CN110988670B - 大电流发生装置及用于断路器校验的装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及大电流设备技术领域，公开了一种大电流发生装置，包括：多磁路变压器，包括多组磁路，通过磁路组合实现电流的多档输出；调节电源，用于为所述多磁路变压器的部分或全部磁路提供可变电压，以调解所述多磁路变压器的输出电流。通过为多磁路变压器的部分或全部磁路提供单独的调节电源，通过改变电源电压即可实现调压效果，调试出所需电流。能够大幅降低系统造价，减小系统体积，能够以较小容量的变压器对系统进行连续无极调压，并且获得不失真的电压波形和较强的过载能力，对断流器校准试验的顺利进行起到了重要保障，改善了测试精度和安全性，极大提高了工作效率。本申请还公开一种用于断路器校验的装置。

Description

大电流发生装置及用于断路器校验的装置

技术领域

本申请涉及大电流设备技术领域，例如涉及一种大电流发生装置及用于断路器校验的装置。

背景技术

在低压配电系统中，断路器的应用非常广泛，一般用于配电馈线控制和保护、小型配电变压器的低压侧出线总开关、动力配电终端控制和保护以及

舰船断路器校验装置作为检测断路器工作可靠性的重要设备，要求对其输出电流进行稳定平滑和大幅度调节，以确保校验的准确性。传统的大电流输出方法包括调压器、晶闸管调压和磁性调压几种模式，对于大容量断路器校验装置而言，直接采用调压器存在体积庞大、造价高、压降大和过载能力低等问题，而其他两种方式则存在高次谐波、干扰电网等问题，为校验工作带来了困难。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种大电流发生装置及用于断路器校验的装置，以解决现有技术中大电流输出时存在的调压设备体积庞大、造价高、过载能力低等不适用于断路器校验工作的技术问题。

在一些实施例中，所述大电流发生装置，包括：多磁路变压器，包括多组磁路，通过磁路组合实现电流的多档输出；调节电源，用于为所述多磁路变压器的部分或全部磁路提供可变电压，以调解所述多磁路变压器的输出电流。

在一些实施例中，所述断路器校验装置，包括：断路器；和上述的大电流发生装置。

本公开实施例提供的大电流发生装置及用于断路器校验的装置，可以实现以下技术效果：

通过为多磁路变压器的部分或全部磁路提供单独的调节电源，通过改变电源电压即可实现调压效果，调试出所需电流。能够大幅降低系统造价，减小系统体积，能够以较小容量的变压器对系统进行连续无极调压，并且获得不失真的电压波形和较强的过载能力，对断流器校准试验的顺利进行起到了重要保障，改善了测试精度和安全性，极大提高了工作效率。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供一种大电流的发生装置示意图；

图2是本公开实施例提供一种大电流的发生装置示意图；

图3是本公开实施例提供一种大电流的发生装置示意图；

图4是本公开实施例提供的一种用于断路器校验的装置的控制方法流程图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例提供了一种大电流的发生装置，如图1所示，包括：

多磁路变压器10，包括多组磁路，通过磁路组合实现电流的多档输出；

调节电源20，用于为多磁路变压器10的部分或全部磁路提供可变电压，以调解多磁路变压器的输出电流。

其中，多磁路变压器10是一种低电压、大电流的发生装置，采用较小容量即可实现大容量范围内的全部调节。通过为多磁路变压器10的部分或全部磁路提供单独的调节电源20，改变电源电压即可实现调压效果，将多磁路变压器10调试出所需的大电流，能够大幅降低系统造价，减小系统体积，能够以较小容量的变压器对系统进行连续无极调压，并且获得不失真的电压波形和较强的过载能力，对断流器校准试验的顺利进行起到了重要保障，改善了测试精度和安全性，极大提高了工作效率。

在一些实施例中，如图2所示，调节电源20包括：

自耦调压器T，用于在伺服电机的带动下，调整到所需试验电流位置，产生所需电压；

低压变压器B，自耦调压器T连接。

其中，自耦调压器T是一种只有一个绕组的变压器，同容量的自耦调压器T与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高，这个优点就越加突出，具有容量大、损耗小、造价低的优势。可选的，自耦调压器T的初级电压为400V，通过交流电源接入，施加于绕组两端。低压变压器B的一次侧经自耦调压器T接入电源，在调压过程中，低压变压器B的一次侧通过改变自耦调压器T的线圈匝数来改变输入电压。当所需试验电流较小时，通过自耦调压器T的调节即可实现对多磁路变压器TM输出电流的调节。可选的，自耦调压器T的调压范围为0-420V；低压变压器B的二次侧输出电压的电压范围为0-27V。

