CN107656196B - 一种直流断路器例行试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流断路器例行试验设备，包括：嵌入式系统、直流低电压输出单元、电压电流采集单元。嵌入式系统获取用户输入的操作信息，根据操作信息向直流低电压输出单元发送测试控制命令；直流低电压输出单元根据测试控制命令向待测直流断路器发送测试触发激励信号；电压电流采集单元采集待测直流断路器在测试触发激励信号下生成的测试数据，并将测试数据发送至嵌入式系统；嵌入式系统根据测试数据计算生成测试结果。本发明所设计的直流断路器例行试验设备简单易行、操作方便；能够对全桥模块、机械开关和供能系统进行试验；能满足直流断路器工程化研发及工程应用过程中各个阶段的试验要求。

Description

一种直流断路器例行试验设备

技术领域

本发明涉及直流输电领域领域，具体涉及一种直流断路器例行试验设备。

背景技术

直流断路器是构建直流电网的关键设备，对于直流故障的快速处理和隔离，直流换流站的投入和切除，具有重要的作用。在直流断路器工程化研发以及工程应用过程中，不可避免的要开展例行试验，以保证其能够达到正确组装，基本性能满足技术要求。

直流断路器在世界范围属于新兴重大电力装备，其例行试验尚未有可参考的技术依据和行业标标准。但是，由于直流输电技术和直流电网的快速发展，对于例行试验的研究和装置具有重要的技术需求，这是由于直流断路器例行试验是伴随其从开发到制造和交付的整个流程中规定的无例外必做的试验，同时，也是现场进行的交接试验以及运行中定期检修的试验。此外，例行试验也是预防性试验，可以在生产流程中发现可能存在的性能指标或质量方面的问题，例行试验的报告或记录也是用作产品开发制造和交付管理中可追朔的重要信息。鉴于直流断路器例行试验的重要作用，并且实际工程需要对例行试验的关键零部件的功能和性能等进行重点测试，因此必须开展例行试验技术研究和装置的研制。

现有直流断路器的技术路线主要为混合式方案，其主要部件包括全桥半导体模块，快速机械开关和供能系统等，目前尚未出现对各个主要部件进行试验的设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有针对直流断路器的各个主要部件进行检测的试验设备缺乏的问题，从而提供一种直流断路器例行试验设备。

为此，本发明提供一种直流断路器例行试验设备，其特征在于，包括：嵌入式系统、直流低电压输出单元、电压电流采集单元，其中，所述嵌入式系统获取用户输入的操作信息，根据所述操作信息向所述直流低电压输出单元发送测试控制命令；所述直流低电压输出单元根据所述测试控制命令向待测直流断路器试品发送测试触发激励信号；所述电压电流采集单元采集所述待测直流断路器试品在所述测试触发激励信号下生成的测试数据，并将所述测试数据发送至所述嵌入式系统；所述嵌入式系统根据所述测试数据计算生成测试结果。

优选地，所述待测直流断路器包括全桥模块，所述直流低电压输出单元根据所述测试控制命令向待测直流断路器发送的所述测试触发激励信号为直流信号；所述电压电流采集单元采集的所述测试数据为所述全桥模块在所述直流信号下生成的第一电流及第一电压；所述嵌入式系统根据所述第一电流及第一电压计算所述全桥模块的电容值及电阻值，并根据所述电容值及电阻值生成测试结果。

优选地，所述待测直流断路器还包括：机械开关；所述嵌入式系统还用于向所述机械开关发送开闸指令及合闸指令；所述直流低电压输出单元根据所述测试控制命令向待测直流断路器发送的所述测试触发激励信号为直流信号；所述电压电流采集单元采集的所述测试数据为所述机械开关在所述直流信号下执行开闸及合闸操作时生成的第二电压及第二电流；所述嵌入式系统根据所述第二电压及第二电流判断所述机械开关的指令执行情况。

