高压真空断路器的永磁机构是智能化的重点研究对象

   随着微处理器技术，电力电子技术和智能控制理论的迅速发展及其在电器领域的广泛应用，人们提出了电器智能化的概念。断路器是电力系统继电保护的终端设备，其智能化的水平对电力系统的稳足和自动化程度将产生深远的影响。目前阶段，客户对于高压真空断路器的智能化要求大致有以下几点： 断路器自身状态的监测和故障诊断，对电网的故障诊断和信息远传技术，自动重合闸的智能控制，同步关合技术等。想要实现这些智能化，对于永磁机构的研究，就变成了重中之重！

   作为一种新型的操动机构，永磁操动机构具有零部件数量少、可靠性髙、免维护等传 统断路器操动机构所无法比拟的优点，受到了世界各国的普遍关注。本次设计探讨了基于单片机的高压真空断路器双稳态永磁机构智能控制系统设计，这种控制系统集保护、控制、测M、开关量监测等功能于一体。可实现对电压、电流、有功功率、无功功率的实时监测，具有过电流速断保护、过电压和欠电压保护、闭锁、N诊断以及报蝥等功能。在设计的最后部分，探讨了高压真空断路器的智能控制和同步关合技术。

   传统的中压断路器的操动机构主要采用电磁机构和弹簧机构等结构。近年来，在国内 外中压领域相继研制出了永磁操动机构。永磁机构采用一种独特的结构和工作原理，由永 久磁铁实现机构终端位罝的保持功能，取代了传统的机械脱扣和锁扣功能。由电磁线阐提供操动能量，永磁机构的合、分闸能量是由经过充电和稳压的电解电容对合、分闸线_放 电提供的。永磁机构的出现为实现同步关合技术创造了很好的物质条件。本文某于永磁机 构的工作原理和结构特点，提出了用单八机测控系统对永磁机构的分、合闸进行控制，并 对永磁机构的问步关合技术进行了分析。

所谓同步关合技术是指断路器动、静触头在控制系统的控制下，在系统电压波形的指 记相角处关合，使得空载变压器、电容器和空载线路等电力设备在对自身和系统冲击最小 的情况下投入电力系统的一种智能控制技术。同步关合技术可以降低合闸操作暂态过程中 的过电流和过电压，从而可以提髙电力设备的寿命和系统的稳定性。

首先，永磁机构可实现机械上的髙可靠和免维护。IIEC标准和国家标准对“设计成在 其预期的使用期间，主回路中开断用的零件不许要维护，其它零件只需要很少维修”的一 种断路气走义为“E2级少维护断路器”，国际上也统称为“免维护断路器”。尽管实现免维 护功能需要从产品整体设计、制造入手，全方位综合考虑，但亳无疑问首要解决的问题题是 提髙机械可靠性，或者说机械上的髙可靠是免维护的甚础。由于永磁机构是逋过将电磁机 构与永久磁铁特殊结合，来实现传统断路器机构的全部功能，其结构上与传统机构的最大 区別在于无须脱、锁扣装罝即可实现机构终端位罝的保持功能，零部件数目大大减少，因此必将大大提髙断路器的机械可靠性。

其次，永磁机构还可实现操作性能上的智能化。断路器的智能化操作可以提髙电力系 统的稳圮性，提髙断路器的开断和关合性能，提髙断路器的可靠性。因此，断路器实现智能化操作式开关电器追求的目标。永磁机构由于部件少，中间转换和连接机构也少，大大减小了动作时间的分散性和不可控性，为断路器实现智能化操作提供了物质基础。通过采 用电子或微机系统来对分合闸线阖进行控制，可以实现开关的智能操作和问步开断与关 合。仅从提髙机械可靠性的目的出发，永磁机构二次控制也可采用目前常规的电磁式继电 保护方式。但为适应电力系统动化发展的要求，特別是永磁机构简单可电控的特点，加 上应用各种传感技术，采用电子式控制，开发具有诊断功能的智能化开关最根本的发展 方向。由于永磁机构采用了全新的工作原理，因此也产生了一系列新的理论问题。尽管国 外已有产品问题，但由于永磁机构技术试电工学、力学、计算方法、电力电子技术、微机技术、控制理论及新型材料科学在断路器上的综合应用,这一领域系统的理论还远未成熟， 实质性的反映技术关键的理论研究成果还未见公开报逍。因此应该结合永磁机构的开发研究永磁机构技术的电磁机理和控制理论，解决支撑这一技术的理论问题，并在理论与实验研究相结合的雄础上，为这一领域形成较完菩的理论奠足箱础。并为下一代实现同步关合、抑制操作过电压和提髙开断能力奠定基础。