基于自适应预测的同步断路器 an optimized sync control method for vacuum circuit breakers.pdfVIP

1140．tg1期 中国电力 V01．舵。№．1 2000年1月 ELECTRICPOWER Jan．20∞ 錾帚蓟遇麈预蒯酌同步蕲蹄嚣 王科-，张学强-，陈建业-，李治平2 (1．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084；2．辽宁鞍山华夏电力电子设备有限公司，辽宁鞍山114229) 摘要：介绍一种基于弹簧操作机构的真空同步断路器。该同步断路器以弧2812DSP为控制核心。可实现 在电网电压预定相位处合闸的功能，从而可大大缩短合闸操作暂态过程，提高电网电能质量。分析实现断 路器同步控制的原理和影响弹簧机构动作时间的因素，并据此提出基于时间序列的自适应预测控制策略。 可显著提高断路器同步动作的准确性和可靠性。随后采用高性能数字信号处理器(OSP)实现断路器同步控 制器样机，并对上述控制算法进行试验验证。试验结果表明：同步断路器可以实现在电网电压预定相位精 确合闸；当环境变化、控制电压波动及弹簧老化等原因引起断路器动作时间偏离时。自适应控制器能够在 三四个动作周期内迅速修正偏差。重新回到并保持同步状态。 关键词：真空断路器；同步开关；同步控制器；自适应预测 76 中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1004-9649(2009)01-0033-04 器样机。试验结果表明，本文设计的同步断路器可以 0引言 实现预定相位的精确合闸(文中以电压过零为例)， 当断路器动作时间偏离时．控制器能够在三四个动 在断路器常规操作中．系统电压初相角通常都 作周期内迅速修正偏差。 是随机的，会产生不同程度的涌流和过电压，直接影 响到电力系统的安全稳定运行。为缩短暂态过程，可 1 同步断路器结构与控制器设计 以采用固态断路器．即利用电力电子器件来替代传 统的机械开关，但它损耗大，控制复杂。价格昂贵；另 1．1 工作原理 一种方法是对断路器进行同步控制．即控制断路器 同步断路器结构如图1所示。由同步控制器、弹 主触头在电网电压或电流指定相位处完成合分闸操 簧操作机构真空断路器、电压电流检测模块以及电 作。相比固态断路器。它具有结构简单、可靠性高、价 力电子模块构成。断路器同步合闸过程中。首先检测 格低等优点[t-2]。 电网电压。在电压过零点产生同步脉冲信号。同时根 同步断路器在国外发展较早[引．国际大电网会 据过去动作时间不断调整断路器当前动作时间的预 议(CIGRE)分别于1993和2001年发表了《同步断测补偿值。当接收到本地或远控合闸指令时，同步控 路器应用指南》‘。】和《同步断路器设计、规范和测试 制器延迟预测补偿时间发出控制信号．实现同步合 指南》㈨，对同步断路器设计与测试起到了很好的指 闸操作【7】。 导作用。 C 国内同步断路器的研究工作尚处于起步阶段[6】． B 同国外尚有较大差距。国内使用最多的是弹簧操动 A K疆lT ． 7～…．ant… 机构断路器．而动作时间分散性较小的永磁机构由 于可靠性因素其应用不是十分广泛．研究基于弹簧 8 二次控制电源P竺铲： 、 ＼ 操作机构同步断路器具有更广泛的