电动负载断路开关控制系统和方法

专利名称：电动负载断路开关控制系统和方法
技术领域：
本发明通常涉及高压电开关，更具体地涉及高压负载断路开关
(loadbreak switch)。
背景技术：
负载断路开关，有时称为选"l奪器或分段隔离开关，其用于在高于1,000
伏电压下工作的高压电源分配系统中以将一个或多个电源连接到负载。当 维修主电源时，可使用负载断路开关在交变电源之间切换，以允许例如重 新配置电源分配系统或者使用临时电源。为了总体上减'J、开关或和装置的 物理尺寸， 一般将负载断路开关沉入电介质液的电镀槽中。负载断路开关 的成功操作需要用于正确操作开关的力、顺序和方向的非常具体的组合。


图1是示例性高压负载断路开关系统的示意图。
图2是通过图1所示的控制系统执行的工艺流程图。
图3是用于图1所示的开关的开关机构的后视图。
图4是图3中所示的开关机构的变形结构的后视图。
图5是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。
图6是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。
图7是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。
图8是图3中所示的开关机构的另一变形结构的后视图。
图9示例了可用于图1中示出的系统中使用的三相电源开关。
图IO示例了用于图1中示出的系统的附加旋转开关机构。
具体实施例方式
图1是示例性高压负载断路开关系统90的示意图，由于以下原因其能 消除在常规负载断路开关中发现的某些问题并提供更可靠的操作和远程开 关能力。该系统包括仅为示例目的在下面详细描述的示例性负载断路开关 IOO以说明本发明的特征。考虑到，本发明的优点可产生其它类型的开关， 且本发明不是指限制于在下文描述的特定开关100。
在示例性实施例中，负栽断路开关限定了高压电源104和负载106之 间的电路(electric path) 102。电路102包括具有开关触点110和112的开 关机构108，并且配置开关机构108或使其适合通过触点110和1]2打开 或闭合电路102。高压负载断路开关100可用在外壳114内部，其用于支 撑浸入例如电介质液116中的高压负载断路开关100的元件。以已知方式， 当打开开关才几构108以从高压电源104断开负载106时，电介质液116会 抑制电弧118。在不同的实施例中，电介质液116可包括，例如，碱性成 分如矿物油或者才直物油，合成液例如多羟酯、SF6气体，和硅酮油，以及 它们的混合物。
负栽断路开关IOO可位于例如地下分配装置中，和/或分配装置或电变 压器或开关设备的多相工业装置内部。通常，电流会通过闭合的金属触点 110和112传输。当开关100打开时，电流会通过由于触点110、 112打开 和隔开而形成的电弧传输。本领域技术人员将意识到，高压负载断路开关 100中断和压制通过打开触点110、 112形成电弧的能力，是触点隔开时电 弧行进的长度、电介质液116的热力学和介电特性、金属触点110和112 的特性、隔开触点110和112的速度、由于电弧冷却和穿过AC电路中的 任一常规电流为零而使流体116恢复其介电能力的速度、以及电弧穿过电介质液时产生的气体的量和类型的函数。
考虑到上述情形，高压负载断路开关100可任选地包括使电介质液116 围绕开关机构108循环的流体循环机构119,以通过除去由于电弧例如^灰 化元件和气泡产生的导电杂质来改善电介质液116的浓度。
在示例性实施例中，使开关才几构108和流体循环才几构108安装在可通 过延伸至外壳114外部的把手122驱动的转轴120上。例如，可旋转"t巴手 122,以所希望的那样移动开关机构108，且当把手122处于指定位置时可 在开关外壳114的外部提供显示开关机构操作位置的标记。可提供包括例 如弹簧元件的已知储存能量机构124,以驱动或指示开关机构从一个位置 到另一个位置来打开和闭合电路102。以已知方式，把手122的旋转会给 储存能量机构124充电，并且一旦经由把手122的运动释放了开关机构， 储存能量机构124就会以适当的速度移动开关机构108以延长电弧并与流 体相结合以安全中断在才喿作开关100时的负载电流。
例如，把手122可执行来驱动开关机构108是顺时针方向或者逆时针 方向开动开关100。
在一个实施例中，开关100例如是下面进一步说明的四个座席开关， 其中轴120的移动会使触头片从一个位置移动到另一个位置，并且通过断 开或建立由轴120旋转的触点和固定在开关部件的固定触点之间的电连 接，刀片移动重新装配电源和/或负载的连接或隔离。当旋转把手122给储 存能量机构124充电时，凸轮系统会释放锁条使轴120自由旋转。然后通 过储存在弹簧中的能量驱动轴120，且通过开动把手122使轴120可继续 以相同的方向旋转超过360。。为正确操作，响应把手122开动的开关机构 108，必须完成开关操作并回到开关操作完成之后的静止位置。
