CN110850282A - 一种注入式gis组合电器测试信号输入装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及GIS组合开关检修技术领域，特别涉及一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置及测试方法。本发明的晶体振荡器的输出端通过第一电容与三极管的基极连接，运算放大器的反相输入端与直流地连接；隔离电路为光耦二极管，驱动输出电路包括变压器和调节电阻，光耦二极管电源输入正极与第一直流电源连接，光耦二极管电源输入负极与运算放大器的输出端连接，光耦二极管输出正极通过调节电阻后与驱动直流电压连接，光耦二极管输出负极与直流地连接，光耦二极管输出正极与变压器的一侧次连接，变压器一次侧的另一端与驱动直流电压的直流地连接，变压器的二次侧经过注入电阻后输出。本发明的装置既能保证测试人员安全，又可以避免静电损伤仪器。
Description
技术领域
本发明涉及GIS组合开关检修技术领域，特别涉及一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置及测试方法。
背景技术
随着高压输电等级越来越高，工作线路对在检修的架空线产生非常高的感应电动势，为了保障测试人员及仪器的安全，高压断路器在检修时，通常通过接地刀闸接大地。在进行开关动特性测试时，开关设备要求检修状态，即开关两端地刀不允许打开进行试验。
目前市场上常见断路器动特性分析仪在对高压断路器检测时，高压断路器至少必须有一端悬空不能接地，这样的检测方法需要将一侧接地刀闸拉开或解一次线，既增加了操作次数和检修工作人员的劳动强度，又增加了安全隐患，同时也违反了有关规定。特别是，当GIS组合开关检修做动特性测试时，往往需要通过出线套管处接信号线取样，或将接地开关引出的接地排拆除，才能满足测量条件，实施十分困难，存在作业人员感电事故风险。
同时近年系统内发生过多起GIS组合电器隔离开关分合闸故障的事件，如果说隔离开关分合闸不到位造成电力故障的后果，那么接地开关失灵有可能造成人身或者设备重大事故，目前对GIS隔离开关及接地开关动特性方面，相关规范没有明确要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置。本发明在高压断路器动静触头都接地的条件下，进行开关(断路器、隔离开关和接地开关断口)合分闸时间、同期、速度等参数测试与分析，提高测试速度。本发明的装置既能保证测试人员安全，又可以避免静电损伤仪器。
本发明的技术方案是：一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，包括方波信号产生电路、隔离电路和驱动输出电路，方波信号产生电路包括晶体振荡器、第一电容、三极管、第二电容、运算放大器、第一电阻、第二电阻、上拉电阻，晶体振荡器的输出端通过第一电容与三极管的基极连接，三极管的集电极通过第二电容与运算放大器的同相输入端连接，三极管的基极分别通过第一电阻、第二电阻与第一直流电源和直流地连接；三极管的集电极通过上拉电阻与第一直流电源连接，三极管的发射极与直流地连接，运算放大器的反相输入端与直流地连接；隔离电路为光耦二极管，驱动输出电路包括变压器、注入电阻和调节电阻，光耦二极管电源输入正极与第一直流电源连接，光耦二极管电源输入负极与运算放大器的输出端连接，光耦二极管输出正极通过调节电阻后与驱动直流电压连接，光耦二极管输出正极与变压器的一侧次连接，变压器一次侧的另一端与驱动直流电压的直流地连接，变压器的二次侧经过注入电阻后输出。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，晶体振荡器的输出频率范围为2kHz至10kHz。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，晶体振荡器的输出频率范围为10kHz。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，调节电阻的范围在100欧姆至5K欧姆之间。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，第一电阻和第二电阻为可调电阻。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，注入电阻为可调节电阻，电阻值在10欧姆至100欧姆范围内可调。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，第一电阻、第二电阻、上拉电阻的电阻值均为1K欧姆，第一电容、第二电容的电容值为1uF。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，第一直流电源为3.3V或5V，驱动直流电压为12V、15V或24V中的一种。
本发明还公开了一种注入式GIS组合电器的测试方法，将开关两侧的接地刀闸接大地，变压器的二次侧经过注入电阻后分别与接地刀闸连接，在其中一个接地刀闸套装上罗格夫斯基线圈，然后通过变压器注入高频信号，信号频率为10kHz，在罗格夫斯基线圈通过测试装置采集线路的高频信号，通过罗格夫斯基线圈是否获得采集高频信号判断开关的状态。
根据如上所述的一种注入式GIS组合电器的测试方法，注入变压器的高频信号为方波信号。
本发明的有益效果是：一是既能保证测试人员安全，又可以避免静电损伤仪器。二是提高工作效率。三是满足可测量精度的要求。四是系统抗干扰能力强，适合于户外操作。
附图说明
图1为本发明的电路原理图；
图2为本发明的工作过程示意图；
图3为方波示意图；
附图标记说明：晶体振荡器A1、第一电容C1、三极管Q1、第二电容C2、运算放大器Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、上拉电阻R3、第一直流电源VCC、驱动直流电压VCC1、调节电阻R4、注入电阻R5、第一等效电阻R6、第二等效电阻R7、开关K、光耦二极管Q3、变压器Q4、罗格夫斯基线圈Q5、第一接地刀闸K1、第二接地刀闸K2。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置包括方波信号产生电路、隔离电路和驱动输出电路，方波信号产生电路与隔离电路连接，隔离电路与驱动输出电路连接。如图1所示，本发明的隔离电路为光耦二极管Q3。
如图1所示，本发明的方波信号产生电路包括晶体振荡器A1、第一电容C1、三极管Q1、第二电容C2、运算放大器Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、上拉电阻R3以及第一直流电源VCC。晶体振荡器A1的输出端通过第一电容C1与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过第二电容C2与运算放大器Q2的同相输入端(+)连接。三极管Q1的基极分别通过第一电阻R1、第二电阻R2与第一直流电源VCC和直流地连接。三极管Q1的集电极通过上拉电阻R3与第一直流电源VCC连接，三极管Q1的发射极与直流地连接。运算放大器Q2的反相输入端(-)与直流地连接；运算放大器Q2的输出端输出为方波，如图3所示。
如图1所示，本发明的光耦二极管Q3电源输入正极与第一直流电源VCC连接，光耦二极管Q3电源输入负极与运算放大器Q2的输出端连接，光耦二极管Q3输出正极通过调节电阻R4后与驱动直流电压VCC1连接，光耦二极管Q3输出负极与直流地连接，光耦二极管Q3输出正极与变压器Q4的一侧次连接，变压器Q4一次侧的另一端与驱动直流电压VCC1的直流地连接，变压器Q4的二次侧经过注入电阻R5后输出。本发明中，驱动直流电压VCC1的直流地和第一直流电源VCC的直流地可以共地，这样本发明工作过程中，方波信号产生电路与驱动输出电路相互隔离，确保驱动输出电路产生的干扰信号不会对方波信号产生电路造成干扰。本发明注入电阻R5最好为可调节电阻，电阻值在10欧姆至100欧姆范围内可调。
本发明的，第一电阻R1、第二电阻R2、上拉电阻R3的电阻值可以为1K欧姆，第一电容C1、第二电容C2的电容值可选择1uF。
本发明的晶体振荡器A1频率为2kHz至10kHz，此时信号传输的效率最高，优选10kHz，这样输出方波信号频率也为10kHz，一个方波周期为0.1ms，正好满足0.1ms分辨率的要求。
因为本发明的装置在现场测试时，罗格夫斯基线圈Q5采集的信号干扰非常强烈，信号频率过底干扰信号强，接收电路的前置滤波处理电路不能处理，造成判断分合闸出现异常，即在未操作的前提下，显示时而分，时而合。而频率太高，对隔离电路和驱动输出电路工作频率相应也高，设备运行可靠性收到影响。且该频率范围内也满足各项测试指标的时间分辨率。
本发明的调节电阻R4可根据检测电路现场情况调节变压器Q4输出电流的大小，这样可以根据现场实际情况调节信号输入装置的输出量，从而满足不同测试场景的测试需求。一般可通过调节电阻R4使开关K的实测回路中产生1A以上的感应电流，这个数值远大于现场的干扰感应电流，便于测试。如果产生感应电流过小，现场的干扰信号会淹没有用信号，致使不能进行测量。本发明第一直流电源VCC可以为3.3V，5V，驱动直流电压VCC1可以为12V、15V或24V，调节电阻R4可在100欧姆至5K欧姆之间可调。
作为本发明的进一步方案，可将第一电阻R1和第二电阻R2设置为可调电阻，这样可以调节三极管Q1导通和截止时间，从而调节方波信号的占空比，使本发明的装置可以根据不同场景输出不同占空比的波形。
本发明还公开了一种注入式GIS组合电器的测试方法，如图2所示，将开关K(为了方便描述，将高压断路器、GIS组合电器隔离开关等总体记载为开关进行说明)两端接地，则开关两侧分别具有第一等效电阻R6、第二等效电阻R7，测试时，包括以下步骤，首先将开关K两侧的接地刀闸接大地，即第一接地刀闸K1、第二接地刀闸K2与地连接，第一接地刀闸K1、第二接地刀闸K2通过注入电阻R5与变压器Q4二次侧连接，其中一个接地刀闸套装上罗格夫斯基线圈Q5，如图2所示，然后通过变压器Q4注入高频信号，信号频率最好为10kHz，这样信号传输的效率最高，且正好满足测试精度要求，在罗格夫斯基线圈Q5通过测试装置采集线路的高频信号，然后对开关K进行合闸、跳闸等试验，通过罗格夫斯基线圈Q5是否获得采集高频信号判断合闸、跳闸时间，从而判定开关K的工作状态。
本发明注入变压器Q4的高频信号可以为正弦波信号、方波信号、谐波信号等，只要频率在10kHz即可满足测试要求，但为了提高系统的测试精度，提高信号采集抗干扰能力，本发明优选方波信号。
Claims (10)
1.一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，包括方波信号产生电路、隔离电路和驱动输出电路，其特征在于：方波信号产生电路包括晶体振荡器、第一电容、三极管、第二电容、运算放大器、第一电阻、第二电阻、上拉电阻，晶体振荡器的输出端通过第一电容与三极管的基极连接，三极管的集电极通过第二电容与运算放大器的同相输入端连接，三极管的基极分别通过第一电阻、第二电阻与第一直流电源和直流地连接；三极管的集电极通过上拉电阻与第一直流电源连接，三极管的发射极与直流地连接，运算放大器的反相输入端与直流地连接；隔离电路为光耦二极管，驱动输出电路包括变压器、注入电阻和调节电阻，光耦二极管电源输入正极与第一直流电源连接，光耦二极管电源输入负极与运算放大器的输出端连接，光耦二极管输出正极通过调节电阻后与驱动直流电压连接，光耦二极管输出正极与变压器的一侧次连接，变压器一次侧的另一端与驱动直流电压的直流地连接，变压器的二次侧经过注入电阻后输出。
2.根据权利要求1所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，其特征在于：晶体振荡器的输出频率范围为2kHz至10kHz。
3.根据权利要求2所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，其特征在于：晶体振荡器的输出频率为10kHz。
4.根据权利要求1所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，其特征在于：调节电阻的范围在100欧姆至5K欧姆之间。
5.根据权利要求1所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，其特征在于：第一电阻、第二电阻均为可调电阻。
6.根据权利要求1所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，其特征在于：注入电阻为可调节电阻，电阻值在10欧姆至100欧姆范围内可调。
7.根据权利要求1所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，其特征在于：第一电阻、第二电阻、上拉电阻的电阻值均为1K欧姆，第一电容、第二电容的电容值为1uF。
8.根据权利要求1所述的一种注入式GIS组合电器测试信号输入装置，其特征在于：第一直流电源为3.3V或5V，驱动直流电压为12V、15V或24V中的一种。
9.一种注入式GIS组合电器的测试方法，将开关两侧的接地刀闸接大地，其特征在于：变压器的二次侧经过注入电阻后分别与接地刀闸连接，在其中一个接地刀闸套装上罗格夫斯基线圈，然后通过变压器注入高频信号，信号频率为10kHz，在罗格夫斯基线圈通过测试装置采集线路的高频信号，通过罗格夫斯基线圈是否获得采集高频信号判断开关的状态。
10.根据权利要求9所述的一种注入式GIS组合电器的测试方法，其特征在于：注入变压器的高频信号为方波信号。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111722016A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-29 | 广东电网有限责任公司 | 一种基于三相注入法的gis回路测试系统和方法 |
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2019
- 2019-12-02 CN CN201911213793.4A patent/CN110850282A/zh active Pending
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