优选地，所述的直流断路器例行试验设备还包括：综合控制单元(5)，所述综合控制单元(5)用于控制所述低压输出单元(2)输出的直流信号，并根据所述直流信号测试所述机械开关(42)的断口分合情况。

优选地，所述综合控制单元还用于与所述机械开关进行通信，测试所述机械开关断口耐压达到分距要求的时间、机械开关回弹时间及合闸到位时间。

优选地，所述直流断路器例行试验设备还包括：供能输出单元，用于为所述全桥模块提供电能；所述待测直流断路器还包括：供能系统；所述综合控制单元还用于控制所述供能输出单元的输出电流，测试所述供能系统的变比、电压及电流。

优选地，所述综合控制单元还用于根据所述测试控制命令切换所述全桥模块的测试回路，以对所述全桥模块进行开通关断试验、电气通路试验和供能输出试验。

优选地，所述直流断路器例行试验设备还包括触摸显示屏，用于接收用户选择试验项目及试验参数，生成所述操作信息，并将所述操作信息发送至所述的嵌入式系统。

优选地，所述直流断路器例行试验设备还包括总电源，用于提供所述嵌入式系统和所述直流低电压输出单元的供电电压。

优选地，所述嵌入式系统还用于在试验过程中发生异常时执行急停操作。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明所设计的直流断路器例行试验设备简单易行、操作方便；

2、本发明所设计的直流断路器例行试验设备能够对全桥模块、机械开关和供能系统进行试验；

3、本发明所设计的直流断路器例行试验设备能满足直流断路器工程化研发及工程应用过程中各个阶段的试验要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中直流断路器例行试验设备的功能框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种直流断路器例行试验设备，其功能框图如图1所示，该直流断路器例行试验设备主要包括：嵌入式系统1、直流低电压输出单元2、电压电流采集单元3等。

其中，嵌入式系统1获取用户输入的操作信息，根据操作信息向直流低电压输出单元2发送测试控制命令；直流低电压输出单元2根据测试控制命令向待测直流断路器4发送测试触发激励信号；电压电流采集单元3采集待测直流断路器4在测试触发激励信号下生成的测试数据，并将测试数据发送至嵌入式系统1；嵌入式系统1根据测试数据计算生成测试结果。

本发明实施例提供的直流断路器例行试验设备简单易行、操作方便；能够对全桥模块41、机械开关42和供能系统43进行试验；能满足直流断路器工程化研发及工程应用过程中各个阶段的试验要求。

具体地，在一实施例中，上述的待测直流断路器4包括全桥模块41，嵌入式系统1获取用户输入的操作信息，该操作信息包括全桥模块41的类型，测试的试验项目，测试的时间等。根据操作信息向直流低电压输出单元2发送测试控制命令；直流低电压输出单元2根据测试控制命令向全桥模块41发送100V的低电压直流信号；电压电流采集单元3采集全桥模块41在该直流信号下生成的电流及电压，嵌入式系统1根据该电流及电压计算全桥模块41电容值和电阻值，并根据计算得到的电容值和电阻值判断全桥模块41是否满足要求，得到测试结果。例如，该电容值的合格取值范围是10～300μF，该电阻值的合格取值范围是10～300kΩ，当检测计算得到的电容值、电阻值分别处于其各自的合格取值范围内时，则测试结果为正常；否则，判定全桥模块41异常。需要说明的是，上述范围仅是为了举例说明，而并非用以限制本发明，实际应用中，对于电容值、电阻值的合格取值范围可根据实际需要进行调整。

在实际应用中，该嵌入式系统1还可获取试验过程中的最大电压、最大电流和换流时间等试验参数，并进一步根据计算得到的全桥模块41的电容值及电阻值生成试验波形，并进行存储。

