CN103092099B - 智能高速开关及智能高速开关控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能高速开关及智能高速开关控制系统。该智能高速开关包括：机械开关；电子开关，与该机械开关并联，其中，当该智能高速开关处于断开状态时，该机械开关与该电子开关均处于断开状态，当该智能高速开关接收到接通命令时，该电子开关首先接通，然后当该机械开关两端的电压变为该电子开关导通压降的状态时该机械开关接通；在该智能高速开关接收到断开命令时，该机械开关在承受该电子开关导通压降下首先断开，在该机械开关断开后该电子开关断开。本发明提高了开关的可靠性。

Description

智能高速开关及智能高速开关控制系统

技术领域

本发明涉及电气领域，具体而言，涉及一种智能高速开关及智能高速开关控制系统。

背景技术

目前广泛使用的机械开关分合时间都在几十毫秒以上，在接通、分断电路时，会产生高压电弧烧触头的现象，大大降低了机械开关的使用寿命，从而降低了机械开关的可靠性；而普通的电子开关由于采用可控半导体器件，热容量较小，在电流较大或者工作时间较长的情况下会产生较多热量，容易造成电子开关的烧毁，从而造成了电子开关可靠性不高的问题。

针对现有技术中开关可靠性不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种智能高速开关及控制系统，以解决现有技术中开关可靠性不高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种智能高速开关，包括：

机械开关；电子开关，与该机械开关并联，其中，当该智能高速开关处于断开状态时，该机械开关与该电子开关均处于断开状态，当该智能高速开关接收到接通命令时，该电子开关首先接通，然后当该机械开关两端的电压变为该电子开关导通压降的状态时该机械开关接通；在该智能高速开关接收到断开命令时，该机械开关在承受该电子开关导通压降下首先断开，在该机械开关断开后该电子开关断开。

进一步地，该机械开关包括：

第一控制器；开关触头，用于接通或者断开电路；金属盘，与该开关触头的第一触头相连接；第一线圈，与该第一控制器相连接，用于当该第一控制器发出接通命令时产生第一高频磁场，该金属盘在该第一高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头的第一触头和第二触头相接触，以便接通电路；第二线圈，与该第一控制器相连接，用于当该第一控制器发出断开命令时产生第二高频磁场，该金属盘在该第二高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头的第一触头和第二触头相分离，以便断开电路。

进一步地，该开关触头设置在真空灭弧室中。

进一步地，该电子开关包括：

多个可控硅组件，该多个可控硅组件串联；第二控制器，与该多个可控硅组件相连接，用于控制该多个可控硅组件同时断开或接通。

进一步地，该电子开关的导通电阻大于该机械开关的导通电阻。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种智能高速开关控制系统，包括：

控制装置；智能高速开关，与该控制装置相连接，用于根据该控制装置发出的命令控制该智能高速开关所在的电路断开或者接通，该智能高速开关包括：机械开关；电子开关，与该机械开关并联；其中，当该智能高速开关处于断开状态时，该机械开关与该电子开关均处于断开状态，当该智能高速开关接收到接通命令时，该电子开关首先接通，然后当该机械开关两端的电压变为该电子开关导通压降的状态时该机械开关接通；在该智能高速开关接收到断开命令时，该机械开关在承受该电子开关导通压降下首先断开，在该机械开关断开后该电子开关断开。

进一步地，该机械开关包括：

第一控制器；开关触头，用于接通或者断开电路；金属盘，与该开关触头的第一触头相连接；第一线圈，与该第一控制器相连接，用于当该第一控制器发出接通命令时产生第一高频磁场，该金属盘在该第一高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头的第一触头和第二触头相接触，以便接通电路；第二线圈，与该第一控制器相连接，用于当该第一控制器发出断开命令时产生第二高频磁场，该金属盘在该第二高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头的第一触头和第二触头相分离，以便断开电路。

