CN113126547A - 一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法 - Google Patents

一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，包括控制器和开关，所述控制器用于控制开关完成分合闸，所述控制器包括随机分合闸控制信号输入模块、交流电压电流采样模块、主控模块、定时分合闸控制信号输出模块、开关分合闸状态信号输入模块和数据通信模块，本发明结构科学合理，使用安全方便，根据该分合闸控制方法，可以从源头上降低电弧的产生，从而达到延长开关的电气寿命，有效地降低了因电弧引发开关事故的机率，由此来降低开关操作过电压对电力系统的影响，保障电力系统的安全可靠运行。

Description

一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，具体为一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法。
背景技术
电气高低压开关是电力系统最常用最重要的电气设备，它关系电力系统的稳定经济运行，而开关分合闸控制关系到开关的可靠运行及其安全性，高压开关是电力系统的关键控制设备，目前市面上的开关的分合闸时间是随机的，合分闸过程会产生电弧，导致电弧对开关触头产生烧蚀而降低开关触头的电气寿命，目前降低电弧影响的技术手段是采用真空灭弧、气体灭弧等灭弧方法，但是现有的真空灭弧和气体灭弧在使用时都会有降低电弧产生的效果，并没有从源头消除或降低电弧的产生，从而导致在使用过程中易出现因电弧引发的安全事故。正弦交流电在一个周期内有2个幅值为零的时刻，当电压为零时，开关合闸不会产生电弧，当电流为零时，开关分闸不会产生电弧，对于频率为f＝50Hz的正弦电压和电流波形，从其幅值为零的时刻开始，每隔10ms就有一个幅值为零的点，当开关分别在电压幅值为零时合闸和电流幅值为零时分闸，理论上是在瞬时无负荷状态下动作，开关触头不会产生电弧。在实际工程应用中，由于开关合闸过程和分闸过程需要时间(一般为数十毫秒)，不能在电压零点或电流零点瞬时完成合分闸动作，但可在特定的时间点进行合分闸控制，达到电弧较小的目的；根据开关合分闸过程电弧产生的规律，在开关合闸过程末端，由于开关触头之间的距离越来越小，容易产生较大的电弧；如果开关触头两端的电压越小，产生的电弧越小，所以，开关合闸过程末端需要趋近电压零点；在开关分闸过程首端，由于开关触头之间的距离较小，容易产生较大的电弧，如果分断电流越小，产生的电弧就越小，所以，开关分闸过程首端需要趋近电流零点；开关合闸和分闸时间越短，合闸和分闸时间误差越小，越有利于趋近电压或电流零点，基于上述原理，提出一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，包括控制器和开关，所述控制器用于控制开关完成分合闸，所述控制器包括随机分合闸控制信号输入模块、交流电压电流采样模块、主控模块、定时分合闸控制信号输出模块、开关分合闸状态信号输入模块和数据通信模块，所述随机分合闸控制信号输入模块用于向主控模块传输随机合闸控制信号和随机分闸控制信号，所述随机分合闸控制信号输入模块的输入控制信号为继电器节点，所述交流电压电流采样模块用于向主控模块传输经电压互感器变换的交流电压信号和经电流互感器变换的电流信号，所述主控模块用于运行开关智能灭弧控制器的控制程序，所述定时分合闸控制信号输出模块用于接受主控模块发出的合闸和分闸控制指令并向开关的分合闸机构输出分合闸控制信号，所述开关分合闸状态信号输入模块用于向主控模块传输开关分闸和开关合闸状态信号，所述数据通信模块用于开关智能灭弧控制器与控制系统通信；
进一步的，所述随机分合闸控制信号输入模块的输出端与主控模块的输入端电性连接，所述交流电压电流采样模块的输出端与主控模块的输入端电性连接，所述定时分合闸控制信号输出模块的输入端与主控模块的输出端电性连接，所述开关分合闸状态信号输入模块的输出端与主控模块的输入端电性连接，所述数据通信模块与主控模块双向连接；
进一步的，该控制器分合闸控制方法包括合闸方法，所述合闸方法包括以下步骤：
S1、采集和计算开关A相的电压周期T，计算开关A相、开关B相、开关C相的合闸延时时间；
S2、主控模块接收随机分合闸控制信号输入模块或数据通信模块的合闸控制指令，启动软件定时器组进行合闸延时；
S3、合闸延时到点时刻，开关合闸动作开始；
