CN109696597A - 一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，包括试验室、控制室和电源间，所述试验室设有放电架、发生器、充电电源和PLC控制箱，所述控制室设有冲击峰值表、示波器、计算机和控制操作器，所述电源间设有电源柜，所述充电电源与PLC控制箱连接，所述电源柜的输出端与PLC控制箱输入端连接，所述PLC控制箱的输出端与发生器输入端连接，所述发生器的输出端与放电架的输入端连接，所述放电架的输出端分别与冲击峰值表和示波器的输入端连接。优点：采用可编程控制器技术，极大地简化了系统组成，大大提高了系统的可靠性，在高电压、大电流试验中也极大地增强了系统的安全性，避免设备可能遭受高压放电瞬态过程的危害。
Description
技术领域
本发明属于冲击大电流发生器试验技术领域，具体涉及一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统。
背景技术
变压器、电抗器、互感器及其它高压电器、高压晶闸管阀SVC(HVDC)、电力电缆、各类高压绝缘子、套管等试品的标准雷电冲击，雷电截断波，操作冲击及用户要求的非标准冲击波的各类冲击电压试验，一套设备就可产生多种试验波形，标准的或非标准的波形， 在这些领域的用电设备中都需要标准的高电流冲击试验，于是一套适用于电力设备制造厂、铁路通信、航空航天和航空航天飞行器、军工科研单位、大专院校以及气象等部门的防雷和雷电试验的设备应用的领域越来越广阔，也必须提高此设备的安全性能和自动化标准。
目前的冲击电流发生器多为手动操作，自动化程度不高，安全保障也不够，同时全自动用程序控制的测控系统更是比较少见。
发明内容
针对现有的技术缺陷及改进需求，本发明提供了一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，本系统采用可编程控制器技术，极大地简化了系统组成，大大提高了系统的可靠性，在高电压、大电流试验中也极大地增强了系统的安全性，避免设备可能遭受高压放电瞬态过程的危害。
为实现上述目的，本发明提供的一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，包括试验室、控制室和电源间，所述试验室设有放电架、发生器、充电电源和PLC控制箱，所述控制室设有冲击峰值表、示波器、计算机和控制操作器，所述电源间设有电源柜，所述充电电源与PLC控制箱连接，所述电源柜的输出端与PLC控制箱输入端连接，所述PLC控制箱的输出端与发生器输入端连接，所述发生器的输出端与放电架的输入端连接，所述放电架的输出端分别与冲击峰值表和示波器的输入端连接，所述计算机的输出端分别与示波器和冲击峰值表的输入端连接。冲击电流发生器控制系统控制操作器通过PLC控制箱来控制冲击电流发生器试验系统的全部操作，控制操作器与PLC控制箱之间使用了两芯光纤传输控制命令及反馈工作状态，这使得控制系统具有很好的抗干扰性能，并避免了地电位抬高等因素可能造成的设备损坏，由于取消了笨重的多芯控制电缆，控制操作器的使用也更加方便灵活，它既可以单独放置在桌面上使用，也可以作为控制台的一个插件与其他单元配合使用。
进一步、所述实验室与控制室和电源间之间均为墙体隔离，隔离后进一步提高了试验的安全性。
进一步、所述控制操作器与PLC控制箱之间采用光纤连接，替代传统使用的多芯控制电缆，使得控制器与冲击发生器没有电联系，从根本上解决高压试验地电位抬高对测控系统的影响，使系统更加简便、安全、耐用。
进一步、所述控制操作器上设有紧急跳闸按钮，发生紧急情况时可按下，系统立刻跳闸，切断试验电源。
进一步、所述控制操作器为液晶触摸屏，可灵活编程并进行控制软件升级。界面具有画面提示功能，可实现人机对话，操作方便，不易出错。
进一步、计算机用于系统的功能扩展、数据分析和处理。
进一步、本系统选用不同的子画面进行控制操作。计算机单元可用于系统的功能扩展、数据分析和处理，具体包括以下功能：
1、操作功能
冲击电流发生器供电电源接触器的合闸分闸，即充电、接地操作；
充电过程的暂停操作（冲击电流发生器供电电源接触器不分闸）；
充电电压自动或手动升压降压；
自动充电时间的设定及充电间隔时间的设定；
自动充电电压的设定；
