CN116825575A - 一种双断口真空断路装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双断口真空断路装置，属于真空开关技术领域，所述装置包括：第一真空灭弧室和第二真空灭弧室，以及分别与所述第一真空灭弧室和所述第二真空灭弧室连接的传动模块，所述装置还包括：合闸驱动电路、分闸驱动电路、第二互感器及相控控制模块，所述相控控制模块用于控制所述合闸驱动电路停止向所述传动模块输出所述合闸驱动力，以及控制所述分闸驱动电路开始向所述传动模块输出所述分闸驱动力。通过本发明所提供的装置应用在电网设备的投切中，即可以实现双断口真空断路装置的自取能与智能化选相操作，也可以避免双断口真空断路装置故障或负载电流开断过程易发生延迟击穿的现象。

Description

一种双断口真空断路装置

技术领域

本发明属于真空开关技术领域，具体涉及一种双断口真空断路装置。

背景技术

快速真空开关相比传统采用电磁、永磁、弹簧等操动机构驱动的真空开关而言，具有分闸时间短、分散性低等显著优势，具有与电力电子开关可相比拟的精准操动特性。

然而，目前的快速真空开关产品在分合闸储能电容器充电方面仍然依赖市电供能，无法实现在运行过程中自行为储能电容器充电的功能，这限制了其在更复杂工况领域的应用拓展。此外，由于无法实现自取能，快速真空开关在某些应用中对地绝缘的技术要求较高，增加了制造成本。因此，当前快速真空开关产品面临的技术问题，亟需解决。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种双断口真空断路装置，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

本申请实施例，提供了一种双断口真空断路装置，所述装置包括：第一真空灭弧室和第二真空灭弧室，以及分别与所述第一真空灭弧室和所述第二真空灭弧室连接的传动模块，所述传动模块用于控制所述第一真空灭弧室和所述第二真空灭弧室的合闸和分闸；

其中，所述装置还包括：

合闸驱动电路，用于向所述传动模块输出合闸驱动力，以控制所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的合闸；

分闸驱动电路，用于向所述传动模块输出分闸驱动力，以控制所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的分闸；

第一互感器，连接到所述第一真空灭弧室，用于在所述第一真空灭弧室和所述第二真空灭弧室合闸时，感应流过所述第一真空灭弧室的电流；其中，所述第一互感器的电流输出端分别与所述合闸驱动电路和所述分闸驱动电路的输入端电连接，用于将感应到的所述电流，输出至所述合闸驱动电路与所述分闸驱动电路进行电能存储；

第二互感器，连接到所述第二真空灭弧室，用于检测流过所述第二真空灭弧室的电流；

相控控制模块，所述相控控制模块的输入端与所述第二互感器电连接，输出端分别与所述合闸驱动电路与所述分闸驱动电路的控制端连接，用于在流过所述第二真空灭弧室的所述电流超过预设电流时，控制所述合闸驱动电路停止向所述传动模块输出所述合闸驱动力，以及控制所述分闸驱动电路开始向所述传动模块输出所述分闸驱动力。

可选地，所述合闸驱动电路包括：第一储能单元、第一开关单元及合闸线圈，其中，所述第一储能单元、所述第一开关单元及所述合闸线圈依次串接至所述合闸驱动电路中；

所述第一储能单元用于所述电能存储，所述第一开关单元在导通状态下，所述第一储能单元存储的电能释放至所述合闸线圈中，以产生用于控制所述传动模块的所述合闸驱动力；

所述分闸驱动电路包括：第二储能单元、第二开关单元及分闸线圈；其中，所述第二储能单元、所述第二开关单元及所述分闸线圈依次串接至所述分闸驱动电路中；

所述第二储能单元用于所述电能存储，所述第二开关单元在导通状态下，所述第二储能单元存储的所述电能释放至所述分闸线圈中，以产生用于控制所述传动模块的所述分闸驱动力。

可选地，所述传动模块包括：剪型传动装置、绝缘拉杆及斥力机构传动件；其中，

所述剪型传动装置的第一端与所述第一真空灭弧室的动导电杆侧机械连接，所述剪型传动装置的第二端与所述第二真空灭弧室的所述动导电杆侧机械连接，所述剪型传动装置的第三端与所述绝缘拉杆的一端机械连接；

