一种柱上真空断路器分闸合闸过程驱动协同控制方法与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种柱上真空断路器分闸合闸过程驱动协同控制方法。

背景技术：

1、在电力系统运行与维护领域，柱上真空断路器的研究具有至关重要的意义，它直接关系到电网的安全稳定和供电可靠性。这类设备在户外环境中承担着高压线路的开断与连接任务，其操作性能的优劣会影响到整个电力网络的运行效率和故障响应能力。因此，提升断路器的操作精度和稳定性，成为保障电力系统正常运行的重要课题。

2、当前，尽管许多解决方案致力于优化断路器的分闸与合闸过程，但普遍存在一个难以忽视的缺陷，即对操作过程中动态变化的适应性不足。很多方法往往基于固定的时间参数或预设的动作顺序进行控制，忽略了设备在实际运行中受到的多种外部干扰和内部状态变化，导致控制策略无法及时调整，进而影响操作效果。这种缺乏动态响应的方式，在合闸过程中触头弹跳的抑制与动作时间压缩之间存在矛盾。触头弹跳是指断路器在合闸时，触头因受到冲击而产生多次短暂分离的现象，这会加剧设备磨损，甚至引发电弧风险。而动作时间压缩则要求设备在最短时间内完成操作，以提升响应速度。

3、然而，当合闸动作过快时，触头受到的冲击力会显著增加，导致弹跳现象更为严重；反之，若为了减少弹跳而降低速度，又会延长动作时间，影响效率。这种速度与弹跳之间的对立关系，成为亟需解决的关键问题。具体来看，在实际业务场景中，合闸过程中如果控制不当，比如合闸指令下达时机过早，设备内部的弹簧力与运动部件的惯性会相互叠加，导致触头以过高的速度撞击，产生剧烈弹跳，甚至可能损坏触头表面，缩短设备寿命。这种情况在户外环境下的柱上断路器中尤为常见，因为设备长期暴露在风、雨等自然条件中，部件的运行状态更容易发生变化，控制难度进一步加大。

4、现有技术中，发明名称为一种联动控制装置及其控制方法，公开号为cn104766758a，公开了一种柱上真空断路器的联动控制装置及其控制方法，通过设置旋转机构及检测控制器实现手动操作与远程控制的联锁保护。该现有技术主要解决了手动就地操作时的安全联锁问题，但对分闸合闸过程中的驱动协同控制适应性不足，仍依赖预设参数和固定顺序，难以实时应对外部干扰和内部状态变化，导致在合闸过程中触头弹跳抑制与动作时间压缩之间仍存在明显矛盾，无法在保证短动作时间的同时有效抑制触头弹跳，尤其在户外复杂环境下进一步影响操作精度和设备寿命。因此，如何在保证动作时间尽可能短的同时，有效抑制触头弹跳，成为提升柱上真空断路器操作性能的关键问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种柱上真空断路器分闸合闸过程驱动协同控制方法，所述方法包括：

2、从角速度采集模块获取输出拐臂角速度数据序列，并在辅助开关翻转时刻同步记录触头合闸速度，通过对数据序列进行时序分析确定角速度回落拐点位置；

3、根据所述角速度回落拐点位置计算分闸动能回收相位区间，提取分闸动能回收相位区间内输出拐臂回弹幅度，通过回弹幅度收敛分析评估分闸动能回收相位区间是否进入稳定区相位；

4、当分析确认输出拐臂已进入稳定区相位，从线圈得电控制单元提取合闸线圈得电时序，结合预设的弹簧力矩叠合模型重新确定合闸许可触发时机，以压缩分闸至合闸的动作间隔；

5、依据重新确定的合闸许可触发时机生成合闸提前许可信号，模拟连杆反向惯性作用下合闸速度曲线前段斜率走向，识别合闸初期触头冲击力度分布；

6、获取合闸初期触头冲击力度分布后，采用触头弹跳放大抑制算法评估潜在弹跳幅度，据此确定线圈得电控制单元的触发延时时长；

7、根据确定的触发延时时长更新合闸线圈得电时序，在输出拐臂回弹相位下规避弹簧力矩与连杆反向惯性叠合导致的触头弹跳放大；

8、通过更新的合闸线圈得电时序实时核验辅助开关翻转时刻与触头合闸速度的一致性，根据核验一致性结果持续提升角速度回落拐点识别的准确性并维持动作间隔压缩效果得到最终优化的分合闸控制序列。

9、优选地，所述从角速度采集模块获取输出拐臂角速度数据序列，并在辅助开关翻转时刻同步记录触头合闸速度，通过对数据序列进行时序分析确定角速度回落拐点位置，包括：

10、对所述输出拐臂的原始角速度信号采用滑动平均滤波，按采集顺序标记时间戳形成带时序标签的角速度数据序列；

11、从辅助开关电平跳变上升沿时间戳检索瞬时角速度数值，依据所述输出拐臂的转动半径换算得到所述触头合闸速度；

12、采用一阶差分法逐点计算斜率，定位斜率由正过渡至负的过零位置作为回落起始位置，向后追踪斜率绝对值极大的采样位置作为所述角速度回落拐点位置。

13、优选地，所述根据所述角速度回落拐点位置计算分闸动能回收相位区间，提取该区间内输出拐臂回弹幅度，通过回弹幅度收敛分析评估分闸动能回收相位区间是否进入稳定区相位，包括：

