CN105044492B - 一种低压电气成套开关设备温升试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低压电气成套开关设备温升试验系统，其直接与市电电压源相连，包括被测低压电气成套开关设备、三相交流程控恒流源以及短路铜排；该成套开关设备包括一主母线和多个馈线支路以及开关设备，主母线进线端通过短路铜排进行短接；三相交流程控恒流源有多个，各三相交流程控恒流源的输出端与相应的馈线支路回路相连，输入端与市电相连供电，各回路的电流可在相应三相程控恒流的触摸上赋值，各回路电流叠加后实现各处的电流要求，在温升试验时总母线、馈线支路、开关等阻抗随温度变化，三相程控恒流将自动补偿各馈线回路电流，确保总母线、馈线回路、开关设备各处的电流均与其对应的指定电流相同。实施本发明实施例，其成本低廉，能够克服调节困难及电流不稳等问题，达到降低温升测试误差以及电能损耗的目的。

Description

一种低压电气成套开关设备温升试验系统

技术领域

本发明涉及低压电气成套设备温升试验技术领域，尤其涉及一种低压电气成套开关设备温升试验系统。

背景技术

温升是低压电气成套开关设备至关重要的技术参数和指标，其对低压电气成套开关设备运行可靠影响极大，根据国标GB7251-2013的规定，低压电气成套开关设备的温升需涉及到设备本身，以及设备中各功能单元、主母线和配电母线的温升。由此可见，验证低压电气成套开关设备温升的关键在于验证通过各功能单元、主母线、配电母线等部件上指定电流的稳定性及精确度，当各部件上指定电流越稳定且精度越高，则验证的温升越精准。

如图1所示，为现有技术中低压电气成套开关设备温升试验系统，其通过一台大容量多磁路变压器将市电变换成具有低电压（如8V～15V）和大电流（如1KA~50KA）的输出电源后，连接到被测低压电气成套开关设备的输入端，在被测低压电气成套开关设备的各输出支路连接多个可变阻抗负载柜。此时，通过调节各支路可变阻抗负载柜内负载阻抗大小获得相应的支路电流I₁、I₂、…、I_n，从而获得主母排上的总电流I₀。为了使各支路电流I₁、I₂、…、I_n和主母排上的总电流I₀保持在需要的试验值内，达到验证温升越精准的目的，因此需要对各支路可变阻抗负载柜内负载阻抗进行可调，具体有两种系统：一、采用人工调节各可变阻抗负载柜中负载电抗值的大小，但缺点在于调节困难且电流不稳，导致温升测试误差大以及电能损耗大；二、各支路可变阻抗负载柜均采用具有稳流及自动调节功能的高精度负载柜，但缺点在于成本昂贵。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种低压电气成套开关设备温升试验系统，其成本低廉，能够克服调节困难及电流不稳等问题，达到降低温升测试误差以及电能损耗的目的。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种对低压电气成套开关设备温升试验系统，所述系统直接与市电电压源相连，其包括被测低压电气成套开关设备、三相交流程控恒流源以及短路铜排；其中，

所述被测低压电气成套开关设备包括一作为进线端的主母线和多个作为出线端的配电母线，其中，所述主母线通过所述短路铜排进行短接；

所述三相交流程控恒流源有多个，各三相交流程控恒流源的一端均与相应的一配电母线相连，另一端均与所述市电电压源相连，用于当接收到用户对各三相交流程控恒流源的每一相指定电流分别进行赋值的指令时，执行所述接收到的用户指令并分别对各三相交流程控恒流源的每一相指定电流进行赋值，且在所述被测低压电气成套开关设备温升试验时，根据各配电母线阻抗变化情况和/或温度变化情况，自动补偿各配电母线电流，使得所述补偿后的各配电母线电流均与其对应三相交流程控恒流源赋值的每一相指定电流相同。

