CN114062913A - 圆柱螺旋磁芯、检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种圆柱螺旋磁芯、检测装置及方法，属于断路器试验领域。所述检测装置包括：电源，用于输出矩形脉冲电压，电源的负极用于与开关的一端连接；第一电阻的一端与电源的正极连接；电流传感器的一端与第一电阻的另一端连接；第二电阻的一端与电流传感器的另一端连接，第二电阻的另一端用于与开关的另一端连接；第三电阻的一端与电流传感器的一端连接，第三电阻的另一端接地；圆柱螺旋磁芯，套设于第一电阻和电流传感器之间的节点与第三电阻之间的线路上以形成电感；控制器，与电源、电流传感器连接，用于接收电流传感器的电流波形以确定开关的状态。该检测装置结构简单使用安全，检测精准。

Description

圆柱螺旋磁芯、检测装置及方法

技术领域

本发明涉及断路器试验技术领域，具体地涉及一种圆柱螺旋磁芯、检测装置及方法。

背景技术

断路器在电力系统中肩负着控制和保护双重任务，其状态的好坏直接影响着电力系统的安全运行。断路器的分合闸时间处直接影响开关的正常分合功能和安全运行外，还关系到系统其它设备的安全，目前，在对断路器进行检修时，必须将断路器转为检修状态，即为断路器两端接地，使用传统的断路器分合闸时间检测仪，必须断开断路器其中一侧的接地才能进行检测，断开接地会带来巨大的感应电伤害风险。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种圆柱螺旋磁芯、检测装置及方法，该检测装置结构简单使用安全，不需要两端接地断路器其中的一侧断开就能进行检测。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供一种圆柱螺旋磁芯，包括首尾相连的螺旋线路，且所述螺旋线路沿着中轴线方向被分为相互铰接的两部分。

可选地，所述螺旋线路上缠绕有闭合的漆包线。

另一方面，本发明实施例提供一种双端接地断路器分合闸时间点的检测装置，所述断路器的开关的两端分别接地，所述检测装置包括：

电源，用于输出矩形脉冲电压，所述电源的负极用于与所述开关的一端连接；

第一电阻，所述第一电阻的电阻值较大，一端与所述电源的正极连接；

电流传感器，所述电流传感器的一端与所述第一电阻的另一端连接；

第二电阻，所述第二电阻的电阻值远小于所述第一电阻的电阻值，一端与所述电流传感器的另一端连接，所述第二电阻的另一端用于与所述开关的另一端连接；

第三电阻，所述第三电阻的电阻值远小于第二电阻的电阻值，一端与所述电流传感器的一端连接，所述第三电阻的另一端接地；

如权利要求1或2所述的圆柱螺旋磁芯，套设于所述第一电阻和所述电流传感器之间的节点与所述第三电阻之间的线路上以形成电感；

控制器，与所述电源、电流传感器连接，用于接收所述电流传感器的电流波形以确定所述开关的状态。

可选地，所述控制器用于：

控制所述电源以输出所述矩形脉冲电压；

接收所述电流传感器的电流波形；

判断所述电流波形是否为0电平信号；

在判断所述电流波形为0电平信号的情况下，确定所述开关处于断开状态；

在判断所述电流波形为非0电平信号的情况下，确定所述开关处于闭合状态；

将所述电流波形为0电平信号跳变到非0电平信号的时间点记录为闭合时间或者将所述电流波形从非0电平信号跳到0电平信号时间点记录为断开时间点。

可选地，在所述电源和所述开关的另一端之间的节点与接地端之间的线路上还套设有另一个所述圆柱螺旋磁芯以形成电感。

再一方面，本发明实施例提供一种双端接地断路器分合闸时间点的检测方法，用于控制如上述任一所述的检测装置，所述检测方法包括：

控制电源以输出矩形脉冲电压；

接收电流传感器的电流波形；

判断所述电流波形是否为0电平信号；

在判断所述电流波形为0电平信号的情况下，确定所述开关处于断开状态；

在判断所述电流波形为非0电平信号的情况下，确定所述开关处于闭合状态；

将所述电流波形为0电平信号跳变到非0电平信号的时间点记录为闭合时间或者将所述电流波形从非0电平信号跳到0电平信号时间点记录为断开时间点。

通过上述技术方案，本发明实施例提供的圆柱螺旋磁芯、检测装置及方法通过控制电源输出矩形脉冲电压，电源的负极与开关的一端连接。第一电阻的一端与电源的正极连接，电流传感器的一端与第一电阻的另一端连接。第二电阻的一端与电流传感器的另一端连接且另一端与开关的另一端连接。第三电阻的一端与电流传感器的一端连接，另一端接地。圆柱螺旋磁芯套设与电流传感器和第三电阻之间以形成电感。控制器与电源和电流传感器连接，控制器通过控制电源输出矩形脉冲电压，接收电流传感器的电流波形，通过接收的电流传感器的波形判断开关的开合闸时间。其检测时间点精度高，其不需要断开开关的接地就能检测，简单方便，极大节省检测的时间。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的圆柱螺旋磁芯的示意图；

