CN108845251A - 双工位刀闸的gis组合电器综合测试仪器及测试方法 - Google Patents

Abstract

双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器及测试方法。GIS组合电器的动特性，接触电阻测试，不能直接使用普通的测试仪器测试，需要两种专用仪器测试，分合闸电压测试也需要单独的仪器进行。本发明组成包括：测试采样部（11）和分析处理部，所述的测试采样部包括电压传感器（9）、恒流源（10）和装置开关（12），所述的恒流源与所述的装置开关串联，所述的电压传感器与所述的恒流源和所述的装置开关组成的串联电路并联，GIS组合电器（7）的两个双工位刀闸（3）的接地侧静触头（3‑3）分别通过接地带（5）与大地和所述的测试采样部的测试线（13）电连接。本发明用于双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器及测试方法。

Description

双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器及测试方法

技术领域：

本发明涉及一种双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器及测试方法，属于电气设备测量技术领域。

背景技术：

目前，公知的带双工位刀闸的GIS组合电器的动特性，接触电阻测试，不能直接使用普通的测试仪器测试，需要两种专用仪器测试，分合闸电压测试也需要单独的仪器进行，而目前公知的测试仪器只是通过测量回路通断的方法，来证明其动特性，不能真实反映断路器的动作过程，如触头接触不良，动特性，分合闸电压，接触电阻测，分别需要三种仪器三次接线测试。

发明内容：

本发明的目的是解决组合电器的动特性、接触电阻测试和分合闸电压测试均需要单独的仪器进行的问题，提供一种反映断路器的动作过程的双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器及测试方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，其组成包括：测试采样部和分析处理部，所述的测试采样部包括电压传感器、恒流源和装置开关，所述的恒流源与所述的装置开关串联，所述的电压传感器与所述的恒流源和所述的装置开关组成的串联电路并联，GIS组合电器的两个双工位刀闸的接地侧静触头分别通过接地带与大地和所述的测试采样部的测试线电连接。

所述的带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，所述的分析处理部包括微处理器，所述的微处理器分别与键盘、复位电路、存储器、通讯接口、打印机、显示器、断路器分闸电路、电源、断路器合闸电路电连接，所述的电源分别与所述的断路器分闸电路和所述的断路器合闸电路电连接。

所述的带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，所述的恒流源输出电流为200A。

一种双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器的测试方法，该方法包括如下步骤：

（1）GIS组合电器合闸接触电阻和动特性测试：

断路器停电后，其两侧的双工位刀闸处于接地状态，即双工位刀闸动触头与双工位刀闸接地侧静触头连接，断路器触头通过接地带与大地相连，将测试采样部与设备间通过测试线连接，将电流传感器安装到测试采样部的连接线连接点至接地带产生的连接点至设备间，用来测量通过断路器触头的电流，此时的等效电路为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联，断路器在分合闸过程中断路器触头间的接触电阻是变化的，断路器合闸时，动触头向静触头快速移动，合闸开始到合闸后，接触电阻由R₀向R₁变化，此时R₀为大地的等效电阻，R₁为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联值，接触电阻从建立到稳定的变化过程，即从t₀到t₁变化这段时间，即为断路器合闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期度；

（2）GIS组合电器分闸动特性测试：

断路器分闸时，动触头向静触头相反方向快速移动，分闸开始到分闸后，接触电阻由R₁向R₀变化，此时R₀为大地的等效电阻，R₁为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联值，即从t₁到t₀变化这段时间，即为断路器分闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期度；

(3) GIS组合电器合闸电压测试：

将测试采样部与设备间的测试线拆除，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器合闸电路，断路器合闸电路启动合闸线圈HQ，断路器实现合闸，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器合闸电路，断路器合闸电路启动合闸线圈HQ，断路器不合闸，验证断路器合闸电压合格；

（4）GIS组合电器分闸电压测试：

将测试采样部与设备间的测试线拆除，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器分闸电路，断路器分闸电路启动分闸线圈TQ，断路器实现分闸，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器分闸电路，断路器分闸电路启动合闸线圈TQ，断路器不分闸，验证断路器分闸电压合格。

有益效果：

1.本发明通过检定被测电路瞬态变化，实际上断路器从分闸到合闸，从合闸到分闸的过程，在测试回路中是从一个稳态到另一个稳态变化的过程，此过程可理解为一个瞬态过程，采用通过分合闸过程中，断路器接触电阻瞬态变化时间的采集，分析处理部对接触电阻信号变化的时间差检测，得到断路器的动作速度，时间等动特性，接触电阻数据。

本发明通过选择不同测试采样部电源断路器分合闸操作电压输出，使用键盘操作断路器的分合闸，验证断路器可在30%-110%额定操作电压下正确动作，在30%额定操作电压以下不动作，整个过程一次性完成，为断路器测试找到了新的测试方法，并且提供了测试仪器，解决了以往三种测试需要三种仪器分三次测试的问题，提高了劳动效率。