在另一实施例中，开关100可以是双位置开/关开关，其中储存能量机 构124是控制轴120在不小于360°的以上范围运动的超套环弹簧
(over-toggled-spring)。在这种情况下，必须翻转轴120的动作以操作在 开和关位置之间的开关。
在两种座席或四种座席开关中，为正确地操作开关，一4i把手122必 须旋转超过释放点的距离。将开关机构108的可移动开关触点接合到安装 到触点之间具有足够高的力的开关绝缘结构的固定触点，以确保实现电流 传送能力。因此，需要有效输入转矩以将把手122移动到释放点，断开触 点之间的连接并使储存能量机构124能够完成开关机构动作的剩余部分。 恰当地控制把手122的输入转矩很难，且操作员趋向于在把手122上施加 释放开关机构的过大力。即使自动开动把手122,电动机的启动转矩也不 容易控制，并且一般将会引起储存能量机构124的一些负荷。另外，由于 温度波动、电流波动和其它因素，释力文开关机构所需的转矩量可在不同时 间和位置改变。
储存能量机构124的无论哪一级的这种负载都是不希望有的并且其会 减少开关100的进一步使用。
因此，为确保正常操作开关100，必须从储存能量才几构124除去由于 开动把手122的储存能量机构124的负载以在再一次操作开关100之前允 许机构124返回静止或中性位置。当通过线技术员用专门的配置工具手动 操作时，机构会自复位。如果使用自动驱动系统，通过电动机遗留在机构 上的任何剩余力能够容易地克服自复位机构，由此会破坏远程控制开关100 的能力。
为减轻这些和其它利害关系，在示例性实施例中提供了控制系统126。 如图1所示，控制系统126可包括电动机127、与电动机127通信的控制 器128、与控制器127通信的一个或多个传感器或变频器130、和控制接口 132。
电动机127对控制器128作出响应，并将其机械地连接到开关把手122
以改变把手位置，其中释放开关机构108且储存能量机构124可完成开关
机构108为例如全部打开或全部关闭位置的动作。作为一个实例，电动机 127可以是已知的电动机，且在另一实施例中电动机127可以是"f吏输出轴 增速旋转到预定位置的分档电动机，且电动机输出轴的位置可以精确定位。 各种AC和DC电动机可用于激励把手122至释放位置，其中储存能量机 构124可完成开关才几构108的动作。
控制器128可以是例如连接电动机127和控制接口 132的微型计算机 或其它处理器134。存储器136也连接到控制器128并存储如下文说明的 满意地操作开关100所需的指令、校准常数和其它信息。存储器136可以 是例如随机存取存储器(RAM)。在可选实施例中，可以使用与RAM存 储器有关的其它形式的存储器，包括但不限制于闪存(FLASH)、可编程 只读存储器(PROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
通过配制或适合连接到电源线L的电源137，将控制系统100的电力 供给控制器128。根据从传感器130实施控制器输入和实施可执行指令以 产生对电动机127的控制器输出的需要，可将才莫数转换器和数;溪转换器连 接到控制器128。
可在开关100的位置或者在遥控位置提供控制接口 132，并且控制接 口 132可包括操作员可使用的一个或多个控制选择器138,例如按钮、旋 钮、键区、触摸区及其类似物，以激发电动机127以及打开或闭合开关100。 该接口还可包括向操作者传达操作和状态信息的一个或多个指示器140, 例如发光二极管(LED)、灯、液晶显示器(LCD)及其类似物。控制接 口 132连接到控制器128以向开关100的操作员显示适当信息和/或指示符 并确认例如开关100的用户输入和操作状态。
响应控制接口 132的用户操作，控制器128用一个或多个传感器或变 频器130监控开关100的工作特性，且控制器128通过电动机127以下面
说明的控制方式开动开关把手122。在示例性实施例中，控制器128可进 一步连接到远程操作控制系统142，例如已知的监控和数据采集(SCADA) 系统。利用远程操作控制系统142，可以远程监视和控制开关100。
图2是通过控制系统126,尤其是控制器128执行示例性方法150的 处理流程图。