图2是根据本发明的一个实施方式的圆柱螺旋磁芯的分开示意图；

图3是根据本发明的一个实施方式的圆柱螺旋磁芯漆包线缠绕示意图；

图4是根据本发明的一个实施方式的双端接地断路器分合闸时间点的检测装置的电路图；

图5是根据本发明的一个实施方式的双端接地断路器分合闸时间点的检测装置的控制器连接示意图；

图6是根据本发明的一个实施方式的双端接地断路器分合闸时间点的检测装置的电压波形图；

图7是根据本发明的一个实施方式的双端接地断路器分合闸时间点的检测装置电流波形图。

附图标记说明

1、漆包线 2、控制器

3、铰链 4、圆柱螺旋磁芯

U、电源 R1、第一电阻

A、电流传感器 R2、第二电阻

R3、第三电阻 L、电感

u(t)、电压 i1、电流

K、开关

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是根据本发明的一个实施方式的圆柱螺旋磁芯的示意图。该圆柱螺旋磁芯4可以包括首尾相连的螺旋线路，且螺旋线路可以沿着中轴线方向被分为相互铰接的两部分，铰链3可以将该被分开的螺旋线路连接在一起。在圆柱螺旋磁芯4串入电路中时，沿着中轴线方向被分为互相铰接的两部分的螺旋线路可以打开以用于包裹在线路的外部。该螺旋线路可以是多圈，且螺旋线路圈数越多，电感L越强，该螺旋线路的圈数可以有本领域人员根据需要的电感L强度自行设置。该圆柱螺旋磁芯4可以使用高磁导材料以加强电感L。

在本发明的一个实施方式中，为了加强电感L的强度，在圆柱螺旋磁芯4的螺旋线路上可以缠绕有闭合的漆包线1，图2是根据本发明的一个实施方式的圆柱螺旋磁芯的分开示意图。图3是根据本发明的一个实施方式的圆柱螺旋磁芯的漆包线缠绕示意图。该漆包线1可以顺着螺旋线路的断开侧以双螺旋缠绕的方式缠绕至螺旋线路的铰链侧，且在铰链侧引出漆包线1的两个端部。该螺旋线路可以被分成左右两个部分，且能够合并在一起，在图2中，每一圈层的螺旋线路都可以缠绕有漆包线1。在分开的螺旋线路的左边部分铰链侧可以设有上端口X1、下端口X2，在分开的螺旋线路的右边部分铰链侧可以设有上端口X3、下端口X4。漆包线1顺着螺旋线路的断开侧以双螺旋缠绕方式绕至铰链侧后，，每圈的漆包线1在铰链侧都可以引出两个端口，如图2所示，在左边铰链侧的上端口X1可以引出漆包线1，在左边铰链侧的下端口X2可以引出漆包线1。在右边铰链侧的上端口X3可以引出漆包线1，在右边铰链侧的下端口X4可以引出漆包线1。在将左右两边的铰链侧的漆包线1相互连接时，第一圈层左边铰链侧上端口X1所在的漆包线1与同一圈层右边铰链侧的下端口X4所在的漆包线1连接。下一圈层左边铰链侧上端口X1所在的漆包线1与同一圈层右边铰链侧的下端口X4所在的漆包线1连接。第一圈层左边铰链侧的下端口X2所在的漆包线1与下一圈层右边铰链侧的上端口X3所在的漆包线连接，每一圈层左边铰链侧的下端口X2所在的漆包线1都可以与下一圈层右边铰链侧的上端口X3所在的漆包线1连接。最后一圈层的左边铰链侧的下端口X2所在的漆包线1与第一圈层右边铰链侧的上端口X3所在的漆包线1连接。该漆包线1在该螺旋线路上可以是一个整体。漆包线1在螺旋线路上的旋转方向一致，以使得串入电路中的电感L强度达到最大。

