CN110133493A - 断路器弧后剩余电流测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种断路器弧后剩余电流测试系统，包括罗氏线圈、分流器、分压器、高精度数据采集模块、屏蔽壳体、电源模块、数据传输线、终端计算机和数据存储与后处理软件。该断路器弧后剩余电流测试系统可准确、定量测量断路器电弧开断后的弧后剩余电流；此外，通过罗氏线圈得到的电流与分流器得到的电流在较大电流值范围内的对比确定罗氏线圈的积分常数，可真实反映电弧开断过程中可能存在的电流超前电压过零和电流、电压同时过零现象。

Description

断路器弧后剩余电流测试系统
技术领域
本发明涉及断路器测试系统，具体涉及一种断路器弧后剩余电流测试系统。
背景技术
断路器是电力系统中重要的控制与保护设备，担负着开断故障电流的重要任务。断路器灭弧室中电弧开断后必然经历热恢复和介质恢复两个阶段，热恢复一般在电弧电流过零后的几个或十几个微秒内，断路器热恢复能力直接影响断路器的开断性能。表征断路器热恢复性能的一个主要参数就是断路器弧后剩余电流，测量断路器弧后剩余电流对于认识断路器热开断能力和恢复性能具有重要意义，但该电流的幅值一般为mA～A级，与短路开断燃弧时的数十～上百kA相比，差距极大，使得断路器弧后电流的准确测量非常困难。
发明内容
要解决的技术问题
本发明提出一种断路器弧后剩余电流测试系统，以解决现有技术中断路器弧后电流准确测量困难的问题。
技术方案
一种断路器弧后剩余电流测试系统，其特征在于包括罗氏线圈、分流器、分压器、高精度数据采集模块、屏蔽壳体、电源模块、数据传输线、终端计算机和数据存储与后处理软件；所述罗氏线圈套装在断路器的进线端或出线端；所述分流器串接在断路器的接地端；所述分压器并联在断路器进线端和出线端上；所述高精度数据采集模块安装在所述屏蔽壳体内，用于屏蔽断路器开断短路电流过程中强电磁干扰的影响；所述罗氏线圈、分流器和分压器的信号线与所述高精度数据采集模块连接；所述电源模块为高精度数据采集模块供电；所述数据传输线采用网线或光纤，用于所述高精度数据采集模块和所述终端计算机之间的通信和提升数据传输的抗干扰能力；所述数据存储与后处理软件安装在所述终端计算机上，对采集到的数据进行存储、处理与分析。
所述高精度数据采集模块具有2个以上信号测试通道，以及数十ms以上测量时长、数十MHz以上采样率的采集能力，以满足断路器燃弧与熄弧过程的电压、电流和弧后电流数十微妙持续时间的测量要求。
所述分流器的阻值选取微欧量级，以减小对回路阻抗的影响。
所述数据存储与后处理软件对采集到的数据进行处理，得到断路器弧后电流数据和波形，具体步骤如下：
步骤1：对所述罗氏线圈输出的信号进行积分，得到待修正的电流值；
步骤2：基于所述罗氏线圈积分得到的所述待修正电流与所述分流器得到的电流，调整罗氏线圈的积分常数，使所述罗氏线圈积分得到的所述待修正电流与所述分流器得到的电流波形重合，确定所述罗氏线圈准确的积分常数；或通过调整所述罗氏线圈积分得到的所述待修正电流的过零点，使之与所述分压器输出的电压信号的过零点重合，确定所述罗氏线圈的积分常数；
步骤3：利用所述罗氏线圈的所述积分常数，对所述罗氏线圈输出的信号进行积分，得到准确的断路器弧后剩余电流和燃弧电流。
所述罗氏线圈采用陶瓷材料作为线圈骨架，绕制线圈后通过胶粘或浇筑方法对导线进行固定，防止线圈骨架和导线发生形变，影响所述罗氏线圈参数，所述罗氏线圈外部套装铝、铁或硅钢材料屏蔽外壳，所述屏蔽外壳中间开有窄缝，防止涡流的产生。
有益效果
本发明提出的一种断路器弧后剩余电流测试系统，具有如下有益的技术效果：
1、本发明提供的断路器弧后剩余电流测试系统，可准确、定量测量断路器电弧开断后的弧后剩余电流；
2、通过罗氏线圈得到的电流与分流器得到的电流在较大电流值范围内的对比确定罗氏线圈的积分常数，可真实反映电弧开断过程中可能存在的电流超前电压过零和电流、电压同时过零现象。
附图说明
图1为本发明的断路器弧后剩余电流测试系统组成结构示意图；
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本实施例的断路器弧后剩余电流测试系统组成结构示意图如图1所示，包括罗氏线圈、分流器、分压器、高精度数据采集模块、屏蔽壳体、电源模块、数据传输线、终端计算机和数据存储与后处理软件；罗氏线圈套装在断路器的接地端，分流器串接在断路器的接地端，分压器并联在断路器进线端和接地端上；高精度数据采集模块安装在屏蔽壳体内，用于屏蔽断路器开断短路电流过程中强电磁干扰的影响，罗氏线圈、分流器和分压器的信号线与高精度数据采集模块连接；电源模块为高精度数据采集模块供电；数据传输线采用网线，用于高精度数据采集模块和终端计算机之间的通信和提升数据传输的抗干扰能力；数据存储与后处理软件安装在所述终端计算机上，对采集到的数据进行存储、处理与分析。
高精度数据采集模块具有2个以上信号测试通道，以及数十ms以上测量时长、数十MHz以上采样率的采集能力，以满足断路器燃弧与熄弧过程的电压、电流和弧后电流数十微妙持续时间的测量要求。
分流器的阻值选取微欧量级，以减小对回路阻抗的影响。
数据存储与后处理软件对采集到的数据进行处理，得到断路器弧后电流数据和波形，主要步骤如下：
(1)对罗氏线圈输出的信号进行积分，得到待修正的电流值；
(2)基于罗氏线圈积分得到的待修正电流与分流器得到的电流，调整罗氏线圈的积分常数，使罗氏线圈积分得到的待修正电流与分流器得到的电流波形重合，确定罗氏线圈准确的积分常数；或通过调整所述罗氏线圈积分得到的所述待修正电流的过零点，使之与所述分压器输出的电压信号的过零点重合，确定所述罗氏线圈的积分常数；
(3)利用罗氏线圈的积分常数，对罗氏线圈输出的信号进行积分，得到准确的断路器弧后剩余电流和燃弧电流。
在另一种优选的实施方案中，本发明实施例提供的断路器弧后剩余电流测试系统，其罗氏线圈采用陶瓷材料作为线圈骨架，绕制线圈后通过浇筑方法对导线进行固定，防止线圈骨架和导线受环境温度、震动等影响发生形变，影响罗氏线圈参数。罗氏线圈外部套装铝、铁或硅钢材料屏蔽外壳，屏蔽外壳中间开有窄缝，防止涡流的产生。

Claims (5)

1.一种断路器弧后剩余电流测试系统，其特征在于包括罗氏线圈、分流器、分压器、高精度数据采集模块、屏蔽壳体、电源模块、数据传输线、终端计算机和数据存储与后处理软件；所述罗氏线圈套装在断路器的进线端或出线端；所述分流器串接在断路器的接地端；所述分压器并联在断路器进线端和出线端上；所述高精度数据采集模块安装在所述屏蔽壳体内，用于屏蔽断路器开断短路电流过程中强电磁干扰的影响；所述罗氏线圈、分流器和分压器的信号线与所述高精度数据采集模块连接；所述电源模块为高精度数据采集模块供电；所述数据传输线采用网线或光纤，用于所述高精度数据采集模块和所述终端计算机之间的通信和提升数据传输的抗干扰能力；所述数据存储与后处理软件安装在所述终端计算机上，对采集到的数据进行存储、处理与分析。
2.根据权利要求1所述的一种断路器弧后剩余电流测试系统，其特征在于所述高精度数据采集模块具有2个以上信号测试通道，以及数十ms以上测量时长、数十MHz以上采样率的采集能力，以满足断路器燃弧与熄弧过程的电压、电流和弧后电流数十微妙持续时间的测量要求。
3.根据权利要求1所述的一种断路器弧后剩余电流测试系统，其特征在于所述分流器的阻值选取微欧量级，以减小对回路阻抗的影响。
4.根据权利要求1所述的一种断路器弧后剩余电流测试系统，其特征在于所述数据存储与后处理软件对采集到的数据进行处理，得到断路器弧后电流数据和波形，具体步骤如下：
步骤1：对所述罗氏线圈输出的信号进行积分，得到待修正的电流值；
步骤2：基于所述罗氏线圈积分得到的所述待修正电流与所述分流器得到的电流，调整罗氏线圈的积分常数，使所述罗氏线圈积分得到的所述待修正电流与所述分流器得到的电流波形重合，确定所述罗氏线圈准确的积分常数；或通过调整所述罗氏线圈积分得到的所述待修正电流的过零点，使之与所述分压器输出的电压信号的过零点重合，确定所述罗氏线圈的积分常数；
步骤3：利用所述罗氏线圈的所述积分常数，对所述罗氏线圈输出的信号进行积分，得到准确的断路器弧后剩余电流和燃弧电流。
5.根据权利要求1所述的一种断路器弧后剩余电流测试系统，其特征在于所述罗氏线圈采用陶瓷材料作为线圈骨架，绕制线圈后通过胶粘或浇筑方法对导线进行固定，防止线圈骨架和导线发生形变，影响所述罗氏线圈参数，所述罗氏线圈外部套装铝、铁或硅钢材料屏蔽外壳，所述屏蔽外壳中间开有窄缝，防止涡流的产生。
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