一种应用于高压断路器电动操作机构的储能装置的制作方法

本实用新型涉及一种储能装置，更具体地说涉及一种应用于高压断路器电动操作机构的储能装置。

背景技术：

高压断路器是电力系统的重要设备之一，是一次系统中控制和保护电路的关键设备，用于开断负荷电流和短路电流。其中，电动操作机构是断路器完成分合闸操作的二次部件，该部件将电能转换为机械能，通过联动装置将机械能转换为开关动作。电动操作机构中的直流电机起动涉及到电源供电问题，当电源模块损坏时，电源模块将不足以为直流电机提供起动所需的电功率，导致直流电机无法正常工作。因此，需要通过增加一种储能装置，在电源模块损坏时，作为备用电源，释放能量，带动电机转动，使断路器电动操作机构继续正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术需要解决的问题，提供一种应用于高压断路器电动操作机构的储能装置。本实用新型在直流电机供电电源损坏且操作分合闸的直流电机需要起动时，作为备用电源，及时释放能量，带动电机转动。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种应用于高压断路器电动操作机构的储能装置，应用于由基座、支持绝缘件、开断元件及传动元件所构成的高压断路器；操作机构通过与传动元件之间相互啮合的齿轮盘，将分合闸所需能量传递给传动元件，传动元件将操作功传递给开断元件的触头及其他部件，使其开断或关合电力线路，安全隔离电源；操作机构是将电能转换为机械能的转换机构，其电能来源是直流电机，直流电机由电源模块供电，同时并联储能装置。

储能装置包括作为储能部件的超级电容器组、连接超级电容器组与直流电机电源端的超级电容充放电电路、与充放电电路中的晶体管基极连接的储能装置控制电路。

超级电容充放电电路，采用双向DC/DC变换电路，使超级电容器组能工作在充电和放电两种状态并进行快速的切换；处于充电状态时，电源模块为超级电容器组充电；处于放电状态时，超级电容器组释放电能，为直流电机供电。

超级电容充放电电路包括电感L、晶体管T1和T2、二极管D1和D2、电容C；超级电容器组的A端与电感L的一端连接，晶体管T1的发射极与电感 L的一端、二极管D1的阳极、晶体管T2的集电极、二极管D2的阴极连接，晶体管T1的集电极与二极管D1的阴极、电容C的一端、直流电机的X端连接，超级电容器组的B端与晶体管T2的发射极、二极管D2的阳极、电容C 的一端、直流电机的Y端连接。

储能装置控制电路，输入端R的输入信号为电压表所检测的电源模块输出电压失压信号，失压信号为1时表示电源模块输出电压异常，0表示正常；输入端S的输入信号为断路器分合闸需求信号，分合闸需求信号为1时表示需要对断路器进行分合闸操作，0表示不需要；输出端M和N的输出信号分别为对超级电容充放电电路中的晶体管T1的基极M端和晶体管T2的基极N 端的控制信号，输出信号为1时使相应晶体管导通，0则使相应晶体管截止； R端、S端分别和与门G1的两个输入端连接，M端和与门G1的输出端连接； R端、S端分别和与非门G2的两个输入端连接，N端和与非门G2的输出端连接；与门和与非门采用74系列芯片实现。

本实用新型的优点在于：

体积小，结构简单，及时对电源损坏情况做出反应，有效驱动电机，并且不影响电动操作机构原来的整体性能。

附图说明

图1为本实用新型所述的包含电动操作机构及其储能装置的高压断路器结构示意图。

图2为本实用新型所述的超级电容器组、储能装置控制电路、充放电电路与直流电机、电源等的连接关系示意图。

图3为本实用新型所述的超级电容充放电电路示意图。

图4为本实用新型实施例示意图。

1、断路器基座；2、支持绝缘件；3、开断元件；4、传动元件；5、操作机构；6、直流电动机；7、电源模块；8、储能装置；9、超级电容器组； 10、电压表；11、电源开关。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实例进行阐述。参见附图1，本实施例中的一种应用于高压断路器电动操作机构的储能装置，应用于由基座1、支持绝缘件2、开断元件3及传动元件4所构成的高压断路器。操作机构5 通过与传动元件4之间相互啮合的齿轮盘，将分合闸所需能量传递给传动元件4，传动元件4将操作功传递给开断元件3的触头及其他部件，使其开断或关合电力线路，安全隔离电源。操作机构5是将电能转换为机械能的转换机构，其电能来源是直流电机6，直流电机6由电源模块7供电，同时并联储能装置8。

本实例中的储能装置包括作为储能部件的超级电容器组9、连接超级电容器组与直流电机电源端的超级电容充放电电路、与充放电电路中的晶体管基极连接的储能装置控制电路。

本实例中的超级电容充放电电路，采用双向DC/DC变换电路，使超级电容器组9能工作在充电和放电两种状态并进行快速的切换。处于充电状态时，电源模块7为超级电容器组充电；处于放电状态时，超级电容器组释放电能，为直流电机6供电。

具体的，超级电容充放电电路包括电感L、晶体管T1和T2、二极管D1 和D2、电容C。超级电容器组9的A端与电感L的一端连接，晶体管T1的发射极与电感L的一端、二极管D1的阳极、晶体管T2的集电极、二极管D2 的阴极连接，晶体管T1的集电极与二极管D1的阴极、电容C的一端、直流电机6的X端连接，超级电容器组9的B端与晶体管T2的发射极、二极管 D2的阳极、电容C的一端、直流电机6的Y端连接。

如图4所示，本实例中的储能装置控制电路，输入端R的输入信号为电压表10所检测的电源模块输出电压失压信号，失压信号为1时表示电源模块输出电压异常，0表示正常；输入端S的输入信号为断路器分合闸需求信号，分合闸需求信号为1时表示需要对断路器进行分合闸操作，0表示不需要；输出端M和N的输出信号分别为对超级电容充放电电路中的晶体管T1 的基极M端和晶体管T2的基极N端的控制信号，输出信号为1时使相应晶体管导通，0则使相应晶体管截止。R端、S端分别和与门G1的两个输入端连接，M端和与门G1的输出端连接；R端、S端分别和与非门G2的两个输入端连接，N端和与非门G2的输出端连接。与门和与非门可采用74系列芯片实现。

当电源模块7正常工作时，电源模块输出电压正常，在接收到断路器分合闸需求信号后，可正常起动，通过操作机构5将电能转化为机械能，并将机械能通过啮合齿轮，传递给传动元件4，传动元件4将操作功传递给开断元件3的触头及其他部件，使其实现分合闸。当电源模块7正常工作时，储能装置控制电路无失压信号输入，其输出信号控制充放电电路中的晶体管T1 导通、晶体管T2截止，使超级电容器组9工作在充电状态。

当电源模块7损坏时，开关11断开，直流电机6两端失压，电机无法正常起动。电压表10检测到电源模块输出电压异常，储能装置控制电路检测到失压信号以及断路器分合闸需求信号后，迅速改变输出信号，控制充放电电路中的晶体管T1截止、晶体管T2导通，使超级电容器组工作在放电状态，代替损坏的电源向直流电机6供电，并带动操作机构5完成断路器分合闸操作。当电源模块恢复正常后，储能装置控制电路无失压信号输入，其输出信号控制充放电电路中的晶体管T1导通、晶体管T2截止，使超级电容器组9重新回到充电状态。