。由图4及软件状态栏显示的参数（已标在图4上）可知， 本次试验通过一个半波电流，时间t₂’- t₂ 为9.3毫秒（即预设的通断时段，软件显示为0:00.0093，即9.3毫秒），设置第二电控开关失电与第一电控开关上电的时间间隔t₁’- t₁为8毫秒（软件显示为0:00.008；本例中，控制单元发出指令的时刻与图4中显示的线圈上电或失电的时刻实际略有差别，但一般相差不超过一毫秒，而且在求差运算中，可以相互抵消，所以图4中将线圈上电或失电时刻视为t₁ 和t₁’，误差可忽略不计）。本例中t₁’- t₁时间的确定，是通过实验中不断尝试得到的，即如果发现所截获的电流大于半波，则缩短t₁’- t₁，如果发现电流短于半波，则扩大t₁’- t₁，反复试验所得，本例说明本方法具有可行性。在监测三相电接地点的过程中，这样一个半波电流具有非常显著的特征性，因此非常容易定位接地点。

上述实施例只是对本发明构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (6)

1.一种单相线路时间可控的通断方法，其特征在于包括如下步骤：

（a）在单相线路上串联第一电控开关和第二电控开关，并经控制单元分别控制第一电控开关和第二电控开关的通断；

（b）初始状态为所述第一电控开关断开，所述第二电控开关闭合；

（c）通过所述控制单元分别向所述第一电控开关发出闭合信号、向所述第二电控开关发出断开信号，先由第一电控开关导通所述单相线路，再由第二电控开关将单相线路切断，并且通过调整控制单元向第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔来使单相线路的导通时刻和切断时刻的时间间隔为预设的通断时段。

2.如权利要求1所述的单相线路时间可控的通断方法，其特征在于，预先测量所述控制单元向所述第一电控开关发出动作指令的时刻t₁和单相线路开始有电流时刻t₂；预先测量所述控制单元向所述第二电控开关发出动作指令的时刻t₁’和单相线路开始无电流时刻t₂’；通过使时间间隔t₂’- t₂等于所述的预设的通断时段来确定所述控制单元向所述第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔∣t₁’- t₁∣。

3.如权利要求1所述的单相线路时间可控的通断方法，其特征在于，预先通过试验确定所述控制单元向第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔与所述导通时刻与切断时刻的时间间隔之间的对应关系，根据所述对应关系来确定控制单元向第一电控开关和第二电控开关发出动作指令的时间间隔，使单相线路的导通时刻和切断时刻的时间间隔为所述的预设的通断时段。

4.如权利要求1、2或3所述的单相线路时间可控的通断方法，其特征在于，所述控制单元通过获取电压互感器的信号来首先触发对所述第一电控开关或第二电控开关的动作指令。

5.如权利要求1、2或3所述的单相线路时间可控的通断方法，其特征在于，所述控制单元采用STM32F103单片机。

6.如权利要求1、2或3所述的单相线路时间可控的通断方法，其特征在于，所述第一电控开关和第二电控开关为真空接触器或断路器。

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