一种新型10kV开关装置及其控制方法
专利汇可以提供一种新型10kV开关装置及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种新型10kV 开关 装置，其主要由组合开关模 块 单元、三相 电流 互感器、三相 电压 互感器和开关操作智能 控制器 组成。组合开关模块单元的 真空 隔离开关 和电 力 电子 开关相互 串联 后，与高压真空 断路器 相并联，高压真空断路器的两端分别作为开关装置本体的两端串接于待控主 电路 上。 三相电压 互感器并接在待控主电路上， 三相电流 互感器串接在待控主电路上或者让待控主电路 母线 穿过三相电流互感器，三相电压互感器和三相电流互感器的输出端分别与开关操作智能控制器的输入端相连。开关操作智能控制器的输出端分别连接高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关的控制端。本发明可以实现高压、大电流的低成本高 精度 应用。，下面是一种新型10kV开关装置及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种新型10kV开关装置，包括开关装置本体，其特征在于：所述开关装置本体主要由组合开关模块单元、三相电流互感器、三相电压互感器和开关操作智能控制器组成；
组合开关模块单元包括高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关，其中真空隔离开关和电力电子开关相互串联后，与高压真空断路器相并联，高压真空断路器的两端分别作为开关装置本体的两端串接于待控主电路上；高压真空断路器用于承载关合和分断操作时的动态电流以及正常工作时的负荷电流；电力电子开关用于精确控待控主电路关合和分断时刻、短时承载待控主电路电流；真空隔离开关用于配合高压真空断路器和电力电子开关工作；
三相电压互感器并接在待控主电路上，三相电流互感器串接在待控主电路上或者让待控主电路母线穿过三相电流互感器，三相电压互感器和三相电流互感器的输出端分别与开关操作智能控制器的输入端相连；三相电压互感器和三相电流互感器分别将其实时检测的待控主电路的工作电压和工作电流送入开关操作智能控制器；
开关操作智能控制器的输出端分别连接高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关的控制端；开关操作智能控制器实时跟踪待控主电路的工作电压相位和工作电流相位，并根据组合开关模块单元的拓扑结构和控制策略实现组合开关模块单元中的高压真空断路器和真空隔离开关分合闸控制、及电力电子开关导通截止控制。
2.根据权利要求1所述的一种新型10kV开关装置，其特征在于：开关操作智能控制器包括智能测控单元和核心处理器单元；
智能测控单元包括电压调理模块、电流调理模块和驱动模块；三相电压互感器经由电压调理模块与核心处理器单元的输入端相连，三相电流互感器经由电流调理模块与核心处理器单元的输入端相连，核心处理器单元的输出端经由驱动模块与组合开关模块单元相连；智能测控单元负责待控主电路工作电压和工作电流的转换和后续信号调理，以及组合开关模块单元的高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关的分、合闸控制；
核心处理器单元包括数字信号处理器和可编程逻辑处理器，数字信号处理器和可编程逻辑处理器之间通过双口随机存取存储器相连；可编程逻辑处理器负责模数转换期间的时序逻辑控制，及将采集到的三相工作电流、三相工作电压和其它模拟信号通过双口随机存取存储器供数字信号处理器读取和进程后续分析处理；数字信号处理器完成采集信号的预处理、电压和电流数值计算、及主电路工作电压相位和工作电流相位跟踪比对。
3.根据权利要求2所述的一种新型10kV开关装置，其特征在于：开关操作智能控制器还进一步包括组合开关状态自我诊断单元和/或保护监控单元，该组合开关状态自我诊断单元和保护监控单元分别与核心处理器单元相连接；其中组合开关模块状态自诊断单元负责记录高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关的触头位置即通断状态信息、操动机构储能情况、操动历史纪录与状态评估信息；保护监控单元用于为待控主电路实现过流和过压跳闸保护、电力电子开关驱动状态监控、以及电力电子开关过流、过压与温度保护。
4.根据权利要求3所述的一种新型10kV开关装置，其特征在于：所述组合开关状态自我诊断单元和保护监控单元均通过控制器局域网络总线与核心处理器单元相连接。
5.根据权利要求2所述的一种新型10kV开关装置，其特征在于：核心处理器单元的输入端上还接有手动开关，该手动开关用于手动输入待控主电路的通断指令。
6.一种新型10kV开关装置的控制方法，其特征是包括如下步骤：
(1)组合开关模块单元中的真空隔离开关和电力电子开关相互串联后，与高压真空断路器相并联，高压真空断路器的两端分别作为开关装置本体的两端串接于待控主电路上；
已知高压真空断路器的合闸时间为Thk，高压真空断路器的合闸分散性为Δtk1，电力电子开关的导通时间为ThI，高压真空断路器的分闸时间为Tfk，高压真空断路器的分闸分散性为Δtk2，电力电子开关的导通时间为TfI；ThI＝TfI；
(2)三相电压互感器并接在待控主电路上，三相电流互感器串接在待控主电路上或者让待控主电路母线穿过三相电流互感器；三相电压互感器将其实时检测的待控主电路的工作电压、三相电流互感器将其实时检测的待控主电路的工作电流分别送入开关操作智能控制器中；
(3)待控主电路的接通控制过程为：
(3.1)待控主电路断开状态下，组合开关模块单元中的高压真空断路器处于分闸状态、真空隔离开关处于分闸状态、电力电子开关处于截止状态；
(3.2)开关操作智能控制器首先上电进入工作状态，开关操作智能控制器实时跟踪待控主电路的工作电压相位，当待控主电路的工作电压相位进入开关操作智能控制器内设的接通电压相位范围内时，开关操作智能控制器发出指令先闭合真空隔离开关、高压真空断路器仍处于分闸状态、电力电子开关仍处于截止状态，待控主电路未实际接通；
(3.3)开关操作智能控制器通过跟踪工作电压相位，获得预期最佳合闸时刻tM，该预期最佳合闸时刻tM即为待控主电路的工作电压波形的过零时刻或者整个开关装置两侧电位值相等时刻；
(3.4)开关操作智能控制器在tM-ThI时刻向电力电子开关发出导通指令，电力电子开关在tM时刻导通到位，此时真空隔离开关和电力电子开关串联支路首先接通待控主电路；
(3.5)开关操作智能控制器在tM-Thk+Δtk1时刻向高压真空断路器发出合闸指令，高压真空断路器在tM至tM+2ΔtK1时间范围内合闸到位，此时高压真空断路器支路接通待控主电路，随后真空隔离开关分闸，电力电子开关截止。
(4)待控主电路的断开控制过程为：
(4.1)待控主电路接通状态下，组合开关模块单元中的高压真空断路器处于合闸状态、真空隔离开关处于分闸状态、电力电子开关处于截止状态；
(4.2)开关操作智能控制器首先上电进入工作状态，开关操作智能控制器实时跟踪待控主电路的工作电流相位，当待控主电路的工作电流相位进入开关操作智能控制器内设的断开电流相位范围内时，开关操作智能控制器发出指令先闭合真空隔离开关、高压真空断路器仍处于合闸状态、电力电子开关仍处于截止状态，待控主电路未实际断开；
(4.3)开关操作智能控制器通过跟踪工作电流相位，获得预期最佳分闸时刻tD，该预期最佳分闸时刻tD即为待控主电路的工作电流波形的过零时刻或者整个开关装置两侧电位值相等时刻；
(4.4)开关操作智能控制器在tD-Tfk+Δtk2时刻向高压真空断路器发出分闸指令，高压真空断路器在tD-2ΔtK2至tD时间范围内分闸到位，此时高压真空断路器首先断开待控主电路；
(4.5)开关操作智能控制器在tD-TfI时刻向电力电子开关发出导通指令，电力电子开关在tD时刻完全截止，此时真空隔离开关和电力电子开关串联支路由于电力电子开关的截止断开待控主电路，随后真空隔离开关分闸。
7.根据权利要求6所述的一种新型10kV开关装置的控制方法，其特征是：所述真空隔离开关的合闸到位时刻先于电力电子开关的触发导通时刻tD-TfI。
8.根据权利要求6所述的一种新型10kV开关装置的控制方法，其特征是：还进一步包括手动输入待控主电路的通断指令的步骤。
一种新型10kV开关装置及其控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
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