CN103389416A - 电路断路器的开关触点的电阻测量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路断路器的开关触点的电阻测量。一种用于测量电路断路器（1）的开关触点（5）的电阻的测量装置（10）。该测量装置（10）包括：大电流生成单元（11），其用于生成用于电阻测量的测量电流，以及测量单元（12），其用于记录在开关触点（5）的打开或闭合期间在断路器（1）处的测量信号，并且用于依靠测量电流和测量信号确定在打开或者闭合期间的开关触点（5）的基于时间的电阻进程。

Description

电路断路器的开关触点的电阻测量

技术领域

本发明涉及一种用于测量电路断路器或者高压开关的开关触点的电阻的测量装置和方法。

背景技术

断路器，也被称作高压开关，被用在能量工程中以接通或者断开负载下的电连接。断路器的额定电压可以在从几伏特直到数十万伏特的范围内。在短路情况下，开关负载电流能够达到数万安培。因此，为了例如与维修检查有关的断路器的可靠运行，需要检查电路断路器的开关触点的接触电阻。在断路器的开关触点处可能发生高度磨损，例如在负载下在开关期间弧触点的烧毁，尤其是在断开短路电流期间的弧触点的烧毁。

发明内容

因此，本发明的目的是确定一种状态，尤其是电路断路器的开关触点的磨损状态，以及检查驱动机构和触点的机械状态。

根据本发明，此目的是通过根据权利要求1的用于测量电路断路器的开关触点的电阻的测量装置以及根据权利要求11的用于测量电路断路器的开关触点的电阻的方法来实现的。从属权利要求限定本发明的优选和有益的实施例。

根据本发明提供的是一种用于测量电路断路器的开关触点的电阻的测量装置。测量装置包括大电流生成单元和测量单元。大电流生成单元用来生成用于电阻测量的测量电流，并且能够被耦合至断路器以为了将测量电流馈送到断路器中。测量单元能够被耦合至断路器，并且被设计成记录断路器处的测量信号。测量信号可以包括例如断路器的开关触点两端的电压。测量装置能够在开关触点的打开期间或闭合期间记录测量信号，并且能够依靠测量电流和测量信号来确定在打开操作期间或闭合操作期间的开关触点的基于时间的电阻进程。开关触点的基于时间的电阻进程的确定，不但能够确定处于闭合状态的开关触点的接触电阻，而且能够确定当在断路器闭合期间开关触点的触点进入接触状态时或当在断路器打开期间开关触点的触点互相分开时的开关触点的基于时间的电阻性能。开关触点的磨损状态例如能够根据基于时间的电阻进程而确定。根据本发明，测量装置包括便携单元形式的壳体。至少大电流生成单元和测量单元被容纳在壳体内。因此，测量装置能够被布置为直接靠近断路器，以使得通过长馈入电缆的大电流生成单元的功率损耗能够被最小化，并且另外，由于同样不必通过长馈入线路传输测量信号，因此能够无干扰或基本不受干扰地记录测量信号。特别地，所述测量装置能够以将壳体设置在例如开关触点的壳体（诸如例如开关触点的陶瓷壳体）上的方式来实现，以使得至断路器的连接的馈入线路可以很短，例如具有用于高压开关的1至2米的长度，和用于中压开关的大大短于1米的长度。优选地，在测量装置上没有操作员控制元件。

根据一实施例，测量单元被设计成依靠测量电流和测量信号，将开关触点的电阻进程确定为数字电阻值序列。该数字电阻值序列能够通过能量供应连接输出，该能量供应连接用于为所述测量装置供应电能。能量供应连接可以是例如所谓的以太网供电连接或所谓的电力线通信连接。可替代地，能量供应连接可以包括多个插头连接件，并且将被连接至能量供应连接的能量供应电缆能够包括多个不同的电导体，电导体被机械式地保持在一起，其在一方面用于传输该数字电阻值序列，并且在另一方面用于传输用于为测量装置供电的能量。不同的电导体可以例如通过电缆粘合剂或通过共用的电缆护套被保持在一起。另一方面，在以太网供电连接或电力线通信连接的情况下，用于为测量装置供电的电能像数字电阻值序列一样通过共用导体传输。例如，数字电阻值序列能够被传输至地面站，地面站包括例如电子控制系统或计算机，并且地面站适用于存储和评估数字电阻值序列。为了测量例如高压线路上的断路器的开关触点电阻，测量装置因此可以在例如6米的高度处被布置为直接靠近断路器，其中断路器位于这个6米的高度处，并且测量装置能够通过相应的短连接被耦合至断路器。将基于时间的电阻进程例如作为数字电阻值序列传输至地面站能够通过相应的更长的电缆来实现，以使得来自测量装置的测量值能够以高精确度被记录，并且能够在没有干扰或者错误的情况下被数字地传输至地面站。

根据另一实施例，测量装置包括例如电容器的电容性储能装置，其被耦合至大电流生成单元。对于限定的时间段，特别是对于限定的测量时间段，大电流生成单元能够从来自电容性储能装置的电能和来自测量装置的能量供应连接的电能二者生成测量电流。因此，在此时间段期间，所生成的测量电流具有比经由能量供应连接由测量装置所消耗的功率大的电功率。电容性储能装置因此用于缓冲电能，以便在电阻测量期间保持测量装置的低电流消耗或低能量消耗，并且同时使得具有实质上更大功率的测量电流能够被提供用于电阻测量。大电流生成单元能够生成例如大约10安培(some 10amperes)的测量电流，例如至少100安培的测量电流。

根据一实施例，测量装置另外包括在单独壳体内的控制单元。控制单元被设计成激活断路器以打开或者闭合开关触点。

根据另一实施例，控制单元能够经由计算机网络输出用于打开或者闭合开关触点的数字控制信号。数字控制信号可以包括例如根据标准IEC 61850的信号。能够基于根据标准IEC 61850（所谓的GOOSE报文）的指令打开或者闭合其开关触点的断路器，因此能够被测量装置激活来确定或记录在打开或者闭合期间的开关触点的基于时间的电阻进程。因此，能够以自动的方式来执行测量操作。

根据本发明还提供的是一种用于测量电路断路器的开关触点的电阻的方法。在此方法的情况下，为电阻测量产生测量电流，并且测量电流被馈送到断路器中。断路器被激活以打开或者闭合开关触点，并且在开关触点的打开或者闭合期间，在断路器处记录测量信号。依靠测量电流和测量信号来确定打开或闭合期间的开关触点的基于时间的电阻进程。可以使用上述测量装置来执行该方法。特别地，测量装置能够被布置为直接靠近断路器。换句话说，例如在高压开关的情况下，测量装置被布置在与开关触点所位于的高度大约相同的高度处。因此，用于将测量电流馈送到断路器中和用于记录测量信号的线路可以被制作地相应较短，以使得尽量少的引入来自附近同时进行的测量的干扰或例如来自开关装置或能量厂的其它电干扰。因此，能够可靠地且以高精确度确定断路器的状态和功能能力，尤其是在第一次安装或维修、或维修检查之后。

附图说明

参照附图并基于优选实施例在下文中对发明进行了阐述。仅有的附图1示意性地示出了根据本发明的实施例的测量装置，所述测量装置被耦合至断路器和地面站。

具体实施方式

该附图示出了断路器1，其被耦合至线路2和线路3，以为了或者将线路2和线路3互相电耦合，或者断开线路2和线路3之间的现有电连接。断路器1包括壳体4，在壳体内布置有执行实际开关操作的开关触点5。断路器1另外包括控制驱动机构6，其通过机械耦接7激励开关触点5。控制驱动机构6可以包括例如所谓的弹簧存储驱动机构，该弹簧存储驱动机构包括作为能量存储装置的弹簧，以为打开和闭合开关触点5提供机械能。控制驱动机构6可以另外包括电驱动机构，例如加载弹簧的电动机。此外，控制驱动机构6可以包括跳闸线圈，其由于被电激活而释放储存在线圈中的机械能以用于打开或者闭合开关触点5。为了给控制驱动机构6供应电能，控制驱动机构6可以具有相应的电流连接。例如可以经由图中所示的连接8实现对跳闸线圈的控制。可替代地，用于打开或闭合开关触点5的指令也可以经由总线系统（例如根据IEC 61850标准）被传输至控制驱动机构6。

另外在图中示出了控制单元13，其能够经由线路8发布指令至控制驱动机构6以用于打开和闭合开关触点5。

另外在图中还示出了测量装置10，其被设计成测量电路断路器1的开关触点5的电阻。测量装置10包括大电流生成单元11，测量单元12和壳体16。大电流生成单元11能够生成数百安培的测量电流，例如200安培，其经由线路20、线路21被馈送到断路器1中。测量单元12经由线路22和线路23被耦合至断路器1，并且能够记录测量信号，例如由于来自大电流生成单元11的测量电流而发生在断路器1处的电压降，尤其是开关触点5两端的电压降。测量装置10另外包括能量供应连接15，其能够经由线路24例如被耦合至能量供应系统。经由能量供应连接15，测量装置10能够被供应有例如230伏特的普通网电压。大电流生成单元11从经由能量供应连接15所提供的能量生成测量电流以用于电阻测量。为了暂时生成具有比经由能量供应连接15提供的功率大的功率的测量电流的目的，测量装置10可以包括电容性储能装置14，其在电阻测量前由能量供应系统充电，并且在电阻测量期间为大电流生成单元11提供额外的能量。

控制单元13被耦合至大电流生成单元11和测量单元12，并经由连接8被耦合至断路器1的控制驱动机构6。经由连接8，控制单元13能够激活断路器1以打开或者闭合开关触点5。在开关触点5的打开或闭合期间，测量单元12记录测量信号并且依靠由大电流生成单元11生成的测量电流和该测量信号，确定在打开或者闭合期间的开关触点5的基于时间的电阻进程。为实现基于时间的电阻进程的高测量精确度，测量装置10被布置为直接靠近断路器1。在用于高压线路的断路器的情况下，开关触点5通常被布置在高于地面几米的高度处，例如，在6米的高度处。因此，测量装置10被布置在与断路器1大约相同的高度处并且直接靠近断路器1。

例如，测量装置可以被紧固至断路器1的壳体4或高压线路2或高压线路3。因此，仅需要非常短的连接20-23，以使得来自其它断路器上的其它测量的干扰或其它的机电干扰对测量单元12记录的测量信号仅具有很小的影响。此外，由于短的连接长度，仅有非常低的由于来自大电流生成单元11的测量电流的能量损耗发生在连接20和连接21中。测量装置10能够将记录的测量信号或者从记录的测量信号确定的基于时间的电阻进程转换成数字形式，并且能够将其传输至地面站或者基站30（例如，测量站或者个人计算机）。数字化的信息能够例如经由与连接24成一体的线路而被传输至控制单元13，并且能够例如经由网络25从控制单元13被进一步传输至地面站30。为此目的，连接24可以包括例如多个电导体，其一方面用于将电能传输至测量装置，并且另一方面用于将数字化的信息从测量装置传输至控制单元13。可替代地，连接24还可以包括所谓的以太网供电或者所谓的电力线通信连接，其中能量和数字化的信息二者可经由共用导体被传输。

通过打开或者闭合期间的开关触点5的基于时间的电阻进程的测量，可以基于随时间或随开关距离的电阻进程检查和评估开关触点5的状态，例如在断路器安装之后或断路器1的维修检查之后。由于测量装置10被布置为直接靠近断路器1，所以可以增加测量精确度并且需要更少的能量用于电阻测量。由于所确定的基于时间的电阻进程经由连接24被传输至地面站30，所以能够简化测量布置的电缆敷设。

测量装置10可以进一步包括未在图中示出的组件。此外，控制驱动机构6可以包括能量供应单元，其例如为了加载弹簧的目的而为控制驱动机构6的电动机提供能量，并且生成控制电压以用于激活控制驱动机构6的跳闸线圈。

Claims (14)

1.用于测量电路断路器（1）的开关触点（5）的电阻的测量装置，包括：

-大电流生成单元（11），其被设计成生成用于电阻测量的测量电流，并且其能够被耦合至所述断路器（1）以为了将所述测量电流馈送到所述断路器（1）中，以及

-测量单元（12），其能够被耦合至所述断路器（1），并且被设计成检测在所述开关触点（5）的打开或闭合期间在所述断路器（1）处的测量信号，并且依靠所述测量电流和所述测量信号来确定在打开或闭合期间的所述开关触点（5）的基于时间的电阻进程，测量装置（10）包括单元形式的能够被安装在所述开关触点（5）上的壳体（16），至少所述大电流生成单元（11）和所述测量单元（12）被容纳在所述壳体中。

2.根据权利要求1所述的测量装置，所述测量单元（12）进一步被设计成将所述开关触点（5）的所述电阻进程确定为数字电阻值序列。

3.根据权利要求1所述的测量装置，进一步包括位于单独壳体内的控制单元（13），所述控制单元被设计成激活所述断路器（1）以打开或者闭合所述开关触点（5）。

4.根据权利要求2所述的测量装置，进一步包括用于为所述测量装置（10）供应电能的能量供应连接（15），所述测量单元（12）被设计成经由所述能量供应连接（15）输出所述数字电阻值序列。

5.根据权利要求4所述的测量装置，所述测量装置（10）的供电和从所述测量装置（10）的所述数字电阻值序列的传输是经由相同的电导体实现的。

6.根据权利要求5所述的测量装置，所述能量供应连接（15）包括以太网供电连接或电力线通信连接。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其进一步包括：

电容性储能装置（14），其被耦合至所述大电流生成单元（11），所述大电流生成单元（11）被设计成对于限定的时间段生成由来自所述电容性储能装置（14）的电能和来自所述测量装置（10）的能量供应连接（15）的电能所驱动的测量电流，在所述时间段期间，所述测量电流被使用比经由所述能量供应连接（15）由所述测量装置（10）消耗的电功率更大的电功率来驱动。

8.根据权利要求1所述的测量装置，所述大电流生成单元（11）被设计成生成至少100A的测量电流。

9.根据权利要求1所述的测量装置，所述测量信号包括所述断路器（1）的开关触点（5）两端的电压。

10.根据权利要求1所述的测量装置，所述控制单元（13）被设计成经由网络输出控制信号，用于打开或者闭合所述开关触点（5）。

11.用于测量电路断路器（1）的开关触点（5）的电阻的方法，包括：

-生成用于电阻测量的测量电流，

-将所述测量电流馈送到所述断路器（1）中，

-激活所述断路器（1）以打开或者闭合所述开关触点（5），

-检测在所述开关触点（5）的打开或闭合期间在所述断路器（1）处的测量信号，以及

-依靠所述测量电流和所述测量信号，确定在所述打开或者闭合期间所述开关触点（5）的基于时间的电阻进程。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法被利用根据权利要求1-10中任一项所述的测量装置（10）来执行。

13.根据权利要求12所述的方法，所述测量装置（10）被布置为直接靠近所述断路器（1）。

14.根据权利要求12所述的方法，所述测量装置（10）被布置为直接靠近所述开关触点（5）的壳体（4）。