进一步的，在步骤S1中，开关A相的合闸延时时间设为Tah0、开关B相的合闸延时时间设为Tbh0、开关C相的合闸延时时间设为Tch0，T为交流正弦波形的周期时间；
在步骤S2中，当主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机合闸控制指令时，通过交流电压电流采样模块捕捉开关电源侧A相电压的零点T0，并从T0开始同时启动3个软件定时器进行合闸延时，3个软件定时器分别对应于开关A相、B相和C相的延时时间Tah0、Tbh0和Tch0；
进一步的，开关A相合闸时间设为Tah，开关A相合闸完成时刻设为Tah1，根据以下公式计算开关A相的合闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000031
开关B相合闸时间设Tbh，开关B相合闸完成时刻设为Tbh1,根据以下公式计算开关B相的合闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000032
开关C相合闸时间为Tch，开关C相合闸完成时刻设为Tch1，根据以下公式计算开关C相的合闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000033
若Tah0>T/2，则开关A相的合闸延时时间Tah0公式更改为：
Figure BDA0003028259500000034
若Tbh0>T/2，则开关B相的合闸延时时间Tbh0公式更改为：
Figure BDA0003028259500000041
若Tch0>T/2，则开关C相的合闸延时时间Tch0公式更改为：
Figure BDA0003028259500000042
其中INT()为取整数运算符。
进一步的，该控制器分合闸控制方法还包括分闸方法，所述分闸方法包括以下步骤：
S1、采集和计算A相电压周期T，计算开关A相、开关B相、开关C相的分闸延时时间；
S2、主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机分闸控制指令时，启动软件定时器进行分闸延时；
S3、分闸延时到点时刻，开始分闸动作开始；
进一步的，在步骤S1中，采集和计算开关A相电压与开关A相电流的相位差时间Δta、开关B相电压与开关B相电流的相位差时间Δtb以及开关C相电压与开关C相电流的相位差时间Δtc，开关A相的分闸延时时间设为Taf0、开关B相的分闸延时时间设为Tbf0、C相的分闸延时时间Tcf0；
在步骤S2中，当主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机分闸控制指令时，通过交流电压电流采样模块捕捉开关电源侧A相电压的零点T0，并从T0开始同时启动3个软件定时器进行分闸延时，3个延时定时器分别对应于开关A相、B相和C相的延时时间Taf0、Tbf0、Tcf0；
进一步的，根据以下公式计算开关A相的分闸延时时间：
Taf0＝Δta；
根据以下公式计算开关B相的分闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000051
根据以下公式计算开关C相的分闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000052
进一步的，若Taf0≤0，则开关A相分闸延时时间Taf0再增加T/2的分闸延时时间，使得Taf0>0，计算公式为：
Figure BDA0003028259500000053
若Tcf0≤0，则开关C相分闸延时时间Tcf0再增加T/2的分闸延时时间，使得Tcf0>0，计算公式为：
Figure BDA0003028259500000054
进一步的，开关A相、开关B相和开关C相的合闸完成时刻Tah1、Tbh1和Tch1均小于或等于对应的电压零点时刻，开关A相、开关B相和开关C相的分闸延时时刻Taf0、Tbf0、Tcf0均小于或等于对应的电流零点时刻，由于开关合闸和开关分闸时间发生变化，造成开关合闸和开关分闸完成时间偏离零点，开关智能灭弧控制器用于进行实时自动修正，记录最新的开关合闸和开关分闸完成时间数据，并与过零点进行比较，判断开关分合闸完成时间误差变化趋势，若开关分合闸完成时间误差增大，则控制器自动调整开关分合闸延时时间，开关分合闸完成时间不允许超过零点。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
