CN109471022A - 电力设备试验检测系统及其试验检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力设备试验检测系统，解决了现有技术的不足，包括高压领域保护装置、电力试验接地智能预警装置、电力设备性能检测装置和计算机，所述电力试验接地智能预警装置的电源输入口与电源连接，所述电力试验接地智能预警装置的电源输出口与高压领域保护装置的电源端、电力设备性能检测装置的电源端以及计算机的电源端电连接，所述电力设备性能检测装置的检测端与被检的电力设备电连接，所述电力设备性能检测装置的输出端与所述计算机电连接，所述高压领域保护装置配置在高压试验区域的外侧，所述电力设备性能检测装置配置在高压试验区域内。

Description

电力设备试验检测系统及其试验检测方法

技术领域

本发明涉及电力行业安全管理技术领域，特别涉及电力设备试验检测系统及其试验检测方法。

背景技术

输变电设备运维人员要定期对设备、电缆进行耐压或局部放电等高压试验，在试验过程中会产生42Kv、95kV等高电压，试验环境相对复杂，非工作人员可能误入试验区域造成人身伤害，试验人员可能由于在试验过程中因为设备放电闪烁、更改接线、更改设备状态等原因在没有切断试验电源的情况下进入试验区域，进而造成对试验人员的人身伤害，早期进行高压试验时围栏有伸缩带或线绳，由于不能报警和自动断电功能，可能导致相关人员误入带电高压试验区域，造成重大安全事故和生命财产损失。

电力检修试验过程中，可靠的试验接地是实验数据准确和人生设备安全的必要保证。变电站要定期对变压器、互感器、电缆等电力设备进行耐压或者局部放电的高压试验，试验的所有仪器设备都必须可靠接地，以保障人身安全。现有的电力试验接地预警装置均通过测量接地回路电阻是否超出阈值设定来判断接地是否合格，所以测量接地回路电阻的准确度和测量速度成为该预警装置的核心问题。

电力设备中，高压断路器是重要的保护与控制设备，其可靠性直接影响到整个电力系统的安全稳定运行，断路器在进行分合闸时，高压电弧会对断路器特性产生一定影响，久而久之会使得高压断路器的分合闸性能产生负面影响，为电网的安全埋下隐患，输变电设备运维人员需要定期对高压断路器进行检测，以确保断路器良好的工作状态。断路器的分合闸操作线圈的性能将会直接影响到断路器的响应和动作性能，测量操作线圈的直流电阻可以反映出断路器性能的好坏。以往的做法都是直接用万用表在操作端子上进行测量，但由于但大部分分合闸线圈回路中存在整流器、开关管理等元器件，而万用表的输出电压很低，导致测量结果不准确。而分合闸操作线圈一般是密封于断路器内，必须将断路器面板拆开后才能实现，这要求操作人员熟悉高压开关内部工作原理，对拆装的结构十分了解，不仅费时费力，而且风险很大。因此，需要设计一种准确测量断路器的分合闸操作线圈直流电阻的装置和方法，并对高压断路器的分合闸性能进行判定。

中国专利授权公告号CN 103760489 B，授权公告日2017年05月24日，公开了一种高压断路器智能检测装置，它包括一通过采样变换模块连接有专用航空插头的CPU模块，所述的专用航空插头与断路器二次插件连接在一起，其一端包括两路分别通过一电阻测量模块、电源变换模块与电源输出模块连接的回路和一路直接与电源输出模块连接的回路，并由电阻测量模块测试断路器二次回路电阻，由电源变换模块将电源输出模块的交流220V电压变换成220V和110V两种直流电源输出作为断路器的分、合闸直流电源；所述的CPU模块通过所述专用航空插头对电源输出模块通过电源变换模块向断路器的分、合闸的电源输出进行控制以及通过采样变换模块对储能电机电流进行检测控制，以测试电机储能时间，同时通过所述专用航空插头对电阻测量模块测试到的断路器二次回路电阻进行计算；它具有结构简单、易携带、操作方便、通用性强等特点。但是，上述专利中的装置在测量操作线圈直流电阻的方法为：电阻很大时，保持恒压，通过测量采样电流计算出断路器合闸状态的二次回路电阻；电阻很小时，通过一个限流电阻，使得电流保持在一个恒定值0.5A，通过测量采样电压，计算出断路器分闸状态的二次回路电阻，上述方法为一种静态的、准确度低的测量方法，无法精准的测量分合闸操作线圈的直流电阻，因此需要设计一种高精度测量高压断路器分合闸操作线圈直流电阻的装置，并对高压断路器的分合闸性能进行判定。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在无法精准的测量分合闸操作线圈的直流电阻的问题，提供了一种在实现电力试验高压区域的立体保护、在提高测量回路电阻的测量准确度和测量效率基础上还能高精度测量高压断路器分合闸操作线圈直流电阻的电力设备试验检测系统及其试验检测方法。

发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电力设备试验检测系统，包括高压领域保护装置、电力试验接地智能预警装置、电力设备性能检测装置和计算机，所述电力试验接地智能预警装置的电源输入口与电源连接，所述电力试验接地智能预警装置的电源输出口与高压领域保护装置的电源端、电力设备性能检测装置的电源端以及计算机的电源端电连接，所述电力设备性能检测装置的检测端与被检的电力设备电连接，所述电力设备性能检测装置的输出端与所述计算机电连接，所述高压领域保护装置配置在高压试验区域的外侧，所述电力设备性能检测装置配置在高压保护区内。本发明主要配置的电力设备性能检测装置为高压断路器分合闸性能检测装置；也可以配置例如：高低压开关耐久性检测装置、接触器导电性检测装置等各种电力设备性能检测装置，高低压开关耐久性检测装置、接触器导电性检测装置等装置相对简单，因此，本发明中以高压断路器分合闸性能检测装置作为此上位概念的代表性装置。

