CN106405403B - 一种费控断路器功能试验智能测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种费控断路器功能试验智能测试设备，属于断路器测试技术领域。本发明解决现有标准特性试验台的试验功能分散、集成度低、测试系统内部存在不协调的缺陷等问题，提高测试工作的效率与精度，简化操作。本发明包括柜体、控制部分与接线部分，其中接线部分包括工位工装夹具与标准试验导线；控制部分包括试验单元、测试传感器、工控电脑、触摸屏、启停按钮、可变频电流源。试验单元包括第一交流接触器、调压器、第二交流接触器、采集电流板、信号采集板、稳压器、开关电源。本发明适用于费控断路器的功能试验，具有测试功能丰富、速度快、人机交互性强等特点，市场前景广阔。

Description

一种费控断路器功能试验智能测试设备

技术领域

本发明涉及一种断路器功能测试设备，尤其是一种费控断路器功能试验智能测试设备，属于断路器测试技术领域。

背景技术

低压断路器，简称断路器，是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如负荷、短路、欠压和漏电等。根据我国供电网络智能化的需求，国家电网公司要求供电网络智能化。因此需要供电网络的终端执行机构—费控断路器执行上端信号具备跳闸、合闸功能。因此低压费控断路器目前的发展趋势是除了具备传统的手动分合闸及过流过载自动脱扣功能外，还需要具有电动分合闸，以及实现远程控制，尤其是结合电能表，实现欠费自动跳闸断电和充费自动合闸电等功能，这就对费控断路器的驱动能力、上电和断电延时和其同期性提出更高的要求。

为了保证断路器的产品质量，低压费控断路器出厂时必须用标准特性试验台对其基本功能试验，传统的标准特性试验台存在测试功能分散、集成度低、测试系统内部存在不协调的缺陷等问题，故障率较高；同时需要较多的人工操作，很难满足现代试验要求。故需要研究新型的费控断路器功能试验智能测试方法及设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种费控断路器功能试验智能测试设备，解决现有标准特性试验台的测试功能分散、集成度低、测试系统内部存在不协调的缺陷等问题，提高测试工作的效率，简化操作。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种费控断路器功能试验智能测试设备，包括柜体、控制部分与接线部分：

所述接线部分包括工位工装夹具与标准试验导线；所述工位工装夹具设于所述柜体的外表面，用于固定被测断路器；所述标准试验导线与所述控制部分相连，用于发送或接收被测断路器的测试信号；

所述控制部分包括试验单元、测试传感器、工控电脑、启停按钮与试验电源；

所述试验单元的输出端与所述标准试验导线相连，用于提供断路器功能试验所需的电学信号；

所述工控电脑的第一输出端与所述试验单元的输入端相连，用于控制断路器功能试验过程，并发送控制信号至所述试验单元；

所述测试传感器与所述工控电脑的输入端相连，用于识别被测断路器的动作信号，并发送至所述工控电脑；

所述启停按钮设置在所述柜体的外表面，用于将操作者输入的启停指令发送至所述工控电脑；

所述试验电源的输出端与所述试验单元相连，用于提供试验单元所需的工作电压或工作电流；

所述试验电源的输入端与所述工控电脑的第二输出端相连，用于接收试验电源控制信号。

所述柜体由骨架搭建并支撑，且表面通过面板封闭。

所述控制部分包括触摸屏，所述触摸屏设置在所述柜体的外表面，并与所述工控电脑相连；所述触摸屏提供可通过触摸输入基本设置信息的可视化操作界面，并将所述基本设置信息传送至所述工控电脑，所述工控电脑将被测断路器的实时状态通过触摸屏显示。

所述工控电脑内设有数字信号处理器DSP。

所述试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括第一交流接触器、调压器、第二交流接触器、采集电流板、信号采集板、稳压器与开关电源；

所述调压器用于提供可调电压；

所述第一交流接触器并联于所述调压器的输入侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用；

所述第二交流接触器并联于所述调压器的输出侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用；

所述采集电流板与所述第二交流接触器相连，用于采集第二交流接触器输出的交流信号；

所述开关电源并联于所述第一交流接触器，用于控制电学器件通路与开路的时间比率；

所述稳压器的第一输入输出端与所述开关电源相连，所述稳压器的第二输入输出端与所述调压器相连，所述稳压器的第三输入输出端与第二交流接触器相连，用于维持所述试验单元输出电压的稳定；

所述信号采集板与所述试验单元的输出端相连，用于采集并记录所述测试信号与测试时刻。

所述试验电源由可变频电流源构成，根据试验需要通过所述工控电脑设定档位、时间、倍数，并对所述试验电源进行校准。

所述工位工装夹具设有压接手柄。

本发明的控制部分与接线部分设置在同一个柜体内，具有体积小、装配运输方便等特点。

本发明设有数字信号处理器DSP，DSP上载有PID软件控制程式，以加快测试过程，精准控制测试信号（电压或电流）的频率、幅度、相位，有利于提高测试精度。

本发明在柜体面板上设有触摸屏，完成测试基本设置和测试状态的实时显示，操作方便，人机交互性较好。

本发明的试验单元具有完成断路器多种功能测试的通用结构，具有较好的功能拓展性与兼容性。

本发明选用变频电流源作为试验电源，可以根据试验需要选择不同的档位、时间、倍数，有利于提高测试精度、增强本发明的兼容性。

本发明的工位工装夹具设有压接手柄，方便被测断路器的固定与取出。

本发明将接线部分与控制部分相结合，结构简单、操作方便，人机交互性与自动化程度较高，集成多种测试功能于一体：人工电平控制试验、驱动能力试验、上电延时时间检测、相线漏电流检测、自动分合闸试验、同期性试验等；并支持不同型号断路器的测试，具有提高测试速度与测试精度、保护被测断路器等作用。

附图说明

图1为本发明的外部结构图；图2为本发明所述试验单元的内部结构线路图；

图中：1.柜体，2.骨架，3.工位工装夹具，4.面板，5.触摸屏，6.保护开关，7.启停按钮，8.第一交流接触器，9.调压器，10.第二交流接触器，11.采集电流板，12.试验单元的输出端，13.信号采集板，14.稳压器，15.开关电源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

参照附图1，本实施例主要由柜体1、控制部分与接线部分组成，控制部分与接线部分设于柜体内。柜体采用塑料骨架2搭建并支撑，柜体表面用木制的面板4封闭。接线部分包括十五个工位工装夹具3、十五根标准试验导线，其中十五个工位工装夹具3设于柜体1的外侧面板4上，标准试验导线与控制部分相连，用于发送或接收被测断路器的测试信号。控制部分包括十五个试验单元、测试传感器、工控电脑、触摸屏5、启停按钮7与十个可变频电流源。选定其中一个试验单元的输出端12与标准试验导线相连，测试传感器与工控电脑的输入端相连；启停按钮7设置在柜体的外侧面板4上。选定其中一个可变频电流源的输出端与试验单元的电源导线相连，并将该可变频电流源的输入端与工控电脑的第二输出端相连。触摸屏5设置在柜体1的外侧面板4上，并与工控电脑相连。工控电脑内设有数字信号处理器DSP，DSP上载有PID软件控制程式，用于控制测试信号的输出。参照附图2，每个试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括第一交流接触器8、调压器9、第二交流接触器10、采集电流板11、信号采集板13、稳压器14、开关电源15。调压器9用于给试验单元内的负载提供可调电压；第一交流接触器8并联于调压器9的输入侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用。第二交流接触器10并联于调压器9的输出侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用。采集电流板11与第二交流接触器10相连，用于采集第二交流接触器10输出的交流信号。开关电源15并联于第一交流接触器8，用于控制电学器件通路与开路的时间比率。稳压器14的第一输入输出端与开关电源15相连，稳压器14的第二输入输出端与调压器9相连，稳压器14的第三输入输出端与第二交流接触器10相连，用于维持试验单元输出电压的稳定。信号采集板13与试验单元的输出端相连，用于采集并记录测试信号。本实施例中所有的输入输出接口均采用RS-232通信标准。

