CN205945243U - 一种零过渡过程智能开关控制装置 - Google Patents
一种零过渡过程智能开关控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205945243U CN205945243U CN201620893812.8U CN201620893812U CN205945243U CN 205945243 U CN205945243 U CN 205945243U CN 201620893812 U CN201620893812 U CN 201620893812U CN 205945243 U CN205945243 U CN 205945243U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch
- unit
- zero transition
- input
- real
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/242—Home appliances
Abstract
本实用新型一种零过渡过程智能开关控制装置，设置有开关两端运行数据采集单元、实时数据存储单元、零过渡过程条件检测单元、运行条件设置单元、零过渡过程智能控制单元和开关分合闸驱动单元。通过实时检测开关两端的运行状态和零过渡过程开关合闸和分闸条件，实时智能控制在动态电压和电流的非周期分量接近零条件下，实现开关的动态合闸和分闸。本实用新型可以避免和大幅度控制在开关合闸和分闸过程中产生过电压和过电流；少大功率电气设备频繁启停过程中产生的功率损耗和电压损耗，提高电气设备的工作效率；减少电容器、电缆和空载变压器开关合闸过程中生产的过电流冲击；减少维护成本以及提高开关和电气设备的使用寿命等。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气控制领域，特别涉及一种零过渡过程智能开关控制装置。
背景技术
电力开关合闸和分闸将产生过电压和过电流，对电网和电气设备带来危害，严重影响供用电系统的安全运行和供用电企业的经济效益。随着电力电子技术的发展和大功率电力电子开关器件高压等级和容量的提高以及机械开关的速度和性能的提高，使智能控制电力开关，从而避免和大幅度控制在开关合闸和分闸过程中产生过电压和过电流成为可能。
发明内容
本实用新型通过下述技术方案解决电力开关合闸和分闸过程中引起的上述问题：
一种零过渡过程智能开关控制装置，其特征在于，设置有开关两端运行数据采集单元、实时数据存储单元、零过渡过程条件检测单元、运行条件设置单元、零过渡过程智能控制单元和开关分合闸驱动单元。通过实时检测开关两端的运行状态和零过渡过程开关合闸和分闸条件，实时智能控制在动态电压和电流的非周期分量接近零条件下，实现开关的动态合闸和分闸；各单元连接和交互关系是：
开关两端运行数据采集单元的输入端连接开关两端电源侧和负荷侧的电压互感器和电流互感器，输出端连接实时数据存储单元的输入端；实时数据存储单元的输出和输入端连接零过渡过程条件检测单元的输入和输出端；零过渡过程条件检测单元的另一输出端连接零过渡过程智能控制单元的输入端；零过渡过程智能控制单元的输出和输入端连接实时数据存储单元的输入和输出端；运行条件设置单元的输出端连接零过渡过程智能控制单元的输入端；零过渡过程智能控制单元的输出端连接开关分合闸驱动单元的输入端，开关分合闸驱动单元的输出端连接受控开关。
在上述的一种零过渡过程智能开关控制装置，所述开关分合闸驱动单元包括通过电阻连接的两个光电耦合器；即第一光电耦合器和第二光电耦合器；所述第一光电耦合器的输入端通过一外围拓扑与交流电源连接；第一光电耦合器和第二光电耦合器的输出端通过外围电路与变压器连接。
因此，本实用新型具有如下优点：1、可以避免和大幅度控制在开关合闸和分闸过程中产生过电压和过电流；2、可以避免和大幅度减少大功率电气设备频繁启停过程中产生的功率损耗和电压损耗，提高电气设备的工作效率；3、可以避免和大幅度减少电容器、电缆和空载变压器开关合闸过程中生产的过电流冲击；4、提高供用电系统安全经济运行水平；5、减少维护成本以及提高开关和电气设备的使用寿命等。
附图说明
图1是本实用新型的实施例原理示意图。
图2为晶闸管开关投切电容器无功补偿系统实施例原理示意图
图3为晶闸管开关投切电容器无功补偿系统实施例系统等效电路图。
图4为晶闸管开关投切电容器无功补偿系统实施例系统标准化等效电路图。
图5为开关分合闸驱动单元电路拓扑图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
一、原理实施例：
下面结合附图和实施例详细说明：
1、装置总体
实施例原理示意图如图1所示，由图1可见：
本装置设置开关两端运行数据采集单元10、实时数据存储单元20、零过渡过程条件检测单元30、运行条件设置单元40、零过渡过程智能控制单元50和开关分合闸驱动单元60。通过实时检测开关两端的运行状态和零过渡过程开关合闸和分闸条件，实时智能控制在动态电压和电流的非周期分量接近零条件下，实现开关的动态合闸和分闸。
各单元连接和交互关系是：