进一步地，该开关触头设置在真空灭弧室中。

进一步地，该电子开关包括：

多个可控硅组件，该多个可控硅组件串联；第二控制器，用于控制该多个可控硅组件同时断开或接通。

进一步地，该电子开关的导通电阻大于该机械开关的导通电阻。

本发明通过将机械开关和电子开关并联，在该智能高速开关接收到接通命令时，电子开关首先接通，此时机械开关两端的电压变为该电子开关的导通降压，由于该导通降压远远小于该电子开关接通前时两端的电压，在机械开关接通时不会产生高压电弧烧触头的现象，因此不会对机械开关造成较大的影响，在机械开关接通后，由于一部分电流将从机械开关中流过，因此减小了电子开关中流通的电流，从而减少了电子开关产生的热量，提高了电子开关的可靠性，在该智能高速开关接收到断开命令时，机械开关首先断开，由于机械开关两端此时的电压仅为电子开关的导通降压，因此在断开的时候不会产生高压电弧烧触头的现象，不会对机械开关造成较大影响，从而延长了机械开关的使用寿命，提高了机械开关的可靠性，由于该电子开关和该机械开关的可靠性均得到提高，因此由该电子开关和该机械开关并联得到的开关的可靠性也相应的得到提高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种智能高速开关的结构图；

图2是根据本发明实施例的一种机械开关的结构图；

图3是根据本发明实施例的一种电子开关的结构图；以及

图4是根据本发明实施例的一种智能高速开关控制系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的一种智能高速开关的结构图，如图1所示，该实施例的智能高速开关包括：

机械开关101。

电子开关102，与该机械开关101并联。

其中，当该智能高速开关处于断开状态时，该机械开关101与该电子开关102均处于断开状态，当该智能高速开关接收到接通命令时，该电子开关102首先接通，然后当该机械开关101两端的电压变为该电子开关102导通压降的状态时该机械开关101接通；在该智能高速开关接收到断开命令时，该机械开关101在承受该电子开关102导通压降下首先断开，在该机械开关101断开后该电子开关102断开。

本发明实施例提供的智能高速开关，通过将机械开关和电子开关并联，在该智能高速开关接收到接通命令时，电子开关首先接通，此时机械开关两端的电压变为该电子开关的导通降压，由于该导通降压远远小于该电子开关接通前时两端的电压，在机械开关接通时不会产生高压电弧烧触头的现象，因此不会对机械开关造成较大的影响，在机械开关接通后，由于一部分电流将从机械开关中流过，因此减小了电子开关中流通的电流，从而减少了电子开关产生的热量，提高了电子开关的可靠性，在该智能高速开关接收到断开命令时，机械开关首先断开，由于机械开关两端此时的电压仅为电子开关的导通降压，因此在断开的时候不会产生高压电弧烧触头的现象，不会对机械开关造成较大影响，从而延长了机械开关的使用寿命，提高了机械开关的可靠性，在机械开关断开后，电子开关可立即断开，在该电子开关断开后该智能高速开关处于断开状态，由于该电子开关和该机械开关的可靠性均得到提高，因此由该电子开关和该机械开关并联得到的开关的可靠性也相应的得到提高。

优选地，该电子开关102的导通电阻大于该机械开关101的导通电阻，在该智能高速开关接通的状态下，电子开关102中的电流将小于机械开关101中的电流，即电路中的大部分电流将会从机械开关中流过，从而大大减少了流过电子开关中的电流，降低了电子开关在接通状态下产生的热量，从而进一步地提高了电子开关的可靠性，此外，由于机械开关的导通电阻较小，且机械开关产生的热量对自身的影响较小，因此，电流的变大并不影响机械开关的可靠性。

优选地，参见图2，该机械开关101包括：

第一控制器KZ-2。

开关触头CT，用于接通或者断开电路。

优选地，该开关触头设置在真空灭弧室MH中。

金属盘MP，与该开关触头CT的第一触头相连接。

第一线圈LQ1，与该第一控制器KZ-2相连接，用于当该第一控制器KZ-2发出接通命令时产生第一高频磁场，该金属盘MP在该第一高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头CT的第一触头和第二触头相接触，以便接通电路。

第二线圈LQ2，与该第一控制器KZ-2相连接，用于当该第一控制器KZ-2发出断开命令时产生第二高频磁场，该金属盘MP在该第二高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头CT的第一触头和第二触头相分离，以便断开电路。

本发明中的机械开关,其开关触头CT设置在真空灭弧室MH中。该机械开关的拉动方式为电磁式拉动，当分合闸时，第一控制器KZ-2给线圈LQ1，LQ2放电，产生高频电流及高频磁场，在高频磁场的作用下，临近的金属盘MP感应出现很大的涡流，涡流在磁场的作用下，产生很大的电动力，拉动金属盘高速运动,从而拉动真空灭弧室MH中的开关触头CT。

