avatar avatar 我的文献 126kV双断口真空断路器控制系统设计与实验 作者 刘通 单位 大连理工大学 导师 邹积岩; 黄智慧 关键词 双断口真空开关; 永磁机构; 同步动作; 模糊控制; 电磁兼容
摘要
现代电力工业成就的不断攀升使得电力设施的发展要求逐步偏向智能性。延伸到高压开关领域,则要求其可应用于更高电压等级、具备更高可靠性,并不断提升其自动化程度。目前,真空开关凭借熄弧能力强、环境污染小等优势,逐步取代SF6开关成为研究热点。然而,击穿电压随真空间隙的饱和性限制了其高压化发展,因此,由多个灭弧室串联而成的多断口真空开关得到更广泛的研究与应用。本文以126kV双断口真空开关为主要对象,进行了控制系统的设计,并搭建实验平台进行性能测试。本文首先对双断口真空开关的动、静态特性和断口均压问题进行了研究分析,确定双断口的同步动作是影响其开断特性的关键问题。这既要求单机构自身具备较好的动作稳定性,又要保证双机构之间的动作同步性。由此,提出了控制系统的目标为确保双断口的励磁及运动时间相同,运动轨迹在保持实时同步的基础上尽量贴合目标曲线,从整体上保证双断口真空开关良好的动作特性。永磁机构动作分散性小、可靠性高、易于实现操控,是双断口真空开关操动机构的最佳选择。本文研究了永磁机构的基本工作原理及其动态模型,仿真分析出永磁机构励磁和运动阶段的不同特点,在单机构自调速的基础上,进行双机构线圈电流和位移参量的协调性控制,进而实现控制目标的要求。单机构闭环控制主要通过调节PWM的比值,改变IGBT的开通时间,来改变励磁电流的大小,进而实现对机构运动过程的速度调节。在双机构调速中,主要以模糊控制为基础并结合了PID控制的优点,对该算法的实现及应用进行了描述。最后以AVR单片机为主要平台,搭建了126kV双断口真空开关控制系统,实验验证在环境条件改变时,单机构的动作时间由开环控制下的61.2-73.8mms,改善为67.8-68.2ms;双机构同步性测试结果表明,通过协调控制,双断口的合闸时间分散性仅为0.6ms,且运动轨迹同步度较好。电磁兼容(EMC)是控制系统需要考虑的另一关键问题。本文主要针对电源、485通信以及输入输出等端口进行了EMC设计。结合国标要求从衰减振荡、电快速瞬变脉冲群、雷击浪涌及静电放电四个方面进行了电磁兼容抗干扰测试试验,验证了控制系统在复杂工作条件下的可靠性。
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