CN105548795A - 低压电器设备过载、断相保护特性测试装置及方法 - Google Patents

低压电器设备过载、断相保护特性测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种低压电器设备过载、断相保护特性测试装置,该装置包括大电流发生器、调压器、调流电动机、IGBT、驱动保护电路、AVR单片机、电动转换开关、控制电源、电流互感器和信号调理电路、显示单元、控制面板、通讯模块和工控机,？其采用AVR单片机根据试品情况自动调节试验电流及记录实验结果，避免了人工测量的误差，提高了工作效率和测试精度，为电器设备测试装置智能化技术的发展奠定基础。

Description

低压电器设备过载、断相保护特性测试装置及方法
技术领域
本发明属于电器设备测试技术领域，且特别一种低压电器设备过载、断相保护特性测试装置和测试技术。
背景技术
过载、断相保护特性测试是指电气设备在特定的额定电流下，通过测试装置测试其故障动作时间。过载又叫过负荷，是指电气设备的长期工作电流超过其额定值，是设备寿命较小或损坏。断相是指电动机运行过程中一相断相或者三相不平衡，造成电动机输出转矩比正常运行时小很多，在负荷不变的情况下，工作电流增加，造成过热损坏设备。目前低压电器设备过载、断相保护测试装置和测试技术水平落后、自动化程度低，采用接触器、继电器、控制按钮等器件组成，测试过程需要手动调节和人工记录实验数据。
发明内容
发明目的：
本发明提供一种低压电器设备过载、断相保护特性测试装置及方法，其目的是解决以往所存在的问题。
技术方案：
一种低压电器设备过载、断相保护特性测试装置,其特征在于:该装置包括大电流发生器、调压器、调流电动机、IGBT、驱动保护电路、AVR单片机、电动转换开关、控制电源、电流互感器和信号调理电路、显示单元、控制面板、通讯模块和工控机；其中AVR单片机与大电流发生器连接，大电流发生器的输入端与调压器的电流输出相连接，调压器旋转主轴与调流电动机的主轴相连接，调流电动机的控制端通过IGBT及驱动保护电路与AVR单片机的信号输出端PA0相连接，电动转换开关的控制端与AVR单片机的PA1相连接，电流互感器的测试端与测试试品导线相连接，控制电源的电压调节端与AVR单片机的信号输出端PA2相连接，控制电源的电压输出端和试品电源接线端子相连接，电流互感器的信号输出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端与AVR单片机的输入端PA3相连接，试品转接装置输入端与大电流发生器的电流输出端相连接，试品转接装置的输出端和试品主回路相连接，显示单元的输入端和AVR单片机的PB0-PB5、PC0-PC2相连接，控制面板的输出端与AVR单片机的输入端PA4-PA7相连接，工控机通过通讯模块与AVR单片机的通讯接口SPI相连接。
大电流发生器容量为60KW，由四个不同的磁路并联组成，分别为两个10KW和两个20KW的磁路，其中一个10KW磁路的输出电流值可调，另外一个10KW磁路和两个20KW磁路输出电流为固定值，通过不同的组合方式可以产生0-60KW的输出功率，电动转换开关的档位和大电流发生器对应的功率输出关系如下所示：
第1个“0”位：全部断开；“1”位：可投入0~10KW可调；
第2个“0”位：全部断开；“2”位：可投入0~10KW可调+10KW全压；
第3个“0”位：全部断开；“3”位：可投入0~10KW可调+20KW全压；
第4个“0”位：全部断开；“4”位：可投入0~10KW可调+10KW全压+20KW全压；
第5个“0”位全部断开；“5”位：可投入0~10KW可调+20KW全压+20KW全压；
第6个“0”位：全部断开；“6”位：可投入0~10KW可调+10KW全压+20KW全压+20KW全压，此时大电流发生装置满负荷。
利用上的低压电器设备过载、断相保护特性测试装置所实施的测试方法，其特征在于：
（1）、根据试品额定电流值，选择合适的连接导线，完成试品主回路电路连接；即在散热良好的情况下，通常截面积为1平方毫米的铜导线可以通过10安培电流。
（2）、将试品控制变压器一次侧与主回路断开，根据试品的额定电压选择控制电源的档位，完成试品控制电源的连接；（电压与档位的关系：控制电源上有660V、380V、220V不同电压档位，比如试品额定电压为220V，控制电源选择220V的档位）
（3）、根据要进行试验的项目，确定试验电流，AVR单片机按照控制面板上输入的控制指令控制电动机和电动转换开关，调节大电流发生器的电流输出，同时AVR单片机实时检测电流值，直到达到需要的电流值；
（4）、AVR单片机开启计时器，重新启动大电流发生器的电流输出，并记录给定电流到保护器动作的时间；
（5）、关闭大电流发生器的电流输出，拆卸试品与大电流发生器及控制电源的连接线，整理实验工具，完成过载特性测试试验。
根据权利要求3所述的低压电器设备过载、断相保护特性测试方法，其特征在于：AVR单片机为实验装置的核心，负责完成控制指令接收、驱动信号发送、实验电流调节、数据显示和通讯功能，AVR单片机的功能通过下述程序实现的，低压电器设备过载、断相保护特性测试软件流程如下：
步骤1、初始化；
步骤2、系统自检；
步骤3、控制指令接收；
步骤4、电流调解；
步骤5、电流检测；
步骤6、是否达到预计值；达到执行步骤7，否则执行步骤4；
步骤7、保护时间测试
步骤8、状态显示；
步骤9、数据通讯；
步骤10、结束。
优点及效果
本发明是一种低压电器设备过载、断相保护特性测试装置及方法，其采用AVR单片机根据试品情况自动调节试验电流及记录实验结果，避免了人工测量的误差，提高了工作效率和测试精度，为电器设备测试装置智能化技术的发展奠定基础。。
附图说明
图1为低压电器设备过载、断相保护特性测试装置结构图；
图2为低压电器设备过载、断相保护特性测试软件流程图；
其中，1、大电流发生器；2、调压器；3、调流电动机；4、IGBT；5、驱动保护电路；6、AVR单片机；7、电动转换开关；8、控制电源；9、电流互感器；10、信号调理电路；11、试品转接装置；12、显示单元；13、控制面板；14、通讯模块；15、工控机；16、试品。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图所示，本发明提出了一种低压电器设备过载、断相保护特性测试装置,其采用AVR单片机根据试品情况自动调节试验电流及记录实验结果，避免了人工测量的误差，提高了工作效率和测试精度，为电器设备测试装置智能化技术的发展奠定基础。附图1为低压电器设备过流保护特性测试装置结构图，附图2为低压电器设备过流保护特性测试流程图，下面结合附图对专利进行说明。
该装置包括大电流发生器1、调压器2、调流电动机3、IGBT4、驱动保护电路5、AVR单片机6、电动转换开关7、控制电源8、电流互感器9和信号调理电路10、显示单元12、控制面板13、通讯模块14和工控机15；其中AVR单片机6与大电流发生器1连接，大电流发生器1的输入端与调压器2的电流输出相连接，调压器2旋转主轴与调流电动机3的主轴相连接，调流电动机3的控制端通过IGBT4及驱动保护电路5与AVR单片机6的信号输出端PA0相连接，电动转换开关7的控制端与AVR单片机6的PA1相连接，电流互感器9的测试端与测试试品16导线相连接，控制电源8的电压调节端与AVR单片机6的信号输出端PA2相连接，控制电源8的电压输出端和试品16电源接线端子相连接，电流互感器9的信号输出端与信号调理电路10的输入端相连接，信号调理电路10的输出端与AVR单片机6的输入端PA3相连接，试品转接装置11输入端与大电流发生器1的电流输出端相连接，试品转接装置11的输出端和试品16主回路相连接，显示单元12的输入端和AVR单片机6的PB0-PB5、PC0-PC2相连接，控制面板13的输出端与AVR单片机6的输入端PA4-PA7相连接，工控机15通过通讯模块14与AVR单片机6的通讯接口SPI相连接。
大电流发生器1容量为60KW，由四个不同的磁路组成，分别为两个10KW和两个20KW的磁路，其中一个10KW磁路的输出电流值可调，另外一个10KW磁路和两个20KW磁路输出电流为固定值，通过不同的组合方式可以产生0-60KW的输出功率，电动转换开关7的档位和大电流发生器1对应的功率输出关系如下所示：
第1个“0”位：全部断开；“1”位：可投入0~10KW可调；
第2个“0”位：全部断开；“2”位：可投入0~10KW可调+10KW全压；
第3个“0”位：全部断开；“3”位：可投入0~10KW可调+20KW全压；
第4个“0”位：全部断开；“4”位：可投入0~10KW可调+10KW全压+20KW全压；
第5个“0”位全部断开；“5”位：可投入0~10KW可调+20KW全压+20KW全压；
第6个“0”位：全部断开；“6”位：可投入0~10KW可调+10KW全压+20KW全压+20KW全压，此时大电流发生装置满负荷。
专利涉及装置能够完成低压电器设备过载、断相保护特性测试试验，下边以过载保护试验为例对装置的工作过程进行说明：
1、根据试品额定电流值，选择合适的连接导线，完成试品主回路电路连接；
2、将试品控制变压器一次侧与主回路断开，根据试品的额定电压选择控制电源的档位，完成试品控制电源的连接；
3、根据要进行试验的项目，确定试验电流，AVR单片机按照控制面板上输入的控制指令控制电动机和电动转换开关，调节大电流发生器的电流输出，同时AVR单片机实时检测电流值，直到达到需要的电流值；
4、AVR单片机开启计时器，重新启动大电流发生器的电流输出，并记录给定电流到保护器动作的时间；
5、关闭大电流发生器的电流输出，拆卸试品与大电流发生器及控制电源的连接线，整理实验工具，完成过载特性测试试验。
AVR单片机为实验装置的核心，负责完成控制指令接收、驱动信号发送、实验电流调节、数据显示和通讯功能。AVR单片机的功能通过软件程序实现的，低压电器设备过载、断相保护特性测试软件流程如附图2所示，软件程序如下：
步骤1、初始化；
步骤2、系统自检；
步骤3、控制指令接收；
步骤4、电流调解；
步骤5、电流检测；
步骤6、是否达到预计值；达到执行步骤7，否则执行步骤4；
步骤7、保护时间测试
步骤8、状态显示；
步骤9、数据通讯；
步骤10、结束。

Claims (4)

1.一种低压电器设备过载、断相保护特性测试装置,其特征在于:该装置包括大电流发生器（1）、调压器（2）、调流电动机（3）、IGBT（4）、驱动保护电路（5）、AVR单片机（6）、电动转换开关（7）、控制电源（8）、电流互感器（9）和信号调理电路（10）、显示单元（12）、控制面板（13）、通讯模块（14）和工控机（15）；其中AVR单片机（6）与大电流发生器（1）连接，大电流发生器（1）的输入端与调压器（2）的电流输出相连接，调压器（2）旋转主轴与调流电动机（3）的主轴相连接，调流电动机（3）的控制端通过IGBT（4）及驱动保护电路（5）与AVR单片机（6）的信号输出端（PA0）相连接，电动转换开关（7）的控制端与AVR单片机（6）的PA1相连接，电流互感器（9）的测试端与测试试品（16）导线相连接，控制电源（8）的电压调节端与AVR单片机（6）的信号输出端（PA2）相连接，控制电源（8）的电压输出端和试品（16）电源接线端子相连接，电流互感器（9）的信号输出端与信号调理电路（10）的输入端相连接，信号调理电路（10）的输出端与AVR单片机（6）的输入端（PA3）相连接，试品转接装置（11）输入端与大电流发生器（1）的电流输出端相连接，试品转接装置（11）的输出端和试品（16）主回路相连接，显示单元（12）的输入端和AVR单片机（6）的PB0-PB5、PC0-PC2相连接，控制面板（13）的输出端与AVR单片机（6）的输入端（PA4-PA7）相连接，工控机（15）通过通讯模块(14)与AVR单片机(6)的通讯接口SPI相连接。
2.根据权利要求1所述的低压电器设备过载、断相保护特性测试装置，其特征在于：
大电流发生器（1）容量为60KW，由四个不同的磁路组成，分别为两个10KW和两个20KW的磁路，其中一个10KW磁路的输出电流值可调，另外一个10KW磁路和两个20KW磁路输出电流为固定值，通过不同的组合方式可以产生0-60KW的输出功率，电动转换开关（7）的档位和大电流发生器（1）对应的功率输出关系如下所示：
第1个“0”位：全部断开；“1”位：可投入0~10KW可调；
第2个“0”位：全部断开；“2”位：可投入0~10KW可调+10KW全压；
第3个“0”位：全部断开；“3”位：可投入0~10KW可调+20KW全压；
第4个“0”位：全部断开；“4”位：可投入0~10KW可调+10KW全压+20KW全压；
第5个“0”位全部断开；“5”位：可投入0~10KW可调+20KW全压+20KW全压；
第6个“0”位：全部断开；“6”位：可投入0~10KW可调+10KW全压+20KW全压+20KW全压，此时大电流发生装置满负荷。
3.利用权利要求1所述的低压电器设备过载、断相保护特性测试装置所实施的测试方法，其特征在于：
（1）、根据试品额定电流值，选择合适的连接导线，完成试品主回路电路连接；
（2）、将试品控制变压器一次侧与主回路断开，根据试品的额定电压选择控制电源的档位，完成试品控制电源的连接；
（3）、根据要进行试验的项目，确定试验电流，AVR单片机按照控制面板上输入的控制指令控制电动机和电动转换开关，调节大电流发生器的电流输出，同时AVR单片机实时检测电流值，直到达到需要的电流值；
（4）、AVR单片机开启计时器，重新启动大电流发生器的电流输出，并记录给定电流到保护器动作的时间；
（5）、关闭大电流发生器的电流输出，拆卸试品与大电流发生器及控制电源的连接线，整理实验工具，完成过载特性测试试验。
4.根据权利要求3所述的低压电器设备过载、断相保护特性测试方法，其特征在于：AVR单片机为实验装置的核心，负责完成控制指令接收、驱动信号发送、实验电流调节、数据显示和通讯功能，AVR单片机的功能通过下述程序实现的，低压电器设备过载、断相保护特性测试软件流程如下：
步骤1、初始化；
步骤2、系统自检；
步骤3、控制指令接收；
步骤4、电流调解；
步骤5、电流检测；
步骤6、是否达到预计值；达到执行步骤7，否则执行步骤4；
步骤7、保护时间测试
步骤8、状态显示；
步骤9、数据通讯；
步骤10、结束。
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