CN115015748A - 一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回路继电器状态检测技术领域，且公开了一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，包括壳体，所述壳体的内具有电池，所述电池固定于所述壳体内部，所述电池的输出端电性连接有逆变模块，所述逆变模块输出端电性连接整流模块，所述整流模块输出端分别电性连接有交流继电器以及直流继电器，所述直流继电器以及交流继电器的负载端电性连接有检测模块，本发明提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，能够对控制回路中的继电器元件进行性能校验，有效把控继电器的入网关，快速诊断缺陷，缩小故障范围，通过检测继电器接点导通性能为检修提供依据，用于解决现有技术中的问题。

Description

一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统

技术领域

本发明涉及回路继电器状态检测技术领域，尤其涉及一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统。

背景技术

继电器作为断路器二次回路中的主要二次元件，其功能的优良与否直接关系到断路器设备能否正确动作及电网安全稳定运行。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》第12.1.1.6.2条规定：断路器出厂试验、交接试验及例行试验中，应进行中间继电器、时间继电器、电压继电器动作特性校核。在日常的例行检修或消缺工作中，经常遇到继电器元件功能异常而引发的缺陷。

现有技术中，二次回路消缺处理过程中对继电器性能的检测手段比较简单，只能通过回路带电的情况下进行单纯导通性的检查，对于继电器实际动作性能的好坏和全部节点性能好坏很难做到检测判断。此外在实际的检修消缺工作中，为了人身安全起见都是在断电情况下进行回路消缺的，通常会采用机械方法去启动继电器，然后对继电器元件节点进行逻辑判断。不论是回路带电还是机械逻辑判断，对于继电器性能的检查都存在着不准确性和局限性。

回路带电量导通性不仅存在着触电的安全隐患还容易发生因人员错误操作而引发短路、触电等风险，也不能对继电器元件中的全部节点做出全面检测。机械逻辑检测方法，是通过外力来实现继电器元件动作的，在某种程度上是不符合二次回路工作状态的，与回路带电继电器元件自吸合的运行状态是完全不同的两种形式，忽略了装配机械阻力和机械卡涩问题。由此实际工作中的两种校验手段对于继电器元件性能校验均存在弊端，并不能很好的对继电器元件性能做出准确全面安全的校验。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，能够对控制回路中的继电器元件进行性能校验，有效把控继电器的入网关，快速诊断缺陷，缩小故障范围，通过检测继电器接点导通性能为检修提供依据，用于解决现有技术中的问题。

本发明提供如下技术方案：一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，包括壳体，所述壳体的内具有电池，所述电池固定于所述壳体内部，所述电池的输出端电性连接有逆变模块，所述逆变模块输出端电性连接整流模块，所述整流模块输出端分别电性连接有交流继电器以及直流继电器，所述直流继电器以及交流继电器的负载端电性连接有检测模块，所述壳体的外侧具有把手，所述把手活动地卡接于所述壳体内侧，所述把手的内部具有腔体，所述腔体开设于所述把手内部，所述腔体内部具有压板，所述压板活动地设置于所述腔体内部，所述把手延伸至壳体内部的位置内侧具有推板，所述推板活动地设置于所述把手内部，所述推板的一侧具有顶板，所述顶板活动地设置于所述壳体内部。

在一种可能的实施方式中，所述顶板的一侧具有压缩弹簧，所述压缩弹簧一端固定于所述壳体内部，且所述压缩弹簧的另一端固定于所述顶板外表面用于对顶板进行支撑。

在一种可能的实施方式中，所述压板的一侧具有卡块，所述卡块固定于所述把手外表面，所述腔体内部填充有可流动液体。

在一种可能的实施方式中，所述检测系统包括：主回路、继电器触点控制回路、信号分压电路以及数据的采集存储平台。

在一种可能的实施方式中，所述负载主回路由包括直流稳压电源E、负载R及继电器触点K构成。

在一种可能的实施方式中，所述继电器触点的开合控制回路由继电器线圈、小功率直流电源U及可编程控制器PLC构成。

在一种可能的实施方式中，所述信号分压电路由两路阻容分压电路组成，数据的采集存储平台主要有数据采集卡和安装有LabVIEW虚拟仪器软件的集成PC机构成。

在一种可能的实施方式中，所述可编程控制器PLC，主要包括电源、输入、逻辑处理和输出四个部分，逻辑处理部分可根据用户需要进行编程设计，通过程序来控制存储器内部的逻辑运算、计数、时序控制。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，具备以下有益效果：

1、本发明通过逆变器将电压升压成220V交流电源。将220V电压分别调制为直流和交流两路。两路电压可单独控制电压范围来检测继电器吸合的临界电压值与继电器正常工作时的功率。

2、本发明通过在出厂验收、交接验收、常规例试检修及故障消缺工作中可以利用该检测仪对控制回路中的继电器元件进行性能校验，有效把控继电器的入网关，快速诊断缺陷，缩小故障范围，通过检测继电器接点导通性能为检修提供依据。

3、本发明解决传统检测方式可靠性低、劳动强度大、作业效率低等难题，以便于能够推动智能化设备作业的使用率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的整体结构示意图；

图2为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的电性能测试电路图；

图3为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的阻容并联分压电路原理图；

图4为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的阻容并联分压电路电路图；

图5为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的测触点电阻示意图一；

图6为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的测触点电阻示意图二；

图7为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的壳体结构剖视图；

图8为本发明所提供的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统的推板结构侧视图。

其中：1壳体、11电池、12逆变模块、13整流模块、14交流继电器、15直流继电器、16检测模块、2把手、3卡块、4压板、5腔体、6推板、7顶板、8压缩弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-8所示，本发明提供了一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，包括壳体1，壳体1的内具有电池11，电池11固定于壳体1内部，电池11的输出端电性连接有逆变模块12，逆变模块12输出端电性连接整流模块13，整流模块13输出端分别电性连接有交流继电器14以及直流继电器15，直流继电器15以及交流继电器14的负载端电性连接有检测模块16，壳体1的外侧具有把手2，把手2活动地卡接于壳体1内侧，把手2的内部具有腔体5，腔体5开设于把手2内部，腔体5内部具有压板4，压板4活动地设置于腔体5内部，把手2延伸至壳体1内部的位置内侧具有推板6，推板6活动地设置于把手2内部，推板6的一侧具有顶板7，顶板7活动地设置于壳体1内部，推板6与顶板7侧截面形状一致。

在一种可能的实施方式中，顶板7的一侧具有压缩弹簧8，压缩弹簧8一端固定于壳体1内部，且压缩弹簧8的另一端固定于顶板7外表面用于对顶板7进行支撑。

在一种可能的实施方式中，压板4的一侧具有卡块3，卡块3固定于把手2外表面，腔体5内部填充有可流动液体。

在一种可能的实施方式中，检测系统包括：主回路、继电器触点控制回路、信号分压电路以及数据的采集存储平台。

如图2所示，负载主回路由直流稳压电源E、负载R及继电器触点K构成；继电器触点的开合控制回路由继电器线圈、小功率直流电源U及可编程控制器PLC构成；信号分压电路由两路阻容分压电路组成；数据的采集存储平台主要有数据采集卡和安装有LabVIEW虚拟仪器软件的集成PC机构成。

