CN104198926A - 一种断路器防跳回路测试装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种断路器防跳回路测试装置，包括电源指示模块（1）、告警模块（2）、合闸模块（3）、分闸模块（4）、测试按钮（5）、处理器（6）和电源模块（7）。在处理器（6）控制下自动控制合闸分闸操作，进行断路器防跳回路测试。它提供一种能够安全、简便、准确、测试断路器防跳回路性能的自动装置，有效避免了断路器防跳功能失效时，“开关跳跃”现象对断路器所造成巨大损坏，避免了断路器多次分合闸所造成的断路器损坏。使用该装置，一人可以单独进行实验，有效提高了实验效率和实验的成功率。同时，它提供光学报警功能，使检验工作更加直观、高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种断路器辅助测试装置，尤其是一种断路器防跳回路测试装置。
背景技术
高压断路器合闸操作后，由于手和或遥合接点粘连等原因，造成合闸输出端一直带有合闸电压。此时，开关因故障断开后，受合闸电压影响，会马上闭合，形成“开关跳跃”，即开关反复断开/闭合操作。断路器瞬时多次分合闸操作，对断路器造成极大的损伤，严重时还会发生开关爆炸。防跳回路有效防止断路器合闸过程中发生“开关跳跃”现象发生，确保每次合闸操作时断路器只能进行一次合闸操作。继电保护专业在进行断路器的基建验收与检修预试工作中，断路器防跳回路测试是必不可少的一项检验内容。
工作人员沿用传统方法进行检验，工作至少需要三人配合完成。需要第一人在继电保护屏后手持二次回路实验线短接继电保护装置合闸回路，该步骤模拟断路器送电时手合断路器的过程；需要第二人在继电保护屏后手持二次回路实验线瞬时短接保护装置跳闸回路，然后快速断开该实验线，模拟断路器送电时手合于故障，继电保护装置出口跳闸的过程；需要第三人在继电保护装置前核对开关位置是否正确，并进行录波信号查看。
传统方法中，需要工作人员在保护屏后端子排处进行操作，保护屏后端子排排列密集，端子可能为直流正电端，也可能为直流负电端，还可能带交流电或是接地线，在工作人员使用二次回路实验线进行短接二次回路操作时，极容易接错端子，由于该操作过程为带电操作，一旦短接错误的端子，则可能造成两组直流回路之间短路、直流回路接地或导致交直流回路之间短路，对整个变电站的交直流系统的稳定性造成巨大破坏；继电保护屏后空间狭小，两人同时操作不便利，互相干扰；由于继电保护装置出口跳闸时间较短，工作人员手持二次回路实验线短接继电保护装置跳闸回路的过程，在时间上难以准确模拟继电保护装置出口跳闸的过程；若实验中的断路器防跳功能失效，手持二次回路实验线短接继电保护装置跳闸出口的时间过长，会造成断路器瞬时的多次分合闸，对断路器造成极大的损伤；另外，该工作需要三人配合完成，需要的人数多，配合难度大，时间较长，多次跳合闸对断路器造成损坏。
可见，急需一种测试装置自动完成断路器防跳回路测试。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够安全、简便、准确、测试断路器防跳回路性能的自动装置。
本发明所采取的技术方案是：
一种断路器防跳回路测试装置，其特征在于：包括电源指示模块、告警模块、合闸模块、分闸模块、测试按钮、处理器和电源模块；
电源模块为电源指示模块、告警模块、合闸模块）、分闸模块和处理器其提供电源；
处理器采集测试按钮的状态，在其控制下，指示合闸模块和分闸模块执行合闸和分闸操作；
电源指示模块在处理器控制下指示其电源供电情况；告警模块在处理器的控制下发出告警指示。
电源模块包括开关电源MOD1，将外部交流220V电源分别转换为直流+5V和+24V输出提供直流+5V、+24V和-24V电源。
电源指示模块包括发光二极管D1和电阻R1，发光二极管D1和电阻R1串联，一端接+5V直流电源，其另一端接处理器的I/O口。
告警模块包括发光二极管D2和电阻R4，发光二极管D2和电阻R4串联，一端接+5V直流电源，其另一端接处理器的I/O口。
合闸模块包括电阻R2、R3、光电耦合器N1A、发光二极管D3、继电器K1和合闸控制端子P1、P2；光电耦合器N1A的阴极经电阻R3接处理器的I/O口，阳极接+5V直流电源，发射极接-24V电源，集电极依次经发光二极管D3和电阻R2接+24V直流电源；继电器K1的线圈接在+24V直流电源和所述光电耦合器N1A的集电极之间，常开触点接在合闸控制端子P1和P2之间。
分闸模块包括电阻R5、R6、光电耦合器N1B、发光二极管D4、继电器K2和合闸控制端子P3、P4；光电耦合器N1B的阴极经电阻R6接处理器的I/O口，阳极接+5V直流电源，发射极接-24V，集电极依次经发光二极管D4和电阻R5接+24V直流电源；继电器K2的线圈接在+24V直流电源和所述光电耦合器N1B的集电极之间，常开触点接在合闸控制端子P3和P4之间。
测试按钮为按键开关S1，一端接处理器的I/O口，其另一端接地。
处理器为单片机STC 12c5a32s2，其晶振电路包括晶振Y1和电容C2、C3；晶振Y1接在单片机STC 12c5a32s2的16引脚和17引脚之间，电容C2、C3一端接地，其另一端分别接单片机STC 12c5a32s2的16引脚和17引脚。
一种应用断路器防跳回路测试装置中的断路器防跳回路测试控制方法，其特征在于包括以下步骤：
a．单片机初始化；
b．设备自检；
c．判断设备自检是否通过，如果没有通过，发出告警后，返回步骤b，否则继续执行后续步骤；
d．循环检测测试按钮S1是否按下，直到测试按钮S1按下后继续执行后续步骤；
e．闭合继电器K1，同时启动1s延时定时器；
f．循环检测1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；
g．闭合继电器K2，同时启动1s和0.1s延时定时器；
i．循环检测0.1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；；
j．循环检测1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；
h．打开继电器K1，复位所有定时器，转向步骤d。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本测试装置用二次回路实验线将继电保护装置跳合闸回路与断路器防跳测试装置的跳合闸无源节点相连，可核对接线的正确性再进行跳合闸操作，避免了常规测试方法中一旦短接跳合闸回路即出口而产生两组控制回路之间短路，或造成直流接地的情况。
2、本测试装置提供的跳合闸输出节点由单片机精确控制跳合闸的时间，跳闸输出时间很短，避免了断路器防跳功能失效时，造成的断路器瞬时多次跳合闸，对断路器所造成巨大损坏。
3、本测试装置仪接线安全快捷、简单易行，以往需要有三个人1小时同时工作才能完成的检验内容，目前可以在10分钟内由一个人独立完成，省去了两人间的配合操作，大大提高了实验的成功率。
4、本测试装置提供光学报警功能，可以通过光学报警作为提示，使检验工作更加直观、高效。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明实施例的电源指示模块电路原理图；
图3是本发明实施例的合闸模块电路原理图；
图4是本发明实施例的分闸模块电路原理图；
图5是本发明实施例的电源指示模块和告警模块电路原理图；
图6是本发明实施例的处理器和测试按钮电路原理图；
图7是本发明实施例2的流程图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种断路器防跳回路测试装置，其特征在于：包括电源指示模块1、告警模块2、合闸模块3、分闸模块4、测试按钮5、处理器6和电源模块7；
电源模块7为电源指示模块1、告警模块2、合闸模块3、分闸模块4和处理器6其提供电源；
处理器6采集测试按钮5的状态，在其控制下，指示合闸模块3和分闸模块4执行合闸和分闸操作；
电源指示模块1在处理器6控制下指示其电源供电情况；告警模块2在处理器6的控制下发出告警指示。
如图2所示，电源模块7包括开关电源MOD1，将外部交流220V电源分别转换为直流+5V和+24V输出提供直流+5V、+24V和-24V电源。
如图5所示，电源指示模块1包括发光二极管D1和电阻R1，发光二极管D1和电阻R1串联，一端接+5V直流电源，其另一端接处理器6的I/O口。
在本实施例中，发光二极管D1经电阻R1接处理器6的3引脚。
告警模块2包括发光二极管D2和电阻R4，发光二极管D2和电阻R4串联，一端接+5V直流电源，其另一端接所述处理器（6）的I/O口。
在本实施例中，发光二极管D2经电阻R4接处理器6的4引脚。
如图3所示，合闸模块3包括电阻R2、R3、光电耦合器N1A、发光二极管D3、继电器K1和合闸控制端子P1、P2；光电耦合器N1A的阴极经电阻R3接处理器6的I/O口，阳极接+5V直流电源，发射极接-24V电源，集电极依次经发光二极管D3和电阻R2接+24V直流电源；继电器K1的线圈接在+24V直流电源和所述光电耦合器N1A的集电极之间，常开触点接在合闸控制端子P1和P2之间。
在本实施例中，光电耦合器N1A的阴极经电阻R3接处理器6的27引脚。
如图4所示，分闸模块4包括电阻R5、R6、光电耦合器N1B、发光二极管D4、继电器K2和合闸控制端子P3、P4；光电耦合器N1B的阴极经电阻R6接处理器6的I/O口，阳极接+5V直流电源，发射极接-24V，集电极依次经发光二极管D4和电阻R5接+24V直流电源；继电器K2的线圈接在+24V直流电源和所述光电耦合器N1B的集电极之间，常开触点接在合闸控制端子P3和P4之间。
在本实施例中，光电耦合器N1B的阴极经电阻R6接处理器6的26引脚。
如图6所示，测试按钮为按键开关S1，一端接处理器6的I/O口，其另一端接地。
在本实施例中，按键开关S1，一端接处理器6的24引脚。
处理器6为单片机STC 12c5a32s2，其晶振电路包括晶振Y1和电容C2、C3；晶振Y1接在单片机STC 12c5a32s2的16引脚和17引脚之间，电容C2、C3一端接地，其另一端分别接单片机STC 12c5a32s2的16引脚和17引脚。
实施例2：
一种应用于实施例1的断路器防跳回路测试控制方法，其特征在于包括以下步骤：
a．单片机初始化；
b．设备自检；
c．判断设备自检是否通过，如果没有通过，发出告警后，返回步骤b，否则继续执行后续步骤；
d．循环检测测试按钮S1是否按下，直到测试按钮S1按下后继续执行后续步骤；
e．闭合继电器K1，同时启动1s延时定时器；
f．循环检测1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；
g．闭合继电器K2，同时启动1s和0.1s延时定时器；
i．循环检测0.1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；；
j．循环检测1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；
h．打开继电器K1，复位所有定时器，转向步骤d。
使用时合闸控制端子P1和P2分别连接到继电保护装置的合闸回路正电端101和继电保护装置的手合回路103，处理器驱动控制合闸控制端子P1和P2的闭合与打开。
使用时合闸控制端子P3和P4分别连接到继电保护装置的跳闸回路正电端101和第一组跳闸回路R143，处理器驱动控制合闸控制端子P1和P2的闭合与打开。
装置上电,对单片机进行初始化，检测通过，电源指示灯亮，装置告警灯不亮。单片机P2.6引脚输出高电平，合闸模块不动作，合闸模块的合闸出口继电器K1输出的常开节点为打开状态，合闸输出端子P1、P2间不通；单片机P2.5引脚输出高电平，跳闸模块不动作，跳闸模块的跳闸出口继电器K2输出的常开节点为打开状态，跳闸输出端子P3、P4间不通。
在装置上电，正常工作情况下，将测试按钮S1按下，在单片机控制下，单片机P2.6引脚在第0s到第2s输出低电平，N1A元件导通，合闸模块动作，合闸模块的合闸出口继电器K1动作，合闸输出节点闭合，合闸输出端子P1、P2间导通；二极管D3导通发光，指示处于合闸状态。之后单片机P2.6引脚输出高电平，合闸输出端子P1、P2间打开，二极管D3恢复不亮状态；类似的，在第0.5s到第0.6s间，单片机控制P2.5引脚输出低电平，控制分闸输出端子P3、P4间导通，二极管D4导通发光，指示处于分闸状态。之后单片机控制P2.5引脚输出高电平，分闸输出端子P3、P4间断开，二极管D4恢复不亮状态，第一组防跳回路实验完毕。
将断路器防跳测试装置的跳闸输出插孔P3连接到继电保护装置的第二组跳闸回路正电端201，跳闸输出插孔P4连接到继电保护装置的第二组跳闸回路R243，采用与第一组防跳回路实验相同的测试方法，测试第二组防跳回路实验。
本测试装置用二次回路实验线将继电保护装置跳合闸回路与断路器防跳测试装置的跳合闸无源节点相连，可核对接线的正确性再进行跳合闸操作，避免了常规测试方法中一旦短接跳合闸回路即出口的情况，避免了造成两组控制回路之间短路，或造成直流接地的情况。
本测试装置仪接线安全快捷、简单易行，以往需要有三个人1小时同时工作才能完成的检验内容，目前可以在10分钟内由一个人独立完成，省去了两人间的配合操作，大大提高了实验的成功率，避免了断路器多次分合闸所造成的断路器损坏。
