CN113299527A - 一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法 - Google Patents

一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113299527A
CN113299527A CN202110841275.8A CN202110841275A CN113299527A CN 113299527 A CN113299527 A CN 113299527A CN 202110841275 A CN202110841275 A CN 202110841275A CN 113299527 A CN113299527 A CN 113299527A
Authority
CN
China
Prior art keywords
driving
permanent magnet
low voltage
voltage circuit
circuit breaker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110841275.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113299527B (zh
Inventor
魏金渠
陈锦田
王孔怀
麦志荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd filed Critical Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority to CN202110841275.8A priority Critical patent/CN113299527B/zh
Publication of CN113299527A publication Critical patent/CN113299527A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113299527B publication Critical patent/CN113299527B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
    • H01H71/321—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
    • H01H71/322—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements with plunger type armature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

本发明公开了一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法，装置包括电磁驱动组件，以及为所述电磁驱动组件提供自适应驱动策略的驱动策略设定组件，所述电磁驱动组件利用电生磁原理在所述永磁体外周部产生驱动磁场驱动永磁体轴向移动实现所述中低压断路器的分合闸。本发明通过设置合闸驱动绕组和分闸驱动绕组驱动永磁体进行轴向移动，以实现中低压断路器的分合闸操作，永磁体的位置可以轴向变化，也即相对通入驱动电流的合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的距离是变化的，有利于减少永磁体受绕组温度影响；同时，永磁体形成的磁路是随着位置的变化不断改变的，可以使分合闸过程的磁场增强，降低磁场损耗，缩短分合闸操作的时间。

Description

一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法。
背景技术
在电力系统断路器开关领域，传统的断路器的驱动装置由机械弹簧或机械扣锁构成，同时缠绕的绕组很多，这就增加了断路器驱动装置的复杂性。由于弹簧装置使用寿命具有一定的年限，而机械扣锁装置需要一定的反应时限，这两者都很容易出现断路器的误动或不动，存在一定的安全隐患。
当前在电力系统中的一些变电站及馈线保护领域使用永磁机构来驱动断路器开关。例如，现有技术 CN201410165014.9 公开了一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置，该装置由分闸绕组、动铁心、永磁体、固定装置、合闸绕组、静铁心、驱动连杆组成；所述分闸绕组绕在静铁心的上部，所述合闸绕组绕在静铁心的下部；所述动铁心采用“I”形结构；所述永磁体与固定装置环绕嵌在动铁心上，其中固定装置嵌在动铁心中部，两块永磁体分别嵌在固定装置两端的动铁芯上；驱动连杆与动铁心连成一体，利用永磁体嵌入动铁芯方式，与绕组磁场共同作用，缩短分合闸过渡过程，迅速达到极限稳态。
上述专利能够提高断路器的使用安全性和使用寿命，但也存在一定的缺陷，具体如下：
