一种能够实现断路器控制回路双向监视的断路器控制回路设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及断路器技术领域，具体设及一种能够实现断路器控制回路双向监视的 断路器控制回路设计方法。
【背景技术】
[0002] 当前断路器控制回路的设计方法（如图1所示），基本原则是在断路器合闽运行期 间，通过中间HWJ继电器监视断路器两组跳闽回路的完整性，此时不能监视合闽回路的完整 性;在断路器分闽期间，通过中间继电器TWJ监视其合闽回路的完整性，此时不能监视跳闽 回路的完整性。从实际运行的角度看，断路器在合闽运行期间经常发生由于各类闭锁接点 故障而出现隐性的合闽控制回路断线的缺陷。在上述缺陷情况下，当电网合闽运行期间当 线路故障发生时，保护装置将断路器跳闽切除故障后，重合闽装置发出合闽命令后，因合闽 控制回路出现断线故障，断路器不能正常合闽，从而对电网运行的稳定性带来隐患，降低了 对用户供电的可靠性。改变运种状态的方法就是需要设计一种新型断路器控制回路，从而 实现无论断路器在分合闽哪种运行状态均可实现断路器分、合闽两组控制回路状态的同时 监视功能。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现断路器控制回路双向监视的断 路器控制回路设计方法，实现无论断路器在分合闽哪种运行状态均可实现断路器分、合闽 两组控制回路状态的同时监视功能。
[0004] 本发明的技术方案为：
[0005] -种能够实现断路器控制回路双向监视的断路器控制回路设计方法，包括W下步 骤：
[0006] 步骤(1)设计断路器控制回路
[0007] 断路器控制回路包括断路器合闽控制回路和断路器分闽控制回路。
[0008] 步骤(II)并联延时触点
[0009] 在断路器合闽控制回路的辅助触点52b上并联一个延时触点52A，在断路器分闽控 制回路的辅助触点52a上并联一个延时触点52B。延时触点52A的触发特性与辅助触点52a的 触发特性相同。延时触点52B的触发特性与辅助触点52b的触发特性相同。
[0010] 具体的，延时触点52A和延时触点52B的延时时间为50ms~5s。
[0011] 具体的，延时触点52A和延时触点52B为基于弹黃传动的断路器辅助触点转换装 置。基于弹黃传动的断路器辅助触点转换装置包括断路器辅助转换开关（1)、弹黃(2)和传 动连杆(3)。传动连杆(3)的一端外接断路器主触动传动轴，所述传动连杆(3)的另一端接弹 黃(2)的一端，弹黃(2)的一端接断路器辅助转换开关(1)的触头。
[0012] 具体的，弹黃(2)的选型包括W下步骤：
[0013]步骤(III-I)列写并求解断路器辅助转换开关(I)的动作方程
公戎1
[0015] 公式1为解断路器辅助转换开关(1)的动作方程，其中，M为路器辅助转换开关的联 动主轴(4)对其主动轴的作用力矩，Mn为路器辅助转换开关的联动主轴(4)对其主动片的摩 擦力矩，Mp为机械传动系统对主动片的反作用力矩，Ji为主动片系统的传动惯量，CO 1为主动 片初始转动角速度，《 2为主动片最终转动角速度，01为辅助转动开关的初始角度，02为辅助 转动开关的最终角度;所述啦論、九、《1、《2、目1和目2均为已知量，求解1。
[0016] 步骤(III-2)列写弹黃(2)的拉伸长度、形变量和拉伸力方程
公式2
[0018] 公式2为弹黃（2)的拉伸长度方程，其中，F为弹黃（2)的最终拉伸长度，Lo为弹黃 (2)的初始长度，T为断路器辅助转换开关(1)的传动轴总行程。
[0019] Xt = F-Lo 公式 3
[0020] 公式3为弹黃(2)的形变量方程，其中，Xt为弹黃(2)的最终形变量，F为弹黃(2)的 最终拉伸长度，Lo为弹黃(2)的初始长度。
[0021] P=K .Xt 公式4
[0022] 公式4为弹黃(2)的拉伸力方程，其中，P为最终长度时弹黃(2)的拉伸力，K为弹黃 (2)的弹性系数，Xt为弹黃(2)的最终形变量。
[0023] 步骤(III-3)列写弹黃(2)的作用力矩方程
[0024] 最终长度时弹黃(2)的拉伸力P所产生的作用力矩应等于步骤(III-I)路器辅助转 换开关的联动主轴(4)对其主动轴的作用力矩M，见公式5弹黃的作用力矩方程：
[0025] M = P ? Lb 公式5