本测试装置提供的跳合闸输出节点由单片机精确控制跳合闸的时间，跳闸输出时间很短，避免了断路器防跳功能失效时，造成的断路器瞬时多次跳合闸，对断路器所造成巨大损坏。
本测试装置提供光学报警功能，可以通过光学报警作为提示，使检验工作更加直观、高效。
Claims (9)
1.一种断路器防跳回路测试装置，其特征在于：包括电源指示模块（1）、告警模块（2）、合闸模块（3）、分闸模块（4）、测试按钮（5）、处理器（6）和电源模块（7）；
所述电源模块（7）为所述电源指示模块（1）、告警模块（2）、合闸模块（3）、分闸模块（4）和处理器（6）其提供电源；
所述处理器（6）采集所述测试按钮（5）的状态，在其控制下，指示所述合闸模块（3）和分闸模块（4）执行合闸和分闸操作；
所述电源指示模块（1）在所述处理器（6）控制下指示其电源供电情况；所述告警模块（2）在所述处理器（6）的控制下发出告警指示。
2.根据权利要求１所述的断路器防跳回路测试装置，其特征在于所述电源模块（7）包括开关电源MOD1，将外部交流220V电源分别转换为直流+5V和+24V输出提供直流+5V、+24V和-24V电源。
3.根据权利要求１所述的断路器防跳回路测试装置，其特征在于所述电源指示模块（1）包括发光二极管D1和电阻R1，所述发光二极管D1和电阻R1串联，一端接+5V直流电源，其另一端接所述处理器（6）的I/O口。
4.根据权利要求１所述的断路器防跳回路测试装置，其特征在于所述告警模块（2）包括发光二极管D2和电阻R4，所述发光二极管D2和电阻R4串联，一端接+5V直流电源，其另一端接所述处理器（6）的I/O口。
5.根据权利要求１所述的断路器防跳回路测试装置，其特征在于所述合闸模块（3）包括电阻R2、R3、光电耦合器N1A、发光二极管D3、继电器K1和合闸控制端子P1、P2；所述光电耦合器N1A的阴极经所述电阻R3接所述处理器（6）的I/O口，阳极接+5V直流电源，发射极接-24V电源，集电极依次经发光二极管D3和电阻R2接+24V直流电源；所述继电器K1的线圈接在+24V直流电源和所述光电耦合器N1A的集电极之间，常开触点接在所述合闸控制端子P1和P2之间。
6.根据权利要求１所述的断路器防跳回路测试装置，其特征在于所述分闸模块（4）包括电阻R5、R6、光电耦合器N1B、发光二极管D4、继电器K2和合闸控制端子P3、P4；所述光电耦合器N1B的阴极经所述电阻R6接所述处理器（6）的I/O口，阳极接+5V直流电源，发射极接-24V，集电极依次经发光二极管D4和电阻R5接+24V直流电源；所述继电器K2的线圈接在+24V直流电源和所述光电耦合器N1B的集电极之间，常开触点接在所述合闸控制端子P3和P4之间。
7.根据权利要求１所述的断路器防跳回路测试装置，其特征在于所述测试按钮为按键开关S1，一端接所述处理器（6）的I/O口，其另一端接地。
8.根据权利要求１所述的断路器防跳回路测试装置，其特征在于所述处理器（6）为单片机STC 12c5a32s2，其晶振电路包括晶振Y1和电容C2、C3；所述晶振Y1接在所述单片机STC 12c5a32s2的16引脚和17引脚之间，所述电容C2、C3一端接地，其另一端分别接所述单片机STC 12c5a32s2的16引脚和17引脚。
9.一种应用于权利要求1所述的断路器防跳回路测试装置中的断路器防跳回路测试控制方法，其特征在于包括以下步骤：
a．单片机初始化；
b．设备自检；
c．判断设备自检是否通过，如果没有通过，发出告警后，返回步骤b，否则继续执行后续步骤；
d．循环检测测试按钮S1是否按下，直到测试按钮S1按下后继续执行后续步骤；
e．闭合继电器K1，同时启动1s延时定时器；
f．循环检测1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；
g．闭合继电器K2，同时启动1s和0.1s延时定时器；
i．循环检测0.1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；；
j．循环检测1s延时定时器是否到时，直到定时器到时后继续执行后续步骤；
h．打开继电器K1，复位所有定时器，转向步骤d。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20141210 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |