CN104198867A - 用于弧光保护装置的检测设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于弧光保护装置的检测设备及方法，属于电力设备中弧光保护检验技术领域，包括测试单元(1)、用于产生检测所需要电流的电流单元(9)和弧光单元(8)，测试单元的电流输出端口(10)连接电流单元的输入端，测试单元的光源输出端口(11)连接弧光单元的可见光源(12)和紫外光源(13)，与可见光源和紫外光源相对的弧光单元的另一侧设置标准弧光探头放置部(5)和被检弧光探头放置部(7)，标准弧光探头放置部内设置标准弧光探头(6)，标准弧光探头连接测试单元的弧光探头接入端口(2)，测试单元还设置有开入量接入端口(4)。本发明结构简单，操作方便，检测准确，能有效保证供电系统设备的安全运行和供电的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于弧光保护装置的检测设备及方法，属于电力设备中弧光保护检验技术领域。
背景技术
由于弧光保护装置能够提高变电站设备安全运行的可靠性，能有效的预防各类事故的发生，能避免突发事件造成的用户供电中断和工作人员的人身伤害等问题，因此，弧光保护装置被广泛应用于国家电网行业中。但是随着弧光保护装置的应用，在电力国家和行业标准的制定中，对弧光保护装置的检验也成为一种全新的工作。
目前，对于弧光保护装置的检测没有规范的检测方法，一方面，很多弧光保护装置在投放使用时并没有进行测试，导致后期使用过程中出现问题，影响设备的安全运行和供电的可靠性；另一方便，有些厂家对弧光保护装置的进行简单的检测，但是由于检测设备的原因，也会造成不合格的弧光保护装置投入使用，影响设备的安全运行和供电的可靠性。因此，为了保证设备的安全性和可靠性，有必要发明一种专门用于检测弧光保护装置的设备以提高供电的安全性和可靠性。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种结构简单，操作方便，检测准确，能有效保证供电系统设备的安全运行和供电的可靠性的用于弧光保护装置的检测设备及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的用于弧光保护装置的检测设备，包括测试单元、用于产生检测所需要电流的电流单元和弧光单元，测试单元的电流输出端口连接电流单元的输入端，测试单元的光源输出端口连接弧光单元的可见光源和紫外光源，与可见光源和紫外光源相对的弧光单元的另一侧设置标准弧光探头放置部和被检弧光探头放置部，标准弧光探头放置部内设置标准弧光探头，标准弧光探头连接测试单元的弧光探头接入端口，测试单元还设置有开入量接入端口。
所述的用于弧光保护装置的检测设备的弧光单元具有弧光发生功能，采用光电转换技术能够精确采集可见光和紫外光；电流单元能够产生各种实验电流，并能够快速精确的采集电流信号；测试单元不但可以准确判断电流和弧光的精度，还能够快速的判断弧光、电流发生时到跳闸出口动作的时间，结构简单，检测准确，有效保障供电系统设备的安全运行。
进一步地优选，测试单元包括DSP和CPLD组成的信号处理单元、LCD显示屏、按键和电源模块，信号处理单元的信号输出端连接LCD显示屏，信号处理单元的电源端连接电源模块，信号处理单元的信号输入端连接按键，信号处理单元的电流输出端通过电流输出端口连接电流单元，信号处理单元的光源输出端通过光源输出端口连接弧光单元的可见光源和紫外光源，信号处理单元的信号输入端通过弧光探头接入端口连接标准弧光探头，信号处理单元通过数模转换电路和低通滤波隔离电路连接开入量接入端口。测试单元具有按键操作、LCD显示功能，能够快速判断弧光、电流发生时到跳闸出口动作时的时间，LCD菜单设计人性化、友好化，按键操作简单实用，当弧光和电流发生时，测试单元通过接入点信号的变化，测试出弧光电流发生时到跳闸出口时的时间，同时LCD显示实时的电流值、弧光值、以及跳闸动作时间等信息。电源模块部分为整个电路部分提供电源，开入量通过低通滤波隔离电路处理，对外部的干扰信号做了很好的处理，保证了本电路系统不受外部信号的干扰，DAC及AD669为模数转换电路部分，实现模拟信号的精确测量，通过采集到的模拟量转化为相对应的光照度，TMS320F2812是一款TI公司的DSP产品，用来进行数字信号处理的产品，本电路采用复杂可编程逻辑器件CPLD，大大的提高了运算速度，也保证了电路部分的稳定性，为提高性能，还外扩了双端口的RAM以及EEPROM。