本发明设计合理，结构简单，便于操作，可提高劳动效率，提高测试准确程度和工艺水平。

附图说明：

附图1是断路器触头变化示意图；

附图2是普通断路器触头示意图；

附图3是GIS组合电器的双工位刀闸示意图；

附图4是本发明的应用在普通断路器测试接线实施例图；

附图5是本发明应用在普通断路器测试时的等效电路图；

附图6是GIS组合电器测试目标例图；

附图7是本发明应用在GIS组合电器测试接线实施例图

附图8是本发明应用在GIS组合电器测试时的等效电路图；

附图9是本发明的分析处理部原理框图。

图中：1、动触头；2、静触头；3、双工位刀闸；3-1、双工位刀闸动触头；3-2、工作侧静触头；3-3、接地侧静触头；4、接触电阻；5、接地带；6、引出线；7、GIS组合电器；8、电流传感器；9、电压传感器；10、恒流源；11、测试采样部；12、装置开关；13、测试线；14、等效电阻；15、微处理器；16、键盘；17、复位电路；18、存储器；19、通讯接口；20、打印机；21、显示器；22、断路器分闸电路；23、电源；24、断路器合闸电路。

具体实施方式：

实施例1：

一种带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，其组成包括：测试采样部11和分析处理部，所述的测试采样部包括电压传感器9、恒流源10和装置开关12，所述的恒流源与所述的装置开关串联，所述的电压传感器与所述的恒流源和所述的装置开关组成的串联电路并联，GIS组合电器7的两个双工位刀闸3的接地侧静触头3-3分别通过接地带5与大地和所述的测试采样部的测试线13电连接。

实施例2：

根据实施例1所述的带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，所述的分析处理部包括微处理器15，所述的微处理器分别与键盘16、复位电路14、存储器15、通讯接口19、打印机20、显示器21、断路器分闸电路22、电源23、断路器合闸电路24电连接，所述的电源分别与所述的断路器分闸电路和所述的断路器合闸电路电连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，所述的恒流源输出电流为200A。

实施例4：

一种双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器的测试方法，该方法包括如下步骤：

（1）GIS组合电器合闸接触电阻和动特性测试：

断路器停电后，其两侧的双工位刀闸处于接地状态，即双工位刀闸动触头与双工位刀闸接地侧静触头连接，断路器触头通过接地带与大地相连，将测试采样部与设备间通过测试线连接，将电流传感器8安装到测试采样部的连接线连接点至接地带产生的连接点至设备间，电流传感器为开口型电流传感器，且此传感器不集成在采样分析部箱体内部，单独通过引线连接到分析处理部的微处理器，用来测量通过断路器触头的电流，电流传感器测得电流为接触电阻所在的支路的电流，只有断路器合闸时，才会产生电流，而分闸时，不产生电流，测试计算过程与大地等效电阻流过的电流无关，此时的等效电路为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联，断路器在分合闸过程中断路器触头间的接触电阻是变化的，断路器合闸时，动触头向静触头快速移动，合闸开始到合闸后，接触电阻4由R₀向R₁变化，此时R₀为大地的等效电阻14，R₁为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联值，接触电阻从建立到稳定的变化过程，即从t₀到t₁变化这段时间，即为断路器合闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期度；

（2）GIS组合电器分闸动特性测试：

断路器分闸时，动触头向静触头相反方向快速移动，分闸开始到分闸后，接触电阻由R₁向R₀变化，此时R₀为大地的等效电阻，R₁为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联值，即从t₁到t₀变化这段时间，即为断路器分闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期度；

(3) GIS组合电器合闸电压测试：

将测试采样部与设备间的测试线拆除，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器合闸电路，断路器合闸电路启动合闸线圈HQ，断路器实现合闸，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器合闸电路，断路器合闸电路启动合闸线圈HQ，断路器不合闸，验证断路器合闸电压合格；

（4）GIS组合电器分闸电压测试：

将测试采样部与设备间的测试线拆除，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器分闸电路，断路器分闸电路启动分闸线圈TQ，断路器实现分闸，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器分闸电路，断路器分闸电路启动合闸线圈TQ，断路器不分闸，验证断路器分闸电压合格。

