CN104391243B - 三相剩余电流动作保护器的自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，包括测试控制模块、逆变稳压模块、调压调流模块以及温度检测模块，测试控制模块根据测试类型控制逆变稳压模块对输入电源进行逆变及稳压，调压调流模块将逆变及稳压后的电源信号进行升压或升流，得到所需的测试电流、测试电压并提供给被试三相剩余电流动作保护器，温度检测模块检测被试三相剩余电流动作保护器在测试电流、测试电压下的温度。本发明能够对三相剩余电流动作保护器的动作特性以及温度特性进行全面有效的测试，具有测试稳定性及精度高的优点。

Description

三相剩余电流动作保护器的自动测试装置

技术领域

本发明涉及剩余电流动作保护器测试技术领域，尤其涉及一种三相剩余电流动作保护器的自动测试装置。

背景技术

在低压配电网络中，由于线路多而复杂，使得线路的维护、检修的难度很大。特别是在农村配电网络中，由于电力基础设施建设落后，居民安全用电意识淡薄，使得电力故障时有发生。安装剩余电流动作保护器(以下简称保护器)是防止低压电网中人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。但是由于在现场运行时会受过电流和温升的影响，保护器经常会出现误动作和拒动作等故障，因而为了保证保护器在现场的稳定、可靠运行，必须对保护器的性能进行全面、有效的测试。目前针对剩余电流动作保护器的测试大部分还仅限于保护器的一般性能，如额定动作电流、额定不动作电流、额定动作时间等，对于保护器在过电流、高电压下的动作特性以及负载电流温升特性等还缺乏科学、有效的测试手段，不能够全面的分析保护器的性能。GB14048.2－2008国家标准(《低压开关设备和控制设备第2部分：断路器》)中就对保护器的过电流动作特性和温升特性均作了具体要求。

为了保证对保护器测试的准确性，则需要确保测试时的测试正弦电流稳定、精确，按照GB14048.2－2008国家标准，测试电流的误差需≤±2％，正弦波失真度需<5％。传统的针对保护器在过电流、高电压下的动作特性测试中，通常是通过人工调节调压器的方法获取试验所需的大电流或高电压，例如过电流特性测试中，通过人工调节调压器直接向保护器施加一个短路低电压的短路法来获取试验所需的大电流。该类方法由于电网电压的波动、人工判断误差、载流电路中引线电阻变化以及负载本身电阻发热变化等多种不确定因素存在，测试电流会随不确定因素的变化而变化，从而使得测试电流的稳定度和精度均不高，难以满足国家标准中的测试要求。

对于过电流、高电压等引起的温升特性测试，目前通常只能采用人工记录温度的方法，由于受保护器结构以及测试电流稳定度、精度的限制，人工温度测量的操作难度大、准确性低、灵活性差，且人工读数易出错，难以准确的记录整个升温过程，因而不便于直观、全面的分析保护器的特性，同时对于不同保护器的测试一致性也较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、成本低廉、能够实现对三相剩余电流动作保护器的动作特性以及温度特性全面有效测试的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，具有测试稳定性及精度高的优点。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，包括：测试控制模块、逆变稳压模块、调压调流模块以及温度检测模块，所述测试控制模块根据测试类型控制所述逆变稳压模块对输入电源进行逆变及稳压，所述调压调流模块将逆变及稳压后的电源信号进行升压或升流，得到所需的测试电流、测试电压并提供给被试三相剩余电流动作保护器，所述温度检测模块检测被试三相剩余电流动作保护器在所述测试电流、测试电压下的温度。

作为本发明的进一步改进：所述调压调流模块包括降压升流单元和升压降流单元，所述降压升流单元和升压降流单元分别与逆变稳压模块的输出端连接；所述降压升流单元将逆变及稳压后的电源信号进行升流得到所需的测试电流并提供给被试三相剩余电流动作保护器，所述升压降流单元将逆变及稳压后的电源信号进行升压得到所需的测试电压并提供给被试三相剩余电流动作保护器。

作为本发明的进一步改进：所述测试控制模块包括测试类型判别单元、过电流测试控制单元以及耐压测试控制单元，所述测试类型判别单元判别所需执行的测试类型，若需执行过电流特性测试，启动所述过电流控制单元，若需执行耐压特性测试，启动所述耐压测试控制单元；所述过电流测试控制单元根据所需的测试大电流控制所述逆变稳压模块进行逆变及稳压，并启动所述降压升流单元进行升流；所述耐压测试控制单元根据所需的测试大电压控制所述逆变稳压模块进行逆变及稳压，并启动所述升压降流单元进行升压。