交直流继电器15电性能测试工作原理：

负载主回路：直流稳压电源E给主回路提供直流电压；负载为电阻箱，控制回路电流；继电器控制回路周期性开断。

继电器触点开合控制回路：小功率直流电源U为继电器线圈供电，通过PLC编程控制此回路的通断，从而实现对负载主回路触点开断、闭合的控制。

电压信号采集电路：继电器触点电压信号(即B、C两点间电压)经过阻容并联分压电路，将幅值转化为小于5V，输入采集卡模拟输入端AL1。

电流信号采集电路：电流信号由负载电压(即图2中A、B两点间的电压)来体现，首先采集UAC经过阻容分压电路转化为幅值小于5V的信号，然后编程计算

得到回路电流信号输入采集卡模拟输入端AL2。

数据采集卡，采用NIPCI-6133数据采集卡。

PCI-6133模拟输入既能通过板载实例时钟获得高达2.5MS/s的采样速率，也能将某个板载计数器或一款外部参考用作采样时钟以获得高达3MS/s的采样速度。

具有每通道专用的模数转换器(ADC)，有8个独立的ADC。

14位的分辨率，8路模拟输入，8路模拟输出，同步采样，4个信号范围。

4个±1.25V到±10V的输入范围。

8条硬件定时数字I/O线，2个24位计数器，数字触发。

适合各种应用，其中包括：高速、连续的数据记录、瞬态和弹道学测量、雷达、声纳、超声、高能物理学、中频数字化。

可编程控制器PLC

可编程控制器PLC，主要包括电源、输入、逻辑处理和输出四个部分。其中逻辑处理部分可根据用户需要进行编程设计，通过程序来控制存储器内部的逻辑运算、计数、时序控制。

PLC具有类似继电器控制的功能，由于其可编程的灵活性，它具有常用继电器不具备的优点：控制可靠，系统灵活；编程简单，PLC常用编程语言为梯形图，简单、直观；使用方便，维护简单。

阻容并联分压电路

采用图3所示的阻容分压形式。阻容分压电路的原理如下:

在图3中，电阻R1、R2分别与电容C1、C2并联，首先计算出相应的并联阻抗，然后阻容分压器就可按照类似电阻分压的方式进行分压计算，其原理如下：该电路的传递函数为：

其中，

因此有，

由公式(3-4)可知，传递函数不仅与R1、R2、C1、C2的大小有关，还与大小有关。实际测量时，为了准确测量不同ω时的电压信号，要使式(3-4)中传递函数W(jω)与频率无关，只有取R₁C₁＝R₂C₂，即公式(3-4)变成：

由式(3-5)可知，上述阻容分压电路的传递函数只与电阻参数有关，与信号的频率无关。因此，当测量暂态高频信号时，测得波形不会发生畸变。

参数选取

(1)分压比：与电阻分压器设计的分压比一致，选取分压比为1000:1。

(2)电阻参数：R1、R2越小则回路电流(测量信号)越大，越不容易受到环境中杂散信号的干扰。电阻也不能取得过小，否则工作过程中通过R1和R2的电流过大，引起电阻发热，导致R1和R2电阻值变化。电路搭建中电阻按照电阻分压器中的参数选取，即：

选取20个额定功率为1W，阻值100k的金属膜电阻串联作为高压臂电阻R1，即R1＝20*100k＝2M；

选取1个额定功率为1/4W，阻值为2k的金属膜电阻作为低压臂电阻R2，即R2＝2k。

电容参数：根据(3-5)式，电阻、电容参数应满足公式，又电阻R1/R2＝1000，因此理论上电容参数应满足C1/C2＝1000。

如上述，高压臂电容C1耐受的电压与R1相同，即最大可达到5kV。为了更好地保证测试安全，单独并联低压臂电容C2，等效的高压臂电容C1即纵向电容一般为十几pF以下，选取C2的值为3000pF，此时C1等效值为3pF。另外，为了保护数据采集卡的安全，实际采集时在低压臂两端反并联一稳压管IN4740A，其稳压值为10V，设计后的阻容分压电路的电路图如图4所示。

电流信号采集电路的具体电路图如图2所示，负载电阻R作为采样电阻，电流信号由负载电压(即图2中A、B两点间的电压)来体现。首先，第一路阻容分压电路采集继电器触点两端的电压信号UBC将其转化为小于10V的信号，输入采集卡模拟输入端AL1；其次，第二路阻容分压电路采集负载对地电压UAC将其转化为小于10V的信号，输入采集卡模拟输入端AL2；最后，在采集卡的程序面板编程计算

得到电流信号。

如图5-6所示，根据U＝IR，将负载接入测试电路中，测量常闭触点与动点之间电压，其电压值应不为0；而常开触点与动点的电压值就为0。由此可以区别出常闭触点以及常开触点。当继电器JK吸合后，为R1和R2为定值电阻，通过测量线路中的电流即可推算出常闭触点与常开触点的阻值是否达到要求。

工作原理：按压压块，使压块挤压可流动液体，从而推动推板6运动，使推板6推动顶板7收缩，转动把手2，对壳体1的支撑角度进行调整，松开压块，在压缩弹簧8的作用力下，顶板7回弹，推动推板6回缩，使压块回弹，在检测继电器时，将继电器线圈段接在对应电源输出口，负载端接入检测口。电压调节模块先将电压调整至继电器额定电压，通过检测继电器负载端是否接通与接通阻值来判断继电器是否正常工作。继电器正常工作后再检测继电器工作电流来计算继电器工作时所产生的功耗。在继电器正常工作后电压调节模块会逐渐降低继电器的供电电压，当继电器动作的瞬间采集当前电压。此电压值即为继电器动作的临界电压值。

调压电路给继电器输入一组电压，且在供电回路中进行电流监测。慢慢调高电源电压，当检测电路检测到继电器吸合时，读取该吸合电压和吸合电流。为求准确，可以试多几次而求平均值。根据欧姆定律，此时继电器功率为P＝UI,线圈电阻为R＝U/I。其中U为吸合电压，I为吸合电流。

当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，检测电路检测到继电器释放时，记下电压和电流，尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。继电器的释放电压约在吸合电压的10～50％，如果释放电压太小(小于1/10的吸合电压)，则不能正常使用。

尽管已经示出和描述了本发明实施的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，包括壳体(1)，其特征在于，所述壳体(1)的内具有电池(11)，所述电池(11)固定于所述壳体(1)内部，所述电池(11)的输出端电性连接有逆变模块(12)，所述逆变模块(12)输出端电性连接整流模块(13)，所述整流模块(13)输出端分别电性连接有交流继电器(14)以及直流继电器(15)，所述直流继电器(15)以及交流继电器(14)的负载端电性连接有检测模块(16)，所述壳体(1)的外侧具有把手(2)，所述把手(2)活动地卡接于所述壳体(1)内侧，所述把手(2)的内部具有腔体(5)，所述腔体(5)开设于所述把手(2)内部，所述腔体(5)内部具有压板(4)，所述压板(4)活动地设置于所述腔体(5)内部，所述把手(2)延伸至壳体(1)内部的位置内侧具有推板(6)，所述推板(6)活动地设置于所述把手(2)内部，所述推板(6)的一侧具有顶板(7)，所述顶板(7)活动地设置于所述壳体(1)内部。

2.根据权利要求1所述的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，其特征在于，所述顶板(7)的一侧具有压缩弹簧(8)，所述压缩弹簧(8)一端固定于所述壳体(1)内部，且所述压缩弹簧(8)的另一端固定于所述顶板(7)外表面用于对顶板(7)进行支撑。

3.根据权利要求1所述的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，其特征在于，所述压板(4)的一侧具有卡块(3)，所述卡块(3)固定于所述把手(2)外表面，所述腔体(5)内部填充有可流动液体。

4.根据权利要求1所述的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：主回路、继电器触点控制回路、信号分压电路以及数据的采集存储平台。

5.根据权利要求4所述的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，其特征在于，所述负载主回路由包括直流稳压电源E、负载R及继电器触点K构成。

6.根据权利要求4所述的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，其特征在于，所述继电器触点的开合控制回路由继电器线圈、小功率直流电源U及可编程控制器PLC构成。

7.根据权利要求4所述的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，其特征在于，所述信号分压电路由两路阻容分压电路组成，数据的采集存储平台主要有数据采集卡和安装有LabVIEW虚拟仪器软件的集成PC机构成。

8.根据权利要求6所述的一种基于交直流电源的回路继电器状态检测系统，其特征在于，所述可编程控制器PLC，主要包括电源、输入、逻辑处理和输出四个部分，逻辑处理部分可根据用户需要进行编程设计，通过程序来控制存储器内部的逻辑运算、计数、时序控制。

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