如图2所示，控制器接收152操作开关的输入命令。输入命令可由响 应控制输入选择器的用户操作的控制接口产生，或可选择地从远程操作控 制系统接收。 一旦接收到命令152，控制器就命令154电动机在第一方向 产生旋转输出以开动开关把手至释放位置。响应于命令154,激发电动机 并使把手旋转以移动开关机构轴到其中释放开关机构的位置。 一旦完成了 释放位置，储存能量机构就会控制开关机构指示到第二位置以及触点分离 或闭合的速度。
当电动机工作时，控制器监控156具有传感器或变频器的开关机构和/ 或开关触点的实际工作位置，并基于开关外壳中的开关机构的实际位置确 定158开关机构动作是否已成功完成。换句话说，控制器，响应传感器或 变频器反馈信号，确定158开关机构是否已完全从第一操作系统移动到第 二工作位置，并因此，借助于如以下进一步说明的开关配置，确定开关是 否已成功和安全地打开电路，或连接该电路至另一电源或负载。
如果开关机构动作不成功，则由控制器标记160错误状态。 一旦标记 了 160错误状态，在用于开关操作者信息的控制接口上错误状态就会显示 162。标记的错误状态也可传送到164远程操作系统。借助于系统控制器和 /或远程l乘作系统的复杂化，可4全测和编码用于向才喿作者显示162或传送164 到远程操作系统的各种类型的错误状态。例如，错误状态可包括开关机构 没有完成的动作和开关触点的接合、传感器或传感器通信时的一睹误状态、 控制器错误状态、电动机错误状态等。 如果确定158开关机构的动作成功，则控制器发信号到控制接口以向
操作员显示166正确开关操作确认。控制器也可发信号到远程操作系统以 显示成功开关操作确认。因此可向系统操作员提供事实上已发生正确开关 操作的开关本身的本地和远程的视觉确认。由此，例如，当使用开关打开 电路时，操作员可在维修开关或连接开关的相关组件之前使用指示器来确 认开关的打开状态。以这种方式，如杲在防止开关全部打开或闭合的开关 机构中存在机械故障，则显示166可向开关操作员提供错误状态的警告或 警报。
如果开关操作成功，则控制器进一步进行测定168储存能量机构是否 保持在载荷状态。控制器还测定是否存在由运行电动机的命令154引起的 其它不利影响。 一旦完成了动作，控制器就会允许释放开关机构以允许储 存能量机构完成动作恢复到控制方式中机械空档的无负载状态。在示例性 实施中，通过比较开关把手的实际旋转度与关于移动开关机构打开和或闭 合状态的储存能量机构的理想操作释放开关机构所需要的实验旋转测定 度，完成了负载的测定168。
当在储存能量机构中使用弹簧元件时，储存在机构中的能量与弹簧元 件的偏转量成正比，且弹簧元件的偏转直接对应于给弹簣元件充电的开关 机构的旋转。因此，把手的实际和预定旋转之间的差异揭示了储存能量机 构的负载。当该机构为锁释放旋转足够远时，开关就会操作。然后其必须 旋转恢复到其静止位置。当开关处于旋转预定度的静止位置时，通过比较 驱动把手旋转的电动机的实际旋转度和预定旋转度，可确定和调整开关机 构中存储能量的超载或轻载。
因此，例如，如果控制器比较实际旋转量和预定旋转量并且实际旋转 度不同于预定旋转度，则会显示储存能量机构的负载。如果实际旋转度比 预定旋转度大一个量x，则开关把手就会被电动机移动到远于预定位置达
一个量x直到开关机构被松开，并测定170储存能量超载。如果测定170 超载时，则控制器复位174储存能量机构以除去超载。具体地，通过激发 电动机在以与第一旋转方向相反的第二旋转方向上转动开关把手等于x的 量，控制器复位174储存能量机构。同样地，除去由量x引起的储存能量 中的附加负载且储存能量机构再次被转到其中性状态并准备就绪。
在一个实施例中，每次在打开和闭合状态之间移动开关机构时，编程 控制器激发电动机以将开关把手移动到预定释放位置加上量x。在这种实 施例中，量x不是变量而是常数，且以等于值x的恒量通过以相反的方向 旋转开关把手，使控制器复位174储存能量机构。就是说，控制器通过特 定量有意激发电动机到负载储存能量，然后复位机构。
在另一个实施例中，编程控制器以脉沖调制电动机直到对于开关机构 释放该释放位置并且通过储存能量机构驱动开关机构到打开或闭合位置。 在该类型的实施例中，直到释放开关机构移动把手的电动机的旋转不是恒 量而是变量。因此，释放开关机构需要的电动机的旋转实际上能够小于预 定度的旋转。如果以第一方向旋转的实际旋转度比预定旋转度小量y，则 测定176储存能量轻载。如果测定176轻载，则通过命令电动机在第一旋 转方向进一步移动把手等于y的量，控制器可复位178储存能量机构，以 复位或恢复储存能量机构到其中性状态。
如果实际旋转度等于预定旋转度，则测定180储存能量机构空载，并 且无需执行复位182储存能量机构。
在另一个实施例中，负载测定168可基于电动机实际和预先的转矩输 入。就是说，能够测定在正常状态下通过释放开关机构的电动机以实验测 定的转矩输入，且能够感知由电动机施加的实际转矩输入。通过比较电动 机的感知转矩输入和预定转矩输入，可分别测定170、 176、 180储存能量 的超载、轻载或空载。另外，如果实际输入转矩是已知的，则可以计算复