作为优选，所述电力设备性能检测装置至少包括高压断路器分合闸性能检测装置，所述高压断路器分合闸性能检测装置包括电压测量模块、电流测量模块和数据接口模块、处理器模块、电源输入模块、电源变换模块、显示模块和报警模块，

电压测量模块、电流测量模块和数据接口模块、电源变换模块、显示模块和报警模块均与处理器模块电连接，

电力试验接地智能预警装置的输出端通过电源输入模块输入到电源变换模块，电源变换模块将电源电压变换成适合被测高压断路器的电压并为高压断路器供电，电源变换模块与高压断路器二次插件连接在一起，当处理器模块判定高压断路器分合闸异常时控制报警模块开始工作，所述电压测量模块与高压断路器驱动电路的电源两端相连，包括电信号衰减器、滤波器、AD转换器和数字隔离器，高压断路器的驱动电压经过信号衰减器衰减为小信号后通过滤波器进行处理，再依次经过AD转换器和数字隔离器后将数字信号传输至处理器模块；

所述电流测量模块为霍尔传感器，位于高压断路器驱动电路中，所获取的电流信号传输至处理器模块；

所述处理器模块通过数据接口模块与计算机电连接。

该电压测量模块属于直测式电压测量，虽然对于瞬间电压测量的灵敏度不高，但是能够准确测量某一时间端的平均电压。该电流测量模块属于间接测量方式，使用灵敏度高的霍尔传感器测量瞬间电流。所得的电压值平均值和电流瞬间值满足线性拟合的需要，为高压断路器分合闸性能的判定提供数据支持。

作为优选，所述高压断路器分合闸性能检测装置还包括声音采集模块，所述声音采集模块用于获取高压断路器分合闸时的音频信号，通过比对所获取的分合闸音频信号与正常分合闸音频信号数据库对比，所述数据库存储于处理器模块中，对比的参数为音频幅宽、中心音频频率和中心音频响度，当音频幅宽变化超过10％或者中心音频频率偏离设定频率超过5％或者中心音频响度变化超过10％时，处理器模块判定高压断路器异常；所述声音采集模块为电容话筒；所述霍尔传感器为磁平衡式电流传感器，其响应时间≤5μs，跟踪速度di/dt≥50Aμs。

电容话筒的好处在于：频率特性好，在音频范围内幅频特性曲线平坦，这一点优于动圈话筒，并且无方向性，而且灵敏度高，噪声小，音色柔和，输出信号电平比较大，失真小，瞬态响应性能好。电容话筒尤其适用于获取共享单车的运行杂音，并以此来判断共享单车的故障。

作为优选，该装置还包括声音采集模块，所述声音采集模块用于获取高压断路器分合闸时的音频信号，通过比对所获取的分合闸音频信号与正常分合闸音频信号数据库对比，所述数据库存储于处理器模块中，对比的参数为音频幅宽、中心音频频率和中心音频响度，当音频幅宽变化超过10％或者中心音频频率偏离设定频率超过5％或者中心音频响度变化超过10％时，处理器模块判定高压断路器异常。

作为优选，所述高压领域保护装置包括高压保护主控装置和若干个高压保护围栏装置，所述高压保护主控装置包括高压保护主控处理器模块、高压保护无线模块、高压保护断电模块和高压保护语音模块，所述若干个高压保护围栏装置围成封闭的高压试验区域并受控于所述高压保护主控装置，所述主高压保护控装置与所述若干个高压保护围栏装置通过无线通信连接，当有人闯入高压试验区域时，所述高压保护围栏装置向所述高压保护主控装置发送无线电信号，所述高压保护主控装置接收到无线电信号后进行报警并切断高压电源，所述高压保护围栏装置包括柱体外壳、保护围栏无线单元、保护围栏处理器单元、保护围栏信号光发射单元和保护围栏信号光接收单元，所述保护围栏无线单元、保护围栏信号光发射单元和保护围栏信号光接收单元均与保护围栏处理器单元电连接，所述保护围栏信号光发射单元包括若干个信号光发射口，所述保护围栏信号光接收单元包括若干个信号光接收口，所述柱体外壳的柱身上自上而下分布着若干个环绕柱身的滑动带，所述滑动带为柱体外壳的柱身上带有带状卡槽的圆周带，所述卡槽内分布有一个保护围栏信号光发射口和一个保护围栏信号光接收口，所述保护围栏信号光发射口和所述保护围栏信号光接收口均与卡槽配合并在带状卡槽内滑动；

设定所述高压保护围栏装置的数目为N，并且N≥3，则所述柱体外壳上从上到下依次分布着至少N-1个滑动带，每一个滑动带分别分布在柱体外壳的对应高度上；

所述保护围栏信号光发射单元包括红外半导体激光二极管，所述保护围栏信号光接收单元包括光电二极管。高度不同的信号光发射口和信号光接收口形成立体交叉的信号光虚拟围栏，从而可以发现不同高度的侵入物体，增大了保护范围，提高了安全系数。使用盖板下方的长周期光纤光栅作为压力传感器，由于长周期光纤光栅灵敏度高，可以减少反应报警时间，并增加该保护装置的灵敏度。

作为优选，所述高压领域保护装置还包括高压保护压力检测装置，所述高压保护压力检测装置包括激光器、光纤、长周期光纤光栅、盖板和光谱仪，所述激光器发出的激光通过光纤被光谱仪接收，所述长周期光纤光栅布置于高压试验区域边界的地面上并且熔接在两个围栏装置之间的光纤上，所述盖板用于覆盖在所述长周期光纤光栅上，用于保护长周期光纤光栅和扩大压力感应范围，所述光谱仪与高压保护主控处理器模块电连接，当所述光谱仪检测到长周期光纤光栅的透射带阻光谱的中心波长移动超过5nm时，高压保护主控处理器模块判定有人员非法闯入高压试验区域并进行报警和切断高压电。

