多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置及其測試方法
【專利摘要】一種多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置及測試方法，由動態(tài)電阻檢測模塊、不同期性檢測模塊、位移傳感器、霍爾電流傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)控制計算機和工業(yè)顯示屏構(gòu)成。其中檢測回路電阻的電源采用超級電容器，檢測電流為峰值高達1000A的沖擊電流。該測試裝置是一種集檢測高壓斷路器回路電阻、合閘電阻、合閘電阻投入時間和斷路器機械特性于一體的多功能測試儀器。
【專利說明】多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓斷路器領(lǐng)域，尤其是涉及一種高壓斷路器電氣特性測試裝置及其測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓斷路器是高壓電器中最重要的一種電氣設(shè)備。在電力系統(tǒng)的一次設(shè)備中，就單臺設(shè)備而言，斷路器是僅次于發(fā)電機和變壓器的大型電力設(shè)備，但就需要數(shù)量和所占電站設(shè)備的投資大小而言，它又排在兩者之前。因此斷路器性能的可靠性關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運行。
[0003]高壓斷路器電氣特性包括回路電阻、合閘電阻、合閘電阻投入時間、斷路器機械特性等。但是，目前的檢測儀器都只是針對斷路器的某個方面進行設(shè)計，當對斷路器進行全面檢測時則需要更換多種儀器，造成了諸多人力物力的浪費。因而有必要設(shè)計出一種功能完整的檢測儀器，以提高勞動生產(chǎn)效率。
[0004]此外，測量回路電阻時，通常所采用的電源是直流電源，但是直流電源因為發(fā)熱量的限制，一般內(nèi)能輸出電流值較小，而回路電阻本身阻值很小，這樣就會使得所測量得到的電信號非常小，難以滿足現(xiàn)場精確采集，且小電流無法去掉觸頭上的氧化膜，反而使測量值偏大。因而采用沖擊大電流進行現(xiàn)場回路電阻測量是行之有效的措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一套測量準確、功能齊全的多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置。該裝置可以測量高壓斷路器合閘電阻和合閘電阻的投入時間、回路電阻和機械特性等電氣特性。
[0006]本發(fā)明的多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置包括動態(tài)電阻檢測模塊、不同期性檢測模塊、位移傳感器、霍爾電流傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)控制計算機和工業(yè)顯示屏這幾部分。其中利用數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集，利用工業(yè)控制計算機進行數(shù)據(jù)計算處理，利用工業(yè)顯示屏進行人機交互。
[0007]發(fā)明更進一步，動態(tài)電阻檢測模塊由電源充電控制電路和動態(tài)電阻檢測電路構(gòu)成。其中，電源充電控制電路包括有超級電容器、固態(tài)繼電器、超級電容器充電機和電壓傳感器；動態(tài)電阻檢測電路包括有繼電器、電壓傳感器、晶閘管、分流器、標準電阻以及待測斷路器。
[0008]更進一步，標準電阻用于合閘電阻的檢測，而分流器用于回路電阻的檢測；回路電阻測量電流為峰值高達1000A的沖擊電流；標準電阻為500 Ω大電阻，分流器采用微歐級的分流器更進一步，在動態(tài)電阻檢測中，當斷路器接通時首先接入合閘電阻，然后接入回路電阻，合閘電阻與回路電阻均采用電壓比法進行檢測，即待測電阻Rx與一已知阻值R1的標準
電阻串聯(lián)，測量兩者電壓，根據(jù)Ri:r1=Ui:U1得到Rx，在合閘電阻與回路電阻檢測中的區(qū)別是測合閘電阻時所用標準電阻為500Q大電阻，而測回路電阻時采用的是微歐級的分流器。
[0009]當電容器充電電壓達20V時，回路電阻檢測電流峰值達到1000A，電流波形為沖擊波形；通過檢測斷路器兩端電壓由大變小的時間，就可以得到合閘電阻投入時間。
[0010]電壓信號用電壓傳感器進行濾波放大后進入數(shù)據(jù)采集卡中進行處理。
[0011 ] 更進一步，采用電阻式直線位移傳感器，檢測高壓斷路器行程特性；采用霍爾電流傳感器檢測分合閘線圈電流特性；
[0012]更進一步，在三相不同期性檢測中，在斷路器各相斷口兩端加開關(guān)電源，并各與一個限流電阻串聯(lián)，通過電壓傳感器檢測斷口電壓，檢測各相斷口電壓值變化時間差可得到三相不同期性。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014](I) 發(fā)明在一個裝置中實現(xiàn)檢測高壓斷路器合閘時間、合閘速度等行程特性、分合閘電流特性、分合閘三相不同期性、回路電阻、合閘電阻以及合閘電阻投入時間等高壓斷路器電氣特性檢測，極大地簡化了工作人員的工作復雜度，提高了工作效率；
[0015](2) 采用大電流使回路電阻的檢測精度更高，與其他小電流檢測儀器相比檢測結(jié)果更具有說服力；且回路電阻檢測電流采用的是沖擊電流，很好地解決了大電流檢測的發(fā)熱問題，提高了儀器的使用效率；
[0016](3) 適用于500kV高壓斷路器動觸頭位移特性、分合閘電流特性、三相不同期性、合閘電阻、回路電阻和合閘電阻投入時間的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是發(fā)明多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是發(fā)明動態(tài)電阻檢測回路；
[0019]圖3是發(fā)明三相不同期性檢測電路。
[0020]其中:
[0021]I —超級電容器
[0022]2—固態(tài)繼電器
[0023]3—超級電容器充電機
[0024]4、8、9、10、13、14 —繼電器
[0025]5 —標準電阻
[0026]6 —分流器
[0027]7—晶閘管
[0028]11、12、15、16、17、21、22、23 —電壓傳感器
[0029]18、19、20 —高壓斷路器A、B、C三相
[0030]24、25、26 —限流電阻
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明。
[0032]一、多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置結(jié)構(gòu)
[0033]本發(fā)明的多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括動態(tài)電阻檢測模塊、位移傳感器、霍爾電流傳感器1、霍爾電流傳感器2、三相不同期性檢測模塊、數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)控制計算機和工業(yè)顯示屏幾部分。位移傳感器選用NOVOtechnik TLH-600直線位移傳感器，將高壓斷路器動觸頭位移信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過數(shù)據(jù)采集卡傳入工業(yè)控制計算機中；霍爾電流傳感器I和霍爾電流傳感器2選用V121S07霍爾電流傳感器，用于采集高壓斷路器分合閘線圈電流信號；動態(tài)電阻檢測模塊利用電壓比法可檢測高壓斷路器合閘電阻和回路電阻，利用回路電阻投入前后傳感器11上的測量值變化可測得合閘電阻投入時間；三相不同期性檢測模塊可檢測斷路器的三相不同期性；數(shù)據(jù)采集卡(PC1-1716L)用于采集各路電量及非電量信號，傳入工業(yè)控制計算機(AMB-766)中進行計算，工業(yè)顯示屏(FPM-3060G)用于人機交互。
[0034]二、本儀器測量方法
[0035](I)機械特性檢測包括下列步驟:
[0036]A)將位移傳感器置于高壓斷路器動觸頭處，霍爾電流傳感器I和霍爾電流傳感器2分別置于分合閘線圈處；
[0037]B)對斷路器進行合-分操作；
[0038]C)位移傳感器和電流傳感器分別測量位移信號和電流信號，將信號傳入工業(yè)控制計算機進行數(shù)據(jù)計算，并在工業(yè)顯示屏顯示結(jié)果。
[0039](2)參見圖3，三相不同期性檢測包括下列步驟:
[0040]a)將電壓傳感器21、22、23對應放置于三相18、19、20的斷口兩端；
[0041 ] b)對斷路器進行合-分操作；
[0042]c)當各相斷口上電壓傳感器數(shù)據(jù)由5V變?yōu)镺時說明斷口閉合，工業(yè)控制計算機計算，三相分合閘時間差即為三相的不同期性。
[0043](3)參見圖2，動態(tài)電阻檢測包括以下步驟，:
[0044]a)，用戶在工業(yè)顯示屏上點擊充電按鈕后，工業(yè)控制計算機控制繼電器輸出板上的繼電器4導通，則固態(tài)繼電器2接上觸發(fā)電源后導通，充電機3對超級電容器I充電，電壓傳感器17采集超級電容器I上的充電電壓，當電壓傳感器17上的讀數(shù)達到預設(shè)值時，繼電器輸出板上的繼電器4斷開，繼而固態(tài)繼電器2斷開，充電機3停止對超級電容器I充電。
[0045]b)首先用戶在工業(yè)顯示屏的設(shè)置界面選擇是否測量合閘電阻，然后按測量按鈕。如選擇是，合閘電阻首先投入主回路，繼電器輸出板上的繼電器8接收斷開信號，晶閘管7斷開，標準電阻5接入主電路中，繼電器輸出板上的繼電器9、13接收閉合信號，繼電器輸出板上的繼電器10、14斷開，電壓傳感器11、15投入測量電路中，此時電壓傳感器11采集標準電阻5上的電壓信號，電壓傳感器15采集高壓斷路器上的電壓；工控機將傳電壓感器