位储存能量机构到中性状态所需的把手的旋转，并因此能够分别复位174、
178储存能量机构。如前述，借助于测定储存能量机构负载的系统126的 配置，电动机的实际输入转矩在不同的实施例中可以是常数值或变量值， 并且可分别通过恒量或变量中止储存能量机构。
一旦完成了储存能量机构的任何复位174、 178，控制器就会在进行移 动开关机构的另一开关操作之前设置184停留周期或定时器以使开关机构 和储存能量才几构稳定。直到停留周期期满186，才中止188开关且控制器 不响应操作开关的其它输入命令。就是说，通过预定时间的控制器临时暂 停开关的操作。 一旦停留周期186期满，控制器就会再次响应接收152输 入命令。在不同实施例中，根据使用者偏爱和开关的配置，停留时间可在 范围是例如小于一秒到几分钟或更长的持续时间。实际上说，选择停留时 间期间以确保已成功完成开关以及在另一开关操作开始前装置已稳定。
利用方法150，通过电动机127和控制器128在不进入开关外壳114 内部的情况下可自动完成储存能量机构的任何必要复位，由此能以较短的 时间且亳不费力地操作开关100。控制器全部响应将开关把手移动到它的 释放位置所需的转矩的变量，且控制器会补偿开关机构超时受到动作的可 变触点压力和电阻。通过确保除去储存能量机构的任何负载，也确保了开 关的安全和可靠性操作。另外，通过向操作员提供开关操作状态的核查或 确认，在标记的错误状态中为操作员提供了另外的安全度，且操作员动手 处理错误状态的开关之前可采取适当的预防措施。
现已描述了示例性方法，按照常规能够提供实现控制系统的控制器的 编程。现在将描述^f吏用控制系统126和方法150的示例性开关和传感器的 另夕卜纟田节。
图3示例了在示例性实施例中在系统126和方法150中使用的示例性 旋转开关机构108。
旋转开关机构108包括支撑所希望间隔的旋转开关机构108的元件的
开关部件200。开关部件200—般可以是任何合适的形状，例如，三角形、 正方形或五边形形状。开关部件200的拐角可分别包括固定触点202、 204。 第 一 固定触点202连接到高压电源104 ，而第二固定触点204连接到负载 106。在另一实施例中，开关部件200的第三拐角206也包^fe固定触点。
旋转负载断路开关机构108包括旋转中心轴120，把手122是轴120 的延伸部分且可机械地连接到图1示出的电动机127。转子208连接到旋 转中心轴120且基于旋转中心轴120旋转而旋转。在位置206,中心轮轴 210可非可开关地连接转子208到安装在开关部件的固定触点。转子208 包括在T形结构中相对于彼此以90。角设置的且从转子208的径向轴辐射 的固定臂212a、 212b、 212c。配置每个固定臂212a、 212b、 212c或使其适 合保留触头片214。在图3所示的实例中， 一个固定臂212b与触头片214
组装，而其它固定臂2i2a、 212c没有组装。因此，如图3所示，转子208 提供了单刀开关机构。
可旋转转子208以使固定触点202与触头片214电接触，或移动触头 片214远离固定触点204以断开电接触。任选地，转子208还包括一个或 多个桨216，其像固定臂212a、 212b、 212c—样位于转子208的相同径向 轴上。在一个实施例中，可以以例如相对于固定臂212a、 212b、 212c成45。 的角设置桨216。通过电介质液116使每个浆216适合表现出关于转子208 旋转方向的有效表面。另外，或可选地，可用浆状特征例如背脊218使固 定臂212a、 212b、 212c适合循环电介质液116。
例如，转子208可在用箭头A表示的顺时针方向以指定数量级旋转， 以断开与固定触点202处的高压电源104的il^妻。这在轴120旋转时通过 用在机构中储存能量的弹簧驱动转子108来实现。当轴120实现了足够旋 转时，则会释放开关转子208且弹簧会移动轴120。
一个或多个传感器130可连"l妻开关部件200上的轴120、刀214、触点 202、 204、或别处，并传送信号到控制器128以监控相对于固定开关部件 200和固定组件的可移动转子208的状态。在不同实施例中，传感器130 是本领域的技术人员了解的位置传感器，例如邻近传感器、霍耳效应传感 器、光学传感器、磁传感器、电位计和它的类似物。
图4示例了以直刀开关结构直接配置或改装的开关机构108，其中转 子208包括在固定臂212a、 212c中的触头片214,而固定臂212b没有用触 头片组装。直刀开关结构可用于例如开关高压电源A和负载B，如负载104。
图5示例了以V刀开关机构改装的开关机构108，其中固定臂212a、 212b具有触头片214,提供两个彼此成90。角的相同长度的旋转触点。还 提供了三个固定触点202、 204和205。两个固定触点204、 205分别连接 到第一高压电源A和第二高压电源B。第三固定触点205连接到负载C， 例如变压器磁心线圏组件，并且还连接到开关轮轴210。 V刀开关结构可 由电源A和/或由电源B供给负载C,并且可提供完全地打开状态，其中负 载C既不连接到电源A也不连接到电源B。具体地，V刀开关结构可选择 开路；电源A和负载C之间的电路；电源B和负载C之间的电路；或电源 A和B、和负载C之间的电路。也能用其它结构的V刀开关。例如，在可 选的实施中，可使V刀开关机构适合开关一个电源之间的两个负载。
图6示例了 T刀结构的开关机构108，其中每个固定臂212a、 212b、 212c都组装有触头片214。因此，T刀结构提供了三个相同长度的、每个 彼此成90。角的旋转触点。还提供了三个固定触点202、 204和205。每个 固定触点202和204分别连接电源A和B，且固定触点205连接到负载C。 T刀开关结构可连接负载C到电源A和/或电源B。可选择地，T刀开关机 构可一起连接电源A和B,而留下连接到不是电源的负载C。总言之，T 刀开关机构可形成电源A和B、电源A和负载C;电源B和负栽C;或电
源A和B和负载C之间的电路。也可用其它结构的T刀开关。例如，在可 选的实施中，可使T刀开关机构适合开关一个电源之间的两个负载。
图7和8示例了开关机构108的开关结构在断开之前(MBB )的V刀 和T刀结构。在断开之前的开关机构中，使旋转电触点大小合适于当在 第一和第二电源之间转换负载时，不会断开第一电源与负载的连接直到第
二电源连接到负载。同样地，断开之前的开关机构会确保不会断开第一连 接直到在建立了第二连接之后。当转换时在继续第一连接和第二连接两者 期间，可使电源同步以不会引起电源故障。此外，关于V刀或者T刀开关 机构，可使用其它开关结构。例如，可使开关机构适合转换单个电源之间 两个负载。
参考图7,断开之前的V刀结构包括板上组装固定臂112a和112b的 弧形旋转触点230。例如，在其中不中断的情况下希望将负载C从初始电 源例如电源A转换到可替换的电源例如电源B的高压应用中，可使用MBB V刀开关机构。关于所述的开关，可将负载C连接到同样连接到轴心210 的固定触点。
图8示例了断开之前的T刀开关结构，其包括大体类似于图7示出的 旋转触点230的而描迷更大弧的弧形旋转触点240。 MBB T刀开关结构除 了具有附加断开之前的功能之外，其开关能力类似于标准的T刀开关结构。 旋转触点240描述了半圓弧且大小合适，以便在断开先前的连接之前能够 电连接三个固定触点202、 204、 205。例如，可促使MBB T刀开关结构完 成电源A和B和负载C之间的连接。可选地，MBBT刀开关结构可完成 电源A、电源B和负载C任两个之间的电3各。
图9示例了包括例如可以是关于图3-8先前描述的任一种结构的三个 旋转开关才几构108a、 108b、 108c的开关100。 4吏旋转开关才几构108a、 108b、 108c中的每一个适合于转换一个或多个电源、和/或一个或多个负载的单
相。
例如，第一高压电源104可将其第一相连接到固定触点204a，其第二 相il^妄到固定触点204b,其第三相连接到固定触点204c。第二高压电源246 可分别将其第一、第二和第三相连接到固定触点202 a、 202 b、 202 c。因 此，第一开关才几构108a可选地选择在具有固定触点204 a和202 a的第一 和第二电源的第一相之间，第二开关组件108b可选地选择在具有固定触点 204b和202b的第 一和第二电源的第二相之间，以及第三开关组件108c可 选地选择在具有固定触点204c和202c的第一和第二电源的最后相之间。
可改装三相电源开关100以同时改变旋转开关108a、 108b、 108c中的 每一个。更具体地，开关机构108a、 108b、 108c安装在纵向延伸轴120上， 且把手122从轴120延伸并从旋转轴轴向延伸。例如，把手122可以在用 箭头A表示的第一旋转方向上旋转，以给还连接轴120的储存能量机构124 充电。轴120可连接旋转开关机构108a、 108b、 108c中每一个。例如，轴 120可经由每个旋转开关^/L构108a、 108b、 108c的旋转轴延伸。当释放时， 储存能量机构124会使轴120同时以不依赖于操作员速度的速度旋转旋转 开关才几构108a、 108b、 108c。可选择地，S走转开关才几构108a、 108b、 108c 中每一个可包括分立制动器以驱动基于轴120旋转的旋转开关机构108a、 108b、 108c中每一个。无论如何，三相电源开关IOO可用于同时从第一电 源104的三相转换到第二电源246的三相。可选地，可改装三相电源开关 100以转换单一三相电源之间的两个负载。