作为优选，电力试验接地智能预警装置包括预警装置处理器模块、预警装置接地电阻测量模块、预警装置继电器输出模块、预警装置语音提示模块、预警装置显示模块、预警装置控制按键、预警装置调试接口、输出电源闸刀、预警装置辅助电源变压器、预警装置漏电保护断路器、电源输出口和电源输入口，电源依次经过电源输入口、输出电源闸刀和预警装置漏电保护断路器连接到电源输出口，电源依次经过电源输入口和预警装置辅助电源变压器为预警装置处理器模块供电，预警装置接地电阻测量模块、预警装置继电器输出模块、语预警装置音提示模块、预警装置显示模块、预警装置控制按键和预警装置调试接口均与预警装置处理器模块连接，当预警装置接地电阻检测模块测得的接地电阻值大于设定阈值时，预警装置处理器模块通过控制预警装置继电器输出模块来使得预警装置漏电保护断路器断开电源输出，所述预警装置接地电阻测量模块包括预警装置恒流源测量单元和预警装置恒压源测量单元，所述预警装置恒流源测量单元包括恒流源、电压测量子单元和模数转换器AD7705，所述恒流源接入接地回路，所述电压测量子单元用于测量接地回路两端电压并将电压信号传输至数模转换器AD7705中，所述数模转换器AD7705将电压信号通过内部的可编程增益放大器进行信号放大后进行AD转换；所述预警装置恒压源检测单元包括恒压源和霍尔传感器，所述恒压源接入接地回路，所述霍尔传感器位于接地回路中并将所采集的电流信号传输至预警装置处理器模块。本发明，对数模转换器AD7705的增益通道进行设置，使得阈值周围的接地回路电阻测量更加精准，同时降低了远离阈值的接地电阻的电阻测量精度，提高了转换器整体测量效率，并增加了恒压源测量单元，从而提高了电力试验中接地保护的可靠性。

一种电力设备试验检测方法，适用于如上所述的电力设备试验检测系统，包括以下步骤：

步骤一：启动电力试验接地智能预警装置，执行接地回路电阻测量子步骤；

步骤二：启动高压领域保护装置，执行电力试验高压区域保护子步骤，实现电力试验高压区域的保护；

步骤三：启动电力设备性能检测装置，执行电力设备性能检测，并将检测数据传输至计算机；

步骤四：完成电力设备性能检测。

作为优选，所述电力设备性能检测包括高压断路器分合闸性能检测子步骤，高压断路器分合闸性能检测子步骤包括：

S1：开启分闸电源开关，设定电流i的采集频率为5μs采集一次，分闸时高压断路器驱动电路的电流先快速增大，然后进入平稳区，最后快速下降；

S2：将S1中采集的电流值导出电流上升阶段的电流值导出至计算机，并在matlab中将每个时间点对应的电流值标注在横坐标为分闸动作时间t、纵坐标为电路器电流i的直角坐标系内；

S3：使用上升电流的理论变化曲线作为拟合曲线对步骤S2所得的直角坐标系中的电流点进行线性拟合，其中a为操作线圈电感常数，b为归一化常数，R为操作线圈直流电阻，b＝u₀/R₀，其中u₀为电压检测模块在电流平稳阶段测得的电压平均值，R₀为操作线圈的出厂电阻，通过拟合进而求得R；

S4：将计算机中拟合电流变化曲线和求得的操作线圈直流电阻R通过数据接口模块导入到处理器模块中，处理器模块计算拟合电流变化曲线和该高压断路器的出厂电流变化曲线之间的相关系数ρ；

S5：当操作线圈直流电阻R超出所设定R的合格范围时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能异常；当ρ≥0.85时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能良好，当0.65≤ρ＜0.85时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能一般，当ρ＜0.65时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能异常。

作为优选，所述接地回路电阻测量子步骤如下：

恒流源测量单元和恒压源测量单元在每一个测量接地电阻周期内交替工作，其中恒压源测量单元作为容余电阻测量，在恒流源测量单元测量失误时向预警装置处理器模块传输电阻测量结果，当接地电阻超过阈值时通过预警装置漏电保护断路器时切断电源输出，接地电阻测量模块的工作周期设为80ms，其中恒流源测量单元工作60ms，恒压源测量单元工作20ms，恒压源作为补充测量方式增加了测量接地电阻的稳定性；

设定接地电阻的阈值电阻B为0.2Ω，数模转换器AD7705的设置方法如下：

Sa1：将数模转换器AD7705划分为5个增益放大通道，第一增益通道用于0～0.15Ω阻值范围的电压信号放大，第二增益通道用于0.15～0.25Ω阻值范围的电压信号放大，第三增益通道用于0.25～2Ω阻值范围的电压信号放大，第四增益通道用于2～5Ω阻值范围的电压信号放大，第五增益通道用于5Ω以上阻值的电压信号放大；

Sa2：其中第二增益通道服务的阻值范围为(0.5B，1.5B)，该增益通道在设置增益倍数时，使得电压信号放大到接近模数转换器的满标度电压，使得该阻值范围的阻值测量最为精准；

Sa3：将与第二增益通道紧邻的第一增益通道和第三增益通道的电压信号放大到80％的数模转换器满标度电压的大小；

Sa4：将第四增益通道的电压信号放大到60％的数模转换器满标度电压的大小；

Sa5：将第五增益通道的电压信号放大到50％的数模转换器满标度电压的大小。

作为优选，所述电力试验高压区域保护子步骤包括：

Sb1：做出高压试验区域的图形，并根据图形的形状确定包含该高压试验区域的多边形，并在上述多边形的顶点处通过伸缩杆装置固定围栏装置，并将所有围栏装置的高度调整到一致，其中设定围栏装置的数目为N；

Sb2：将任意一个围栏装置与其他N-1个围栏使用信号光作为连接，通过旋转滑动带里自由滑动的信号光发射口和信号光接收口，将每个围栏装置上每个滑动带内的信号光发射口与其它围栏装置上相同高度的信号光接收口进行对准，进而形成立体交叉的探测网络；

Sb3：将压力检测装置的光纤环绕布置在N边形高压试验区域的边上，并在每个边上的长周期光栅上放置盖板。

本发明的实质性效果：使用的电压测量模块和电流测量模块所测的电压值平均值和电流瞬间值满足线性拟合的需要，并通过线性拟合的方式更加准确地获取高压断路器分合闸操作线圈的阻值，并通过拟合曲线、线圈阻值以及分合闸音频信号综合判断分合闸动作性能的好坏。通过使用一种柱体外壳上自上而下分布着若干个滑动带的围栏装置，并将信号光发射口和信号光接收口设于滑动带中，从而形成高度不同的立体的高压试验保护区域，并增加了使用长周期光纤光栅作为传感器的压力检测装置，提高了电力试验区域保护装置的可靠性和灵敏度。达到了，在实现电力试验高压区域的立体保护、在提高测量回路电阻的测量准确度和测量效率基础上还能高精度测量高压断路器分合闸操作线圈直流电阻的发明目的。

附图说明

图1为检测高压断路器分合闸性能的装置连接示意图；

图2为高压断路器分闸操作电流曲线图；

图3为用于电力试验高压区域的保护装置的围栏装置的结构示意图；

图4为用于电力试验高压区域的保护装置的俯视示意图；

图5为电力试验接地智能预警装置的电路示意图。

图中：1、处理器模块，2、电压测量模块，3、电流测量模块，4、电源变换模块，5、电源输入模块，6、数据接口模块，7、显示模块，8、声音采集模块，9、报警模块；a1、信号光发射口，a2、信号光接收口，a3、滑动带，a4、柱体外壳，a5、保护围栏无线单元，a6、高压保护主控装置，a7、高压保护围栏装置，a8、高压试验区域，b1、预警装置处理器模块，b2、预警装置接地电阻测量模块，b3、预警装置继电器输出模块，b4、预警装置语音提示模块，b5、预警装置显示模块，b6、预警装置控制按键，b7、预警装置调试接口，b8、输出电源闸刀，b9、预警装置辅助电源变压器，b10、预警装置漏电保护断路器，b11、电源输出口，b12、电源输入口。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

一种电力设备试验检测系统(参见附图1、附图2附图3附图4和附图5)，包括高压领域保护装置、电力试验接地智能预警装置、电力设备性能检测装置和计算机，所述电力试验接地智能预警装置的电源输入口与电源连接，所述电力试验接地智能预警装置的电源输出口与高压领域保护装置的电源端、电力设备性能检测装置的电源端以及计算机的电源端电连接，所述电力设备性能检测装置的检测端与被检的电力设备电连接，所述电力设备性能检测装置的输出端与所述计算机电连接，所述高压领域保护装置配置在高压试验区域a8的外侧，所述电力设备性能检测装置配置在高压试验区域内。

所述电力设备性能检测装置至少包括高压断路器分合闸性能检测装置，

所述高压断路器分合闸性能检测装置包括电压测量模块2、电流测量模块3和数据接口模块6、处理器模块1、电源输入模块5、电源变换模块4、显示模块7和报警模块9，

电压测量模块、电流测量模块和数据接口模块、电源变换模块、显示模块和报警模块均与处理器模块电连接，

电力试验接地智能预警装置的输出端通过电源输入模块输入到电源变换模块，电源变换模块将电源电压变换成适合被测高压断路器的电压并为高压断路器供电，电源变换模块与高压断路器二次插件连接在一起，当处理器模块判定高压断路器分合闸异常时控制报警模块开始工作，所述电压测量模块与高压断路器驱动电路的电源两端相连，包括电信号衰减器、滤波器、AD转换器和数字隔离器，高压断路器的驱动电压经过信号衰减器衰减为小信号后通过滤波器进行处理，再依次经过AD转换器和数字隔离器后将数字信号传输至处理器模块；

所述电流测量模块为霍尔传感器，位于高压断路器驱动电路中，所获取的电流信号传输至处理器模块；

所述处理器模块通过数据接口模块与计算机电连接。

所述高压断路器分合闸性能检测装置还包括声音采集模块，所述声音采集模块用于获取高压断路器分合闸时的音频信号，通过比对所获取的分合闸音频信号与正常分合闸音频信号数据库对比，所述数据库存储于处理器模块中，对比的参数为音频幅宽、中心音频频率和中心音频响度，当音频幅宽变化超过10％或者中心音频频率偏离设定频率超过5％或者中心音频响度变化超过10％时，处理器模块判定高压断路器异常；所述声音采集模块为电容话筒；

所述霍尔传感器为磁平衡式电流传感器，其响应时间≤5μs，跟踪速度di/dt≥50Aμs。

所述高压领域保护装置包括高压保护主控装置a6和若干个高压保护围栏装置a7，所述高压保护主控装置包括高压保护主控处理器模块、高压保护无线模块、高压保护断电模块和高压保护语音模块，所述若干个高压保护围栏装置围成封闭的高压试验区域并受控于所述高压保护主控装置，所述主高压保护控装置与所述若干个高压保护围栏装置通过无线通信连接，当有人闯入高压试验区域时，所述高压保护围栏装置向所述高压保护主控装置发送无线电信号，所述高压保护主控装置接收到无线电信号后进行报警并切断高压电源，所述高压保护围栏装置包括柱体外壳a4、保护围栏无线单元a5、保护围栏处理器单元、保护围栏信号光发射单元和保护围栏信号光接收单元，所述保护围栏无线单元、保护围栏信号光发射单元和保护围栏信号光接收单元均与保护围栏处理器单元电连接，所述保护围栏信号光发射单元包括若干个信号光发射口a1，所述保护围栏信号光接收单元包括若干个信号光接收口a2，所述柱体外壳的柱身上自上而下分布着若干个环绕柱身的滑动带a3，所述滑动带为柱体外壳的柱身上带有带状卡槽的圆周带，所述卡槽内分布有一个保护围栏信号光发射口和一个保护围栏信号光接收口，所述保护围栏信号光发射口和所述保护围栏信号光接收口均与卡槽配合并在带状卡槽内滑动；

设定所述高压保护围栏装置的数目为N，并且N≥3，则所述柱体外壳上从上到下依次分布着至少N-1个滑动带，每一个滑动带分别分布在柱体外壳的对应高度上；

所述保护围栏信号光发射单元包括红外半导体激光二极管，所述保护围栏信号光接收单元包括光电二极管。

所述高压领域保护装置还包括高压保护压力检测装置，所述高压保护压力检测装置包括激光器、光纤、长周期光纤光栅、盖板和光谱仪，所述激光器发出的激光通过光纤被光谱仪接收，所述长周期光纤光栅布置于高压试验区域边界的地面上并且熔接在两个围栏装置之间的光纤上，所述盖板用于覆盖在所述长周期光纤光栅上，用于保护长周期光纤光栅和扩大压力感应范围，所述光谱仪与高压保护主控处理器模块电连接，当所述光谱仪检测到长周期光纤光栅的透射带阻光谱的中心波长移动超过5nm时，高压保护主控处理器模块判定有人员非法闯入高压试验区域并进行报警和切断高压电。

电力试验接地智能预警装置包括预警装置处理器模块b1、预警装置接地电阻测量模块b2、预警装置继电器输出模块b3、预警装置语音提示模块b4、预警装置显示模块b5、预警装置控制按键b6、预警装置调试接口b7、输出电源闸刀b8、预警装置辅助电源变压器b9、预警装置漏电保护断路器b10、电源输出口b11和电源输入口b12，电源依次经过电源输入口、输出电源闸刀和预警装置漏电保护断路器连接到电源输出口，电源依次经过电源输入口和预警装置辅助电源变压器为预警装置处理器模块供电，预警装置接地电阻测量模块、预警装置继电器输出模块、语预警装置音提示模块、预警装置显示模块、预警装置控制按键和预警装置调试接口均与预警装置处理器模块连接，当预警装置接地电阻检测模块测得的接地电阻值大于设定阈值时，预警装置处理器模块通过控制预警装置继电器输出模块来使得预警装置漏电保护断路器断开电源输出，所述预警装置接地电阻测量模块包括预警装置恒流源测量单元和预警装置恒压源测量单元，所述预警装置恒流源测量单元包括恒流源、电压测量子单元和模数转换器AD7705，所述恒流源接入接地回路，所述电压测量子单元用于测量接地回路两端电压并将电压信号传输至数模转换器AD7705中，所述数模转换器AD7705将电压信号通过内部的可编程增益放大器进行信号放大后进行AD转换；所述预警装置恒压源检测单元包括恒压源和霍尔传感器，所述恒压源接入接地回路，所述霍尔传感器位于接地回路中并将所采集的电流信号传输至预警装置处理器模块。

一种电力设备试验检测方法，适用于如上所述的电力设备试验检测系统，包括以下步骤：步骤一：启动电力试验接地智能预警装置，执行接地回路电阻测量子步骤；所述接地回路电阻测量子步骤如下：

恒流源测量单元和恒压源测量单元在每一个测量接地电阻周期内交替工作，其中恒压源测量单元作为容余电阻测量，在恒流源测量单元测量失误时向预警装置处理器模块传输电阻测量结果，当接地电阻超过阈值时通过预警装置漏电保护断路器时切断电源输出，接地电阻测量模块的工作周期设为80ms，其中恒流源测量单元工作60ms，恒压源测量单元工作20ms，恒压源作为补充测量方式增加了测量接地电阻的稳定性；

设定接地电阻的阈值电阻B为0.2Ω，数模转换器AD7705的设置方法如下：

Sa1：将数模转换器AD7705划分为5个增益放大通道，第一增益通道用于0～0.15Ω阻值范围的电压信号放大，第二增益通道用于0.15～0.25Ω阻值范围的电压信号放大，第三增益通道用于0.25～2Ω阻值范围的电压信号放大，第四增益通道用于2～5Ω阻值范围的电压信号放大，第五增益通道用于5Ω以上阻值的电压信号放大；

Sa2：其中第二增益通道服务的阻值范围为(0.5B，1.5B)，该增益通道在设置增益倍数时，使得电压信号放大到接近模数转换器的满标度电压，使得该阻值范围的阻值测量最为精准；

Sa3：将与第二增益通道紧邻的第一增益通道和第三增益通道的电压信号放大到80％的数模转换器满标度电压的大小；

Sa4：将第四增益通道的电压信号放大到60％的数模转换器满标度电压的大小；

Sa5：将第五增益通道的电压信号放大到50％的数模转换器满标度电压的大小。

步骤二：启动高压领域保护装置，执行电力试验高压区域保护子步骤，实现电力试验高压区域的保护；所述电力试验高压区域保护子步骤包括：

Sb1：做出高压试验区域的图形，并根据图形的形状确定包含该高压试验区域的多边形，并在上述多边形的顶点处通过伸缩杆装置固定围栏装置，并将所有围栏装置的高度调整到一致，其中设定围栏装置的数目为N；

