CN117423559B - 一种快速开关电磁斥力机构 - Google Patents

一种快速开关电磁斥力机构 Download PDF

Info

Publication number
CN117423559B
CN117423559B CN202311734799.2A CN202311734799A CN117423559B CN 117423559 B CN117423559 B CN 117423559B CN 202311734799 A CN202311734799 A CN 202311734799A CN 117423559 B CN117423559 B CN 117423559B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
switching
discharging
energy storage
storage capacitor
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.)
Active
Application number
CN202311734799.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117423559A (zh
Inventor
贾乐
张振兴
陈高翔
陈凯
李晓飞
李毅
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.)
China XD Electric Co Ltd
Xian XD High Voltage Apparatus Co Ltd
Original Assignee
China XD Electric Co Ltd
Xian XD High Voltage Apparatus 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 China XD Electric Co Ltd, Xian XD High Voltage Apparatus Co Ltd filed Critical China XD Electric Co Ltd
Priority to CN202311734799.2A priority Critical patent/CN117423559B/zh
Publication of CN117423559A publication Critical patent/CN117423559A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117423559B publication Critical patent/CN117423559B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electromagnet
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00001—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the display of information or by user interaction, e.g. supervisory control and data acquisition systems [SCADA] or graphical user interfaces [GUI]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • H02J13/00017—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus using optical fiber
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00036—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission

Abstract

本发明属于直流输电技术领域，公开了一种快速开关电磁斥力机构，包括：斥力盘、分闸斥力线圈、合闸斥力线圈、绝缘拉杆、触发器、控制器和供能系统；控制器包括中央处理模块、模拟量高速采集及录波模块、第一光纤通讯模块、第二光纤通讯模块、以太网调试模块、光控晶闸管驱动模块和运行状态显示模块；触发器包括合闸操作回路和分闸操作回路；其中，合闸操作回路、分闸操作回路均包括充电放电模块、电容电压低速采集模块和光控晶闸管。本发明技术方案，采用模块化设计，可大大提升产品运行可靠性；采用光控晶闸管进行触发操作，可解决现有技术存在的传导干扰和辐射干扰导致触发器误触发动作的技术问题。

Description

一种快速开关电磁斥力机构
技术领域
本发明属于直流输电技术领域，特别涉及一种快速开关电磁斥力机构。
背景技术
在直流输电工程中，受端一般采用常规直流串联柔性直流的方式，以实现大容量输电和灵活功率消纳；其中，当交流侧出现故障时，柔直母线上会快速出现过电压和能量积聚，需要并联可自恢复消能装置系统作为系统故障泄能通道，以有效保护柔性直流换流阀组安全，防止电力系统停止运行等工况。
现有技术中，上述的可自恢复消能装置系统中，可自恢复消能装置与触发间隙（也即可控避雷器触发开关）、快速开关（也即可控避雷器K旁路开关）并联；其中，在收到触发命令后，快速开关在可自恢复消能装置系统中间隙失效的前提下，能够快速可靠关合，并将可自恢复消能装置受控元件部分旁路，通过可自恢复消能装置固定元件部分限制可自恢复消能装置残压，大幅提高可自恢复消能装置吸收冗余能量能力，迅速恢复绝缘要求。进一步解释性的，上述的快速开关是一种用于交、直流系统的毫秒级快速关合开关，常与间隙开关并联作为快速控制或保护开关。
快速开关的操作机构是电磁斥力机构，触发器和控制器是电磁斥力机构的重要组成部分，控制器和触发器的可靠稳定在快速开关分合闸操作过程中至关重要；原理解释性的，控制器用于接收可控消能装置控保系统发出的触发指令，判断电磁斥力机构本体具备触通条件时发送触发指令信号给触发器，触发储能电容对斥力线圈放电形成脉冲电流，该脉冲电流在斥力线圈周围产生脉冲磁场；斥力盘由于脉冲磁场的作用形成感应涡流，涡流方向与斥力线圈中的电流方向相反，在斥力线圈和斥力盘间产生巨大的电磁斥力，推动斥力盘高速运动，从而完成分闸或合闸操作；另外，控制器通过对触发器内部的储能电容电压采集，实现对储能电容的充电和监测，并将储能电容电压监测状态实时报送给可控消能装置控保系统。
在直流输电工程中，快速开关运行环境复杂，实现快速开关快速完成分合闸操作以及长期稳定安全可靠运行并非那么顺利；其中，一方面，控制器和触发器安装位置距离快速开关本体侧非常近，而快速开关本体上带有大电流大电压，控制器和触发器长期处于电磁严重污染的环境中，在快速开关分合过程中的瞬态干扰容易引起电子设备损坏和开关误动作；另一方面，在快速开关设备停止运行或者调试检修时，要保证操作人员在开关设备尤其是触发器内部储能电容无电压的情况下进行操作。
鉴于上述陈述，现有技术方案尚存在的技术问题主要包括：
1）目前控制器采用一体化设计，由主控中央处理器电路（CPU电路）、储能电容电压采样电路、储能电容充电电路、晶闸管触发电路组成并集成到一块印制电路板（PCB板）上；然而，控制器采用一块PCB板完成所有功能，在控制器内部某一功能出问题或者需要进行功能升级时，需要将整个PCB板进行拆卸更换，维修难度大且效率低，大大降低了产品运行可靠性；
2）触发器内部集成储能电容、电控晶闸管、电阻、整流桥、变压器等电子器件，触发器和控制器之间通过电信号线进行连接；然而，触发器与控制器处于强电磁干扰环境中，触发器与控制器之间的电信号线数量多且距离长，容易受到快速开关设备运行过程中和分合闸操作过程中的辐射干扰和传导干扰，从而导致通信异常；
3）快速开关的分合闸操作是靠电磁斥力机构斥力盘的高速运动产生的，而电磁斥力机构斥力盘的高速运动是靠储能电容放电形成脉冲电流并产生脉冲磁场来完成的，控制储能电容的触发放电至关重要，现有技术方案中都是使用电控晶闸管控制储能电容放电，而电控晶闸管安装于触发器内部，与控制器距离远，且使用电信号线进行连接通信，电控晶闸管及信号线容易受到触发器内部的辐射干扰和传导干扰，造成晶闸管误触发动作，给快速开关造成安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速开关电磁斥力机构，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，采用模块化设计，可大大提升产品运行可靠性；另外，采用光控晶闸管进行触发操作，可解决现有技术存在的传导干扰和辐射干扰导致触发器误触发动作的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种快速开关电磁斥力机构，包括：斥力盘、分闸斥力线圈、合闸斥力线圈、绝缘拉杆、触发器、控制器和供能系统；
所述控制器包括中央处理模块、模拟量高速采集及录波模块、第一光纤通讯模块、第二光纤通讯模块、以太网调试模块、光控晶闸管驱动模块和运行状态显示模块；
所述触发器包括合闸操作回路和分闸操作回路；其中，所述合闸操作回路、所述分闸操作回路均包括充电放电模块、电容电压低速采集模块和光控晶闸管；
其中，所述中央处理模块分别与所述模拟量高速采集及录波模块、所述第一光纤通讯模块、所述第二光纤通讯模块、所述以太网调试模块、所述光控晶闸管驱动模块和所述运行状态显示模块光纤通信连接，用于完成采样控制、数字滤波、命令解析、参数配置、数据组包；所述第一光纤通讯模块用于与可控消能装置的控保系统进行光纤通信，接收控保系统的触发命令以及向控保系统、录波系统发送数据；所述以太网调试模块用于控制器调试时与上位机软件进行光纤通信，进行储能电容的充放电控制、校准储能电容电压误差以及查看通信状态和数据；所述光控晶闸管驱动模块用于与所述触发器内的光控晶闸管光纤通信连接，接收所述中央处理模块的触发命令并向光控晶闸管发送导通命令；所述第二光纤通讯模块用于与所述触发器内的充电放电模块进行光纤通信；所述运行状态显示模块用于显示控制器运行正常或故障告警状态；所述模拟量高速采集及录波模块用于对储能电容电压的40MHz频率采样，并基于采集数据进行故障记录和分析；所述合闸操作回路、所述分闸操作回路中，所述电容电压低速采集模块与所述充电放电模块光纤通信连接，用于对储能电容电压的10kHz的频率采样，实现储能电容的充电数据、放电数据监测并传送给所述充电放电模块；所述充电放电模块用于通过所述第二光纤通讯模块接收电容充电、放电命令，实现储能电容的充电、放电。
本发明的进一步改进在于，所述光控晶闸管驱动模块包括：光纤接收器M1、多谐振荡器U1、高速率功率MOSFET驱动器U2、脉冲激光器D1和MOSFET器件TR1；其中，
所述光纤接收器M1用于接收所述中央处理模块发送的光触发信号并转化成数字信号，并将所述数字信号输出至所述多谐振荡器U1；
所述多谐振荡器U1多用于将接收的数字信号转化成脉冲信号，并将所述脉冲信号输出至所述高速率功率MOSFET驱动器U2；
所述高速率功率MOSFET驱动器U2用于产生驱动信号并输出，以控制所述MOSFET器件TR1的导通；
所述脉冲激光器D1用于在所述MOSFET器件TR1处于导通状态时，产生激光脉冲并输出，以控制所述触发器内合闸操作回路或者分闸操作回路中的光控晶闸管导通。
本发明的进一步改进在于，所述光控晶闸管驱动模块具体包括：型号为HFBR-2412TZ的光纤接收器M1、型号为HEF4528B的多谐振荡器U1、型号为TC4427的高速率功率MOSFET驱动器U2、型号为SPLPL90ST的脉冲激光器D1、型号为1N4007的第一反并联二极管D2和第二反并联二极管D3、电阻R2、电阻R3、2R/2W的限流电阻R4和限流电阻R5以及型号为IRF540Z的MOSFET器件TR1；其中，
所述光纤接收器M1、所述多谐振荡器U1、所述高速率功率MOSFET驱动器U2、所述电阻R2、所述电阻R3、所述MOSFET器件TR1、所述脉冲激光器D1、所述限流电阻R4以及所述限流电阻R5依次串联连接；其中，所述光纤接收器M1的信号输出端接入到所述多谐振荡器U1的第一通道的低输入端口/1A，所述多谐振荡器U1的第一通道的高输入端口1B用于接GND，所述多谐振荡器U1的第一通道的输出端口1Q接入所述高速率功率MOSFET驱动器U2的第一通道的输入端口INA；所述高速率功率MOSFET驱动器U2的第一通道输出端口OUTA、所述电阻R2、所述电阻R3依次串联连接；所述第二反并联二极管D3反并联到所述电阻R2上，所述电阻R3另一端用于接GND；所述限流电阻R5、所述限流电阻R4串联连接，所述限流电阻R4的自由端接所述脉冲激光器D1的正端，所述第一反并联二极管D2反并联到所述脉冲激光器D1上，所述脉冲激光器D1的负端连接所述MOSFET器件TR1的D端，所述MOSFET器件TR1的G端接到所述电阻R2与所述电阻R3之间，所述MOSFET器件TR1的S端用于接GND。
本发明的进一步改进在于，所述光控晶闸管驱动模块中，
所述光纤接收器M1用于接DC5V供电；
所述多谐振荡器U1、所述高速率功率MOSFET驱动器U2用于接DC15V供电；