将开关智能灭弧控制器与开关和开关测控保护装置或开关控制系统连接配对，给开关智能灭弧控制器设置开关分闸时间Taf、Tbf、Tcf和合闸时间Tah、Tbh、Tch，开关分合闸时间可在开关出厂试验时由配对的开关智能灭弧控制器自动测量获得，也可由开关合分闸测试仪器测量取得，交流电的周期时间T由开关智能灭弧控制器在开关实际运行中自动测量获得，根据该分合闸控制方法，可以从源头上降低电弧的产生，从而达到延长开关的电气寿命，有效地降低了因电弧引发开关事故的机率，由此来降低开关操作过电压对电力系统的影响，保障电力系统的安全可靠运行。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明控制器的连接结构示意图；
图2是本发明控制器控制开关的合闸波形图；
图3是本发明控制器控制开关的分闸波形图；
图中：1、随机分合闸控制信号输入模块；2、交流电压电流采样模块；3、主控模块；4、定时分合闸控制信号输出模块；5、开关分合闸状态信号输入模块；6、数据通信模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，包括控制器和开关，控制器用于控制开关完成分合闸，控制器包括随机分合闸控制信号输入模块1、交流电压电流采样模块2、主控模块3、定时分合闸控制信号输出模块4、开关分合闸状态信号输入模块5和数据通信模块6，随机分合闸控制信号输入模块1用于向主控模块2传输随机合闸控制信号和随机分闸控制信号，随机分合闸控制信号输入模块1的输入控制信号为继电器节点，交流电压电流采样模块2用于向主控模块3传输经电压互感器变换的交流电压信号和经电流互感器变换的电流信号，主控模块3用于运行开关智能灭弧控制器的控制程序，定时分合闸控制信号输出模块4用于接受主控模块3发出的合闸和分闸控制指令并向开关的分合闸机构输出分合闸控制信号，开关分合闸状态信号输入模块5用于向主控模块3传输开关分闸和开关合闸状态信号，数据通信模块6用于开关智能灭弧控制器与控制系统通信；
当电压为零时，开关合闸不会产生电弧，当电流为零时，开关分闸不会产生电弧，对于频率为f＝50Hz的正弦电压和电流波形，从其幅值为零的时刻开始，每隔10ms就有一个幅值为零的点，当开关分别在电压幅值为零时合闸和电流幅值为零时分闸，这是一个在瞬时无负荷状态下的动作，开关触头不会产生电弧，但是在实际工程应用中，由于开关合分闸时间误差、控制系统误差和交流波形误差等原因，合闸和分闸时间不能达到理论准确精度，但可以趋近理论准确精度，所以开关合闸和分闸产生的电弧也可以无限趋近于零。随机合分闸控制信号输入模块的输入控制信号为继电器节点，可以接合分闸按钮，也可以接RTU等控制器的合分闸输出节点；交流电压电流采样模块2，还用于输入经电压互感器变换的开关电源侧交流电压UA、UB、UC、U0和经电压互感器变换的开关负荷侧交流电压Ua、Bb、Uc、U0，输入经开关负荷侧电流互感器变换的电流Ia、Ib、Ic；主控模块3，用于运行开关智能灭弧控制器控制程序，处理随机分合闸控制信号，捕捉电压波形零点和电流波形零点，发送定时分合闸控制指令，接受开关分闸和合闸状态信号，判断和修正合分闸时间误差，通过数据通信模块6进行通信；定时分合闸控制信号输出模块4，电子开关方式，配置A相、B相、C相合闸和分闸输出端子；开关分合闸状态信号输入模块5，用于接收开关分闸和合闸状态信号，配置A相、B相、C相分闸和分闸状态输入端子，状态信号可为电子开关方式，也可为继电器节点方式；数据通信模块6，用于开关智能灭弧控制器与开关测控保护装置或其他控制系统通信，配置串口通信和网络通信接口。
随机分合闸控制信号输入模块1的输出端与主控模块3的输入端电性连接，交流电压电流采样模块2的输出端与主控模块3的输入端电性连接，定时分合闸控制信号输出模块4的输入端与主控模块3的输出端电性连接，开关分合闸状态信号输入模块5的输出端与主控模块3的输入端电性连接，数据通信模块6与主控模块3双向连接；
该控制器分合闸控制方法包括合闸方法，合闸方法包括以下步骤：
S1、采集和计算开关A相的电压周期T，计算开关A相、开关B相、开关C相的合闸延时时间；
S2、主控模块接收随机分合闸控制信号输入模块或数据通信模块的合闸控制指令，启动软件定时器组进行合闸延时；
S3、合闸延时到点时刻，开关合闸动作开始；
在步骤S1中，开关A相的合闸延时时间设为Tah0、开关B相的合闸延时时间设为Tbh0、开关C相的合闸延时时间设为Tch0，T为交流正弦波形的周期时间，单位为毫秒，对于频率为50Hz的交流正弦波形，周期T＝20ms。周期T由开关智能灭弧控制器在实际运行时自动测量获取；