具体地，在一实施例中，上述的待测直流断路器4还包括：机械开关42。该嵌入式系统1用于向机械开关42发送开闸指令及合闸指令；直流低电压输出单元2根据测试控制命令向待测直流断路器4发送直流信号，该直流信号为直流100V的低电压；电压电流采集单元3采集的机械开关42在直流信号下执行开闸及合闸操作时生成的电压及电流；嵌入式系统1根据机械开关42在直流信号下执行开闸及合闸操作时生成的电压及电流判断机械开关42的指令执行情况。例如若在向机械开关42发送分闸指令时，检测机械开关42的断口两端的电压，初始状态由于机械开关42处于合闸状态，其断口电压为零，若检测到断口的电压增大为电源电压，则可判断机械开关42已经分闸成功，通过测试电压变化的时间，可以检测机械开关42实现分闸动作延迟，并通过综合控制单元5接收机械开关42的达到分距的信号和分闸位置状态信号，可以判断机械开关42的机械特性是否满足技术规范要求。

在一较佳实施例中，本发明实施例的所述的直流断路器例行试验设备还包括：综合控制单元5，该综合控制单元5用于能够根据试验要求(例如试验项目、试验内容、试品充电时间和试品预期参数等)控制直流低压输出单元2输出的直流信号，并根据该直流信号测试机械开关42的断口分合情况。例如若在向机械开关42发送合闸指令时，通过直流低电压输出单元2向机械开关42的断口施加直流电压，并向机械开关42发送合闸指令，若机械开关42接收到该指令后，其机械操动部分开始动作，则机械开关42的断口电压由原先的电源电压变为零，由此可判断机械开关42合闸成功，并根据电压波形判断其合闸时间、合闸延迟时间和弹跳时间等，最后配合综合控制单元5接收到的机械开关42本体传达的合闸状态信号，综合判断机械开关42的合闸机械特性参数是否满足技术规范要求。

进一步地，综合控制单元5还用于与机械开关42进行通信，该综合控制单元5与机械开关42可具体按照IEC 60044-8协议进行通信，通过该通信过程测试机械开关42的断口耐压达到分距要求的时间、回弹时间及合闸到位时间。

在一较佳实施例中，本发明实施例的直流断路器例行试验设备还包括：供能输出单元6，用于为待测直流断路器4的全桥模块41提供电能，全桥模块41将此电压变换为内部电压，开始工作，通过嵌入式系统1调节供能输出单元6输出的电压范围，检测全桥子模块41的供电电压，判断电压是否在要求的技术规范范围之内。具体地，该供能输出单元6为输出电流为30A，电压为2V，频率为20kHz的高频恒流电源。

在具体实施时，该综合控制单元5还用于根据测试控制命令切换全桥模块41的测试回路，以对所述全桥模块进行开通关断试验、电气通路试验和供能输出试验。具体是通过指令动作试验回路中不同高压继电器，使得继电器切入根据试验项目设定的试验电路，从而能够为全桥模块41施加不同的试验电压和电流。从而测试不同试验项目。例如在对全桥模块41进行开通关断试验中，通过综合控制单元5切换不同的高压继电器，实现直流输出电压的极性翻转，从而可以为全桥模块41施加两种不同电压，再根据该试验项目，通过综合控制单元5向全桥模块41发送开通、关断指令，使得全桥模块41能够根据指令动作，从而改变了直流输出端的电压波形，若电压电流采集单元3测试到的电压波形、控制周期和开通关断时间等满足预期设定的要求，则可判定全桥模块41通过该项试验。

在一较佳实施例中，上述的待测直流断路器4还包括：供能系统43；综合控制单元5还用于控制供能输出单元6的输出电流，测试供能系统43的变比、电压及电流。

在一较佳实施例中，本发明实施例的直流断路器例行试验设备还包括触摸显示屏7，用于接收用户选择试验项目及试验参数，生成上述的操作信息，并将操作信息发送至嵌入式系统1，该操作信息主要包括试验开始，试验类别，试验进程，试验结果，紧急触发保护等。