11、15上的電壓信號利用電壓比法即可得合閘電阻值。如選擇否，則執(zhí)行步驟d
[0046]c)大約8ms左右，回路電阻投入主回路中。此時合閘電阻被短路，傳感器11測量所得值急劇下降，工業(yè)控制計算機計算電壓傳感器11的信號急劇下降的時間即為合閘電阻投入時間。工業(yè)控制計算機向繼電器輸出板上的繼電器8發(fā)出閉合信號，晶閘管7閉合，分流器6投入電路中，此時由于分流器6電阻值很小，將標準電阻5短路，工業(yè)控制計算機向繼電器輸出板上的繼電器9、13發(fā)出斷開信號，向繼電器輸出板上的繼電器10、14發(fā)出閉合信號，此時電壓傳感器12、16投入檢測電路，工業(yè)控制計算機基于電壓傳感器12、16上的測量值，利用電壓比法即可得回路電阻值。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能高壓斷路器電氣特性測試裝置，其特征在于，包括有位移傳感器、第一霍爾電流傳感器、第二霍爾電流傳感器、動態(tài)電阻檢測模塊、三相不同期性檢測模塊、數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)控制計算機；其中，位移傳感器、第一霍爾電流傳感器、第二霍爾電流傳感器、動態(tài)電阻檢測模塊和三相不同期性檢測模塊將檢測得到的高壓斷路器電氣特性信號通過數(shù)據(jù)采集卡傳入工業(yè)控制計算機中，所述的電氣特性為高壓斷路器動觸頭位移特性、分合閘電流特性、三相不同期性、合閘電阻、合閘電阻投入時間和回路電阻，位移傳感器將高壓斷路器動觸頭位移信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過數(shù)據(jù)采集卡傳入工業(yè)控制計算機中，第一、二霍爾電流傳感器用于采集高壓斷路器分合閘線圈電流信號，三相不同期性檢測模塊用于檢測高壓斷路器的三相不同期性。
2.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:動態(tài)電阻檢測模塊由電源充電控制電路和動態(tài)電阻檢測電路構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于，電源充電控制電路包括有超級電容器、固態(tài)繼電器、超級電容器充電機和電壓傳感器；動態(tài)電阻檢測電路包括有繼電器、電壓傳感器、晶閘管、分流器、標準電阻以及待測斷路器。
4.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，標準電阻用于合閘電阻的檢測，而分流器用于回路電阻的檢測。
5.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于，回路電阻的測量電流為峰值高達IOOOA的沖擊電流。
6.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于，優(yōu)選的標準電阻為500Q大電阻，分流器采用微歐級的分流器。
7.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:在利用三相不同期性檢測模塊進行三相不同期性檢測中，在斷路器各相斷口兩端加開關(guān)電源，并各與一個限流電阻串聯(lián)，通過電壓傳感器檢測斷口電壓，由各相斷口電壓值變化時間差即可得到三相不同期性。
8.一種由權(quán)利要求1-7中任一項所述的測試裝置執(zhí)行的測試方法，其特征在于可以對高壓斷路器的機械特性、三相不同期性和動態(tài)電阻特性進行檢測。
9.一種如權(quán)利要求8所述的測試方法，其特征在于:所述的機械特性檢測包括下列步驟: a)、將位移傳感器置于高壓斷路器動觸頭處，第一、二霍爾電流傳感器分別置于高壓斷路器的分合閘線圈處； b)、對高壓斷路器進行合-分操作； C)、位移傳感器和第一、二霍爾電流傳感器將各自測量得到的位移信號和電流信號傳入工業(yè)控制計算機進行數(shù)據(jù)計算，并在工業(yè)顯示屏進行結(jié)果顯示。
10.一種如權(quán)利要求8所述的測試方法，其特征在于:所述的動態(tài)電阻特性檢測包括以下步驟: a)、動態(tài)電阻檢測模塊中的電源充電控制電路進行超級電容器充電操作； b)、在動態(tài)電阻檢測中，當斷路器接通時首先接入合閘電阻，然后接入回路電阻，合閘電阻與回路電阻均采用電壓比法進行檢測； C)、通過檢測斷路器兩端電壓由大變小的時間，就可以得到合閘電阻投入時間。
【文檔編號】G01R31/327GK103698695SQ201310412010
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】夏小飛, 鄧雨榮, 黃金劍, 陳慶發(fā), 魯鐵成 申請人:廣西電網(wǎng)公司電力科學研究院