基本信息
- 項目名稱：
- 智能型永磁操動機構(gòu)真空斷路器控制裝置的研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 從近幾年的國內(nèi)外發(fā)展情況來看，由于控制裝置存在動作時間分散性大、功能擴展性低、體積大、功耗多等問題，限制了永磁操動機構(gòu)的推廣和發(fā)展，本作品很好地解決了上述問題，并具有體積小，功能齊全，動作可靠，節(jié)能降噪，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。該項目不僅發(fā)展了永磁機構(gòu)斷路器的應(yīng)用技術(shù)，還擴大了其應(yīng)用范圍，實現(xiàn)了對永磁式真空斷路器的智能控制。
- 詳細介紹：
- 斷路器是高壓開關(guān)中最重要最復(fù)雜的一種開關(guān)，在電力系統(tǒng)中起著控制和保護雙重功能。無論電力系統(tǒng)處在什么狀態(tài)，如空載、負載或短路故障，當要求斷路器動作時，它都應(yīng)可靠的動作，或是關(guān)合或是開斷電路，即高壓斷路器不但能夠開斷、關(guān)合及承載運行線路的正常電流，也能在規(guī)定時間內(nèi)承載、關(guān)合及開斷規(guī)定的異常電流，如過載電流和短路電流。因此，高壓斷路器是電力系統(tǒng)的最后保護屏障，是保證電力系統(tǒng)安全運行關(guān)鍵的元件之一。對高壓斷路器的相關(guān)研究也是本領(lǐng)域的前沿課題。 本作品是針對真空斷路器永磁操動機構(gòu)的繼電回路控制器中普遍存在的動作時間分散性大、功能擴展性低、體積龐大、功耗多等問題而研制的。 本作品采用微處理器技術(shù)，具有應(yīng)用軟件，在硬件不變的情況下具備較大的適用性和升級能力。智能化的斷路器由于內(nèi)含智能控制裝置，不僅能夠提供傳統(tǒng)斷路器的各種保護和控制功能，還具有以下功能:能夠?qū)崟r顯示電路中的參數(shù);可以設(shè)定和修改各種保護功能的動作參數(shù);保護電路動作時的故障參數(shù)，并將數(shù)據(jù)存儲在非易失性存儲器中以便查詢。 同時在作品中加入相關(guān)的檢測、判斷和通信等芯片或電路，使智能控制裝置的各種狀態(tài)和工作參數(shù)能通過傳輸媒質(zhì)與線路上的其它電氣設(shè)備交流，適應(yīng)當前電氣設(shè)備智能化及網(wǎng)絡(luò)化的趨勢。實現(xiàn)遙測、遙訊、遙調(diào)和遙控“四遙”功能。 本作品的通用性較好，檢測和維修相對簡單。智能控制裝置的測試可以獨立于斷路器進行，簡化了測試程序，減少了測試時間。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的： 斷路器是高壓開關(guān)中最重要最復(fù)雜的一種開關(guān)，在電力系統(tǒng)中起著控制和保護雙重功能。高壓斷路器是電力系統(tǒng)的最后保護屏障，是保證電力系統(tǒng)安全運行關(guān)鍵的元件之一。經(jīng)過調(diào)查，在高壓真空開關(guān)中，80%的故障來源于彈簧操動機構(gòu)失靈。研制一種高性能的永磁操動機構(gòu)控制器就顯得尤為重要。 基本思路： （1）、通過理論聯(lián)系實際制定并論證該永磁操動機構(gòu)智能控制器的軟、硬件設(shè)計方案； （2）、利用微控制器及其應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計出永磁操動機構(gòu)智能控制器硬件電路；采用高級編程語言編寫出智能控制器的應(yīng)用程序。 （3）、利用電器智能化理論和先進的智能控制與保護算法，完成對永磁操動機構(gòu)真空斷路器的智能控制單元的軟硬件設(shè)計。 （4）研發(fā)高壓永磁操動機構(gòu)真空斷路器控制器，并進行模擬工業(yè)現(xiàn)場試驗，若出現(xiàn)技術(shù)問題，再進行修正。 創(chuàng)新點：本項目針對供配電系統(tǒng)，研制出基于永磁操動機構(gòu)的真空斷路器本體，并把具有對供電線路進行綜合保護的綜合保護裝置與斷路器控制器相結(jié)合，研制出一種智能型永磁操動機構(gòu)真空斷路器控制裝置。它能實現(xiàn)對永磁操作機構(gòu)分、合閘線圈的智能控制，具備對電壓的監(jiān)視、故障保護功能、工作狀態(tài)指示及可選的遠程通信功能。 主要技術(shù)指標： (1)、設(shè)計的永磁操動機構(gòu)控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對分、合閘線圈的通斷控制，對電容器的充放電控制等控制功能以及失壓、欠壓等保護功能。 (2)、設(shè)計的永磁操動機構(gòu)真空斷路器的控制器具有對開關(guān)自身及其工作線路的狀態(tài)監(jiān)測、保護等功能，并具有通信功能。
科學(xué)性、先進性
- 本控制裝置以微處理芯片和電力電子開關(guān)器件為核心，能夠根據(jù)真空斷路器的分合閘控制要求以及永磁操動機構(gòu)的動作特性實現(xiàn)對永磁操作機構(gòu)分、合閘線圈的智能控制。此外，還具備對儲能電容充放電電壓的監(jiān)視功能、對主回路工作電壓的實時監(jiān)測與故障保護功能、工作狀態(tài)指示及可選的遠程通信功能。 該控制裝置功能齊全、動作可靠、體積小巧，可以用于替換現(xiàn)有的繼電器－接觸器控制方式以及早期的微機型永磁操作機構(gòu)控制器，實現(xiàn)對永磁式真空斷路器的智能控制。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；現(xiàn)場演示；圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明：（1）配合永磁操動機構(gòu)完成開關(guān)合、分閘操作；合閘和分閘互相閉鎖，當同時發(fā)出合閘和分閘信號時，只響應(yīng)分閘指令；分閘、合閘狀態(tài)有指示信號。（2）監(jiān)測交流輸入回路電壓電流。（3）分、合閘時間可調(diào)。（4）手動合閘和手動分閘機械性能不受電控部分影響,手動分閘時，應(yīng)將手分按鈕打開。（5）可外置通訊功能。 技術(shù)特點和優(yōu)勢：（1）高度集成，控制器體積小巧，適合開關(guān)內(nèi)部裝配。（2）控制回路采用大容量開關(guān)管，并且?guī)в凶枞菸昭b置。（3）控制器全部選用工業(yè)級原材料。（4）控制器外殼將選用金屬殼體，表面噴塑，外形美觀、大方安裝方便。 適用范圍、推廣前景、市場分析、經(jīng)濟預(yù)測：傳統(tǒng)的真空斷路器的操動機構(gòu)可靠性差、功能不完善，影響供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)效率。本裝置適用于工礦企業(yè)和電力公司，可以提高供配電系統(tǒng)的可靠性，最大限度降低供電系統(tǒng)事故發(fā)生率，具有較好的社會效益。本裝置投入市場后，必將會得到企業(yè)的認可，并被大量應(yīng)用，取得非常理想的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 自1961年美國GE公司成功研制第一臺真空斷路器以來，真空斷路器的技術(shù)水平迅速提高，隨著新型觸頭結(jié)構(gòu)及新型觸頭材料的推出，真空斷路器的開斷性能不斷增強，使其在12KV及以下電壓等級中得到了廣泛應(yīng)用。真空斷路器的操動機構(gòu)從最初的電磁操動機構(gòu)，到目前廣泛應(yīng)用的彈簧操動機構(gòu)，并正向永磁操動機構(gòu)方向發(fā)展。 國外永磁操動技術(shù)的研究最初是開始于英德兩國，英國曼徹斯特大學(xué)(The University of Manchester)系統(tǒng)與能量組于1989年為GEC公司設(shè)計了一臺永磁操動機構(gòu)模型，1992年前后永磁操動技術(shù)在英國工業(yè)開始應(yīng)用。1995年英國Whipp&Bourne公司進一步改進了永磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。1997年ABB Calor Emag開關(guān)設(shè)備公司在德國刊物上介紹了其最新研制的VM1型永磁操動機構(gòu)真空斷路器。荷蘭Holec的MMS型永磁操動機構(gòu)真空斷路器，短路開斷電流達到31.5KA。該操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，特別是它還能實現(xiàn)分相可控操作，可減小在關(guān)合容性負載時的涌流，降低在分閘時的過電壓，且其分合閘時間的偏差不超過1ms，性能良好。 國內(nèi)從二十世紀九十年代末開始研究永磁操動機構(gòu)，至今已取得了一些成果。沈陽工業(yè)大學(xué)和西安森源電氣有限責任公司合作于1998年就著手了12kV永磁真空斷路器的開發(fā)，并取得突破性的進展。2000年6月首批樣機在西高所國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢測中心通過了12kV，1250/3lkA規(guī)格VSm的全部型式試驗。在國內(nèi)引起了同行的關(guān)注，相繼常州森源開關(guān)有限公司、北京華東開關(guān)廠、錦州華光電器有限責任公司等著名的斷路器生產(chǎn)廠紛紛研制出了自己類似的永磁操動機構(gòu)真空斷路器。但從近幾年的銷售統(tǒng)計情況來看，永磁操動機構(gòu)的推廣和使用并不盡人意，原因在于永磁操動機構(gòu)本體設(shè)計較為簡單，永磁操動機構(gòu)電源和控制部分還需進一步完善。所以研制高可靠、低成本、智能化的永磁操動機構(gòu)斷路器控制器是十分必要的，也將是未來的發(fā)展方向。
