本發(fā)明屬于工頻耐壓試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

低壓電器設(shè)備工頻耐受電壓試驗是對其在正常工作中要求電隔離部件之間施加一定的高電壓，并持續(xù)一定時間，以驗證低壓電器設(shè)備的固體絕緣耐受暫態(tài)過電壓的能力。工頻耐受電壓試驗是重要的形式試驗項目，也是耐濕試驗、分?jǐn)嘣囼灱岸搪吩囼灪蟮墓收吓袆e依據(jù)。常規(guī)工頻耐受電壓試驗裝置采用接觸器、時間繼電器、中間繼電器、過電流繼電器等組成，裝置零部件多、穩(wěn)定性差，試驗過程需要人工操作，操作復(fù)雜、安全性差、智能化水平低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗系統(tǒng)及方法，其目的是為了提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、穩(wěn)定性好、安全性強(qiáng)和智能化低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗系統(tǒng)及方法。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗系統(tǒng)，包括工業(yè)計算機(jī)和打印機(jī)，還包括試驗電源、保護(hù)開關(guān)、調(diào)壓器、扼流電感、試驗變壓器、試品、DSP處理器、顯示單元、語音提示單元、IGBT驅(qū)動單元、IGBT、電機(jī)、電壓互感器、電流互感器、隔離放大單元V、隔離放大單元A、操作面板及通訊單元；其中試驗電源與保護(hù)開關(guān)相連接，保護(hù)開關(guān)與調(diào)壓器相連接，調(diào)壓器經(jīng)過扼流電感與試驗變壓器相連接，試驗變壓器與試品相連接，顯示單元與DSP處理器相連接，語音提示單元與DSP處理器相連接，IGBT驅(qū)動單元與DSP相連接，IGBT與IGBT驅(qū)動單元相連接，電動機(jī)與IGBT相連接；電壓互感器和電流互感器均與試驗變壓器相連接；隔離放大單元V與電壓互感器相連接，隔離放大單元A與電流互感器相連接；隔離放大單元V、隔離放大單元A均與DSP處理器相連接，操作面板與DSP處理器相連接，工業(yè)計算機(jī)經(jīng)過通訊單元與DSP處理器相連接，打印機(jī)與工業(yè)計算機(jī)相連接。

所述試驗電源的輸出端與保護(hù)開關(guān)的輸入端相連接，保護(hù)開關(guān)的輸出端與調(diào)壓器的電源輸入端相連接，調(diào)壓器的電壓輸出端經(jīng)過扼流電感與試驗變壓器的一次側(cè)相連接，試驗變壓器的二次側(cè)與試品的工頻耐受電壓試驗部位相連接，顯示單元的輸入端與DSP處理器的信號輸出端相連接，語音提示單元的輸入端與DSP處理器的信號輸出端相連接，IGBT驅(qū)動單元的輸入端與DSP的信號輸出端相連接，IGBT的控制信號輸入端基極與IGBT驅(qū)動單元的驅(qū)動信號輸出端相連接，電動機(jī)的繞組與IGBT的集電極和發(fā)射極相連接；電壓互感器的測量端與試驗變壓器的電壓信號輸出端相連接，電流互感器的測量端與試驗變壓器的電流信號輸出端相連接；隔離放大單元V的信號輸入端與電壓互感器的信號輸出端相連接，隔離放大單元A的信號輸入端與電流互感器的信號輸出端相連接；隔離放大單元V、隔離放大單元A的信號輸出端均與DSP處理器的信號輸入端相連接，操作面板的信號輸出端與DSP處理器的信號輸入端相連接，工業(yè)計算機(jī)經(jīng)過通訊單元與DSP處理器的通訊信號輸入端相連接，打印機(jī)的信號輸入端與工業(yè)計算機(jī)的USB接口相連接。

所述試驗系統(tǒng)的試驗電壓與低壓電器設(shè)備的額定絕緣電壓直接相關(guān)，試驗電源的頻率為45-65Hz的交流電，輸出電壓為正弦波；為了保證試驗電源的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于泄露電阻，對試驗電源容量為在試驗用變壓器輸出電壓調(diào)整到試驗電壓后，輸出端短路其輸出電流至少為200mA；試驗過程為了防止電壓的沖擊，電壓升高時從小于1/2的試驗電壓值開始，以約5s的時間內(nèi)逐步升高的規(guī)定值。

低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗方法，是在試驗前通過導(dǎo)線將試驗系統(tǒng)的試驗變壓器電壓出輸出端與試品即低壓電器測量部位相連接，試驗具體操作步驟如下：

（1）系統(tǒng)上電，初始化，自檢；

（2）操作面板將試驗電壓值及施壓時間傳遞給DSP處理器；

（3）DSP處理器發(fā)送控制指令驅(qū)動電機(jī)帶動調(diào)壓器生壓，同時采集電壓信息，并與設(shè)置值相比較；

（4）施加電壓在設(shè)置值要求范圍內(nèi)，進(jìn)行穩(wěn)壓操作；

（5）DSP處理器開始計數(shù)，并于施壓時間相比較；

（6）達(dá)到耐壓時間后系統(tǒng)復(fù)位清零，DSP傳輸試驗參數(shù)及試驗結(jié)果給工業(yè)計算機(jī)，并進(jìn)行存儲和打??；

（7）設(shè)備還原、試驗結(jié)束。

所述低壓電器設(shè)備工頻耐受電壓試驗試驗結(jié)果判定：在整個工頻耐受電壓試驗過程中，低壓電器設(shè)備應(yīng)無內(nèi)部或外部的絕緣閃絡(luò)、擊穿及其它的任何破壞性放電發(fā)生，輝光放電除外。

所述電流互感器與DSP接線電路，在電路中包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1、電容C2、電源、信號處理器OPO7，其中電源分為VCC端子、-VCC端子和GND端子；線路連接關(guān)系如下：電流反饋信號經(jīng)過電阻R1后與信號處理器OPO7的接線端子3及電容C1相連接，電容C1的另一端與電源的GND端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子2經(jīng)過電阻R2、電阻R3與DSP的信號輸入端及電容C2相連接，信號處理器OPO7的接線端子6經(jīng)過電阻R3與DSP的信號輸入端及電容C2相連接，電容C2的另一端與電源的GND端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子7與電源的VCC端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子4與電源的-VCC端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子1、3、5懸空；電流互感器的輸出0-5V信號經(jīng)過電流互感器與DSP接線電路后轉(zhuǎn)換成DSP可以識別的0-3.3V信號到DSP的信號輸入端。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：

本發(fā)明利用DSP處理器強(qiáng)大的控制和數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)對低壓直流開關(guān)實驗過程的集中控制和數(shù)據(jù)自動化管理。本發(fā)明結(jié)合GB/T 14048.1 2012“低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備”中的檢驗要求，能夠完成接通、分?jǐn)嗪碗妷勖认嚓P(guān)通斷能力試驗檢驗，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、穩(wěn)定性好、安全性強(qiáng)和智能化水平高等優(yōu)點。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明中電流互感器與DSP接線圖。

圖中：試驗電源1，保護(hù)開關(guān)2，調(diào)壓器3扼流電感4，試驗變壓器5，試品6，DSP處理器7，顯示單元8，語音提示單元9，IGBT驅(qū)動單元10，IGBT11，電機(jī)12，電壓互感器13，電流互感器14，隔離放大單元V15，隔離放大單元A16，操作面板17，通訊單元18，工業(yè)計算機(jī)19，打印機(jī)20。

具體實施方式

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗系統(tǒng)及方法。其中。低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如附圖1所示，主要包括試驗電源1、保護(hù)開關(guān)2、調(diào)壓器3、扼流電感4、試驗變壓器5、試品6、DSP處理器7、顯示單元8、語音提示單元9、IGBT驅(qū)動單元10、IGBT11、電機(jī)12、電壓互感器13、電流互感器14、隔離放大單元V15、隔離放大單元A16、操作面板17、通訊單元18、工業(yè)計算機(jī)19和打印機(jī)20組成。其中試驗電源1的輸出端與保護(hù)開關(guān)2的輸入端相連接，保護(hù)開關(guān)2的輸出端與調(diào)壓器3的電源輸入端相連接，調(diào)壓器3的電壓輸出端經(jīng)過扼流電感4與試驗變壓器5的一次側(cè)相連接，試驗變壓器5的二次側(cè)與試品6的工頻耐受電壓試驗部位相連接，顯示單元8的輸入端與DSP處理器7的信號輸出端相連接，語音提示單元9的輸入端與DSP處理器7的信號輸出端相連接，IGBT驅(qū)動單元10的輸入端與DSP處理器7的信號輸出端相連接，IGBT11的控制信號輸入端基極與IGBT驅(qū)動單元10的驅(qū)動信號輸出端相連接，電動機(jī)12的繞組與IGBT11的集電極和發(fā)射極相連接。電壓互感器13的測量端與試驗變壓器5的電壓信號輸出端相連接，電流互感器14的測量端與試驗變壓器5的電流信號輸出端相連接。隔離放大單元V15的信號輸入端與電壓互感器13的信號輸出端相連接，隔離放大單元A16的信號輸入端與電流互感器14的信號輸出端相連接。隔離放大單元V15、隔離放大單元A16的信號輸出端均與DSP處理器7的信號輸入端相連接，操作面板17的信號輸出端與DSP處理器7的信號輸入端相連接，工業(yè)計算機(jī)19經(jīng)過通訊單元18與DSP處理器7的通訊信號輸入端相連接，打印機(jī)20的信號輸入端與工業(yè)計算機(jī)19的USB接口相連接。

DSP （Demand-Side Platform）表示數(shù)字信號處理器，是一種特別適合進(jìn)行數(shù)字信號處理運算的微處理器。DSP在試驗裝置中的作用：①用于采集操作面板的操作信號，并進(jìn)行處理，發(fā)送控制指令通過IGBT驅(qū)動單元、IGBT實現(xiàn)對電機(jī)運動的控制，近而調(diào)節(jié)實驗裝置的輸出電壓；②接收電壓和電流信號，并進(jìn)行運算得到試驗裝置輸出的電壓和電流值，對試驗對象承受工頻耐壓能力進(jìn)行判斷；③為顯示單元和和語音提示單元發(fā)送信號，顯示系統(tǒng)電壓、電流、試驗運行時間等參數(shù)，同時在試驗操作過程進(jìn)行安全提示及對試驗的最終結(jié)果語音提示④發(fā)送通訊信號，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的存儲和打印。

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)表示絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。通過IGBT驅(qū)動單元接收DSP弱電信號，通過IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷控制電機(jī)動作，近而實現(xiàn)對試驗裝置輸出電壓的有效調(diào)節(jié)和控制。

低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗的試驗電壓與低壓電器設(shè)備的額定絕緣電壓直接相關(guān)。試驗電源的頻率為45-65Hz的交流電，輸出電壓為必須正弦波。為了保證試驗電源的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于泄露電阻，對試驗電源容量為在試驗用變壓器輸出電壓調(diào)整到試驗電壓后，輸出端短路其輸出電流至少為200mA。試驗過程為了防止電壓的沖擊，電壓升高時應(yīng)該從小于1/2的試驗電壓值開始，以大約5s的時間內(nèi)逐步升高的規(guī)定值。

低壓電器設(shè)備智能化工頻耐受電壓試驗方法，在試驗前通過導(dǎo)線將試驗裝置的試驗變壓器電壓出輸出端與試品（低壓電器）測量部位相連接，試驗具體操作步驟如下：

（1）系統(tǒng)上電，初始化，自檢；

（2）操作面板將試驗電壓值及施壓時間傳遞給DSP處理器；

（3）DSP處理器發(fā)送控制指令驅(qū)動電機(jī)帶動調(diào)壓器生壓，同時采集電壓信息，并與設(shè)置值相比較；

（4）施加電壓在設(shè)置值要求范圍內(nèi)，進(jìn)行穩(wěn)壓操作；

（5）DSP處理器開始計數(shù)，并于施壓時間相比較；

（6）達(dá)到耐壓時間后系統(tǒng)復(fù)位清零，DSP傳輸試驗參數(shù)及試驗結(jié)果給工業(yè)計算機(jī)，并進(jìn)行存儲和打印；

（7）設(shè)備還原、試驗結(jié)束。

低壓電器設(shè)備工頻耐受電壓試驗試驗結(jié)果判定：在整個工頻耐受電壓試驗過程中，低壓電器設(shè)備應(yīng)無內(nèi)部或外部的絕緣閃絡(luò)、擊穿及其它的任何破壞性放電發(fā)生，輝光放電除外。

如圖2所示，圖2是本發(fā)明中電流互感器與DSP接線圖。該電路中包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1、電容C2、電源、信號處理器OPO7，其中電源分為VCC端子、-VCC端子和GND端子。線路連接關(guān)系如下：電流反饋信號經(jīng)過電阻R1后與信號處理器OPO7的接線端子3及電容C1相連接，電容C1的另一端與電源的GND端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子2經(jīng)過電阻R2、電阻R3與DSP的信號輸入端及電容C2相連接，信號處理器OPO7的接線端子6經(jīng)過電阻R3與DSP的信號輸入端及電容C2相連接，電容C2的另一端與電源的GND端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子7與電源的VCC端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子4與電源的-VCC端子相連接，信號處理器OPO7的接線端子1、3、5懸空。電流互感器的輸出0-5V信號經(jīng)過電流互感器與DSP接線圖后轉(zhuǎn)換成DSP可以識別的0-3.3V信號到DSP的信號輸入端。