在一些实施例中，低压变压器B的二次侧接入多磁路变压器TM的一组磁路，为多磁路变压器TM供电。

通过将低压变压器B的二次侧接入磁路线圈的两端，实现为该磁路供电，通过低压变压器B的一次侧调节自耦调压器T的线圈匝数，即可调节对该磁路的供电电流，以实现调节多磁路变压器TM的输出电流的目的，生成所需的大电流。如此，通过多磁路变压器TM进行“粗调”，自耦调压器T进行“细调”，增加了电流的调节档位，提高了调压器的调节精度。

在一些实施例中，如图3所示，调节电源20还包括：

多级调压器TD，通过低压变压器B与自耦调压器T配合，产生所需的试验电压。

这里，多级调压器TD具有多组电压等级不同的线圈，由于有选择的配合投入，与自耦调压器T相配合，调整出所需试验电压电流。

在一些实施例中，多级调压器TD的二次侧与低压变压器B的二次侧串联，可选的，多级调压器TD的二次侧与低压变压器B的二次侧接入多磁路变压器TM的一组磁路，为多磁路变压器TM供电。通过将多级调压器TD的二次侧与低压变压器B的二次侧串联，使得串联后的低压变压器B的二次侧与多级调压器TD的二次侧分别接入同一磁路线圈的两端，实现为该磁路供电。可选的，多级调压器TD包括四组不同电压等级的线圈，包括25V、50V、100V和125V，在本方案的其他实施例中，也可以是其他递增的不同电压等级线圈。如此，在自耦调压器T无法满足输出电流要求时，通过将多级调压器TD各级有选择的投入，与自耦调压器T相配合即可实现更大电流的调节调试。

在一些实施例中，多磁路变压器TM的磁路数量为4组。其中，第一磁路W1的两端分别与上述的低压变压器B的二次侧、多级调压器TD的二次侧连接，其磁路容量为10kVA；其余3组第二磁路W2分别接入380V交流电源，磁路容量分别为10kVA、10kVA、20kVA。如此，实现总容量50kVA，能够使用断路器校验工作所要提供的最大电流。这里，第二磁路W2包括线圈和短接开关，用于根据电流需求，有选择投入多磁路变压器TM的各磁路，实现多磁路变压器TM各磁路、多级调压器TD各级与自耦调压器T的互相配合，产生若干种变化，直至调试出所需的大电流。

本公开实施例中，通过将低压变压器B与多级调压器TD串联，分担自耦调压器T的调节负担，同时增加了电流的调节档位，提高了调节精度，相当于通过多磁路变压器TM进行“粗调”，多级调压器TD进行“中调”，自耦调压器T进行“细调”，起到四两拨千斤的作用，提供大电流的同时，有效解决了宽范围大电流精细调节的难题。同时，装置整体容量大幅度降低，是相关技术中通用方案的十六分之一，容量、体积大大减小，为实现50kA以上的大电流宽范围精确调节提供了可行的电流发生装置。

本公开实施例提供的一种用于断路器校验的装置，包括：断路器和上述的大电流发生装置。通过调节大电流发生装置产生断路器所需额定电流，测量在该电流下，断路器两端的电压以及消耗的功率，即可完成对断路器的校验工作。

在本实施例中，大电流发生装置包括：多磁路变压器TM，包括多组磁路，通过磁路组合实现电流的多档输出；调节电源20，用于为多磁路变压器TM的部分或全部磁路提供可变电压，以调解多磁路变压器TM的输出电流。

其中，调节电源20包括：自耦调压器T，用于在伺服电机的带动下，调整到所需试验电流位置，产生所需电压；低压变压器B，自耦调压器T连接；以及多级调压器TD，通过低压变压器B与自耦调压器T配合，产生所需的试验电压。并通过将多级调压器TD的二次侧与低压变压器B的二次侧接入多磁路变压器TM的一组磁路，为多磁路变压器TM供电，如此，通过为多磁路变压器TM的部分或全部磁路提供单独的调节电源20，将低压变压器B与多级调压器TD串联，分担自耦调压器T的调节负担，同时增加了电流的调节档位，提高了调节精度，相当于通过多磁路变压器TM进行“粗调”，多级调压器TD进行“中调”，自耦调压器T进行“细调”，提供大电流的同时，有效解决了宽范围大电流精细调节的难题。通过改变电源电压即可实现调压效果，调试出所需电流。能够大幅降低系统造价，减小系统体积，能够以较小容量的变压器对系统进行连续无极调压，并且获得不失真的电压波形和较强的过载能力，对断流器校准试验的顺利进行起到了重要保障，改善了测试精度和安全性，极大提高了工作效率。

其中，该用于断路器校验的装置还包括用于断路器校验的电流控制装置，包括：确定模块，被配置为根据第一电流与断路器额定电流的倍数关系，确定第一参数。第一控制模块，被配置为根据第一参数，控制电流在预设时间内达到第二电流。第二控制模块，被配置为根据第二电流调控输出目标电流用于校验断路器。其中，第一电流小于第二电流，第二电流小于目标电流。

这里，第一电流用于表述一个与断路器额定电流成预设倍数关系的，相对于目标电流较小的电流数值，相对于目标电流更易于调控。第一参数用于表述与回路相关的参数。第二电流用于表述一个大于第一电流，且小于目标电流的电流数值，通过在预设时间内使得第一参数对应回路实际瞬时电流从零开始快速达到第二电流。可选的，第二电流的取值与回路的给定整定值有关。回路瞬时电流到达第二电流后，由开环控制转为闭环控制，对电流值进行微调以输出该目标电流用于校验断路器。

通过上述的控制装置，能够控制输出目标电流无超调，缩短电流的过渡过程，降低试验误差，能够提高电流控制精度，进一步的保证了校验断路器时的测试精度和实验结果的可信度。

在一些实施例中，第一参数包括第一占空比。可选的，根据第一电流确定回路稳态时的占空比；根据第一电流与断路器额定电流的倍数关系，对占空比进行倍数赋值，确定第一占空比。

这里，根据第一电流确定负载回路的占空比，由于第一电流为易于控制的小电流，通过控制回路电压从零开始增加，初相角给零值，以第一电流进行1秒的闭环电流试验，回路达到稳态时可确定当前第一电流值对应的占空比。再根据第一电流与断路器额定电流的倍数关系，对占空比进行倍数赋值作为第一占空比，应用于后续的大电流试验。

可选的，上述的占空比的取值范围为0.1至0.3。能够有效控制电流波形畸变，防止出现较大的电流震荡。

可选的，上述的第一电流与断路器额定电流的倍数关系为4倍、8倍或12倍。例如是第一电流为12倍的额定电流值，其能满足1500A大电流在暂态过程中从零正弦波输出。

可选的，第二电流为目标电流的0.9倍。通过在预设时间内进行开环控制，使得第一参数对应回路实际瞬时电流从零开始快速达到第二电流，通过设置第二电流为目标电流的0.9倍，以便于缩短对电流进行微调所需的时间，使其接近目标电流。

可选的，第一参数还包括回路负载值，和/或合闸角。利用第一电流预先计算回路的占空比、负载值、和/或合闸角，从而可以进行初始相位的精确捕捉和调制比的精确给定，克服了传统的控制方法中不能有效判断合闸时刻和占空比数值的给定，容易导致较大的电流震荡和较长的过渡时间，引起断路器的误动作，降低试验的精度和实验结果的可信度。

其中，在第一控制模块、第二控制模块中，须通过上述的大电流发生装置进行电流调节，实现实际瞬时电流从零开始快速达到第二电流，以及根据该第二电流调制目标电流。

如此，通过该用于断路器校验的装置，可精确控制合闸角与回路阻抗叫的一致性，整流电流过的零点准确投入，瞬动实验暂态过程电流无超调现象且波形对称，并通过电阻柜和电流控制装置提高了控制的精度和功率因数，进一步的保证了校验断路器时的测试精度和实验结果的可信度。

如图4所示，本公开实施例提供了一种用于上述用于断路器校验的装置的控制方法，包括：

步骤S100，根据第一电流与断路器额定电流的倍数关系，确定第一参数。

这里，第一电流用于表述一个与断路器额定电流成预设倍数关系的，相对于目标电流较小的电流数值，相对于目标电流更易于调控。第一参数用于表述与回路相关的参数。

步骤S110，根据所述第一参数，控制电流在预设时间内达到第二电流。

这里，第二电流用于表述一个大于第一电流，且小于目标电流的电流数值，通过在预设时间内使得第一参数对应回路实际瞬时电流从零开始快速达到第二电流。可选的，第二电流的取值与回路的给定整定值有关。

步骤S120，根据第二电流调控输出目标电流用于校验断路器。

回路瞬时电流到达第二电流后，由开环控制转为闭环控制，对电流值进行微调以输出该目标电流用于校验断路器。

其中，所述第一电流小于所述第二电流，所述第二电流小于所述目标电流。

通过上述的控制方法，能够控制输出目标电流无超调，缩短电流的过渡过程，降低试验误差，能够提高电流控制精度，进一步的保证了校验断路器时的测试精度和实验结果的可信度。

其中，步骤S110及步骤S120中，须通过上述的大电流发生装置进行电流调节，实现实际瞬时电流从零开始快速达到第二电流，以及根据该第二电流调制目标电流。

在一些实施例中，所述第一参数包括第一占空比。

可选的，根据第一电流确定回路稳态时的占空比；根据第一电流与断路器额定电流的倍数关系，对所述占空比进行倍数赋值，确定第一占空比。

这里，根据第一电流确定负载回路的占空比，由于第一电流为易于控制的小电流，通过控制回路电压从零开始增加，初相角给零值，以第一电流进行1秒的闭环电流试验，回路达到稳态时可确定当前第一电流值对应的占空比。再根据第一电流与断路器额定电流的倍数关系，对占空比进行倍数赋值作为第一占空比，应用于后续的大电流试验。

可选的，上述的占空比的取值范围为0.1至0.3。能够有效控制电流波形畸变，防止出现较大的电流震荡。

可选的，上述的第一电流与断路器额定电流的倍数关系为4倍、8倍或12倍。例如是第一电流为12倍的额定电流值，其能满足1500A大电流在暂态过程中从零正弦波输出。

可选的，所述第二电流为所述目标电流的0.9倍。通过在预设时间内进行开环控制，使得第一参数对应回路实际瞬时电流从零开始快速达到第二电流，通过设置第二电流为目标电流的0.9倍，以便于缩短对电流进行微调所需的时间，使其接近目标电流。

可选的，所述第一参数还包括回路负载值，和/或合闸角。

利用第一电流预先计算回路的占空比、负载值、和/或合闸角，从而可以进行初始相位的精确捕捉和调制比的精确给定，克服了传统的控制方法中不能有效判断合闸时刻和占空比数值的给定，容易导致较大的电流震荡和较长的过渡时间，引起断路器的误动作，降低试验的精度和实验结果的可信度。

本公开实施例提供的一种用于断路器校验的装置的控制方法，通过对装置给定第一电流进行闭环电流实验，并根据第一电流与目标电流的倍数关系，以获取回路的第一参数，根据第一参数控制电流在预设时间内快速达到第二电流，由于没有过渡过程和超调操作，进一步提高了电流精度，再根据第二电流闭环控制调控输出目标电流，克服集肤效应和电缆温升等因素带来的误差，能够提高电流控制精度，进一步的保证了校验断路器时的测试精度和实验结果的可信度。

Claims (5)

1.一种大电流发生装置，其特征在于，包括：

多磁路变压器，包括多组磁路，通过磁路组合实现电流的多档输出；

调节电源，用于为所述多磁路变压器的部分或全部磁路提供可变电压，以调节 所述多磁路变压器的输出电流；

其中，所述调节电源包括：

自耦调压器，用于在伺服电机的带动下，调整到所需试验电流位置，产生所需电压；

低压变压器，与所述自耦调压器连接；所述低压变压器的二次侧接入所述多磁路变压器的一组磁路线圈的两端，为所述多磁路变压器供电，并通过低压变压器的一次侧调节自耦调压器的线圈匝，调节对磁路的供电电流；

多级调压器，通过所述低压变压器与所述自耦调压器配合，产生所需的试验电压；多级调压器的二次侧与所述低压变压器的二次侧串联。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多级调压器包括四组不同电压等级的线圈。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多级调压器的二次侧与所述低压变压器的二次侧接入所述多磁路变压器的一组磁路，为所述多磁路变压器供电。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述多磁路变压器的磁路数量为4组。

5.一种用于断路器校验的装置，其特征在于，包括：

断路器；和

如权利要求1-4任一所述的大电流发生装置。

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