进一步地优选，弧光单元包括一光罩，光罩一端设置可见光源和紫外光源，对应可见光源和紫外光源在光罩的另一端设置标准弧光探头放置部和被检弧光探头放置部，标准弧光探头放置部内设置标准弧光探头。弧光单元具有弧光发生功能，通过控制测试单元能够输出各种大小光照度的可见光或紫外光，应用定制光罩，采用光电转换技术，内部利用测试单元的光学系统智能芯片，实现了对可见光和紫外光的精确采集。
进一步地优选，电流单元采用大电流信号发生器；或所述的电流单元包括依次连接的输入电路、中间放大电路和功率输出电路，功率输出电路外围连接保护电路，功率输出电路还通过负反馈电路连接输入电路。电流单元能够产生实验所要求的不同大小的电流值，实现电流的精确采集，测试单元采用快速算法，每个周期采集固定数量的几个特征点，并进行合理的数学建模，实现在7ms之内达到整个周波的精确测量。
进一步地优选，测试单元还设置有网口，测试单元通过网口连接上位机。方便工作人员对测试装置进行操作控制。
进一步地优选，测试单元的信号处理单元采用TMS320F2812，标准弧光探头采用光照度传感器。
一种用于弧光保护装置的检测方法，其步骤为：
1)将被检测的弧光保护装置的弧光探头放置到被检弧光探头放置部内，将被检测的弧光保护装置的电流输入端连接电流单元的输出端，将被检测的弧光保护装置的跳闸出口连接测试单元的开入量接入端口；
2)通过测试单元输入弧光保护装置额定范围内的电流值信号、可见光源和紫外光源的电信号并与被检测的弧光保护装置采集到相应的电信号进行比较，对被检测的弧光保护装置的电流精度和弧光精度进行检测；
3)通过测试单元输入额定范围以外的电流值信号、可见光源和紫外光源的电信号，在输入的同时，测试单元进行计时，被检测的弧光保护装置采集到相应的电信号后进行跳闸处理，跳闸信号通过开入量接入端口传送到测试单元，测试单元检测到信号后停止计时，通过LCD显示屏显示跳闸动作时间。
电流精度检测方法是通过测试单元输入电流信号，电流信号通过电流输出端口进入电流单元，电流单元根据所采集到的电流信号将其转换成检测所需要大电流通过被检测弧光保护装置的电流输入端输入，并通过被检测的弧光保护装置的显示屏显示被检测的弧光保护装置所采集到的电流信号，将采集到的电流信号与输入的电流信号进行对比，若在误差范围内，则该被检测的弧光保护装置的电流精度检测合格，若不在误差范围内，则不合格。
弧光精度的检测方法是通过测试单元输入光源信号，通过标准弧光探头和被检测的弧光探头检测到的弧光值进行比较，若被测弧光探头采集到的弧光值在误差范围内，则该被检测的弧光保护装置的弧光精度检测合格，若不在误差范围内，则不合格。
跳闸动作时间的检测方法通过测试单元输入高于额定电流值和额定弧光值并同时进行计时，被检测的弧光保护装置检测到测试单元输入的电流和弧光值后，判断是否在额定值内，若检测到电流值或弧光值任意一项或两项均超出额定值时，被检测的弧光保护装置进行跳闸动作，跳闸信号通过开入量接入端口传送到测试单元，测试单元检测到信号后停止计时，通过LCD显示屏显示跳闸动作时间。
本发明所具有的有益效果是：
1、本发明所述的测试单元设置有操作按键和LCD显示屏，不但能够方便输入信息，还能降弧光值、电流值和动作时间等信息通过LCD显示屏实时显示，方便工作人员观察，同时，内部采用DSP数字信号处理单元作为中央出口器，配合CPLD逻辑计算单元，外扩了双端口的RAM和EEPROM，提高了性能，可以准确采集弧光单元和电流单元的信号，大大提高了运算速度，还保证了电路的稳定性。
2、本发明所述的弧光单元外侧设置光罩，在光罩内部设置可见光和紫外光，实现对可见光和紫外光的精确采集，保证弧光保护装置检测的准确性。
3、本发明所述的电流单元能够实现电流的产生，通过端子与被检测弧光保护装置连接，产生检测时间所需的电流大小，结构简单，操作方便。
4、本发明不但可以提高检测到的弧光、电流的精度，还可以同时检测跳闸动作时间，结构简单，检测准确度高，进一步保证了供电系统设备的安全运行和供电的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电流单元原理图；
图3为本发明的测试单元原理图；
其中，1、测试单元；2、弧光探头接入端口；3、网口；4、开入量接入端口；5、标准弧光探头放置部；6、标准弧光探头；7、被检弧光探头放置部；8、弧光单元；9、电流单元；10、电流输出端口；11、光源输出端口；12、可见光源；13、紫外光源；14、信号处理单元；15、LCD显示屏；16、电源模块；17、数模转换电路；18、低通滤波隔离电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1-图3所示，本发明所述的用于弧光保护装置的检测设备，包括测试单元1、用于产生检测所需要电流的电流单元9和弧光单元8，测试单元1的电流输出端口10连接电流单元9的输入端，测试单元1的光源输出端口11连接弧光单元8的可见光源12和紫外光源13，与可见光源12和紫外光源13相对的弧光单元8的另一侧设置标准弧光探头放置部5和被检弧光探头放置部7，标准弧光探头放置部5内设置标准弧光探头6，标准弧光探头6连接测试单元1的弧光探头接入端口2，测试单元1还设置有开入量接入端口4。
其中，测试单元1包括DSP和CPLD组成的信号处理单元14、LCD显示屏15、按键和电源模块16，信号处理单元14的信号输出端连接LCD显示屏15，信号处理单元14的电源端连接电源模块16，信号处理单元14的信号输入端连接按键，信号处理单元14的电流输出端通过电流输出端口10连接电流单元9，信号处理单元14的光源输出端通过光源输出端口11连接弧光单元8的可见光源12和紫外光源13，信号处理单元14的信号输入端通过弧光探头接入端口2连接标准弧光探头6，信号处理单元14通过数模转换电路17和低通滤波隔离电路18连接开入量接入端口4。
弧光单元8包括一光罩，光罩一端设置可见光源12和紫外光源13，对应可见光源12和紫外光源13在光罩的另一端设置标准弧光探头放置部5和被检弧光探头放置部7，标准弧光探头放置部5内设置标准弧光探头6，该设计方案能实现对弧光的精确采集。
电流单元9采用大电流信号发生器；或所述的电流单元9包括依次连接的输入电路、中间放大电路和功率输出电路，功率输出电路外围连接保护电路，功率输出电路还通过负反馈电路连接输入电路。所述的电流单元9还可以PLC可编程逻辑控制器，测试单元的信号处理单元发出电流信号，PLC可编程逻辑控制器接收到信号后进行分析和处理，控制电流单元产生实验所需要的电流值，电流单元选择灵活，操作方便。
测试单元1还设置有网口3，测试单元1通过网口3连接上位机，方便工作人员操作，测试单元1的信号处理单元采用TMS320F2812，运算速度快，标准弧光探头6采用光照度传感器，弧光采集准确。
一种用于弧光保护装置的检测方法，步骤为：
1)将被检测的弧光保护装置的弧光探头放置到被检弧光探头放置部7内，将被检测的弧光保护装置的电流输入端连接电流单元的输出端，将被检测的弧光保护装置的跳闸出口连接测试单元1的开入量接入端口4；
2)通过测试单元输入弧光保护装置额定范围内的电流值信号、可见光源12和紫外光源13的电信号并与被检测的弧光保护装置采集到相应的电信号进行比较，对被检测的弧光保护装置的电流精度和弧光精度进行检测；
3)通过测试单元1输入额定范围以外的电流值信号、可见光源12和紫外光源13的电信号，在输入的同时，测试单元1进行计时，被检测的弧光保护装置采集到相应的电信号后进行跳闸处理，跳闸信号通过开入量接入端口4传送到测试单元1，测试单元1检测到信号后停止计时，通过LCD显示屏15显示跳闸动作时间。
电流精度检测方法是通过测试单元1输入电流信号，电流信号通过电流输出端口10进入电流单元9，电流单元9根据所采集到的电流信号将其转换成检测所需要大电流通过被检测弧光保护装置的电流输入端输入，并通过被检测的弧光保护装置的显示屏显示被检测的弧光保护装置所采集到的电流信号，将采集到的电流信号与输入的电流信号进行对比，若在误差范围内，则该被检测的弧光保护装置的电流精度检测合格，若不在误差范围内，则不合格。
弧光精度的检测方法是通过测试单元1输入光源信号，通过标准弧光探头6和被检测的弧光探头检测到的弧光值进行比较，若被测弧光探头采集到的弧光值在误差范围内，则该被检测的弧光保护装置的弧光精度检测合格，若不在误差范围内，则不合格。
跳闸动作时间的检测方法通过测试单元输入高于额定电流值和额定弧光值并同时进行计时，被检测的弧光保护装置检测到测试单元1输入的电流和弧光值后，判断是否在额定值内，若检测到电流值或弧光值任意一项或两项均超出额定值时，被检测的弧光保护装置进行跳闸动作，跳闸信号通过开入量接入端口4传送到测试单元1，测试单元1检测到信号后停止计时，通过LCD显示屏15显示跳闸动作时间。
实施例1：
将被检弧光探头放入弧光单元8的被检弧光探头放置部7内，将电流单元9的电流信号输出端连接到被检弧光保护装置的电流输入端，被检弧光保护装置的跳闸出口接入测试单元的开入量接口，开机被检弧光保护装置，设置为电流、弧光双判据跳闸保护模式(设定弧光保护额定定值5kLux)，开机测试仪，通过上位机或者按键控制选择弧光实验，设置对应的参数，光照度可选择可见光或者紫外光，光照度大小选择5kLux，设置完成后，选择菜单界面开始试验，实验自动进行，结束后会显示光照度大小，若被检弧光保护装置检测到的弧光值为4.5-5.5kLux范围内，则被检弧光保护装置的的弧光检测精度准确。
实施例2：
将被检弧光探头放入弧光单元8的被检弧光探头放置部7内，将电流单元9的电流信号输出端连接到被检弧光保护装置的电流输入端，被检弧光保护装置的跳闸出口接入测试单元的开入量接口，开机被检弧光保护装置，设置为电流、弧光双判据跳闸保护模式(电流保护额定值为7.5A)，开机测试仪，通过上位机或者按键控制选择电流实验，设置对应的参数，电流输出设置为7.5A，设置完成后，选择菜单界面开始试验，实验自动进行，结束后会显示电流大小，若被检弧光保护装置检测到的电流值为7-8A，则被检弧光保护装置的的电流检测精度准确。
实施例3：
将被检弧光探头放入弧光单元8的被检弧光探头放置部7内，将电流单元9的电流信号输出端连接到被检弧光保护装置的电流输入端，被检弧光保护装置的跳闸出口接入测试单元的开入量接口，开机被检弧光保护装置，设置为电流、弧光双判据跳闸保护模式，设置弧光保护额定定值5kLux，电流保护额定值为7.5A，开机测试仪，通过上位机或者按键控制选择弧光、电流实验，设置对应的参数，电流输出设置为8A，光照度可选择可见光或者紫外光，光照度大小选择7.5kLux，设置完成后，选择菜单界面开始试验，实验自动进行，结束后会显示光照度大小，电流大小，开入量从开始试验到接收到信号以后的时间间隔(即被检弧光保护装置的跳闸动作时间)。
实施例4；
将被检弧光探头放入弧光单元8的被检弧光探头放置部7内，将电流单元9的电流信号输出端连接到被检弧光保护装置的电流输入端，被检弧光保护装置的跳闸出口接入测试单元的开入量接口，开机被检弧光保护装置，设置为电流、弧光单判据跳闸保护模式，设置弧光保护额定定值5kLux，电流保护额定值为7.5A，开机测试仪，通过上位机或者按键控制选择弧光、电流实验，设置对应的参数，电流输出设置为8A，光照度大小为5kLux(或者光照度可选择可见光或者紫外光，光照度大小选择7.5kLux，电流输出设置为7.5A)，设置完成后，选择菜单界面开始试验，实验自动进行，结束后会显示光照度大小，电流大小，开入量从开始试验到接收到信号以后的时间间隔(即被检弧光保护装置的跳闸动作时间)。
本发明测试仪采用DSP+CPLD等大规模集成电路作为中央处理器及逻辑计算单元，采集弧光单元和电流单元的信号，通过分析判断做出跳闸输出动作时间计算，测试单元设计有弧光发生按键、电流发生按键、弧光电流同时发生按键等多种按键设计，按相对应的实验按键进行不同的测试。同时，测试单元采用真彩色LCD显示，菜单式设计，可操作按键实现不同菜单的选择和切换，并清晰显示测试条件及测试结果，结构简单，检测准确度高，保证了供电系统设备的安全运行和供电的可靠性。
Claims (10)
1.一种用于弧光保护装置的检测设备，其特征在于：包括测试单元(1)、用于产生检测所需要电流的电流单元(9)和弧光单元(8)，测试单元(1)的电流输出端口(10)连接电流单元(9)的输入端，测试单元(1)的光源输出端口(11)连接弧光单元(8)的可见光源(12)和紫外光源(13)，与可见光源(12)和紫外光源(13)相对的弧光单元(8)的另一侧设置标准弧光探头放置部(5)和被检弧光探头放置部(7)，标准弧光探头放置部(5)内设置标准弧光探头(6)，标准弧光探头(6)连接测试单元(1)的弧光探头接入端口(2)，测试单元(1)还设置有开入量接入端口(4)。
2.根据权利要求1所述的用于弧光保护装置的检测设备，其特征在于：所述的测试单元(1)包括DSP和CPLD组成的信号处理单元(14)、LCD显示屏(15)、按键和电源模块(16)，信号处理单元(14)的信号输出端连接LCD显示屏(15)，信号处理单元(14)的电源端连接电源模块(16)，信号处理单元(14)的信号输入端连接按键，信号处理单元(14)的电流输出端通过电流输出端口(10)连接电流单元(9)，信号处理单元(14)的光源输出端通过光源输出端口(11)连接弧光单元(8)的可见光源(12)和紫外光源(13)，信号处理单元(14)的信号输入端通过弧光探头接入端口(2)连接标准弧光探头(6)，信号处理单元(14)通过数模转换电路(17)和低通滤波隔离电路(18)连接开入量接入端口(4)。
3.根据权利要求1所述的用于弧光保护装置的检测设备，其特征在于：所述的弧光单元(8)包括一光罩，光罩一端设置可见光源(12)和紫外光源(13)，对应可见光源(12)和紫外光源(13)在光罩的另一端设置标准弧光探头放置部(5)和被检弧光探头放置部(7)，标准弧光探头放置部(5)内设置标准弧光探头(6)。
4.根据权利要求1所述的用于弧光保护装置的检测设备，其特征在于：所述的电流单元(9)采用大电流信号发生器；或所述的电流单元(9)包括依次连接的输入电路、中间放大电路和功率输出电路，功率输出电路外围连接保护电路，功率输出电路还通过负反馈电路连接输入电路。
5.根据权利要求1所述的用于弧光保护装置的检测设备，其特征在于：所述的测试单元(1)还设置有网口(3)，测试单元(1)通过网口(3)连接上位机。
6.根据权利要求2所述的用于弧光保护装置的检测设备，其特征在于：所述的测试单元(1)的信号处理单元采用TMS320F2812，标准弧光探头(6)采用光照度传感器。
7.一种用于弧光保护装置的检测方法，其特征在于步骤为：
1)将被检测的弧光保护装置的弧光探头放置到被检弧光探头放置部(7)内，将被检测的弧光保护装置的电流输入端连接电流单元的输出端，将被检测的弧光保护装置的跳闸出口连接测试单元(1)的开入量接入端口(4)；
2)通过测试单元输入弧光保护装置额定范围内的电流值信号、可见光源(12)和紫外光源(13)的电信号并与被检测的弧光保护装置采集到相应的电信号进行比较，对被检测的弧光保护装置的电流精度和弧光精度进行检测；
3)通过测试单元(1)输入额定范围以外的电流值信号、可见光源(12)和紫外光源(13)的电信号，在输入的同时，测试单元(1)进行计时，被检测的弧光保护装置采集到相应的电信号后进行跳闸处理，跳闸信号通过开入量接入端口(4)传送到测试单元(1)，测试单元(1)检测到信号后停止计时，通过LCD显示屏(15)显示跳闸动作时间。
8.根据权利要求7所述的用于弧光保护装置的检测方法，其特征在于：所述的电流精度检测方法是通过测试单元(1)输入电流信号，电流信号通过电流输出端口(10)进入电流单元(9)，电流单元(9)根据所采集到的电流信号将其转换成检测所需要大电流通过被检测弧光保护装置的电流输入端输入，并通过被检测的弧光保护装置的显示屏显示被检测的弧光保护装置所采集到的电流信号，将采集到的电流信号与输入的电流信号进行对比，若在误差范围内，则该被检测的弧光保护装置的电流精度检测合格，若不在误差范围内，则不合格。
9.根据权利要求7所述的用于弧光保护装置的检测方法，其特征在于：所述的弧光精度的检测方法是通过测试单元(1)输入光源信号，通过标准弧光探头(6)和被检测的弧光探头检测到的弧光值进行比较，若被测弧光探头采集到的弧光值在误差范围内，则该被检测的弧光保护装置的弧光精度检测合格，若不在误差范围内，则不合格。
10.根据权利要求7所述的用于弧光保护装置的检测方法，其特征在于：所述的跳闸动作时间的检测方法通过测试单元输入高于额定电流值和额定弧光值并同时进行计时，被检测的弧光保护装置检测到测试单元(1)输入的电流和弧光值后，判断是否在额定值内，若检测到电流值或弧光值任意一项或两项均超出额定值时，被检测的弧光保护装置进行跳闸动作，跳闸信号通过开入量接入端口(4)传送到测试单元(1)，测试单元(1)检测到信号后停止计时，通过LCD显示屏(15)显示跳闸动作时间。
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