作为本发明的进一步改进：所述测试控制模块还包括测试数据采集单元，所述测试数据采集单元包括测试电压采集子单元以及动作电流采集子单元；所述测试电压采集子单元采集所述逆变稳压模块输出端的电压，所述动作电流采集子单元采集所述降压升流单元输出端的电流。

作为本发明的进一步改进：所述温度检测模块包括多个温度检测单元，所述多个所述温度检测单元分别设置于被试三相剩余电流动作保护器的对应测试点上。

作为本发明的进一步改进：所述逆变稳压模块采用MOSFET全桥逆变电路。

作为本发明的进一步改进：所述MOSFET全桥逆变电路的驱动臂上并联有电流回收二极管。

作为本发明的进一步改进：所述MOSFET全桥逆变电路设置有缓冲嵌位保护电路，所述缓冲嵌位保护电路与MOS开关管并联；所述缓冲嵌位保护电路包括呈并联连接的二极管和RC滤波子电路。

作为本发明的进一步改进：还包括测试数据处理模块，所述测试数据处理模块分别与所述测试控制模块以及温度检测模块连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明通过测试控制模块根据测试类型控制逆变稳压模块进行逆变稳压，经过调压调流输出测试三相剩余电流动作保护器所需的测试电流、测试电压，可根据测试需要进行自动调节，结合温度检测模块检测得到不同测试电流对应的温度，从而满足多种测试需求，能够全面、有效的测试保护器的动作特性以及温升特性，同时经过逆变稳压模块的逆变稳压后输出的测试电流稳定度及精度高，有效提高测试结果的精度。

2)本发明测试控制模块进一步包括测试类型判别、过电流测试控制单元以及耐压测试控制单元，根据所需执行的测试类型启动对应的控制单元，当需执行过电流特性测试时，控制逆变稳压模块、降压升流单元输出所需的测试大电流，当需执行耐压特性测试时，控制逆变稳压模块、升压降流单元输出所需的测试大电压，能够有效实现对保护器过电流特性、耐压特性的全面测试。

3)本发明温度检测模块进一步包括多个温度检测单元，分布式检测保护器上各个测试点的温度，通过多点同步采样温度数据以及多路测试结果结合稳定可调的测试电流来分析保护器的温升特性，能够有效提高温升特性测试的精度。

附图说明

图1是本实施例三相剩余电流动作保护器的自动测试装置的结构原理示意图。

图2是本实施例中三相剩余电流动作保护器的自动测试装置的具体结构示意图。

图3是本实施例中逆变稳压模块具体电路结构示意图。

图例说明：

1、被试三相剩余电流动作保护器；2、测试控制模块；21、测试类型判别单元；22、过电流测试控制单元；23、耐压测试控制单元；24、测试数据采集单元；241、测试电压采集子单元；242、动作电流采集子单元；2421、电流互感器；3、逆变稳压模块；4、调压调流模块；41、降压升流单元；411、升流变压器；42、升压降流单元；421、升压变压器；5、温度检测模块；51、温度检测单元；511、热电耦；6、测试数据处理模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1、2所述，本实施例三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，包括测试控制模块2、逆变稳压模块3、调压调流模块4以及温度检测模块5，测试控制模块2根据测试类型控制逆变稳压模块3对输入电源进行逆变及稳压，调压调流模块4将逆变及稳压后的电源信号进行升压或升流，得到所需的测试电流、测试电压并提供给被试三相剩余电流动作保护器1，温度检测模块5检测被试三相剩余电流动作保护器1在测试电流、测试电压下的温度。

本实施例通过测试控制模块2根据测试类型控制调节三相剩余电流动作保护器所需的测试电流，可根据测试需要进行自动调节，结合温度检测模块5实时或定时检测不同测试电流对应的温度，能够满足多种试验需求，从而实现全面、有效的保护器动作特性和温升特性测试；同时经过逆变稳压模块3的逆变稳压后得到稳定度及精度高的测试电流，符合国家标准中的测试要求，能够有效提高保护器测试结果的精度。

本实施例中，调压调流模块4包括降压升流单元41和升压降流单元42，降压升流单元41和升压降流单元42分别与逆变稳压模块3的输出端连接。降压升流单元41将逆变及稳压后的电源信号进行升流得到所需的测试电流并提供给被试三相剩余电流动作保护器1，升压降流单元42将逆变及稳压后的电源信号进行升压得到所需的测试电压并提供给被试三相剩余电流动作保护器1。

