[发明专利]一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统

权利要求书

1.一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，包括：

控制板，用于采集电流信号，从信号中提取出过零点作为选相控制的参考时间点，在接收到断路器的分合闸指令后，计算延时时间，控制驱动板；

驱动板，用于对永磁机构线圈放电使永磁机构激磁，实现断路器的分合闸操作；

所述控制板与驱动板互联；所述控制板的电压互感器和电流互感器分别连接电网；所述驱动板的线圈控制电路与断路器互联，所述控制板的控制器连接断路器。

2.根据权利要求1所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述控制板包括控制器、电压互感器、电流互感器、信号采集电路、信号调理电路、分合闸指令读取电路和显示电路；信号调理电路、分合闸指令读取电路和显示电路分别连接控制器；所述电压互感器和电流互感器分别连接信号采集电路的相应输入端，信号采集电路的输出端连接信号调理电路的输入端；

所述电压互感器和电流互感器分别从电网中采集电压信号和电流信号，其中电流信号经过信号采集电路后转换成同相位电压信号，经信号调理电路后提取出系统的参考零点；分合闸指令读取电路接收到断路器的分合信号后，控制器对驱动板发出信号，实现断路器的分合操作；显示电路用于实时显示电网参数，包括电流大小、断路器分合状态。

3.根据权利要求1所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述驱动板由充电电容、充电电源电路、电容电压检测电路、线圈控制电路以及驱动电路组成；所述驱动电路和电容电压检测电路分别连接线圈控制电路的输入端；所述电容电压检测电路与充电电容互连；所述充电电源电路连接充电电容；

所述充电电容作为永磁操动机构的驱动电源；所述充电电源电路为电容提供高质量的充电电源，并对整个驱动板实现过压保护；所述电容电压检测电路通过对充电电容电压的实时监测，保证充电电容两端电压达到线圈放电要求，使永磁机构可靠动作；所述线圈控制电路通过对线圈中所流通的电流方向的控制，实现永磁机构的分闸与合闸操作。

4.根据权利要求2所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述控制板搭载RT-Thread实时操作系统，保证系统的精确延时；合理控制延时时间，能使得断路器在电流过零点处分合闸，从而有效避免分合闸涌流和操作过电压暂态过程，提高断路器工作的可靠性。

5.根据权利要求2所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述信号采集电路先将电流信号通过小电阻转换成同相位的电压信号，所述电压信号经过限流电阻R1后通过电压互感器ZMPT107进行隔离，经电容C15和电阻R2进行相位的补偿，再通过电容C14和电容C16电容器组的去耦和滤波；通过调整采样电阻R2的阻值，使输入电压在系统能承受的电压范围之内。

6.根据权利要求2所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述信号调理电路包括有电压抬升、滤波、阻抗隔离和提取过零点四个功能。

7.根据权利要求2所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述分合闸指令读取电路由光电耦合器4N35组成；在二端口接线座Header2端，分合闸指令输出相应信号后，光电耦合器将该信号进行隔离，并将信号输送至控制板的GPIO口，实现指令的读取功能。

8.根据权利要求3所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述线圈控制电路为H桥型电路，以电容作为线圈的动作能源；Q01、Q02、Q03、Q04为绝缘栅双极型晶体管IGBT，在分闸操作时控制Q01、Q04导通，Q02、Q03关断，使电容对断路器分合闸线圈放电时电流方向为正，完成分闸操作；合闸操作时控制Q02、Q03导通，Q01、Q04关断，使线圈放电时电流方向为负，完成合闸操作；实际操作时给上下桥臂的开关管设定死区时间，防止上下桥臂导通造成短路。

9.根据权利要求3所述的一种12kV永磁真空断路器智能选相控制系统，其特征在于，所述驱动电路由驱动芯片TC4427构成；二端口接线座Header2处接收到分合闸信号后，通过光电耦合器进行隔离，将信号输入至驱动芯片TC4427；驱动芯片根据该信号的值决定是否输出大电流，以驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT；TC4427最大输出电流为1.5A，保证了绝缘栅双极型晶体管IGBT的可靠控制。