一旦开关机构108a、 108b、 108c完全在以箭头A的第一方向旋转，把 手122就会以与箭头A的方向相反的用箭头B表示的第二方向旋转，以重 置如上所述的储存能量机构。电动机127用机械连接244连接到把手122， 以便电动机输出轴在箭头A和B的方向上旋转已知量时，把手122也将如 此。如果需要或希望，则可手动从把手122断开连接244，并且可手动旋
转把手122以操作开关和/或重置储存能量机构124。在一个实施例中，在 开关100的第一和第二操作状态之间把手122在其轴上可旋转约360°。
可提供隔板242a和242b以形成抑制会引起三相电源开关100损坏的 分离相之间、或者相和接电之间电弧的电挡板。通过防止初始的相与相或 相与地产生电弧，隔+反242a和242b可增加三相电源开关100的安全性和 可靠性。
图10示例了另外的旋转开关机构250,其用于代替实现高压负载断路 开关100的以上描述的机构108。旋转开关机构250包括直刀触点转子252。 改装直刀触点转子252以用类似于先前描述的方式连接或断开第一固定触 点A和第二固定触点B。外壳254保留浸入电介质液116中的旋转开关机 构250的组件。任选地，旋转开关机构250利用对流机构使电介质液116 循环。更具体地，旋转开关机构250可包4舌改装的加热元件256，以通过 加热外壳254下部的电介质液116来感应电介质液116中的对流258。加 热的电介质液116从外壳254的下部上升并使外壳254上部的电介质液116 冷却，以使对流258平静。以这种方式，对流258使电介质液116循环并 分散杂质的累积。旋转开关机构250单独或结合其它例如短桨和/或隔板一 样的电弧抑制方法或系统使用对流循环。
直刀转子252可提供有附加腿260和触点以重新改装关于V刀结构、 T刀结构、或类似于上述的那些断开结构之前接合的开关机构。
在此描述了高压负载断路开关系统的一个实施例，其包括至少一个固 定触点；可旋转开关机构，其包括把手和至少一个触头片，开关机构可选 地确定以相对于固定触点定位触头片；储存能量机构，其帮助相对于开关 触点移动可旋转开关机构；连接到把手的电动机；和与电动机通信的控制 器。控制器适合于激发电动机以旋转把手；且当将把手旋转到释放位置时 复位储存能量机构以除去储存能量机构的任何负载。任选地，控制器进一步适合于确定储存能量机构的超载状态、储存能 量机构的轻载状态、或储存能量机构的无载状态中的至少之一。可提供至 少一个传感器，基于传感器的信号可控制器适合于确定开关操作是否成功。 可控制器适合于暂停在移动开关机构之后的预定停留时间的开关操作。还 可提供具有至少一个输入选择器和至少 一个指示器的控制接口 。
在另一实施例中，提供了高压负载断路开关系统。该系统包括至少一
个固定触点，和可旋转开关机构，该开关才儿构包括;旋转轴和从旋转轴轴向 延伸的把手，该开关机构进一步包括包含至少一个触头片的至少一个转子， 触头片经由旋的转轴可选地确定相对于固定触点的位置。将储存能量机构 连4妄到轴并且有助于相对于开关触点移动可旋转开关才几构。电动积4几械地 连接到把手，且至少一个传感器监控开关机构相对于固定触点的位置。控 制器与电动机通信并适合激发电动机以旋转把手；并且基于来自于至少一 个传感器的信号，确定开关机构是否已经完成从第 一操作状态到第二操作 状态的旋转。
在这里还描述了高压负载断路开关系统的另 一实施例。该系统包括三 相、高压负载断路开关，该开关包括外壳；位于外壳内部的固定触点， 每个触点对应于三相电源的各个相；可旋转开关片几构，其包括旋转轴和从 旋转轴轴向延伸的把手，开关机构还包括连接到轴的多个转子，每个转子 对应于电源一个相并包含至少一个可移动触头片，经由旋转轴每个转子的 触头片可选地确定相对于各个固定触点的位置；和储存能量机构，其连接 到轴并且有助于相对于开关触点移动可旋转开关机构。电动机机械地连接 到把手，且至少一个传感器监控开关机构相对于固定触点的位置。控制器 与电动机通信并适合于激发电动机以旋转把手；且当旋转把手时复位储 存能量机构以除去储存制动机构的任何负载；并基于来自于至少一个传感 器的信号，确定开关机构是否已经完成从第 一操作状态到第二操作状态的
旋转。
在此还描述了开动高压负载断路开关的方法。该开关包括至少一个固 定触点、包含把手的可旋转开关机构和至少一个触头片。开关机构可选择 地确定以相对于固定触点定位触头片，和储存能量机构有助于相对于开关 触点移动可移动开关机构。该方法包括将电动机连接到把手；以及控制电
动机激发电动机旋转把手；和当旋转把手时复位储存能量机构以除去储 存制动机构的任何负载。
