基于相负载特性控制触头分合闸的三相系统及方法与流程

本技术涉及三相系统及其触头控制方法，并且更具体地，涉及一种基于相负载特性控制触头分合闸的三相系统及方法。

背景技术：

1、随着终端配电的发展，对终端配电的需求不仅仅是传统的脱扣保护，也需求远程控制或自动分合闸保护等，如ict、oupa，rca等。由于电力继电器相对于rca电操控制主开关(例如，微型断路器mcb)方式具有更好的实时性和成本优势，因此大量的运用于终端配电应用场合，如图1中k1所示。三相系统在终端配电(大部分负载是基于lx-n的)且每相的负载特性不同，如家用及类似用途，而每相负载特性不同，可能导致电力继电器的每相触头的寿命不同。一般来说，影响触头寿命很大一部分原因是频繁的分合闸。触头分合闸时候，由于触头弹跳、拉弧等导致触头熔焊，无法闭合等，特别是在具有电阻性加热负载(如白炽灯)的触头合闸时和在具有感性负载(如电动机，压缩机)的触头分闸时。从失效的三相自动分合闸产品来看，大部分失效是其中某一相发生熔焊或者异常。

2、然而，对于单相系统或三相系统的每相触头可以单独控制的自动分合闸产品，可采用过零点分合闸来降低合闸的电压和电流，来提高电力继电器的触头寿命，但是对三相系统三相触头同时动作的自动分合闸产品，由于三相触头同时动作，只能实现某一相在过零点分合闸，而其他两相的分合闸电压在峰值点附近，依然容易拉弧，弹跳。

3、大部分三相的触头分合闸控制是随机的，为了避免或降低触头分合闸时弹跳产生电弧导致触头寿命减短或者触头熔焊，可以通过加大触头的机械压力，在一定程度上提高了触头寿命。然而，当前的解决方案存在如下缺点：1)提升触头机械压力，意味需要更大的电源来驱动该电力继电器的线圈，对紧凑的终端产品具有一定的挑战；2)提升触头机械压力，可以避免触头合闸时候的触头弹跳，但是无法降低分闸时候的拉弧导对触头寿命的影响。

4、因此，需要一种提高三相分合闸产品的触头寿命并且降低触头熔焊风险的三相系统及其触头控制方法。

技术实现思路

1、技术问题

2、提高三相分合闸产品的触头寿命，降低触头熔焊风险。

3、技术方案

4、本技术提出的三相系统和方法通过基于相负载特性控制触头的分合闸时序，来提高三相分合闸产品的触头的寿命。具体来说，本技术提供一种通过相负载合闸和分闸时的触头两端电压等特征来识别相负载特性，并且基于相负载特性来控制相负载的合闸和分闸的相位的三相系统及其触头控制方法。

5、根据本公开的一个方面，提供了一种基于相负载特性控制触头分合闸的三相系统，包括：相电压采样单元，用于获取相触头输入侧的相电压的波形；负载电压采样单元，用于获取相触头输出侧的相电压的波形；相负载特性识别单元，根据相电压采样单元和负载电压采样单元获取的波形来确定每相的相负载特性，基于每相的相负载特性来确定每相的合闸风险和分闸风险，并且根据每相的合闸风险和分闸风险来确定新一次每相的合闸相位和分闸相位，以及相控制单元，用于控制三相系统的触头按照新一次每相的合闸相位和分闸相位进行合闸和分闸。

6、在一个实施例中，所述相负载特性识别单元确定新一次每相的合闸相位和分闸相位包括：每相按预设合闸相位进行合闸，根据相电压采样单元和负载电压采样单元获取的波形来获取当前合闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度，根据获取的当前合闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度来确定每相的合闸风险，并且根据每相的合闸风险来确定新一次每相的合闸相位，并且每相按预设合闸相位进行分闸，根据相电压采样单元和负载电压采样单元获取的波形来获取当前分闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度，根据获取的当前分闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度来每相的分闸风险，并且根据每相的分闸风险确定新一次每相的分闸相位。

7、在一个实施例中，所述三相系统的各相的触头是联动的，并且其中，对于分闸风险或合闸风险明显高于其它两相的那一相，优化该相的相位。

8、在一个实施例中，所述三相系统还包括电流采样单元，用于获取每相负载的电流的波形，其中，所述相负载特性识别单元确定新一次每相的合闸相位和分闸相位包括：每相按预设合闸相位进行合闸，根据相电压采样单元和电流采样单元获取的波形的相位差以及合闸时各相的瞬时电流，来识别相负载特性，确定每相的合闸风险和分闸风险，并且根据每相的合闸风险和分闸风险来确定新一次每相的合闸相位，并且每相按预设分闸相位进行分闸，根据相电压采样单元和电流采样单元获取的波形的相位差以及分闸时各相的电流，来识别相负载特性，确定每相的合闸风险和分闸风险，并且根据每相的合闸风险和分闸风险来确定新一次每相的分闸相位。

9、在一个实施例中，所述三相系统的各相的触头是联动的，并且其中，对于合闸时瞬时电流最大的那相，优化该相的合闸相位，并且其中，对于分闸时电压超前电流的那相，优化该相的分闸相位。

10、在一个实施例中，所述相控制单元通过相电压采样单元和负载电压采样单元获取的电压的波形，来确定每相的触头的合闸时间和分闸时间。

11、在一个实施例中，所述三相系统还包括继电器线圈驱动单元，其中，所述相控制单元根据相负载特性识别单元识别的每相的相负载特性和所述相控制单元确定的每相的触头的合闸时间和分闸时间，进行一定延时后再触发所述继电器线圈驱动单元实现对各相触头按新一次每相的合闸相位和分闸相位进行合闸和分闸。

12、根据本公开的另一个方面，提供了一种基于相负载特性控制三相系统的触头分合闸的方法，包括：获取相触头输入侧的相电压的波形；获取相触头输出侧的相电压的波形；根据获取的波形来确定每相的相负载特性，基于每相的相负载特性来确定每相的合闸风险和分闸风险，并且根据每相的合闸风险和分闸风险来确定新一次每相的合闸相位和分闸相位，以及控制三相系统的各相的触头按照新一次每相的合闸相位和分闸相位进行合闸和分闸。

13、在一个实施例中，确定新一次每相的合闸相位和分闸相位包括：每相按预设合闸相位进行合闸，根据获取的波形来获取当前合闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度，根据获取的当前合闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度来确定每相的合闸风险，并且根据每相的合闸风险来确定新一次每相的合闸相位，并且每相按预设合闸相位进行分闸，根据获取的波形来获取当前分闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度，根据获取的当前分闸触头弹跳时间和触头电压弹跳幅度来每相的分闸风险，并且根据每相的分闸风险确定新一次每相的分闸相位。

14、在一个实施例中，所述三相系统的各相的触头是联动的，并且其中，对于分闸风险或合闸风险明显高于其它两相的那一相，优化该相的相位。

15、在一个实施例中，所述方法还包括：获取每相负载的电流的波形，其中，确定新一次每相的合闸相位和分闸相位包括：每相按预设合闸相位进行合闸，根据获取的波形的相位差以及合闸时各相的瞬时电流，来识别相负载特性，确定每相的合闸风险和分闸风险，并且根据每相的合闸风险和分闸风险来确定新一次每相的合闸相位，并且每相按预设分闸相位进行分闸，根据获取的波形的相位差以及分闸时各相的电流，来识别相负载特性，确定每相的合闸风险和分闸风险，并且根据每相的合闸风险和分闸风险来确定新一次每相的分闸相位。

16、在一个实施例中，所述三相系统的各相的触头是联动的，并且其中，对于合闸时瞬时电流最大的那相，优化该相的合闸相位，并且其中，对于分闸时电压超前电流的那相，优化该相的分闸相位。

17、在一个实施例中，通过获取的电压的波形来确定每相的触头的合闸时间和分闸时间。

18、在一个实施例中，根据所识别的每相的相负载特性和所确定的每相的触头的合闸时间和分闸时间，进行一定延时后再触发三相系统的继电器线圈驱动单元实现对各相触头按新一次每相的合闸相位和分闸相位进行合闸和分闸。

19、有益效果

20、通过对负载特性的识别来控制相负载触头的分合闸相位，提升了三相系统的触头的寿命，降低触头熔焊风险。降低重新上电合闸瞬时大电流冲击。降低分闸瞬时大电压冲击。本技术提出的三相系统和方法不仅可以用于自动分合闸产品，还可以用于远程控制分合闸产品，尤其适用于三相触头同时分合闸的场景。