所述绝缘拉杆的另一端与所述斥力机构传动件机械连接，所述斥力机构传动件位于所述合闸线圈与所述分闸线圈之间。

可选地，所述装置还包括：触头弹簧和/或双稳弹簧；其中：

所述触头弹簧安装于所述剪型传动装置与所述第一真空灭弧室之间，以及所述剪型传动装置与所述第二真空灭弧室之间，用于降低所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的分闸时间；

所述双稳弹簧安装于所述绝缘拉杆的杆身两侧，用于降低所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的分闸时间。

可选地，所述装置还包括：整流模块，所述整流模块的输入端与所述第一互感器电连接，输出端分别与所述合闸驱动电路和所述分闸驱动电路的输入端电连接；

所述整流模块，用于将所述第一互感器感应到的电流进行整流后，输出给所述合闸驱动电路与所述分闸驱动电路进行电能存储。

可选地，所述整流模块为全桥整流电路或半桥整流电路。

可选地，所述相控控制模块中存储有短路故障快速辨识算法、故障电流过零点预测算法，以及容性或感性负载电流零点预测算法中的至少一种算法。

可选地，所述第一互感器的安装位置为所述第一真空灭弧室的绝缘外壳侧、静导电端侧及所述动导电杆侧中的任意一侧；

所述第二互感器安装位置为所述第二真空灭弧室的所述绝缘外壳侧、所述静导电端侧及所述动导电杆侧中的任意一侧。

可选地，所述第一互感器为供能式电流互感器，所述第二互感器为检测电流互感器。

可选地，所述第一开关单元与所述第二开关单元分别为可控晶闸管、绝缘栅双极型晶体管及绝缘栅控制型晶闸管中的至少一种电子开关器件。

通过本发明所提供的装置，主要包括以下优点：

1、实现双断口真空断路器分合闸的自取能充电。通过第一互感器感应流过第一真空灭弧室的电流，并将电流通过整流模块，传输至合闸驱动电路与分闸驱动电路中进行存储，在双断口真空断路器需要进行分闸时，通过自取存储在分闸驱动电路中的电能，可以实现自取能充电，进而控制第一真空灭弧室与第二真空灭弧室的分闸或分闸动作。

在快速双断口真空断路器需要进行合闸时，通过获取存储在合闸驱动电路中的电能来控制第一真空灭弧室与第二真空灭弧室的合闸动作。

2、实现短路故障电流的相控短燃弧快速开断。通过第二互感器提供精准的电流检测信号，配合相控控制模块发出控制指令作用在合闸驱动电路与分闸驱动电路，能够实现短路故障电流的相控短燃弧快速开断。

3、精确控制容性和感性负载的投切过程，拓展应用领域。通过相控控制模块中存储的算法，可精确控制容性和感性负载的投切过程，此外还可作为模块化单元，通过串并联组合实现更高电压等级、更大开断电流和更高额定同流的应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的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本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种双断口真空断路装置的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种真空灭弧室合分闸位置的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种双断口真空断路装置的原理示意图；

图4是本申请实施例提供的一种触头弹簧和双稳弹簧安装位置的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种短路故障电流长燃弧时间开断电流波形的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种容性和感性负载电流相控长燃弧时间开断电流波形的示意图；

图7是本申请实施例提供的一种电流互感器的安装位置的示意图；

附图标记说明：

101-第一真空灭弧室；102-第二真空灭弧室；103-传动模块；104-合闸驱动电路；105-分闸驱动电路；106-第一互感器；107-第二互感器；108-相控控制模块；109-整流模块；110-触头弹簧；111-双稳弹簧；1031-剪型传动装置；1032-绝缘拉杆；1033-斥力机构传动件；1041-第一储能单元；1042-第一开关单元；1043-合闸线圈；1044-第一二极管；1051-第二储能单元；1052-第二开关单元；1053-分闸线圈；1054-第二二极管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

当快速真空开关作为线路断路器，实现电网短路的保护，或者无功补偿电容器组、并联电抗器的选相投切时，一方面可大幅降低系统短路故障的切除时间，提升系统运行的暂态稳定性，提高系统断面的输送容量，加速源-网-荷-储的快速互动；另一方面，可降低电容器组真空投切时，出现的合闸高频涌流，降低弧后重击穿概率，同时可降低并联电抗器真空开断时，出现的高频复燃以及复燃过电压等问题，提高设备运行的安全水平。