任选地，该方法进一步包括感知开关机构的动作，并向操作员显示开 关机构的动作是否成功。
此外，还描述了高压负载断路开关系统的另一实施例。该系统包括高 压负载断路开关，该开关包括外壳；位于外壳内部的至少一个固定触点； 可旋转开关机构，其包括旋转轴和从旋转轴轴向延伸的把手，开关机构还 包括连^t妄到轴的至少 一个转子，转子经由旋转轴可选地确定相对于固定触 点的位置。提供了用作旋转把手的储存能量的设备，且用作储存能量的设 备有助于相对于开关触点移动可旋转开关机构。提供了用于旋转把手的设 备，且还提供了用于控制旋转设备的设备。用于控制旋转设备的设备会除 去在完成开关操作之后的储存能量设备的任何负载。
虽然根据各种特定实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应认识 到，可以在权利要求的精神和范围内对本发明进行修改。
权利要求
1.一种高压负载断路开关系统，包括:至少一个固定触点；可旋转开关机构，其包括把手和至少一个触头片，该开关机构可选地定位，以相对于固定触点定位触头片；储存能量机构，其有助于可旋转开关机构相对于开关触点移动；连接到把手的电动机；和与电动机通信的控制器并适合于:激发电动机以旋转把手；和当将把手旋转到释放位置时，复位储存能量机构以除去储存制动机构的任何负载。
2. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器还进一步适合于确定储存 能量机构的超载状态、储存能量机构的轻载状态、或储存能量机构的无载 状态中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括至少一个传感器，基于来 自于传感器的信号，控制器适合于确定开关操作是否成功。
4. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器适合于在移动开关机构之 后，，操作开关暂停预定停留时间。
5. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器适合于激发电动机以在释 放位置的第 一旋转方向上旋转把手，并在第二方向上旋转把手以复位储存 能量机构，第二方向与第一方向相反。
6. 根据权利要求l所述的系统，其中控制器适合于通过在预定方向上 以恒量旋转把手来复位储存能量机构。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中控制器适合 确定电动机在第 一旋转方向上的旋转量 比较电动机的旋转量与预定旋转量；和当电动机旋转量大于预定旋转量时，以与第一方向相反的第二方向驱动电动才几来复位储存能量才几构；和当电动机旋转量小于预定旋转量时，以第一方向驱动电动机来复位储 存能量机构。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中开关机构是以多种结构配置的， 该结构选自由单刀结构、直刀开关结构、V刀结构、T刀结构和断开开关 结构之前的构造组成的组。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中开关机构浸入电介质液中。
10. 根据权利要求1所述的系统，其中将控制器连接到远程操作控制 系统。
11. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括控制接口，该控制接口 包括至少一个输入选择器和至少一个指示器。
12. 根据权利要求1所述的系统，其中开关机构浸入电介质液中，该 系统进一步包括液体循环机构。
13. —种高压负载断路开关系统，包括 至少一个固定触点；可旋转开关机构，其包括旋转轴和从旋转轴轴向延伸的把手，开关机 构进一步包含包含至少一个触头片的至少一个转子，触头片经由轴的旋转， 可选地相对于固定触点的位置定位；储存能量机构，其连接到轴，并且有助于相对于开关触点移动可旋转 开关机构；才几械地连接到把手的电动机；至少一个传感器，其监控开关机构相对于固定触点的位置；和 控制器，其与电动机通信并适合激发电动机旋转把手；和基于来自于至少一个传感器的信号，确定开关机构是否已经完成 从第 一操作位置到第二操作位置的旋转。
14. 根据权利要求13所述的系统，其进一步包括控制接口，控制器进 一步适合于利用接口，显示开关机构是否已完全旋转。
15. 根据权利要求13所述的系统，其中传感器是从邻近传感器、霍耳 效应传感器、光学传感器、磁传感器和电位计组成的组中选择的。
16. 根据权利要求13所述的系统，其中控制器进一步适合于复位储存 能量机构，以在将把手旋转到释放位置时，除去储存制动机构的任何负载。
