一种真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统的制作方法

本发明涉及真空接触器领域，特别是涉及一种真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统。

背景技术：

1、近年来随着科学技术的不断发展和电力设备制造工艺的进步，电力设备整体技术有了极大的提高，设备运行可靠性有了质的飞跃。真空接触器在电力设备配套使用广范，主要用于远距离频繁接通和断开正常工作电流，广泛适用于煤矿、电力、冶金等各行业部门。为了进一步提高效率，产品在智能化、小型化，高可靠性方面提出了更高的要求。

2、目前市面上驱动真空接触器开关的主要模式主要有以下三种：

3、第一种是采用继电器组或接触器与位置信号量相互逻辑组合，来驱动真空接触器合分闸电磁铁的动作。这种控制方式的缺点是，真空接触器开关合分过程主要是通过合分闸电磁铁来实现，合分闸电磁铁属于感线负载，电源为直流电源，在通电瞬间，启动电流是额定电流的3-5倍，这对于继电器组或接触器与位置信号量的开关触点拉弧，触点损伤比较大，远远达不到真空接触器的设计使用寿命。

4、第二种是真空接触器控制与微机保护装置组成系统工作时，微机保护装置需检测触发电流在0.6-6a范围内才能认定为触发动作完成，在此种要求下，便采用了定制特殊的接触器线包，用接触器与位置信号量相互逻辑组合，来驱动真空接触器合分闸电磁铁的动作。这种控制方式的缺点是，为了满足与微机保护装置组成系统使用，采用了定制特殊的接触器线包，这种接触器虽然也能满足了0.6-6a的触发电流，但同时也带来了一个问题，这种接触器的线包仅能短时间通电，且可靠性不高。

5、第三种是采用mcu微处理器来采集外部信号量，驱动外部继电器组或接触器开关来实现真空接触器合分闸电磁铁的动作。这种控制方式的缺点是，采用mcu微处理器方式，此种方式是按照处理器中烧录的代码来执行，代码在运行过程中容易受到外部强电磁干扰导致程序运行错乱，从而引起真空接触器开关动作出错或误动作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有的真空接触器的控制系统存在的问题，提供一种能够解决这些问题的真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统，包括逻辑控制单元、合闸触发端、分闸触发端、虚拟电流产生单元、合闸驱动保护组件、分闸驱动保护组件、合闸电磁铁、分闸电磁铁以及电源组件；

3、合闸触发端和分闸触发端分别用于输入合闸和分闸的触发信号，合闸触发端和分闸触发端分别与逻辑控制单元的信号输入端电信号连接；

4、逻辑控制单元根据真空接触器的动作组件的位置信号以及合闸触发信号、分闸触发信号来控制合闸保护组件、分闸保护组件、合闸电磁铁、分闸电磁铁的工作；

5、虚拟电流产生单元用于产生与真空接触器的微机保护系统匹配的虚拟电流，使微机保护系统能够正确的执行操作，虚拟电流产生单元与逻辑控制单元的信号输出端电信号连接；

6、合闸驱动保护组件和分闸驱动保护组件用于将逻辑控制单元输出的信号转化为适用于合闸电磁铁和分闸电磁铁的驱动保护信号，驱动保护信号为脉冲信号，并通过无机械触点式的开关电路控制合闸电磁铁、分闸电磁铁的通断；

7、电源组件用于将输入的电源转化为合闸驱动保护组件和分闸驱动保护组件的驱动电源。

8、在上述方案中，所述合闸驱动保护组件包括合闸脉冲触发单元、合闸控制单元、合闸驱动保护单元及合闸igbt管；

9、合闸脉冲触发单元用于输出输出固定宽度的单脉冲的触发信号；

10、合闸控制单元用于将合闸脉冲触发单元输出的脉冲信号转换为适合驱动合闸igbt管的信号；

11、合闸igbt管用于控制合闸电磁铁的通断。

12、在上述方案中，所述分闸驱动保护组件包括分闸脉冲触发单元、分闸控制单元、分闸驱动保护单元及分闸igbt管；

13、分闸脉冲触发单元用于输出固定宽度的单脉冲的触发信号；

14、分闸控制单元用于将分闸脉冲触发单元输出的脉冲信号转换为适合驱动分闸igbt管的信号；

15、分闸igbt管用于控制分闸电磁铁的通断。

16、本发明采用了合闸脉冲触发单元和分闸脉冲触发单元来驱动合闸电磁铁和分闸电磁铁的动作实现合闸和分闸，当合闸分闸正常驱动时，能随着真空接触器的动作元件的位置信号的切换及时的关闭合分闸电磁铁电源，当合分闸电磁铁未能够驱动真空接触器时，在合闸电磁铁或分闸电磁铁上也只会持续通电500ms，就会自动切断合分闸电磁铁电源，通过这种设置，可以有效保护真空接触器开关机构及合分闸电磁铁。