所述多谐振荡器U1的第一通道的输入清除直接输入端口/1CD用于接入DC15V；
所述限流电阻R5的自由端用于接DC15V。
本发明的进一步改进在于，所述合闸操作回路中，
端口S1、端口S2组成AC220V电源端口；
空气开关Q1串联接入所述AC220V电源端口，用于控制电源的闭合和断开；
充电放电模块CF1的输入端接所述空气开关Q1，输出端接工频变压器T1的原边，所述工频变压器T1的副边接入整流桥UR1；
所述整流桥UR1的负端接地，正端按顺序依次串联连接合闸储能电容充电电阻R1、光控晶闸管SCR1、合闸斥力线圈S13；
合闸储能电容C1接到所述合闸储能电容充电电阻R1的输出端与接地点之间；合闸储能电容续流电阻R2串联接入到所述光控晶闸管SCR1的输出端和接地点之间。
本发明的进一步改进在于，所述合闸操作回路还包括：晶闸管保护用二极管D1和晶闸管保护用避雷器MOV1；
所述晶闸管保护用二极管D1、所述晶闸管保护用避雷器MOV1用于作为保护器件并联到所述光控晶闸管SCR1上。
本发明的进一步改进在于，所述分闸操作回路中，
端口S1、端口S2组成AC220V电源端口；
空气开关Q2串联接入所述AC220V电源端口上，用于控制电源的闭合和断开；
充放电模块CF2的输入端接所述空气开关Q2，输出端接工频变压器T2的原边，所述工频变压器T2的副边接入整流桥UR2；
所述整流桥UR2的负端用于接地，正端按顺序依次串联连接分闸储能电容充电电阻R4、光控晶闸管SCR2、脉冲变压器T3、脉冲变压器回流电阻R6、分闸斥力线圈S15；
分闸储能电容C2接到所述分闸储能电容充电电阻R4的输出端与接地点之间；所述脉冲变压器回流电阻R6串联接入所述脉冲变压器T3的副边上。
本发明的进一步改进在于，所述分闸操作回路还包括：晶闸管保护用二极管D2和晶闸管保护用避雷器MOV2；
所述晶闸管保护用二极管D2、所述晶闸管保护用避雷器MOV2用于作为保护器件并联到所述光控晶闸管SCR2上。
本发明的进一步改进在于，还包括：
放电装置，所述放电装置包括合闸操作回路中储能电容放电回路和分闸操作回路中储能电容放电回路；其中，
所述合闸操作回路中储能电容放电回路中，端口S3用于接入DC24V+，端口S4用于接入DC24V-，所述端口S3经继电器FJ1的常开触点、继电器FJ2的线圈与所述端口S4连接；所述合闸操作回路中的储能电容的正端与放电电阻R3连接，所述放电电阻R3的另一端经所述继电器FJ2的常开触点后接地；其中，在设备停止工作后或者需要检修时，所述合闸操作回路中的充电放电模块控制所述继电器FJ1触点吸合，所述继电器FJ2线圈带电并触点吸合，所述合闸操作回路中的储能电容经所述放电电阻R3后接地，以实现快速放电；
所述分闸操作回路中储能电容放电回路中，端口S8用于接入DC24V+，端口S9用于接入DC24V-，所述端口S8经继电器FJ3的常开触点、继电器FJ4的线圈与所述端口S9连接；所述分闸操作回路中的储能电容的正端与放电电阻R5连接，所述放电电阻R5的另一端经所述继电器FJ4的常开触点后接地；其中，在设备停止工作后或者需要检修时，所述分闸操作回路中的充电放电模块控制所述继电器FJ3触点吸合，所述继电器FJ4线圈带电并触点吸合，所述分闸操作回路中的储能电容经所述放电电阻R5后接地，以实现快速放电。
本发明的进一步改进在于，所述控制器放置于第一独立机箱，所述触发器放置于第二独立机箱；其中，
所述中央处理模块的主芯片采用型号为XC3SD3400A的FPGA芯片；
所述以太网调试模块采用AFBR-5803AQZ模块；
所述模拟量高速采集及录波模块采用型号为LTC2192IUKG的模数转换芯片；
所述电容电压低速采集模块采用型号为AD7606BSTZ的模数转换芯片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的快速开关电磁斥力机构，采用模块化设计方案，模块间采用光纤连接进行通信，大大降低了触发器内强电磁干扰对信号线的电磁干扰，保证通信稳定性；各模块均能够独立工作，可根据产品需求灵活增减和升级，单独模块出现故障对其他模块运行无影响，其他模块可正常工作，可实现故障模块快速更换，大大提升产品运行可靠性。本发明中，采用光控晶闸管进行触发操作，主要由光控晶闸管驱动模块和光控晶闸管组成，光控晶闸管驱动模块和光控晶闸管之间通过光纤连接，避免了信号线上的传导干扰和辐射干扰导致的触发器误触发动作问题。
本发明中，公开了快速开关分合闸操作储能电容放电回路拓扑结构，通过充电放电模块实现远程控制储能电容放电操作；其中，当设备停止运行后实现自动对储能电容放电，或者需要调试检修时，通过上位机远程控制储能电容放电。本发明技术方案，无需操作人员近距离进行手动操作，保证了开关设备和操作人员的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中，触发器和控制器的结构示意图；
图2是本发明实施例中，光控晶闸管驱动模块原理示意图；
图3是本发明实施例中，快速开关分合闸操作储能电容放电回路拓扑结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明实施例提供的一种快速开关电磁斥力机构，包括：斥力盘、分闸斥力线圈、合闸斥力线圈、绝缘拉杆、触发器、控制器、供能系统和放电装置；其中，斥力盘、分闸斥力线圈、合闸斥力线圈、绝缘拉杆组成电磁斥力机构的传动部分；触发器、控制器、供能系统和放电装置组成电磁斥力机构的控制部分。
解释性的，在电磁斥力机构的传动部分中，分闸斥力线圈和合闸斥力线圈分别固定安装于斥力盘两侧，斥力盘可分别向分闸斥力线圈方向和合闸斥力线圈方向高速移动，斥力盘上连接绝缘拉杆，斥力盘的高速移动带动绝缘拉杆运动，实现电磁斥力机构的分合闸操作。其中，在分闸操作时，预先储能的分闸电容（位于触发器的内部）对分闸斥力线圈放电形成脉冲电流，该脉冲电流在分闸斥力线圈周围产生脉冲磁场，斥力盘由于脉冲磁场的作用形成感应涡流，涡流方向与分闸斥力线圈中的电流方向相反，在分闸斥力线圈和斥力盘间产生巨大的电磁斥力，推动斥力盘高速运动，从而带动绝缘拉杆运动完成分闸操作；在合闸操作时，预先储能的合闸电容（位于触发器的内部）对合闸斥力线圈放电形成脉冲电流，该脉冲电流在合闸斥力线圈周围产生脉冲磁场，斥力盘由于脉冲磁场的作用形成感应涡流，涡流方向与合闸斥力线圈中的电流方向相反，在合闸斥力线圈和斥力盘间产生巨大的电磁斥力，推动斥力盘高速运动，从而带动绝缘拉杆运动完成合闸操作。
解释性的，在电磁斥力机构的控制部分中，供能系统用于对触发器和控制器进行供能；控制器用于接收上层可控自恢复消能装置控保系统的触发命令，具备触通条件时发送触发指令给触发器，控制上述的分闸或合闸操作，并上传机构的监测信息等数据。
请参阅图1，本发明实施例技术方案的改进在于，控制部分采用模块化设计，主要由中央处理模块、模拟量高速采集及录波模块、第一光纤通讯模块、第二光纤通讯模块、以太网调试模块、光控晶闸管驱动模块、运行状态显示模块、电容电压低速采集模块和充电放电模块组成；其中，中央处理模块、模拟量高速采集及录波模块、第一光纤通讯模块、第二光纤通讯模块、以太网调试模块、光控晶闸管驱动模块、运行状态显示模块等模块组成控制器，放置在一个独立机箱里；电容电压低速采集模块和充电放电模块放置在触发器机箱里；控制器和触发器内的模块通过光纤连接通信。
进一步解释性的，中央处理模块同时与模拟量高速采集及录波模块、第一光纤通讯模块、第二光纤通讯模块、以太网调试模块、光控晶闸管驱动模块、运行状态显示模块等通过光纤连接通信，完成采样控制、数字滤波、命令解析、参数配置、数据组包等功能；第一光纤通讯模块用于和可控消能装置控保系统进行光纤通信，接收控保系统的触发命令以及向控保系统和录波系统实时发送数据；以太网调试模块用于控制器调试时与上位机软件进行光纤连接，可进行储能电容的充放电控制、校准储能电容电压误差和查看通信状态和数据；光控晶闸管驱动模块用于与触发器内的光控晶闸管通过光纤连接进行通信，接收中央处理模块的触发命令并向光控晶闸管发送导通命令；第二光纤通讯模块用于与触发器内的充电放电模块之间的通信；运行状态显示模块用于显示控制器运行正常或故障告警等状态；模拟量高速采集及录波模块用于对储能电容电压模拟量的40MHz频率采样，采集数据进行故障记录和分析；电容电压低速采集模块与充电放电模块光纤通信连接，用于对储能电容电压的10kHz的频率采样，完成储能电容的充电与放电数据监测并将数据传送给充电放电模块；充电放电模块与控制器内的第二光纤通讯模块通过光纤连接，接收控制器的电容充电与放电命令，控制储能电容的充电以及放电。
本发明实施例改进的技术方案中，触发器由分闸操作回路和合闸操作回路两部分组成；其中，所述合闸操作回路包括第一充电放电模块、第一电容电压低速采集模块、AC220V供电电源、供电电源控制用空气开关、工频变压器、整流桥、合闸储能电容、合闸储能电容充电电阻、第一光控晶闸管、晶闸管保护用二极管、晶闸管保护用避雷器、合闸储能电容续流电阻、合闸斥力线圈等器件；所述分闸操作回路包括：第二充电放电模块、第二电容电压低速采集模块、AC220V供电电源、供电电源控制用空气开关、工频变压器、整流桥、分闸储能电容、分闸储能电容充电电阻、第二光控晶闸管、晶闸管保护用二极管、晶闸管保护用避雷器、脉冲变压器、脉冲变压器回流电阻、分闸斥力线圈等器件。进一步解释性的，触发器内分闸操作回路或合闸操作回路中的电容电压低速采样模块和充电放电模块组成触发操作控制部分，通过与控制器光纤通信连接实现对分合闸储能电容电压的采样、数据处理与充放电控制，其他器件组成触发操作执行部分，接收触发操作控制部分的命令完成分合闸储能电容的充放电与分合闸操作。
本发明实施例中，放电装置由分闸操作回路中储能电容放电回路和合闸操作回路中储能电容放电回路组成；其中，合闸操作回路中储能电容放电回路由第一充电放电模块、真空继电器、放电电阻，DC24V电源模块（解释性的，输入AC220V，输出DC24V）等组成；分闸操作回路中储能电容放电回路由第二充电放电模块、真空继电器、放电电阻，DC24V电源模块（解释性的，输入AC220V，输出DC24V）等组成。进一步解释性的，在分合闸储能电容放电回路中，分合闸储能电容与真空继电器常开触点串联连接后接地，触发器内的充电放电模块控制真空继电器线圈得电后常开触点闭合，从而使分合闸储能电容完成放电；实现在设备停止运行后实现自动对分合闸储能电容放电，或者调试检修前，通过上位机远程控制分合闸储能电容放电。
本发明实施例技术方案的工作原理解释，控制器用于接收上层可控自恢复消能装置控保系统的触发命令，并在快速开关电磁斥力机构具备触通条件时发送触发指令给触发器，以触发储能电容对分合闸斥力线圈放电形成脉冲电流，此脉冲电流在分合闸斥力线圈周围产生脉冲磁场，斥力盘由于脉冲磁场的作用形成感应涡流，涡流方向与分合闸斥力线圈中的电流方向相反；分合闸斥力线圈和斥力盘间产生巨大的电磁斥力，推动斥力盘高速运动，从而完成分合闸操作；另外，控制器基于对触发器内的储能电容的电压采集，实现对储能电容的充电和监测；供能系统用于给触发器和控制器进行供能；另外，放电装置是为确保触发器检修调试安全而设置的，分合闸储能电容各有一套放电回路，在分合闸储能电容放电回路中，分合闸储能电容与真空继电器常开触点串联连接后接地，触发器内的充电放电模块控制真空继电器线圈得电后常开触点闭合，从而使分合闸储能电容完成放电，实现在设备停止运行后自动对分合闸储能电容放电，或者调试检修前，通过上位机远程控制分合闸储能电容放电。
请参阅图2，图2示出了光控晶闸管驱动模块的原理；本发明实施例具体示例性的，所述光控晶闸管驱动模块包括：光纤接收器M1（示例性的，型号HFBR-2412TZ）、多谐振荡器U1（示例性的，型号HEF4528B）、高速率功率MOSFET驱动器U2（示例性的，型号TC4427）、脉冲激光器D1（示例性的，型号SPLPL90ST）、第一反并联二极管D2（示例性的，型号1N4007）、第二反并联二极管D3（示例性的，型号1N4007）、MOSFET器件TR1（示例性的，型号IRF540Z）、限流电阻R4（示例性的，2R/2W）和限流电阻R5（示例性的，2R/2W）；
其中，光纤接收器M1、多谐振荡器U1、高速率功率MOSFET驱动器U2、电阻R2、电阻R3、MOSFET器件TR1、脉冲激光器D1、限流电阻R4、限流电阻R5按顺序串联连接；光纤接收器M1使用DC5V供电，多谐振荡器U1、高速率功率MOSFET驱动器U2使用DC15V供电，多谐振荡器U1的第一通道的输入清除直接输入端口/1CD接入DC15V；光纤接收器M1的信号输出端接入到多谐振荡器U1的第一通道的低输入端口/1A，多谐振荡器U1的第一通道的高输入端口1B接GND，多谐振荡器U1的第一通道的输出端口1Q接入高速率功率MOSFET驱动器U2的第一通道的输入端口INA，高速率功率MOSFET驱动器U2的第一通道输出端口OUTA按顺序串联接电阻R2、电阻R3，第二反并联二极管D3反并联到电阻R2上，电阻R3另一端接GND；限流电阻R5、限流电阻R4作为脉冲激光器的限流电阻，串联连接，限流电阻R5另一端接DC15V，限流电阻R4另一端接脉冲激光器D1的正端，第一反并联二极管D2反并联到脉冲激光器D1上，脉冲激光器D1的负端连接MOSFET器件TR1的D端，MOSFET器件TR1的G端接到R2与R3之间，MOSFET器件TR1的S端接GND。
