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高压断路器永磁操动机构优化设计的研究

田阳  
【摘要】: 智能电网已经成为当今世界电力系统发展变革的最新方向,同时智能配电网又是研究的重点。永磁机构真空断路器作为配电网中系统控制、保护的重要设备,其智能化一直是关注的热点。其要求断路器能更快速动作,分散性更小,可靠性更高,最终达到同步关合的要求。同时操动机构是决定断路器操控性能的重要部件之一,本文以现有永磁操动机构的结构为基础,优化设计一种新型分相单稳态永磁机构,适应了断路器未来发展的需要。 文中首先介绍了真空断路器及永磁操动机构特点与发展现状,并详细阐述目前国内外关于永磁操动机构优化研究现状,同时提出采用遗传算法优化设计永磁机构的思想。二至五章为论文主体部分,确定了配真空断路器单稳态永磁操动机构理论研究方法。以现有柱上开关为研究对象,通过搭建的试验平台,验证了理论研究方法的准确性。依据新的工作原理初步设计了一台新型分相单稳态永磁机构,并定性分析初步设计的新型永磁机构结构对性能参数的影响。分析结果表明通过调整新型机构的部件结构,性能有较大的提高。同时为适应智能电网对断路器的更高要求,对初步设计的新型永磁操动机构进行优化设计研究,包括机构与断路器本体传动环节的优化;机构与真空灭弧室采用完全对称设计,采用直动连接,省去过多传动部件,机构的可靠性大大提高。应用遗传算法对新型分相永磁机构本体进行优化,建立了以机构总体积为目标函数的目标数学优化模型,选择了合适的优化变量和约束条件,所得优化结果表明,机构总体积有较大减小。本文最终对优化设计结果进行了动态仿真,并研制样机将其配在户外真空断路器本体上进行试验、分析及适当的调试,使其达到规定的试验指标。并依据实验数据对新型分相永磁机构控制系统进行了初步研究。


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