阅读说明：本技术 一种可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统及工作方法 (Damping system capable of adjusting switch opening and closing stroke curve and working method ) 是由 姚晓飞 管臣 张军 荣毅 赵庆 刘志远 耿英三 王建华 于 2020-05-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可调节分合闸行程曲线的阻尼系统及工作方法,该阻尼系统由加速度传感器,控制器和电流变液阻尼器组成；本发明可以通过加速度传感器实时采集开关分合闸过程的加速度数据传递至控制器,控制器将测得的加速度数据与事先编程至控制器内的分合闸行程曲线的加速度数据相比较,根据两者差值的大小与方向输出正相关的驱动电压,实时调节电流变液阻尼器的阻尼大小,进而改变开关分合闸过程所受瞬时阻力的大小,来纠正开关的实际分合闸行程曲线,达到实际分合闸行程曲线与事先编程至控制器内的分合闸行程曲线一致的效果。(The invention discloses a damping system capable of adjusting a switching-on and switching-off stroke curve and a working method thereof, wherein the damping system consists of an acceleration sensor, a controller and an electrorheological fluid damper; the invention can acquire the acceleration data of the switch opening and closing process in real time through the acceleration sensor and transmit the acceleration data to the controller, the controller compares the measured acceleration data with the acceleration data of the opening and closing stroke curve which is programmed into the controller in advance, the driving voltage with positive correlation is output according to the difference value and the direction of the acceleration data and the acceleration data, the damping magnitude of the electrorheological fluid damper is adjusted in real time, and the magnitude of the transient resistance borne by the switch opening and closing process is further changed, so that the actual opening and closing stroke curve of the switch is corrected, and the effect that the actual opening and closing stroke curve is consistent with the opening and closing stroke curve which is programmed into the controller in advance is achieved.)

一种可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统及工作方法

技术领域

本发明属于开关阻尼技术领域，特别涉及一种可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统及工作方法。

背景技术

近年来，为满足快速切除电网故障的需求，具有各种操动机构的开关层出不穷，虽一定程度上缓解了电网故障切除的困境，但仍存在三个棘手的问题未解决。第一个问题是高电压大电压等级的开关往往具有较大的动质量，这会导致在分合闸末期带来巨大的冲击造成机械损伤，需要合理的缓冲措施减轻机械碰撞；第二个问题是对于高电压大电压开断过程中，电弧能量大，电弧模式演变复杂，不易开断，需要通过调节分闸行程曲线来实现动触头的变速运动，控制施加于电弧上的电场来保证电弧可靠熄灭，达到成功开断电压的效果；第三个问题是目前应用于开关的操动机构(主要有弹簧操动机构、电磁操动机构、斥力机构等)多种多样，不同操动机构的出力特性不同，需要为每一种类、每一电压等级的操动机构配备不同的缓冲装置，且每种缓冲装置的实验过程极其复杂，需要反复修改图纸，重加工，工作量大且重复。

但目前并没有相应的装置或方法可以适用于不同操动机构的出力特性，且可以对开关的分合闸行程曲线进行任意调节达到良好开断、有效缓冲的效果。

发明内容

本发明的目的是提出了一种可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统及工作方法，可以适用于不同开关操动机构的出力特性且方便简易地调节开关分合闸行程曲线。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统，包括加速度传感器1、控制器2和电流变液阻尼器3；所述电流变液阻尼器3包括上盖板9、侧壁10和下盖板11围合成的腔体，充满腔体内的电流变液12，设置在腔体内与上盖板9接触并卡接在侧壁10上的正极板5，设置在腔体内与下盖板11接触并卡接在侧壁10上的负极板6；头部置于腔体内，杆部一端与开关操动机构8相连的活塞7，活塞7的活塞杆与正极板5和上盖板9间隙配合；置于活塞7杆与上盖板9之间，防止电流变液12在活塞7上下运动时泄露的滑动密封环4；正极板5的正导线端13穿过侧壁10上的孔而伸到外部与控制器2的驱动电压正输出端相连；负极板6的负导线端14穿过侧壁10上的孔而伸到外部与控制器2的驱动电压负输出端相连；所述加速度传感器1固定于活塞7的活塞杆上，用以实时监测开关分合闸过程中开关的加速度数据并将加速度数据传递至控制器2中。

所述控制器2由信号输入调理单元、A/D采集单元、信号实时处理运算单元、D/A输出单元和功率驱动输出单元组成；信号输入调理单元接受加速度传感器1传递的实测瞬时加速度数据信号对其进行降噪、滤波、调频和调幅处理，调理至A/D采集单元能够采集的范围内；A/D采集单元，接收信号输入调理单元传递的实测瞬时加速度数据模拟信号，将其转化为数字信号；信号实时处理运算单元，预先接收并存储通过外部电脑数据通信或直接读取***的U盘中存储的分合闸行程曲线；实时接收A/D采集单元传递的实测瞬时加速度数字信号，将实测瞬时加速度数字信号与预先存储的分合闸行程曲线的瞬时加速度数据相减，根据两者之间差值的大小与方向，输出正相关的数字纠偏信号；D/A输出单元，接收信号实时处理运算单元传递的数字纠偏信号，将其转化为模拟纠偏信号；功率驱动输出单元，接收D/A输出单元输出的模拟纠偏信号，对其进行功率放大，输出相应的驱动电压至电流变液阻尼器3的正极板5和负极板6。

