断路器是电力系统中最重要的保护和控制设备。 随着基于计算机的断路器控制的引入，人们开始研究智能断路器。文献[1]首先提出了智能操作的概念，即“将运动触点的自适应控制从一个位置转移到另一个位置。“然后，建议可以分阶段调整实施智能操作的第一步[2]，即，对于正常负载电流低于额定电流的操作以及少量故障电流或电容器电流的操作， 中断时，使用速度为2级或3级，以实现智能操作。提出了将电磁开关阀的分步调速应用于装有液压控制机构的高压断路器的智能操作的原理。

　　2断路器液压操纵机构的工作原理及过程

　　断路器的液压操作机构中使用的液压缸有两种类型：直动式和差速器式。本文要分析的传统高压保持液压机构使用差动液压工作缸，如图1所示。图中的液压机构处于关闭状态，打开的阀关闭，关闭的阀打开，并且活塞的两端都在高压油的作用下。 由于差分功率的影响，断路器保持闭合状态。在打开时，打开打开阀2，关闭关闭阀6，在工作缸活塞杆5顶部的高压油通过打开阀2排入低压燃油箱1，和活塞杆在活塞5右侧的高压油的作用下向左移动会导致断路器快速断开，最后缓冲头4进入缓冲腔以降低速度[3]。

　　数字。 图2示出了膨胀的六氟化硫断路器（直接作用断路器）的空载打开运动特性。门启动后，运行速度将以更大的加速度增加。随着速度的增加，断路器的加速度逐渐减小，但是断路器的断开速度继续增加。然后，断路器打开并进入缓冲级。由于缓冲力，速度下降。模型断路器操作机构的缓冲器是两级缓冲器。 在图2的V-1特性曲线中，速度急剧下降了两倍，最终断开结束[4]。

　　对于断路器的断开过程，可以列出活塞的运动方程，并且运动系统的质量会减小到活塞。 

　　其中P1是带杆腔的液压工作缸的压力； A1是带杆腔的液压工作缸的实际工作区域； P2是不带杆腔的液压工作缸的压力； A2是不带杆腔的液压工作缸的实际工作面积； M为归纳液压工作缸活塞的总质量; x是液压工作缸的行程； t是运动时间； B是粘性阻尼系数； F1是压缩室的反作用力； k为系数，液压缸活塞进入缓冲器前为0，进入缓冲器后为1; F2是液压缓冲力。 

　　3液压控制机构的调速回路分析

　　在液压系统中，通过调节回路流量来实现速度调节的方法有以下三种[5]：①节气门速度调节使用定量泵供油，通过执行机构的流量 由流量控制阀改变以调节速度。这样的系统称为阀控制系统。 ②通过可变泵和可变电动机来调节容积的可变速度，以改变泵或电动机的排量。 该系统称为泵控制系统。 ③通过压力反馈调节节流阀。 流量控制阀改变流入或流出执行器的流量以调节速度。 同时，可变泵的流量与通过流量控制阀的流量相适应。

　　目前，断路器的液压机构在工作时由蓄能器提供能量，因此，应使用节流阀。在断路器的实际设计和制造中，使用调整开孔或闭孔的尺寸的方法。此方法是节气门调节。开口和尺寸孔的调节是为了调节液压工作缸的出口流量。见图片。 3是开孔和上浆孔调整的原理。

　　对于活塞运动方程（1），P1是蓄能器的输出压力，基本上是一个恒定值； A1，A2为固定值； 确定结构后，还必须确定M，F1，F2的特性。 B可以根据流体力学原理获得； P2应该是从液压工作缸无杆腔到油箱的压力差与油箱压力之和。从液压工作缸的无杆腔到燃料箱的压力差等于液压缸出口压力损失和回流管路压力损失δP1加定径压力损失δP2之和。δP2是 

　　其中λ是尺寸孔的压力损失系数，它是尺寸孔面积的函数； ρ是液压油的密度； V1是在定径孔处的流速。

　　从等式（2）可以看出，液压缸的活塞的运动特性与尺寸孔的压力损失系数λ有关。因此，可以通过调节λ来调节液压缸活塞的速度特性。λ是孔径的流动面积的函数。 因此，在其他条件下，可以通过尺寸孔的流通面积来调节液压缸活塞的移动速度。在液压机构中，可以使用流量控制阀替代固定尺寸的孔，以实现速度调节功能。