在步骤S2中，当主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机合闸控制指令时，通过交流电压电流采样模块捕捉开关电源侧A相电压的零点T0，并从T0开始同时启动3个软件定时器进行合闸延时，3个软件定时器分别对应于开关A相、B相和C相的延时时间Tah0、Tbh0和Tch0；
开关合闸时间是指开关智能灭弧控制器的主控模块从发出该相合闸指令时刻到检测到该相电压幅值不为零时刻的时间，在开关出厂调试时由智能灭弧控制器自动测量获取，或者由开关合分闸测试仪器测量取得。开关A相合闸时间设为Tah，开关A相合闸完成时刻设为Tah1，根据以下公式计算开关A相的合闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000081
该公式表示：从T0点开始，延时Tah0毫秒开始合闸，合闸动作经过Tah毫秒，到Tah1时刻合闸完成，从T0点开始，每T/2毫秒出现1个电压零点，Tah1与最后1个电压零点重合。
开关B相合闸时间设Tbh，开关B相合闸完成时刻设为Tbh1,根据以下公式计算开关B相的合闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000091
开关C相合闸时间为Tch，开关C相合闸完成时刻设为Tch1，根据以下公式计算开关C相的合闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000092
若Tah0>T/2，则开关A相的合闸延时时间Tah0公式更改为：
Figure BDA0003028259500000093
若Tbh0>T/2，则开关B相的合闸延时时间Tbh0公式更改为：
Figure BDA0003028259500000094
若Tch0>T/2，则开关C相的合闸延时时间Tch0公式更改为：
Figure BDA0003028259500000095
其中INT()为取整数运算符；
当软件定时器Tah0延时到点，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送开关A相合闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送开关A相合闸控制信号，从Tah0时刻开始合闸，经过Tah时间，到Tah1时刻，开关A相合闸到位，主控模块通过交流电压电流采样模块采集到开关负荷侧的A相电压数据不为零，再通过开关分合闸状态输入模块采集到A相合闸状态信号，确认A相合闸完成。
当软件定时器定时器Tbh0延时到点，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送B相合闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送B相合闸控制信号，从Tbh0时刻开始合闸，经过Tbh时间，到Tbh1时刻，开关B相合闸到位，主控模块通过交流电压电流采样模块采集到开关负荷侧的B相电压数据不为零，再通过开关分合闸状态输入模块采集到B相合闸状态信号，确认B相合闸完成。
当软件定时器Tch0延时到点，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送C相合闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送C相合闸控制信号，从Tch0时刻开始合闸，经过Tch时间，到Tch1时刻，开关C相合闸到位。主控模块通过交流电压电流采样模块采集到开关负荷侧的C相电压数据不为零，再通过开关分合闸状态输入模块采集到C相合闸状态信号，确认C相合闸完成。
该控制器分合闸控制方法还包括分闸方法，分闸方法包括以下步骤：
S1、采集和计算A相电压周期T，计算开关A相、开关B相、开关C相的分闸延时时间；
S2、主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机分闸控制指令时，启动软件定时器进行分闸延时；
S3、分闸延时到点时刻，开始分闸动作开始；
在步骤S1中，采集和计算开关A相电压与开关A相电流的相位差时间Δta、开关B相电压与开关B相电流的相位差时间Δtb以及开关C相电压与开关C相电流的相位差时间Δtc，开关A相的分闸延时时间设为Taf0、开关B相的分闸延时时间设为Tbf0、C相的分闸延时时间Tcf0；当某相电压相位超前于该相电流相位时，相位差为正值，极值为T/4毫秒，当某相电压相位滞后于该相电流相位时，相位差为负值，极值为-T/4毫秒。