开关两端运行数据采集单元10的输入端连接开关两端电源侧和负荷侧的电压互感器和电流互感器，输出端连接实时数据存储单元20的输入端；实时数据存储单元20的输出和输入端连接零过渡过程条件检测单元30的输入和输出端；零过渡过程条件检测单元30的另一输出端连接零过渡过程智能控制单元50的输入端；零过渡过程智能控制单元50的输出和输入端连接实时数据存储单元20的输入和输出端；运行条件设置单元40的输出端连接零过渡过程智能控制单元50的输入端；零过渡过程智能控制单元50的输出端连接开关分合闸驱动单元60的输入端，开关分合闸驱动单元60的输出端连接受控开关。
2、功能块
(1)开关两端运行数据采集单元10：
用于同步实时检测开关两端电源侧和负荷侧的电压电流瞬时值，并将电压和电流瞬时采样值标注时标后存储到实时数据存储单元；
(2)实时数据存储单元20：
用于存储来自开关两端运行数据采集单元、零过渡过程条件检测单元、零过渡过程智能控制单元存储的实时数据；
(3)零过渡过程条件检测单元30：
用于计算开关闭合前后电源侧和负荷侧的电压电流的幅值和相位，根据不同的负荷性质，计算零过渡过程开关合闸和分闸条件，根据不同开关的性质和性能，确定开关控制的合闸和分闸时间，将计算结果存储到实时数据存储单元；
(4)运行条件设置单元40：
用于设置开关性质和动作时间、开关操作的对象和性质；
(5)零过渡过程智能控制单元50：
设置高性能微处理器或工控机、智能控制算法、参数设置接口、数据存储接口和输入/输出接口、通信接口。用于从运行条件设置单元40获取开关性质和动作时间、开关操作的对象和性质设置信息，从实时数据存储单元20获取零过渡过程开关合闸和分闸条件和开关控制的合闸和分闸时间，根据实际运行需求实施零过渡过程开关合闸和分闸的智能控制。
高性能微处理器或工控机和智能控制算法实施电压、电流和频率计算；开关合闸和分闸智能控制；
参数设置接口获取运行条件设置单元提供的信息；
数据存储接口存储同步实时检测开关两端电源侧和负荷侧的电压电流瞬时值信息、零过渡过程开关合闸和分闸条件以及开关控制的合闸和分闸时间信息；
输入/输出接口获取开关操作信息、通过开关分合闸驱动单元60实现开关合闸和分闸智能控制；
通信接口从远程获取开关合闸和分闸控制信息。
(6)开关分合闸驱动单元60：
用于接受零过渡过程智能控制单元50的控制命令，实时控制电力开关的合闸和分闸。
3、工作原理
(1)开关两端运行数据采集单元10：
采用交流采样方式，同步实时检测开关两端电源侧和负荷侧的电压电流瞬时值，并将电压和电流瞬时采样值标注时标后存储到实时数据存储单元20；
(2)实时数据存储单元20：
采用大容量随机存储器RAM，存储来自开关两端运行数据采集单元10、零过渡过程条件检测单元30、零过渡过程智能控制单元50存储的实时数据；
(3)零过渡过程条件检测单元30：
采用高性能微处理器或工控机、智能控制算法，计算开关闭合前后电源侧和负荷侧的电压电流的幅值和相位，根据不同的负荷性质，计算零过渡过程开关合闸和分闸条件，根据不同开关的性质和性能，确定开关控制的合闸和分闸时间，将计算结果存储到实时数据存储单元20；
(4)运行条件设置单元40：
采用计算机人机接口和程序设计设置开关性质和动作时间、开关操作的对象和性质；
(5)零过渡过程智能控制单元50：
设置高性能微处理器或工控机、智能控制算法、参数设置接口、数据存储接口和输入/输出接口、通信接口。从运行条件设置单元40获取开关性质和动作时间、开关操作的对象和性质设置信息；从实时数据存储单元20获取开关固有合闸和分闸时间，从零过渡过程条件检测单元30获取零过渡过程条件满足信号；根据实际运行需求和零过渡过程条件满足信号，实施零过渡过程开关合闸和分闸的智能控制。
高性能微处理器或工控机和智能控制算法实施电压、电流和频率计算；开关合闸和分闸智能控制；
参数设置接口获取运行条件设置单元提供的信息；
数据存储接口存储同步实时检测开关两端电源侧和负荷侧的电压电流瞬时值信息、零过渡过程开关合闸和分闸条件以及开关控制的合闸和分闸时间信息；
输入/输出接口获取开关操作信息、通过开关分合闸驱动单元实现开关合闸和分闸智能控制；
通信接口从远程获取开关合闸和分闸控制信息。
(6)开关分合闸驱动单元60：
采用电子电路驱动模块实现电力电子开关的驱动；采用电磁功率放大驱动装置实现机械触头开关的驱动，当接受到零过渡过程智能控制单元50的合闸或分闸控制命令，开关分合闸驱动单元60实时控制电力开关的合闸和分闸。
二、应用实施例实施例：
下面结合附图和实施例详细说明：
图2为晶闸管开关投切电容器无功补偿系统实施例原理示意图。
由图2可见，电网S经过变压器T降低电压，经过一条供电线路向感性负荷供电，现通过电力电子开关，晶闸管开关零过渡过程动态投切电容器，实现零过渡过程动态无功补偿。该系统的等效电路如图3所示。为了便于分析，现将图3标准化等效处理为图4。
图4为一个正在感性负荷Z供电的交流系统，经过晶闸管型电力电子开关K动态投切电容器。其中：Vs1为系统等效电压源，Zs1＝Rs1+jXs1为系统等效阻抗，该阻抗是电网内阻抗、变压器阻抗和线路阻抗之和。Z＝R+jX为负荷等效阻抗。-jXc为电容器等效电抗。晶闸管型电力电子开关K当t≥0时投切电容器。
本装置各单元的工作原理如下：
开关两端运行数据采集单元10：采用与零过渡过程智能控制单元CPU总线兼容的内置各路独立的多路交流同步数据采样模块，从电流互感器分别采集系统电流I1、负荷电流I和电容器电流Ic；从电压互感器或电压传感器分别采集系统电压V,负荷电压V和电容器电压Vc。设开关K合闸或分闸前瞬间系统动态变量电感电流和电容电压的初始值分别为I1(0)和Vc(0)。
实时数据存储单元20：采用大容量RAM，循环方式存放系统电流I1、负荷电流I、电容器电流Ic、系统电压V,负荷电压V和电容器电压Vc；动态变量的初始值电感电流I1(0)和电容电压Vc(0)；系统参数Zs1＝Rs1+jXs1；负荷参数Z＝R+jX；电容器等效电抗-jXc；控制所需计算数据以及其它单元所需的相关数据和临时数据。
零过渡过程条件检测单元30：
1)计算开关闭合前后电源侧和负荷侧的电压电流的幅值和相位,计算出投切前瞬间的状态变量初始值，即：电容电压值Vc(0)和变压器或系统电感电流值I1(0)。
2)当开关合闸电容器时，零过渡过程开关合闸条件是电容电压值Vc(0)和变压器或系统电感电流值I1(0)相匹配使得通过开关的动态电流的非周期分量接近零。
即：动态电容电压为：
vc(t)＝v″c(Vc(0),I1(0),Rs1,Xs1,R,X)e-βt
+v′c(Vs1,Rs1,Xs1,R,X,Xc,ωt)
零过渡过程条件为：
v″c(Vc(0),I1(0),Rs1,Xs1,R,X)e-βt→0 (1)
3)晶闸管开关投入电容器的时刻为满足式(1)的时刻。晶闸管开关切除电容器的时刻为晶闸管开关电流过零时刻，此时晶闸管触发脉冲为零。
4)将计算结果存储到实时数据存储单元，将零过渡过程条件满足信号发给零过渡过程智能控制单元50。
运行条件设置单元40：晶闸管开关固有合闸和分闸时间≈0
零过渡过程智能控制单元50：设置CPU，采用工控机或嵌入式ARM系统；Linux操作系统；具有CPU总线兼容的内置交流模拟量同步数据采样模块(8路)；智能算法；电磁或光电隔离的开关量输出模块(8路)；无功补偿控制程序；通信接口：RS485/RS232、以太网、GPRS/CDMA；操作和显示单元。当无功补偿控制程序检测到需要无功补偿的无功功率缺额时，无功补偿控制程序选择投入电网的电容器容量，零过渡过程智能控制单元50准备投入，等到获得零过渡过程条件满足信号时，实施零过渡过程开关合闸和分闸的智能控制，即：将控制信号发给开关分合闸驱动单元60。
图5为晶闸管开关驱动单元。
图5中，晶闸管开关驱动单元由68k和20k电阻串联分压采样、10k电阻限流的晶闸管开关端电压过零检测电路；双向光耦TLP620-1晶闸管开关过零脉冲形成电路；三极管T1触发脉冲功率放大电路；脉冲变压器TB强电和弱电电磁隔离电路；+5V电源、光耦器件4N25、470电阻和与非门74HC04以及控制信号Uk组成的控制电路构成。当接收到零过渡过程智能控制单元50的合闸信号时，即：Uk为高电平时，晶闸管开关K的控制端获得触发脉冲驱动，实现可靠合闸；当接收到分闸信号时，封闭相应的晶闸管开关K的触发脉冲，使其可靠分闸。
需要指出的是，本实用新型需要保护的是硬件连接关系，上述的硬件均是有具体型号的硬件连接组成，涉及到的信号的传输和处理均是属于现有技术不在本实用新型所主张的保护范围内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (2)
1.一种零过渡过程智能开关控制装置，其特征在于，设置有开关两端运行数据采集单元、实时数据存储单元、零过渡过程条件检测单元、运行条件设置单元、零过渡过程智能控制单元和开关分合闸驱动单元；通过实时检测开关两端的运行状态和零过渡过程开关合闸和分闸条件，实时智能控制在动态电压和电流的非周期分量接近零条件下，实现开关的动态合闸和分闸； 各单元连接和交互关系是：
开关两端运行数据采集单元的输入端连接开关两端电源侧和负荷侧的电压互感器和电流互感器，输出端连接实时数据存储单元的输入端；实时数据存储单元的输出和输入端连接零过渡过程条件检测单元的输入和输出端；零过渡过程条件检测单元的另一输出端连接零过渡过程智能控制单元的输入端；零过渡过程智能控制单元的输出和输入端连接实时数据存储单元的输入和输出端；运行条件设置单元的输出端连接零过渡过程智能控制单元的输入端；零过渡过程智能控制单元的输出端连接开关分合闸驱动单元的输入端，开关分合闸驱动单元的输出端连接受控开关。
2.根据权利要求1所述的一种零过渡过程智能开关控制装置，其特征在于，所述开关分合闸驱动单元包括通过电阻连接的两个光电耦合器；即第一光电耦合器和第二光电耦合器；所述第一光电耦合器的输入端通过一外围拓扑与交流电源连接；第一光电耦合器和第二光电耦合器的输出端通过外围电路与变压器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620893812.8U CN205945243U (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种零过渡过程智能开关控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620893812.8U CN205945243U (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种零过渡过程智能开关控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205945243U true CN205945243U (zh) | 2017-02-08 |
Family
