[发明专利]基于人工神经网络的永磁断路器控制系统

说明书

技术领域

    本发明涉及断路器的控制系统技术领域，尤其涉及一种基于人工神经网络的永磁断路器控制系统。

背景技术

伴随着微处理器技术、电力电子技术和智能控制理论的迅速发展及其在电器领域的广泛应用，智能化成为工业装置的发展趋势。在中压开关领域，智能化开关发展迅速，其动力首先来自电力系统越来越高的可靠性要求及其越来越高的自动化程度。现代配电和用电系统包括供电小区或智能大厦的电气设备都要求在监测、控制及保护等方面完全自动化和智能化，断路器作为最重要的电力系统控制元件，其智能化则是上述自动化与智能化的基础。

常用的真空断路器操动机构多为电磁操动机构，它直接利用电能，通过直流螺管线圈或电动机将电能转化为机械能进行合闸，储能装置为一只或一组弹簧。分闸时，由弹簧释放位能实现断路器的分闸。电磁操动机构的优点是结构简单、工作可靠、制造成本低，缺点是合闸线圈消耗的功率太大、能够实现的合闸速度有限、合闸时间较长、特别是电网电压波动及断路器自身状态对分合闸速度影响较大。

可见，现行的常规断路器控制方法已经无法满足需求。开发研制一种能够实时监测电网参数和断路器自身状态，并可根据需要智能地调整操动机构运动参数的断路器控制系统已经成为电力系统所急需解决的实际问题，也是提高电气设备可靠性的迫切需要。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于人工神经网络的永磁断路器控制系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于人工神经网络的永磁断路器控制系统，包括有单片机处理器主控单元、人机接口、通信系统、基于人工神经网络的模式识别系统、光电耦合器、检测单元、执行器、分合闸线圈、传感器和充电装置，所述的检测单元是由电压、电流转换装置和高速多通道模数转换器组成的，所述的传感器与检测单元连接，检测单元与光电耦合器连接，光电耦合器与充电装置连接，充电装置给分合闸线圈内的电容器组充电，光电耦合器与执行器连接，执行器与分合闸线圈连接，单片机处理器主控单元分别与光电耦合器、人机接口和通信系统连接，所述的通信系统与基于人工神经网络的模式识别系统连接；由检测单元接收传感器提供的断路器合分状态信号、断路器位置信号、系统电压、断路器的操动电源信号以及复位信号，并对这些信号进行整形、处理,把数据由模拟量转换为数字量，通过光电耦合器传给单片机处理器主控单元，单片机处理器主控单元对数据进行处理，再通过通信系统传给基于人工神经网络的模式识别系统，基于人工神经网络的模式识别系统利用基于人工神经网络的模式识别对数据进行处理分析，并将分析结果反馈给单片机处理器主控单元，由单片机处理器主控单元发出动作命令通过光电耦合器传给执行器，执行器对分合闸线圈放电，产生激励电流，使分合闸线圈的操动机构动作，完成分合闸操作；当分合闸线圈内的电容器组的电压小于规定值时，充电装置对电容器组进行整流稳压限流充电。由于进行分、合闸操作时激励电流能达到几十安培，所以必须选用大容量电容，从而实现瞬间放电。电容储存的能量必须能够完成一次分－合分－合分操作。电容电压的检测可采用A/D转换或采用V/F变换等方法进行数据采集。

本发明的优点是：本发明通过检测单元、光电耦合器、单片机处理器主控单元、通信系统和基于人工神经网络的模式识别系统的配合完成断路器的分合闸动作，分合闸线圈消耗的功率小，合闸速度快，结构简单，设计合理，工作稳定可靠，制造成本低。

附图说明

    图1为本发明的硬件结构图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于人工神经网络的永磁断路器控制系统，包括有单片机处理器主控单元1、人机接口2、通信系统3、基于人工神经网络的模式识别系统4、光电耦合器5、检测单元6、执行器7、分合闸线圈8、传感器9和充电装置10，所述的检测单元6是由电压、电流转换装置和高速多通道模数转换器组成的，所述的传感器9与检测单元6连接，检测单元6与光电耦合器5连接，光电耦合器5与充电装置10连接，充电装置10给分合闸线圈8内的电容器组充电，光电耦合器5与执行器7连接，执行器7与分合闸线圈8连接，单片机处理器主控单元1分别与光电耦合器5、人机接口2和通信系统3连接，所述的通信系统3与基于人工神经网络的模式识别系统4连接；由检测单元6接收传感器9提供的断路器合分状态信号、断路器位置信号、系统电压、断路器的操动电源信号以及复位信号，并对这些信号进行整形、处理,把数据由模拟量转换为数字量，通过光电耦合器5传给单片机处理器主控单元1，单片机处理器主控单元1对数据进行处理，再通过通信系统3传给基于人工神经网络的模式识别系统4，基于人工神经网络的模式识别系统4利用基于人工神经网络的模式识别对数据进行处理分析，并将分析结果反馈给单片机处理器主控单元1，由单片机处理器主控单元1发出动作命令通过光电耦合器5传给执行器7，执行器7对分合闸线圈8放电，产生激励电流，使分合闸线圈8的操动机构动作，完成分合闸操作；当分合闸线圈8内的电容器组的电压小于规定值时，充电装置10对电容器组进行整流稳压限流充电。由于进行分、合闸操作时激励电流能达到几十安培，所以必须选用大容量电容，从而实现瞬间放电。电容储存的能量必须能够完成一次分－合分－合分操作。电容电压的检测可采用A/D转换或采用V/F变换等方法进行数据采集。