其中，所述多个三相交流程控恒流源均由三个单相交流程控恒流源形成，且所述三个单相交流程控恒流源的电流相位均差120度。

其中，所述单相交流程控恒流源包括EMI滤波器、整流滤波电路、全桥变换器、处理器、升流变压器、电流互感器、负载和电流赋值设备；其中，

所述EMI滤波器的输入端与所述市电电压源相连，输出端与所述整流滤波电路的输入端相连，用于将所述市电电压源输出的交流电压进行滤波处理；

所述整流滤波电路的输出端与所述全桥变换器的第一输入端相连，用于将所述滤波处理后的交流电压转变成直流电压；

所述电流赋值设备的一端与所述处理器的第一输入端相连，用于当接收到用户对各三相交流程控恒流源的一相指定电流进行赋值指令时，执行所述接收到的指令并分别对所述各三相交流程控恒流源的一相指定电流进行赋值，并输出给所述处理器；

所述电流互感器的一端与所述负载的一端相连，用于获取通过所述负载上的电流，并将所述获取到的电流作为采样电流输出；

所述处理器的第二输入端与所述电流互感器的另一端相连，输出端与所述全桥变换器的第二输入端相连，用于获取用户输入的一相指定电流及所述电流互感器输出的采样电流，并根据所述获取到的一相指定电流及采样电流进行分析处理，待所述分析处理完成后，输出相应的指令给所述全桥变换器；

所述全桥变换器的输出端与所述升流变压器的输入端相连，用于获取所述处理器输出的指令及所述整流滤波电路输出的直流电压，并根据所述获取到的指令，对所述直流电压的脉冲宽度进行调制控制；

所述升流变压器的输出端与所述负载的另一端相连，用于对所述调制控制后的直流电压进行高频滤波处理。

其中，所述电流赋值设备为触摸屏。

其中，所述系统还包括同步控制器，所述同步控制器与所述多个三相交流程控恒流源均相连，用于控制所述多个三相交流程控恒流源的电流相位同步。

其中，所述同步控制器包括依序连接的相位检测模块和控制模块，以及与所述控制模块相连的多个同步输出模块；其中，所述多个同步输出模块还分别与相应的一三相交流程控恒流源相连。

其中，所述同步控制器还包括与所述控制模块相连的同步数值设定设备。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于系统采用多个三相交流程控恒流源替代可变阻抗负载柜，实现自动补偿各配电母线电流的功能，从而确保各配电母线电流稳定不变，因此即克服了调节困难及电流不稳等问题，达到降低温升测试误差以及电能损耗的目的，又可避免采用高精度电子负载柜带来成本昂贵的问题；

2、在本发明实施例中，由于系统直接采用多个三相交流程控恒流源与市电电压源相连，减少了大容量多磁路变压器，从而大大的降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为现有技术中低压电气成套开关设备温升试验系统的电路连接图；

图2为本发明实施例提供的低压电气成套开关设备温升试验系统的电路连接图；

图3为图2中三相交流程控恒流源之单相交流程控恒流源的系统结构示意图；

图4为图2中同步控制器的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种低压电气成套开关设备温升试验系统，该系统直接与市电电压源相连，其包括被测低压电气成套开关设备1、三相交流程控恒流源2以及短路铜排3；其中，

被测低压电气成套开关设备1包括一作为进线端的主母线M₀和多个作为出线端的配电母线（M₁、M₂、…、M_n），其中，主母线M₀通过短路铜排3进行短接；

三相交流程控恒流源2有多个，各三相交流程控恒流源2的一端均与相应的一配电母线相连，另一端均与市电电压源相连，用于当接收到用户对各三相交流程控恒流源2的每一相指定电流分别进行赋值的指令时，执行接收到的用户指令并分别对各三相交流程控恒流源2的每一相指定电流进行赋值，且在被测低压电气成套开关设备1温升试验时，根据各配电母线（M₁、M₂、…、M_n）及主母线M₀阻抗变化情况和/或温度变化情况，自动补偿各配电母线（M₁、M₂、…、M_n）电流，使得补偿后的各配电母线（M₁、M₂、…、M_n）电流均与其对应三相交流程控恒流源赋值的每一相指定电流相同。