优选地，参见图3，该电子开关102包括：

示意框31中的多个可控硅组件（SCR1…SCR10），该多个可控硅组件串联。

第二控制器kz-1，与该多个可控硅组件相连接，用于控制该多个可控硅组件同时断开或接通。

本发明中的电子开关由多个可控硅组件串联构成，第二控制器kz-1控制可控硅组件的开关。

本发明实施例提供的智能高速开关，当该智能高速开关需要接通时，电子开关优先于机械装置接通，当电子开关导通后，本智能高速开关两端的电压变成电子开关中的晶闸管导通的压降，跟超高压比可忽略不计，此时机械开关部分可顺利完成合闸，不会存在高压电弧烧触头的现象，再加上真空灭弧室的保护，使机械开关触头寿命大于常规机械开关的10000倍，当机械开关完成接通时，开关两端电压降到相对0V，此时电子开关因晶闸管的压降原因电流从机械开关流过，因此大大降低了电子开关产生的热量，提高了电子开关的可靠性。当智能高速开关需要断开时，机械开关优先于电子开关断开，机械开关稍拉开产生的弧压大于晶闸管压降时，这时电流从晶闸管流过，使机械开关产生的弧压很低，再加上真空灭弧室的保护使得分闸电压不足以产生电弧烧触头。当机械开关分开后流过智能高速开关的最后一个周波电流过0点时，晶闸管无续流自动关断，此时智能高速开关完成断开。

图4是根据本发明实施例的一种智能高速开关控制系统的结构图，如图4所示，该实施例的智能高速开关控制系统包括：

控制装置401。

智能高速开关402，与该控制装置401相连接，用于根据该控制装置401发出的命令控制该智能高速开关402所在的电路断开或者接通，该智能高速开关402具体包括：

机械开关。

电子开关，与该机械开关并联。

其中，当该智能高速开关处于断开状态时，该机械开关与该电子开关均处于断开状态，当该智能高速开关接收到接通命令时，该电子开关首先接通，然后当该机械开关两端的电压变为该电子开关导通压降的状态时该机械开关接通；在该智能高速开关接收到断开命令时，该机械开关在承受该电子开关导通压降下首先断开，在该机械开关断开后该电子开关断开。

本发明实施例提供的智能高速开关控制系统，通过将机械开关和电子开关并联，在该智能高速开关接收到控制装置接通命令时，电子开关首先接通，此时机械开关两端的电压变为该电子开关的导通降压，由于该导通降压远远小于该电子开关接通前时两端的电压，在机械开关接通时不会产生高压电弧烧触头的现象，因此不会对机械开关造成较大的影响，在机械开关接通后，由于一部分电流将从机械开关中流过，因此减小了电子开关中流通的电流，从而减少了电子开关产生的热量，提高了电子开关的可靠性，在该智能高速开关接收到控制装置断开命令时，机械开关首先断开，由于机械开关两端此时的电压仅为电子开关的导通降压，因此在断开的时候不会产生高压电弧烧触头的现象，不会对机械开关造成较大影响，从而延长了机械开关的使用寿命，在机械开关断开后，电子开关可立即断开，在该电子开关断开后该智能高速开关处于断开状态。

优选地，该电子开关的导通电阻大于该机械开关的导通电阻，在该智能高速开关接通的状态下，电子开关中的电流将小于机械开关中的电流，即电路中的大部分电流将会从机械开关中流过，从而大大减少了流过电子开关中的电流，降低了电子开关在接通状态下产生的热量，从而进一步地提高了电子开关的可靠性，此外，由于机械开关的导通电阻较小，且机械开关产生的热量对自身的影响较小，因此，电流的变大并不影响机械开关的可靠性。

优选地，上述智能高速开关控制系统中的机械开关包括：

第一控制器。

开关触头，用于接通或者断开电路。

金属盘，与该开关触头的第一触头相连接。

第一线圈，与该第一控制器相连接，用于当该第一控制器发出接通命令时产生第一高频磁场，该金属盘在该第一高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头的第一触头和第二触头相接触，以便接通电路。

第二线圈，与该第一控制器相连接，用于当该第一控制器发出断开命令时产生第二高频磁场，该金属盘在该第二高频磁场作用下高速运动，从而控制该开关触头的第一触头和第二触头相分离，以便断开电路。

优选地，该开关触头设置在真空灭弧室中。

优选地，上述智能高速开关控制系统中的电子开关包括：

多个可控硅组件，该多个可控硅组件串联。

第二控制器，用于控制该多个可控硅组件同时断开或接通。

本发明提供的智能高速开关控制系统，当该智能高速开关需要接通时，控制装置同时发指令给机械开关和电子开关，电子开关的速度是纳秒级，大大优先于机械装置，当电子开关导通后，本智能高速开关两端的电压变成电子开关中的晶闸管导通的压降，跟超高压比可忽略不计，此时机械开关部分可顺利完成合闸，不会存在高压电弧烧触头的现象，再加上真空灭弧室的保护，使机械开关触头寿命大于常规机械开关的10000倍，当机械开关完成接通时，开关两端电压降到相对0V，此时电子开关因晶闸管的压降原因电流从机械开关流过，因此大大降低了电子开关产生的热量，提高了电子开关的可靠性。当智能高速开关需要断开时，控制装置给机械开关和电子开关同时发指令，机械开关稍拉开产生的弧压大于晶闸管压降时，这时电流从晶闸管流过，使机械开关产生的弧压很低，再加上真空灭弧室的保护使得分闸电压不足以产生电弧烧触头。当机械开关分开后流过智能高速开关的最后一个周波电流过0点时，晶闸管无续流自动关断，此时智能高速开关完成断开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能高速开关，其特征在于，包括：

机械开关；

电子开关，与所述机械开关并联，

其中，当所述智能高速开关处于断开状态时，所述机械开关与所述电子开关均处于断开状态，当所述智能高速开关接收到接通命令时，所述电子开关首先接通，然后当所述机械开关两端的电压变为所述电子开关导通压降的状态时所述机械开关接通；在所述智能高速开关接收到断开命令时，所述机械开关在承受所述电子开关导通压降下首先断开，在所述机械开关断开后所述电子开关断开，

其中，所述机械开关包括：

第一控制器；

开关触头，用于接通或者断开电路；

金属盘，与所述开关触头的第一触头相连接；

第一线圈，与所述第一控制器相连接，用于当所述第一控制器发出接通命令时产生第一高频磁场，所述金属盘在所述第一高频磁场作用下高速运动，从而控制所述开关触头的第一触头和第二触头相接触，以便接通电路；

第二线圈，与所述第一控制器相连接，用于当所述第一控制器发出断开命令时产生第二高频磁场，所述金属盘在所述第二高频磁场作用下高速运动，从而控制所述开关触头的第一触头和第二触头相分离，以便断开电路，

其中，所述机械开关的拉动方式为电磁式拉动。

2.根据权利要求1所述的智能高速开关，其特征在于，所述开关触头设置在真空灭弧室中。

3.根据权利要求1所述的智能高速开关，其特征在于，所述电子开关包括：

多个可控硅组件，所述多个可控硅组件串联；

第二控制器，与所述多个可控硅组件相连接，用于控制所述多个可控硅组件同时断开或接通。

4.根据权利要求1所述的智能高速开关，其特征在于，所述电子开关的导通电阻大于所述机械开关的导通电阻。

5.一种智能高速开关控制系统，其特征在于，包括：

控制装置；

智能高速开关，与所述控制装置相连接，用于根据所述控制装置发出的命令控制所述智能高速开关所在的电路断开或者接通，所述智能高速开关包括：

机械开关；

电子开关，与所述机械开关并联；

其中，当所述智能高速开关处于断开状态时，所述机械开关与所述电子开关均处于断开状态，当所述智能高速开关接收到接通命令时，所述电子开关首先接通，然后当所述机械开关两端的电压变为所述电子开关导通压降的状态时所述机械开关接通；在所述智能高速开关接收到断开命令时，所述机械开关在承受所述电子开关导通压降下首先断开，在所述机械开关断开后所述电子开关断开，

其中，所述机械开关包括：

第一控制器；

开关触头，用于接通或者断开电路；

金属盘，与所述开关触头的第一触头相连接；

第一线圈，与所述第一控制器相连接，用于当所述第一控制器发出接通命令时产生第一高频磁场，所述金属盘在所述第一高频磁场作用下高速运动，从而控制所述开关触头的第一触头和第二触头相接触，以便接通电路；

第二线圈，与所述第一控制器相连接，用于当所述第一控制器发出断开命令时产生第二高频磁场，所述金属盘在所述第二高频磁场作用下高速运动，从而控制所述开关触头的第一触头和第二触头相分离，以便断开电路，

其中，所述机械开关的拉动方式为电磁式拉动。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述开关触头设置在真空灭弧室中。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电子开关包括：

多个可控硅组件，所述多个可控硅组件串联；

第二控制器，用于控制所述多个可控硅组件同时断开或接通。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电子开关的导通电阻大于所述机械开关的导通电阻。