在一较佳实施例中，本发明实施例的直流断路器例行试验设备还包括总电源8，用于提供嵌入式系统1和直流低电压输出单元2的供电电压，该总电源8为具有带隔离的稳压型电源，其输入为220V交流电压，电压波动范围为220V±5％。

在实际应用中，该嵌入式系统1还用于在试验过程中发生异常时执行急停操作，该异常是指直流断路器例行试验设备发生短路、损坏等危险状态，以保护设备和人身安全。

直流断路器例行试验设备还具有过电压、过电流保护功能，可以对直流断路器例行试验设备的各个组成部分进行保护。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种直流断路器例行试验设备，其特征在于，包括：嵌入式系统（1）、直流低电压输出单元（2）、电压电流采集单元（3），其中，

所述嵌入式系统（1）获取用户输入的操作信息，根据所述操作信息向所述直流低电压输出单元（2）发送测试控制命令；

所述直流低电压输出单元（2）根据所述测试控制命令向待测直流断路器（4）发送测试触发激励信号；

所述电压电流采集单元（3）采集所述待测直流断路器（4）在所述测试触发激励信号下生成的测试数据，并将所述测试数据发送至所述嵌入式系统（1）；

所述嵌入式系统（1）根据所述测试数据计算生成测试结果；

所述待测直流断路器（4）包括：机械开关（42）；

所述嵌入式系统（1）还用于向所述机械开关（42）发送开闸指令及合闸指令；

所述直流低电压输出单元（2）根据所述测试控制命令向待测直流断路器（4）发送的所述测试触发激励信号为直流信号；

所述电压电流采集单元（3）采集的所述测试数据为所述机械开关（42）在所述直流信号下执行开闸及合闸操作时生成的第二电压及第二电流；

所述嵌入式系统（1）根据所述第二电压及第二电流判断所述机械开关（42）的指令执行情况。

2.根据权利要求1所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述待测直流断路器（4）还包括全桥模块（41），

所述直流低电压输出单元（2）根据所述测试控制命令向待测直流断路器试品（4）发送的所述测试触发激励信号为直流信号；

所述电压电流采集单元（3）采集的所述测试数据为所述全桥模块（41）在所述直流信号下生成的第一电流及第一电压；

所述嵌入式系统（1）根据所述第一电流及第一电压计算所述全桥模块（41）的电容值及电阻值，并根据所述电容值及电阻值生成测试结果。

3.根据权利要求2所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述的直流断路器例行试验设备还包括：综合控制单元（5），所述综合控制单元（5）用于控制所述直流低压输出单元（2）输出的直流信号，并根据所述直流信号测试所述机械开关（42）的断口分合情况。

4.根据权利要求3所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述综合控制单元（5）还用于与所述机械开关（42）进行通信，测试所述机械开关（42）断口耐压达到分距要求的时间、回弹时间及合闸到位时间。

5.根据权利要求3所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述直流断路器例行试验设备还包括：供能输出单元（6），用于为所述全桥模块（41）提供电能；所述待测直流断路器（4）还包括：供能系统（43）；

所述综合控制单元（5）还用于控制所述供能输出单元（6）的输出电流，测试所述供能系统（43）的供能磁环变比、输出电压及电流。

6.根据权利要求3所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述综合控制单元（5）还用于根据所述测试控制命令切换所述全桥模块（41）的测试回路，以对所述全桥模块（41）进行开通关断试验、电气通路试验和供能输出试验。

7.根据权利要求1所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述直流断路器例行试验设备还包括触摸显示屏（7），用于接收用户选择试验项目及试验参数，生成所述操作信息，并将所述操作信息发送至所述的嵌入式系统（1）。

8.根据权利要求1所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述直流断路器例行试验设备还包括总电源（8），用于提供所述嵌入式系统（1）和所述直流低电压输出单元（2）的供电电压。

9.根据权利要求1所述的直流断路器例行试验设备，其特征在于，所述嵌入式系统（1）还用于在试验过程中发生异常时执行急停操作。