另一方面，本发明提供一种双端接地断路器分合闸时间点的检测装置。图4是根据本发明的一个实施方式的双端接地断路器分合闸时间点的检测装置的电路图。图5是根据本发明的一个实施方式的双端接地断路器分合闸时间点的检测装置的控制器连接示意图。该断路器的开关K的两端分别接地，该检测装置可以包括：电源U、第一电阻R1、电流传感器A、第二电阻R2、第三电阻R3、电感L、和控制器2。电源U用于输出矩形脉冲电压，且电源U的负极用于与开关K的一端连接。第一电阻R1的一端与电源U的正极连接。电流传感器A的一端与第一电阻R1的另一端连接。第二电阻R2的一端与电流传感器A的另一端连接，且第二电阻R2的另一端用于与开关K的另一端连接。第三电阻R3的一端与第一电流传感器A的一端连接，其另一端接地。圆柱螺旋磁芯4可以套设在第一电阻R1和电流传感器A之间的节点与第三电阻R3之间的线路上以形成电感L。控制器2可以和电源U、电流传感器A连接，用于接收电流传感器A的电流波形以确定开关K的状态。

目前，断路器开关K一般是包裹在绝缘瓷外壳(图4中虚线)的内部，无法直接观察到内部的分合状态，只能通过检测流过断路器开关K的电流来判断断路器开关K的状态。一般的断路器的检修是将双端接地的断路器的一端断开再进行检测。在本发明的一个实施方式中，断路器开关K不需要断开接地点就能进行检测。在该电路中，第一电阻R1可以是电源的内阻其电阻值较大，第二电阻R2的电阻值远小于第一电阻R1的电阻值，第三电阻R3的电阻值又远远小于第二电阻R2的电阻值。因此，在该电路中，若电源U施加电压后，因为第二电阻R2的阻值远远的大于第三电阻R3的阻值，则在第二电阻R2中的电流将会因为过于微弱而难以检测。所以，需要在该电路中加入电感L以增强第二电阻R2所在支路中的电流。电源U向外输出矩形脉冲电压，控制器2与电源U、电流传感器A连接，电源U输出矩形脉冲电压时，圆柱螺旋磁芯4串入在第一电阻R1和电流传感器A的节点与第三电阻R3之间的线路上以形成电感L。在开关K断开时，开关K所在的线路上没有电流，电流传感器A检测不到电流，控制器2的电流波形一直为0电平信号状态。在开关K闭合时，由于电感L的作用，电流i1流过开关K，电流i1被电流传感器A检测到，控制器2接收到电流传感器A的电流波形从而确定开关K处于闭合状态。

在本发明的一个实施方式中，控制器2可以控制电源U的输出以使得电源U输出矩形脉冲电压u(t)，该矩形脉冲电压u(t)可以如图6所示。u1为电压幅值，t1为电压持续时间，T为电压周期，在电源U输出矩形脉冲电压u(t)后，电流传感器A检测第二电阻R2所在电路中的电流i1，控制器2接收电流传感器A的电流i1波形。控制器2接收到的电流传感器A的电流i1波形如图7所示，i’为电流幅值。接收到电流i1波形后，判断电流i1波形是否为0电平信号，在判断电流i1波形为0电平信号的情况下，确定开关K处于断开状态。在判断电流i1波形为非0电平信号的情况下，可以确定开关K处于闭合状态。控制器2接收到电流传感器A的信号后，将电流i1波形为0电平信号状态跳变到非0电平信号的时间记录为闭合时间点，或者将电流i1波形从非0电平信号跳变到0电平信号的时间点记录为断开时间点。

控制器2接收电流传感器A的传送的电流i1波形，在电流i1波形一直为非0电平信号的情况下，可以确定电流传感器A所在的电路为通路，则可以确定开关K处于闭合状态。在一定时间点后，电流i1波形从非0电平信号状态跳变到0电平信号状态，可以判断该跳变的时间点为开关K的断开时间点。如果控制器2接收到的电流i1波形一直为0电平信号的情况下，可以确定电流传感器A所在电路为断路，则可以确定开关K处于断开状态。在一定时间点后，电流i1波形从0电平信号状态跳变到非0电平信号状态，可以判断该跳变的时间点为开关K的闭合时间点。

在本发明的一个实施方式中，如果单个圆柱螺旋磁芯4串入在第一电阻R1和电流传感器A之间的节点与与第三电阻R3之间的线路上以形成电感L时，该电路中的电感强度可能不够。因此可以在电源U和开关K的另一端之间的节点以及接地端之间的线路上套设有另一个圆柱螺旋磁芯4以加强该电路中的电感L强度。以便于电流传感器A能够更好的检测其所在电路中的电流状态。

再一方面，本发明提供一种双端接地断路器分合闸时间点的检测方法，该方法可以用于控制如上述任一所述的检测装置，该方法可以控制电源U以输出矩形脉冲电压u(t)，接收电流传感器A的电流i1波形。判断电流i1波形是否为0电平信号。在判断电流i1波形为0电平信号的情况下，确定开关K处于断开状态。在判断电流i1波形为非0电平信号的情况下，可以确定开关K处于闭合状态。将电流i1波形为非0电平信号跳变到非0电平信号的时间点记录为闭合时间点，将电流i1波形从非0电平信号跳变到0电平信号时间点记录为断开时间点。

在本发明的一个实施方式中，该检测方法在控制电源U输出矩形脉冲电压u(t)后，可以根据接收到的电流传感器A的电流i1波形判断开关K的开合状态，如果电流i1波形一直为0电平信号状态，就可以确定开关K所在电路没有电流，则开关K处于断开状态。如果电流i1波形为非0电平信号状态，可以确定开关K所在电路中有电流，则开关K处于闭合状态。如果开关K从闭合状态跳变到断开状态即开闸，则开关K所在电路中的电流会发生变化，电流i1波形会从非0电平信号跳变到0电平信号，则记录其跳变时间点可以确定开关K断开时间点即开闸时间点。如果开关K从断开状态跳变到闭合状态即合闸，电流i1波形会从0电平信号跳变到非0电平信号，则记录其跳变时间点可以确定开关K的闭合时间点即合闸时间点。

通过上述技术方案，本发明实施例提供的圆柱螺旋磁芯、检测装置及方法通过控制电源输出矩形脉冲电压，电源的负极与开关的一端连接。第一电阻的一端与电源的正极连接，电流传感器的一端与第一电阻的另一端连接。第二电阻的一端与电流传感器的另一端连接且另一端与开关的另一端连接。第三电阻的一端与电流传感器的一端连接，另一端接地。圆柱螺旋磁芯套设与电流传感器和第三电阻之间以形成电感。控制器与电源和电流传感器连接，控制器通过控制电源输出矩形脉冲电压，接收电流传感器的电流波形，通过接收的电流传感器的波形判断开关的开合闸时间。其检测时间点精度高，其不需要断开开关的接地就能检测，简单方便，极大节省检测的时间。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种圆柱螺旋磁芯，其特征在于，包括首尾相连的螺旋线路，且所述螺旋线路沿着中轴线方向被分为相互铰接的两部分。

2.根据权利要求1所述的圆柱螺旋磁芯，其特征在于，所述螺旋线路上缠绕有闭合的漆包线。

3.一种双端接地断路器分合闸时间点的检测装置，其特征在于，所述断路器的开关的两端分别接地，所述检测装置包括：

电源，用于输出矩形脉冲电压，所述电源的负极用于与所述开关的一端连接；

第一电阻，所述第一电阻的电阻值较大，一端与所述电源的正极连接；

电流传感器，所述电流传感器的一端与所述第一电阻的另一端连接；

第二电阻，所述第二电阻的电阻值远小于所述第一电阻的电阻值，一端与所述电流传感器的另一端连接，所述第二电阻的另一端用于与所述开关的另一端连接；

第三电阻，所述第三电阻的电阻值远小于第二电阻的电阻值，一端与所述电流传感器的一端连接，所述第三电阻的另一端接地；

如权利要求1或2所述的圆柱螺旋磁芯，套设于所述第一电阻和所述电流传感器之间的节点与所述第三电阻之间的线路上以形成电感；

控制器，与所述电源、电流传感器连接，用于接收所述电流传感器的电流波形以确定所述开关的状态。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述控制器用于：

控制所述电源以输出所述矩形脉冲电压；

接收所述电流传感器的电流波形；

判断所述电流波形是否为0电平信号；

在判断所述电流波形为0电平信号的情况下，确定所述开关处于断开状态；

在判断所述电流波形为非0电平信号的情况下，确定所述开关处于闭合状态；

将所述电流波形为0电平信号跳变到非0电平信号的时间点记录为闭合时间或者将所述电流波形从非0电平信号跳到0电平信号时间点记录为断开时间点。

5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，在所述电源和所述开关的另一端之间的节点与接地端之间的线路上还套设有另一个所述圆柱螺旋磁芯以形成电感。

6.一种双端接地断路器分合闸时间点的检测方法，用于控制如权利要求3至5任一所述的检测装置，其特征在于，所述检测方法包括：

控制电源以输出矩形脉冲电压；

接收电流传感器的电流波形；

判断所述电流波形是否为0电平信号；

在判断所述电流波形为0电平信号的情况下，确定所述开关处于断开状态；

在判断所述电流波形为非0电平信号的情况下，确定所述开关处于闭合状态；

将所述电流波形为0电平信号跳变到非0电平信号的时间点记录为闭合时间或者将所述电流波形从非0电平信号跳到0电平信号时间点记录为断开时间点。

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