CN111308219A - 一种高压断路器动态接触电阻检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压断路器动态接触电阻检测电路，解决了用超级电容器作为断路器动态接触电阻测试电路电源时存在的测试电路元件容易烧损问题。构建由交流调压器、整流模块、中央处理器控制下的IGBT开关模块和超级电容器组成的超级电容器充电电路，根据被测断路器的规格不同，通过交流调压器获得不同电压等级的超级电容器电压；构建由超级电容器、IGBT开关模块、罗氏线圈、电压表和高压断路器触头系统组成的测试回路，在该测试回路中，在超级电容器两端并联由IGBT开关模块和避雷器组成的超级电容器上残余电压放电支路，实现了超级电容器的残余电流被吸收，避免了残余电压存在导致测试电路元件的烧损现象的发生。

Description

一种高压断路器动态接触电阻检测电路

技术领域

本发明涉及一种高压断路器动态接触电阻检测电路，特别涉及一种可有效避免测试元件烧损的高压断路器动态接触电阻检测电路。

背景技术

高压断路器的触头系统是高压开关设备的关键部件，包括主触头和弧触头，主要承担关合和开断电流的任务，其烧蚀情况直接影响到开关设备的使用性能和使用寿命；目前，检测高压开关断路器触头系统的性能，是将高压开关断路器串联在一个测试电源回路中，通过测量回路电阻来对触头系统进行评价，现有的检测方式主要有静态电阻检测和动态电阻测量两种方式，静态电阻检测方法不能真实地反应出触头系统中弧触头的状态，对于触头相对磨损、烧蚀、优劣等情况无法进行准确判断，同时由于现场检测中开关设备连接部件较多，静态电阻的测量误差也较大；为了更全面准确的判断开关设备触头系统的状态，现有技术一般是采用动态接触电阻检测的方法。

专利号为ZL2015108477634的中国发明专利申请，公开了一种SF6断路器动态接触电阻检测装置，该技术方案采用了超级电容电源、电流采集装置、电压采集装置和数据处理系统的检测装置，超级电容器为断路器动态接触电阻测试电路提供电源，使得测量回路的电流更大，动主触头与静主触头、动弧触头与静弧触头之间的抱紧力更大，动态接触电阻的测量值更加稳定，不会出现电源烧损的现象；但现场对不同类型的断路器进行动态电阻测试时，所需要的做为电源的超级电容器电压不同，如何用一套测试电路去满足不同电压等级的断路器的动态电阻测试是现场需要解决的一个问题；另外，当用超级电容器做为测试回路的电源时，由于超级电容器的容量较大，当测试工作完成后，在超级电容器上存在残余电压，该残余电压会抬高测试电路下次进行测试时的基础电压，另外，测试电流不易控制，操作不当容易将测试回路中的测试元件烧损；另外，超级电容器上的残余电压还会降低动态电阻的测试精度，影响到根据动态电阻对断路器工作性能的准确判断。

发明内容

本发明提供了一种高压断路器动态接触电阻检测电路，解决了用超级电容器作为断路器动态接触电阻测试电路电源时存在的测试电路元件容易烧损的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：构建由交流调压器、整流模块、中央处理器控制下的IGBT开关模块和超级电容器组成的超级电容器充电电路，根据被测断路器的规格不同，通过交流调压器获得不同电压等级的超级电容器电压；构建由超级电容器、IGBT开关模块、罗氏线圈、电压表和高压断路器触头系统组成的测试回路，在该测试回路中，在超级电容器两端并联由IGBT开关模块和避雷器组成的超级电容器上残余电压放电支路，实现了超级电容器的残余电流被吸收，避免了由于残余电压存在导致测试电路元件的烧损现象的发生。

一种高压断路器动态接触电阻检测电路，包括三相交流电源、交流调压器、整流模块、IGBT开关模块、超级电容器、避雷器、高压断路器、罗氏线圈、ARM处理器和电压表，三相交流电源与交流调压器的输入端连接在一起，交流调压器的输出端与整流模块的输入端连接在一起，第一个IGBT开关模块的集电极与整流模块的输出正极连接在一起，在第一个IGBT开关模块的发射极与整流模块的输出负极之间并联有超级电容器，第一个IGBT开关模块的基极通过IGBT隔离驱动电路与ARM处理器电连接在一起，超级电容器的正极与第三个IGBT开关模块的集电极连接在一起，第三个IGBT开关模块的发射极与高压断路器的一端连接在一起，高压断路器的另一端与整流模块的输出负极连接在一起，第三个IGBT开关模块的基极通过IGBT隔离驱动电路与ARM处理器电连接在一起，在高压断路器的两端并联有电压表，在高压断路器的输入端上设置有罗氏线圈，罗氏线圈和电压表分别通过信号处理模块与ARM处理器电连接在一起，在超级电容器的正极与第三个IGBT开关模块的集电极之间连接有第二个IGBT开关模块的集电极，在第二个IGBT开关模块的发射极上连接有避雷器，避雷器的另一端与整流模块的输出负极连接在一起，第二个IGBT开关模块的基极通过IGBT隔离驱动电路与ARM处理器电连接在一起。

在ARM处理器上分别连接有存储模块、计算模块和通信模块。

一种可避免测试元件烧损的高压断路器动态接触电阻检测方法，其特征在于以下步骤：

第一步、将三相交流电源输入给交流调压器，整流模块将交流电转变为直流电，ARM处理器的输出信号通过控制IGBT隔离驱动电路控制第一个IGBT开关模块导通，整流模块对超级电容器进行充电，当达到一定电压时，ARM处理器输出控制信号通过IGBT隔离驱动电路控制第一个IGBT开关模块关断；

第二步、ARM处理器输出信号通过IGBT隔离驱动电路控制第三个IGBT开关模块导通，超级电容器与高压断路器构成回路，对高压断路器进行的开关操作，通过罗氏线圈测量流经高压断路器的电流，通过电压表测量高压断路器两端的电压；

第三步、罗氏线圈测量出的流经高压断路器的电流信号和电压表测量出的电压信号，经信号处理模块输入到ARM处理器中，ARM处理器将电压信号输出给计算模块，计算模块将计算结果反馈给ARM处理器，ARM处理器将计算结果输出给存储模块，同时ARM处理器将计算结果输出给通信模块；

第四步、测试工作完成后，ARM处理器输出信号通过IGBT隔离驱动电路控制第三个IGBT开关模块关断，然后，ARM处理器输出信号通过IGBT隔离驱动电路控制第二个IGBT开关模块导通，超级电容器、第二个IGBT开关模块和避雷器组成能量吸收回路，使超级电容器的残余电流被避雷器吸收，超级电容器上残余电压为零。

本发明采用调压器、整流单元、IGBT、超级电容器、避雷器等设计了动态接触电阻检测回路，采用罗氏线圈、信号处理模块、ARM处理器、IGBT驱动控制电路等设计了数据监测分析回路，通过对IGBT导通和关断的控制，采用避雷器对回路中的电流进行了能量回收，避免了检测元件的烧损，可方便满足各种型号的高压断路器的动态电阻的检测，使检测回路更安全、更可靠，提高了动态电阻测量的准确性，实现了在不拆解高压开关设备的情况下动态电阻的检测；本发明满足 IEC61850 规约，具有规范的功能和通信模型，实时性高，同时具备实时监测、数据远传、后台分析等功能。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种高压断路器动态接触电阻检测电路，包括三相交流电源1、交流调压器2、整流模块3、IGBT开关模块、超级电容器5、避雷器7、高压断路器9、罗氏线圈10、ARM处理器14和电压表11，三相交流电源1与交流调压器2的输入端连接在一起，交流调压器2的输出端与整流模块3的输入端连接在一起，第一个IGBT开关模块4的集电极与整流模块3的输出正极连接在一起，在第一个IGBT开关模块4的发射极与整流模块3的输出负极之间并联有超级电容器5，第一个IGBT开关模块4的基极通过IGBT隔离驱动电路13与ARM处理器14电连接在一起，超级电容器5的正极与第三个IGBT开关模块8的集电极连接在一起，第三个IGBT开关模块8的发射极与高压断路器9的一端连接在一起，高压断路器9的另一端与整流模块3的输出负极连接在一起，第三个IGBT开关模块8的基极通过IGBT隔离驱动电路13与ARM处理器14电连接在一起，在高压断路器9的两端并联有电压表11，在高压断路器9的输入端上设置有罗氏线圈10，罗氏线圈10和电压表11分别通过信号处理模块12与ARM处理器14电连接在一起，在超级电容器5的正极与第三个IGBT开关模块8的集电极之间连接有第二个IGBT开关模块6的集电极，在第二个IGBT开关模块6的发射极上连接有避雷器7，避雷器7的另一端与整流模块3的输出负极连接在一起，第二个IGBT开关模块6的基极通过IGBT隔离驱动电路13与ARM处理器14电连接在一起。

在ARM处理器14上分别连接有存储模块15、计算模块16和通信模块17。

一种高压断路器动态接触电阻检测方法，其特征在于以下步骤：

第一步、将三相交流电源1输入给交流调压器2，整流模块3将交流电转变为直流电，ARM处理器14的输出信号通过控制IGBT隔离驱动电路13控制第一个IGBT开关模块4导通，整流模块3对超级电容器5进行充电，当达到一定电压时，ARM处理器14输出控制信号通过IGBT隔离驱动电路13控制第一个IGBT开关模块4关断；

第二步、ARM处理器14输出信号通过IGBT隔离驱动电路13控制第三个IGBT开关模块8导通，超级电容器5与高压断路器9构成回路，对高压断路器9进行的开关操作，通过罗氏线圈10测量流经高压断路器9的电流，通过电压表11测量高压断路器9两端的电压；

第三步、罗氏线圈10测量出的流经高压断路器9的电流信号和电压表11测量出的电压信号，经信号处理模块12输入到ARM处理器14中，ARM处理器14将电压信号输出给计算模块16，计算模块16将计算结果反馈给ARM处理器14，ARM处理器14将计算结果输出给存储模块15，同时ARM处理器14将计算结果输出给通信模块12；

第四步、测试工作完成后，ARM处理器14输出信号通过IGBT隔离驱动电路13控制第三个IGBT开关模块8关断，然后，ARM处理器14输出信号通过IGBT隔离驱动电路13控制第二个IGBT开关模块6导通，超级电容器5、第二个IGBT开关模块6和避雷器7组成能量吸收回路，使超级电容器的残余电流被避雷器7吸收，超级电容器上残余电压为零。

本发明提供的高压开关设备动态接触电阻检测装置设计采用整流控制模块、IGBT、超级电容的动态接触电阻测量回路，取代传统的铅蓄电池，使测量回路更安全，实现检测电路的精准可控。动态电阻检测回路中设计了能量吸收回路，通过控制IGBT导通时间，避免了测量电路电子元件烧损情况发生，保证现场测量回路稳定，同时提高了装置的可靠性和稳定性。数据监测分析回路采用罗氏线圈测量回路电阻，相比与霍尔传感器，罗氏线圈测量结果更准确、更有效、精度更高，保证了动态电阻测量结果的准确性和有效性。

Claims (2)

1.一种高压断路器动态接触电阻检测电路，包括三相交流电源（1）、交流调压器（2）、整流模块（3）、IGBT开关模块、超级电容器（5）、避雷器（7）、高压断路器（9）、罗氏线圈（10）、ARM处理器（14）和电压表（11），其特征在于，三相交流电源（1）与交流调压器（2）的输入端连接在一起，交流调压器（2）的输出端与整流模块（3）的输入端连接在一起，第一个IGBT开关模块（4）的集电极与整流模块（3）的输出正极连接在一起，在第一个IGBT开关模块（4）的发射极与整流模块（3）的输出负极之间并联有超级电容器（5），第一个IGBT开关模块（4）的基极通过IGBT隔离驱动电路（13）与ARM处理器（14）电连接在一起，超级电容器（5）的正极与第三个IGBT开关模块（8）的集电极连接在一起，第三个IGBT开关模块（8）的发射极与高压断路器（9）的一端连接在一起，高压断路器（9）的另一端与整流模块（3）的输出负极连接在一起，第三个IGBT开关模块（8）的基极通过IGBT隔离驱动电路（13）与ARM处理器（14）电连接在一起，在高压断路器（9）的两端并联有电压表（11），在高压断路器（9）的输入端上设置有罗氏线圈（10），罗氏线圈（10）和电压表（11）分别通过信号处理模块（12）与ARM处理器（14）电连接在一起，在超级电容器（5）的正极与第三个IGBT开关模块（8）的集电极之间连接有第二个IGBT开关模块（6）的集电极，在第二个IGBT开关模块（6）的发射极上连接有避雷器（7），避雷器（7）的另一端与整流模块（3）的输出负极连接在一起，第二个IGBT开关模块（6）的基极通过IGBT隔离驱动电路（13）与ARM处理器（14）电连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种高压断路器动态接触电阻检测电路，其特征在于，在ARM处理器（14）上分别连接有存储模块（15）、计算模块（16）和通信模块（17）。

Images