在本发明实施例中，在各配电母线（M₁、M₂、…、M_n）上均用一三相交流程控恒流源2替代原系统中的负载柜，由于市电电压源直接与各三相交流程控恒流源2相连，减少了大容量多磁路变压器，从而大大的降低了成本，同时将被测试成套开关设备1的进线端主母线M₀通过短路铜排3短接，通过各三相交流程控恒流源2上设定所需的指定电流，在温升测试过程中当各配电母线（M₁、M₂、…、M_n）温度变化和/或阻抗发生变化时，各三相交流程控恒流源2均能确保相应各配电母线（M₁、M₂、…、M_n）电流的稳定，克服了调节困难及电流不稳等问题，达到降低温升测试误差以及电能损耗的目的。

在一个实施例中，多个三相交流程控恒流源2均由三个单相交流程控恒流源形成，且三个单相交流程控恒流源的电流相位均差120度。

此时，单相交流程控恒流源包括EMI滤波器21、整流滤波电路22、全桥变换器23、处理器24、升流变压器25、电流互感器26、负载27和电流赋值设备28；其中，

EMI滤波器21的输入端与市电电压源相连，输出端与整流滤波电路22的输入端相连，用于将市电电压源输出的交流电压进行滤波处理；

整流滤波电路22的输出端与全桥变换器23的第一输入端a1相连，用于将滤波处理后的交流电压转变成直流电压；

电流赋值设备28的一端与处理器24的第一输入端b1相连，用于当接收到用户对各三相交流程控恒流源的一相指定电流进行赋值指令时，执行接收到的指令并分别对各三相交流程控恒流源的一相指定电流进行赋值，并输出给处理器b1；其中，电流赋值设备可为触摸屏、输入板、键盘等输入设备。

电流互感器26的一端与负载27的一端相连，用于获取通过负载27上的电流，并将获取到的电流作为采样电流输出；

处理器24的第二输入端b2与电流互感器26的另一端相连，输出端b3与全桥变换器23的第二输入端a2相连，用于获取用户输入的一相指定电流及电流互感器26输出的采样电流，并根据获取到的一相指定电流及采样电流进行分析处理，待所述分析处理完成后，输出相应的指令给全桥变换器23；

全桥变换器23的输出端a3与升流变压器25的输入端相连，用于获取处理器24输出的指令及整流滤波电路22输出的直流电压，并根据获取到的指令，对直流电压的脉冲宽度进行调制控制；

升流变压器25的输出端与负载27的另一端相连，用于对调制控制后的直流电压进行高频滤波处理。

单相交流程控恒流源的工作原理为：交流电源经过EMI滤波器21隔离及整流滤波22后变成直流电压，再通过由电力电子器件组成的全桥变换器23，输出给升流变压器25滤除高频分量后输出到负载27上，电流互感器26采集负载27上的电流作为采样电流送入处理器24中，处理器24根据用户通过电流赋值设备28输入的一相指定电流及电流互感器26采集输出的采样电流，进行有效值计算、PID运算、保护运算等分析处理，待上述分析处理完毕后，对全桥变换器23中的直流电压进行脉宽调制控制，实现输出电流的稳定和各种故障的保护。

由于三相交流程控恒流源2均为独立合成产生的正弦电流，各三相交流程控恒流源2之间所产生电流的相位是没有关联的，因此需要使得各三相交流程控恒流源2之间电流在相位上同步，因此系统还包括同步控制器4，同步控制器4与多个三相交流程控恒流源2均相连，用于控制多个三相交流程控恒流源2的电流相位同步。

在一个实施例中，同步控制器4包括依序连接的相位检测模块41和控制模块42，以及与控制模块42相连的多个同步输出模块43；其中，多个同步输出模块43还分别与相应的一三相交流程控恒流源2相连。

