CN105301362B - 便携式大电流动态回路电阻检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种便携式大电流动态回路电阻检测装置，包括：电容模块、保护开关、充电模块、电流检测模块、行程测量模块、控制模块及数据采集分析模块，其中，充电模块对电容模块充电；电容模块对开关设备放电；控制模块向保护开关和开关设备发送分闸或合闸指令，其中，当发送分闸指令时，保护开关闭合，电容模块对开关设备放电，预设时间后，向开关设备发送分闸指令，开关设备分闸，当发送合闸指令时，保护开关闭合，向开关设备发送合闸指令，开关设备合闸；数据分析模块在分闸或合闸过程中，采集开关设备输出的电压信号、电流检测模块输出的电压信号及行程测量模块输出的电压信号，并据此计算动态回路电阻与行程信号。本发明操作简单、控制方便。

Description

便携式大电流动态回路电阻检测装置

技术领域

本发明涉及开关设备技术领域，特别涉及一种便携式大电流动态回路电阻检测装置。

背景技术

开关设备在电网中担负电路开断和关合的职能，它通过触头的机械分离和灭弧室的灭弧实现电路开断；通过触头的机械关合实现电路的关合。现有的研究表明触头是限制高压开关设备电寿命的主要因素之一，动态回路电阻可以在不拆卸开关设备的情况下反映插拔式触头系统的烧蚀情况，是评估配备插拔式触头系统开关设备电寿命的有效方法。

魁北克水电研究所的M.Landry试验发现断路器触头表面的金属氟化物、断路器的分合闸速度会影响动态电阻的测量结果，而提高测量电流可以改善动态电阻的测量结果。华东电力试验研究院现场试验发现润滑脂与Ag、W的氟硫化物的混合物会覆盖在发电机断路器的触头表面，常规的测量条件下主回路电阻异常，但是断路器的工作性能没有受到影响，该方法建议提高电阻的测量电流。另外，清华大学的研究表明测量电流大于700A以上时，试验结果比较稳定。综上所述，在常规的测量条件下断路器动态电阻容易受外部干扰因素的影响，容易导致断路器电寿命的误判，因此需要提高电阻的测量电流。

目前，魁北克水电研究所利用整流装置作为电流源，但是该装置结构复杂，体积较大，不利于携带。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种便携式大电流动态回路电阻检测装置，该装置通过断路器的一次操作，即可获得分闸动态回路电阻，或者合闸动态回路电阻，操作简单，控制方便。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种便携式大电流动态回路电阻检测装置，包括：电容模块、保护开关、充电模块、电流检测模块、行程测量模块、控制模块及数据采集分析模块，其中，所述电容模块与充电模块并联后与保护开关、电流检测模块、开关设备的出线端相互串联，所述行程测量模块与所述开关设备相连，所述保护开关与所述开关设备均和所述控制模块相连，所述电流检测模块、开关设备及行程测量模块均与所述数据采集分析模块相连，其中，所述充电模块用于在所述保护开关断开时对所述电容模块充电，以使所述电容模块的输出电压达到预设电压；所述电容模块用于对所述开关设备放电；所述控制模块用于向所述保护开关和开关设备发送分闸或合闸指令，其中，当所述控制模块向所述保护开关发送分闸指令时，所述保护开关根据所述分闸指令闭合，以使所述电容模块对所述开关设备放电，并在预设时间后，所述控制模块向所述开关设备发送所述分闸指令，所述开关设备根据所述分闸指令进行分闸，当所述控制模块向所述保护开关发送合闸指令时，所述保护开关根据所述合闸指令闭合，在所述保护开关闭合后，所述控制模块向所述开关设备发送所述合闸指令，所述开关设备根据所述合闸指令进行合闸；所述数据分析模块用于在所述开关设备分闸或合闸过程中，采集所述开关设备输出的电压信号、所述电流检测模块输出的电压信号及所述行程测量模块输出的电压信号，并根据所述电流检测模块输出的电压信号计算所述开关设备的回路电流信号，根据所述开关设备输出的电压信号和所述开关设备的回路电流信号计算所述开关设备动态回路电阻，以及根据所述行程测量模块输出的电压信号计算所述开关设备的开合闸行程信号。

