專利名稱：高壓斷路器電液伺服操動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓輸變電高壓開關(guān)設(shè)備，尤其是涉及一種高壓斷路器電液伺 服操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高壓斷路器是高壓輸變電的關(guān)鍵設(shè)備之一，在電網(wǎng)中起著控制和保護(hù)作用， 液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)是高壓斷路器的關(guān)鍵部件。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作性能和質(zhì)量優(yōu)劣，對 高壓斷路器的工作性能和可靠性起著極為重要的作用。目前傳統(tǒng)斷路器液壓操 動(dòng)機(jī)構(gòu)都是按單一空載分閘特性設(shè)計(jì)，即不管處于何種工作狀態(tài)下開斷，其空 載分閘特性都相同，但實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)生嚴(yán)重故障的機(jī)率很小，極大多數(shù)操作 都是一些正常條件的開斷，如電網(wǎng)檢修、電網(wǎng)調(diào)度、切除正常負(fù)荷等，上述情 況下的開斷可用低速實(shí)現(xiàn)，降低系統(tǒng)沖擊，從而能夠大大提高斷路器的耐受性 和可靠性。當(dāng)前斷路器液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)斷路器動(dòng)作要求，不能實(shí)現(xiàn)對操 動(dòng)過程的調(diào)節(jié)和控制，無法達(dá)到良好的負(fù)載匹配性能。雖然斷路器可采用電動(dòng) 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)斷路器分合閘過程的調(diào)節(jié)和控制，但是由于電機(jī)大小和容量的限制而 無法在高等級電壓上得到應(yīng)用，隨著斷路器向著高壓大容量高可靠性方向的發(fā) 展和斷路器滅弧室本身智能化滅弧程度的提高，傳統(tǒng)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)無法滿電力系 統(tǒng)對更高質(zhì)量產(chǎn)品的需求，因此有必要研究一種新型的液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制系 統(tǒng)，以提高高壓斷路器分合閘特性和操作智能化控制監(jiān)測水平。

發(fā)明內(nèi)容
為解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的提供一種高壓斷路器電液伺服 操動(dòng)機(jī)構(gòu)。利用智能控制裝置通過電流檢測、電壓檢測等傳感裝置判斷電力系 統(tǒng)狀和分合閘要求，選擇理想的分合閘特性曲線并控制電液伺服液壓系統(tǒng)嚴(yán)格 按照理想特性曲線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)斷路器故障和狀態(tài)在線監(jiān)測，使斷路器觸頭位置 可控，速度可調(diào)，達(dá)到良好的負(fù)載性能匹配。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的的技術(shù)方案如下
包括電液伺服液壓系統(tǒng)和智能控制裝置；其中
1)電液伺服液壓系統(tǒng)由油源部分和控制驅(qū)動(dòng)部分組成，由油源部分提供 的高壓油分成三路，第一路與先導(dǎo)級伺服閥的P 口連接，第二路與常開型二位 二通液控球閥的P 口連接，第三路與液壓缸有桿腔、壓力傳感器和合閘插裝閥A口連接；先導(dǎo)級伺服閥的B口、分閘插裝閥的B 口與油箱連接；先導(dǎo)級伺服閥
A口、常開型二位二通液控球閥A口、合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器與合 閘插裝閥C口連接；先導(dǎo)級伺服閥T口、節(jié)流閥P2口、分閘插裝閥閥芯LVDT 位移傳感器與分閘插裝閥C 口連接；合閘插裝閥B口、節(jié)流閥P!口、分閘插裝 閥A口、常開型二位二通液控球閥控制油路與液壓缸無桿腔連接；伺服閥控制 器分別與先導(dǎo)級伺服閥、先導(dǎo)級伺服閥閥芯LVDT位移傳感器、合閘插裝閥閥 芯LVDT位移傳感器、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器和智能控制裝置的D/A 電路模塊電連接。