Sb2：将任意一个围栏装置与其他N-1个围栏使用信号光作为连接，通过旋转滑动带里自由滑动的信号光发射口和信号光接收口，将每个围栏装置上每个滑动带内的信号光发射口与其它围栏装置上相同高度的信号光接收口进行对准，进而形成立体交叉的探测网络；

Sb3：将压力检测装置的光纤环绕布置在N边形高压试验区域的边上，并在每个边上的长周期光栅上放置盖板。

步骤三：启动电力设备性能检测装置，执行电力设备性能检测，并将检测数据传输至计算机；

所述电力设备性能检测包括高压断路器分合闸性能检测子步骤，高压断路器分合闸性能检测子步骤包括：

S1：开启分闸电源开关，设定电流i的采集频率为5μs采集一次，分闸时高压断路器驱动电路的电流先快速增大，然后进入平稳区，最后快速下降；

S2：将S1中采集的电流值导出电流上升阶段的电流值导出至计算机，并在matlab中将每个时间点对应的电流值标注在横坐标为分闸动作时间t、纵坐标为电路器电流i的直角坐标系内；

S3：使用上升电流的理论变化曲线作为拟合曲线对步骤S2所得的直角坐标系中的电流点进行线性拟合，其中a为操作线圈电感常数，b为归一化常数，R为操作线圈直流电阻，b＝u₀/R₀，其中u₀为电压检测模块在电流平稳阶段测得的电压平均值，R₀为操作线圈的出厂电阻，通过拟合进而求得R；

S4：将计算机中拟合电流变化曲线和求得的操作线圈直流电阻R通过数据接口模块6导入到处理器模块1中，处理器模块1计算拟合电流变化曲线和该高压断路器的出厂电流变化曲线之间的相关系数ρ；

S5：当操作线圈直流电阻R超出所设定R的合格范围时，处理器模块1判定高压断路器分合闸性能异常；当ρ≥0.85时，处理器模块1判定高压断路器分合闸性能良好，当0.65≤ρ＜0.85时，处理器模块1判定高压断路器分合闸性能一般，当ρ＜0.65时，处理器模块1判定高压断路器分合闸性能异常。

通过分析高压断路器的操作回路，主要是由各种接触器的触点和一个带有铁芯的线圈组成，这个线圈就是分合闸操作线圈，可以将该回路等效为一个电路模型，因为接触器的触点电阻和线路的电阻相对于线圈的直流电阻比较小，可以忽略不计，所以求得上升电流的理论变化曲线其中a为操作线圈电感常数，与线圈电感相关，通过查阅高压断路器使用手册可以获取线圈电感L，则a＝1/L，b为归一化常数，b＝u₀/R₀，其中u₀为电压检测模块在电流平稳阶段测得的电压平均值，R₀为操作线圈的出厂电阻，电压测量模块2所测的电压值平均值满足线性拟合的需要。图2为高压断路器分闸操作电流曲线图，如图2所示，当分闸输出开关合上时，由于线圈电感的作用，电流从B点到C点呈指数上升，然后进入C点到D点的电流平稳期，平稳期电流的平均值为b，经过D点后电流迅速减少为零，分闸动作结束。使用线性拟合的方式测量操作线圈直流电阻的好处在于，充分利用电流测量模块3和电压测量模块2所测得的每一个数据，比带入若干个点数据求电阻的方法要更加准确。

步骤四：发现异常情况之后，记录、报警，完成电力设备性能检测。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，该围栏装置7包括柱体外壳4、无线单元5、处理器单元、信号光发射单元和信号光接收单元，柱体外壳4上设有两个滑动带3，滑动带3中各设有能够在带中自由滑动的信号光发射口1和信号光接收口2，两个围栏装置7形成虚拟围栏时，上滑动带3中的信号光发射口1和信号光接收口2处于同一高度并形成信号光虚拟围栏，下滑动带3中的信号光发射口1和信号光接收口2处于同一高度并形成信号光虚拟围栏。共使用了5个围栏装置7，主控装置6通过无线单元5接收围栏装置7的探测信号并控制围栏装置7，以往的高压试验区域仅仅为五边形的边界，位于某一高度的红外围栏可能不能识别高于或者低于该高度的闯入物，使用柱体外壳4上从上到下依次分布着至少4个滑动带3的围栏装置7，每个围栏装置7与其它围栏装置7形成立体的探测网，该探测网为五角星形状，将五角星内部五边形阴影区域设为高压试验区域8，位于该阴影区域的外围分布有立体交叉的五角星形状探测网，提高了判别非法闯入的准确度。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，还配置有高压断路器特性试验配套装置；高压断路器特性试验配套装置配置有交流220V市电输入接口，带保险丝盒，方便更换的电源输入端、设备的安全接地端，测试时应可靠接地，保障人身安全的接地端、包括分闸操作、合闸操作、合闸闭锁和电机储能共4对输出端子；高压断路器特性试验配套装置将外部直流操作电源转接到综合输出端的对应引脚中，分为分闸和合闸两路输入；然后闭锁电压输出，该电压用于断路器的合闸闭锁。改设备的使用方法如下：将设备的接地端与大地可靠相连；使用专用测试转换线将设备的的合并输出端与断路器二次回路的控制端相连；将外部直流电源与电源箱输入相连；插上电源线，打开电源开关，操作断路器分闸、合闸、储能；试验完成，依次拆去电源线、外部直流电源输入线、综合输出线和接地线。