在步骤S2中，当主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机分闸控制指令时，通过交流电压电流采样模块捕捉开关电源侧A相电压的零点T0，并从T0开始同时启动3个软件定时器进行分闸延时，3个延时定时器分别对应于开关A相、B相和C相的延时时间Taf0、Tbf0、Tcf0；
根据以下公式计算开关A相的分闸延时时间：
Taf0＝Δta；
若Taf0≤0，则分闸延时时间再延长T/2ms，
Figure BDA0003028259500000111
开关分闸时间是指开关智能灭弧控制控制器的主控模块从发出该相分闸指令时刻到检测到该相电流幅值为零时刻的时间，在开关出厂调试时由智能灭弧控制器自动测量获取，或者由开关合分闸测试仪器测量取得，根据以下公式计算开关B相的分闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000112
根据以下公式计算开关C相的分闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000113
若Tcf0≤0，则分闸延时时间再延长T/2ms，
Figure BDA0003028259500000114
当软件定时器Taf0延时到点，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送A相分闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送A相分闸控制信号，从Taf0时刻开始分闸，经过Taf时间，到Taf1时刻，开关A相分闸到位。主控模块通过交流电压电流采样模块采集到开关负荷侧的A相电流数据为零，再通过开关分合闸状态输入模块采集到A相分闸状态信号，确认A相分闸完成。
当软件定时器Tbf0延时到点，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送B相分闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送B相分闸控制信号，从Tbf0时刻开始分闸，经过Tbf时间，到Tbf1时刻，开关B相分闸到位。主控模块通过交流电压电流采样模块采集到开关负荷侧的B相电流数据为零，再通过开关分合闸状态输入模块采集到B相分闸状态信号，确认B相分闸完成。
当软件定时器Tcf0延时到点，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送C相分闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送C相分闸控制信号，从Tcf0时刻开始分闸，经过Tcf时间，到Tcf1时刻，开关C相分闸到位。主控模块通过交流电压电流采样模块采集到开关负荷侧的C相电流数据为零，再通过开关分合闸状态输入模块采集到C相分闸状态信号，确认C相分闸完成。
若Taf0≤0，则开关A相分闸延时时间Taf0要增加T/2ms，使得Taf0>0，对于开关A相分闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000121
若Taf0>0，表明从T0点开始，延时Taf0毫秒，开关A相开始分闸，分闸过程经过Taf毫秒，到Taf1时刻分闸完成。对于开关B相分闸延时时间，由于B相电压滞后T0点T/3，而Δtb的负极值为-T/4，所以Tbf0恒大于零；对于开关C相分闸延时时间，若Tcf0≤0，则开关C相分闸延时时间Tcf0要增加T/2ms，使得Tcf0>0，对于开关C相分闸延时时间：
Figure BDA0003028259500000122
开关A相、开关B相和开关C相的合闸完成时刻Tah1、Tbh1和Tch1均小于或等于对应的电压零点时刻，开关A相、开关B相和开关C相的分闸延时时刻Taf0、Tbf0、Tcf0均小于或等于对应的电流零点时刻；而不能大于对应的电流零点时刻，若开关在大于电流零点时刻分闸完成，会延长电弧熄灭时间，此时不利于灭弧，由于开关合闸和开关分闸时间发生变化，造成开关合闸和开关分闸完成时间偏离零点，开关智能灭弧控制器用于进行实时自动修正，记录最新的开关合闸和开关分闸完成时间数据，并与过零点进行比较，判断开关分合闸完成时间误差变化趋势，若开关分合闸完成时间误差增大，则控制器自动调整开关分合闸延时时间要尽量逼近对应的零点，但开关分合闸完成时间不允许超过零点。
本实施例中采用一台10kV真空断路器，其合闸时间分别为Tah＝34.2ms，Tbh＝34.3ms，Tch＝34.3ms，分闸时间分别为Taf＝26.4ms，Tbf＝26.5ms，Tcf＝26.3ms，开关实际运行的电力系统正弦波周期时间为20ms，代入开关的合闸延时时间计算公式：
Figure BDA0003028259500000123
Figure BDA0003028259500000124
计算得到三相合闸延时时间分别为Tah0＝5.8ms，Tbh0＝12.37ms，Tch0＝19.03ms，由于Tbh0＝12.37ms>10ms，应用公式
Figure BDA0003028259500000131
计算得到Tbh0＝2.37ms，由于Tch0＝19.03ms>10ms，应用公式
Figure BDA0003028259500000132
计算得到Tch0＝9.03ms。
当软件定时器Tah0延时到点，如Tah0＝5.8ms时，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送A相合闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送A相合闸控制信号，从Tah0＝5.8ms时刻开始合闸，经过Tah＝34.2ms，到Tah1＝40ms开关A相合闸到位。当软件定时器Tbh0延时到点，如Tbh0＝2.37ms时，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送B相合闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送B相合闸控制信号，从Tbh0＝2.37ms时刻开始合闸，经过Tbh＝34.3ms，到Tbh1＝36.67ms开关B相合闸到位。当软件定时器Tch0延时到点，如Tch0＝9.03ms时，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送C相合闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送C相合闸控制信号，从Tch0＝9.03ms时刻开始合闸，经过Tcf＝34.3ms，到Tch1＝43.33ms开关C相合闸到位。
若A相合闸完成时间Tah1小于A相电压零点，如Tah1＝38ms，小于A相电压零点40ms，时差为2ms，则在下一次进行合闸操作时，A相合闸延时时间就要自动增加2ms，由本次的合闸延时时间Tah0＝5.8ms增加到下次合闸延时时间Tah0＝7.8ms，若A相合闸完成时间Tah0大于A相电压零点，如Tah1＝42ms，大于A相电压零点40ms，时差为2s，则在下一次进行合闸操作时，A相合闸延时时间就要自动减小2ms，由本次的合闸延时时间Tah0＝5.8ms变化到下次合闸延时时间Tah0＝3.8ms，同理，B相和C相也进行合闸时间自动修正。
在图2中，11表示A相电压，12表示B相电压，13表示C相电流，14表示A相电流，15表示B相电压，16表示C相电流，T0为合闸计时零点；
当主控模块尚未接收到随机分闸控制指令前，即开关处于合闸状态运行时，实时测量并计算A相电压周期T＝20ms，实时测量并计算三相电压与对应相电流的时间差Δta、Δtb、Δtc，设Δta、Δtb、Δtc均为1.67ms,即其功率因数约为0.866，根据计算公式：Taf0＝Δta，
Figure BDA0003028259500000141
Taf＝26.4ms，Tbf＝26.5ms，Tcf＝26.3ms，计算得到：Taf0＝1.67ms，Tbf0＝8.34ms，Tcf0＝5.00ms，当软件定时器Taf0延时到点，如Taf0＝1.67ms时，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送A相分闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送A相分闸控制信号，从Taf0＝1.67ms时刻开始分闸，经过Taf＝26.4ms，到Taf1＝28.07ms开关A相分闸到位；当软件定时器Tbf0延时到点，如Tbf0＝8.34ms时，主控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送B相分闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送B相分闸控制信号，从Tbf0＝11.84ms开始分闸，经过Tbf＝26.5ms，到Tbf1＝34.84ms开关B相分闸到位；当软件定时器Tcf0延时到点，如Tcf0＝5.00ms时，控模块向定时分合闸控制信号输出模块发送C相分闸控制指令，定时分合闸控制信号输出模块向开关操作机构发送C相分闸控制信号，从Tcf0＝5.00ms开始分闸，经过Tcf＝26.3ms，到Tcf1＝31.30ms开关C相分闸到位。
若A相分闸开始时间Taf0大于A相电流零点，假设Tcf0＝2.67ms，大于A相电流零点1.67ms，时差为1ms，超过电流零点1ms，则在下一次进行分闸操作时，A相分闸延时时间自动减少1ms，由本次分闸延时时间Taf0＝1.67ms减少到下次分闸延时时间Taf0＝0.67ms，若A相分闸开始时间Taf0小于A相电流零点，假设Taf0＝0.67ms，小于A相电流零点1.67ms，时差为1ms，则在下一次进行分闸操作时，A相分闸延时时间自动增加1ms，由本次分闸延时时间Taf0＝1.67ms增加到下次分闸延时间Taf0＝2.67ms，同理，B相，C相也进行分闸时间自动修正。
在图3中，21表示A相电压，22表示B相电压，23表示C相电流，24表示A相电流，25表示B相电压，26表示C相电流。
特别地，由于开关合闸和分闸时间会发生变化，造成开关合闸和分闸完成时间偏离零点，开关智能灭弧控制器要进行实时自动修正，开关智能灭弧控制器要记录最新的开关合闸和分闸完成时间数据，并与过零点进行比较，判断合分闸完成时间误差变化趋势，如果合分闸完成时间误差在增大，则要自动调整合分闸延时时间，合闸和分闸完成时间要尽量逼近对应的零点，但不允许超过零点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：包括控制器和开关，所述控制器用于控制开关完成分合闸，所述控制器包括随机分合闸控制信号输入模块(1)、交流电压电流采样模块(2)、主控模块(3)、定时分合闸控制信号输出模块(4)、开关分合闸状态信号输入模块(5)和数据通信模块(6)，所述随机分合闸控制信号输入模块(1)用于向主控模块(2)传输随机合闸控制信号和随机分闸控制信号，所述随机分合闸控制信号输入模块(1)的输入控制信号为继电器节点，所述交流电压电流采样模块(2)用于向主控模块(3)传输经电压互感器变换的交流电压信号和经电流互感器变换的电流信号，所述主控模块(3)用于运行开关智能灭弧控制器的控制程序，所述定时分合闸控制信号输出模块(4)用于接受主控模块(3)发出的合闸和分闸控制指令并向开关的分合闸机构输出分合闸控制信号，所述开关分合闸状态信号输入模块(5)用于向主控模块(3)传输开关分闸和开关合闸状态信号，所述数据通信模块(6)用于开关智能灭弧控制器与控制系统通信。
2.根据权利要求1所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：所述随机分合闸控制信号输入模块(1)的输出端与主控模块(3)的输入端电性连接，所述交流电压电流采样模块(2)的输出端与主控模块(3)的输入端电性连接，所述定时分合闸控制信号输出模块(4)的输入端与主控模块(3)的输出端电性连接，所述开关分合闸状态信号输入模块(5)的输出端与主控模块(3)的输入端电性连接，所述数据通信模块(6)与主控模块(3)双向连接。
3.根据权利要求2所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：该控制器分合闸控制方法包括合闸方法，所述合闸方法包括以下步骤：
S1、采集和计算开关A相的电压周期T，计算开关A相、开关B相、开关C相的合闸延时时间；
S2、主控模块接收随机分合闸控制信号输入模块或数据通信模块的合闸控制指令，启动软件定时器组进行合闸延时；
S3、合闸延时到点时刻，开关合闸。
4.根据权利要求3所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：
在步骤S1中，开关A相的合闸延时时间设为Tah0、开关B相的合闸延时时间设为Tbh0、开关C相的合闸延时时间设为Tch0，T为交流正弦波形的周期时间；
在步骤S2中，当主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机合闸控制指令时，通过交流电压电流采样模块捕捉开关电源侧A相电压的零点T0，并从T0开始同时启动3个软件定时器进行合闸延时，3个软件定时器分别对应于开关A相、B相和C相的延时时间Tah0、Tbh0和Tch0。
5.根据权利要求4所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：开关A相合闸时间设为Tah，开关A相合闸完成时刻设为Tah1，根据以下公式计算开关A相的合闸延时时间：
Figure FDA0003028259490000021
开关B相合闸时间设Tbh，开关B相合闸完成时刻设为Tbh1,根据以下公式计算开关B相的合闸延时时间：
Figure FDA0003028259490000022
开关C相合闸时间为Tch，开关C相合闸完成时刻设为Tch1，根据以下公式计算开关C相的合闸延时时间：
Figure FDA0003028259490000023
若Tah0>T/2，则开关A相的合闸延时时间Tah0公式更改为：
Figure FDA0003028259490000024
若Tbh0>T/2，则开关B相的合闸延时时间Tbh0公式更改为：
Figure FDA0003028259490000031
若Tch0>T/2，则开关C相的合闸延时时间Tch0公式更改为：
Figure FDA0003028259490000032
其中INT()为取整数运算符。
6.根据权利要求2所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：该控制器分合闸控制方法还包括分闸方法，所述分闸方法包括以下步骤：
S1、采集和计算A相电压周期T，计算开关A相、开关B相、开关C相的分闸延时时间；
S2、主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机分闸控制指令时，启动软件定时器进行分闸延时；
S3、分闸延时到点时刻，开始分闸动作开始。
7.根据权利要求6所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：
在步骤S1中，采集和计算开关A相电压与开关A相电流的相位差时间Δta、开关B相电压与开关B相电流的相位差时间Δtb以及开关C相电压与开关C相电流的相位差时间Δtc，开关A相的分闸延时时间设为Taf0、开关B相的分闸延时时间设为Tbf0、C相的分闸延时时间Tcf0；
在步骤S2中，当主控模块通过随机分合闸控制信号输入模块或者数据通信模块接收到随机分闸控制指令时，通过交流电压电流采样模块捕捉开关电源侧A相电压的零点T0，并从T0开始同时启动3个软件定时器进行分闸延时，3个延时定时器分别对应于开关A相、B相和C相的延时时间Taf0、Tbf0、Tcf0。
8.根据权利要求7所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：根据以下公式计算开关A相的分闸延时时间：
Taf0＝Δta；
根据以下公式计算开关B相的分闸延时时间：
Figure FDA0003028259490000041
根据以下公式计算开关C相的分闸延时时间：
Figure FDA0003028259490000042
9.根据权利要求8所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：若Taf0≤0，则开关A相分闸延时时间Taf0再增加T/2的分闸延时时间，使得Taf0>0，计算公式为：
Figure FDA0003028259490000043
若Tcf0≤0，则开关C相分闸延时时间Tcf0再增加T/2的分闸延时时间，使得Tcf0>0，计算公式为：
Figure FDA0003028259490000044
10.根据权利要求9所述的一种开关智能灭弧控制器分合闸控制方法，其特征在于：开关A相、开关B相和开关C相的合闸完成时刻Tah1、Tbh1和Tch1均小于或等于对应的电压零点时刻，开关A相、开关B相和开关C相的分闸延时时刻Taf0、Tbf0、Tcf0均小于或等于对应的电流零点时刻，由于开关合闸和开关分闸时间发生变化，造成开关合闸和开关分闸完成时间偏离零点，开关智能灭弧控制器用于进行实时自动修正，记录最新的开关合闸和开关分闸完成时间数据，并与过零点进行比较，判断开关分合闸完成时间误差变化趋势，若开关分合闸完成时间误差增大，则控制器自动调整开关分合闸延时时间，开关分合闸完成时间不允许超过零点。
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