冲击电流发生器的自动或手动触发；
充电电源电流保护值的设定；
计数器的设定；
球隙自动跟踪曲线的设定；
自动充电异常保护功能的投切；
控制系统各种保护状态的复位；
警灯警铃操作：可随时按响警铃；每次合闸充电前响警铃2秒钟，合闸后自动点亮警灯；
2、测量显示
直流充电电压显示；
直流充电电流显示；
电动放电架球隙距离显示；
3、状态显示与提示
冲击电流发生器供电电源接触器的合切状态；
升压操作过程的棒图指示；
充电按钮锁定无法进行充电操作的提示；
试区门开关未闭合无法进行充电操作的提示；
安全按钮未复位无法进行充电操作的提示；
紧急按钮未复位无法进行充电操作的提示；
发生器触发放电次数达到设定值未复位无法进行充电操作的提示；
冲击试验系统充电过电流保护的提示；
冲击试验系统充电过电压保护的提示；
自动充电异常保护动作的提示；
球隙自动触发、自动报警等状态指示；
发生器触发放电次数的指示；
4、互锁、联动
试区门开关未闭合时无法进行充电操作；
紧急按钮未复位时无法充电操作；
安全按钮未复位时无法进行充电操作；
充电按钮锁定时无法进行充电操作；
充电合闸后打开试区门开关则自动跳闸接地；
充电合闸后按下安全按钮则自动跳闸接地；
充电合闸后按下紧急按钮则自动跳闸接地；
充电合闸后接地机构自动打开，警灯自动点亮；接地时警灯自动熄灭；
发生器触发放电次数达到计数器设定值时自动跳闸接地；
5、保护
控制系统可设定发生器充电电流的极限保护值。当充电电流达到设定值时，系统将自动分闸，并给出“过流保护设定及复位”的提示画面。
控制系统将自动充电电压设定值的110%作为极限保护值。当充电电压达到该极限值时，系统将自动分闸，并给出“过压保护”的提示画面。
控制系统可设定自动充电异常保护功能，当自动充电过程出现异常情况而无法升压时，系统的保护动作并自动分闸，并给出相应的提示画面。
本发明的有益效果是：本系统在技术上采用了可编程控制器技术，几乎所有的控制功能均由软件实现，因而极大地简化了系统组成，大大提高了系统的可靠性，此外它还采用光纤传输测控信息，这在高电压、大电流试验中也极大地增强了系统的安全性，避免设备可能遭受高压放电瞬态过程的危害，独特的触摸屏操作界面具有良好的人机对话功能，操作过程方便简单，具有智能化的特点。
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，下面将对具体的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，附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的系统布置示意图；
图2为本发明的系统试验示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，如图1和图2所示，
包括试验室、控制室和电源间，所述试验室设有放电架、发生器、充电电源和PLC控制箱，所述控制室设有冲击峰值表、示波器、计算机和控制操作器，所述电源间设有电源柜，所述充电电源与PLC控制箱连接，所述电源柜的输出端与PLC控制箱输入端连接，所述PLC控制箱的输出端与发生器输入端连接，所述发生器的输出端与放电架的输入端连接，所述放电架的输出端分别与冲击峰值表和示波器的输入端连接，所述计算机的输出端分别与示波器和冲击峰值表的输入端连接。冲击电流发生器控制系统控制操作器通过PLC控制箱来控制冲击电流发生器试验系统的全部操作，控制操作器与PLC控制箱之间使用了两芯光纤传输控制命令及反馈工作状态，这使得控制系统具有很好的抗干扰性能，并避免了地电位抬高等因素可能造成的设备损坏，由于取消了笨重的多芯控制电缆，控制操作器的使用也更加方便灵活，它既可以单独放置在桌面上使用，也可以作为控制台的一个插件与其他单元配合使用。
本实施例中、所述实验室与控制室和电源间之间均为墙体隔离，隔离后进一步提高了试验的安全性。
本实施例中、所述控制操作器与PLC控制箱之间采用光纤连接，替代传统使用的多芯控制电缆，使得控制器与冲击发生器没有电联系，从根本上解决高压试验地电位抬高对测控系统的影响，使系统更加简便、安全、耐用。
本实施例中、所述控制操作器上设有紧急跳闸按钮，发生紧急情况时可按下，系统立刻跳闸，切断试验电源。