测试采样部，用来连接断路器回路，作为测试的主要组成部分；

测试采样部与分析处理部之间通过电流传感器，电压传感器输出电连接；

恒流源，用来作为测试的电源，为减小体积，选用大电流高频电源，

进一步地，恒流源输出电流为200A；

电流传感器，用来测量被测回路的电流，输出端与微处理器的输入端电连接，

进一步的，电流传感器为开口型，方便安装在测试回路上；

电压传感器，用来测量被测断口两端的电压，输出端与微处理器的输入端电连接；

装置开关，用于控制装置电源加载，启动关闭装置；

测试线，用来将测试采样部与被测回路之间进行电连接；

分析处理部用来对测试过程进行分析计算，输出结果；

通过对测试回路瞬态变化时间的采集计算，得出断路器动作过程所使用的时间，与预先设定的该类设备的标准值进行分析对比，得出合格与否的结论；

存储器，为数据存储的介质，负责保存测试数据；

通讯接口，用来与计算机等设备通讯，传输测试数据；

复位电路，每次测试结束后，将分析系统复位，准备下一次测试，

进一步地，设置手动强制复位，在分析处理部死机的特殊情况下使用；

打印机，用来将测试结果进行打印留存；

键盘，用来设置数据，选择设备型号，控制打印输出，启动被试设备操作等；

显示器，用来显示测试结果等；

电源，分别为GIS组合电器操作和分析处理部提供工作电能，断路器分合闸操作电压满足25%-110%额定操作电压，且连续可调，测试采样部所需电压与微处理器规定电压保持一致；

GIS组合电器合闸模块，与断路器合闸线圈HQ电连接，得到指令后，将断路器合闸；

GIS组合电器分闸模块，与断路器分闸线圈TQ电连接，得到指令后，将断路器分闸。

在图1，图4，图5所示的普通断路器测试实施例中，断路器在分合闸过程中断路器触头间的接触电阻4是变化的，断路器合闸时，动触头1向静触头2快速移动，合闸开始到合闸后，接触电阻由R₀向R₁变化，接触电阻4从建立到稳定的变化过程，即从t₀到t₁变化这段时间，即为断路器合闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期的时间差；反之，断路器分闸时，动触头1向静触头2相反方向快速移动，分闸开始到分闸后，接触电阻4由R₁向R₀变化，接触电阻4从稳定到消失的变化过程，即从t₁到t₀变化这段时间，即为断路器分闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期的时间差。上述过程中测得的R₁即为所需测试的接触电阻。通过选择不同测试采样部电源23的断路器分合闸操作电压输出，使用键盘16操作断路器的分合闸，验证断路器可在30%-110%额定操作电压下正确动作，在30%额定操作电压以下断路器不动作。

图9为分析处理部，当测试采样部11接线完毕，闭合装置开关12后，操作键盘16启动微处理器15，断路器分闸模块22或断路器合闸模块24，处理器15得到电流传感器8和电压传感器9送来的信号，自动计算接触电阻4的变化情况，并自动对变化过程计时。

如图4，结合图5，所示实施例中，断路器合闸接触电阻和动特性测试，

操作键盘16启动微处理器15和断路器合闸模块24，处理器15得到电流传感器8和电压传感器9送来的信号，自动计算接触电阻4的变化情况，此过程中R₀为0，测得R₁，R₁- R₀为接触电阻，R₁即为接触电阻4，并自动对变化过程计时，变化时间由t₀向t₁转化，t₁- t₀=t，t即为断路器的合闸时间，断路器三相合闸时间差即为三相合闸同期度。

如图4，结合图5，所示实施例中，普通断路器分闸动特性测试，

操作键盘16启动微处理器15和断路器分闸模块22，处理器15得到电流传感器8和电压传感器9送来的信号，自动计算接触电阻4的变化情况，此过程中R₁向R₀转化，并自动对变化过程计时，变化时间由t₁向t₀转化，丨t₁- t₀丨=t，t即为断路器的分闸时间，断路器三相分闸时间差即为三相分闸同期度。

如图4，结合图5，所示实施例中，普通断路器合闸电压测试，

此测试只需要分析处理部工作，故可将测试采样部11与设备间的测试线13拆除，将测试采样部电源23的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘16启动微处理器15和断路器合闸模块24，合闸模块24启动合闸线圈HQ，断路器实现合闸；将测试采样部电源22的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘16启动微处理器15和断路器合闸模块24，合闸模块24启动合闸线圈HQ，断路器不合闸，验证断路器合闸电压合格。

如图4，结合图5，所示实施例中，普通断路器分闸电压测试，

此测试只需要分析处理部工作，故可将测试采样部11与设备间的测试线13拆除，将测试采样部电源23的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘16启动微处理器15和断路器分闸模块22，分闸模块22启动分闸线圈TQ，断路器实现分闸；将测试采样部电源23的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘16启动微处理器15和断路器分闸模块22，分闸模块22启动合闸线圈TQ，断路器不分闸，验证断路器分闸电压合格。

在图1，图7，图8所示的GIS组合电器测试实施例中，断路器停电后，其两侧的双工位刀闸3处于接地状态，即双工位刀闸动触头3-1与双工位刀闸接地侧静触头3-3连接，断路器触头通过接地带5与大地相连，将测试采样部11与设备间通过测试线13连接，将电流传感器8安装到测试采样部11的连接线13连接点至接地带5产生的连接点至设备间，用来测量通过断路器触头的电流，此时的等效电路为组合电器的接触电阻4与大地的等效电阻14并联，使用普通测试仪器无法分辨断路器的位置，无论断路器处于何种位置，普通仪器均显示为合位。断路器在分合闸过程中断路器触头间的接触电阻4是变化的，断路器合闸时，动触头1向静触头2快速移动，合闸开始到合闸后，接触电阻4由R₀向R₁变化，此时R₀为大地的等效电阻14，R₁为组合电器的接触电阻4与大地的等效电阻14并联值，接触电阻4从建立到稳定的变化过程，即从t₀到t₁变化这段时间，即为断路器合闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期的时间差；反之，断路器分闸时，动触头1向静触头2相反方向快速移动，分闸开始到分闸后，接触电阻4由R₁向R₀变化，此时R₀为大地的等效电阻14，R₁为组合电器的接触电阻4与大地的等效电阻14并联值，即从t₁到t₀变化这段时间，即为断路器分闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期的时间差。上述过程中测得的R₁即为所需测试的接触电阻4。通过选择不同测试采样部电源23的断路器分合闸操作电压输出，使用键盘16操作断路器的分合闸，验证断路器可在30%-110%额定操作电压下正确动作，在30%额定操作电压以下断路器不动作。

图9为分析处理部，当测试采样部11接线完毕，闭合装置开关12后，操作键盘16启动微处理器15，断路器分闸模块22或断路器合闸模块24，处理器15得到电流传感器8和电压传感器9送来的信号，自动计算接触电阻4的变化情况，并自动对变化过程计时。

Claims (4)

1.一种带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，其组成包括：测试采样部和分析处理部，其特征是：所述的测试采样部包括电压传感器、恒流源和装置开关，所述的恒流源与所述的装置开关串联，所述的电压传感器与所述的恒流源和所述的装置开关组成的串联电路并联，GIS组合电器的两个双工位刀闸的接地侧静触头分别通过接地带与大地和所述的测试采样部的测试线电连接。

2.根据权利要求1所述的带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，其特征是：所述的分析处理部包括微处理器，所述的微处理器分别与键盘、复位电路、存储器、通讯接口、打印机、显示器、断路器分闸电路、电源、断路器合闸电路电连接，所述的电源分别与所述的断路器分闸电路和所述的断路器合闸电路电连接。

3.根据权利要求1或2所述的带双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器，其特征是：所述的恒流源输出电流为200A。

4.一种权利要求1-3之一所述的双工位刀闸的GIS组合电器综合测试仪器的测试方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

（1）GIS组合电器合闸接触电阻和动特性测试：

断路器停电后，其两侧的双工位刀闸处于接地状态，即双工位刀闸动触头与双工位刀闸接地侧静触头连接，断路器触头通过接地带与大地相连，将测试采样部与设备间通过测试线连接，将电流传感器安装到测试采样部的连接线连接点至接地带产生的连接点至设备间，用来测量通过断路器触头的电流，此时的等效电路为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联，断路器在分合闸过程中断路器触头间的接触电阻是变化的，断路器合闸时，动触头向静触头快速移动，合闸开始到合闸后，接触电阻由R₀向R₁变化，此时R₀为大地的等效电阻，R₁为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联值，接触电阻从建立到稳定的变化过程，即从t₀到t₁变化这段时间，即为断路器合闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期度；

（2）GIS组合电器分闸动特性测试：

断路器分闸时，动触头向静触头相反方向快速移动，分闸开始到分闸后，接触电阻由R₁向R₀变化，此时R₀为大地的等效电阻，R₁为组合电器的接触电阻与大地的等效电阻并联值，即从t₁到t₀变化这段时间，即为断路器分闸的时间，三相动作的时间差即为三相合闸同期度；

(3) GIS组合电器合闸电压测试：

将测试采样部与设备间的测试线拆除，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器合闸电路，断路器合闸电路启动合闸线圈HQ，断路器实现合闸，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器合闸电路，断路器合闸电路启动合闸线圈HQ，断路器不合闸，验证断路器合闸电压合格；

（4）GIS组合电器分闸电压测试：

将测试采样部与设备间的测试线拆除，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到30%-110%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器分闸电路，断路器分闸电路启动分闸线圈TQ，断路器实现分闸，将测试采样部电源的断路器分合闸操作电压输出调整到低于30%额定操作电压，操作键盘启动微处理器和断路器分闸电路，断路器分闸电路启动合闸线圈TQ，断路器不分闸，验证断路器分闸电压合格。