仅依据人为经验进行确定分闸绕组和合闸绕组通入电流的数值和通入电流的时间，若确定分闸绕组和合闸绕组通入电流的数值偏小或通入电流的时间滞后会造成永磁体分合闸的灵敏度降低，造成断路器滞后响应；而确定分闸绕组和合闸绕组通入电流的数值偏大或通入电流的时间提前会造成永磁体分合闸的精确度降低，造成断路器提前响应，滞后响应和提前响应均会影响电力系统正常运行，甚至导致电力系统损坏。因此，仅依据人为经验进行确定分闸绕组和合闸绕组通入电流的数值和通入电流的时间，难以掌控分合闸操作的灵敏度和精确度指标，导致断路器分合闸的灵敏度和精确度降低，最终影响电力系统的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法，以解决现有技术中依据人为经验进行确定分闸绕组和合闸绕组通入电流的数值和通入电流的时间，难以掌控分合闸操作的灵敏度和精确度指标，导致断路器分合闸的灵敏度和精确度降低，最终影响电力系统的安全性的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置，基于永磁体实现，包括：
电磁驱动组件，所述电磁驱动组件通电后在所述永磁体的外周部产生驱动磁场，所述驱动磁场驱动所述永磁体发生轴向移动；
驱动策略设定组件，用于根据所述中低压断路器所接入电路的分合闸预设要求，构建自适应驱动策略以限定所述驱动磁场，使所述永磁体的所述轴向移动达到中低压断路器的分合闸预设要求，进而使所述中低压断路发生合闸。
可选地，所述电磁驱动组件包括：
固定管套，用于固定永磁体，并为永磁体移动提供通道，所述永磁体轴向内嵌于所述固定管套的内周部上；
合闸驱动绕组，设置在所述固定管套上端的外周部；
分闸驱动绕组，设置在所述固定管套下端的外周部；
所述合闸驱动绕组和分闸驱动绕组通电时，在所述固定管套内部产生合闸驱动磁场，所述合闸驱动磁场驱动永磁体沿固定管套上下端轴向移动，直至所述中低压断路发生合闸；
所述合闸驱动绕组和分闸驱动绕组断电时，在所述固定管套内部的所述合闸驱动磁场消失，使所述中低压断路发生分闸。
可选地，所述固定管套的上端面和下端面均设置有铁性阻隔支杆，所述阻隔支杆使所述永磁体限位于所述固定管套内。
本发明还提供了一种永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，基于如上任一项所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动装置实现，包括以下步骤：
步骤S1、驱动策略设定组件依据中低压断路器所接入电路的分合闸预设要求，构建自适应驱动策略；
步骤S2、电磁驱动组件依据所述自适应驱动策略，控制合闸驱动绕组和分闸驱动绕组中通入的驱动电流，使所述永磁体的所述轴向移动达到中低压断路器的分合闸预设要求，进而使所述中低压断路发生合闸。
可选地，所述步骤S1中，所述构建自适应驱动策略，包括：
步骤S101、依据所述分合闸预设要求，构建用于对中低压断路器的分合闸操作进行多目标优化的目标函数；
步骤S102、求解所述目标函数，确定合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动电流和最优驱动时间，基于所述最优驱动电流和最优驱动时间构建自适应驱动策略。
可选地，所述分合闸预设要求包括灵敏度、准确度中的至少一种；
所述步骤S101包括：
量化提取中低压断路器的分合闸操作的灵敏度，所述灵敏度的计算公式包括：
Figure 275387DEST_PATH_IMAGE001
；
量化提取中低压断路器的分合闸操作的准确度，所述准确度的计算公式包括：
Figure 254844DEST_PATH_IMAGE002
；
联合所述灵敏度和所述准确度进行多目标构建获得所述目标函数，所述目标函数的计算公式包括：
Figure 34581DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，
Figure 429791DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 306480DEST_PATH_IMAGE005
；m为中低压断路器的故障总数，a为常数系数，
Figure 128942DEST_PATH_IMAGE006
为中低压断路器应对第i个故障的分合闸操作的时长，
Figure 395976DEST_PATH_IMAGE007
为中低压断路器应对第i个故障的分合闸操作的准确概率，
Figure 158658DEST_PATH_IMAGE008
为合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动时间，
Figure 827536DEST_PATH_IMAGE009
为最优驱动电流，
Figure 820900DEST_PATH_IMAGE010
为中低压断路器在第i个故障中流过的电流。
可选地，所述多目标构建的具体方法包括：
将所述灵敏度、准确度利用最小化修正分别获得
Figure 575229DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 312241DEST_PATH_IMAGE012
；
将
