CN106153989B - 一种带电换线装置及运作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带电换线装置及运作方法，装置包括：控制器用于生成换线控制信号；执行模块用于接通多个试验回路中的一个试验回路，还用于根据换线控制信号切换接通到所选的另一个试验回路进行试验，延迟断开其连接的上一试验回路。相对现有技术，本发明能在带电的情况下切换试验接线，在切换过程中不出现放电现象，不仅能简化试验操作程序，有效提高试验效率和安全性，又能降低试验人员劳动强度和试验设备的损耗。

Description

一种带电换线装置及运作方法

技术领域

本发明涉及高压电气试验技术领域，特别涉及一种带电换线装置及运作方法。

背景技术

国家标准要求的耦合电容器例行试验项目中，有工频耐压试验、局部放电试验、电容介损初测及电容介损复测等试验。这类试验的共同之处是试品的高压端子(高压电极)始终与试验电源的高压端相连，仅通过改变试品低压端子(低压电极)与不同的试验仪器的连接，来完成试验项目的变换。

在试验过程中，由于试验电压高，在数十千伏甚至数百千伏的试验电压下，如果直接切换试品低压端子与仪器或与地的连接线，则在试品电流被切断的瞬间，试品低压端子上会出现危险的高电压，该电压足以击穿低压端子周围的所有绝缘，危及试验仪器和人身安全。

因此目前采用的方法都是人工改接试验线路。在两个试验项目转换需要进行以下工作：降低试验电压、分断试验电源、试验人员进入试验区、改接试验线路、试验人员离开试验区、合上试验电源、升高试验电压。由于耦合电容器试验时所使用的试验电压最高可到数百千伏以上，因此控制室和产品试验区必须保证足够的安全距离，在整个试验过程中，试验人员需要频繁地出入控制室和试验区、分合试验电源、升降电压，耗时较长。特别是在批量试验时，试验效率低，试验人员劳动强度大，安全性降低，试验设备损耗大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能在带电的情况下切换试验接线，在切换过程中不出现放电现象，不仅能简化试验操作程序，有效提高试验效率和安全性，又能降低试验人员劳动强度和试验设备的损耗的带电换线装置及运作方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带电换线装置，包括：

控制器，用于生成换线控制信号；

执行模块，用于接通多个试验回路中的一个试验回路，还用于根据换线控制信号切换接通到所选的试验回路进行试验，延迟断开其连接的上一试验回路。

本发明的有益效果是：能在带电的情况下切换试验接线，在切换过程中通过执行模块进行切换线路，不出现放电现象，能简化试验操作程序，有效提高试验效率和安全性，又能降低试验人员劳动强度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括选择按键模块，所述选择按键模块用于根据触控按压生成切换信号，并将切换信号传输至控制器，所述控制器根据切换信号生成换线控制信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于对切换线进行调控，提升了便利性。

进一步，当所述选择按键模块同时受到两处触控按压，对应产生两个切换信号，所述控制器根据两个切换信号中最后放开触控按压的切换信号生成换线控制信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设定特定的信号处理模式，能提升切换线的准确性，同时便于及时纠错。

进一步，还包括反馈隔离模块，所述反馈隔离模块用于对执行模块的运作状态进行检测，生成检测反馈信号传输至控制器调控所述执行模块。

采用上述进一步方案的有益效果是：反馈隔离模块能将检测反馈信号进行电气隔离，增强抗干扰能力，同时具有耐用，可靠性高和速度快等特点，保证能将检测反馈信号准确传输到控制器。

进一步，开机时，所述反馈隔离模块对所述执行模块中对应多个试验回路的每一个通道进行故障检测，所述反馈隔离模块生成检测反馈信号传输至控制器；所述控制器对检测反馈信号进行判断，当判断任一通道出现故障时，所述控制器调控所述执行模块的多个通道同时锁定，停止对所述执行模块进行操作；当判断所有通道正常时，则所述控制器调控所述执行模块进入默认导通试验回路状态。

采用上述进一步方案的有益效果是：能有效保障试验的安全性，同时能提升试验效率。

进一步，还包括电源模块，所述电源模块包括两组线性直流稳压电源，两组线性直流稳压电源分别用于向所述控制器和执行模块供电。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用线性直流稳压电源可避免开关稳压电源对局部放电测量的干扰，采用两组独立的稳压电源有利于提高装置的抗干扰能力。