以上所述实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (10)

1.一种电力设备试验检测系统，其特征在于，包括高压领域保护装置、电力试验接地智能预警装置、电力设备性能检测装置和计算机，所述电力试验接地智能预警装置的电源输入口与电源连接，所述电力试验接地智能预警装置的电源输出口与高压领域保护装置的电源端、电力设备性能检测装置的电源端以及计算机的电源端电连接，所述电力设备性能检测装置的检测端与被检的电力设备电连接，所述电力设备性能检测装置的输出端与所述计算机电连接，所述高压领域保护装置配置在高压试验区域的外侧，所述电力设备性能检测装置配置在高压试验区域内。

2.根据权利要求1所述的电力设备试验检测系统，其特征在于，所述电力设备性能检测装置至少包括高压断路器分合闸性能检测装置，

所述高压断路器分合闸性能检测装置包括电压测量模块、电流测量模块和数据接口模块、处理器模块、电源输入模块、电源变换模块、显示模块和报警模块，

电压测量模块、电流测量模块和数据接口模块、电源变换模块、显示模块和报警模块均与处理器模块电连接，

电力试验接地智能预警装置的输出端通过电源输入模块输入到电源变换模块，电源变换模块将电源电压变换成适合被测高压断路器的电压并为高压断路器供电，电源变换模块与高压断路器二次插件连接在一起，当处理器模块判定高压断路器分合闸异常时控制报警模块开始工作，

所述电压测量模块与高压断路器驱动电路的电源两端相连，包括电信号衰减器、滤波器、AD转换器和数字隔离器，高压断路器的驱动电压经过信号衰减器衰减为小信号后通过滤波器进行处理，再依次经过AD转换器和数字隔离器后将数字信号传输至处理器模块；

所述电流测量模块为霍尔传感器，位于高压断路器驱动电路中，所获取的电流信号传输至处理器模块；

所述处理器模块通过数据接口模块与计算机电连接。

3.根据权利要求2所述的电力设备试验检测系统，其特征在于，所述高压断路器分合闸性能检测装置还包括声音采集模块，所述声音采集模块用于获取高压断路器分合闸时的音频信号，通过比对所获取的分合闸音频信号与正常分合闸音频信号数据库对比，所述数据库存储于处理器模块中，对比的参数为音频幅宽、中心音频频率和中心音频响度，当音频幅宽变化超过10％或者中心音频频率偏离设定频率超过5％或者中心音频响度变化超过10％时，处理器模块判定高压断路器异常；所述声音采集模块为电容话筒；

所述霍尔传感器为磁平衡式电流传感器，其响应时间≤5μs，跟踪速度di/dt≥50Aμs。

4.根据权利要求1所述的电力设备试验检测系统，其特征在于，所述高压领域保护装置包括高压保护主控装置和若干个高压保护围栏装置，所述高压保护主控装置包括高压保护主控处理器模块、高压保护无线模块、高压保护断电模块和高压保护语音模块，所述若干个高压保护围栏装置围成封闭的高压试验区域并受控于所述高压保护主控装置，所述主高压保护控装置与所述若干个高压保护围栏装置通过无线通信连接，当有人闯入高压试验区域时，所述高压保护围栏装置向所述高压保护主控装置发送无线电信号，所述高压保护主控装置接收到无线电信号后进行报警并切断高压电源，所述高压保护围栏装置包括柱体外壳、保护围栏无线单元、保护围栏处理器单元、保护围栏信号光发射单元和保护围栏信号光接收单元，所述保护围栏无线单元、保护围栏信号光发射单元和保护围栏信号光接收单元均与保护围栏处理器单元电连接，所述保护围栏信号光发射单元包括若干个信号光发射口，所述保护围栏信号光接收单元包括若干个信号光接收口，所述柱体外壳的柱身上自上而下分布着若干个环绕柱身的滑动带，所述滑动带为柱体外壳的柱身上带有带状卡槽的圆周带，所述卡槽内分布有一个保护围栏信号光发射口和一个保护围栏信号光接收口，所述保护围栏信号光发射口和所述保护围栏信号光接收口均与卡槽配合并在带状卡槽内滑动；

设定所述高压保护围栏装置的数目为N，并且N≥3，则所述柱体外壳上从上到下依次分布着至少N-1个滑动带，每一个滑动带分别分布在柱体外壳的对应高度上；

所述保护围栏信号光发射单元包括红外半导体激光二极管，所述保护围栏信号光接收单元包括光电二极管。

5.根据权利要求4所述的电力设备试验检测系统，其特征在于，所述高压领域保护装置还包括高压保护压力检测装置，所述高压保护压力检测装置包括激光器、光纤、长周期光纤光栅、盖板和光谱仪，所述激光器发出的激光通过光纤被光谱仪接收，所述长周期光纤光栅布置于高压试验区域边界的地面上并且熔接在两个围栏装置之间的光纤上，所述盖板用于覆盖在所述长周期光纤光栅上，用于保护长周期光纤光栅和扩大压力感应范围，所述光谱仪与高压保护主控处理器模块电连接，当所述光谱仪检测到长周期光纤光栅的透射带阻光谱的中心波长移动超过5nm时，高压保护主控处理器模块判定有人员非法闯入高压试验区域并进行报警和切断高压电。

6.根据权利要求1所述的电力设备试验检测系统，其特征在于，电力试验接地智能预警装置包括预警装置处理器模块、预警装置接地电阻测量模块、预警装置继电器输出模块、预警装置语音提示模块、预警装置显示模块、预警装置控制按键、预警装置调试接口、输出电源闸刀、预警装置辅助电源变压器、预警装置漏电保护断路器、电源输出口和电源输入口，电源依次经过电源输入口、输出电源闸刀和预警装置漏电保护断路器连接到电源输出口，电源依次经过电源输入口和预警装置辅助电源变压器为预警装置处理器模块供电，预警装置接地电阻测量模块、预警装置继电器输出模块、语预警装置音提示模块、预警装置显示模块、预警装置控制按键和预警装置调试接口均与预警装置处理器模块连接，当预警装置接地电阻检测模块测得的接地电阻值大于设定阈值时，预警装置处理器模块通过控制预警装置继电器输出模块来使得预警装置漏电保护断路器断开电源输出，所述预警装置接地电阻测量模块包括预警装置恒流源测量单元和预警装置恒压源测量单元，所述预警装置恒流源测量单元包括恒流源、电压测量子单元和模数转换器AD7705，所述恒流源接入接地回路，所述电压测量子单元用于测量接地回路两端电压并将电压信号传输至数模转换器AD7705中，所述数模转换器AD7705将电压信号通过内部的可编程增益放大器进行信号放大后进行AD转换；所述预警装置恒压源检测单元包括恒压源和霍尔传感器，所述恒压源接入接地回路，所述霍尔传感器位于接地回路中并将所采集的电流信号传输至预警装置处理器模块。

7.一种电力设备试验检测方法，适用于如权利要求1所述的电力设备试验检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：启动电力试验接地智能预警装置，执行接地回路电阻测量子步骤；

步骤二：启动高压领域保护装置，执行电力试验高压区域保护子步骤，实现电力试验高压区域的保护；

步骤三：启动电力设备性能检测装置，执行电力设备性能检测，并将检测数据传输至计算机；

步骤四：完成电力设备性能检测。

8.根据权利要求7所述的电力设备试验检测方法，其特征在于，所述电力设备性能检测包括高压断路器分合闸性能检测子步骤，高压断路器分合闸性能检测子步骤包括：

S1：开启分闸电源开关，设定电流i的采集频率为5μs采集一次，分闸时高压断路器驱动电路的电流先快速增大，然后进入平稳区，最后快速下降；

S2：将S1中采集的电流值导出电流上升阶段的电流值导出至计算机，并在matlab中将每个时间点对应的电流值标注在横坐标为分闸动作时间t、纵坐标为电路器电流i的直角坐标系内；

S3：使用上升电流的理论变化曲线作为拟合曲线对步骤S2所得的直角坐标系中的电流点进行线性拟合，其中a为操作线圈电感常数，b为归一化常数，R为操作线圈直流电阻，b＝u₀/R₀，其中u₀为电压检测模块在电流平稳阶段测得的电压平均值，R₀为操作线圈的出厂电阻，通过拟合进而求得R；

S4：将计算机中拟合电流变化曲线和求得的操作线圈直流电阻R通过数据接口模块导入到处理器模块中，处理器模块计算拟合电流变化曲线和该高压断路器的出厂电流变化曲线之间的相关系数ρ；

S5：当操作线圈直流电阻R超出所设定R的合格范围时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能异常；当ρ≥0.85时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能良好，当0.65≤ρ＜0.85时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能一般，当ρ＜0.65时，处理器模块判定高压断路器分合闸性能异常。

9.根据权利要求7所述的电力设备试验检测方法，其特征在于，所述接地回路电阻测量子步骤如下：

恒流源测量单元和恒压源测量单元在每一个测量接地电阻周期内交替工作，其中恒压源测量单元作为容余电阻测量，在恒流源测量单元测量失误时向预警装置处理器模块传输电阻测量结果，当接地电阻超过阈值时通过预警装置漏电保护断路器时切断电源输出，接地电阻测量模块的工作周期设为80ms，其中恒流源测量单元工作60ms，恒压源测量单元工作20ms，恒压源作为补充测量方式增加了测量接地电阻的稳定性；

设定接地电阻的阈值电阻B为0.2Ω，数模转换器AD7705的设置方法如下：

Sa1：将数模转换器AD7705划分为5个增益放大通道，第一增益通道用于0～0.15Ω阻值范围的电压信号放大，第二增益通道用于0.15～0.25Ω阻值范围的电压信号放大，第三增益通道用于0.25～2Ω阻值范围的电压信号放大，第四增益通道用于2～5Ω阻值范围的电压信号放大，第五增益通道用于5Ω以上阻值的电压信号放大；

Sa2：其中第二增益通道服务的阻值范围为(0.5B，1.5B)，该增益通道在设置增益倍数时，使得电压信号放大到接近模数转换器的满标度电压，使得该阻值范围的阻值测量最为精准；

Sa3：将与第二增益通道紧邻的第一增益通道和第三增益通道的电压信号放大到80％的数模转换器满标度电压的大小；

Sa4：将第四增益通道的电压信号放大到60％的数模转换器满标度电压的大小；

Sa5：将第五增益通道的电压信号放大到50％的数模转换器满标度电压的大小。

10.根据权利要求7所述的电力设备试验检测方法，其特征在于，所述电力试验高压区域保护子步骤包括：

Sb1：做出高压试验区域的图形，并根据图形的形状确定包含该高压试验区域的多边形，并在上述多边形的顶点处通过伸缩杆装置固定围栏装置，并将所有围栏装置的高度调整到一致，其中设定围栏装置的数目为N；

Sb2：将任意一个围栏装置与其他N-1个围栏使用信号光作为连接，通过旋转滑动带里自由滑动的信号光发射口和信号光接收口，将每个围栏装置上每个滑动带内的信号光发射口与其它围栏装置上相同高度的信号光接收口进行对准，进而形成立体交叉的探测网络；

Sb3：将压力检测装置的光纤环绕布置在N边形高压试验区域的边上，并在每个边上的长周期光栅上放置盖板。