根据本发明实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置，通过断路器的一次操作，即可获得分闸动态回路电阻与分闸行程信号，或者合闸动态回路电阻与合闸行程信号，该装置操作简单，控制方便。

另外，根据本发明上述实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述开关设备动态回路电阻的计算公式为：

其中，U(t)为所述开关设备输出的电压信号，I(t)为所述开关设备的回路电流信号。

在一些示例中，其中，在所述开关设备根据所述分闸指令进行分闸后，所述电容模块停止对所述开关设备放电；在所述开关设备根据所述合闸指令进行合闸后，所述电容模块对所述开关设备放电。

在一些示例中，所述电流检测模块为采样电阻或霍尔电流传感器。

在一些示例中，其中，所述充电模块用于对所述电容模块的充电电压进行调整，以调整所述检测装置的输出电流。

在一些示例中，所述检测装置的最大输出电流为1500A。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置的结构原理图；

图2是本发明一个实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置检测得到的分闸动态回路电阻的示意图；

图3是本发明一个实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置检测得到的合闸动态回路电阻的示意图；以及

图4是根据本发明一个实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置的使用状态示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置。

图1是根据本发明一个实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置的结构原理图。如图1所示，该便携式大电流动态回路电阻检测装置100包括：电容模块110、保护开关120、充电模块130、电流检测模块140、行程测量模块150、控制模块160及数据采集分析模块170。

其中，电容模块110与充电模块130并联后与保护开关120、电流检测模块140及开关设备的出线端相互串联，行程测量模块150与开关设备相连，保护开关120与开关设备均和控制模块160相连，电流检测模块140、开关设备及行程测量模块150均与数据采集分析模块170相连。

具体地说，充电模块130用于在保护开关120断开时，对电容模块110充电，以使电容模块110的输出电压达到预设电压。电容模块110用于对开关设备放电。在本发明的一个实施例中，充电模块130例如可以对电容模块110的充电电压进行调整，以调整检测装置100的输出电流。进一步地，检测装置100的最大输出电流例如为1500A。

控制模块160用于向保护开关120和开关设备发送分闸或合闸指令，其中，

当控制模块160向保护开关120发送分闸指令时，保护开关120根据分闸指令闭合，以使电容模块110对开关设备放电，并在预设时间后，控制模块160向开关设备发送分闸指令，开关设备根据分闸指令进行分闸。

当控制模块160向保护开关120发送合闸指令时，保护开关120根据合闸指令闭合，在保护开关120闭合后，控制模块160向开关设备发送合闸指令，开关设备根据合闸指令进行合闸。

其中，在本发明的一个实施例中，在开关设备根据分闸指令进行分闸后，电容模块110停止对开关设备放电。在开关设备根据合闸指令进行合闸后，电容模块110开始对开关设备放电。

数据分析模块170用于在开关设备分闸或合闸过程中，采集开关设备输出的电压信号、电流检测模块140输出的电压信号及行程测量模块150输出的电压信号，并根据电流检测模块140输出的电压信号计算开关设备的回路电流信号，根据开关设备输出的电压信号和计算得到开关设备的回路电流信号计算开关设备动态回路电阻，以及根据行程测量模块150输出的电压信号计算开关设备的分合闸行程信号。其中，在本发明的一个实施例中，开关设备动态回路电阻的计算公式例如为：

其中，U(t)为开关设备输出的电压信号，I(t)为计算得到的开关设备的回路电流信号。

在本发明的一个实施例中，电流检测模块140例如为采样电阻或霍尔电流传感器。

作为具体的示例，以下结合附图，分别以分闸和合闸操作为例，详细描述本发明上述实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置100的具体工作原理和过程。