17、本发明采用了合闸驱动保护单元和分闸驱动保护单元来驱动、控制合分闸电磁铁，通过这种设置，在额定电压的60%时也能够可靠的驱动合闸电磁铁和分闸电磁铁，能大大降低合闸电磁铁和分闸电磁铁的性能要求。

18、本发明采用了无机械触点式的合闸、分闸igbt管来实现的合闸电磁铁和分闸电磁铁的通断，igbt管属于大容量无触点的电子管，在通断过程中不存在拉弧等现像，这样可以避免机械开关触点在通过大电流直流电的情况下，将触点烧毁，可以大大提高产品的使用寿命，可以满足真空接触器开关30万次分合的寿命要求。

19、在上述方案中，所述电源组件包括交\直流电源、整流单元和反向电动势抑制单元和开关电源，

20、交\直流电源用于提供真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统的工作电源；

21、整流单元与交直流电源连接，用于将交\直流电源输入经过整流，给igbt管及电磁铁提供所需的直流电源；

22、反向电动势抑制单元与整流单元连接，用于保护整流桥单元，防止因回路中的反向电动势超过整流桥单元的反向耐压而使整流桥单元击穿而短路，影响整个系统的正常工作；

23、开关电源与交\直流电源连接，开关电源的输出端与合闸控制单元和分闸控制单元连接，开关电源用于提供合闸控制单元和分闸控制单元所需的工作电源。

24、合闸电磁铁和分闸电磁铁均为感性负载，在动作过程中会产生比较大的反向电动势，这对于整流桥单元破坏比较大，在多次的冲击下，会使整流桥单元短路，而导致控制系统失效，因而通过在整流桥单元输出部分设置反向电动势抑制单元，能抑制反向电动势超阈值，保护整流单元。

25、在上述方案中，还包括感应电动势释放单元，感应电动势释放单元与所述合闸电磁铁和分闸电磁铁电连接，感应电动势释放单元用于在合闸电磁铁和分闸电磁铁每次通断过程中，将电磁铁线圈中的反向电动势释放掉，避免电势累加。通过在合闸电磁铁和分闸电磁铁上增加感应电动势释放单元，能减少反向电动势对外部电路及器件的影响，提升电路的安全性。

26、在上述方案中，还包括防跳单元，防跳单元与逻辑控制单元的信号输出端电连接，防跳单元用于合闸信号一直持续输出的故障状态下，将真空接触器开关分闸，并在分闸后不能自动合闸。

27、本发明具有积极的效果：1）本发明的真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统采用了合闸驱动保护组件和分闸驱动保护组件，将逻辑控制单元输出的信号转化为适用于合闸电磁铁和分闸电磁铁的驱动保护信号，驱动保护信号为脉冲信号，并通过无机械触点式的开关电路控制合闸电磁铁、分闸电磁铁的通断，这样可以避免机械开关触点在通过大电流直流电的情况下，将触点烧毁，大大延长产品的使用寿命。2）本发明的真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统采用了合闸驱动保护组件和分闸驱动保护组件，产生的驱动保护信号为固定宽度的单脉冲信号，单脉冲的持续时间能够保障合闸电磁铁或分闸电磁铁实现合闸或分闸的操作，当合闸分闸正常驱动时，能随着真空接触器的动作元件的位置信号的切换及时的关闭合闸电磁铁和分闸电磁铁电源，当合闸电磁铁和分闸电磁铁未能驱动真空接触器时，在合闸电磁铁或分闸电磁铁上也只会持续通电极短的时间，就会自动切断合分闸电磁铁电源，通过这种设置，可以有效保护真空接触器开关机构及合分闸电磁铁。3）本发明的真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统将基本功能与保护、容错功能结合于一体，这将可以显著的提高产品的可靠性、稳定性、使用寿命及降低成本。4）本发明的真空接触器直流电磁驱动机构的控制保护系统，采用虚拟电流的方式产生虚拟电流，当真空接触器正常合闸或分闸时，产生的虚拟电流在0.6a-6a的正常值范围内，能够满足微机保护装置的检测要求，而当真空接触器合闸或分闸出线故障时，产生的虚拟电流不在0.6a-6a的正常值范围内，微机保护装置能够发出信号，提示合闸或分闸故障。