本实施例中、所述控制操作器为液晶触摸屏，可灵活编程并进行控制软件升级。界面具有画面提示功能，可实现人机对话，操作方便，不易出错。
本实施例中、计算机用于系统的功能扩展、数据分析和处理。
本实施例中、本系统选用不同的子画面进行控制操作。计算机单元可用于系统的功能扩展、数据分析和处理，具体包括以下功能：
1、操作功能
冲击电流发生器供电电源接触器的合闸分闸，即充电、接地操作；
充电过程的暂停操作（冲击电流发生器供电电源接触器不分闸）；
充电电压自动或手动升压降压；
自动充电时间的设定及充电间隔时间的设定；
自动充电电压的设定；
冲击电流发生器的自动或手动触发；
充电电源电流保护值的设定；
计数器的设定；
球隙自动跟踪曲线的设定；
自动充电异常保护功能的投切；
控制系统各种保护状态的复位；
警灯警铃操作：可随时按响警铃；每次合闸充电前响警铃2秒钟，合闸后自动点亮警灯；
2、测量显示
直流充电电压显示；
直流充电电流显示；
电动放电架球隙距离显示；
3、状态显示与提示
冲击电流发生器供电电源接触器的合切状态；
升压操作过程的棒图指示；
充电按钮锁定无法进行充电操作的提示；
试区门开关未闭合无法进行充电操作的提示；
安全按钮未复位无法进行充电操作的提示；
紧急按钮未复位无法进行充电操作的提示；
发生器触发放电次数达到设定值未复位无法进行充电操作的提示；
冲击试验系统充电过电流保护的提示；
冲击试验系统充电过电压保护的提示；
自动充电异常保护动作的提示；
球隙自动触发、自动报警等状态指示；
发生器触发放电次数的指示；
4、互锁、联动
试区门开关未闭合时无法进行充电操作；
紧急按钮未复位时无法充电操作；
安全按钮未复位时无法进行充电操作；
充电按钮锁定时无法进行充电操作；
充电合闸后打开试区门开关则自动跳闸接地；
充电合闸后按下安全按钮则自动跳闸接地；
充电合闸后按下紧急按钮则自动跳闸接地；
充电合闸后接地机构自动打开，警灯自动点亮；接地时警灯自动熄灭；
发生器触发放电次数达到计数器设定值时自动跳闸接地；
5、保护
控制系统可设定发生器充电电流的极限保护值。当充电电流达到设定值时，系统将自动分闸，并给出“过流保护设定及复位”的提示画面。
控制系统将自动充电电压设定值的110%作为极限保护值。当充电电压达到该极限值时，系统将自动分闸，并给出“过压保护”的提示画面。
控制系统可设定自动充电异常保护功能，当自动充电过程出现异常情况而无法升压时，系统的保护动作并自动分闸，并给出相应的提示画面。
本实施例中，系统具体操作包括以下步骤：
1、准备
1.1、冲击电流发生器控制系统用于控制冲击电流发生器试验装置。在开始进行冲击电流试验前，应先作好以下准备工作：
检查高压引线是否接好，绝缘距离是否合乎要求；
检查接地引线是否接好；
检查是否有备用的接地棒；
检查试区安全门是否关好；
1.2、合上发生器控制系统的供电电源空气开关。
注：雷击冲击电流发生器控制系统的供电电源应该设有空气开关并安装在合适的电源开关柜内。由于雷击冲击电流发生器控制系统的控制箱和PLC控制器采用光纤连接，所以应该分别提供两路电源：供给控制箱的电源应考虑充电变压器的容量和电压，提供220V或380V+220V交流电压；供给PLC控制器的电源为220V、5A的交流电源。
将PLC控制箱上的电源开关顺时针合上，则电源指示灯点亮，表示GCS2003冲击电流发生器控制箱已接通电源。
1.3、将PLC控制箱上的安全按钮复位（安全按钮指示灯应点亮）。
1.4、将控制台的电源按钮按下，则控制台接通电源，电源指示灯点亮。
2、操作
对雷电冲击电流发生器控制系统的操作是通过控制操作器来实现的。
2.1、电源开关作为控制太的电源开关，按下后则接通220V交流电源。
2.2、紧急按钮可在任何情况下立即将冲击电流发生器充电电源切断，控制系统将自动接地。
注：紧急按钮是带锁的，按下后需要顺时针转动才能复位，否则紧急按钮将一直闭合，系统无法合闸充电。
4、控制操作
控制操作是在控制系统的操作界面上实现的。控制操作界面为计算机操作界面。1.2操作步骤说明
以下是步骤提示：
1.2.1 分别接通控制台电源和发生器本体控制柜（在冲击电流发生器充电电源旁）电源。
此时应该保证： 紧急按钮（在控制台操作界面旁）已锁定
安全按钮（在本体控制柜电源开关旁）已锁定发生器接地开关已接地
