CN105929292A - 一种三相过电压保护器综合检测装置及方法 - Google Patents

一种三相过电压保护器综合检测装置及方法 Download PDF

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姜吉平
程法民
杜鹏
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Abstract

本发明公开了一种三相过电压保护器综合检测装置及方法，三相过电压保护器综合检测装置，包括:外接电源(1)、充电电路(2)、电池(3)、直流供电电路(4)、控制单元(5)、液晶显示(6)、按键操作模块(7)、控制开关(8)、工频逆变电路(9)、110V升压电路(10)、保护控制电路(11)、交流电流电压采样电路(12)、高压升压变压器(13)、高压生成残压泄放电路(14)、过压保护器(15)、直流电流电压采样电路(16)、AD转换电路(17)：操作安全方便，可实现对有串联间隙过电压保护器的工频放电试验，及对无间隙型过电压保护器的直流1mA参考电压、泄漏电流的测量，且便携性好方便现场使用。

Description

一种三相过电压保护器综合检测装置及方法
技术领域
本发明涉及检测装置技术领域，具体为一种三相过电压保护器综合检测装置及方法。
背景技术
雷电过电压、真空断路器操作过电压以及电力系统中可能出现的各种暂态过电压，可能会对电动机、变压器、开关、电容器、电缆、母线等电力设备的产生不必要的损害，使设备绝缘损坏或者损坏电气设备。作为过电压保护的避雷器，大量应用于电力系统中，基于其保护原理：适用于过电压波形前端陡，频率高，但后续电流小的环境，且其过压保护是以过压后短路泄放来实现，适用于雷电过电压下的线路和设备保护。而对于用以限制雷电过电压、真空断路器操作过程中的工频过电压以及电力系统中可能出现的各种暂态过电压下的设备保护，是传统的避雷器无法胜任的。对过电压保护器的试验，应该符合《DL/T 474.5-2006》现场绝缘试验实施导则第5部分:避雷器试验要求。三相组合式过电压保护器主要分为有带串联间隙过压保护器和无间隙过压保护器两大类，其试验项目内容要求分别使用高压工频交流和高压直流电源，目前还没有专用的测试仪器满足测试要求。
现有的检测装置在使用的过程中存在一些缺陷，例如，使用的时候不能满足分别使用高压工频交流和高压直流电源对装置进行测试，目前还没有专用的测试仪器满足测试要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相过电压保护器综合检测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的目前没有专用的满足测试要求的装置的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种三相过电压保护器综合检测装置，包括:外接电源(1)、充电电路(2)、电池(3)、直流供电电路(4)、控制单元(5)、液晶显示(6)、按键操作模块(7)、控制开关(8)、工频逆变电路(9)、110V升压电路(10)、保护控制电路(11)、交流电流电压采样电路(12)、高压升压变压器(13)、高压生成残压泄放电路(14)、过压保护器(15)、直流电流电压采样电路(16)、AD转换电路(17)；
所述外接电源(1)通过充电电路(2)为内置电池(3)充电，所述电池(3)连接直流供电电路(4)为控制单元(5)及液晶显示(6)供电，所述电池(3)同时还通过控制开关(8)连接工频逆变电路(9)逆变得到工频放电试验的供电源，所述电池(3)同时还通过控制开关(8)连接110V升压电路(10)得到直流特性试验的供电源；所述按键操作模块(7)发送指令至控制单元(5)完成三相过电压保护器综合检测装置的设置及功能实现；
所述保护控制电路包括输出断路开关(11-1)和PWM脉冲宽度调整电路(11-2)；三相过电压保护器综合检测装置所检测的过压保护器(15)包括带串联间隙过压保护器(15-1)和无间隙过压保护器(15-2)，PWM脉冲宽度调整电路(11-2)连接高压生成残压泄放电路(14)，控制单元(5)控制PWM脉冲宽度调整电路(11-2)输出占空比逐渐增大的方波信号，方波信号经高压生成残压泄放电路(14)为无间隙过压保护器(15-2)的相相、相地之间输出直流电压；高压升压变压器(13)连接输出断路开关(11-1)，对带串联间隙过电压保护器(15-1)进行工频放电试验时，控制单元(5)控制输出断路开关(11-1)闭合，高压升压变压器(13)以0.1kV步进对被试品带串联间隙过压保护器(15-1)的相相、相地之间加压；
交流电流电压采样电路(12)连接输出断路开关(11-1)，采集升压前的电流电压信号并通过AD转换电路(17)实时发送至控制单元(5)，直流电流电压采样电路(16)连接无间隙过压保护器(15-2)，采集无间隙过压保护器(15-2)的泄露电流并经AD转换电路(17)发送至控制单元(5)；所述控制单元(5)通过接收AD转换电路(17)的电压、电流信号采样结果控制保护控制电路(11)通断与脉冲宽度调制。
所述的三相过电压保护器综合检测装置进行工频放电试验与直流特性试验的方法：
对带串联间隙过电压保护器(15-1)进行工频放电试验时，由控制单元(5)检测到按键操作(7)输入的指令，同时控制控制开关(8)将电池(3)输出切换到工频逆变电路(9)，同时，控制单元(5)控制输出断路开关(11-1)闭合，高压升压变压器(13)以0.1kV步进对被试品带串联间隙过压保护器(15-1)的相相、相地之间加压；测试过程中，交流电压电流采样电路(12)采集升压前的电流电压信号并通过AD转换电路(17)实时发送至控制单元(5)；当电流突变时，0.2秒内输出断路开关(11-1)跳保护切断工频逆变电路(9)的输出，控制单元(5)记录此时施加电压值，同时将测试结果显示到液晶屏；
对无间隙过压保护器(15-2)直流1mA参考电压试验时，控制单元(5)检测到按键操作(7)输入的指令，同时控制单元(5)指令控制开关(8)将电池(3)输出切换到110V升压电路(10)，同时，控制单元(5)控制PWM脉冲宽度调整电路(11-2)输出占空比逐渐增大的方波信号，方波信号经高压生成残压泄放电路(14)为无间隙过压保护器(15-2)的相相、相地之间输出直流电压；同时直流电流电压采样电路(16)采集无间隙过压保护器(15-2)的泄露电流并经AD转换电路(17)发送至控制单元(5)，由控制单元(5)实时监测施加的电流幅值，待流过过电压保护器的电流稳定于1mA后，系统会控制控制开关切断控制开关(8)的输出并自动记录此时电压数值，作为直流1mA参考电压，同时测试结果通过控制单元显示到液晶屏；
泄露电流测量时，由控制单元(5)检测到键盘(7)输入的指令，同时控制电池向被试品无间隙过压保护器(15-2)的相相、相地之间施加0.75倍直流1mA参考电压，同时采集并记录此时电流值，记录完成后控制单元发送控制命令切断控制开关(8)的输出，同时将测试结果显示到显示屏。
所述的方法，工频放电试验过程中，每次测量间隔不小于15秒，测量三次，求平均值，该值不应小于说明书中规定参数值的85％。
所述控制单元(5)使用微芯公司的16位单片机dsPIC30F4013。引脚数40，有独立的模拟供电引脚和数字供电引脚(使用时电源脚并104和103)；其余参数：24KB程序空间，2048B SRAM，1024B EEPROM、3个16位定时/计数器、16位PWM模块、UART、SPI、I2C等，适合此项目应用。
所述电池(3)使用12.6V/2200mA/h(4400mA/h)锂电池，通过外接充电器给其充电，电路所需的+5V电压由电源芯片LM2576转换生成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该三相过电压保护器综合检测装置结构科学合理，操作安全方便，采用可充电蓄电池供电和逆变电路可交直流两用，可实现对有串联间隙过电压保护器的工频放电试验，及对无间隙型过电压保护器的直流1mA参考电压、泄漏电流的测量。由于采用可充电电池供电，可交直流两用，便携性好方便现场使用。本发明可方便、快速、准确测试,提高工作效率及降低测试成本。
附图说明
图1为本发明三相过电压保护器综合检测装置接线图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1三相过电压保护器综合检测装置，包括:外接电源1、充电电路2、电池3、直流供电电路4、控制单元5、液晶显示6、按键操作模块7、控制开关8、工频逆变电路9、110V升压电路10、保护控制电路11、交流电流电压采样电路12、高压升压变压器13、高压生成残压泄放电路14、过压保护器15、直流电流电压采样电路16、AD转换电路17。
所述保护控制电路包括输出断路开关11-1和PWM脉冲宽度调整电路11-2；三相过电压保护器综合检测装置所检测的过压保护器15包括带串联间隙过压保护器15-1和无间隙过压保护器15-2，PWM脉冲宽度调整电路11-2连接高压生成残压泄放电路14，控制单元5控制PWM脉冲宽度调整电路11-2输出占空比逐渐增大的方波信号，方波信号经高压生成残压泄放电路14为无间隙过压保护器15-2的相相、相地之间输出直流电压；高压升压变压器13连接输出断路开关11-1，对带串联间隙过电压保护器15-1进行工频放电试验时，控制单元5控制输出断路开关11-1闭合，高压升压变压器13以0.1kV步进对被试品(带串联间隙过压保护器15-1)的相相、相地之间加压。
所述三相过电压保护器综合检测装置工频放电试验与直流特性试验的通用部分包括外接电源1、充电电路2、电池3、直流供电电路4、控制单元5、液晶显示6、按键操作7、控制开关8、AD转换电路17。所述外接电源1通过充电电路2为内置电池3充电，所述电池3连接直流供电电路4为控制单元5及液晶显示6供电，所述电池3同时还通过控制开关8连接工频逆变电路9逆变得到工频放电试验的供电源，所述电池3同时还通过控制开关8连接110V升压电路10得到直流特性试验的供电源。所述按键操作模块7发送指令至控制单元5完成三相过电压保护器综合检测装置的设置及功能实现。
交流电流电压采样电路12连接输出断路开关11-1，采集升压前的电流电压信号并通过AD转换电路17实时发送至控制单元5，直流电流电压采样电路16连接无间隙过压保护器15-2，采集无间隙过压保护器15-2的泄露电流并经AD转换电路17发送至控制单元5；所述控制单元5通过接收AD转换电路17的电压、电流信号采样结果控制保护控制电路11通断与脉冲宽度调制。
所述三相过电压保护器综合检测装置工频放电试验与直流特性试验的专用部分描述如下：
对带串联间隙过电压保护器15-1进行工频放电试验时，由控制单元5检测到按键操作7输入的指令，同时控制控制开关8将电池3输出切换到工频逆变电路9，进一步，控制单元5控制输出断路开关11-1闭合，高压升压变压器13以0.1kV步进对被试品(带串联间隙过压保护器15-1)的相相、相地之间加压。测试过程中，交流电压电流采样电路12采集升压前的电流电压信号并通过AD转换电路17实时发送至控制单元5。当电流突变时，0.2秒内输出断路开关11-1跳保护切断工频逆变电路9的输出，控制单元5记录此时施加电压值，同时将测试结果显示到液晶屏。
工频放电试验过程中，每次测量间隔不小于15秒，测量三次，求平均值，该值不应小于说明书中规定参数值的85％。
对无间隙过压保护器15-2直流1mA参考电压试验时，控制单元5检测到按键操作7输入的指令，同时控制单元5指令控制开关8将电池3输出切换到110V升压电路10，进一步，控制单元5控制PWM脉冲宽度调整电路11-2输出占空比逐渐增大的方波信号，方波信号经高压生成残压泄放电路14为无间隙过压保护器15-2的相相、相地之间输出直流电压(直流电压的脉动部分不大于±1.5％)。同时直流电流电压采样电路16采集无间隙过压保护器15-2的泄露电流并经AD转换电路17发送至控制单元5，由控制单元5实时监测施加的电流幅值，待流过过电压保护器的电流稳定于1mA后，系统会控制控制开关切断控制开关8的输出并自动记录此时电压数值，作为直流1mA参考电压，同时测试结果通过控制单元显示到液晶屏。
泄露电流测量时，由控制单元5检测到键盘7输入的指令，同时控制电池向被试品无间隙过压保护器15-2的相相、相地之间施加0.75倍直流1mA参考电压(直流电压的脉动部分不大于±1.5％)，同时采集并记录此时电流值(电流不应大于50μA)，记录完成后控制单元发送控制命令切断控制开关8的输出，同时将测试结果显示到显示屏。
如果数据需要保存，本测试仪可添加打印机，可根据显示屏命令指示选择数据打印。
本装置采用直流逆变技术实现电池供电对三相过电压保护器工频放电试验，同时测量时响应迅速，有效降低了试验时三相过电压保护器的过压冲击。
本装置可充电使用也可用交流供电使用，提过了便携性，增强了现场实用性，提高了工作效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种三相过电压保护器综合检测装置，其特征在于，包括:外接电源(1)、充电电路(2)、电池(3)、直流供电电路(4)、控制单元(5)、液晶显示(6)、按键操作模块(7)、控制开关(8)、工频逆变电路(9)、110V升压电路(10)、保护控制电路(11)、交流电流电压采样电路(12)、高压升压变压器(13)、高压生成残压泄放电路(14)、过压保护器(15)、直流电流电压采样电路(16)、AD转换电路(17)；
所述外接电源(1)通过充电电路(2)为内置电池(3)充电，所述电池(3)连接直流供电电路(4)为控制单元(5)及液晶显示(6)供电，所述电池(3)同时还通过控制开关(8)连接工频逆变电路(9)逆变得到工频放电试验的供电源，所述电池(3)同时还通过控制开关(8)连接110V升压电路(10)得到直流特性试验的供电源；所述按键操作模块(7)发送指令至控制单元(5)完成三相过电压保护器综合检测装置的设置及功能实现；
所述保护控制电路包括输出断路开关(11-1)和PWM脉冲宽度调整电路(11-2)；三相过电压保护器综合检测装置所检测的过压保护器(15)包括带串联间隙过压保护器(15-1)和无间隙过压保护器(15-2)，PWM脉冲宽度调整电路(11-2)连接高压生成残压泄放电路(14)，控制单元(5)控制PWM脉冲宽度调整电路(11-2)输出占空比逐渐增大的方波信号，方波信号经高压生成残压泄放电路(14)为无间隙过压保护器(15-2)的相相、相地之间输出直流电压；高压升压变压器(13)连接输出断路开关(11-1)，对带串联间隙过电压保护器(15-1)进行工频放电试验时，控制单元(5)控制输出断路开关(11-1)闭合，高压升压变压器(13)以0.1kV步进对被试品带串联间隙过压保护器(15-1)的相相、相地之间加压；
交流电流电压采样电路(12)连接输出断路开关(11-1)，采集升压前的电流电压信号并通过AD转换电路(17)实时发送至控制单元(5)，直流电流电压采样电路(16)连接无间隙过压保护器(15-2)，采集无间隙过压保护器(15-2)的泄露电流并经AD转换电路(17)发送至控制单元(5)；所述控制单元(5)通过接收AD转换电路(17)的电压、电流信号采样结果控制保护控制电路(11)通断与脉冲宽度调制。
2.根据权利要求1所述的三相过电压保护器综合检测装置进行工频放电试验与直流特性试验的方法，其特征在于：
对带串联间隙过电压保护器(15-1)进行工频放电试验时，由控制单元(5)检测到按键操作(7)输入的指令，同时控制控制开关(8)将电池(3)输出切换到工频逆变电路(9)，同时，控制单元(5)控制输出断路开关(11-1)闭合，高压升压变压器(13)以0.1kV步进对被试品带串联间隙过压保护器(15-1)的相相、相地之间加压；测试过程中，交流电压电流采样电路(12)采集升压前的电流电压信号并通过AD转换电路(17)实时发送至控制单元(5)；当电流突变时，0.2秒内输出断路开关(11-1)跳保护切断工频逆变电路(9)的输出，控制单元(5)记录此时施加电压值，同时将测试结果显示到液晶屏；
对无间隙过压保护器(15-2)直流1mA参考电压试验时，控制单元(5)检测到按键操作(7)输入的指令，同时控制单元(5)指令控制开关(8)将电池(3)输出切换到110V升压电路(10)，同时，控制单元(5)控制PWM脉冲宽度调整电路(11-2)输出占空比逐渐增大的方波信号，方波信号经高压生成残压泄放电路(14)为无间隙过压保护器(15-2)的相相、相地之间输出直流电压；同时直流电流电压采样电路(16)采集无间隙过压保护器(15-2)的泄露电流并经AD转换电路(17)发送至控制单元(5)，由控制单元(5)实时监测施加的电流幅值，待流过过电压保护器的电流稳定于1mA后，系统会控制控制开关切断控制开关(8)的输出并自动记录此时电压数值，作为直流1mA参考电压，同时测试结果通过控制单元显示到液晶屏；
泄露电流测量时，由控制单元(5)检测到键盘(7)输入的指令，同时控制电池向被试品无间隙过压保护器(15-2)的相相、相地之间施加0.75倍直流1mA参考电压，同时采集并记录此时电流值，记录完成后控制单元发送控制命令切断控制开关(8)的输出，同时将测试结果显示到显示屏。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，工频放电试验过程中，每次测量间隔不小于15秒，测量三次，求平均值，该值不应小于说明书中规定参数值的85％。
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