现阶段快速真空开关产品分合闸储能电容器充电，大多依赖市电供能，部分输电等级高电压快速真空开关及快速真空开关型输配电装置，如252kV/2500A-40kA、363kV/5000A-63kA敞开式快速真空断路器，以及750kV快速开关型经济型限流器，已能实现绝缘平台低压侧电动机驱动发电机对高压侧快速开关装置的供能。然而，上述供能技术仍然无法实现快速真快开关运行过程中分合闸储能电容器的自取能，限制了快速真空开关向更复杂工况领域的应用拓展，如将配电电压等级的快速真空断路器，采用悬浮电位应用于110kV及以上输电线路的保护，甚或用于750kV换流站滤波器投切时，在确保断口绝缘耐压水平满足应用需求时，若快速真空断路器可实现分合闸储能电容器的自取能，将大幅降低开关设备对地绝缘的技术要求，大幅降低其制造成本，也是真空开关实现110kV及以上更高电压等级应用的解决思路。

参照图1，图1是本申请实施例提供的一种双断口真空断路装置的示意图，所述装置包括：第一真空灭弧室101、第二真空灭弧室102、传动模块103、合闸驱动电路104、分闸驱动电路105、第一互感器106、第二互感器107及相控控制模块108。

第一真空灭弧室101和第二真空灭弧室102，以及分别与所述第一真空灭弧室101和所述第二真空灭弧室102连接的传动模块103，所述传动模块103用于控制所述第一真空灭弧室101和所述第二真空灭弧室102的合闸和分闸。

其中，所述装置还包括：

合闸驱动电路104，用于向所述传动模块103输出合闸驱动力，以控制所述第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102的合闸。

分闸驱动电路105，用于向所述传动模块103输出分闸驱动力，以控制所述第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102的分闸。

第一互感器106，连接到所述第一真空灭弧室101，用于在所述第一真空灭弧室101和所述第二真空灭弧室102合闸时，感应流过所述第一真空灭弧室101的电流；其中，所述第一互感器105的电流输出端分别与所述合闸驱动电路104与所述分闸驱动电路105的输入端电连接，用于将感应到的所述电流，输出至所述合闸驱动电路104与所述分闸驱动电路105进行电能存储。

第二互感器107，连接到所述第二真空灭弧室102，用于检测流过所述第二真空灭弧室102的电流。

相控控制模块108，其输入端与所述第二互感器107电连接，输出端分别与所述合闸驱动电路104与所述分闸驱动电路105的控制端连接，用于在流过所述第二真空灭弧室102的所述电流超过预设电流时，控制所述合闸驱动电路105停止向所述传动模块输出所述合闸驱动力，以及控制所述分闸驱动电路103开始向所述传动模块输出所述分闸驱动力。

在本实施例中，第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102的主要作用是在开断电流或断开电路时，迅速将电弧引导到真空环境中，并通过灭弧措施将电弧迅速熄灭，以保证设备的正常运行和可靠性。

参照图2，图2是本申请实施例提供的一种真空灭弧室合分闸位置的示意图，图中展示了第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102的合闸位置与分闸位置，分闸位置以第一真空灭弧室101来阐述，第一真空灭弧室101的左侧为静导电端侧，右侧为动导电杆侧，1011是指第一真空灭弧室101此时处于分闸状态，即静导电端侧与动导电杆侧的触头分开，同理地，1021是指第一真空灭弧室101处于分闸状态。假设第一真空灭弧室101的静导电端侧连接电源，第二真空灭弧室102的静导电端连接负载，当电源给负载提供的电流出现故障时，通过控制传动模块103，就可以使第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102就会分闸，断开电源与负载的连接，防止故障电流烧毁负载。