所述正极板5设置在腔体内位于上盖板9与侧壁10上部的突出台之间，所述负极板6设置在腔体内位于下盖板11与侧壁10下部的突出台之间。

所述侧壁10的材料采用绝缘材料，正极板5和负极板6采用导电材料，滑动密封环4采用黄铜材质。

所述的可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统的工作方法，分合闸过程前，预先通过电脑数据通信或U盘数据读取的方式将设定的分闸行程曲线数据存储至控制器2中；分闸过程中，开关操动机构8带动活塞7开始向下运动，加速度传感器1持续监测活塞7向下运动时的瞬时加速度数据，测到的开关瞬时加速度数据通过电导线被实时传到控制器2中，控制器2对其进行降噪、滤波、调频、调幅与A/D转换后，与存储在控制器2内的行程曲线的瞬时加速度数据进行相减，根据两者差值的大小与方向生成纠偏的数字信号，该数字信号经过D/A转换，及功率放大之后生成驱动电压，通过电导线输出至正极板5和负极板6，正极板5和负极板6之间的区域生成电场，电流变液12在电场的作用下，粘度发生变化，改变了活塞7在电流变液12中运动时所受的阻力，进而改变了开关运动的瞬时加速度与行程，调节开关实际分闸行程曲线与存储在控制器中的分闸行程曲线一致的效果；合闸过程中，开关操动机构8带动活塞7开始向上运动，加速度传感器1持续监测活塞7向上运动时的瞬时加速度数据，测到的开关瞬时加速度数据通过电导线被实时传到控制器2中，控制器2对其进行降噪、滤波、调频、调幅与A/D转换后，与存储在控制器2内的行程曲线的瞬时加速度数据进行相减，根据两者差值的大小与方向生成纠偏的数字信号，该数字信号经过D/A转换，及功率放大之后生成驱动电压，通过电导线输出至正极板5和负极板6，正极板5和负极板6之间的区域生成电场，电流变液12在电场的作用下，粘度发生变化，改变了活塞7在电流变液12中运动时所受的阻力，进而改变了开关运动的瞬时加速度与行程，调节开关实际合闸行程曲线与存储在控制器中的合闸行程曲线一致的效果。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，本发明根据设定的行程曲线的瞬时加速度与实测的开关瞬时加速度的差值的大小与方向，改变电流变液阻尼器的瞬时阻尼大小，进而改变开关所受阻力，调节开关行程曲线与设定的行程曲线一致。本发明不仅可以满足于不同开关操动机构的缓冲需求，而且可以简单方便地调节开关分合闸行程曲线。

附图说明

图1为一种可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统的结构图。

其中，1为加速度传感器；2为控制器；3为电流变液阻尼器；4为滑动密封环；5为正极板；6为负极板；7为活塞；8为开关操动机构；9为上盖板；10为侧壁；11为下盖板；12为电流变液；13为正导线端；14为负导线端，15为开关动触头，16为开关静触头。

图2为控制器内部组成、控制器内外部信号传递图。

图3为126kV真空断路器分闸特性曲线图。

图4为所述阻尼系统的工作关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，本发明一种可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统，包括加速度传感器1、控制器2和电流变液阻尼器3；所述电流变液阻尼器3包括上盖板9、侧壁10和下盖板11围合成的腔体，充满腔体内的电流变液12，设置在腔体内与上盖板9接触并卡接在侧壁10上的正极板5，设置在腔体内与下盖板11接触并卡接在侧壁10上的负极板6；头部置于腔体内，杆部一端与开关操动机构8相连的活塞7，活塞7的活塞杆与正极板5和上盖板9间隙配合；置于活塞7杆与上盖板9之间，防止电流变液12在活塞7上下运动时泄露的滑动密封环4；正极板5的正导线端13穿过侧壁10上的孔而伸到外部与控制器2的驱动电压正输出端相连；负极板6的负导线端14穿过侧壁10上的孔而伸到外部与控制器2的驱动电压负输出端相连；所述加速度传感器1固定于活塞7的活塞杆上，用以实时监测开关分合闸过程中开关的加速度数据并将加速度数据传递至控制器2中。

如图2所示，所述控制器2由信号输入调理单元、A/D采集单元、信号实时处理运算单元、D/A输出单元和功率驱动输出单元组成；信号输入调理单元接受加速度传感器1传递的实测瞬时加速度数据信号对其进行降噪、滤波、调频和调幅处理，调理至A/D采集单元能够采集的范围内；A/D采集单元，接收信号输入调理单元传递的实测瞬时加速度数据模拟信号，将其转化为数字信号；信号实时处理运算单元，预先接收并存储通过外部电脑数据通信或直接读取***的U盘中存储的分合闸行程曲线；实时接收A/D采集单元传递的实测瞬时加速度数字信号，将实测瞬时加速度数字信号与预先存储的分合闸行程曲线的瞬时加速度数据相减，根据两者之间差值的大小与方向，输出正相关的数字纠偏信号；D/A输出单元，接收信号实时处理运算单元传递的数字纠偏信号，将其转化为模拟纠偏信号；功率驱动输出单元，接收D/A输出单元输出的模拟纠偏信号，对其进行功率放大，输出相应的驱动电压至电流变液阻尼器3的正极板5和负极板6。

