一种断路器分合闸能量补偿装置及方法与流程

本发明实施例涉及断路器技术领域，具体涉及一种断路器分合闸能量补偿装置及方法。

背景技术：

变电站是整个电力系统当中最重要的组成元件，如果我们能够及时发现并消除变电站中潜在的故障与隐患，我们就可以极大程度的保证电力系统安全运行。在变电站中，高压断路器是重要的切除电网故障的元件，而高压断路器中的机构又是二次高压断路器的关键部件之一，机构在长期未动作期间，机构各部位存在卡阻，导致回路控制线圈动作时，无法撞开分合闸挚子，导致断路器分合闸失灵，从而导致故障的线路无法及时切除，最终导致极其严重的事故。据统计，高压断路器机构卡阻导致控制线圈无法撞开分合闸挚子导致电网越级跳闸故障占所有故障的较大部分。

高压断路器在整个电网当中各个环节均存在使用，其对电能的传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义。高压断路器的运行水平和维护水平及检修水平如何，将会直接对供电的可靠性、质量、设备的安全产生影响。随着我国超特高压线路的复杂程度的日益增加和电网电压等级的不断提高，高压断路器结构也是越来越复杂，出现故障的概率也越来越多。而在变电站日常运行中，该类维护均未故障发生后进行，严重影响了电网的安全稳定运行。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种断路器分合闸能量补偿装置及方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种断路器分合闸能量补偿装置，包括分合闸回路和电源管理电路，所述分合闸回路连接检测电路，所述检测电路连接同步调整电路，所述同步调整电路连接dsp处理器，所述dsp处理器连接隔离驱动电路，所述隔离驱动电路连接lcl滤波电路，所述lcl滤波电路连接所述分合闸回路；所述电源管理电路并联所述检测电路、所述同步调整电路和dsp处理器。

作为本发明的一种优选方案，所述电源管理电路采用直流储能，并提供+15v、+5v、-5v、3.3v的电压信号。

作为本发明的一种优选方案，还包括稳压芯片，所述稳压芯片与所述电源管理电路连接，+15v的电压通过lm2576-5.0v稳压芯片稳压，得到+5v与-5v电压信号，+5v电压通过lm1117-3.3v稳压芯片稳压得到3.3v电压信号。

作为本发明的一种优选方案，所述检测电路得到电压信号经lm393双电压比较器集成电路实现过零比较，进行电压锁相，从而向dsp处理器提供电压的相位。

作为本发明的一种优选方案，所述隔离驱动电路采用tlp250芯片，所述tlp250芯片的输出端接用于驱动的最高电压35v。

作为本发明的一种优选方案，所述隔离驱动电路的igbt驱动信号由dsp输出的pwm信号提供，采用具有八路放大功能的uln2803达灵顿管。

在本发明实施例的第二个方面，提供了一种断路器分合闸能量补偿方法，包括如下步骤：

步骤100、监测高压电路器的线圈电压和线圈电流，并传输给补偿装置的dsp处理器；

步骤200、dsp处理器判断线圈电压和线圈电流是否符合预设要求；

步骤300、线圈电压和线圈电流符合预设要求时，对高压电路器进行分合闸操作，线圈电压和线圈电流不符合预设要求时，为线圈提供能量，重新进行步骤100；

步骤400、如果分合闸操作成功，则结束流程，如果未成功，则为线圈提供能量，重新进行步骤100。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明提供的补偿装置及方法，在机构卡阻时，线圈撞针无法撞开机构分合闸挚子，导致机构不能分合闸时，及时补充线圈能量，使线圈撞开机构分合闸挚子，避免断路器机构不能及时分合闸导致越级跳闸，扩大停电范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的补偿装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的隔离驱动电路的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的补偿方法的流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种断路器分合闸能量补偿装置，包括分合闸回路和电源管理电路，所述分合闸回路连接检测电路，所述检测电路连接同步调整电路，所述同步调整电路连接dsp处理器，所述dsp处理器连接隔离驱动电路，所述隔离驱动电路连接lcl滤波电路，所述lcl滤波电路连接所述分合闸回路；所述电源管理电路并联所述检测电路、所述同步调整电路和dsp处理器。

根据电压电流监测，当发现电压、电流低于正常值时，及时线圈的工作电压电流，线圈，维持线圈撞针正常工作时的速度，当撞针撞上分合闸挚子时，及时判断分合闸是否成功，如分合闸不成功，及时给线圈提供能量，确保线圈撞开分合闸挚子，确保断路器正常分合闸，避免事故。

其中，整个装置采用+15v电源供电，有效避免了外接的电压信号太多，造成接线混乱与信号干扰，电源管理电路采用直流储能，并提供+15v、+5v、-5v、3.3v的电压信号，还包括稳压芯片，所述稳压芯片与所述电源管理电路连接，+15v的电压通过lm2576-5.0v稳压芯片稳压，得到+5v与-5v电压信号，+5v电压通过lm1117-3.3v稳压芯片稳压得到3.3v电压信号，在电压输出端进行lc滤波，电压纹波脉动，采用反并联续流二极管，实现芯片保护，使输出电压更为平稳。

检测电路是影响电压补偿效果的重要电路，是本次硬件电路设计的重要组成部分，能量补偿的准确度取决于分合闸回路线圈特征量检测的精确度。该电路通过对分合分合闸线圈电压特征量检测，并且将其通过一系列运算放大电路进行电压幅值转换，变成主控芯片可以识别并进行adc采样的信号。

采用tms32f28335dsp处理器，该dsp上的adc的输入电压范围是0～3.3v，一旦超过这个限值，将会烧毁芯片。因此检测电路的设计目的是将模拟分合闸回路线圈电压信号转换至0～3.3v，从而完成dsp精确采样。

检测电路得到电压信号经lm393双电压比较器集成电路实现过零比较，进行电压锁相，从而向主控单元提供系统电压的相位。上述检测的电压通过电压比较器lm393双电压比较器集成电路与零电压比较，大于零电压输出高电平，小于零则输出低电平，方便分合闸线圈电压检测。

隔离驱动电路采用东芝公司的tlp250为核心，其硬件电路原理图如图2所示，tlp250的输出端接的用于驱动的最高电压35v。其igbt驱动信号由dsp输出的pwm信号提供，采用具有八路放大功能的uln2803达灵顿管，uln2803内部具有8路npn晶体管，当pwm信号输出为高电平时，达灵顿管反向输出低电平，在tlp250内部与正极输入信号电平构成回路，内部二极管导通，此时控制引脚7与引脚8等电位，即v_g01端的输出电压达到为15v，所以加在功率开关mosfet的栅极与源极间的电压为15v，igbt导通工作；当pwm输入为低电平时，达令顿管输出悬空，发光二极管无法导通，此时引脚5与引脚6等电位，所以v_g01端的输出电压为0，也就没有驱动电压，因此igbt自动关断。

如图3所示，本发明还提供了一种断路器分合闸能量补偿方法，包括如下步骤：

步骤100、监测高压电路器的线圈电压和线圈电流，并传输给补偿装置的dsp处理器；

步骤200、dsp处理器判断线圈电压和线圈电流是否符合预设要求；

步骤300、线圈电压和线圈电流符合预设要求时，对高压电路器进行分合闸操作，线圈电压和线圈电流不符合预设要求时，为线圈提供能量，重新进行步骤100；

步骤400、如果分合闸操作成功，则结束流程，如果未成功，则为线圈提供能量，重新进行步骤100。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。