进一步，还包括保护模块，所述保护模块用于当所述执行模块连接的试验品出现击穿、控制器发生故障或电源模块断电时，限制试验回路出现的过电压。

采用上述进一步方案的有益效果是：保护模块在试验品出现击穿、控制器发生故障或电源模块断电时的情况下，能限制试验品低电压端子上的过电压，保证试验设备及人身安全，降低试验设备的损耗，提升了安全性。

进一步，当所述执行模块根据换线控制信号不能进行闭合切换接通到所选的试验回路时，保持接通其连接的上一试验回路，并终止切换试验回路。

采用上述进一步方案的有益效果是：提升切换线过程的稳定性和安全性。

进一步，所述执行模块接通到所选的试验回路进行试验后，延迟1～2秒断开其连接的上一试验回路。

采用上述进一步方案的有益效果是：能有效保证在带电情况下实现线路切换，提升了提高试验效率。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种带电换线装置的运作方法，利用带电换线装置实现，包括以下步骤：

步骤S1.控制器生成换线控制信号，并将换线控制信号传输至执行模块；

步骤S2.执行模块接通多个试验回路中的一个试验回路，并根据换线控制信号切换接通到所选的试验回路进行试验，延迟断开其连接的上一试验回路。

本发明的有益效果是：能在带电的情况下切换试验接线，在切换过程中通过执行模块进行切换线路，不出现放电现象，能简化试验操作程序，有效提高试验效率和安全性，又能降低试验人员劳动强度。

进一步，还包括步骤S3.选择按键模块根据触控按压生成切换信号，并将切换信号传输至控制器，所述控制器根据切换信号生成换线控制信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于对切换线进行调控，提升了便利性。

附图说明

图1为本发明一种带电换线装置的模块框图；

图2为控制器、选择按键模块和电源模块的电路原理图；

图3为执行模块、反馈隔离模块和电源模块的电路原理图；

图4为本发明一种带电换线装置的试验接线示意图；

图5为本发明一种带电换线装置的控制时序图；

图6为本发明一种带电换线装置的运作方法流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、控制器，2、执行模块，3、选择按键模块，4、反馈隔离模块，5、保护模块，6、电源模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

如图1所示，一种带电换线装置，包括：

控制器1，用于生成换线控制信号；

执行模块2，用于接通多个试验回路中的一个试验回路，还用于根据换线控制信号切换接通到所选的试验回路进行试验，延迟断开其连接的上一试验回路。

优选的，还包括选择按键模块3，所述选择按键模块3用于根据触控按压生成切换信号，并将切换信号传输至控制器1，所述控制器1根据切换信号生成换线控制信号；当所述选择按键模块3同时受到两处触控按压，对应产生两个切换信号，所述控制器1根据两个切换信号中最后放开触控按压的切换信号生成换线控制信号。

优选的，还包括反馈隔离模块4，所述反馈隔离模块4用于对执行模块2的运作状态进行检测，生成检测反馈信号传输至控制器3调控所述执行模块2；开机时，所述反馈隔离模块4对所述执行模块2中对应多个试验回路的每一个通道进行故障检测，所述反馈隔离模块4生成检测反馈信号传输至控制器1；所述控制器1对检测反馈信号进行判断，当判断任一通道出现故障时，所述控制器1调控所述执行模块2的多个通道同时锁定，停止对所述执行模块2进行操作；当判断所有通道正常时，则所述控制器1调控所述执行模块2进入默认导通试验回路状态。

优选的，还包括电源模块6，所述电源模块6包括两组线性直流稳压电源，两组线性直流稳压电源分别用于向所述控制器1和执行模块2供电。

优选的，还包括保护模块5，所述保护模块5用于当所述执行模块2连接的试验品出现击穿、控制器1发生故障或电源模块6断电时，限制试验品低压端子上出现的过电压。

优选的，当所述执行模块2根据换线控制信号不能进行闭合切换接通到所选的试验回路时，保持接通其连接的上一试验回路，并终止切换试验回路。

优选的，所述执行模块2接通到所选的试验回路进行试验后，延迟1～2秒断开其连接的上一试验回路。

如图6所示，一种带电换线装置的运作方法，利用带电换线装置实现，包括以下步骤：

步骤S1.控制器1生成换线控制信号，并将换线控制信号传输至执行模块2；

步骤S2.执行模块2接通多个试验回路中的一个试验回路，并根据换线控制信号切换接通到所选的试验回路进行试验，延迟断开其连接的上一试验回路。

优选的，还包括步骤S3.选择按键模块3根据触控按压生成切换信号，并将切换信号传输至控制器1，所述控制器1根据切换信号生成换线控制信号。

实施例2：

如图1至5所示，所述控制器1以可编程序控制器(PLC)为核心，PLC的输出端口Y2、Y3、Y4、Y5分别控制执行模块2的四个继电器K1、K2、K3、K4的线圈，选择按键模块3的四个无锁按钮S1、S2、S3、S4分别为耐压试验、局部放电试验、CL电容测量、CR电容测量的切换按钮，其触点分别与PLC的输入端口X1、X2、X3、X4连接；PLC的输入端口X5、X6、X7、X10分别接收隔离反馈模块4反馈的状态信号，用于故障检测；指示灯H1～H8用于工作状态指示。继电器K5的线圈直接接在24V电源上，作为断电保护。

通过对PLC进行编程，使其能完成如下功能：在任意状态下，按下S1～S4中的任一开关，本装置采取先合后分的控制方式切换到执行模块2的四个继电器K1、K2、K3、K4的线圈所对应的试验回路；若同时按下两个以上的开关，将切换到最后放开的开关所对应的试验回路；若切换过程中待切换的状态所对应的继电器不能可靠闭合，切换过程将自动终止并保持前一试验状态；控制器1具备自检功能，开机时通过隔离反馈模块4对每一通道进行检测，若发现其中任一通道出现故障，控制器1将使执行模块2的四个继电器K1、K2、K3、K4同时闭合并锁定，不允许对其进行操作；若检测通过，则进入默认的耐压试验回路状态。

所述的电源模块6将PLC的工作电源与执行模块2的四个继电器K1、K2、K3、K4的操作电源设置成两组独立的稳压电路，以提高装置的可靠性和稳定性；为了避免控制回路及执行模块2的四个继电器K1、K2、K3、K4对电容介损测量、局部放电测量产生干扰，控制回路电源采用直流24V，执行模块2的四个继电器K1、K2、K3、K4的线圈电压也相应采用直流24V。

所述执行模块2主要由四个继电器K1、K2、K3、K4构成，其主要功能是完成对试品低电压端子接线的切换，并能给反馈隔离模块4提供继电器状态信号；被测电容器的低电压端子和试验仪器的输入端接到执行模块2对应接口上，控制器1远距离控制执行模块2的四个继电器K1、K2、K3、K4动作，完成对不同试验项目的切换。

如图4所示，

CL、CR分别为两节被试电容器；

CN为标准电容器；

K1为耐压试验项目控制继电器触点，耐压试验时，其常开触点闭合，使试品低压端子直接接地；

K2为局部放电试验项目控制继电器触点，局部放电试验时，其常开触点闭合，使试品低压端子通过局放仪的测量阻抗接地；

K3为CL电容测量控制继电器触点；测量CL电容器的电容介损时，其常开触点闭合，使CL电容试品的低压端子通过高压电容电桥的测量阻抗接地。

K4为CR电容测量控制继电器触点，测量CR电容器的电容介损时，其常开触点闭合，使CR电容试品的低压端子通过高压电容电桥的测量阻抗接地。

K5为控制回路断电保护继电器常闭触点，当控制回路断电时，该触点闭合，保证试品低压端子与地连通。

F1、F2为气体放电管，限制试品低压端子的对地电压。

继电器动作说明：在稳定状态下，继电器K1、K2、K3、K4只有一个且必须有一个是处于闭合状态的；任意两种试验回路之间切换时，继电器触点必须采用先合后断的控制方式；后一项试验控制继电器触点闭合1秒后，前一项试验控制继电器的触点才能断开。例如：从耐压试验切换到局部放电试验、再从局部放电试验切换到耐压试验时的控制时序如图5所示。图中：继电器状态1为触点闭合状态，状态0为触点断开状态。

所述反馈隔离模块2是采用光耦器件的隔离方式，每一个继电器(开关)设置一路光耦反馈通道；继电器的动作时，其对应触点控制光耦器件开关状态，并反馈给控制器1，供其进行逻辑判断；反馈信号实现了与主回路电气隔离，提高了抗干扰能力。

所述保护模块5为在试品低压端子与地之间接入气体放电管F1、F2，当控制回路或继电器发生故障，造成试品电流被切断，低压端子电压升高时，气体放电管击穿，为试品电流提供通路，限制低压端子的电压，保护仪器设备及人身安全。

同时在试品低压端子与地之间接入断电保护继电器的常闭触点K5，在试验过程中，若控制回路意外断电，控制继电器K1～K4的常开触点不可避免地会断开，低压端子电压升高，气体放电管击穿；在20ms内继电器K5常闭触点闭合，为试品电流提供入地通路，避免气体放电管长时间放电造成损坏。

本发明实际使用时将控制器1放在控制室内，执行模块2放置在试验区，两者通过控制电缆相连；本发明通过控制继电器采取先合后断的控制方式，即先闭合将要进行试验项目对应的继电器，再分断上一试验项目对应的继电器，从而保证在试验回路切换时电容器低电压端子不悬空放电；在局部放电试验中同时输入两路信号到局部放电试验仪，以适应局部放电的平衡法测量；而在电容测量时轮流切换单路信号到电容电桥，分别对每台电容器进行测量。

本装置远距离控制试品低压端子的接线切换且不出现放电的带电换线装置，该装置设计成模块化，可根据需要增加模块扩展接口，以满足更多试验需求；这样不仅能简化试验操作程序，有效提高试验效率和安全性，又能降低试验人员劳动强度和试验设备的损耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带电换线装置，其特征在于，包括：

控制器(1)，用于生成换线控制信号；

执行模块(2)，用于接通多个试验回路中的一个试验回路，还用于根据换线控制信号切换接通到所选的试验回路进行试验，延迟断开其连接的上一试验回路；

反馈隔离模块(4)，所述反馈隔离模块(4)用于对执行模块(2)的运作状态进行检测，生成检测反馈信号传输至控制器(3)调控所述执行模块(2)；

开机时，所述反馈隔离模块(4)对所述执行模块(2)中对应多个试验回路的每一个通道进行故障检测，所述反馈隔离模块(4)生成检测反馈信号传输至控制器(1)；所述控制器(1)对检测反馈信号进行判断，当判断任一通道出现故障时，所述控制器(1)调控所述执行模块(2)的多个通道同时锁定，停止对所述执行模块(2)进行操作；当判断所有通道正常时，则所述控制器(1)调控所述执行模块(2)进入默认导通试验回路状态。

2.根据权利要求1所述一种带电换线装置，其特征在于，还包括选择按键模块(3)，所述选择按键模块(3)用于根据触控按压生成切换信号，并将切换信号传输至控制器(1)，所述控制器(1)根据切换信号生成控制信号。

3.根据权利要求2所述一种带电换线装置，其特征在于，当所述选择按键模块(3)同时受到两处触控按压，对应产生两个切换信号，所述控制器(1)根据两个切换信号中最后放开触控按压的切换信号生成控制信号。

4.根据权利要求1所述一种带电换线装置，其特征在于，还包括电源模块(6)，所述电源模块(6)包括两组线性直流稳压电源，两组线性直流稳压电源分别用于向所述控制器(1)和执行模块(2)供电。

5.根据权利要求4所述一种带电换线装置，其特征在于，还包括保护模块(5)，所述保护模块(5)用于当所述执行模块(2)连接的试验品出现击穿、控制器(1)发生故障或电源模块(6)断电时，限制试验回路出现的过电压。

6.根据权利要求1所述一种带电换线装置，其特征在于，当所述执行模块(2)根据控制信号不能进行闭合切换接通到所选的试验回路时，保持接通其连接的上一试验回路，并终止切换试验回路。

7.根据权利要求1至6任一项所述一种带电换线装置，其特征在于，所述执行模块(2)接通到所选的试验回路进行试验后，延迟1～2秒断开其连接的上一试验回路。

8.一种带电换线装置的运作方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述带电换线装置实现，包括以下步骤：

步骤S1.控制器(1)生成换线控制信号，并将换线控制信号传输至执行模块(2)；

步骤S2.执行模块(2)接通多个试验回路中的一个试验回路，并根据换线控制信号切换接通到所选的试验回路进行试验，延迟断开其连接的上一试验回路。

9.根据权利要求8所述一种带电换线装置的运作方法，其特征在于，还包括步骤S3.选择按键模块(3)根据触控按压生成切换信号，并将切换信号传输至控制器(1)，所述控制器(1)根据切换信号生成换线控制信号。

Images