Figure 835627DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 265471DEST_PATH_IMAGE012
联合生成目标函数为
Figure 569413DEST_PATH_IMAGE013
。
可选地，所述步骤S102包括：
求解所述目标函数获得的最优驱动电流和最优驱动时间为一个Pareto解集；
线性标定所述灵敏度和准确度构建适应度函数，利用适应度函数在所述Pareto解集选取出目标函数的唯一的最优解，将所述最优解作为最优驱动电流和最优驱动时间。
可选地，所述适应度函数的计算公式为：
Figure 844537DEST_PATH_IMAGE014
，其中，
Figure 488008DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 823174DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 552096DEST_PATH_IMAGE017
为常数系数，
Figure 630910DEST_PATH_IMAGE018
为扰动因子，
Figure 191204DEST_PATH_IMAGE019
。
可选地，所述利用适应度函数在所述Pareto解集选取出目标函数的唯一的最优解，包括：
依次计算Pareto解集中所有解的适应度值，并选取最高适应度对应的解作为目标函数的唯一最优解。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明通过设置合闸驱动绕组和分闸驱动绕组驱动永磁体进行轴向移动实现中低压断路器的分合闸操作，永磁体的位置是可以轴向变化的，也即相对通入驱动电流的合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的距离是变化的，有利于降低绕组温度对永磁体受的影响。
同时，永磁体形成的磁路是随着位置的变化不断改变的，可以使分合闸过程的磁场增强，降低磁场损耗，缩短分合闸操作的时间，利用多目标搜索策略优化中低压断路器的分合闸操作的灵敏度和准确度，可获得中低压断路器分合闸操作的灵敏度和准确度二者最优均衡所需的合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动电流和最优驱动时间，保证中低压断路器在接入电路的分合闸操作中具有最优灵敏度的同时具有最优准确度，从而保证电力系统维持最优安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供的驱动装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的驱动装置结构俯视示意图；
图3为本发明实施例提供的合闸状态转向分闸状态结构示意图；
图4为本发明实施例提供的分闸状态转向合闸状态结构示意图；
图5为本发明实施例提供的驱动方法流程图。
图中的标号分别表示如下：
1-电磁驱动组件；2-驱动策略设定组件；3-阻隔支杆；4-永磁体；
101-固定管套；102-合闸驱动绕组；103-分闸驱动绕组。
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。
传统的电磁式中低压断路器中的电磁驱动装置采用固定的永磁体，而固定位置的永磁体产生的磁场是恒定的，磁通路径也是固定不变的，当磁通路径与通入电流的绕组磁通路径方向相反时，也容易出现严重的消磁现象，因为消磁过程伴随着绕组电流的通入而持续稳定地进行，存在一定的安全隐患。
基于此，本发明提供了一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置，将永磁体的位置变为可移动式结构，使永磁体形成的磁路是随着位置的变化不断改变，从而使分合闸过程的磁场增强，降低磁场消磁损耗。
如图1和2所示，本发明实施例提供的一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置包括电磁驱动组件1，以及为电磁驱动组件1提供自适应驱动策略的驱动策略设定组件2，电磁驱动组件1利用电生磁原理在永磁体外周部产生驱动磁场驱动永磁体轴向移动实现中低压断路器的分合闸。
可以理解的是，预先根据中低压断路器所接入电路的分合闸预设要求，在驱动策略设定组件2中构建自适应驱动策略，以限定驱动磁场实现永磁体轴向移动的特性达到分合闸预设要求。其中，驱动策略设定组件2为具有运算功能的处理器或其他具有相同功能的部件。
具体地，中低压断路器用于电力系统的过载、短路和欠电压等故障断电保护功能，实现保护线路和电源，也能够用作异步电机的启动，对电力系统的保护效果体现在对电力系统中故障断电保护的灵敏度和准确度上。
其中，灵敏度表征为中低压断路器能够以最快速响应对电力系统进行断电保护，准确度表征为中低压断路器能够以最准确响应对电力系统进行断电保护。实际上，中低压断路器的断电保护的灵敏度和准确度均取决于驱动装置的控制分合闸操作的灵敏度和准确度，而不同的电力系统对于中低压断电器的灵敏度和准确度具有不同的侧重，并且灵敏度和准确度为两个互斥的指标，即高灵敏度低准确度、高准确度低灵敏度，因此需要依据中低压断电器所接入电路的分合闸预设要求构建驱动装置的自适应驱动策略，以权衡灵敏度和准确度指标，进而使得永磁体轴向移动实现的驱动装置的灵敏度和准确度在满足分合闸预设要求下呈现最优灵敏度或呈现最优准确度。
若分合闸预设要求偏向于高灵敏度，则自适应驱动策略偏向于使得驱动装置驱动永磁体轴向移动实现的分合闸操作的呈现高灵敏度下呈现最优准确度，若分合闸预设要求偏向于高准确度，则自适应驱动策略偏向于使得驱动装置驱动永磁体轴向移动实现的分合闸操作的呈现高准确度下呈现最优灵敏度。
本实施例中，电磁驱动组件1包括用于固定永磁体并为永磁体移动提供通道的固定管套101，以及分别设置在固定管套101上端外周部的合闸驱动绕组102和设置在固定管套101下端外周部的分闸驱动绕组103。
其中，永磁体轴向内嵌于固定管套101的内周部上，合闸驱动绕组102和分闸驱动绕组103分别通电或断电在固定管套101内部产生或消失驱动永磁体沿固定管套101上下端轴向移动的合闸驱动磁场和分闸驱动磁场。
进一步地，合闸驱动磁场对永磁体产生沿固定管套101轴向下移的拉力，分闸驱动磁场对永磁体产生沿固定管套101轴向上移的拉力。
在固定管套101的上端面和下端面均设置有铁性阻隔支杆3，阻隔支杆3能够使永磁体限位于固定管套101内，以保障电磁驱动组件1实现分合闸往复操作的稳定性。
具体地，阻隔支杆3与永磁体会产生阻隔磁场，位于固定管套101的上端面的阻隔支杆3与永磁体会产生沿固定管套101轴向上移的第一阻隔磁场，位于固定管套101的上端面的阻隔支杆3与永磁体会产生沿固定管套101轴向下移的第二阻隔磁场。
永磁体与固定管套101的上端面的阻隔支杆3接触时，永磁体可对中低压断路器中的联动开关产生吸附拉力，保持中低压断路器处于合闸状态，而永磁体与固定管套101的下端面的阻隔支杆3接触时，永磁体对中低压断路器中的联动开关产生吸附拉力消失，保持中低压断路器处于分闸状态。
基于上述永磁体可移动式中低压断路器驱动装置的结构，本发明提供了一种永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，包括以下步骤：
步骤S1、驱动策略设定组件依据中低压断路器所接入电路的分合闸预设要求构建自适应驱动策略。
步骤S1中，自适应驱动策略构建的具体方法包括：
步骤S101、依据分合闸预设要求构建用于对中低压断路器的分合闸操作进行多目标优化的目标函数。
步骤S101中，分合闸预设要求包括灵敏度、准确度中的至少一种，利用分合闸预设要求构建目标函数的具体方法包括：
量化提取中低压断路器的分合闸操作的灵敏度，灵敏度的计算公式包括：
Figure 962851DEST_PATH_IMAGE001
；
量化提取中低压断路器的分合闸操作的准确度，准确度的计算公式包括：
Figure 913490DEST_PATH_IMAGE002
；
联合灵敏度和准确度进行多目标构建获得目标函数，目标函数的计算公式包括：
Figure 795995DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，
Figure 148479DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 714196DEST_PATH_IMAGE005
；m为中低压断路器的故障总数，a为常数系数，
Figure 152131DEST_PATH_IMAGE006
为中低压断路器应对第i个故障的分合闸操作的时长，
Figure 635065DEST_PATH_IMAGE007
为中低压断路器应对第i个故障的分合闸操作的准确概率，
Figure 107634DEST_PATH_IMAGE008
为合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动时间，
Figure 283401DEST_PATH_IMAGE009
为最优驱动电流，
Figure 208632DEST_PATH_IMAGE010
为中低压断路器在第i个故障中流过的电流。
灵敏度和准确度为一组互斥的指标，因此可利用多目标优化策略对中低压断路器的分合闸操作的指标进行优化，可使得中低压断路器的分合闸操作的灵敏度和准确度在满足分合闸预设要求下呈现最优权衡，转换到具体公式中，中低压断路器的分合闸操作的灵敏度和准确度的多目标优化的实际是对
Figure 432940DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 494436DEST_PATH_IMAGE009
的优化，使得中低压断路器的分合闸操作灵敏度和准确度呈现最优权衡，避免仅追求中低压断路器的分合闸操作的灵敏度和准确度中的单一高指标值，而导致的另一指标呈低值，最终导致中低压断路器的分合闸操作的误操作。
其中，多目标构建的具体方法包括：
将灵敏度、准确度利用最小化修正分别获得
Figure 841104DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 253631DEST_PATH_IMAGE012
；
将
Figure 281630DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 463212DEST_PATH_IMAGE012
联合生成目标函数为
Figure 652885DEST_PATH_IMAGE013
。
进行最小化修正可将多目标求解转换为最小值求解，简化计算复杂度，提高运算效率。
步骤S1还包括：
步骤S102、求解目标函数确定合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动电流和最优驱动时间作为自适应驱动策略以使得中低压断路器的分合闸操作满足分合闸预设要求。
步骤S102中，求解目标函数获得的最优驱动电流和最优驱动时间为一个Pareto解集，利用设定适应度函数在Pareto解集选取出目标函数的唯一最优解作为最优驱动电流和最优驱动时间，具体方法包括：
线性标定灵敏度和准确度构建适应度函数，适应度函数的计算公式为：
Figure 116490DEST_PATH_IMAGE014
，其中，
Figure 682600DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 984269DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 407160DEST_PATH_IMAGE017
为常数系数，
Figure 794279DEST_PATH_IMAGE018
为扰动因子，
Figure 164080DEST_PATH_IMAGE019
；
依次计算Pareto解集中所有解的适应度值，并选取最高适应度对应的解作为目标函数的唯一最优解。
Pareto解集中解的形式为
Figure 116993DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 914048DEST_PATH_IMAGE022
,…,
Figure 522883DEST_PATH_IMAGE023
，n为Pareto解集中解的总数目，
Figure 696376DEST_PATH_IMAGE024
~
Figure 707057DEST_PATH_IMAGE025
是目标函数的TDS参数的所有可取解，
Figure 737330DEST_PATH_IMAGE026
~
Figure 833462DEST_PATH_IMAGE027
是目标函数的
Figure 545066DEST_PATH_IMAGE009
参数的所有可取解。
其中，
Figure 410254DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 549111DEST_PATH_IMAGE017
体现分合闸预设要求中对灵敏度和准确度的预设，若分合闸预设要求中对灵敏度要求高，则
Figure 132539DEST_PATH_IMAGE016
的取值将选取的相应的高，若分合闸预设要求中对准确度要求高，则
Figure 943107DEST_PATH_IMAGE017
的取值将选取的相应的高，通过
Figure 928381DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 238139DEST_PATH_IMAGE017
的取值可选择性的获取TDS和
Figure 308863DEST_PATH_IMAGE009
的值作为自适应驱动策略，从而实现合闸驱动绕组和分闸驱动绕组通入的驱动电流和驱动时间进行自适应调整满足接入电路的分合闸操作的灵敏度和准确度的需求。
本实施例提供的永磁体可移动式中低压断路器驱动方法还包括：
步骤S2、依据自适应驱动策略控制合闸驱动绕组和分闸驱动绕组通入的驱动电流实现中低压断路器的分合闸操作。
步骤S2中，依据自适应驱动策略控制合闸驱动绕组和分闸驱动绕组通入的驱动电流实现中低压断路器的分合闸操作的具体方法包括：
如图3和4所示，中低压断路器处于分闸状态转向合闸状态的过程中，分闸驱动绕组在最优驱动时间断开最优驱动电流I 0，同时合闸驱动绕组在最优驱动时间通入最优驱动电流I 0并在固定管套下端部形成合闸驱动磁场，永磁体在合闸驱动磁场和固定管套下端面阻隔阻杆的第二阻隔磁场组成的联合磁场中受向下的拉力(F2+f2)以及永磁体所受重力G作用抵消在固定轴套上端面阻隔支杆的第一阻隔磁场中的向上拉力f1作用沿固定轴套作下移轴向移动，直至永磁体与固定管套下端面的阻隔支杆相接触，F2为合闸驱动磁场对永磁体产生的向下拉力，f2为固定管套下端面阻隔阻杆的第二阻隔磁场对永磁体产生的向下拉力；
中低压断路器处于合闸状态转向分闸状态的过程中，合闸驱动绕组在最优驱动时间断开最优驱动电流I 0，同时分闸驱动绕组在最优驱动时间通入最优驱动电流I 0并在固定管套下端部形成分闸驱动磁场，永磁体在分闸驱动磁场和固定管套上端面阻隔阻杆的第一阻隔磁场组成的联合磁场中受向上的拉力(F1+f1)作用抵消在固定轴套下端面阻隔支杆的第二阻隔磁场种的向下拉力f2以及永磁体重力G作用沿固定轴套作上移轴向移动，直至永磁体与固定管套上端面的阻隔支杆相接触，F1为分闸驱动磁场对永磁体产生的向上拉力，f1为固定管套上端面阻隔阻杆的第一阻隔磁场对永磁体产生的向上拉力。
分闸状态下永磁体受固定管套上端面的阻隔支杆的第一阻隔磁场向上的拉力作用抵消永磁体重力和永磁体受固定管套下端面的阻隔支杆的第二阻隔磁场向下的拉力作用稳定与固定管套上端面的阻隔支杆吸附接触，合闸状态下永磁体受固定管套下端面的阻隔支杆的第二阻隔磁场向下的拉力作用和永磁体重力作用抵消永磁体受固定管套上端面的阻隔支杆的第一阻隔磁场向上的拉力作用稳定与固定管套上端面的阻隔支杆吸附接触。
本发明中，通过设置合闸驱动绕组和分闸驱动绕组驱动永磁体进行轴向移动实现中低压断路器的分合闸操作，永磁体的位置是可以轴向变化的，也即相对通入驱动电流的合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的距离是变化的，有利于降低绕组温度对永磁体受的影响。
同时，永磁体形成的磁路是随着位置的变化不断改变的，可以使分合闸过程的磁场增强，降低磁场损耗，缩短分合闸操作的时间，利用多目标搜索策略优化中低压断路器的分合闸操作的灵敏度和准确度，可获得中低压断路器分合闸操作的灵敏度和准确度二者最优均衡所需的合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动电流和最优驱动时间，保证中低压断路器在接入电路的分合闸操作中具有最优灵敏度的同时具有最优准确度，从而保证电力系统维持最优安全性。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置，基于永磁体实现，其特征在于，包括：
电磁驱动组件（1），所述电磁驱动组件（1）通电后在所述永磁体的外周部产生驱动磁场，所述驱动磁场驱动所述永磁体发生轴向移动；
驱动策略设定组件（2），用于根据所述中低压断路器所接入电路的分合闸预设要求，构建自适应驱动策略以限定所述驱动磁场，使所述永磁体的所述轴向移动达到中低压断路器的分合闸预设要求，进而使所述中低压断路发生合闸。
2.根据权利要求1所述的一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置，其特征在于，所述电磁驱动组件（1）包括：
固定管套（101），用于固定永磁体，并为永磁体移动提供通道，所述永磁体轴向内嵌于所述固定管套（101）的内周部上；
合闸驱动绕组（102），设置在所述固定管套（101）上端的外周部；
分闸驱动绕组（103），设置在所述固定管套（101）下端的外周部；
所述合闸驱动绕组（102）和分闸驱动绕组（103）通电时，在所述固定管套（101）内部产生合闸驱动磁场，所述合闸驱动磁场驱动永磁体沿固定管套（101）上下端轴向移动，直至所述中低压断路发生合闸；
所述合闸驱动绕组（102）和分闸驱动绕组（103）断电时，在所述固定管套（101）内部的所述合闸驱动磁场消失，使所述中低压断路发生分闸。
3.根据权利要求2所述的一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置，其特征在于，所述固定管套（101）的上端面和下端面均设置有铁性阻隔支杆（3），所述阻隔支杆（3）使所述永磁体限位于所述固定管套（101）内。
4.一种永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，基于如根据权利要求1-3任一项所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、驱动策略设定组件依据中低压断路器所接入电路的分合闸预设要求，构建自适应驱动策略；
步骤S2、电磁驱动组件依据所述自适应驱动策略，控制合闸驱动绕组和分闸驱动绕组中通入的驱动电流，使所述永磁体的所述轴向移动达到中低压断路器的分合闸预设要求，进而使所述中低压断路发生合闸。
5.根据权利要求4所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述构建自适应驱动策略，包括：
步骤S101、依据所述分合闸预设要求，构建用于对中低压断路器的分合闸操作进行多目标优化的目标函数；
步骤S102、求解所述目标函数，确定合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动电流和最优驱动时间，基于所述最优驱动电流和最优驱动时间构建自适应驱动策略。
6.根据权利要求5所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，其特征在于，所述分合闸预设要求包括灵敏度、准确度中的至少一种；
所述步骤S101包括：
量化提取中低压断路器的分合闸操作的灵敏度，所述灵敏度的计算公式包括：
Figure 179043DEST_PATH_IMAGE001
；
量化提取中低压断路器的分合闸操作的准确度，所述准确度的计算公式包括：
Figure 18823DEST_PATH_IMAGE002
；
联合所述灵敏度和所述准确度进行多目标构建获得所述目标函数，所述目标函数的计算公式包括：
Figure 561799DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，
Figure 854240DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 711338DEST_PATH_IMAGE005
；m为中低压断路器的故障总数，a为常数系数，
Figure 405625DEST_PATH_IMAGE006
为中低压断路器应对第i个故障的分合闸操作的时长，
Figure 57186DEST_PATH_IMAGE007
为中低压断路器应对第i个故障的分合闸操作的准确概率，
Figure 102502DEST_PATH_IMAGE008
为合闸驱动绕组和分闸驱动绕组的最优驱动时间，
Figure 82001DEST_PATH_IMAGE009
为最优驱动电流，
Figure 630794DEST_PATH_IMAGE010
为中低压断路器在第i个故障中流过的电流。
7.根据权利要求6所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，其特征在于，所述多目标构建的具体方法包括：
将所述灵敏度、准确度利用最小化修正分别获得
Figure 718836DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 985869DEST_PATH_IMAGE012
；
将
Figure 184769DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 588069DEST_PATH_IMAGE012
联合生成目标函数为
Figure 909329DEST_PATH_IMAGE013
。
8.根据权利要求7所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，其特征在于，所述步骤S102包括：
求解所述目标函数获得的最优驱动电流和最优驱动时间为一个Pareto解集；
线性标定所述灵敏度和准确度构建适应度函数，利用适应度函数在所述Pareto解集选取出目标函数的唯一的最优解，将所述最优解作为最优驱动电流和最优驱动时间。
9.根据权利要求7所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，其特征在于，
所述适应度函数的计算公式为：
Figure 663658DEST_PATH_IMAGE014
，其中，
Figure 400670DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 924055DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 353899DEST_PATH_IMAGE017
为常数系数，
Figure 392263DEST_PATH_IMAGE018
为扰动因子，
Figure 932965DEST_PATH_IMAGE019
。
10.根据权利要求9所述的永磁体可移动式中低压断路器驱动方法，其特征在于，
所述利用适应度函数在所述Pareto解集选取出目标函数的唯一的最优解，包括：
依次计算Pareto解集中所有解的适应度值，并选取最高适应度对应的解作为目标函数的唯一最优解。
CN202110841275.8A 2021-07-26 2021-07-26 一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法 Active CN113299527B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110841275.8A CN113299527B (zh) 2021-07-26 2021-07-26 一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110841275.8A CN113299527B (zh) 2021-07-26 2021-07-26 一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113299527A true CN113299527A (zh) 2021-08-24
CN113299527B CN113299527B (zh) 2021-11-12

Family

ID=77330878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110841275.8A Active CN113299527B (zh) 2021-07-26 2021-07-26 一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113299527B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0436448A1 (fr) * 1990-01-05 1991-07-10 Merlin Gerin Relais électromagnétique polarisé par un aimant permanent