1.分闸过程例如包括以下步骤：

a.在保护开关120断开、开关设备合闸的状态下，通过充电模块130对电容模块110充电至需要的试验电压(预设电压)。

b.控制模块160对保护开关120发送分闸指令，之后关合保护开关，电容模块110开始对开关设备放电。

c.控制模块160对保护开关120发送分闸指令100ms(即预设时间)以后，又对开关设备发送分闸指令，然后，开关设备开始执行分闸指令，即触头系统开始运动，当动、静触头分离后，电容模块110停止对开关设备放电。

d.在上述分闸过程中，数据采集分析模块170测量开关设备输出的电压信号U(t)、电流检测模块140输出的电压信号U_I(t)、以及行程测量模块150输出的电压信号U_L(t)，并根据电流检测模块140输出的电压信号计算开关设备的回路电流信号I(t)，根据开关设备输出的电压信号U(t)和计算得到开关设备的回路电流信号I(t)计算开关设备动态回路电阻，例如为：

以及，根据行程测量模块150输出的电压信号U_L(t)计算开关设备的行程信号L(t)。其中，分闸过程中开关设备动态回路电阻R(t)与分闸行程信号L(t)的值例如图2所示。

2.合闸过程例如包括以下步骤：

e.在开关设备与保护开关120均断开的状态下，通过充电模块130对电容模块110充电至需要的试验电压(预设电压)。

f.关合保护开关120。

g.控制模块160对开关设备发送合闸指令，开关设备开始执行合闸指令，即触头系统开始运动，当动、静触头接触后，电容模块110开始对开关设备放电。

h.在上述合闸过程中，数据采集分析模块170测量开关设备输出的电压信号U(t)、电流检测模块140输出的电压信号U_I(t)、以及行程测量模块150输出的电压信号U_L(t)，并根据电流检测模块140输出的电压信号U_I(t)计算开关设备的回路电流信号I(t)，并根据开关设备输出的电压信号U(t)和计算得到的开关设备的回路电流信号I(t)计算开关设备动态回路电阻，例如为：

以及，根据行程测量模块150输出的电压信号U_L(t)计算开关设备的行程信号L(t)。其中，合闸过程中开关设备动态回路电阻R(t)与合闸行程信号L(t)的值例如图3所示。

作为具体的实施例，图4为本发明实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置的使用状态图。如图4所示，在该具体实施例中，该检测装置例如包括超级电容模块C、充电模块、采样电阻R、保护开关S1、控制模块、行程测量模块和数据采集分析模块。其中，超级电容模块C与充电模块并联，并联后的超级电容模块C与保护开关S1、采样电阻R、开关设备的出线端相互串联，行程测量模块与开关设备相连，保护开关S1与开关设备均和控制模块相连，采样电阻R、开关设备以及行程测量模块均与数据采集分析模块相连。

其中，在本实施例中，例如，超级电容模块C＝600F，采用电阻R＝1mΩ。

超级电容模块C例如由合众汇能生产的超级电容模块(600F，15V)组成。充电模块例如由明纬电子有限公司生产的开关电源RSP-750-15与保护开关S2组成，其中开关电源、开关S2、以及超级电容模块C相互串联。采样电阻R例如由上海钱利电表电源配件有限公司生产的分流器FLP1组成。控制模块例如由开关A、开关B、以及延时继电器ZN48组成，其中开关A串联在开关设备的合闸控制回路中。保护开关S1与延时继电器ZN48均和开关B相连，延时继电器ZN48与开关设备的分闸回路相连。行程测量模块例如由Novotechnik公司生产的IP6501A502角度传感器组成，其中角度传感器安装在开关设备上。数据采集分析模块例如由NI PCI-6143采集卡与北京阿科美电子技术有限责任公司生产的FIP200工控机组成。

具体地，在分闸或合闸过程中，数据采集分析模块测量开关设备输出的电压信号U(t)、采样电阻R输出的电压信号U_I(t)、以及行程测量模块输出的电压信号U_L(t)。

进一步地，根据以下公式计算出开关设备的回路电流信号：

式中，R为采样电阻的阻值。

根据以下公式计算出开关设备的动态回路电阻R(t)。

根据以下公式计算出开关设备的行程信号L(t)。

L(t)＝C(U_L(t)-U_L(0))，

式中，L(t)为触头从0时刻到t时刻移动的距离，C为常数，其值取决于开关设备与位移传感器，U_L(t)为t时刻行程测量模块输出的电压，U_L(0)为0时刻行程测量模块输出的电压。

综上，根据本发明实施例的便携式大电流动态回路电阻检测装置，通过断路器的一次操作，即可获得分闸动态回路电阻，或者合闸动态回路电阻，该装置操作简单，控制方便。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种便携式大电流动态回路电阻检测装置，其特征在于，包括：电容模块、保护开关、充电模块、电流检测模块、行程测量模块、控制模块及数据采集分析模块，其中，所述电容模块与充电模块并联后与保护开关、电流检测模块、开关设备的出线端相互串联，所述行程测量模块与所述开关设备相连，所述保护开关与所述开关设备均和所述控制模块相连，所述电流检测模块、开关设备及行程测量模块均与所述数据采集分析模块相连，其中，

所述充电模块用于在所述保护开关断开时对所述电容模块充电，以使所述电容模块的输出电压达到预设电压；

所述电容模块用于对所述开关设备放电；

所述控制模块用于向所述保护开关和开关设备发送分闸或合闸指令，其中，

当所述控制模块向所述保护开关发送分闸指令时，所述保护开关根据所述分闸指令闭合，以使所述电容模块对所述开关设备放电，并在预设时间后，所述控制模块向所述开关设备发送所述分闸指令，所述开关设备根据所述分闸指令进行分闸，

当所述控制模块向所述保护开关发送合闸指令时，所述保护开关根据所述合闸指令闭合，在所述保护开关闭合后，所述控制模块向所述开关设备发送所述合闸指令，所述开关设备根据所述合闸指令进行合闸；

所述数据分析模块用于在所述开关设备分闸或合闸过程中，采集所述开关设备输出的电压信号、所述电流检测模块输出的电压信号及所述行程测量模块输出的电压信号，并根据所述电流检测模块输出的电压信号计算所述开关设备的回路电流信号，并根据所述开关设备输出的电压信号和开关设备的回路电流信号计算所述开关设备动态回路电阻，以及根据所述行程测量模块输出的电压信号计算所述开关设备的分合闸行程信号。

2.根据权利要求1所述的便携式大电流动态回路电阻检测装置，其特征在于，所述开关设备动态回路电阻的计算公式为：

<mrow> <mi>R</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>I</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

其中，U(t)为所述开关设备输出的电压信号，I(t)为所述开关设备的回路电流信号。

3.根据权利要求1所述的便携式大电流动态回路电阻检测装置，其特征在于，其中，

在所述开关设备根据所述分闸指令进行分闸后，所述电容模块停止对所述开关设备放电；

在所述开关设备根据所述合闸指令进行合闸后，所述电容模块对所述开关设备放电。

4.根据权利要求1所述的便携式大电流动态回路电阻检测装置，其特征在于，所述电流检测模块为采样电阻或霍尔电流传感器。

5.根据权利要求1所述的便携式大电流动态回路电阻检测装置，其特征在于，其中，所述充电模块用于对所述电容模块的充电电压进行调整，以调整所述便携式大电流动态回路电阻检测装置的输出电流。

6.根据权利要求5所述的便携式大电流动态回路电阻检测装置，其特征在于，所述便携式大电流动态回路电阻检测装置的最大输出电流为1500A。