由于发生器已经接地，且已经进行了安全锁定，冲击电流发生器的充电操作被禁止，这时可对冲击电压发生器系统进行连线检查、设备检查等不会发生高压危险。
1.2.2 确认设备接线正确和试区无其他人员后，可开始充电操作：
解除安全按钮锁定、拿开接地棒；
复位紧急按钮
由初始界面进入到主控制界面，解除充电锁定
选择自动充电功能、球隙自动跟踪模式、自动触发方式
设定每级充电电压、充电时间、计数次数并复位计数器
设定极限保护电压（应大于充电电压设定）、极限保护充电电流
按充电按钮，则系统自动开始充电
若限制充电的条件没解除，系统将不会充电，并会弹出相应的提示画面。
系统达到充电电压设定值后，自动触发放电并继续进行下一次充电。
按接地按钮，则系统自动接地并停止充电
系统在充电状态，按下暂停按钮，系统停止充电，但没有接地。
系统在充电状态，按下紧急按钮，系统将停止充电并接地。
系统自动进行计数，达到计数设定后系统自动停止充电并接地。
1.2.3 完成充电操作并接地后，应确认以下操作：
在控制界面上锁定充电按钮
按下控制台上的紧急按钮
锁定控制柜上的安全按钮（按钮灯熄灭）
将接地棒挂在发生器第一级直流高压出线上
2、测量操作
冲击电流发生器每次触发后，都会产生冲击高电压脉冲，经过分流器分压后由测量电缆送到控制台的峰值电压表和示波器，可以显示脉冲幅值及波形，并自动测量波形参数。
示波器的测量操作是由专门的测量软件完成的，通过测量软件，可以完成对示波器的设定，并将示波器测得的波形数据送到计算机，进行显示、参数计算、波形分析及数据存储。
操作步骤如下：
2.1 点击计算机桌面测量软件包图标进入测量软件操作界面
2.2 点击参数设定按钮，可进入参数设定界面进行必要的设定：
选择示波器的测量通道
选择测量的冲击波形种类
选择测量的冲击波形极性
选择被测电压的最大值
设定分压器的分压比（输入分压器的实际分压比）
设定衰减器的衰减比例
选择记录波形的时间
选择是否需要数字滤波
2.3 正确设定示波器参数后，点击获取波形按钮，则计算机将设定示波器并准备好记录脉冲波形。当发生器触发后，示波器将自动记录波形并传送到计算机屏幕显示，可以获得脉冲幅值、波头时间、波尾时间等波形参数。
2.4点击保存波形按钮，可以将显示的波形存在计算机的硬盘上。
2.5点击波形处理按钮，可以将存盘的波形调出，生成图片文件或打印输出。
2.6 点击退出按钮则退出
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，其特征在于：包括试验室、控制室和电源间，所述试验室设有放电架、发生器、充电电源和PLC控制箱，所述控制室设有冲击峰值表、示波器、计算机和控制操作器，所述电源间设有电源柜，所述充电电源与PLC控制箱连接，所述电源柜的输出端与PLC控制箱输入端连接，所述PLC控制箱的输出端与发生器输入端连接，所述发生器的输出端与放电架的输入端连接，所述放电架的输出端分别与冲击峰值表和示波器的输入端连接，所述计算机的输出端分别与示波器和冲击峰值表的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，其特征在于：所述实验室与控制室和电源间之间均为墙体隔离。
3.根据权利要求1所述的一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，其特征在于：所述控制操作器与PLC控制箱之间采用光纤连接。
4.根据权利要求1所述的一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，其特征在于：所述控制操作器上设有紧急跳闸按钮。
5.根据权利要求1所述的一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，其特征在于：所述控制操作器为液晶触摸屏。
6.根据权利要求1所述的一种雷电冲击电流发生器全自动测控系统，其特征在于：计算机用于系统的功能扩展、数据分析和处理。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190430 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |