CN113740726A - 一种用于多断口断路器特性测试的仪器与接线方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于多断口断路器特性测试的仪器与接线方法，该仪器包括：测试主机、多个电流夹与多个数字电流钳；测试主机包括：控制器、信号发生器与接口；控制器与所述信号发生器电连接；信号发生器与接口电连接，用于产生异频信号；电流夹用于连接多断口断路器与接口；数字电流钳包括依次电连接的：钳形互感器、前置放大电路、选频电路、锁频电路、反相器与处理器。本申请提供的用于多断口断路器特性测试的仪器与接线方法可以使每个断口均与测试主机形成闭合回路，并通过设置信号发生器产生异频信号，排除回路脉动电流的干扰和排除变压站的工频干扰，解决现有的断路器特性测试仪无法在断路器双端接地时测量的多个断口断路器特性的问题。

Description

一种用于多断口断路器特性测试的仪器与接线方法

技术领域

本申请涉及断路器特性测试装置技术领域，尤其涉及一种用于多断口断路器特性测试的仪器与接线方法。

背景技术

断路器是变电站中的重要设备，用于在系统发生接地或短路故障时，断开故障电流，从而最大限度保证变电站内设备不受故障电流侵害，减少负荷损失。多断口断路器是高压断路器中的一种，由于采用多个断口串联，每个断口的灭弧工艺水平得以降低标准，取得更好的经济效益。因此在220KV及以上的高压电力系统，六断口与、十二断口的断路器得以应用。

在断路器的分闸时间和合闸时间测量的过程中，断路器旁边的带电设备会产生强感应电，而感应电会对作业人员产生危害，增加了作业风险。因此在断路器停电后，断路器两侧均会通过地刀连接到大地以避免产生强的感应电压。

为了提早发现断路器缺陷，避免事故进一步扩大，需要定期开展断路器特性检修。现有的检修方案一般是通过断路器特性测试仪对断路器进行特性测试。但是在断路器双端接地时，现有的断路器特性测试仪无法有效地测量多个断口断路器的各个断口的时间参数；特别是针对十二断口等多断口断路器进行测试时，需要至少拆除一端接地线方可工作，而拆除接地线需要检修工作负责人与运行许可人联系，降低工作效率。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种用于多断口断路器特性测试的仪器与接线方法，用于解决现有的断路器特性测试仪无法在断路器双端接地时测量的多个断口断路器特性的问题。

为达到上述技术目的，本申请第一方面提供一种用于多断口断路器特性测试的仪器，包括：测试主机、多个电流夹与多个数字电流钳；

所述测试主机包括：控制器、信号发生器与多个接口；

所述控制器与所述信号发生器电连接；

所述信号发生器与各所述接口电连接，用于产生异频信号；

所述接口与所述电流夹电连接；

多个所述电流夹用于连接多断口断路器与所述接口；

所述数字电流钳包括依次电连接的：钳形互感器、前置放大电路、选频电路、锁频电路、反相器与处理器；

所述钳形互感器连接多断口断路器的断口，用于感应断口的脉冲电流信号；

所述前置放大电路用于将所述脉冲电流信号放大；

所述选频电路用于对放大后的所述脉冲电流信号进行选频；

所述锁频电路用于对选频后的所述脉冲电流信号进行中心频率识别后，经所述反相器发送至所述处理器；

所述处理器与所述控制器通信连接。

进一步地，所述测试主机还包括数控电压源、数控恒流源与开关管驱动电路；

所述数控电压源与所述控制器电连接；

所述开关管驱动电路与所述信号发生器电连接，用于根据所述异频信号通断不同的开关管；

所述接口与所述开关管驱动电路的各开关管均电连接；

所述数控恒流源与所述控制器和各开关管均电连接。

进一步地，所述信号发生器用于产生20kHz、40kHz、60kHz、80kHz、100kHz与120kHz六路异频信号；

所述开关管驱动电路包括六个与所述六路异频信号一一对应的开关管。

进一步地，所述测试主机还包括均与所述控制器电连接的触控屏、打印机、储存器与时间芯片。

进一步地，所述数字电流钳还包括均与所述处理器电连接的储存模块与时钟模块。

本申请第二方面提供一种用于多断口断路器特性测试的接线方法，应用于上述任一项所述的多断口断路器特性测试仪与多断口断路器；

该方法包括以下步骤：

将所述多断口断路器上每个断口的两端分别接地与连接电流夹；

将所述多断口断路器的接地端与电流夹连接，使得每个断口均与测试主机形成闭合回路；

将多个钳形互感器与所述多断口断路器的多个断口一一对应连接。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的用于多断口断路器特性测试的仪器与接线方法，通过设置测试主机与电流夹，可以使得每个断口均与测试主机形成闭合回路；通过设置信号发生器，可以产生异频信号，排除回路脉动电流的干扰以及排除变压站的工频干扰，使得数字电流钳可以读取多断口断路器上各个断口的分合闸动作时间与分合闸状态，有效的解决现有的断路器特性测试仪无法在断路器双端接地时测量的多个断口断路器特性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于多断口断路器特性测试的仪器与多断口断路器的接线示意图；