[0026] 公式5中，M为路器辅助转换开关的联动主轴(4)对其主动轴的作用力矩，P为最终 长度时弹黃(2)的拉伸力，Lb为路器辅助转换开关的联动主轴(4)臂长。
[0027] 巧骤(III -4)列写并求解弹箸(2)拉伸过程的微分方程组
公式目
[0029] 公式6中，Xt为弹黃(2)的最终形变量，N为断路器辅助转换开关（1)的主动轴固定 拉力，K为弹黃(2)的弹性系数。
[0030] 弹黃(2)的最终形变量Xt、弹黃(2)的初始长度Lo和最终长度时弹黃(2)的拉伸力P 均为已知参数，令时间t含50mS，求解微分方程组公式6即求得所选用弹黃的弹性系数K和质 量m应满足的约束条件，完成弹黃选型。
[0031] 本发明的有益效果:本发明设计了基于弹黃传动的具有动作延时特性的断路器辅 助触点转换装置。不同于传统的机械连杆带动断路器辅助转换开关，该断路器辅助触点转 换装置通过弹黃传动带动断路器辅助转换开关动作，其特点是利用弹黃的拉伸效应增加了 断路器辅助转换开关的转换时间，从而较传统的辅助触点其转换的延时时间要长。通常情 况下，断路器的辅助转换开关延时为30ms，本发明设计的断路器辅助触点转换装置动作转 换时间应大于此值。考虑到转换过程中主操作回路的灭弧衰减时间，本发明中转换延时时 间应大于50ms。另外，为满足运行监视的要求，转换延时时间宜小于5s。因此，本发明将断路 器辅助触点转换装置的转换延时时间设定在50ms~5s范围内，通过对弹黃的选型即可实现 该延时时间。本发明的断路器控制回路在现有断路器控制回路上并联设计了两个具有足够 的动作延时特性的延时触点52A和52B，在不影响整个操作回路的动作可靠性前提下，起到 了不间断监视断路器分、合闽回路的作用，本设计不影响断路器的防跳功能。
【附图说明】
[0032] 图1为现有断路器控制回路的电路原理图。
[0033] 图2为基于弹黃传动的断路器辅助触点转换装置的结构原理图。
[0034] 图3为改进的断路器合闽控制回路的电路原理图。
[0035] 图4为改进的断路器分闽控制回路的电路原理图。
[0036] 图1所示断路器为分闽位置。图1中，QFl相当于图3中辅助触点52b，Yl相当于图3中 52C合闽线圈；QF2相当于图4中辅助触点52a; Y3相当于图4中52T分闽线圈。
[0037] 图中，1-断路器辅助转换开关，2-弹黃，3-传动连杆，4-断路器辅助转换开关 的触头，即断路器辅助转换开关的联动主轴，5-端子排接线端子，6-52C合闽线圈，7-52T 分闽线圈，8-各类闭锁接点。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0039] 如图2所示，实施例的断路器辅助触点转换装置包括断路器辅助转换开关1、弹黃2 和传动连杆3。传动连杆3的一端外接断路器主触动传动轴，传动连杆3的另一端接弹黃2的 一端，弹黃2的一端接断路器辅助转换开关1的触头。弹黃2在传动连杆3的动作作用下，带动 断路器辅助转换开关1的触头转至终点的时间为50ms~5s。该断路器辅助触点转换装置不 同于传统的机械连杆带动断路器辅助转换开关，该断路器辅助触点转换装置通过弹黃传动 带动断路器辅助转换开关动作，其特点是利用弹黃的拉伸效应增加了断路器辅助转换开关 的转换时间，从而较传统的辅助触点其转换的延时时间要长。通常情况下，断路器的辅助转 换开关延时为30ms，本实施例的断路器辅助触点转换装置动作转换时间应大于此值。考虑 到转换过程中主操作回路的灭弧衰减时间，本实施例中转换延时时间应大于50ms。为满足 运行监视的要求，转换延时时间宜小于5s。因此，本实施例将断路器辅助触点转换装置的转 换延时时间设定在50ms~5s范围内。图2中，0点是断路器主触动传动轴整个行程的中点，此 时弹黃2处于自然状态(如图2中实线弹黃所示）。无论在断路器合闽状态(传动连杆3行进到 A点），还是分闽状态(传动连杆3行进到B点），弹黃2均处于拉伸状态（如图2中虚线弹黃所 示），且弹黃2拉伸力的方向不同，拉动其连接的断路器辅助转换开关1动作旋转方向不同， 从而实现辅助触点的转换。通过对弹黃2的选型即可实现该延时时间，弹黃的选型方法如 下：
[0040] 步骤(III-I)列写并求解断路器辅助转换开关1的动作方程
公式I
[0042] 公式I为解断路器辅助转换开关I的动作方程，其中，M为路器辅助转换开关