更进一步的，同步控制器4还包括与控制模块42相连的同步数值设定设备44；其中，同步数值设定设备44可为触摸屏、输入板、键盘等输入设备。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于系统采用多个三相交流程控恒流源替代可变阻抗负载柜，实现自动补偿各配电母线电流的功能，从而确保各配电母线电流稳定不变，因此即克服了调节困难及电流不稳等问题，达到降低温升测试误差以及电能损耗的目的，又可避免采用高精度电子负载柜带来成本昂贵的问题；

2、在本发明实施例中，由于系统直接采用多个三相交流程控恒流源与市电电压源相连，减少了大容量多磁路变压器，从而大大的降低了成本。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种低压电气成套开关设备温升试验系统，其特征在于，所述系统直接与市电电压源相连，其包括被测低压电气成套开关设备、三相交流程控恒流源以及短路铜排；

其中，所述被测低压电气成套开关设备包括一作为进线端的主母线和多个作为出线端的配电母线，其中，所述主母线通过所述短路铜排进行短接；

所述三相交流程控恒流源有多个，各三相交流程控恒流源的一端均与相应的一配电母线相连，另一端均与所述市电电压源相连，用于当接收到用户对各三相交流程控恒流源的每一相指定电流分别进行赋值的指令时，执行接收到的用户指令并分别对各三相交流程控恒流源的每一相指定电流进行赋值，且在所述被测低压电气成套开关设备温升试验时，根据各配电母线阻抗变化情况和/或温度变化情况，自动补偿各配电母线电流，使得补偿后的各配电母线电流均与其对应三相交流程控恒流源赋值的每一相指定电流相同；多个三相交流程控恒流源均由三个单相交流程控恒流源形成，且所述三个单相交流程控恒流源的电流相位均差120度；所述单相交流程控恒流源包括EMI滤波器、整流滤波电路、全桥变换器、处理器、升流变压器、电流互感器、负载和电流赋值设备；

其中，所述EMI滤波器的输入端与所述市电电压源相连，输出端与所述整流滤波电路的输入端相连，用于将所述市电电压源输出的交流电压进行滤波处理；

所述整流滤波电路的输出端与所述全桥变换器的第一输入端相连，用于将滤波处理后的交流电压转变成直流电压；

所述电流赋值设备的一端与所述处理器的第一输入端相连，用于当接收到用户对所述各三相交流程控恒流源的一相指定电流进行赋值指令时，执行接收到的指令并分别对所述各三相交流程控恒流源的一相指定电流进行赋值，并输出给所述处理器；

所述电流互感器的一端与所述负载的一端相连，用于获取通过所述负载上的电流，并将获取到的电流作为采样电流输出；

所述处理器的第二输入端与所述电流互感器的另一端相连，输出端与所述全桥变换器的第二输入端相连，用于获取用户输入的一相指定电流及所述电流互感器输出的采样电流，并根据所述获取到的一相指定电流及采样电流进行分析处理，待所述分析处理完成后，输出相应的指令给所述全桥变换器；

所述全桥变换器的输出端与所述升流变压器的输入端相连，用于获取所述处理器输出的指令及所述整流滤波电路输出的直流电压，并根据获取到的指令，对所述直流电压的脉冲宽度进行调制控制；

所述升流变压器的输出端与所述负载的另一端相连，用于对调制控制后的直流电压进行高频滤波处理。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流赋值设备为触摸屏。

3.如权利要求1至2中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括同步控制器，所述同步控制器与所述多个三相交流程控恒流源均相连，用于控制所述多个三相交流程控恒流源的电流相位同步。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述同步控制器包括依序连接的相位检测模块和控制模块，以及与所述控制模块相连的多个同步输出模块；其中，所述多个同步输出模块还分别与相应的一三相交流程控恒流源相连。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述同步控制器还包括与所述控制模块相连的同步数值设定设备。