图2为本申请实施例提供的一种用于多断口断路器特性测试的仪器的测试主机原理结构图；

图3为本申请实施例提供的一种用于多断口断路器特性测试的仪器的数字电流钳原理结构图；

图4为本申请实施例提供的一种用于多断口断路器特性测试的接线方法中的十二断口断路器简化图；

图5为本申请实施例提供的图4中的A相的接线简化图；

图6为本申请实施例提供的一种用于多断口断路器特性测试的接线方法中的六断口断路器接线简化图；

图中：1、测试主机；11、控制器；12、信号发生器；13、接口；14、数控电压源；15、数控恒流源；16、开关管驱动电路；17、触控屏；18、打印机；19、储存器；20、时间芯片；21、无线通信模块；2、电流夹；3、数字电流钳；30、电池模块；31、钳形互感器；32、前置放大电路；33、选频电路；34、锁频电路；35、反相器；36、处理器；37、储存模块；38、时钟模块；39、无线模块；4、断口；5、刀闸；6、通流体回路；7、断口间回路。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1至图3，本申请实施例一中提供的一种用于多断口断路器特性测试的仪器，应用于多断口断路器。包括：测试主机1、多个电流夹2与多个数字电流钳3。

其中，测试主机1包括：控制器11、信号发生器12与多个接口13；控制器11与信号发生器12电连接；信号发生器12与各接口13电连接，用于产生异频信号；接口13与电流夹2电连接。多个电流夹2用于连接多断口断路器与接口13。

在本实施例中，信号发生器用于产生的异频信号包括六路，分别为20kHz、40kHz、60kHz、80kHz、100kHz与120kHz。对应地，测试主机还包括有：数控电压源14、数控恒流源15与开关管驱动电路16；数控电压源14与控制器11电连接，用于启动分合闸线圈激励；开关管驱动电路16与信号发生器12电连接，用于根据异频信号通断不同的开关管；接口13与开关管驱动电路16的各开关管均电连接；数控恒流源15与控制器11和各开关管均电连接。

具体来说，开关管驱动电路16包括六个与所述六路异频信号一一对应的开关管。通过控制器11控制信号发生器12产生20kHz至120kHz的六路异频信号，使得开关管驱动电路16的六个开关管的漏极和源极根据异频信号进行通断，以此控制数控恒流源产生对应评论的脉冲信号发送至电流夹。

数字电流钳3包括依次电连接的：钳形互感器31、前置放大电路32、选频电路33、锁频电路34、反相器35与处理器36；钳形互感器31连接多断口断路器的断口4，用于感应断口4的脉冲电流信号；前置放大电路32用于将脉冲电流信号放大；选频电路33用于对放大后的脉冲电流信号进行选频；锁频电路34用于对选频后的脉冲电流信号进行中心频率识别后，经反相器35发送至处理器36；处理器36与控制器11通信连接。

具体来说，前置放大电路32可以由通用运放LM358组成的同相放大电路，具有输入阻抗大的特点，且可以不单将有用的脉冲电流信号放大，也将噪声进行放大；选频电路33可以是RC选频网络，电路原理为二阶有源带通滤波器，可以对放大后的脉冲电流信号进行初步选频；锁频电路34可以由LM567组成，能准确识别中心频率信号，并在对应的引脚输出高低电平，后经过反相器35进行电平调理后发送至处理器36读取；处理器36可以是单片机，读取到高电平表示断路器为合位，低电平表示分位，从而得到断路器的时间特性参数，并将此信号按设定的时间存储并等待主机读取。

进一步地，测试主机1还包括均与控制器11电连接的触控屏17、打印机18、储存器19与时间芯片20。数字电流钳3还包括均与处理器36电连接的储存模块37与时钟模块38。

其中，触控屏17使得测试主机1可以人机交互并显示数字电流钳3感应的波形；时间芯片20与时钟模块38用于配合时间特性参数测量，使用前需将二者的时间系统调至一致；测试完的断路器时间特性参数可以通过储存模块37与储存器19存储，并通过打印机18打印。测试主机1还可以包括无线通信模块21，数字电流钳3还包括无线模块39，从而实现二者的无线通信连接；实际应用中，数字电流钳3也可以通过线缆与测试主机1使用航空接头连接。需要说明的是，数字电流钳3还包括电池模块30，用于供电。

本实施例提供的用于多断口断路器特性测试的仪器中，测试主机1与数字电流钳3组成分布式采集信号并集中处理的测试仪器，每个数字电流钳3为分机，负责获取对应的断口4的信号，测试主机1对数字电流钳3收集的断口数据进行比较计算，显示波形，并以数字电压源14启动分合闸线圈激励时为起止时间，测试完成后，数据由测试主机1进行存储、打印等处理，可以保证测量的精度，降低测试主机1的硬件技术要求。

以上为本申请实施例提供的实施例一，以下为本申请提供的实施例二，具体请参阅图4至图5。

本申请第二方面提供一种用于多断口断路器特性测试的接线方法，应用于上述实施例一任一项所述的多断口断路器特性测试仪与多断口断路器；

该方法包括以下步骤：

S1、将多断口断路器上每个断口的两端分别接地与连接电流夹2；

S2、将所述多断口断路器的接地端与电流夹连接，使得每个断口均与测试主机形成闭合回路；

S3、将多个钳形互感器与所述多断口断路器的多个断口一一对应连接。

若以十二断口断路器为例，请参阅图4，十二断口断路器的电路简化图如图4所示，该断路器包括三相通路，每一项均包括4个断口4。以其A相的接线作为说明，请参阅图5，A相包括的四个断口沿图中左侧至右侧分别记为A1、A2、A3与A4；四个断口4均连接数字电流钳3；断口A1的左侧接地，断口A1与断口A2之间连接电流夹2，断口A2与断口A3之间接地，断口A3与断口A4之间连接电流夹2，断口A4的右侧接地。其中，断口A1与断口A4的接地端上可以设置有刀闸5，并且，各接地端之间视为短接。

通过将每个断口4的两端分别接地与连接电流夹2，可以使得每个断口均与测试主机1形成通流体回路6，通过检测各个通流体回路6是否有脉冲电流即可检测出通断时间，因此在每个断口4上卡入的数字电流钳3将感应到脉冲电流。

同时，当所有断口4均合上之后，断口4之间也将出现断口间回路7，若采用同频的激励源，那么在断口A2或断口A3处将产生大小相等且方向相反的脉动电流，使得断口A2与断口A3处的数字电流钳3无法感应到电流信号。为此，本方案应用的多断口断路器特性测试仪中，通过设置信号发生器12，可以对不同的电流夹2产生异频信号，配合数字电流钳3上的选频电路33与锁频电路34，可以排除断口间回路7的脉动电流干扰，同时可以排除变压站上强的工频干扰。

若以六断口断路器为例，请参阅图6，每个断口4的两段也分别接地与连接电流夹2，从而可以配合信号发生器12去除断口间回路的脉动电流干扰。

本实施例提供的用于多断口断路器特性测试的接线方法整体接线简单方便，一次性分合闸可以测出各个断口的动作时间与各个断口的不同期时间，解决现有的断路器测试仪在双端接地时无法有效测量多个断口断路器时间特性参数的问题。

以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于多断口断路器特性测试的仪器，其特征在于，包括：测试主机、多个电流夹与多个数字电流钳；

所述测试主机包括：控制器、信号发生器与接口；

所述控制器与所述信号发生器电连接；

所述信号发生器与各所述接口电连接，用于产生异频信号；

多个所述电流夹用于连接多断口断路器与所述接口；

所述数字电流钳包括依次电连接的：钳形互感器、前置放大电路、选频电路、锁频电路、反相器与处理器；

所述钳形互感器连接多断口断路器的断口，用于感应断口的脉冲电流信号；

所述前置放大电路用于将所述脉冲电流信号放大；

所述选频电路用于对放大后的所述脉冲电流信号进行选频；

所述锁频电路用于对选频后的所述脉冲电流信号进行中心频率识别后，经所述反相器发送至所述处理器；

所述处理器与所述控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的用于多断口断路器特性测试的仪器，其特征在于，所述测试主机还包括数控电压源、数控恒流源与开关管驱动电路；

所述数控电压源与所述控制器电连接；

所述开关管驱动电路与所述信号发生器电连接，用于根据所述异频信号通断不同的开关管；

所述接口与所述开关管驱动电路的各开关管均电连接；

所述数控恒流源与所述控制器和各开关管均电连接。

3.根据权利要求2所述的用于多断口断路器特性测试的仪器，其特征在于，所述信号发生器用于产生20kHz、40kHz、60kHz、80kHz、100kHz与120kHz六路异频信号；

所述开关管驱动电路包括六个与所述六路异频信号一一对应的开关管。

4.根据权利要求1所述的用于多断口断路器特性测试的仪器，其特征在于，所述测试主机还包括均与所述控制器电连接的触控屏、打印机、储存器与时间芯片。

5.根据权利要求1所述的用于多断口断路器特性测试的仪器，其特征在于，所述数字电流钳还包括均与所述处理器电连接的储存模块与时钟模块。

6.一种用于多断口断路器特性测试的接线方法，其特征在于，应用于多断口断路器与权利要求1-5任一项所述的用于多断口断路器特性测试的仪器；

该方法包括以下步骤：

将所述多断口断路器上每个断口的两端分别接地与连接电流夹；

将所述多断口断路器的接地端与电流夹连接，使得每个断口均与测试主机形成闭合回路；

将多个钳形互感器与所述多断口断路器的多个断口一一对应连接。

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