本实施例中，测试控制模块2包括测试类型判别单元21、过电流测试控制单元22以及耐压测试控制单元23，测试类型判别单元21判别所需执行的测试类型，若需执行过电流特性测试，启动过电流测试控制单元22，若需执行耐压特性测试，启动耐压测试控制单元23；过电流测试控制单元22根据所需的测试大电流控制逆变稳压模块3进行逆变及稳压，并启动降压升流单元41进行升流；耐压测试控制单元23根据所需的测试大电压控制逆变稳压模块3进行逆变及稳压，并启动升压降流单元42进行升压。

当需要进行过电流特性测试时，测试控制模块2控制逆变稳压模块3对输入电源进行逆变及稳压，经过调压调流模块4的升流后输出所需的测试大电流；当进行耐压特性测试时，测试控制模块2控制逆变稳压模块3对输入电源进行逆变及稳压，经过调压调流模块4的升压后输出所需的测试大电压。

本实施例中，测试控制模块2还包括测试数据采集单元24，测试数据采集单元24包括测试电压采集子单元241以及动作电流采集子单元242，测试电压采集子单元241采集逆变稳压模块3输出端的电压，动作电流采集子单元242采集降压升流单元41输出端的电流。通过测试电压采集子单元241采集逆变稳压模块3输出端的电压，经过换算得到测试电压；通过动作电流采集子单元242采集被试三相剩余电流动作保护器1动作时降压升流单元41输出端的电流，经过换算得到动作电流。

参见图2，本实施例降压升流单元41具体采用升流变压器411、升压降流单元42具体采用升压变压器421，动作电流采集子单元242具体采用电流互感器2421，且电流互感器2421连接升流变压器411的次级绕组，检测升流变压器411输出的电流，当被试三相剩余电流动作保护器1动作时记录对应的动作电流以及动作时间。测试电压采集子单元241通过电压表2411采集逆变稳压模块3输出端的电压，经过换算得到测试电压。

如图3所示，本实施例中逆变稳压模块3具体采用MOSFET全桥逆变电路，由DSP产生两路带死区互补的SPWM信号，经驱动功率器件IR2110驱动开关管IRF540(Q4、Q6)。IR2110驱动功率器件采用自举驱动方式、悬浮沟道设计，能驱动母线电压小于600V的功率管，且仅需用一个供电电源实现全桥电路4个MOS开关管的驱动，避免了传统的桥式驱动电路中需要采用多个独立电源的问题，且还可以和主电路共地。逆变稳压模块3还可以根据实际需求采用其他的交流逆变稳压电源。

由于MOS管通常导通时间要小于截止时间，因而在MOS管交替导通的瞬间容易发生桥路短路现象。参见图3，本实施例中MOSFET全桥逆变电路，在驱动臂上并联有电流回收二极管1N4148(D3、D4)，以加速MOS管的截止。

为了防止MOS管在开关的瞬间产生的尖锋电压致使MOS管被击穿，参见图3，本实施例中，MOSFET全桥逆变电路中设置有缓冲嵌位保护电路，缓冲嵌位保护电路与MOS开关管并联，缓冲嵌位保护电路包括呈并联连接的二极管和RC滤波子电路。采用高精度、高稳定度的MOSFET全桥逆变电路进行调压，具有输出电流稳定、输入功率因素高、输出精度高、波形失真度小、保护性能好且效率高等多种优点，从而获得稳定度、精度高的测试电流，保证测试结果的精度。

由于温升特性的测试需要结合当前的负载电流得到，因而在获得稳定度以及精度高的测试电流后，能够实现保护器温升特性的测试。本实施例中，温度检测模块5包括多个温度检测单元51，多个温度检测单元51分别设置于被试三相剩余电流动作保护器1的对应测试点上，温度检测单元51的个数可按实际需求进行设置。通过多个温度检测单元51构成多点同步的多路温度采集，能够有效提高温度检测的精度，同时由实时或定时采集、记录的温度即可绘制得到当前负载电流的温升曲线，实现温升特性测试的自动化测试。

参见图2，本实施例中温度检测单元51具体采用热电耦511，通过分布式的热电耦检测探头直接接入被试三相剩余电流动作保护器1上各测试点，采集不同测试电流、测试电压下的温度，测量精度高、性能稳定且使用方便。本实施例具体设置九个热电耦，其中八个热电耦(图中仅示出其中四个)分别与被试三相剩余电流动作保护器1上对应测试点对应连接，第九个热电耦用来测量保护器所处的环境温度，以进行冷端温度的自动补偿。

本实施例中，还包括测试数据处理模块6，测试数据处理模块6分别与测试控制模块2、温度检测模块5连接。测试数据处理模块6接收测试控制模块2中测试电压采集子单元241采集的测试电压、动作电流采集子单元242采集的动作电流以及温度检测模块5中各温度检测单元51检测到的温度数据，经过数据处理后综合分析被试三相剩余电流动作保护器1的动作特性以及温升特性，得到测试结果并记录测试结果。