分闸位置以第一真空灭弧室101来阐述，第一真空灭弧室101的左侧为静导电端侧，右侧为动导电杆侧，1012是指第一真空灭弧室101此时处于合闸状态，即静导电端侧与动导电杆侧的触头接触，同理地，1022是指第一真空灭弧室101处于合闸状态。假设第一真空灭弧室101的静导电端侧连接电源，第二真空灭弧室102的静导电端连接负载，当电源需要给负载提供的电流时，通过控制传动模块103，就可以使第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102合闸，导通电源与负载的连接，负载就会获取电流可靠运行。

传动模块103的一端连接第一真空灭弧室101的动导杆侧，另一端连接第二真空灭弧室102的动导杆侧，在受到分闸驱动力或合闸驱动力的驱动作用下，控制第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102的分闸或和合闸。

第一互感器106套接在第一真空灭弧室101的动导杆侧与传动模块103之间连接杆上，第一互感器106用于感应流过第一灭弧室101的电流，起到一个外部电源的作用给合闸驱动电路104与分闸驱动电路105提供电能。

第二互感器107套接在第二真空灭弧室102的动导杆侧与传动模块103之间连接杆上，第一互感器106也可以与第二互感器107的位置进行交换位置套接安装。

第二互感器107用于感应检测流过第二灭弧室的电流，当检测到电流为故障电流时，将故障电流传输至相控控制模块108。

相控控制模块108再发出对应的控制指令，作用在合闸驱动电路104上，关闭合闸驱动电路104的放电回路，作用在分闸驱动电路105上，导通合闸驱动电路104的放电回路。

此时，由于合闸驱动电路104关闭放电回路，就会禁止向传动模块103输出合闸驱动力，控制分闸驱动电路105开启放电回路，就会向传动模块103输出合闸驱动力，用来控制第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102的分闸。

分闸驱动力是传动模块103受到分闸驱动电路105产生的向下的电磁斥力，使第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102同时分闸。

合闸驱动力是传动模块103受到分闸驱动电路105产生的向上的电磁斥力，可以推动传动模块105向上运动，使第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102同时合闸。

在一种优选的实施例中，装置中还包括：整流模块109，所述整流模块109的输入端与所述第一互感器106电连接，输出端分别与所述合闸驱动电路104与所述分闸驱动电路105的输入端电连接。

所述整流模块109，用于将所述第一互感器106感应到的电流进行整流后，输出给所述合闸驱动电路104与所述分闸驱动电路105进行电能存储。

下面结合图3，对整流模块的作用进行一个阐述，整流模块的作用在于是将第一互感器感应的电流进行转化，在实际中，感应的电流一般为交流电，整流模块可以将交流转化为直流电，最后将直流电输出至第一储能单元与第二储能单元分别进行电能存储。

在本实施例中，结合图3，图3是本申请实施例提供的一种双断口真空断路装置的原理示意图，以40.5kV双断口相控双断口真空断路装置为例进行详细说明，其中第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102均采用额定电压24kV的真空灭弧室，额定触头开距为15mm。

在第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102在合闸运行状态时，第一互感器感应流过第一真空灭弧室的电流，并将该电流通过整流模块109导入至第一储能单元1041与第二储能单元1042进行充电，第一储能单元1041与第二储能单元1042进行电能存储，第一储能单元1041与第二储能单元1051为储能电容。

与此同时，在第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102在合闸运行状态时，第二互感器107传输检测流过第二真空灭弧室102的电流，并传输至相控控制模块108。

若传输至相控控制模块108的电流是故障电流，相控控制模块108可以根据内部存储的算法，或者外部的控制指令，向第一开关单元1042与第二开关单元1052发送控制指令，控制第一开关单元1041的闭合，关闭合闸驱动电路104的放电回路，第二开关单元1052导通，开启分闸驱动电路105的放电回路，从而实现传动模块103在在分闸线圈1053电磁斥力的作用下，带动串联的第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102执行故障电流的选相分断操作。

此外，在第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102在合闸运行状态时，还可以当双断口真空断路装置执行容性或感性负载的分断时，为确保断路器开断负载电流后触头间隙具有较高的绝缘强度，相控控制模块108依据第二互感器107检测到的负载电流信号，判断负载电流的过零点，并结合双断口真空断路装置分闸时间参量，指令其以较长的燃弧时间进行容性或感性负载电流的分断操作，具体操作同传输至相控控制模块108的电流是故障电流相同，在此不再赘述。

通过本发明提供的装置引用在电网设备的投切中，不仅可实现双断口真空断路装置，分合闸储能电容器的自取能充电，同时也可为双断口真空断路装置短路故障电流相控短燃弧快速开断、容性和感性负载的精准相控投切，提供精准的电流检测信号。

此外，当采用电位悬浮的方案，应用于110kV及以上电压等级时，通过分合闸储能电容器的自取能技术，只需考虑双断口真空断路装置高电位正常和故障工况下的断口绝缘耐压水平，便于采用低电压等级的真空开关，解决高电压线路可靠控制与保护问题，可拓展应用场景。

在一种优选的实施例中，结合图1与图3，在合闸驱动电路104包括：第一储能单元1041、第一开关单元1042及合闸线圈1043，其中，所述第一储能单元1041、所述第一开关单元1042及所述合闸线圈1043依次串接至所述合闸驱动电路104中。

所述第一储能单元1041用于所述电能存储，所述第一开关单元1042在导通状态下，所述第一储能单元1041存储的电能释放至所述合闸线圈1043中，以产生用于控制所述传动模块103的所述合闸驱动力。

所述分闸驱动电路105包括：第二储能单元1051、第二开关单元1052及分闸线圈1053；其中，所述第二储能单元1051、所述第二开关单元1052及所述分闸线圈1053依次串接至所述分闸驱动电路105中。

所述第二储能单元1051用于所述电能存储，所述第二开关单元1052在导通状态下，所述第二储能单元1051存储的所述电能释放至所述分闸线圈1053中，以产生用于控制所述传动模块103的所述分闸驱动力。

下面结合图3，对合闸驱动电路104与分闸驱动电路105的工作原理进行详细的阐述，在第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102在合闸运行状态时，第一储能单元1041就会进行电能存储。下面将具体结合图3进行详细的原理阐述：

在第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102需要进行合闸时，第一开关单元1042就会收接收到相控控制模块108发出的导通指令，第二开关单元1052就会接收到相控控制模块发出的关断指令，此时合闸驱动电路104的放电回路就会导通，分闸驱动电路105的放电回路就会关断，第一储能单元1041中存储的电能就会通过第一开关单元1042，流入合闸线圈1043中，合闸线圈1043就会产生电磁斥力作用在产生用于控制所述传动模块103的所述合闸驱动力，作用在传动模块103上，使传动模块103执行合闸动作，使第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102同时合闸。

在第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102需要进行分闸时，第二开关单元1052就会收接收到相控控制模块108发出的导通指令，第一开关单元1042就会接收到相控控制模块108发出的关断指令，此时分闸驱动电路105的放电回路就会导通，合闸驱动电路104的放电回路就会关断，第二储能单元1051中存储的电能就会通过第二开关单元1052，流入分闸线圈1053中，分闸线圈1053就会产生电磁斥力作用在产生用于控制所述传动模块103的所述分闸驱动力，作用在传动模块103上，使传动模块103执行分闸动作，使第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102同时分闸。

此外，合闸驱动电路104中设置有第一二极管1044，分闸驱动电路105中设置有第二二极管1054，第一二极管1044与第二二极管1054都用于电流的导流。

在一种优选的实施例中，结合图1与图3，所述传动模块103包括：剪型传动装置1031、绝缘拉杆1032及斥力机构传动件1033；其中，所述剪型传动装置1031的第一端与所述第一真空灭弧室101的动导电杆侧机械连接，所述剪型传动装置1031的第二端与所述第二真空灭弧室102的所述动导电杆侧机械连接，所述剪型传动装置1031的第三端与所述绝缘拉杆1032的一端机械连接。

所述绝缘拉杆1032的另一端与所述斥力机构传动件1033机械连接，所述斥力机构传动件1032位于所述合闸线圈1043与所述分闸线圈1053之间。

绝缘拉杆1032受合闸线圈1043与所述分闸线圈1053产生的电磁斥力，进而推动传动模块103执行合闸动作或分闸动作。

在一种优选的实施例中，参照图4，图4是本申请实施例提供的一种触头弹簧和双稳弹簧安装位置的示意图，结合图3，所述装置还包括：触头弹簧110和/或双稳弹簧111；其中：所述触头弹簧110安装于所述剪型传动装置1031与所述第一真空灭弧室101之间，以及所述剪型传动装置1031与所述第二真空灭弧室102之间，用于降低所述第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102的分闸时间；所述双稳弹簧111安装于所述绝缘拉杆1032的杆身两侧，用于降低所述第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102的分闸时间。

在本实施例中，为确保双断口真空断路装置灭弧室具有所需的触头压力，对于40.5kV双断口真空断路装置而言，由于其额定电流为2000A，额定短路开断电流为31.5kV，因此触头压力需要3200N即可满足断路器触头压力需求，本实施方案中采用刚度为1066N/m的串联碟簧，当超行程为3mm时即可满足要求，由于在进行合闸时，从微观的角度来看，合闸的两个触头接触面并不是完全接触，但是一旦接触，剪型传动装置1031将不再进行运动，此时就需要触头弹簧110或者双稳弹簧111，继续施加弹簧压力，由于传动系统为刚性部件连接，剪型传动装置1031还可以继续进行合闸动作，在满足第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102具有所需的触头压力的同时，也可大幅降低第一真空灭弧室101与所述第二真空灭弧室102处于分闸状态下的分闸时间。

本实施例中触头弹簧110和双稳弹簧111可以同时安装在本实施例提供的双断口真空断路装置中，也可以只安装触头弹簧110或双稳弹簧111中的任一装置，都可以达到降低分闸时间的目的。

在一种优选的实施例中，所述整流模块109为全桥整流电路或半桥整流电路。

在本实施例中，结合图3，整流模块106可以为全桥整流电路，也可以为半桥整流电路，当第一储能单元1041或第二储能单元1042上的电压充至额定操作电压时，整流模块109可以断开充电回路，停止充电。

当检测到电容器电压跌落至可靠操动的下限电压时，整流模块109关合充电回路，开始补充第一储能单元1041或第二储能单元1051上的电压；同时，整流模块106的工作模式，可以采用优先进行第二储能单元1051，再进行第一储能单元1041充电。

在一种优选的实施例中，所述相控控制模块108中存储有短路故障快速辨识算法、故障电流过零点预测算法，以及容性或感性负载电流零点预测算法中的至少一种算法。

在本实施例中，参照图5，图5是本申请实施例提供的一种短路故障电流长燃弧时间开断电流波形的示意图；相控控制模块依据短路故障辨识算法和故障电流零点预测算法，结合双断口真空断路装置分闸时间参量，指令其以较短的燃弧时间执行短路故障的分断操作，进而实现第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室进行分闸操作。

其中，短路故障快速辨识算法，依据第一互感器提供的精准电流测量信号，可采用小波变换的方法或电流曲率的方法，进行电流检测信号的处理，通过检测小波分解分量的突变信息，快速辨识短路故障电流；本实施方案中，具体采用了小波变换的故障电流快速辨识算法，利用小波包dB4分解分量，可在短路故障发生后0.5±0.01ms内实现短路故障的快速辨识。

故障电流过零点预测算法，是一种采用变窗长的长短期记忆神经网络结合卡尔曼滤波算法那和最小二乘法相融合的预测算法。长短期记忆神经网络算法，可实现短窗长条件下短路故障电流零点的快速预测，但其预测精度受模型训练充裕度的影响；卡尔曼滤波算法和最小二乘法，可实现中长采用窗条件下，故障电流过零点的精准预测。各算法的融合原理为：当长短期记忆网路预判到电流过零点距故障起始点的时间小于或等于7.5ms时，由于考虑双断口真空断路装置分闸时间和短燃弧开断时间需要至少4.5ms，以及零点预测时间3.0ms，因此断路器难以在该条件下实现开断，则直接进行下个零点的预测，并调整采用窗长，以期获得更精准的零点预测结果；当长短期记忆网路预判到电流过零点距故障起始点的时间大于7.5ms且小于或等于13ms时，考虑卡尔曼滤波算法与最小二乘法的预测特点，调整采用窗长为6ms，并启用卡尔曼滤波算法；当长短期记忆网路预判到电流过零点距故障起始点的时间＞13ms时，直接调整采样窗长为10ms，并启用最小二乘法进行故障电流零点的精准预测。

参照图6，图6是本申请实施例提供的一种短路故障电流长燃弧时间开断电流波形的示意图，当双断口真空断路装置执行容性或感性负载的分断时，为确保断路器开断负载电流后触头间隙具有较高的绝缘强度，相控控制模块依据第二互感器检测到的负载电流信号，判断负载电流的过零点，并结合双断口真空断路装置分闸时间参量，指令其以较长的燃弧时间进行容性或感性负载电流的分断操作，进而实现第一真空灭弧室101与第二真空灭弧室102进行分闸操作。

其中，容性或感性负载电流零点预测算法，可采用频率计算的方法，获得负载电流实时频率特征，预测后续各个电路过零点；同时，也可在相控控制模块108中通过硬件比较电路，实现容性或感性负载电流零点的预测。本具体实施方案中，应用软件算法，识别正常工作条件下，各周波工频负载电流频率。

由于容性或感性负载的投切，并不像短路故障电流零点检测的快速性要求，对断路器分闸时间并无过高要求，因此可实现负载电流零点精准预测。

通过上述的算法，在需要分闸时，可以更快或更可靠的进行分闸，此外相控控制模块，所述相控控制模块的内部控制电路版的地电位采用悬浮电位，可避免第二互感器107感应高电压，导致相控控制模块108因高电位差而发生绝缘击穿损坏。

在一种优选的实施例中，所述第一互感器106的安装位置为所述第一真空灭弧室101的绝缘外壳侧、静导电端侧及所述动导电杆侧中的任意一侧；

所述第二互感器107安装位置为所述第二真空灭弧室102的所述绝缘外壳侧、所述静导电端侧及所述动导电杆侧中的任意一侧。

在本实施例中，参照图7，图7是本申请实施例提供的一种电流互感器的安装位置的示意图，每一个真空灭弧室都包括：绝缘外壳侧、静导电端侧、动导电杆侧，从图中可知1061、1062、1063均为第一互感器106的不同安装位置，套接安装位置分别为第一真空灭弧室101的动导电杆侧、绝缘外壳侧、静导电端侧；1071、1072、1073均为第二互感器107的不同安装位置，套接安装位置分别为第二真空灭弧室102的动导电杆侧、绝缘外壳侧、静导电端侧。

此外，第一互感器106与第二互感器107的安装位置互不影响，根据需要也可以将第一互感器106与第二互感器107的位置进行互换，只要不直接接触即可，也可将第一互感器106安装于第一真空灭弧室101的动导电杆侧，第二互感器107安装于第一真空灭弧室101的静导电端侧，本实施例不做限定。

在一种优选的实施例中，所述第一互感器106为供能式电流互感器，所述第二互感器107为检测电流互感器。

在本实施例中，第一互感器106采用无氧铜绕组、匝数较少的供能式电流互感器，确保双断口真空断路装置正常闭合运行状态下，第一互感器106可提供足够高的充电功率。

第二互感器107可采用无氧铜绕组测量用的检测电流互感器，确保输送给相控控制模块108的电流检测信号具有较高的精准度。第一互感器106与第二互感器107可以通过真空环氧浇铸的方法，实现互感器线圈的绝缘密封。

此外，本实施例中整流模块109与相控控制模块108的内部电子电路版上的电位采用悬浮电位，可避免第一互感器106与第一互感器107感应高电压，导致整流模块109与相控控制模块108因高电位差而发生绝缘击穿损坏。

在一种优选的实施例中，所述第一开关单元1042与所述第二开关单元1052分别为可控晶闸管、绝缘栅双极型晶体管及绝缘栅控制型晶闸管中的至少一种电子开关器件。

在本实施例中，结合图3，由于第一储能单元1041与第二储能单元1051采用的电容进行存储，假设为4mF的电容，分合闸线圈匝数为30匝，当第一充电电压为800V时，其放电电流的峰值可达15kA，那么采用额定参数为20kA的可控晶闸管，关于绝缘栅双极型晶体管与绝缘栅控制型晶闸管的选择可以根据实际的情况进行选择，本实施例不做限定。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的装置的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，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、装置、物品或者终端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、装置、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、装置、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种双断口真空断路装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种双断口真空断路装置，其特征在于，所述装置包括：第一真空灭弧室和第二真空灭弧室，以及分别与所述第一真空灭弧室和所述第二真空灭弧室连接的传动模块，所述传动模块用于控制所述第一真空灭弧室和所述第二真空灭弧室的合闸和分闸；