17. 权利要求16所述的系统，其中控制器进一步适合于确定储存能量 机构的超载状态、储存能量机构的轻载状态、或储存能量机构的无载状态 中的至少一种。
18. 根据权利要求13所述的系统，其中控制器适合于在移动开关机构 之后，操作开关暂停预定停留时间。
19. 根据权利要求13所述的负载断路开关，其中开关机构是用多种结 构配置的，该配置选自由单刀结构、直刀开关结构、V刀结构、T刀结构、 和断开开关结构之前的构造组成的组。
20. 根据权利要求13所述的负载断路开关，其中开关机构浸入电介质 液中。
21. 根据权利要求13所述的负载断路开关，其中控制器连接到远程操 作控制系统。
22. —种高压负载断路开关系统，包括 三相、高压负栽断路开关，该开关包括外壳； 位于外壳内部的固定触点，每个触点对应于三相有电电源的各个相；可旋转开关机构，其包括旋转轴和从旋转轴轴向延伸的把手，开 关机构进一步包括连接到轴的多个转子，每个转子对应于有电电源一个相 并包含至少一个可移动触头片，经由旋转轴每个转子的触头片可选地确定 相对于各个固定触点的位置；和储存能量机构，其连接到轴并有助于相对于开关触点移动可旋转 开关一几构；机械地连4妄到4巴手的电动机；至少一个传感器，其监控开关机构相对于固定触点的位置；和 控制器，其与电动机通信并适合于 5敫发电动才几S走转4巴手；当旋转把手时复位储存能量机构，以除去储存的制动机构的任何负载；和基于来自于至少一个传感器的信号，确定开关机构是否已经完成 从第 一操作位置到第二操作位置的旋转。
23. 根据权利要求22所迷的系统，其进一步包括控制接口，控制器进 一步适合于利用接口，显示开关机构是否已完全旋转。
24. 根据权利要求22所述的系统，其中控制器进一步适合于确定储存 能量机构的超载状态、储存能量机构的轻载状态、或储存能量机构的无载 状态中的至少一种。
25. 根据权利要求22所述的系统，其中控制器适合于在移动开关机构 之后，操作开关暂停预定停留时间。
26. 根据权利要求22所述的负载断路开关，其中开关机构是以多种结 构配置的，该配置选自由单刀结构、直刀开关结构、V刀结构、T刀结构、 和断开开关结构之前的构造组成的组。
27. 根据权利要求22所述的负载断路开关，其中开关机构浸入电介质液中。
28. —种起动高压负载断路开关的方法，该开关包括至少一个固定触 点；可旋转开关机构，该机构其包括把手和至少一个触头片，该开关机构 可选地确定相对于固定触点定位触头片；和储存能量机构，其有助于相对 于开关触点移动可旋转开关机构，该方法包括连4妄电动才几到4巴手；和 4空制电动才几，以激发电动才几旋转4巴手；和当旋转把手时复位储存能量机构，以除去储存制动机构的任何负载。
29. 根据权利要求28所述的方法，进一步包括 感知开关才几构的动作；和向操作员显示开关机构的动作是否成功。
30. 根据权利要求28所迷的方法，其中控制电动机复位储存能量机构 包括在预定的方向上以恒量旋转把手。
31. 根据权利要求28所述的方法，其中控制电动机复位储存能量机构 包括激发电动机以在第 一旋转方向上旋转把手到释放位置，和 在第二方向旋转把手以复位储存能量机构，第二方向与第一方向相反。
32. 根据权利要求28所述的方法，进一步包括确定储存能量机构的超 载状态、储存能量机构的轻载状态、或储存能量机构的无载状态中的至少 一种。
33. 根据权利要求28所迷的方法，进一步包括控制电动机暂停预定停 留期间的开关操作。
34. —种高压负载断路开关系统，包括 高压负载断路开关，该开关包括外壳；位于外壳内部的至少一个固定触点；可旋转开关机构，其包括旋转轴和从旋转轴轴向延伸的把手，开 关机构进一步包括连接到轴的至少一个转子，经由旋转轴该转子可选地定 位相对于固定触点的位置；随着把手的旋转，进行能量储存的设备，用作储存能量的设备有助于 开关触点相对于开关机构可旋转移动；用于旋转把手的设备；用于控制旋转设备并除去在完成开关操作之后的储存能量设备的任何 负载的i殳备。
35. 根据权利要求34所述的系统，进一步包括用于感知开关机构相对 于固定触点的位置的设备，和用于向操作员显示位置的设备。
36. 根据权利要求34所述的方法，进一步包括用于沉浸开关机构的电 介质设备。
37. 根据权利要求34所述的方法，进一步包括用于循环外壳内部的电 介质设备的设备。
全文摘要
本发明公开了一种用于电动高压负载断路开关(100)的控制系统和方法。
文档编号H01H33/36GK101375358SQ200680052847
公开日2009年2月25日 申请日期2006年12月14日 优先权日2005年12月15日
发明者帕特里克·哈罗德·普莱德, 弗兰克·约翰·明希, 约翰·弗雷德里克·班廷 申请人:库帕技术公司