2)智能控制裝置由存儲(chǔ)模塊、DSP控制器、電源模塊、CAN驅(qū)動(dòng)器、D/A 電路模塊和CAN總線組成；的A/D與先導(dǎo)級伺服閥閥芯LVDT位移傳感器、合 閘插裝閥閬芯LVDT位移傳感器、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器、電流檢 測裝置、電壓檢測裝置、斷路器觸頭位移傳感器和壓力傳感器電連接；DSP控 制器與存儲(chǔ)模塊、電源模塊、CAN驅(qū)動(dòng)器、D/A電路模塊和開關(guān)量信號(hào)電連接； CAN驅(qū)動(dòng)器DSP控制器、電源模塊和CAN總線電連接。
所述的油源部分其單向閥進(jìn)油口與泵的出油口連接，單向閥出油口分別與 溢流閥、蓄能器和壓力表連接給控制驅(qū)動(dòng)部分提供高壓油；濾油器進(jìn)油口與油 箱連接，出油口與泵的進(jìn)油口連接，電機(jī)與泵相連接。
智能控制裝置通過壓力傳感器，電流檢測裝置，電壓檢測裝置，先導(dǎo)級伺 服閥閥芯LVDT位移傳感器、合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器、分閘插裝閥 閥芯LVDT位移傳感器等實(shí)時(shí)監(jiān)測液壓系統(tǒng)，斷路器及電網(wǎng)狀態(tài)，當(dāng)接到分合 閘命令時(shí)根據(jù)當(dāng)前監(jiān)測值，選擇存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)專家數(shù)據(jù)庫中合理的分合閘特 性曲線，進(jìn)而控制伺服闊控制器使系統(tǒng)分合閘按照預(yù)計(jì)理想曲線實(shí)現(xiàn)分合閘功 能。同時(shí)智能控制器把當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中，用戶通過CAN總線 通訊可以獲得斷路器當(dāng)前及歷史狀態(tài)信息。
本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明具有斷路器觸頭位置和速度可控，操動(dòng)機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度快，控制精度高， 分合閘負(fù)載匹配特性好和分合閘沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測電網(wǎng)，斷路 器和液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)斷路器操作智能化控制。本發(fā)明解決了背景中的難 題，也有利于提高斷路器整體分合能力及電氣、機(jī)械壽命和可靠性。


圖1是本發(fā)明的電液伺服操動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)和智能控制裝置總圖。 圖2是本發(fā)明的智能控制裝置部分電路原理圖。圖中1、蓄能器；2溢流閥；3、單向閥；4、泵；5電機(jī)；6、濾油器；7、 油箱；8、斷路器本體；9、壓力傳感器；10、液壓缸；11、電壓檢測裝置；12、 斷路器觸頭位移傳感器；13、電流檢測裝置；14、智能控制裝置；14.1、存儲(chǔ)模
塊；14.2、TMS320LF2407A(DSP控制器)；14.3電源模塊；14.4、PCA82C250T(CAN 驅(qū)動(dòng)器)；14.5、 D/A電路模塊；14.6、 CAN總線；15、伺服閥控制器；16、分 閘插裝閥；17、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器；18、節(jié)流閥；19、先導(dǎo)級 伺服閥閥芯LVDT位移傳感器；20、先導(dǎo)級伺服閥；21、合閘插裝閥閥芯LVDT 位移傳感器；22、合閘插裝閥；23、常開型二位二通液控球閥；24、壓力表； 25、開關(guān)量信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過對實(shí)施例的描述給出本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
如圖1所示，本發(fā)明包括電液伺服液壓系統(tǒng)和智能控制裝置；其中
1) 電液伺服液壓系統(tǒng)由油源部分和控制驅(qū)動(dòng)部分組成，由油源部分提供 的高壓油分成三路，第一路與先導(dǎo)級伺服閥20的P 口連接，第二路與常開型二 位二通液控球閥23的P 口連接，第三路與液壓缸10有桿腔、壓力傳感器9和 合閘插裝閥22的A 口連接；先導(dǎo)級伺服閥20的B 口、分閘插裝閥16的B 口 與油箱連接；先導(dǎo)級伺服閥20的A 口、常開型二位二通液控球閥的的A 口、 合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器21與合閘插裝閥22的C 口連接；先導(dǎo)級伺 服閥20的T 口、節(jié)流閥18的P2 口、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器17與 分閘插裝閥16的C 口連接；合閘插裝閥22的B 口、節(jié)流閥18的口、分閘 插裝閥的16的A 口、常開型二位二通液控球閥23的控制油路與液壓缸10無桿 腔連接；伺服閥控制器15分別與先導(dǎo)級伺服閥20、先導(dǎo)級伺服閥閥芯LVDT位 移傳感器19、合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器21、分閘插裝閥閥芯LVDT位 移傳感器17和智能控制裝置14的D/A電路模塊14.5電連接。
2) 智能控制裝置由存儲(chǔ)模塊14.1、 TMS320LF2407A(DSP控制器)14.2、 電源模塊14.3、 CAN驅(qū)動(dòng)器14.4、 D/A電路模塊14.5和CAN總線14.6組成； DSP控制器14.2的A/D與先導(dǎo)級伺服閥閥芯LVDT位移傳感器19、合閘插裝閥 閥芯LVDT位移傳感器21、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器17、電流檢測裝 置13、電壓檢測裝置11、斷路器觸頭位移傳感器12和壓力傳感器9電連接；DSP 控制器14.2與存儲(chǔ)模塊14.1、電源模塊14.3、 CAN驅(qū)動(dòng)器14.4、 D/A電路模塊 14.5和開關(guān)量信號(hào)25電連接；CAN驅(qū)動(dòng)器14.4與DSP控制器14.2、電源模塊 14.3和CAN總線14.6電連接。所述的油源部分其單向閥3的進(jìn)油口與泵4的出油口連接，單向閥3出油 口分別與溢流閥2、蓄能器1和壓力表24連接給控制驅(qū)動(dòng)部分提供高壓油；濾 油器6的進(jìn)油口與油箱7連接，出油口與泵4的進(jìn)油口連接，電機(jī)5泵4相連接。
本發(fā)明的工作原理如下
如圖1，圖2所示，智能控制裝置14的存儲(chǔ)模塊14.1預(yù)存正常檢修開斷、 大電流短路故障開斷、小電流短路故障開斷、用戶自定義開斷四種分閘理想特 性曲線和一種合閘理想特性曲線。TMS320LF2407A 14.2的A/D模塊監(jiān)測電網(wǎng)電 流檢測裝置13，電壓檢測裝置11和用戶輸入自定義信號(hào)判斷系統(tǒng)分合閘方式， 不同的故障和分?jǐn)嗝罹哂胁煌碾娏麟妷禾卣餍畔⒑烷_關(guān)輸入關(guān)系，智能控 制裝置14的TMS320LF2407A 14.2判斷檢測信號(hào)選擇分閘或合閘理想特性曲線 通過D/A電路輸出作為斷路器電液伺服液壓系統(tǒng)的參考輸入控制伺服閥控制器 15，電液伺服液壓系統(tǒng)根據(jù)輸入指令完成液壓系統(tǒng)位置閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)高壓斷路 器分合閘動(dòng)作。
智能控制裝置14通過壓力傳感器9，先導(dǎo)伺服閥閥芯LVDT位移傳感器19、 分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器17、合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器21 實(shí)時(shí)監(jiān)測液壓系統(tǒng)狀態(tài)，并把電液伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程中壓力和位移信號(hào)存儲(chǔ)在 以28F00B3芯片為核心組成的存儲(chǔ)模塊14.1中，可通過現(xiàn)場總線PCA82C250T (CAN驅(qū)動(dòng)器)14.4， CAN總線14.6傳輸給用戶，便于用戶分析與維護(hù)電液伺服 操動(dòng)機(jī)構(gòu)，及早發(fā)現(xiàn)處理電液伺服操動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障。
伺服閥控制器15根據(jù)智能控制裝置14給的參考輸入信號(hào)和先導(dǎo)伺服閥閥芯 LVDT位移傳感器19、分閘控制插裝閥閥芯LVDT位移傳感器17、合閘控制插 裝閥閥芯LVDT位移傳感器的位移反饋信號(hào)控制先導(dǎo)伺服閥20驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而完 成先導(dǎo)級伺服閥20方向及閥芯開度大小控制，分閘插裝閥16、合閘插裝閥22 閥開度大小的控制，從而實(shí)現(xiàn)斷路器按理想特性曲線進(jìn)行分合閘。
電液伺服液壓系統(tǒng)工作過程中以蓄能器1中高壓油作為油源，電機(jī)5泵4只 在系統(tǒng)需要補(bǔ)油時(shí)才工作。系統(tǒng)工作有一定的范圍，當(dāng)系統(tǒng)工作油壓降低到要 求最小極限值時(shí)，油泵4電機(jī)5工作給蓄能器1補(bǔ)油，溢流閥2限制系統(tǒng)工作 壓力，壓力表24顯示系統(tǒng)工作壓力。
