高速斥力机构及故障电流快速监控装置的研究

近年来,一种利用涡流斥力原理来制作的开关操动机构正在悄然兴起,由于其在短时间内可以驱动负载快速动作的特性,使得它在快速开关研究方面引起了人们极大关注。同时,为了处理电力系统的故障除了快速动作设备,还需要快速监控设备。因此,本文对高速斥力机构和故障电流快速监控两方面进行了研究。 为了实现斥力机构能够在高压开关上的应用,本文着眼点放在如何让斥力机构在保证高速动作的基础上进行大负载驱动。通过使用有限元分析软件ANSYS对斥力机构进行了建模,并对影响斥力机构动作速度的各种因素(包括金属板的厚度、半径、电阻率,线圈的填充因数、匝数、电阻率、半径、厚度,金属板与线圈距离,磁路以及外部电路的附加电阻,电容的容量、电压等)进行了分析,找到了这些因素对斥力大小及其作用时间的影响规律。同时利用APDL语言编写命令流程序,对斥力机构进行了优化分析和动态分析,找到了设计高速斥力机构的最佳参数。并在此基础上制作了高速斥力机构的样机,进行了大量实验,对分析结果进行了实验验证。最后,与同类功能的永磁操动机构进行了实验对比分析,表明斥力机构设计取得了较满意的效果。 以高速数字芯片DSP为核心设计了直流系统故障电流监控装置。在本装置中,在前向通道上采用了高精度线性光电耦合器和以光电耦合器为核心的高速信号处理电路,有效地实现了采集信号的实时性和强电隔离。采用了专用的数字信号处理芯片TMS320LF2407和简洁的故障电流算法进一步缩短了故障电流信号程序判断处理时间。采用了简单的数据选择器,使得手动控制与自动控制的切换更为方便。采用了一种新型数码管驱动芯片MAX6951,高效的实现了人机交互。最后通过实验,完成了对监控装置的测试,得到了较好的结果。