其中，所述装置还包括：

合闸驱动电路，用于向所述传动模块输出合闸驱动力，以控制所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的合闸；

分闸驱动电路，用于向所述传动模块输出分闸驱动力，以控制所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的分闸；

第一互感器，连接到所述第一真空灭弧室，用于在所述第一真空灭弧室和所述第二真空灭弧室合闸时，感应流过所述第一真空灭弧室的电流；其中，所述第一互感器的电流输出端分别与所述合闸驱动电路和所述分闸驱动电路的输入端电连接，用于将感应到的所述电流，输出至所述合闸驱动电路与所述分闸驱动电路进行电能存储；

第二互感器，连接到所述第二真空灭弧室，用于检测流过所述第二真空灭弧室的电流；

相控控制模块，所述相控控制模块的输入端与所述第二互感器电连接，输出端分别与所述合闸驱动电路与所述分闸驱动电路的控制端连接，用于在流过所述第二真空灭弧室的所述电流超过预设电流时，控制所述合闸驱动电路停止向所述传动模块输出所述合闸驱动力，以及控制所述分闸驱动电路开始向所述传动模块输出所述分闸驱动力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述合闸驱动电路包括：第一储能单元、第一开关单元及合闸线圈，其中，所述第一储能单元、所述第一开关单元及所述合闸线圈依次串接至所述合闸驱动电路中；

所述第一储能单元用于所述电能存储，所述第一开关单元在导通状态下，所述第一储能单元存储的电能释放至所述合闸线圈中，以产生用于控制所述传动模块的所述合闸驱动力；

所述分闸驱动电路包括：第二储能单元、第二开关单元及分闸线圈；其中，所述第二储能单元、所述第二开关单元及所述分闸线圈依次串接至所述分闸驱动电路中；

所述第二储能单元用于所述电能存储，所述第二开关单元在导通状态下，所述第二储能单元存储的所述电能释放至所述分闸线圈中，以产生用于控制所述传动模块的所述分闸驱动力。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传动模块包括：剪型传动装置、绝缘拉杆及斥力机构传动件；其中，

所述剪型传动装置的第一端与所述第一真空灭弧室的动导电杆侧机械连接，所述剪型传动装置的第二端与所述第二真空灭弧室的所述动导电杆侧机械连接，所述剪型传动装置的第三端与所述绝缘拉杆的一端机械连接；

所述绝缘拉杆的另一端与所述斥力机构传动件机械连接，所述斥力机构传动件位于所述合闸线圈与所述分闸线圈之间。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：触头弹簧和/或双稳弹簧；其中：

所述触头弹簧安装于所述剪型传动装置与所述第一真空灭弧室之间，以及所述剪型传动装置与所述第二真空灭弧室之间，用于降低所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的分闸时间；

所述双稳弹簧安装于所述绝缘拉杆的杆身两侧，用于降低所述第一真空灭弧室与所述第二真空灭弧室的分闸时间。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：整流模块，所述整流模块的输入端与所述第一互感器电连接，输出端分别与所述合闸驱动电路和所述分闸驱动电路的输入端电连接；

所述整流模块，用于将所述第一互感器感应到的电流进行整流后，输出给所述合闸驱动电路与所述分闸驱动电路进行电能存储。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流模块为全桥整流电路或半桥整流电路。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相控控制模块中存储有短路故障快速辨识算法、故障电流过零点预测算法，以及容性或感性负载电流零点预测算法中的至少一种算法。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一互感器的安装位置为所述第一真空灭弧室的绝缘外壳侧、静导电端侧及所述动导电杆侧中的任意一侧；

所述第二互感器安装位置为所述第二真空灭弧室的所述绝缘外壳侧、所述静导电端侧及所述动导电杆侧中的任意一侧。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一互感器为供能式电流互感器，所述第二互感器为检测电流互感器。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一开关单元与所述第二开关单元分别为可控晶闸管、绝缘栅双极型晶体管及绝缘栅控制型晶闸管中的至少一种电子开关器件。