當(dāng)系統(tǒng)按一定理想特性曲線(預(yù)存在存儲(chǔ)模塊14.2中)進(jìn)行分閘時(shí)，伺服 閥控制器控制15給先導(dǎo)級伺服閥20驅(qū)動(dòng)器一定控制正向電流，先導(dǎo)級伺服閥 20閥芯換向，工作在右位，先導(dǎo)級伺服閥20的P 口與T 口相通，先導(dǎo)級伺服閥20的B 口與A 口相通，分閘插裝閥16控制腔C高壓油通過先導(dǎo)級伺服閥20 的A 口和B 口回油箱，分閘插裝閥16打開，同時(shí)油源部分蓄能器高壓油通過先 導(dǎo)級伺服閥20的P 口和T 口流入合閘插裝閥22控制腔C，合閘插裝閥22關(guān)閉， 此時(shí)工作在常高壓狀態(tài)的工作缸10無桿腔高壓油通過分閘插裝閥16和節(jié)流閥 18卸油，此時(shí)液壓缸10帶動(dòng)斷路器本體8實(shí)現(xiàn)分閘。與液壓缸10無桿腔相連 的常開型二位二通液控球閥23的控制腔油處于低壓狀態(tài)，常開型二位二通液控 球閥23P 口與A 口油路相通，使合閘插裝閥22始終處于關(guān)閉狀態(tài)。智能控制裝 置14根據(jù)斷路器理想的分閘特性曲線，在斷路器觸頭處在不同位置時(shí)給伺服閥 控制器15的指令電流大小不同，先導(dǎo)級伺服閥20閩芯打開開度也不同，液壓 缸10無桿腔泄油速度不同，作用在液壓缸10上的合力不同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對斷路 器觸頭位置進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。分閘完成后，先導(dǎo)級伺服閥20驅(qū)動(dòng)器輸入電流為 0，先導(dǎo)級伺服閥20工作在中位，此時(shí)，由于液壓缸10無桿腔處于低壓狀態(tài)， 常開型二位二通液控球閥23的P 口與A 口始終相通，合間插裝閥22控制腔C 與油源部分蓄能器1高壓油相通，以保持合閘插裝閥22處于關(guān)閉狀態(tài)。分閘插 裝閥16控制腔C通過節(jié)流閥18與液壓缸10無桿腔相通，處于低壓狀態(tài)，分閘 控制閥16保持打開狀態(tài)。當(dāng)合閘控制插裝閥22控制腔高壓油因通過先導(dǎo)級伺 服閥20滑閥閥芯泄漏，蓄能器高壓油及時(shí)給合閘控制插裝閥22控制腔補(bǔ)充， 使合閘插裝閥22在接到合閘命令前始終處于關(guān)閉狀態(tài)。
當(dāng)系統(tǒng)按一定理想特性曲線(預(yù)存在存儲(chǔ)模塊14.2中)進(jìn)行合閘時(shí)，伺服 閥控制器15給先導(dǎo)級伺服閥20驅(qū)動(dòng)器一定控制反向電流，先導(dǎo)級伺服閥20閥 芯換向，工作在左位，P口與A口相通，B口與T口相通。合閘插裝閥22控制 腔油通過先導(dǎo)級伺服閥20回油箱，合閘插裝閥22打開，同時(shí)蓄能器1高壓油 通過先導(dǎo)級伺服閥20流入分閘插裝閥16控制腔，分閘插裝閥16關(guān)閉，此時(shí)蓄 能器1高壓油通過合閘控制插裝閥22給工作缸10無桿腔充高壓油，工作缸帶 動(dòng)斷路器本體實(shí)現(xiàn)合閘動(dòng)作。與液壓缸IO無桿腔相連的常開型二位二通液控球 閥23的控制腔油處于高壓狀態(tài)，常開型二位二通液控球閥23的P 口與A 口油 路截止，使合閘插裝閥22始終處于打卡狀態(tài)。智能控制裝置14根據(jù)斷路器理 想的合閘特性曲線，在斷路器觸頭處在不同位置時(shí)給伺服閥控制器15的指令電 流大小不同，先導(dǎo)級伺服閥20閥芯打開開度也不同，液壓缸10無桿腔充油速 度不同，作用在液壓缸10上的合力不同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對斷路器觸頭位置進(jìn)行調(diào)節(jié) 和控制。合閘完成后，先導(dǎo)級伺服閥20驅(qū)動(dòng)器輸入電流為0，先導(dǎo)級伺服閥工 作在中位，此時(shí)，由于工作缸10無桿腔處于高壓狀態(tài)，常開型二位二通液控球閥23工作在下位，P 口與A 口始終不通，合閘插裝閥22控制腔與蓄能器1高 壓油斷開，以保持合閘控制插裝閥22處于打開狀態(tài)，使蓄能器l高壓油始終與 液壓缸無桿腔和有桿腔相通，即使系統(tǒng)發(fā)生泄漏油壓降低，液壓缸10也不會(huì)發(fā) 生動(dòng)作，防止系統(tǒng)發(fā)生慢分動(dòng)作。如果分閘插裝閥16控制腔C高壓油因通過先 導(dǎo)級伺服閥20閥芯泄漏，蓄能器高壓油通過工作缸10無桿腔和節(jié)流閥18及時(shí) 給分閘插裝閥16控制腔C補(bǔ)油，使分閘插裝閩16在接到合閘命令前始終處于 關(guān)閉狀態(tài)，防止系統(tǒng)發(fā)生慢分。
權(quán)利要求
1、一種高壓斷路器電液伺服操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于包括電液伺服液壓系統(tǒng)和智能控制裝置；其中1)電液伺服液壓系統(tǒng)由油源部分和控制驅(qū)動(dòng)部分組成，由油源部分提供的高壓油分成三路，第一路與先導(dǎo)級伺服閥(20)P口連接，第二路與常開型二位二通液控球閥(23)P口連接，第三路與液壓缸(10)有桿腔、壓力傳感器(9)和合閘插裝閥(22)A口連接；先導(dǎo)級伺服閥(20)B口、分閘插裝閥(16)B口與油箱連接；先導(dǎo)級伺服閥(20)A口、常開型二位二通液控球閥(23)A口、合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器(21)與合閘插裝閥(22)C口連接；先導(dǎo)級伺服閥(20)T口、節(jié)流閥(18)P2口、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器(17)與分閘插裝閥(16)C口連接；合閘插裝閥(22)B口、節(jié)流閥(18)P1口、分閘插裝閥(16)A口、常開型二位二通液控球閥(23)控制油路與液壓缸(10)無桿腔連接；伺服閥控制器(15)分別與先導(dǎo)級伺服閥(20)、先導(dǎo)級伺服閥閥芯LVDT位移傳感器(19)、合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器(21)、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器(17)和智能控制裝置(14)的D/A電路模塊(14.5)電連接；2)智能控制裝置由存儲(chǔ)模塊(14.1)、DSP控制器(14.2)、電源模塊(14.3)、CAN驅(qū)動(dòng)器(14.4)、D/A電路模塊(14.5)和CAN總線(14.6)組成；DSP控制器(14.2)的A/D與先導(dǎo)級伺服閥閥芯LVDT位移傳感器(19)、合閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器(21)、分閘插裝閥閥芯LVDT位移傳感器(17)、電流檢測裝置(13)、電壓檢測裝置(11)、斷路器觸頭位移傳感器(12)和壓力傳感器(9)電連接；DSP控制器(14.2)與存儲(chǔ)模塊(14.1)、電源模塊(14.3)、CAN驅(qū)動(dòng)器(14.4)、D/A電路模塊(14.5)和開關(guān)量信號(hào)(25)電連接；CAN驅(qū)動(dòng)器(14.4)與DSP控制器(14.2)、電源模塊(14.3)和CAN總線(14.6)電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓斷路器電液伺服操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述的油源部分其單向閥(3)進(jìn)油口與泵(4)的出油口連接，單向閥(3)出油口分 別與溢流閥(2)、蓄能器(1)和壓力表(24)連接給控制驅(qū)動(dòng)部分提供高壓油；濾油 器(6)進(jìn)油口與油箱(7)連接，出油口與泵(4)的進(jìn)油口連接，電機(jī)(5)與泵(4)相連 接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓斷路器電液伺服操動(dòng)機(jī)構(gòu)。包括由兩個(gè)插裝閥，先導(dǎo)級伺服閥，液壓缸，電機(jī)，泵，蓄能器和位移及壓力傳感器組成的電液伺服液壓系統(tǒng)和智能控制裝置。通過智能控制裝置和伺服閥控制器控制電液伺服液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)斷路器分合閘和位移速度調(diào)節(jié)控制。本發(fā)明具有斷路器觸頭位置和速度可控，操動(dòng)機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度快，控制精度高，分合閘負(fù)載匹配特性好和分合閘沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測電網(wǎng)，斷路器和液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)斷路器操作控制智能化。本發(fā)明解決了現(xiàn)有高壓斷路器液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程中位置速度不可控的難題，有利于提高斷路器整體分合能力及電氣、機(jī)械壽命和可靠性。
文檔編號(hào)F15B13/00GK101533725SQ200910097058
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者偉 劉, 兵 徐, 楊華勇, 魏忠永 申請人:浙江大學(xué)