ID=57919167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620893812.8U Active CN205945243U (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种零过渡过程智能开关控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205945243U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113325758A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-31 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 | 变电站智能顺控隔离开关电机电源遥控方法及装置 |
-
2016
- 2016-08-17 CN CN201620893812.8U patent/CN205945243U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113325758A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-31 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 | 变电站智能顺控隔离开关电机电源遥控方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103488159B (zh) | 一种配电箱型智能家居终端与综合保护控制器 | |
| CN104882891A (zh) | 低压配电调压设备 | |
| CN101905700B (zh) | 一种计算机联锁系统及其工作方法 | |
| CN102541144B (zh) | 交直流通用固态功率控制器的实现方法及控制器 | |
| CN205681181U (zh) | 一种双电源自动切换控制器 | |
| CN105470930B (zh) | 一种雷达智能配电系统 | |
| CN105322549B (zh) | 一种低压智能调压稳压系统 | |
| CN204315474U (zh) | 一种具有同期合闸功能的断路器 | |
| CN205945243U (zh) | 一种零过渡过程智能开关控制装置 | |
| CN105337420B (zh) | 一种节能型自动配电的电力变压器 | |
| CN208158130U (zh) | 三相不平衡治理中的智能定位换相点装置 | |
| CN106451762B (zh) | 一种零过渡过程条件检测与智能控制方法及装置 | |
| CN204696029U (zh) | 单稳态永磁机构控制器及具有其的真空断路器 | |
| CN205355812U (zh) | 一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统 | |
| CN209526513U (zh) | 一种并联电阻式防开路真空断路器 | |
| CN206878551U (zh) | 交流电源plc无间断切换装置 | |
| CN102683111A (zh) | 智能复合交流接触器 | |
| CN101728125A (zh) | 控制电源电压可选的断路器 | |
| CN104716735B (zh) | 一种简易型双电源转换装置的控制电路 | |
| CN205319693U (zh) | 一种雷达智能配电系统 | |
| CN208707129U (zh) | 智能配电箱 | |
| CN206698020U (zh) | 一种断路器的远程控制系统 | |
| CN207010209U (zh) | 一种适用于多分支移相变压器的差动保护系统 | |
| CN106602546A (zh) | 110kv降压变电站电气一次系统 | |
| CN203645304U (zh) | 智能失压脱扣控制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Zero transient process intelligence switch controlling means Effective date of registration: 20191120 Granted publication date: 20170208 Pledgee: Wuhan Tongda Hengxing Technology Development Co., Ltd Pledgor: WUHAN GX ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: Y2019420000033 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220406 Granted publication date: 20170208 Pledgee: Wuhan Tongda Hengxing Technology Development Co.,Ltd. Pledgor: WUHAN GUOXIANG ELECTRIC POWER & SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2019420000033 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |