[发明专利]六氟化硫断路器智能分合闸操作机构

说明书

1.技术领域

大功率高电压开关的分、合闸控制。主要用在电力输送系统大功率高压开关的执行机构。 

2.技术背景

目前电力输送系统所用的六氟化硫断路器分合闸操作机构仍然是传统的老产品，它用4个继电器及其复杂的互锁线路组成。它根据DC220V指令信号，通过改变DC220V直流电机的电流方向，控制电机的正、反转，将电磁力转换成机械力，通过一个连杆使开关的动触头右、左行，完成对大功率高电压开关的分、合闸控制。这种操作机构组成复杂，体积大，寿命短，故障率高，并会出现继电器的拉弧打火现象；用空气开关检测过电流，精度差，响应速度慢。 

随着电力系统的进步和发展，急需一种系统组成简单，体积小，寿命长，故障率低，没有拉弧打火现象的大功率高压开关操作机构。即智能化的无触点的大功率高压开关操作机构。 

六氟化硫断路器由本体结构、操作机构、灭弧装置三部分组成。本发明属操作机构部分。 

3.发明内容

HYN-200六氟化硫断路器智能分合闸操作机构有如下发明： 

3.1用单片计算机完成指令信号的接收分析和控制逻辑处理。 

3.2用大功率无触点电子开关元件代替传统的电磁式继电器等电气元件，用DC5V环境的电子线路设计大部分地取代了DC220V继电器控制系统电力线路的设计。 

3.3该操作机构还设计了直流电机过电流快速检测电路，当检测到电机超长时间运转或超过正常堵转电流时，及时停止给电机供电，以保护系统部件遭到损坏，以及查到非法指令时对系统的自保功能。 

3.4DC5V和DC220V间的信号传递使用了严格的光电隔离措施，确保系统安全可靠。实现了执行机构的简单，体积小，寿命长，故障率低，无拉弧打火现象。整个断路器智能分合闸控制部分装在一个密闭的小盒子里，属于操作机构的核心部分。 

4.具体实施方式

4.1硬件电路 

a.用2个大功率可控硅和2个大功率IGBT管代替4个继电器组成DC220V直流电机控制的主回路。 

b.以单片计算机电路为核心，配有检测输入通道、控制输出通道。输入通道有六氟化硫断路器的分、合指令信号K1，K2和电机工作电流模拟输入信号AD0；控制输出通道有电机正、反转控制信号C1，C2。 

4.2隔离措施 

采用DC5V隔离型开关电源，成功实现了DC5V与DC220V系统之间地线隔离；数字逻辑信号的输入输出均采用光电耦合器隔离器；模拟信号采用线性光电耦合器隔离。 

4.3单片机的应用程序用C语言编写，完成如下内容。 

a.解释和执行控制台发出的开关分、合控制指令。当输入指令信号K1＝1，K2＝0时输出控制信号：C2＝0，C1＝1，；指挥电机正传，开关闭合(ON)；当输入指令信号K1＝0，K2＝1时输出控制信号：C1＝0，C2＝1；指挥电机反传，开关分开(OFF)，当输入指令信号K1＝K2＝0时输出控制信号C1＝C2＝0；指挥电机停止转动，保持当前状态；系统遇到K1＝K2＝1的非法指令时保持以前状态。 

b.当检测到直流电机工作电流AD0＞正常堵转电流后，输出C1＝C2＝0控制信号，停止电机转动，当检测到分、合闸指令执行时间过长时停止电机转动。 

5.附图说明

图1是HYN-200六氟化硫断路器智能分合闸操作机构工作原理框图；图2是HYN-200六氟化硫断路器智能分合闸操作机构电路原理图a；图3是HYN-200六氟化硫断路器智能分合闸操作机构电路原理图b。