参见图2，本实施例测试数据处理模块6具体通过安装有基于LabVIEW虚拟仪器测试软件的上位机实现，通过上位机发出控制指令控制测试控制模块2，以控制测试流程的进行，并接收测试控制模块2、温度检测模块5采集的测试数据进行动作性能及温升特性分析，得出测试结果后打印出测试结果。

本实施例中，测试控制模块2具体采用高速工业级CPU作为核心处理器实现，由过电流测试控制单元22或耐压测试控制单元23向逆变稳压模块3发送控制指令，实现对输出测试电压、测试电流的实时控制，得到测试所需的测试电流、测试电压；同时由测试数据采集单元24实时采集测试电压、动作电流以及动作时间，并将测试数据传输至上位机进行数据处理，分析被试三相剩余电流动作保护器1的动作特性；温度检测模块5采用多个热电耦511实时采集被试三相剩余电流动作保护器1上各测试点的温度，并将温度数据传输至上位机进行数据处理，分析被试三相剩余电流动作保护器1的温升特性。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于，包括：测试控制模块(2)、逆变稳压模块(3)、调压调流模块(4)以及温度检测模块(5)，所述测试控制模块(2)根据测试类型控制所述逆变稳压模块(3)对输入电源进行逆变及稳压，所述调压调流模块(4)将逆变及稳压后的电源信号进行升压或升流，得到所需的测试电流、测试电压并提供给被试三相剩余电流动作保护器(1)，所述温度检测模块(5)检测被试三相剩余电流动作保护器(1)在所述测试电流、测试电压下的温度并输出；

当需要进行过电流特性测试时，所述测试控制模块(2)控制所述逆变稳压模块(3)对输入电源进行逆变及稳压，经过所述调压调流模块(4)的升流后输出所需的测试大电流；当进行耐压特性测试时，所述测试控制模块(2)控制所述逆变稳压模块(3)对输入电源进行逆变及稳压，经过所述调压调流模块(4)的升压后输出所需的测试大电压；

所述调压调流模块(4)包括降压升流单元(41)和升压降流单元(42)，所述降压升流单元(41)和升压降流单元(42)分别与逆变稳压模块(3)的输出端连接；所述降压升流单元(41)将逆变及稳压后的电源信号进行升流得到所需的测试电流并提供给被试三相剩余电流动作保护器(1)，所述升压降流单元(42)将逆变及稳压后的电源信号进行升压得到所需的测试电压并提供给被试三相剩余电流动作保护器(1)。

2.根据权利要求1所述的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于：所述测试控制模块(2)包括测试类型判别单元(21)、过电流测试控制单元(22)以及耐压测试控制单元(23)，所述测试类型判别单元(21)判别所需执行的测试类型，若需执行过电流特性测试，启动所述过电流测试控制单元(22)，若需执行耐压特性测试，启动所述耐压测试控制单元(23)；所述过电流测试控制单元(22)根据所需的测试大电流控制所述逆变稳压模块(3)进行逆变及稳压，并启动所述降压升流单元(41)进行升流；所述耐压测试控制单元(23)根据所需的测试大电压控制所述逆变稳压模块(3)进行逆变及稳压，并启动所述升压降流单元(42)进行升压。

3.根据权利要求2所述的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于：所述测试控制模块(2)还包括测试数据采集单元(24)，所述测试数据采集单元(24)包括测试电压采集子单元(241)以及动作电流采集子单元(242)；所述测试电压采集子单元(241)采集所述逆变稳压模块(3)输出端的电压，所述动作电流采集子单元(242)采集所述降压升流单元(41)输出端的电流。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于：所述温度检测模块(5)包括多个温度检测单元(51)，所述多个所述温度检测单元(51)分别设置于被试三相剩余电流动作保护器(1)的对应测试点上。

5.根据权利要求4所述的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于：所述逆变稳压模块(3)采用MOSFET全桥逆变电路。

6.根据权利要求5所述的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于：所述MOSFET全桥逆变电路的驱动臂上并联有电流回收二极管。

7.根据权利要求6所述的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于：所述MOSFET全桥逆变电路设置有缓冲嵌位保护电路，所述缓冲嵌位保护电路与MOS开关管并联；所述缓冲嵌位保护电路包括呈并联连接的二极管和RC滤波子电路。

8.根据权利要求7所述的三相剩余电流动作保护器的自动测试装置，其特征在于：还包括测试数据处理模块(6)，所述测试数据处理模块(6)分别与所述测试控制模块(2)以及温度检测模块(5)连接。