作为本发明的优选实施方式，所述正极板5设置在腔体内位于上盖板9与侧壁10上部的突出台之间，所述负极板6设置在腔体内位于下盖板11与侧壁10下部的突出台之间。

作为本发明的优选实施方式，所述侧壁10的材料采用绝缘材料，正极板5和负极板6采用导电材料，滑动密封环4采用黄铜材质。

本发明可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统的工作方法，分合闸过程前，预先通过电脑数据通信或U盘数据读取的方式将设定的分合闸行程曲线数据存储至控制器2中；分闸过程中，开关操动机构8带动活塞7开始向下运动，加速度传感器1持续监测活塞7向下运动时的瞬时加速度数据，测到的开关瞬时加速度数据通过电导线被实时传到控制器2中，控制器2对其进行降噪、滤波、调频、调幅与A/D转换后，与存储在控制器2内的行程曲线的瞬时加速度数据进行相减，根据两者差值的大小与方向生成纠偏的数字信号，该数字信号经过D/A转换，及功率放大之后生成驱动电压，通过电导线输出至正极板5和负极板6，正极板5和负极板6之间的区域生成电场，电流变液12在电场的作用下，粘度发生变化，改变了活塞7在电流变液12中运动时所受的阻力，进而改变了开关运动的瞬时加速度与行程，调节开关实际分闸行程曲线与存储在控制器中的分闸行程曲线一致的效果；合闸过程中，开关操动机构8带动活塞7开始向上运动，加速度传感器1持续监测活塞7向上运动时的瞬时加速度数据，测到的开关瞬时加速度数据通过电导线被实时传到控制器2中，控制器2对其进行降噪、滤波、调频、调幅与A/D转换后，与存储在控制器2内的行程曲线的瞬时加速度数据进行相减，根据两者差值的大小与方向生成纠偏的数字信号，该数字信号经过D/A转换，及功率放大之后生成驱动电压，通过电导线输出至正极板5和负极板6，正极板5和负极板6之间的区域生成电场，电流变液12在电场的作用下，粘度发生变化，改变了活塞7在电流变液12中运动时所受的阻力，进而改变了开关运动的瞬时加速度与行程，调节开关实际合闸行程曲线与存储在控制器中的合闸行程曲线一致的效果。

以126kV真空断路器为例说明本发明可调节开关分合闸行程曲线的阻尼系统的工作方法为：如图3所述，若126kV真空断路器不配备任何速度调节装置，其行程曲线如图3中的虚线所示，速度持续增加，这不仅导致行程的20mm至40mm之间触头电场减弱，阳极斑点模式易出现，可能会造成开断失败，而且，到达分闸位(50mm)处的瞬时速度过大，造成严重的机械碰撞；图3中实线是一条合理的126kV真空断路器的分闸行程曲线，在行程的20mm至40mm之间，开关进行减速，有利于电场对电弧的控制，在行程的40mm至50mm之间，开关再次进行减速，使得开关到达分闸位(50mm处)时的机械碰撞减小。如图4所示，分闸过程前，预先通过电脑数据通信或U盘数据读取的方式将合理的126kV真空断路器的分闸行程曲线数据存储至控制器2中；分闸过程中，开关操动机构8带动活塞7开始向下运动，加速度传感器1持续监测活塞7向下运动时的瞬时加速度数据，测到的开关瞬时加速度数据通过电导线被实时传到控制器2中，控制器2对其进行降噪、滤波、调频、调幅与A/D转换后，与存储在控制器2内的行程曲线的瞬时加速度数据进行相减与比较，当实瞬时测加速度大于设定的行程曲线的瞬时加速度时，输出一个增大幅值的数字信号，该数字信号经过D/A转换，及功率放大之后生成增大的驱动电压，通过电导线输出至正极板5和负极板6，正极板5和负极板6之间生成电场，电流变液12在电场的作用下，粘度增大，加大了活塞7在电流变液12中运动时所受的阻力，减小了开关运动的瞬时加速度，进而改变行程，调节开关实际行程曲线与存储在控制器中的行程曲线一致的效果；当实瞬时测加速度小于设定的行程曲线的瞬时加速度时，输出一个减小幅值的数字信号，该数字信号经过D/A转换，及功率放大之后生成减小的驱动电压，通过电导线输出至正极板5和负极板6，正极板5和负极板6之间生成电场，电流变液12在电场的作用下，粘度减小，减小了活塞7在电流变液12中运动时所受的阻力，增大了开关运动的瞬时加速度，进而改变行程，调节开关实际行程曲线与存储在控制器中的行程曲线一致的效果。