CN110231562A - 一种断路器动作特性实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于断路器检测领域，公开了一种断路器动作特性实验装置及方法，试验台；试验台上镶嵌有电压调整旋钮，试验台通过导线与固定插口、收束底座连接，导线上套接有熔断器，导线上具有电流检测计；试验台内部包括主控模块、电源模块、电流信号采集模块、行程位移信号采集模块、断口状态采集模块和串口通讯模块。本发明通过固定插头可以快速的对断路器进行检测，减少了测量时所用的时间，提高了效率，可以快速的对熔断器的动作时的电流进行检测，若不合格则发生警报，实现了直流电磁铁和直流电动机的硬件保护，避免了长时间通电或者堵转所造成的器件过热的发生，提高了检测装置运行过程中的安全性能。

Description

一种断路器动作特性实验装置及方法

技术领域

本发明属于断路器检测领域，尤其涉及一种断路器动作特性实验装置及方法。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。电的产生、输送、使用中，配电是一个极其重要的环节。配电系统包括变压器和各种高低压电器设备，低压断路器则是一种使用量大面广的电器。在进行断路器动作特性试验时，需要将测试线逐根接到航空插头针脚上，但不同品牌的断路器的针脚的功能定义不同，使得测试过程复杂繁琐，并且操作效率低下，会因为接触不良等问题造成测量不准确，而且，长时间通电或者反复检测，容易造成器件过热，影响检测装置运行过程中的安全性。

综上所述，现有技术存在的问题是：在进行断路器动作特性试验时，需要将测试线逐根接到航空插头针脚上，但不同品牌的断路器的针脚的功能定义不同，使得测试过程复杂繁琐，并且操作效率低下，会因为接触不良等问题造成测量不准确，而且，长时间通电或者反复检测，容易造成器件过热，影响检测装置运行过程中的安全性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种断路器动作特性实验装置及方法。

本发明是这样实现的，一种断路器动作特性实验装置设置有：

试验台；

试验台上镶嵌有电压调整旋钮，试验台通过导线与固定插口、收束底座连接，导线上套接有熔断器；

固定插口、活动磁性插头通过导线与试验台连接，导线上具有电流检测计；

试验台内部包括主控模块、电源模块、电流信号采集模块、行程位移信号采集模块、断口状态采集模块和串口通讯模块；

主控模块包括DSP芯片和复位电路，电流信号采集模块设置有与DSP芯片电连接的电流传感器；

行程位移信号采集模块通过位移传感器检测用于将机械位移信号转换为电压信号，反应行程特性；

断口状态采集模块在设定采样频率下对断路器各触点状态信号进行采样，通过记录各端口的跳变时刻可计算得出分合闸时间的同期性。

进一步，行程位移信号采集模块中的机械位移信号经限压保护电路和二阶有源低通滤波电路后进入DSP的AD采样通道，采样率为10kHz。

进一步，为确保准确采集状态信号，且设备不受过高感应电压的干扰和损害，断口状态信号与DSP GPIO输入引脚之间设置有光电隔离电路，由光电耦合器件4N25实现实现DSP与现场的电气隔离，防止电磁干扰。

进一步，复位电路中设置有用于直流电磁和直流电动机的硬件保护的电磁铁驱动及保护电路、电机驱动及保护电路。

进一步，收束底座连接有活动磁性插头，活动磁性插头设置有多个。

本发明的另一目的在于提供一种断路器动作特性实验方法，所述断路器动作特性实验方法包括：

通过输入电源线路提供电流，通过试验台对电流进行变压整流等，通过导线将电压传输到固定插口以及活动磁性插头上，通过不同的插头可以适应不同类型的断路器，通过电流检测计可以快速的对熔断器的动作时的电流进行检测，通过电压调整旋钮调整不同的输出电压，通过熔断器保护试验台，避免发生危险；

断路器分合闸线圈的电流信号经电流传感器由大电流转换为小电流信号，经电阻将电流信号转换为电压信号，经钳位保护电路传入DSP的模拟量采集通道，实现线圈电流信号采集；位移信号通过位移传感器检测，经限压保护电路和二阶有源低通滤波电路后进入DSP的AD采样通道，采样率为10kHz；在设定采样频率下对断路器各触点状态信号进行采样，通过记录各端口的跳变时刻可计算得出分合闸时间的同期性；

通过串口通讯模块与上位机进行连接通讯，上位机对接收到的采集数据进行解码分析。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

该发明设置有固定插头，通过固定插头可以快速的对断路器进行检测，减少了测量时所用的时间，提高了效率。该发明设置有活动磁性插头，可以应用于各类断路器，并且断路器可以对磁力附着，保证接触良好。该发明设置有电流检测计，可以快速的对熔断器的动作时的电流进行检测，若不合格则发生警报。该发明使用更加方便，效率更高，提高了检测速率。

在控制程序出现错误无法及时停止复位及合闸机构时，通过复位电路中的保护电路可在预先整定的时间内断开电源，实现了直流电磁铁和直流电动机的硬件保护，避免了长时间通电或者堵转所造成的器件过热的发生，提高了检测装置运行过程中的安全性能；为确保准确采集状态信号，且设备不受过高感应电压的干扰和损害，断口状态信号与DSP输入引脚之间进行光电隔离。

附图说明

图1是本发明实施例提供的断路器动作特性实验装置及方法结构示意图；

图2是本发明实施例提供的线圈电流采集电路图；

图3是本发明实施例提供的位移信号采集电路图；

图4是本发明实施例提供的光电隔离电路图；

图5是本发明实施例提供的DSP芯片处理流程图；

图6是本发明实施例提供的电磁铁驱动及保护电路图；

图7是本发明实施例提供的电机驱动及保护电路图；

图中：1、导线；2、固定插口；3、活动磁性插头；4、收束底座；5、熔断器；6、电压调整旋钮；7、试验台；8、输入电源线路；9、电流检测计。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，该断路器动作特性实验装置及方法包括：导线1、固定插口2、活动磁性插头3、收束底座4、熔断器5、电压调整旋钮6、试验台7、输入电源线路8、电流检测计9。

试验台7上镶嵌有电压调整旋钮6，试验台7通过导线1与固定插口2、收束底座4连接，导线1上套接有熔断器5；固定插口2、活动磁性插头3通过导线1与试验台7连接，所述导线1上具有电流检测计9。

试验台7内部包括主控模块、电源模块、电流信号采集模块、行程位移信号采集模块、断口状态采集模块和串口通讯模块；主控模块包括DSP芯片和复位电路，电流信号采集模块设置有与DSP芯片电连接的电流传感器；行程位移信号采集模块通过位移传感器检测用于将机械位移信号转换为电压信号，反应行程特性；断口状态采集模块在设定采样频率下对断路器各触点状态信号进行采样，通过记录各端口的跳变时刻可计算得出分合闸时间的同期性。

作为优选，行程位移信号采集模块中的机械位移信号经限压保护电路和二阶有源低通滤波电路后进入DSP的AD采样通道，采样率为10kHz。

作为优选，为确保准确采集状态信号，且设备不受过高感应电压的干扰和损害，断口状态信号与DSP GPIO输入引脚之间设置有光电隔离电路，由光电耦合器件4N25实现实现DSP与现场的电气隔离，防止电磁干扰。

作为优选，复位电路中设置有用于直流电磁和直流电动机的硬件保护的电磁铁驱动及保护电路、电机驱动及保护电路。

作为优选，收束底座连接有活动磁性插头，活动磁性插头设置有多个。

DSP芯片采用TMS320F28335DSP芯片，外设丰富，内置AD转换，最高采样率达6.25Msps。

分合闸线圈电流信号通过LA58-P型霍尔电流传感器检测，变比为1：1000，其信号采集电路如图2所示。

位移传感器采用直线位移式传感器，测量范围0～50mm，可将机械位移信号转换为电压信号，真实反应行程特性。位移信号采集调理电路如图3所示。

断路器3个动触头和1个辅助触点通过光耦分别与DSP 28335上的4路GPIO引脚相连。当触点改变开关状态时，GPIO采集到的高低电平状态也随之改变。以A相动触头为例，其连接电路如图4所示，其它断口连接电路与之类似。

为避免由于控制程序错误，复位及合闸机构长时间工作所导致的机构中核心部件，直流电磁铁过热、直流电动机堵转的发生，在其复位电路中增加了保护电路，如图6和图7所示，在控制程序出现错误无法及时停止复位及合闸机构时，保护电路中的延时继电器KT1、KT2可在预先整定的时间内断开电源，实现了直流电磁铁和直流电动机的硬件保护。

一种断路器动作特性实验方法包括：

通过输入电源线路8提供电流，通过试验台7对电流进行变压整流等，通过导线1将电压传输到固定插口2以及活动磁性插头3上，通过不同的插头可以适应不同类型的断路器，通过电流检测计9可以快速的对熔断器的动作时的电流进行检测，通过电压调整旋钮6调整不同的输出电压，通过熔断器5保护试验台7，避免发生危险；断路器分合闸线圈的电流信号经电流传感器由大电流转换为小电流信号，经电阻将电流信号转换为电压信号，经钳位保护电路传入DSP的模拟量采集通道，实现线圈电流信号采集；位移信号通过位移传感器检测，经限压保护电路和二阶有源低通滤波电路后进入DSP的AD采样通道，采样率为10kHz；在设定采样频率下对断路器各触点状态信号进行采样，通过记录各端口的跳变时刻可计算得出分合闸时间的同期性；通过串口通讯模块与上位机进行连接通讯，上位机对接收到的采集数据进行解码分析。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种断路器动作特性实验装置，其特征在于，所述断路器动作特性实验装置设置有：

试验台；

试验台上镶嵌有电压调整旋钮，试验台通过导线与固定插口、收束底座连接，导线上套接有熔断器；

固定插口、活动磁性插头通过导线与试验台连接，导线上具有电流检测计；

试验台内部包括主控模块、电源模块、电流信号采集模块、行程位移信号采集模块、断口状态采集模块和串口通讯模块；

主控模块包括DSP芯片和复位电路，电流信号采集模块设置有与DSP芯片电连接的电流传感器；

行程位移信号采集模块通过位移传感器检测用于将机械位移信号转换为电压信号，反应行程特性；

断口状态采集模块在设定采样频率下对断路器各触点状态信号进行采样，通过记录各端口的跳变时刻可计算得出分合闸时间的同期性。

2.如权利要求1所述断路器动作特性实验装置，其特征在于，行程位移信号采集模块中的机械位移信号经限压保护电路和二阶有源低通滤波电路后进入DSP的AD采样通道，采样率为10kHz。

3.如权利要求1所述断路器动作特性实验装置，其特征在于，断口状态信号与DSP输入引脚之间设置有光电隔离电路。

4.如权利要求1所述断路器动作特性实验装置，其特征在于，复位电路中设置有用于直流电磁和直流电动机的硬件保护的电磁铁驱动及保护电路、电机驱动及保护电路。

5.如权利要求1所述断路器动作特性实验装置，其特征在于，收束底座连接有活动磁性插头，活动磁性插头设置有多个。

6.一种用于权利要求1-5任意一项所述的断路器动作特性实验装置的断路器动作特性实验方法，其特征在于，所述断路器动作特性实验方法包括：

通过输入电源线路提供电流，通过试验台对电流进行变压整流等，通过导线将电压传输到固定插口以及活动磁性插头上，通过不同的插头可以适应不同类型的断路器，通过电流检测计可以快速的对熔断器的动作时的电流进行检测，通过电压调整旋钮调整不同的输出电压，通过熔断器保护试验台，避免发生危险；

断路器分合闸线圈的电流信号经电流传感器由大电流转换为小电流信号，经电阻将电流信号转换为电压信号，经钳位保护电路传入DSP的模拟量采集通道，实现线圈电流信号采集；位移信号通过位移传感器检测，经限压保护电路和二阶有源低通滤波电路后进入DSP的AD采样通道，采样率为10kHz；在设定采样频率下对断路器各触点状态信号进行采样，通过记录各端口的跳变时刻可计算得出分合闸时间的同期性；

通过串口通讯模块与上位机进行连接通讯，上位机对接收到的采集数据进行解码分析。