本发明工作流程如下：首先，根据被测断路器的规格、型号，调整工位工装夹具3，使得被测断路器恰好放入测试工位并由压接手柄固定。根据被测断路器的规格、型号，选择相应的标准试验导线，并与被测断路器的信号输入端相连。操作者通过触摸屏5输入试验基本设置信息（包括所要进行的具体试验类型，本实施例选定断路器驱动能力试验），从十个可变频电流源中选出最合适的一个并校准，随后设置试验需要的档位、时间、倍数。工控电脑根据触摸屏5发送过来的基本设置信息自动对内部环境进行相应配置。操作者按下启停按钮7后，试验开始，启停指令被发送至工控电脑，测试传感器立即接通电源，同时可变频电流源向试验单元输出设定的工作电流；工控电脑向试验单元发送实时控制信息，试验单元向被测断路器发送初始最小测试信号。测试传感器识别被测断路器的动作信号，并发送至工控电脑，工控电脑同时将被测断路器的实时状态通过触摸屏5显示。在相同的测试信号（试验单元输出的电流）的激励下，如果被测断路器出现动作信号，则工控电脑把当前的测试信号与基本测试信息作为评估被测断路器驱动能力的指标，记录后结束当前测试，并将测试结果通过触摸屏5输出。如果被测断路器未出现动作信号，则工控电脑向试验单元发送新的控制信息，试验单元向被测断路器发送下一级测试信号（按一定增量加大输出的电流），重复上述步骤，直至被测断路器出现动作信号。如果试验单元已将测试信号（电流）增加到最大，被测断路器始终没有出现动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“无法驱动”，并将测试结果通过触摸屏5输出。接着操作者重复本实施例步骤，进行下一个测试。

实施例2：

参照附图1，本实施例主要由柜体1、控制部分与接线部分组成，控制部分与接线部分设于柜体内。柜体采用铝合金型材骨架2搭建并支撑，柜体表面用不锈钢面板4封闭。接线部分包括十五个工位工装夹具3、十五根标准试验导线与绝缘板，其中十五个工位工装夹具3设于柜体1的外侧面板4的绝缘板上，标准试验导线与控制部分相连，用于发送或接收被测断路器的测试信号。控制部分包括十五个试验单元、测试传感器、工控电脑、触摸屏5、启停按钮7与十个可变频电流源。选定其中一个试验单元的输出端12与标准试验导线相连，测试传感器与工控电脑的输入端相连；启停按钮7设置在柜体的外侧面板4上。触摸屏5设置在柜体1的外侧面板4上，并与工控电脑相连。工控电脑内设有数字信号处理器DSP，DSP上载有PID软件控制程式，用于控制测试信号的输出。参照附图2，每个试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括保护开关6、第一交流接触器8、调压器9、第二交流接触器10、采集电流板11、信号采集板13、稳压器14、开关电源15。保护开关6设于试验单元的外侧，用于控制整个试验单元电路的通断，防止因测试设备异常导致的试验单元或被测断路器的损坏。调压器9并联于保护开关6，用于给试验单元内的负载提供可调电压。第一交流接触器8并联于调压器9的输入侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用。第二交流接触器10并联于调压器9的输出侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用。采集电流板11与第二交流接触器10相连，用于采集第二交流接触器10输出的交流信号。开关电源15并联于第一交流接触器8，用于控制电学器件通路与开路的时间比率。稳压器14的第一输入输出端与开关电源15相连，稳压器14的第二输入输出端与调压器9相连，稳压器14的第三输入输出端与第二交流接触器10相连，用于维持试验单元输出电压的稳定。信号采集板13与试验单元的输出端相连，用于采集并记录测试信号。本实施例中所有的输入输出接口均采用RS-232通信标准。

本发明工作流程如下：首先，根据被测断路器的规格、型号，调整工位工装夹具3，使得被测断路器恰好放入测试工位并由压接手柄固定。根据被测断路器的规格、型号，选择相应的标准试验导线，并与被测断路器的信号输入端相连。操作者通过触摸屏5输入试验基本设置信息（包括所要进行的具体试验类型，本实施例选定断路器驱动能力试验），从十个可变频电流源中选出最合适的一个并校准，随后设置试验需要的档位、时间、倍数。工控电脑根据触摸屏5发送过来的基本设置信息自动对内部环境进行相应配置。操作者按下启停按钮7后，试验开始，启停指令被发送至工控电脑，测试传感器立即接通电源，同时可变频电流源向试验单元输出设定的工作电流；工控电脑向试验单元发送实时控制信息，试验单元向被测断路器发送初始最小测试信号。测试传感器识别被测断路器的动作信号，并发送至工控电脑，工控电脑同时将被测断路器的实时状态通过触摸屏5显示。在相同的测试信号（试验单元输出的电流）的激励下，如果被测断路器出现动作信号，则工控电脑把当前的测试信号与基本测试信息作为评估被测断路器驱动能力的指标，记录后结束当前测试，并将测试结果通过触摸屏5输出。如果被测断路器未出现动作信号，则工控电脑向试验单元发送新的控制信息，试验单元向被测断路器发送下一级测试信号（按一定增量加大输出的电流），重复上述步骤，直至被测断路器出现动作信号。如果试验单元已将测试信号（电流）增加到最大，被测断路器始终没有出现动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“无法驱动”，并将测试结果通过触摸屏5输出。接着操作者重复本实施例步骤，进行下一个测试。

实施例3：

参照附图1，本实施例主要由柜体1、控制部分与接线部分组成，控制部分与接线部分设于柜体内。柜体采用铝合金型材骨架2搭建并支撑，柜体表面用不锈钢面板4封闭。接线部分包括十五个工位工装夹具3、十五根标准试验导线与绝缘板，其中十五个工位工装夹具3设于柜体1的外侧面板4的绝缘板上，标准试验导线与控制部分相连，用于发送或接收被测断路器的测试信号。控制部分包括十五个试验单元、测试传感器、工控电脑、触摸屏5、启停按钮7与十个可变频电流源。选定其中一个试验单元的输出端12与标准试验导线相连，测试传感器与工控电脑的输入端相连；启停按钮7设置在柜体的外侧面板4上。选定其中一个可变频电流源的输出端与试验单元的电源导线相连，并将该可变频电流源的输入端与工控电脑的第二输出端相连。触摸屏5设置在柜体1的外侧面板4上，并与工控电脑的相连。工控电脑内设有数字信号处理器DSP，DSP上载有PID软件控制程式，用于控制测试信号的输出。参照附图2，每个试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括保护开关6、第一交流接触器8、调压器9、第二交流接触器10、采集电流板11、信号采集板13、稳压器14、开关电源15。保护开关6设于试验单元的外侧，用于控制整个试验单元电路的通断，防止因测试设备异常导致的试验单元或被测断路器的损坏。调压器9并联于保护开关6，用于给试验单元内的负载提供可调电压。第一交流接触器8并联于调压器9的输入侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用。第二交流接触器10并联于调压器9的输出侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用。采集电流板11与第二交流接触器10相连，用于采集第二交流接触器10输出的交流信号。开关电源15并联于第一交流接触器8，用于控制电学器件通路与开路的时间比率。稳压器14的第一输入输出端与开关电源15相连，稳压器14的第二输入输出端与调压器9相连，稳压器14的第三输入输出端与第二交流接触器10相连，用于维持试验单元输出电压的稳定。信号采集板13与试验单元的输出端相连，用于采集并记录测试信号。本实施例中所有的输入输出接口均采用RS-485通信标准。

本发明工作流程如下：首先，根据被测断路器的规格、型号，调整工位工装夹具3，使得被测断路器恰好放入测试工位并由压接手柄固定。根据被测断路器的规格、型号，选择相应的标准试验导线，并与被测断路器的信号输入端相连。操作者通过触摸屏5输入试验基本设置信息（包括所要进行的具体试验类型，本实施例选定断路器上电延时时间检测试验），从十个可变频电流源中选出最合适的一个并校准，随后设置试验需要的档位、时间、倍数。工控电脑根据触摸屏5发送过来的基本设置信息自动对内部环境进行相应配置。操作者按下启停按钮7后，试验开始，启停指令被发送至工控电脑，测试传感器立即接通电源，同时可变频电流源向试验单元输出设定的工作电流；工控电脑向试验单元发送实时控制信息，试验单元向被测断路器发送初始最小测试信号。测试传感器识别被测断路器的动作信号，并发送至工控电脑，工控电脑同时将被测断路器的实时状态通过触摸屏5显示。在相同的测试信号（试验单元输出的电流）的激励下，如果被测断路器出现动作信号，则工控电脑计算由信号采集板13记录的测试信号的输出时刻与测试传感器记录的被测断路器动作时刻的差值，记录后结束当前测试，并将测试结果通过触摸屏5输出。如果被测断路器未出现动作信号，则工控电脑向试验单元发送新的控制信息，试验单元向被测断路器发送下一级测试信号（按一定增量加大输出的电流），重复上述步骤，直至被测断路器出现动作信号。如果试验单元已将测试信号（电流）增加到最大，被测断路器始终没有出现动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“无法驱动”，并将测试结果通过触摸屏5输出。接着操作者重复本实施例步骤，进行下一个测试。

本发明的技术效果在于：通过预先设定，工控电脑采用数字信号处理器DSP与PID软件控制程式，显著提高了测试速率；设有多个工位工装夹具，有效支持不同规格、型号断路器的同时测试工作；设置多个试验单元，同时完成断路器多种功能测试；设有多个变频电流源，可以根据试验需要选择不同的档位、时间、倍数，有利于提高测试精度、增强本发明的兼容性。本发明符合国家标准GB10963.1-2005《家用及类似场所用过电流保护断路器》有关断路器相关功能测试实验要求。本发明特别适用于费控断路器的功能测试，具有结构合理、精度好、低成本、效率高等优点，市场广阔，有良好的经济和社会效益。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种费控断路器功能试验智能测试设备，包括柜体、控制部分与接线部分，其特征在于：

所述柜体由骨架搭建并支撑，且表面通过面板封闭；

所述接线部分包括工位工装夹具与标准试验导线；所述工位工装夹具设于所述柜体的外表面，用于固定被测断路器；所述标准试验导线与所述控制部分相连，用于发送或接收被测断路器的测试信号；

所述控制部分包括试验单元、测试传感器、工控电脑、启停按钮与试验电源；

所述试验单元的输出端与所述标准试验导线相连，用于提供断路器功能试验所需的电学信号；

所述工控电脑的第一输出端与所述试验单元的输入端相连，用于控制断路器功能试验过程，并发送控制信号至所述试验单元；

所述测试传感器与所述工控电脑的输入端相连，用于识别被测断路器的动作信号，并发送至所述工控电脑；

所述启停按钮设置在所述柜体的外表面，用于将操作者输入的启停指令发送至所述工控电脑；

所述试验电源的输出端与所述试验单元相连，用于提供试验单元所需的工作电压或工作电流；

所述试验电源的输入端与所述工控电脑的第二输出端相连，用于接收试验电源控制信号；

所述试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括第一交流接触器、调压器、第二交流接触器、采集电流板、信号采集板、稳压器与开关电源；

所述调压器用于提供可调电压；

所述第一交流接触器并联于所述调压器的输入侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用；

所述第二交流接触器并联于所述调压器的输出侧，用于实现继电功能，且具有过载保护作用；

所述采集电流板与所述第二交流接触器相连，用于采集第二交流接触器输出的交流信号；

所述开关电源并联于所述第一交流接触器，用于控制电学器件通路与开路的时间比率；

所述稳压器的第一输入输出端与所述开关电源相连，所述稳压器的第二输入输出端与所述调压器相连，所述稳压器的第三输入输出端与第二交流接触器相连，用于维持所述试验单元输出电压的稳定；

所述信号采集板与所述试验单元的输出端相连，用于采集并记录所述测试信号与测试时刻。

2.根据权利要求1所述的费控断路器功能试验智能测试设备，其特征在于，所述控制部分包括触摸屏，所述触摸屏设置在所述柜体的外表面，并与所述工控电脑相连；所述触摸屏提供可通过触摸输入基本设置信息的可视化操作界面，并将所述基本设置信息传送至所述工控电脑，所述工控电脑将被测断路器的实时状态通过触摸屏显示。

3.根据权利要求1或2所述的费控断路器功能试验智能测试设备，其特征在于，所述工控电脑内设有数字信号处理器DSP。

4.根据权利要求1所述的费控断路器功能试验智能测试设备，其特征在于，所述试验电源由可变频电流源构成，根据试验需要通过所述工控电脑设定档位、时间、倍数，并对所述试验电源进行校准。

5.根据权利要求1所述的费控断路器功能试验智能测试设备，其特征在于，所述工位工装夹具设有压接手柄。