本发明实施例原理解释性的，光纤接收器HFBR-2412TZ用于接收所述中央处理模块发送的光触发信号并转化成数字信号，输出数字信号至多谐振荡器HEF4528B的引脚/1A；多谐振荡器HEF4528B用于将数字信号转化成脉冲信号并通过引脚1Q输出到高速率功率MOSFET驱动器TC4427的引脚INA；高速率功率MOSFET驱动器TC4427用于产生MOSFET的驱动信号并通过引脚OUTA输出，以控制功率MOSFET器件IRF540Z的导通；其中，在功率MOSFET器件IRF540Z处于导通状态时，脉冲激光器SPLPL90ST流过较大电流，产生激光脉冲输出；光控晶闸管驱动模块和光控晶闸管通过光纤连接，光控晶闸管驱动模块产生的激光脉冲输出给光控晶闸管，从而控制光控晶闸管的导通。进一步解释性的，图2中的R1～R6均为电阻，C1～C4均为电容。
请参阅图3，本发明实施例中，触发器采用两套触发回路，分别实现分闸操作和合闸操作；其中，
合闸操作回路包括：AC220V供电电源、空气开关Q1、充电放电模块CF1、工频变压器T1、整流桥UR1、合闸储能电容C1、合闸储能电容充电电阻R1、光控晶闸管SCR1、晶闸管保护用二极管D1、晶闸管保护用避雷器MOV1、合闸储能电容续流电阻R2、合闸斥力线圈S13等器件组成；
分闸操作回路包括：AC220V供电电源、空气开关Q2、充电放电模块CF2、工频变压器T2、整流桥UR2、分闸储能电容C2、分闸储能电容充电电阻R4、光控晶闸管SCR2、晶闸管保护用二极管D2、晶闸管保护用避雷器MOV2、脉冲变压器T3、脉冲变压器回流电阻R6、分闸斥力线圈S15等器件组成。
具体解释性的，FJ1、FJ3为常开继电器，IGBT1、IGBT2为电容充电控制用IGBT，T1、T2为440:4400工频变压器，UR1、UR2为整流桥，R1、R4为储能电容充电电阻，R3、R5为放电电阻；C1为合闸储能电容，C2为分闸储能电容，D1、D2为保护用二极管，MOV1、MOV2为晶闸管保护用避雷器，SCR1、SCR2为光控晶闸管，R2为合闸储能电容续流电阻，T3为2：n（n＞2）脉冲变压器，R6为脉冲变压器回流电阻，FJ2、FJ4为真空继电器，DM1为电磁斥力机构的传动部分，S13为合闸斥力线圈，S14为斥力盘，S15为分闸斥力线圈，S16为绝缘拉杆。
本发明实施例中，合闸操作回路各器件的连接关系如图3所示；其中，端口S1、S2组成AC220V电源端口，空气开关Q1串联接入AC220V电源端口，用于控制电源的闭合和断开；充电放电模块CF1的输入端接空气开关Q1，输出端接工频变压器T1的原边，工频变压器T1的副边接入整流桥UR1；整流桥UR1的负端接地，正端按顺序串联连接合闸储能电容充电电阻R1（解释性的，合闸储能电容C1的充电电阻）、光控晶闸管SCR1、合闸斥力线圈S13，合闸储能电容C1接到合闸储能电容充电电阻R1的输出端与接地点之间；合闸储能电容续流电阻R2串联接入到光控晶闸管SCR1输出端和接地点之间；另外，晶闸管保护用二极管D1、晶闸管保护用避雷器MOV1作为保护器件并联到光控晶闸管SCR1上。
本发明实施例中，分闸操作回路各器件的连接关系如图3所示；其中，端口S1、S2组成AC220V电源端口，空气开关Q2串联接入AC220V电源端口上，用于控制电源的闭合和断开；充放电模块CF2的输入端接空气开关Q2，输出端接工频变压器T2的原边，工频变压器T2的副边接入整流桥UR2，整流桥UR2的负端接地，正端按顺序串联连接分闸储能电容充电电阻R4（解释性的，分闸储能电容C2的充电电阻）、光控晶闸管SCR2、脉冲变压器T3、脉冲变压器回流电阻R6、分闸斥力线圈S15；分闸储能电容C2接到分闸储能电容充电电阻R4的输出端与接地点之间；脉冲变压器回流电阻R6作为脉冲变压器T3回流电阻串联接入脉冲变压器T3的副边上；另外，晶闸管保护用二极管D2、晶闸管保护用避雷器MOV2作为保护器件并联到光控晶闸管SCR2上。
基于上述改进，本发明实施例技术方案的快速开关分合闸操作原理具体如下：
合闸操作控制原理包括：端口S1与S2之间接AC220V工频输入电压，充电放电模块CF1中的IGBT1控制输入电压的通断来实现合闸储能电容C1的充放电，当电容电压值低于门限值（示例性的，可选额定电压的95%），控制IGBT1导通给电容充电，当电压达到标定值后，停止充电。输入电压经T1升压、UR1整流后，给合闸储能电容C1充电至标定电压值，控制器接收到控保系统的触发命令，具备触发条件后，控制光控晶闸管SCR1导通，合闸储能电容C1对合闸斥力线圈S13放电形成脉冲电流，该电流在合闸斥力线圈S13周围产生脉冲磁场，斥力盘S14由于脉冲磁场的作用形成感应涡流，涡流方向与合闸斥力线圈S13中的电流方向相反，在合闸斥力线圈S13和斥力盘S14间产生巨大的电磁斥力，推动斥力盘S14高速运动完成合闸操作；
分闸操作控制原理包括：端口S1与S2之间接AC220V工频输入电压，充电放电模块CF2中的IGBT2控制输入电压的通断来实现分闸储能电容C2的充放电，当电容电压值低于门限值（示例性的，可选额定电压的95%），控制IGBT2导通给电容充电，当电压达到标定值后，停止充电。输入电压经T2升压、UR2整流后，给分闸储能电容C2充电至标定电压值，控制器接收到控保系统的触发命令，具备触发条件后，控制光控晶闸管SCR2导通，分闸储能电容C2经脉冲变压器T3原边放电，在脉冲变压器副边形成高压触发脉冲，对分闸斥力线圈S15放电形成脉冲电流，该电流在分闸斥力线圈S15周围产生脉冲磁场，斥力盘S14由于脉冲磁场的作用形成感应涡流，涡流方向与斥力线圈S15中的电流方向相反，在斥力线圈S15和斥力盘S14间产生巨大的电磁斥力，推动斥力盘S14高速运动完成分闸操作。
本发明实施例中，触发器合闸操作回路中，储能电容放电回路由充电放电模块CF1、真空继电器FJ2、放电电阻R3、DC24V电源模块（解释性的，输入AC220V，输出DC24V）等组成；其中，当设备停止工作后或者需要检修时，控制器通过控制充电放电模块CF1中的继电器FJ1导通来实现远程控制电容放电回路；端口S3接入DC24V+，端口S4接入DC24V-，充电放电模块CF1控制继电器FJ1触点吸合，FJ2线圈带电，FJ2触点吸合，合闸储能电容C1经过放电电阻R3后接地，实现电容快速放电。
本发明实施例中，触发器分闸操作回路中，储能电容放电回路由充电放电模块CF2、真空继电器FJ4、放电电阻R5，DC24V电源模块（解释性的，输入AC220V，输出DC24V）等组成；其中，当设备停止工作后或者需要检修时，控制器通过控制充电放电模块CF2中的继电器FJ3导通来实现远程控制电容放电回路；端口S8接入DC24V+，端口S9接入DC24V-，CF2控制继电器FJ3触点吸合，FJ4线圈带电，FJ4触点吸合，分闸储能电容C2经过放电电阻R5后接地，实现电容快速放电。
原理解释性的，在快速开关设备停止运行后以及在调试检修时，需要对触发器内部储能电容进行放电以达到无电压的情况；解释性的，此处指的储能电容放电与分合闸操作对储能电容触发放电是两种不同的放电形式，分合闸操作对储能电容触发放电是使用光控晶闸管在毫秒级时间内完成对储能电容的快速放电，此处的储能电容放电是使用真空继电器在秒级时间内完成对储能电容放电。现有技术中的储能电容放电回路多为将放电回路装置就近安装于触发器上，需要操作人员手动进行放电操作，无法远程对储能电容进行放电，存在较大安全隐患。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案中，控制器用于控制触发器内的储能电容触发放电，分别实现在分闸斥力线圈和合闸斥力线圈中形成脉冲电流并产生脉冲磁场，斥力盘在脉冲磁场的作用下形成感应涡流，涡流方向与斥力线圈中的电流方向相反，在斥力线圈和斥力盘间产生巨大的电磁斥力，推动斥力盘高速运动，从而完成分合闸操作。本发明实施例提供的技术方案，采用模块化设计，各模块均可独立工作，可根据产品需求灵活增减和升级；单独模块出现故障对其他模块运行无影响，其他模块可正常工作，可实现故障模块快速更换，能够大大提升产品运行可靠性。本发明实施例进一步优选的方案中，中央处理模块、模拟量高速采集及录波模块、第一光纤通讯模块、第二光纤通讯模块、以太网调试模块、光控晶闸管驱动模块和运行状态显示模块组成控制器，放置在一个独立机箱里；另外，触发器放置在另外一个独立机箱里；其中，控制器和触发器的各个相关模块通过光纤连接通信。本发明实施例具体示例性的，中央处理模块的主芯片可采用XILINX公司的型号为XC3SD3400A的FPGA芯片；以太网调试模块可采用AVAGO公司的AFBR-5803AQZ模块进行光纤数据收发；模拟量高速采集及录波模块可采用型号为LTC2192IUKG的模数转换芯片进行数据采集；电容电压低速采集模块可采用型号为AD7606BSTZ的模数转换芯片进行数据采集。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案，为提高快速开关分合闸操作的安全性和可靠性，也为便于后期产品升级和维修，采用模块化设计，模块间通过光纤连接进行通信，各模块均可独立工作；触发回路采用光控晶闸管进行触发操作，避免信号线上的传导干扰和辐射干扰而使触发器误触发动作；并特别增加分合闸储能电容放电回路，保证产品检修和调试安全性。具体的，本发明提出了一种光电分离式开关控制器及触发器，包括触发控制原理和分合闸操作拓扑结构；其中，控制器采用模块化设计，模块间采用光纤连接进行通信，各模块均可独立工作，可根据产品需求灵活增减和升级；单独模块出现故障对其他模块运行无影响，其他模块可正常工作，可实现故障模块快速更换，大大提升产品运行可靠性；触发器与控制器之间的信号线采用光纤连接，减少了触发器与控制器之间的电线连接，大大降低信号线上的电磁干扰，提升产品运行可靠性。现有技术方案使用电控晶闸管进行储能电容触发放电，容易造成电信号线产生大的电磁干扰，本发明实施例技术方案使用光控晶闸管，光控晶闸管与光控晶闸管驱动模块之间采用光纤通信，避免在信号线产生传导干扰和辐射干扰而使触发器误触发动作。本发明提出了一种快速开关分合闸操作回路储能电容放电回路拓扑结构，可通过充电放电模块实现远程控制储能电容放电操作；当设备停止运行后实现自动对储能电容放电，或者需要调试检修时，通过上位机远程控制储能电容放电；针对现有技术方案的储能电容放电回路只能手动进行储能电容放电操作，存在较大安全隐患问题，本发明实施例的技术方案采用储能电容放电回路，实现了在开关设备停止运行或者调试检修时能远程控制储能电容放电，保证开关设备和操作人员的安全。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种快速开关电磁斥力机构，包括：斥力盘、分闸斥力线圈、合闸斥力线圈、绝缘拉杆、触发器、控制器和供能系统，其特征在于，
所述控制器包括中央处理模块、模拟量高速采集及录波模块、第一光纤通讯模块、第二光纤通讯模块、以太网调试模块、光控晶闸管驱动模块和运行状态显示模块；
所述触发器包括合闸操作回路和分闸操作回路；其中，所述合闸操作回路、所述分闸操作回路均包括充电放电模块、电容电压低速采集模块和光控晶闸管；
其中，所述中央处理模块分别与所述模拟量高速采集及录波模块、所述第一光纤通讯模块、所述第二光纤通讯模块、所述以太网调试模块、所述光控晶闸管驱动模块和所述运行状态显示模块光纤通信连接，用于完成采样控制、数字滤波、命令解析、参数配置、数据组包；所述第一光纤通讯模块用于与可控消能装置的控保系统进行光纤通信，接收控保系统的触发命令以及向控保系统、录波系统发送数据；所述以太网调试模块用于控制器调试时与上位机软件进行光纤通信，进行储能电容的充放电控制、校准储能电容电压误差以及查看通信状态和数据；所述光控晶闸管驱动模块用于与所述触发器内的光控晶闸管光纤通信连接，接收所述中央处理模块的触发命令并向光控晶闸管发送导通命令；所述第二光纤通讯模块用于与所述触发器内的充电放电模块进行光纤通信；所述运行状态显示模块用于显示控制器运行正常或故障告警状态；所述模拟量高速采集及录波模块用于对储能电容电压的40MHz频率采样，并基于采集数据进行故障记录和分析；所述合闸操作回路、所述分闸操作回路中，所述电容电压低速采集模块与所述充电放电模块光纤通信连接，用于对储能电容电压的10kHz的频率采样，实现储能电容的充电数据、放电数据监测并传送给所述充电放电模块；所述充电放电模块用于通过所述第二光纤通讯模块接收电容充电、放电命令，实现储能电容的充电、放电；
所述光控晶闸管驱动模块包括：光纤接收器M1、多谐振荡器U1、高速率功率MOSFET驱动器U2、脉冲激光器D1和MOSFET器件TR1；其中，所述光纤接收器M1用于接收所述中央处理模块发送的光触发信号并转化成数字信号，并将所述数字信号输出至所述多谐振荡器U1；所述多谐振荡器U1多用于将接收的数字信号转化成脉冲信号，并将所述脉冲信号输出至所述高速率功率MOSFET驱动器U2；所述高速率功率MOSFET驱动器U2用于产生驱动信号并输出，以控制所述MOSFET器件TR1的导通；所述脉冲激光器D1用于在所述MOSFET器件TR1处于导通状态时，产生激光脉冲并输出，以控制所述触发器内合闸操作回路或者分闸操作回路中的光控晶闸管导通；
所述合闸操作回路中，端口S1、端口S2组成AC220V电源端口；空气开关Q1串联接入所述AC220V电源端口，用于控制电源的闭合和断开；充电放电模块CF1的输入端接所述空气开关Q1，输出端接工频变压器T1的原边，所述工频变压器T1的副边接入整流桥UR1；所述整流桥UR1的负端接地，正端按顺序依次串联连接合闸储能电容充电电阻R1、光控晶闸管SCR1、合闸斥力线圈S13；合闸储能电容C1接到所述合闸储能电容充电电阻R1的输出端与接地点之间；合闸储能电容续流电阻R2串联接入到所述光控晶闸管SCR1的输出端和接地点之间；
所述分闸操作回路中，端口S1、端口S2组成AC220V电源端口；空气开关Q2串联接入所述AC220V电源端口上，用于控制电源的闭合和断开；充放电模块CF2的输入端接所述空气开关Q2，输出端接工频变压器T2的原边，所述工频变压器T2的副边接入整流桥UR2；所述整流桥UR2的负端用于接地，正端按顺序依次串联连接分闸储能电容充电电阻R4、脉冲变压器T3的原边、光控晶闸管SCR2，脉冲变压器T3的副边和分闸斥力线圈S15和脉冲变压器回流电阻R6依次串联；分闸储能电容C2接到所述分闸储能电容充电电阻R4的输出端与接地点之间；
还包括：放电装置；所述放电装置包括合闸操作回路中储能电容放电回路和分闸操作回路中储能电容放电回路；其中，所述合闸操作回路中储能电容放电回路中，端口S3用于接入DC24V+，端口S4用于接入DC24V-，所述端口S3经继电器FJ1的常开触点、继电器FJ2的线圈与所述端口S4连接；所述合闸操作回路中的储能电容的正端与放电电阻R3连接，所述放电电阻R3的另一端经所述继电器FJ2的常开触点后接地；其中，在设备停止工作后或者需要检修时，所述合闸操作回路中的充电放电模块控制所述继电器FJ1触点吸合，所述继电器FJ2线圈带电并触点吸合，所述合闸操作回路中的储能电容经所述放电电阻R3后接地，以实现快速放电；所述分闸操作回路中储能电容放电回路中，端口S8用于接入DC24V+，端口S9用于接入DC24V-，所述端口S8经继电器FJ3的常开触点、继电器FJ4的线圈与所述端口S9连接；所述分闸操作回路中的储能电容的正端与放电电阻R5连接，所述放电电阻R5的另一端经所述继电器FJ4的常开触点后接地；其中，在设备停止工作后或者需要检修时，所述分闸操作回路中的充电放电模块控制所述继电器FJ3触点吸合，所述继电器FJ4线圈带电并触点吸合，所述分闸操作回路中的储能电容经所述放电电阻R5后接地，以实现快速放电。
2.根据权利要求1所述的一种快速开关电磁斥力机构，其特征在于，所述光控晶闸管驱动模块具体包括：型号为HFBR-2412TZ的光纤接收器M1、型号为HEF4528B的多谐振荡器U1、型号为TC4427的高速率功率MOSFET驱动器U2、型号为SPLPL90ST的脉冲激光器D1、型号为1N4007的第一反并联二极管D2和第二反并联二极管D3、电阻R2、电阻R3、2R/2W的限流电阻R4和限流电阻R5以及型号为IRF540Z的MOSFET器件TR1；其中，
所述光纤接收器M1、所述多谐振荡器U1、所述高速率功率MOSFET驱动器U2、所述电阻R2、所述电阻R3、所述MOSFET器件TR1、所述脉冲激光器D1、所述限流电阻R4以及所述限流电阻R5依次串联连接；其中，所述光纤接收器M1的信号输出端接入到所述多谐振荡器U1的第一通道的低输入端口/1A，所述多谐振荡器U1的第一通道的高输入端口1B用于接GND，所述多谐振荡器U1的第一通道的输出端口1Q接入所述高速率功率MOSFET驱动器U2的第一通道的输入端口INA；所述高速率功率MOSFET驱动器U2的第一通道输出端口OUTA、所述电阻R2、所述电阻R3依次串联连接；所述第二反并联二极管D3反并联到所述电阻R2上，所述电阻R3另一端用于接GND；所述限流电阻R5、所述限流电阻R4串联连接，所述限流电阻R4的自由端接所述脉冲激光器D1的正端，所述第一反并联二极管D2反并联到所述脉冲激光器D1上，所述脉冲激光器D1的负端连接所述MOSFET器件TR1的D端，所述MOSFET器件TR1的G端接到所述电阻R2与所述电阻R3之间，所述MOSFET器件TR1的S端用于接GND。
3.根据权利要求2所述的一种快速开关电磁斥力机构，其特征在于，所述光控晶闸管驱动模块中，
所述光纤接收器M1用于接DC5V供电；
所述多谐振荡器U1、所述高速率功率MOSFET驱动器U2用于接DC15V供电；
所述多谐振荡器U1的第一通道的输入清除直接输入端口/1CD用于接入DC15V；
所述限流电阻R5的自由端用于接DC15V。
4.根据权利要求1所述的一种快速开关电磁斥力机构，其特征在于，所述合闸操作回路还包括：晶闸管保护用二极管D1和晶闸管保护用避雷器MOV1；
所述晶闸管保护用二极管D1、所述晶闸管保护用避雷器MOV1用于作为保护器件并联到所述光控晶闸管SCR1上。
5.根据权利要求1所述的一种快速开关电磁斥力机构，其特征在于，所述分闸操作回路还包括：晶闸管保护用二极管D2和晶闸管保护用避雷器MOV2；
所述晶闸管保护用二极管D2、所述晶闸管保护用避雷器MOV2用于作为保护器件并联到所述光控晶闸管SCR2上。
6.根据权利要求1所述的一种快速开关电磁斥力机构，其特征在于，所述控制器放置于第一独立机箱，所述触发器放置于第二独立机箱；其中，
所述中央处理模块的主芯片采用型号为XC3SD3400A的FPGA芯片；
所述以太网调试模块采用AFBR-5803AQZ模块；
所述模拟量高速采集及录波模块采用型号为LTC2192IUKG的模数转换芯片；
所述电容电压低速采集模块采用型号为AD7606BSTZ的模数转换芯片。
CN202311734799.2A 2023-12-18 2023-12-18 一种快速开关电磁斥力机构 Active CN117423559B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311734799.2A CN117423559B (zh) 2023-12-18 2023-12-18 一种快速开关电磁斥力机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311734799.2A CN117423559B (zh) 2023-12-18 2023-12-18 一种快速开关电磁斥力机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117423559A CN117423559A (zh) 2024-01-19
CN117423559B true CN117423559B (zh) 2024-03-12

Family

ID=89528712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311734799.2A Active CN117423559B (zh) 2023-12-18 2023-12-18 一种快速开关电磁斥力机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117423559B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042212A (zh) * 2007-04-27 2007-09-26 启攀微电子（上海）有限公司 一种具有输出开路保护功能的串联led驱动控制系统
CN103117188A (zh) * 2013-01-17 2013-05-22 国网智能电网研究院 一种直流断路器用快速开关
EP3243251A1 (en) * 2015-01-06 2017-11-15 Emprimus, LLC Systems and methods for actuating a transformer neutral blocking system
CN109273294A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 平高集团有限公司 一种电磁斥力操动机构及其储能模块、储能装置
CN109545589A (zh) * 2017-09-22 2019-03-29 平高集团有限公司 电磁斥力操动机构及直流开关设备
EP3739706A1 (en) * 2018-09-12 2020-11-18 Shandong Power Equipment Co., Ltd. Control and protection system for mechanical high-voltage direct current circuit breaker, and control method for same
CN115732249A (zh) * 2022-11-25 2023-03-03 杭州布雷科电气有限公司 一种高压真空开关驱动电路
CN117174527A (zh) * 2023-07-18 2023-12-05 天津大学 一种电磁斥力操动机构控制电路、控制方法及电子设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042212A (zh) * 2007-04-27 2007-09-26 启攀微电子（上海）有限公司 一种具有输出开路保护功能的串联led驱动控制系统
CN103117188A (zh) * 2013-01-17 2013-05-22 国网智能电网研究院 一种直流断路器用快速开关
EP3243251A1 (en) * 2015-01-06 2017-11-15 Emprimus, LLC Systems and methods for actuating a transformer neutral blocking system
CN109273294A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 平高集团有限公司 一种电磁斥力操动机构及其储能模块、储能装置
CN109545589A (zh) * 2017-09-22 2019-03-29 平高集团有限公司 电磁斥力操动机构及直流开关设备
EP3739706A1 (en) * 2018-09-12 2020-11-18 Shandong Power Equipment Co., Ltd. Control and protection system for mechanical high-voltage direct current circuit breaker, and control method for same
CN115732249A (zh) * 2022-11-25 2023-03-03 杭州布雷科电气有限公司 一种高压真空开关驱动电路
CN117174527A (zh) * 2023-07-18 2023-12-05 天津大学 一种电磁斥力操动机构控制电路、控制方法及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN117423559A (zh) 2024-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101420116B (zh) 一种智能化集成漏电保护装置
CN109391131B (zh) 一种mmc阀子模块旁路开关驱动装置
CN101369780B (zh) 一种单元串联高压变频器的单元旁路装置及控制方法
CN109245034A (zh) 机械式高压直流断路器控制与保护系统及其控制方法
CN207684680U (zh) 抱闸线圈控制电路、抱闸控制电源设备及电梯
CN106099866A (zh) 具有短信发送功能的断路器操作机构保护装置
CN104953806A (zh) 级联功率单元高压变频器无功耗旁路装置及其控制方法
CN202050245U (zh) 三相智能复合投切装置
CN117423559B (zh) 一种快速开关电磁斥力机构
CN104348142A (zh) 一种功率管过流保护电路
CN201360135Y (zh) 一种智能化集成漏电保护装置
CN104158152A (zh) 一种电机驱动器防护电路及防护方法
CN201584755U (zh) 一种用于变压器中性点隔直流设备的电流合闸装置
CN102999009B (zh) 机床控制电路
CN204258421U (zh) 3kV～10kV双电源切换装置
CN110473724A (zh) 一种中压电力开关自动三相控制系统
CN110148925A (zh) 用于变频器中电机接地故障的保护方法及变频器
CN205596012U (zh) 一种基于dsp+cpld控制的峰值电流限流装置
CN213753969U (zh) 电流互感器二次开路保护电路
CN210958200U (zh) 一种用于静电除尘的脉冲电压控制电路
CN201081848Y (zh) 一种单元串联高压变频器的单元旁路装置
CN108418173A (zh) 一种电弧故障断路器
CN104836189B (zh) 一种可自复位及远程复位的电气保护装置及其方法
CN112909745A (zh) 户外智能高压交流电能管理控制装置
CN2651759Y (zh) 交流三相电监测及用电设备保护器

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