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    新宝6重庆时时彩app下载: 基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置.pdf

    关 键 词:
    基于 电流 转移 特性 测量 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611168106.8

    申请日:

    2016.12.16

    公开号:

    CN106771485A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 19/00申请日:20161216|||公开
    IPC分类号: G01R19/00; G01R31/327 主分类号: G01R19/00
    申请人: 大连理工大学
    发明人: 廖敏夫; 葛国伟; 段雄英; 黄智慧; 卢刚; 邹积岩
    地址: 116000 辽宁省大连市高新园区凌工路2号
    优先权:
    专利代理机构: 大连非凡专利事务所 21220 代理人: 闪红霞
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611168106.8

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种无地干扰、高精度的基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置,设有真空开关,与真空开关的进线端或出线端串联有主电流传感器,在真空开关的进线端与出线端之间接有与真空开关触头串联的真空开关电流传感器,与相串联的真空开关触头及真空开关电流传感器并联有?;ぜ湎都跋啻淖频缱韬妥频缱璧缌鞔衅?,在真空灭弧室内固定有脉冲横向磁场线圈,主电流传感器、真空开关电流传感器及转移电阻电流传感器的输出均与主控制器相接,与主控制器的输入端还相接有被测断路器状态检测单元,所述主控制器的输出与真空开关驱动机构及脉冲横向磁场线圈控制单元相接。

    权利要求书

    1.一种基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置,其特征在于:设有真空开关
    (1),与真空开关(1)的进线端(2)或出线端(3)串联有主电流传感器(4),在真空开关(1)的
    进线端(2)与出线端(3)之间接有与真空开关触头(5)串联的真空开关电流传感器(6),与相
    串联的真空开关触头(5)及真空开关电流传感器(6)并联有?;ぜ湎叮?)及相串联的转移电
    阻(8)和转移电阻电流传感器(9),在真空开关(1)的真空灭弧室(10)内固定有相对真空开
    关触头(5)的脉冲横向磁场线圈(11),所述主电流传感器(4)、真空开关电流传感器(6)及转
    移电阻电流传感器(9)的输出均与主控制器(12)相接,与主控制器(12)的输入端还相接有
    被测断路器状态检测单元(13),所述主控制器(12)的输出与真空开关驱动机构(14)及脉冲
    横向磁场线圈控制单元(15)相接。
    2.根据权利要求1所述的基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置,其特征在于:
    所述脉冲横向磁场线圈(11)为霍姆赫兹线圈,所产生的脉冲横向磁场脉宽为3ms,磁场强度
    为0~300mT。
    3. 根据权利要求1或2所述的基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置,其特征
    在于:所述转移电阻(8)为直线式康铜电阻,转移电阻(8)的阻值,?;ぜ湎叮?)
    的?;さ缪?,式中:s为转移电阻(5)的截面积, ;l
    为转移电阻(8)的长度,Im为主电流峰值,Δt2为真空开关电弧完全熄灭到主电流过零的时
    间,m为转移电阻(8)的质量,ΔT是转移电阻(8)所用材料的最高工作温升,k为转移电阻(8)
    所用材料的电阻率,γ是康铜6J20的比热容。

    说明书

    基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置

    技术领域

    本发明属于中高压断路器弧后电流测量领域,尤其涉及一种无地干扰、高精度的
    基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置。

    背景技术

    随后国家智能电网的建设和电网容量的增加,对高压智能电网的?;た?高压
    断路器提出了更高的要求。断路器在开断大电流时,电流过零后由于弧隙间残余等离子体,
    在暂态恢复电压(TRV)的作用下,存在弧后电流?;『蟮缌骺捎糜谂卸隙下菲鞯目闲阅?,
    是断路器开断过程的重要参量。

    目前,对于弧后电流的测量方法之一是采用同轴分流器、机械开关和?;ぜ湎恫?br />联,在大电流阶段,由于机械开关电阻(微欧级)远小于同轴分流器电阻(毫欧级),大电流主
    要由机械开关承担;在主电流过零前1~2ms之内,要求机械开关快速分闸,进而起弧,电流开
    始由机械开关向同轴分流器转移,且在电流过零前完全转移到同轴分流器上,进而由同轴
    分流器测量主电流过零后的弧后电流。此种方法对同轴分流器的热容量和机械开关的控制
    精度要求高,信号较弱且有地干扰?;褂幸恢植饬糠椒ㄊ遣捎梅至髌骰蛘咛刂坡奘舷呷χ?br />接测量,但由于主电流与弧后电流的大小差异太大(主电流一般在几十千安,而弧后电流一
    般在1~2安),分流器或者特制罗氏线圈等电流测量设备难以承受大电流又可以精确测量小
    电流,测量精度低,而且高阻抗、低热容量分流器也有地干扰的存在,而特制的罗氏线圈由
    于是积分信号而无法得到准确的绝对时间信号且设计复杂。

    发明内容

    本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题,提供一种无地干扰、高精度
    的基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置。

    本发明的技术解决方案是:一种基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置,
    设有真空开关,与真空开关的进线端或出线端串联有主电流传感器,在真空开关的进线端
    与出线端之间接有与真空开关触头串联的真空开关电流传感器,与相串联的真空开关触头
    及真空开关电流传感器并联有?;ぜ湎都跋啻淖频缱韬妥频缱璧缌鞔衅?,在真
    空开关的真空灭弧室内固定有相对真空开关触头的脉冲横向磁场线圈,所述主电流传感
    器、真空开关电流传感器及转移电阻电流传感器的输出均与主控制器相接,与主控制器的
    输入端还相接有被测断路器状态检测单元,所述主控制器的输出与真空开关驱动机构及脉
    冲横向磁场线圈控制单元相接。

    所述脉冲横向磁场线圈为霍姆赫兹线圈,所产生的脉冲横向磁场脉宽为3ms,磁场
    强度为0~300mT。

    所述转移电阻为直线式康铜电阻,转移电阻的阻值,?;ぜ湎兜谋;?br />电压,式中:s为转移电阻的截面积,;l为转移电阻
    的长度,Im为主电流峰值,Δt2为真空开关电弧完全熄灭到主电流过零的时间,m为转移电阻
    的质量,ΔT是转移电阻所用材料的最高工作温升,k为转移电阻所用材料的电阻率,γ是康
    铜6J20的比热容。

    本发明以电流转移特性为基础,以磁场吹弧为辅助,实现了测量回路与主回路的
    隔离测量,可有效避免地干扰信号;同时本发明通过转移支路电阻参数设计和磁吹作用,可
    有效控制转移电阻支路的电流,使得真空开关在主电流峰值之后分闸即可,因此对真空开
    关控制精度要求较低;具有测量精度高、干扰少,可靠性高等优点。另外,通过光纤隔离控制
    和数据通信,可满足电力系统弧后电流的在线测量。

    附图说明

    图1是本发明实施例的结构示意图。

    图2是本发明实施例的脉冲横向磁场线圈结构示意图。

    图3是本发明实施例的电路原理框图。

    图4是本发明实施例的测量方法流程图。

    图5是本发明实施例的工作原理示意图。

    具体实施方式

    本发明实施例的结构如图1所示,设有真空开关1,真空开关1为现有技术,最好是
    快速斥力机构驱动的真空开关??焖俪饬骨恼婵湛氐慕峁故怯杏氪ネ废嘟拥慕?br />线端、出线端、真空灭弧室、绝缘拉杆、超程连接件、快速斥力机构、位移传感器、驱动及智能
    控制系统和光线通信端等。本发明实施例是与真空开关1的进线端2或触头出线端3串联有
    主电流传感器4,用于检测主电流I,在真空开关1的触头进线端2与触头出线端3之间接有与
    真空开关触头5串联的真空开关电流传感器6,用于检测真空开关支路电流I1,与相串联的真
    空开关触头5及真空开关电流传感器6并联有?;ぜ湎?及相串联的转移电阻8和转移电阻
    电流传感器9,转移电阻电流传感器9用于检测转移电阻支路电流Ish。各电流传感器采用泰
    克电流传感器TCP303,其脉冲最大电流500A,带宽15MHz,测量精度5mA。转移电阻8在大电流
    阶段承受的电流要远小于转移后的最大电流,即转移电阻8的电阻值通常是真空开关接触
    电阻的20~1000倍。转移电阻8最好为直线式康铜电阻,其阻值,?;ぜ湎?的保
    护电压设置值,式中:s为转移电阻5的截面积,;l
    为转移电阻8的长度,Im为主电流峰值,Δt2为真空开关电弧完全熄灭到主电流过零的时间,
    m为转移电阻8的质量,ΔT是转移电阻8所用材料6J20的最高工作温升,k为转移电阻8所用
    材料6J20的电阻率,γ是康铜6J20的比热容。

    在真空开关1的真空灭弧室10内固定有相对触头的脉冲横向磁场线圈11,所产生
    的脉冲横向磁场脉宽为3ms,磁场强度为0~300Mt可调。脉冲横向磁场线圈11可为如图2所示
    霍姆赫兹线圈,上下线圈的内径 r1为140mm,外径r2为160mm,高h为150mm,上下线圈的骨架
    分别可以满足铜线绕组绕制600匝,最后将上下铜线绕组串联起来并使得两个线圈中的电
    流方向一致。上下两个线圈的骨架通过绝缘支撑固定并通过在线圈骨架上设置的安装孔横
    向安装于真空灭弧室10的中间位置。

    电路原理框图如图3所示:主电流传感器4、真空开关电流传感器6及转移电阻电流
    传感器9的输出均与主控制器12(单片机、微处理器等)相接,与主控制器12的输入端还相接
    有被测断路器状态检测单元13,主控制器12的输出与真空开关驱动机构14及脉冲横向磁场
    线圈控制单元15相接。被测断路器状态检测单元13是通过监测被测断路器触头之间的距离
    判断被测断路器是否处于开断状态,可以通过位移传感器和行程开关等实现,真空开关驱
    动机构14可以是真空开关1的快速斥力机构,脉冲横向磁场线圈控制单元15是控制脉冲横
    向磁场线圈的单元,可以是储能电容和晶闸管等控制电路。

    本发明实施例主控制器的测量方法流程如图4所示:

    将主电流传感器4串联在高压真空断路器或SF6断路器等断路器回路中。

    在主电流过零前控制被测断路器开断(此命令可以由主控制下达,亦可通过手工
    控制或其它控制装置控制);由被测断路器状态检测单元13监测被测断路器的状态;根据所
    监测的被测断路器的状态判断被测断路器是否开断;否,则视为无效而结束测量,是,则通
    过主电流传感器4、真空开关电流传感器6及转移电阻电流传感器9分别测量主电流I,真空
    开关支路电流I1及转移电阻支路电流Ish;判断主电流是否经过峰值;否,则视为无效而结束
    测量,是,则输出信号通过真空开关驱动机构14控制真空开关1分闸,在主电流过零前1.5ms
    通过脉冲横向磁场线圈控制单元15启动脉冲横向磁场线圈11,在真空灭弧室10产生脉冲横
    向磁?。ù糯担?;判断真空开关电流I1是否为零;否,则视为无效而结束测量,是,计算Δt2=
    t2-te, t2是主电流过零的时刻,teI1为零时刻;判断Δt2是否大于20μs,否,则视为无效而
    结束测量,是,记录主电流I过零后Ish的反向电流,即为被试断路器的弧后电流,然后将所检
    测的弧后电流上传到主控制器,弧后电流测量结束。主控制器可通过对弧后电流的积分得
    到弧后电荷特性并分析弧后电流特性,用于判断试品开关VIt的绝缘特性和电气开断寿命。

    本发明实施例的工作原理如图5所示:如上所述,I、I1Ish分别是主电流(主电路
    的电流)、真空开关支路电流和转移电阻支路电流。IB是脉冲磁场电流,TRV为试品断路器开
    断过程中的暂态恢复电压,Ishm是转移电阻承受电流的最大值,t0te分别是真空开关1触头
    分离时刻和真空电弧熄灭时刻(即电流转移完成时刻I1=0),t2是主电流过零的时刻。在转移
    过程的Δt0阶段:是转移电阻8与真空开关1触头接触电阻之间满足分流关系阶段,转移电
    阻8一般在毫欧级而触头接触电阻一般在微欧级,故此阶段主电流I主要由真空开关承担。
    在转移过程的Δt1阶段:真空开关1的触头分离后,真空电弧产生,主电流I开始由真空开关
    1转移到转移电阻8上,随着主电路工频电流I的减小,真空电弧电流逐渐减小,在外加横向
    脉冲磁场磁吹的作用下,真空电弧完全熄灭,主电流I完全转移到转移电阻支路上。在转移
    过程的Δt2阶段:真空电弧完全熄灭到主电流I过零,转移电阻支路上的反向电流即弧后电
    流。根据真空开关弧后介质恢复速度,真空开关的弧后鞘层阶段一般持续20μs以上,为了减
    小弧后电流测量装置中真空开关杂散电容参数的影响,需要控制Δt2阶段远远大于20μs。

    可以通过对本发明实施例进行自具电源设计(即母线电流取电和蓄电池储能设
    计),即可实现在线监测高压断路器的弧后电流,用于判断高压断路器的开断性能和电气寿
    命,为电力系统的状态检修提供可靠的数据。

    关于本文
    本文标题:基于电流转移特性和磁吹的弧后电流测量装置.pdf
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