14、以所述角速度回落拐点位置作为起始边界，向后扫描定位角速度跨越零值进入反向区间的过零采样点作为终止边界，截取连续采样段得到所述分闸动能回收相位区间；

15、标定相邻局部极大值与局部极小值的角速度差值作为单次回弹幅度，按出现顺序排列得到带时序的回弹幅度序列；

16、对相邻回弹幅度作比值得到衰减比序列，连续多项衰减比均小于预设收敛阈值则评估所述分闸动能回收相位区间已进入稳定区相位。

17、优选地，所述当分析确认输出拐臂已进入稳定区相位，从线圈得电控制单元提取合闸线圈得电时序，结合预设的弹簧力矩叠合模型重新确定合闸许可触发时机，以压缩分闸至合闸的动作间隔，包括：

18、以所述稳定区相位的起始时间戳作为基准时间锚点，所述合闸线圈得电时序包含合闸指令时间戳、合闸线圈电流由零上升的起始时间戳以及电流达到额定动作值的到达时间戳，按发生顺序对齐到所述基准时间锚点得到得电时序档案；

19、通过所述弹簧力矩叠合模型预先建立输出拐臂角位置与合闸弹簧力矩、分闸残余反向力矩的叠合关系映射表，在所述稳定区相位对应的角位置范围内检索代数和绝对值最小的角位置子区间，把角位置子区间起点的时间偏移量作为合闸许可触发时机修正量；

20、把所述修正量与所述合闸指令时间戳叠加得到所述重新确定的合闸许可触发时机，分闸完成时刻至所述合闸许可触发时机之间的间隔为压缩后的所述动作间隔。

21、优选地，所述依据重新确定的合闸许可触发时机生成合闸提前许可信号，模拟连杆反向惯性作用下合闸速度曲线前段斜率走向，识别合闸初期触头冲击力度分布，包括：

22、所述重新确定的合闸许可触发时机的时间戳作为所述合闸提前许可信号上升沿，合闸线圈电流爬升至额定动作值的时刻作为下降沿，填充高电平脉冲段得到带前置触发标记的所述合闸提前许可信号；

23、采用刚体动力学方程数值推演合闸速度曲线前段并逐点求取斜率，把斜率绝对值映射为触头冲击力度等级，按时间顺序整理得到所述合闸初期触头冲击力度分布。

24、优选地，所述获取合闸初期触头冲击力度分布后，采用触头弹跳放大抑制算法评估潜在弹跳幅度，据此确定线圈得电控制单元的触发延时时长，包括：

25、通过触头弹跳放大抑制算法预先建立冲击力度等级与触头接触面回弹位移的对应关系映射表并配置弹跳幅度叠加的放大抑制系数，沿所述合闸初期触头冲击力度分布的时间轴把每一冲击力度等级映射为回弹位移量，对相邻位移量符号一致处乘以放大抑制系数得到修正回弹位移量，按时间顺序排列得到带时序的潜在弹跳幅度序列；

26、定位幅度最大采样位置作为弹跳峰值锚点，将弹跳峰值锚点对应的时间戳与所述合闸提前许可信号上升沿时间戳之差作为弹跳峰值偏移量，与预设延时基准量加和得到触发延时时长候选值；

27、候选值未超过预设延时取值上限阈值则采纳为最终触发延时时长，超过则采纳所述上限阈值为最终触发延时时长，写入所述线圈得电控制单元的触发延时寄存器。

28、优选地，所述根据确定的触发延时时长更新合闸线圈得电时序，在输出拐臂回弹相位下规避弹簧力矩与连杆反向惯性叠合导致的触头弹跳放大，包括：

29、把所述线圈得电控制单元的最终触发延时时长插入所述合闸线圈得电时序中的指令时间戳与电流上升起始时间戳之间，得到带延时配置的合闸线圈得电时序；

30、按照所述带延时配置的合闸线圈得电时序驱动合闸线圈，把合闸弹簧力矩起始作用时刻与连杆反向惯性峰值时刻在时间轴上错开。

31、优选地，所述通过更新的合闸线圈得电时序实时核验辅助开关翻转时刻与触头合闸速度的一致性，根据核验一致性结果持续提升角速度回落拐点识别的准确性并维持动作间隔压缩效果得到最终优化的分合闸控制序列，包括：

32、实时采集所述辅助开关翻转的电平跳变上升沿时间戳并同步采集触头合闸速度数值，与预设标定合闸速度区间比对得到一致性核验结果；

33、落入区间则保持当前一阶差分法采样间隔不变，偏离则按偏离量缩减采样间隔作为下次拐点识别迭代参数；

34、把合闸指令时间戳与分闸完成时刻之差作为动作间隔数值，未超过预设间隔压缩阈值则把所述合闸线圈得电时序与提升后识别参数合并写入分合闸控制条目。

35、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

36、本发明公开了一种柱上真空断路器分闸合闸过程驱动协同控制方法，针对在压缩分闸至合闸动作间隔时，输出拐臂回弹相位下弹簧力矩与连杆反向惯性叠合易导致触头弹跳放大的业务场景问题。本发明通过获取角速度数据确定回落拐点，评估分闸动能回收是否进入稳定区相位，在确认进入稳定区后结合弹簧力矩叠合模型重新确定合闸许可触发时机以压缩动作间隔。同时，识别合闸初期触头冲击力度分布，采用触头弹跳放大抑制算法评估潜在弹跳幅度并确定触发延时时长，进而更新合闸线圈得电时序。最终，本发明有效规避了力矩与惯性叠合导致的触头弹跳放大，在持续压缩动作间隔的同时提升了控制序列的准确性与合闸稳定性。