　　4。 液压操作机构流量控制阀的选择

　　在液压系统中，液压阀是控制元件。 是否合理直接影响液压机构的性能指标。因此，根据断路器液压机构的工作特性合理选择控制元件非常重要。

　　液压操作机构的作用不同于普通的液压传动设备。 它的动作速度快，操作过程时间短。 从启动螺线管到断开触点并减速至停止仅需数十毫秒。另外，高压断路器液压机构的液压系统的工作压力相对较高，可以高达数十MPa。因此，选择液压阀需要较高的工作压力，快速的动作和可靠的动作。

　　在液压控制中，可以实现速度分类并满足工作要求的三个组件：电动液压伺服阀，电动液压比例阀和电磁开关阀。 有关性能比较，请参见表1[6

        ]。

　　电动液压伺服阀是可以根据输入电信号的极性和大小连续控制流向和流量（或压力）的控制阀。 它具有体积小，线性好，死区小，响应速度快等优点。优点。

　　电液比例阀在控制功能和特性方面与电液伺服阀相似，但其控制精度和动态响应均低于电液伺服阀。电动液压伺服阀和电动液压比例阀均可连续调节。　　电磁开关阀是通过开关控制信号控制液体流量的控制阀。尽管只有两个控制状态，但是通过组合几个电磁开关阀可以实现更多不同的控制状态。

　　基于上述特征，对于逐步的速度调节方案，电磁开关阀由于其快速的开关速度和简单的控制而成为可行的控制元件。电磁开关阀的操作如图4所示。 

　 从图中可以看出。 4：电磁快换阀的迟滞会导致流量特性曲线具有明显的零死区，并且快换阀的流量曲线类似于压力信号特性。

　　快速开关阀打开时静态输出流量的计算方法为 

　　式中，Q为快速切换阀的流量； Cd是阀口流量系数； w是阀口面积梯度； xf是阀芯位移； ρ是油的密度； δP是阀入口和出口之间的压力差。

　　5采用快速开关阀控制策略

　　通过以上分析，液压系统的流量被限制在最大流量和最小流量（产生断路器的最低可靠断开速度的流量）之间的值。 速度可以逐渐调节。 该调节使用多个开关阀，可实现节气门常开。具体的调整方法如图5和表2所示（本文使用2个开关阀和1个节流阀）。

　　在打开位置，快速切换阀R1和R2的可能输出流量为Q1和Q2，固定节气门R0的流量为Q0。此时，相应的控制模块输出过程为　　 

Q = k1Q1 + k2Q2 + Q0（4）

　　式中，Q为控制模块的输出流量； k1和k2是开关阀的状态参数，阀的打开状态为1，关闭状态为0。

　　6理论

　　为了满足对高压智能操作断路器的断开速度的可控调节，采用液压操作机构通过快速开关阀调节断路器的出口节流速度的方法是可行的。 且经济可靠。

　　本文推导的断路器可控和可调分闸的对应方程为断路器的可控调速提供了理论依据，具有广泛的用途。 不仅可以根据该公式计算出相应的运动速度，而且还给出了定量关系，以正确选择控制方案和切换阀的参数。

参考资料：

　　[1]马志英，徐立明，李烨。超高压断路器设计的两个理论基础和智能操作[C]。关于500kV高压开关柜的运行技术论文汇编，1997年。

　　[2]马志英，陈晓宁，等 关键字：EHV SF6断路器，电气工程智能操作学报，1999，19（7）。

　　[3]施文耀。开关液压机构[M]。北京：机械工业出版社，1990。

　　[4]徐黎明。SF6气动高压断路器的分断性能仿真分析与智能操作[D]。西安：西安交通大学，1998。

　　[5]高长年，魏长春。电液控制技术及其应用[M]。北京：石油工业出版社，1991。

　　[6]刘少军。高速开关电磁阀的现状及应用[J]。液压与气动，1995，