CN114167268B - 一种断路器特性测试辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种断路器特性测试辅助装置，包括控制处理模块和若干电阻检测模块；所述电阻检测模块与一个断路器支路的每个开关的两端连接，以检测该支路中每个开关回路和地回路的电阻变化状态；所述控制处理模块与所述电阻检测模块连接，接收电阻检测模块的检测信息并判断该支路中各开关的通断状态；所述控制处理模块与外部的断路器特性测试仪连接，以将断路器各支路开关的通断状态发送给断路器特性测试仪进行特性测试。本发明具有成本低廉、测试简单、响应速度快的效果，可将断路器特性测试仪升级为无需断开断路器两侧接地刀闸也能实现测试的装置，同时通过差模方式消除线阻影响，调整电桥基准电阻的大小还可以减弱变电站电磁干扰的影响。
Description
技术领域
本发明涉及断路器特性测试领域，尤其涉及一种断路器特性测试辅助装置。
背景技术
近年来，电网负荷越来越大，用户对电网运行可靠性的要求也越来越高，这就对电力设备提出了更加严格的要求。断路器作为电力系统中最重要的电力设备之一，既起着切合正常的负荷电流的控制作用，也起着在规定时间内承载、断开和关合异常电流的保护作用。断路器拒动将会导致严重的电网事故，而断路器的机构故障信息会反映在分合时间、分合速度、分合闸线圈电流曲线和行程曲线的特性中。断路器机械特性试验是断路器周期检修的规定项目，但目前存在以下问题：
传统的断路器特性测试仪在对断路器进行分合闸时间、同期、速度等机械特性测量时，需要断开断路器两侧接地刀闸，然而，断开接地刀闸需要调度人员许可及变电站运行人员现场操作，给运行人员和调度人员带来了较大工作量，也给检修工作带来了较大的检修等待时间。尽管市场上已经有新型断路器特性测试仪，无需断开断路器两侧接地刀闸也能实现断路器特性测量，然而价格昂贵、测试结果受现场干扰大，导致测量存在一定误差。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种断路器特性测试辅助装置，包括控制处理模块和若干电阻检测模块；所述电阻检测模块与一个断路器支路的每个开关的两端连接，以检测该支路中每个开关回路和地回路的电阻变化状态；所述控制处理模块与所述电阻检测模块连接，接收电阻检测模块的检测信息并判断该支路中各开关的通断状态；所述控制处理模块与外部的断路器特性测试仪连接，以将断路器各支路开关的通断状态发送给断路器特性测试仪进行特性测试。本发明具有成本低廉、测试简单、响应速度快的效果，可将断路器特性测试仪升级为无需断开断路器两侧接地刀闸也能实现测试的装置。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种断路器特性测试辅助装置，包括控制处理模块和若干电阻检测模块；所述电阻检测模块与一个断路器支路的每个开关的两端连接，以检测该支路中每个开关回路和地回路的电阻变化状态；所述控制处理模块与所述电阻检测模块连接，接收电阻检测模块的检测信息并判断该支路中各开关的通断状态；所述控制处理模块与外部的断路器特性测试仪连接。
进一步的，所述电阻检测模块包括开关检测单元、电源VCC和第三测试线；所述开关检测单元设有输出端、外侧接线端和内侧接线端；所述外侧接线端和内侧接线端分别与断路器支路的开关的外侧和内侧连接；所述开关检测单元的输出端与所述控制处理模块连接；所述电源VCC通过第三测试线与所述内侧接线端连接。
进一步的，所述开关检测单元包括状态判断电路和放大比较电路；所述状态判断电路与放大比较电路连接。
进一步的，所述状态判断电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一测试线和第二测试线；所述电阻R1的一端与所述电阻R2的一端连接后接地；所述电阻R1的另一端与电阻R3的一端连接后作为状态判断电路的第一输出端；所述电阻R2的另一端与第一测试线的一端连接后作为状态判断电路的第二输出端；所述第一测试线的另一端作为开关检测单元的外侧接线端与断路器支路的开关的外侧端连接；所述电阻R3的另一端与所述第二测试线的一端连接；所述第二测试线的另一端作为开关检测单元的内侧接线端与断路器支路的开关的内侧连接。
进一步的，所述放大比较电路包括运算放大器LM、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；所述电阻R4的一端与所述电阻R5的一端连接后接入状态判断电路的第一输出端；所述电阻R4的另一端与所述电阻R7的一端连接后接入状态判断电路的第二输出端；所述电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端连接后接入运算放大器LM的同相输入端；所述电阻R6的另一端接地；所述电阻R7的另一端与所述电阻R8的一端连接后接入运算放大器LM的反相输入端；所述电阻R8的另一端与所述运算放大器LM的输出端连接后作为开关检测单元的输出端。
进一步的，所述电阻R1与电阻R2相同。
进一步的，所述第一测试线、第二测试线和第三测试线与开关连接一端均设有鳄鱼夹。
进一步的，所述第一测试线、第二测试线和第三测试线相同；所述电阻R7与电阻R5相同，所述电阻R8与电阻R6相同。
进一步的，所述控制处理模块包括具备开机自检测及初始化功能的单片机和实时显示电桥电路电位大小及断路器状态功能的显示模块；所述单片机与所述显示模块连接；所述单片机与外部的断路器特性测试仪连接。
进一步的，所述断路器特性测试辅助装置还包括锂电池和充电口，所述锂电池和所述充电口连接。
附图说明
图1为一种断路器特性测试辅助装置的组成结构示意图；
图2为开关检测单元的组成结构示意图；
图3为开关检测单元检测开关时的等效电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
实施例一
如图1所示为一种断路器特性测试辅助装置组成结构示意图，所述辅助装置包括控制处理模块和若干电阻检测模块；每个所述电阻检测模块与断路器中一个支路的每个开关的两端连接，以检测该支路中每个开关回路和地回路的电阻变化状态；所述控制处理模块与所述电阻检测模块连接，接收电阻检测模块的检测信息并判断该支路中各开关的通断状态；所述控制处理模块与外部的断路器特性测试仪连接。断路器两端接地时各状态下，大地下埋有钢网将断路器两端与大地连接一起，大地电阻为mΩ级别，各接线回路电阻值为：在开关处于“合闸”状态下，电阻检测模块与开关构成的回路电阻值在数十微欧左右；在所有开关处于“分闸”状态下，电阻检测模块就与大地构成回路，其回路电阻值在数百毫欧至数欧左右。根据断路器在不同状态下，所述电阻检测模块与断路器支路构成回路的电阻值存在较大的差异性，间接判断断路器状态，将微弱(μΩ级)的电阻变化以电压的形式表现出来，再通过选取参考电阻值大小可用于各种断路器状态的判断。
所述电阻检测模块包括开关检测单元、电源VCC和第三测试线；所述开关检测单元上设有输出端、外侧接线端和内侧接线端；所述开关检测单元的输出端与所述控制处理模块连接；所述电源VCC通过第三测试线与所述开关检测单元的内侧接线端连接。
所述开关检测单元包括状态判断电路和放大比较电路；所述状态判断电路与放大比较电路连接。
具体实施中，如图2所示，因所需测量的回路电阻值较小，所述状态判断电路采用了直流双臂电桥法(测试精度为10-3～10-5Ω)。所述状态判断电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一测试线、第二测试线和第三测试线；所述电阻R1的一端与所述电阻R2的一端连接后接地；所述电阻R1的另一端与电阻R3的一端连接后作为状态判断电路的第一输出端；所述电阻R2的另一端与第一测试线的一端连接后作为状态判断电路的第二输出端；所述第一测试线的另一端作为开关检测单元的外侧接线端与断路器支路的开关的外侧端连接；所述电阻R3的另一端与所述第二测试线的一端连接；所述第二测试线的另一端作为开关检测单元的内侧接线端与断路器支路的开关的内侧连接。其中，电阻R1、电阻R2和电阻R3构成电桥；电阻R1和电阻R2相同、构成电桥基准电阻，电阻R3为电桥等效比较电阻。在本实施例中，所述第一测试线、第二测试线、第三测试线规格相同，可以通过鳄鱼夹夹在断路器支路的开关的两端实现连接。
所述放大比较电路包括运算放大器LM、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；所述电阻R4的一端与所述电阻R5的一端连接后接入状态判断电路的第一输出端；所述电阻R4的另一端与所述电阻R7的一端连接后接入状态判断电路的第二输出端；所述电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端连接后接入运算放大器LM的同相输入端；所述电阻R6的另一端接地；所述电阻R7的另一端与所述电阻R8的一端连接后接入运算放大器LM的反相输入端；所述电阻R8的另一端与所述运算放大器LM的输出端连接后作为开关检测单元的输出端。
具体实施中，所述电阻R7与电阻R5相同，所述电阻R8与电阻R6相同。
具体实施中，所述控制处理模块采用单片机作为核心控制器，通过软件编程优化后，具备了开机自检测及初始化功能，还通过设有液晶显示模块实时显示电桥电路电位大小及自动判断断路器状态功能，直观性更强，同时将断路器状态通过电信号输出给传统断路器特性测试装置，完成断路器特性测试。
具体实施中，当断路器支路的开关合闸的时候，所述状态判断电路可以瞬间识别合闸信号，并通过所述放大比较电路输电平到单片机上。由于合格的断路器合闸时间为100ms以下，因此经过整个开关检测单元的信号延迟不超过1％，甚至达到微秒级别。
具体实施中，在将电阻检测模块中各开关检测单元与断路器支路中各开关连接时，为了操作上的方便，可以将相邻开关检测单元的内侧接线端合绞合在一起与开关的内侧连接，放便操作及管理。由于各测试线存在线阻，且线阻大小与被测试开关电阻数量级相当，因此不可忽略线阻对测试的影响。一个电阻检测模块中每一根测试线的长度、线径等参数严格相等。每一个开关检测单元采用了测试线和电阻桥的方式进行测量，将测试线的线阻等效分配开关两端，消除了线阻误差，因此所述开关检测单元测量的电阻值变化几乎等同于开关端电阻变化，可以简单有效的测量开关电阻，功耗小、结构简单以及成本低廉。
以断路器采用双断口断路器为例，如图2所示，所述双断口断路器每个支路有两个开关K1、K2，所述电阻检测模块具有两个开关检测单元分别与开关K1、开关K2连接，测量开关K1的开关检测单元的等效电路图如图3所示。其中第一测试线等效为电阻R9，第二测试线等效为电阻R10，第三测试线等效为电阻R11，开关K1合闸后等效为电阻R12。开关电阻R12与电桥等效比较电阻R3的阻值在相等时，线电阻R9、电阻R10、电阻R11的变化不会引起电桥的偏置，另外设开关K2合闸后等效电阻为电阻R13,大地等效电阻为电阻R14。测量开关K1的开关检测单元的工作状态如下：
1.开关K1、开关K2均未合闸状态，此时开关电阻R12为无穷大，R12远大于R3，因此电压U1比U2大，因此分别经过R7和R5时，运算放大器LM的反向输入端的电压大于正向输入端的电压，输出端则输出低电平。
2.合闸状态，分为以下几种工况：
(1).开关K2先合闸，开关K1未合闸完毕：此时第一测试线、第二测试线测试电阻为电阻R13加电阻R14，由于电阻R14远大于电阻R13，所以几乎可以等于电阻R14；
(2).开关K2未合闸，开关K1已合闸完毕，此时第一测试线、第二测试线测试电阻为电阻R12；
(3).开关K2、开关K1均已合闸：此时电阻为R12//(R13+R14)≈R12(由于R12、R13<<R14)。
由以上工况分析可知，只要开关K1合上，测量的电阻约为R12,；开关K1未合上，测量的电阻为R14或无穷大，均远大于R12。因此，只要R3设置合适使R12<R3<R14，当开关K1合闸时左侧电桥中间点的电压U2比U1大，因此分别经过R7和R5时，运放的正极电压大于负极电压，经过放大，运放输出高电平。
为保证装置的灵敏性及准确性，本装置采用低电压、大电流自动跟踪调节的稳压稳流电源，具备抗过流能力大于50A，电压、电流波动小的特点，保证了装置的稳定可靠运行。本装置还配置锂电池和充电口，方便携带和使用。
本发明提供一种断路器特性测试辅助装置，包括控制处理模块和若干电阻检测模块；所述电阻检测模块与一个断路器支路的每个开关的两端连接，以检测该支路中每个开关回路和地回路的电阻变化状态；所述控制处理模块与所述电阻检测模块连接，接收电阻检测模块的检测信息并判断该支路中各开关的通断状态；所述控制处理模块与外部的断路器特性测试仪连接，以将断路器各支路开关的通断状态发送给断路器特性测试仪进行特性测试。本发明具有成本低廉、测试简单、响应速度快、工作信号延迟可以达到微秒级别的效果，并与传统断路器特性测试仪接口兼容，可将传统测试时需断开断路器两端接地刀闸的断路器特性测试仪升级为无需断开断路器两侧接地刀闸也能实现测试的装置，同时通过差模方式消除线阻影响，调整电桥基准电阻的大小还可以减弱变电站电磁干扰的影响。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种断路器特性测试辅助装置，其特征在于，包括控制处理模块和若干电阻检测模块；所述电阻检测模块与一个断路器支路的每个开关的两端连接，以检测该支路中每个开关回路和地回路的电阻变化状态；所述控制处理模块与所述电阻检测模块连接，接收电阻检测模块的检测信息并判断该支路中各开关的通断状态；所述控制处理模块与外部的断路器特性测试仪连接；
所述电阻检测模块包括开关检测单元、电源VCC和第三测试线；所述开关检测单元设有输出端、外侧接线端和内侧接线端；所述外侧接线端和内侧接线端分别与断路器支路的开关的外侧和内侧连接；所述开关检测单元的输出端与所述控制处理模块连接；所述电源VCC通过第三测试线与所述内侧接线端连接；
所述开关检测单元包括状态判断电路和放大比较电路；所述状态判断电路与放大比较电路连接；所述状态判断电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一测试线和第二测试线；所述电阻R1的一端与所述电阻R2的一端连接后接地；所述电阻R1的另一端与电阻R3的一端连接后作为状态判断电路的第一输出端；所述电阻R2的另一端与第一测试线的一端连接后作为状态判断电路的第二输出端；所述第一测试线的另一端作为开关检测单元的外侧接线端与断路器支路的开关的外侧端连接；所述电阻R3的另一端与所述第二测试线的一端连接；所述第二测试线的另一端作为开关检测单元的内侧接线端与断路器支路的开关的内侧连接；
所述放大比较电路包括运算放大器LM、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；所述电阻R4的一端与所述电阻R5的一端连接后接入状态判断电路的第一输出端；所述电阻R4的另一端与所述电阻R7的一端连接后接入状态判断电路的第二输出端；所述电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端连接后接入运算放大器LM的同相输入端；所述电阻R6的另一端接地；所述电阻R7的另一端与所述电阻R8的一端连接后接入运算放大器LM的反相输入端；所述电阻R8的另一端与所述运算放大器LM的输出端连接后作为开关检测单元的输出端。
2.根据权利要求1所述的断路器特性测试辅助装置，其特征在于，所述电阻R1与电阻R2相同。
3.根据权利要求1所述的断路器特性测试辅助装置，其特征在于，所述第一测试线、第二测试线和第三测试线与开关连接一端均设有鳄鱼夹。
4.根据权利要求1所述的断路器特性测试辅助装置，其特征在于，所述第一测试线、第二测试线和第三测试线相同；所述电阻R7与电阻R5相同，所述电阻R8与电阻R6相同。
5.根据权利要求1所述的断路器特性测试辅助装置，其特征在于，所述控制处理模块包括具备开机自检测及初始化功能的单片机和实时显示电桥电路电位大小及断路器状态功能的显示模块；所述单片机与所述显示模块连接；所述单片机与外部的断路器特性测试仪连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的断路器特性测试辅助装置，其特征在于，还包括锂电池和充电口，所述锂电池和所述充电口连接。
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