CN1129845A (zh) * 1994-10-11 1996-08-28 通用电气公司 断路器远距离闭合控制器
CN101908447A (zh) * 2009-06-08 2010-12-08 三菱电机株式会社 电路断路器
CN201673852U (zh) * 2010-05-18 2010-12-15 湖北网安科技有限公司 户外高压永磁机构固封真空断路器
EP3373319A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-12 LSIS Co., Ltd. Circuit breaker with instant trip mechanism
CN113130266A (zh) * 2021-04-20 2021-07-16 广东电网有限责任公司 一种断路器分合闸线圈的保护系统及断路器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0436448A1 (fr) * 1990-01-05 1991-07-10 Merlin Gerin Relais électromagnétique polarisé par un aimant permanent
CN1129845A (zh) * 1994-10-11 1996-08-28 通用电气公司 断路器远距离闭合控制器
CN101908447A (zh) * 2009-06-08 2010-12-08 三菱电机株式会社 电路断路器
CN201673852U (zh) * 2010-05-18 2010-12-15 湖北网安科技有限公司 户外高压永磁机构固封真空断路器
EP3373319A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-12 LSIS Co., Ltd. Circuit breaker with instant trip mechanism
CN113130266A (zh) * 2021-04-20 2021-07-16 广东电网有限责任公司 一种断路器分合闸线圈的保护系统及断路器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
范立云 等: "高速电磁阀动态响应的多目标优化", 《哈尔滨工程大学学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113299527B (zh) 2021-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201975320U (zh) 永磁斥力机构
CN202695280U (zh) 一种敞开式单稳态永磁操动机构
CN113299527B (zh) 一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置及方法
KR102316659B1 (ko) 수동 폐쇄 보조 제어 메커니즘
CN102339696B (zh) 具有选择性保护的断路器
CN205645723U (zh) 可实现短路保护的可控电磁脱扣器
US20240006139A1 (en) High-voltage direct-current magnetic latching relay with sensitive response
KR100994971B1 (ko) 초전도 스위치
CN201503828U (zh) 电磁脱扣器
CN102737917A (zh) 过电流保护用断路器
CN103560057A (zh) 一种单稳态永磁机构
CN201252069Y (zh) 断路器双向磁控驱动装置
CN101256919B (zh) 非对称并激式双稳态永磁操动机构
CN201638760U (zh) 继电器
CN100573774C (zh) 选择性保护开关
EP2136382B1 (en) Apparatus for automatic disconnection of current limiter
CN201332056Y (zh) 一种用于真空断路器的永磁直线推力操动机构
Chen et al. Design of a novel energy-saving contactor using two-phase magnetic material
CN204407275U (zh) 断路器的过电流保护装置
CN117476396B (zh) 一种柱上断路器用快速操作机构及其柱上断路器
CN202473726U (zh) 一种户外高压交流真空重合器
CN203242559U (zh) 一种真空断路器的永磁操动机构
CN203536336U (zh) 一种单稳态永磁机构
CN210091976U (zh) 一种基于半硬磁的换相开关
CN221057252U (zh) 调压变压器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant