CN115032530A - 一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，用于对断路器进行性能测试和分合试验，包括用于设置系统参数和显示测试及诊断结果的人机界面、可调开关电源、运算控制单元、模数转换单元和用于断路器多参量性能测试的测量单元，人机界面与运算控制单元电性连接，运算控制单元、模数转换单元和测量单元依次电性连接，可调开关电源包括分别向断路器的分合闸线圈、储能电机和三相断口回路供电的三路供电电源，测量单元包括用于检测断路器的分、合闸线圈电流和储能电机电流的电流传感器以及用于检测断路器的动触头连杆位移的位移传感器。与现有技术相比，本发明具有自动化水平高、节省人力、效率高、准确性高等优点。

Description

一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台

技术领域

本发明涉及断路器机构测试技术领域，尤其是涉及一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台。

背景技术

中压断路器在电力系统中使用非常广泛，一旦断路器发生严重故障，若没有及时维护检修将会引发恶性事故，威胁电力系统的安全可靠运行。因此，为保障中压断路器的可靠运行，无论是对断路器进行型式试验、出厂试验或老化试验，都需要对中压断路器进行反复开断试验，并在试验过程中记录断路器的机械特性、分合闸线圈电流、储能线圈电流等关键参数，用于验证产品的性能。

传统的断路器开断测试一般是由机械老化测试平台按照设定时间间隔向断路器发送闭合或开断信号，断路器机械特性测试(包括分、合闸时间、速度、线圈电流等)一般由专用的机械特性测试仪进行测量，储能电机电流原始波形和数据需要由示波器采集完成。除了机械老化平台外，机械特性测试仪和示波器只能由人工手动操作。当对断路器进行连续分、合测试，开展基于机械特性的加速老化试验时，至少需要机械老化平台、机械特性测试仪和示波器三种设备，且需要专门的操作人员对这三种设备进行切换和操作，严重耗费时间和人力。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，自动化水平高，节省人力，效率高，准确性高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，用于测试断路器，包括用于设置系统参数和显示测试及诊断结果的人机界面、可调开关电源、运算控制单元、模数转换单元和用于检测断路器的测量单元，所述的人机界面与运算控制单元电性连接，所述的运算控制单元、模数转换单元和测量单元依次电性连接，所述的可调开关电源包括分别向断路器的分合闸线圈、储能电机和三相断口回路供电的三路供电电源，所述的测量单元包括用于检测断路器的分、合闸线圈电流和储能电机电流的电流传感器以及用于检测断路器的动触头连杆位移的位移传感器。

进一步地，所述的平台还包括机柜，所述的人机界面、可调开关电源、运算控制单元、模数转换单元和测量单元设于机柜上。

进一步地，所述的机柜侧壁设有用于为机柜供电的电源接口，以及与断路器传输信号和为其供电的断路器接口。

进一步地，所述的系统参数包括开断或老化测试的次数、开断老化测试的时间间隔、机械特性测试内容、机械特性测试方法、电流检测内容、按开断次数设定机械特性和电流检测的时间间隔。

进一步地，所述的机械特性测试内容包括超程、开距、分闸速度、合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸不同期、合闸不同期、合闸弹跳时间和分闸反弹。

进一步地，所述的运算控制单元中存储有执行报警步骤的程序，所述的报警步骤包括：

判断采集和测试的数据是否超过对应的设定范围，若是则发出警报信号。

进一步地，所述的运算控制单元采用嵌入式DSP高速数据处理芯片。

进一步地，所述的电流传感器为霍尔传感器。

进一步地，所述的人机界面为触摸屏。

进一步地，所述的人机界面为电脑显示屏。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明平台可调开关电源包括分别向断路器的分合闸线圈、储能电机和三相断口回路供电的三路供电电源，测量单元包括用于检测断路器的分、合闸线圈电流和储能电机电流的电流传感器以及用于检测断路器的动触头连杆位移的位移传感器，通过可调开关电源设定分合闸线圈和储能电机的供电电压以及断路器三相断口的供电电压，在人机界面上设定系统参数后开始自动测试，运算控制单元按向断路器发送分合指令，通过断路器的分合状态反馈信号确定断路器分合状态，通过检测三相断口的电压反馈时刻确定断口的断开和闭合时刻，在断路器分合过程中，触头位移、分合闸线圈电流、储能电机电流数据通过传感器单元和模数转换单元转换成数字信号，运算控制单元基于本次分合指令发送时刻、断口电压分合时刻、触头位移信号、分合闸电流信号和储能电机电流信号，综合实时计算断路器的机械特性参数，平台将老化测试、机械特性测试和电流测试三项功能进行集成，一次接入，一次设定，即可全自动地完成机械老化、机械特性测试和电流测试三相功能，不需要人为参与，减少了断路器开断测试时的设备切换时间，大大提升了测试效率，节省人力；

(2)本发明平台全自动地完成机械老化、机械特性测试和电流测试三相功能，减少人员干预，提高了测量准确性；

(3)本发明平台还包括机柜，人机界面、可调开关电源、运算控制单元、模数转换单元和测量单元设于机柜上，结构紧凑，实现集成化管理。

附图说明

图1为机柜的主视图；

图2为机柜的侧视图；

图3为平台的工作流程图；

图4为平台的结构框图；

图中标号说明：

1.人机界面，2.可调开关电源，3.运算控制单元，4.模数转换单元，5.测量单元，6.断路器，7.断路器接口，8.机柜，9.电源接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，用于测试断路器6，如图1和图4，包括机柜8、用于设置系统参数和显示测试及诊断结果的人机界面1、可调开关电源2、运算控制单元3、模数转换单元4以及用于检测断路器6的测量单元5，人机界面1、可调开关电源2、运算控制单元3、模数转换单元4和测量单元5设于机柜8上，运算控制单元3、模数转换单元1和测量单元5依次电性连接，如图2，机柜8侧壁设有用于为机柜8供电的电源接口9以及与断路器6传输信号和为其供电的断路器接口7。

人机界面1为触摸屏或电脑显示屏，与运算控制单元3电性连接，人机界面1为平台的操作和显示面板，由触摸屏或电脑显示屏组成，可以实现系统功能、系统参数和试验项目的设置、测试状态及数据的实时显示以及历史数据的查询，系统参数包括开断或老化测试的次数、开断老化测试的时间间隔、机械特性测试内容、机械特性测试方法、电流检测内容、按开断次数设定机械特性和电流检测的时间间隔。

可调开关电源2包括分别向断路器6的分合闸线圈、储能电机和三相断口回路供电的三路供电电源，每路供电电源都可以针对断路器6的电源接口要求设置输出电压。

运算控制单元3以嵌入式DSP高速数据处理芯片为核心，包括包含嵌入式存储器、信号隔离保护电流、IO驱动电路和通讯接口电路。运算控制电源3以嵌入式DSP高速数据处理芯片为核心，运算控制单元3可以接收人机界面1的设置和控制指令，向断路器6发送开断和闭合指令，检测断路器6的分/合闸状态，检测三相断口的断开/导通时刻，并结合指令，断口断开/导通时刻和触头位移数据、分/合闸线圈电流和储能电机电流，综合计算断路器6的机械特性参数，识别拒分、拒合、断路器跳闸、参数超限等异常情况，同时向人机界面反馈测试状态和测试数据，并对关键数据进行存储。所有存储数据可以通过运算控制单元3的断路器接口导出。

测量单元5包括用于检测断路器6的分、合闸线圈电流和储能电机电流的电流传感器以及用于检测断路器6的动触头连杆位移的位移传感器，通过测量单元5将位移信号和大电流信号转换成低压小电流的电压或电流模拟量，电流传感器为霍尔传感器，安装在测试平台内部，测试平台给断路器供电的几路电源线分别从霍尔电流传感器穿过发生电磁感应，从而检测分合闸线圈和储能电机的电流。位移传感器安装在断路器的动触头连杆上，当触头连杆运动时，位移传感器内的滑线变阻器阻值发生变化，传感器的输出电压或电流随之变化，从而检测位置变化。

模数转换单元4以专用AD转换芯片为核心，将电流传感器和位移传感器的模拟信号转换成数字信号，并通过高速串行通讯传送给运算控制单元3。

平台的主要参数：

额定输入电压：220V/50Hz；

输出电压范围：4路，每路0～300V连续可调，电压精度0.1V

额定输出功率：4路，每路3KW

DI检测接口：5V输入10个，24V输入10个

DO输出接口：5V输出10个，24V输出10个

位置检测接口：2路，范围0-10V，检测精度0.01V

电流检测接口：6路，0-10A，检测精度0.01A

如图3，平台的工作流程如下：

1)在可调开关电源2的设置面板上通过旋钮设定分合闸线圈和储能电机的供电电压，设定断路器6三相断口的供电电压，并按下电源输出按钮；

2)在人机界面1上设定分/合测试的次数、分/合测试的时间间隔、机械特性测试内容、机械特性测试方法、电流检测内容、按分/合次数设定机械特性和电流检测的时间间隔等，之后点击开始，平台开始自动测试；

3)运算控制单元3按设定时间间隔向断路器6发送开断指令，通过断路器的分/合状态反馈信号确定断路器分/合状态，通过检测三相断口的电压反馈时刻确定触头的断开和闭合时刻。在断路器分/合过程中，触头位移、分合闸线圈电流、储能电机电流数据通过传感器单元和模数转换单元转换成数字信号，并发送给运算控制单元3；

4)当分/合到达设定次数后，运算控制单元基于本次分/合指令发送时刻、断口电压分/合时刻、触头位移信号、分/合闸电流信号和储能电机电流信号，综合实时计算断路器6的机械特性参数，并对数据进行存储；

5)在整个测试过程中，断路器6的分/合状态、分/合次数、机械特性测试结果，实时在人机界面1上更新显示；

6)当开断试验、机械特性测试和电流测试到达设定次数后试验停止，并在人机界面1上提示。

7)所有数据可以从运算数据单元3的以太网、串口接口或USB接口导出。

平台的功能和特点如下：

平台可以在可调开关电源2的设置面板上通过旋钮设定分合闸线圈供电电压(110DC)、储能电机的供电电压(220DC)以及待测断路器6的三相供电电压(65％-110％额定电压)；

平台可以在人机界面1上设定机械老化测试的次数和分、合动作时间间隔，对断路器自动进行加速老化试验；

平台可以在人机界面1上设定机械特性测试的次数、项目、测试方法，并按分/合次数设定机械特性测试的时间间隔，在设定的分/合次数后自动测试待测断路器6的机械特性，机械特性测试项目包括：超程、开距、分闸速度、合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸不同期、合闸不同期、合闸弹跳时间、分闸反弹；

平台可以在人机界面1上设定需要采集的电流回路，并按开断次数设定电流检测的时间间隔，在设定的开断次数后自动采集设定回路的电流。可采集电流回路包括分闸线圈电流、合闸线圈电流和储能电机电流曲线；

平台可以对所采集和测试的数据设定报警值，当数据异常时自动报警，并按设置进行相应的安全保护；

平台可以将开断次数、机械特性和回路电流等信息的历史数据在平台内进行保存和导出；

本实施例提出了一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，将老化测试、机械特性测试和电流测试三项功能进行集成，一次接入，一次设定，就可以全自动地完成老化、机械特性测试和电流测试三项功能，在整个过程中完全不需要人为的参与，大大提升了测试效率，减少了断路器开断测试时的设备切换时间，减少人员干预，提高测量准确性，节省人工消耗。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，用于测试断路器(6)，其特征在于，包括用于设置系统参数和显示测试及诊断结果的人机界面(1)、可调开关电源(2)、运算控制单元(3)、模数转换单元(4)和用于检测断路器(6)的测量单元(5)，所述的人机界面(1)与运算控制单元(3)电性连接，所述的运算控制单元(3)、模数转换单元(1)和测量单元(5)依次电性连接，所述的可调开关电源(2)包括分别向断路器(6)的分合闸线圈、储能电机和三相断口回路供电的三路供电电源，所述的测量单元(5)包括用于检测断路器(6)的分、合闸线圈电流和储能电机电流的电流传感器以及用于检测断路器(6)的动触头连杆位移的位移传感器。

2.根据权利要求1所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的平台还包括机柜(8)，所述的人机界面(1)、可调开关电源(2)、运算控制单元(3)、模数转换单元(4)和测量单元(5)设于机柜(8)上。

3.根据权利要求2所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的机柜(8)侧壁设有用于为机柜(8)供电的电源接口(9)，以及与断路器(6)传输信号和为其供电的断路器接口(7)。

4.根据权利要求1所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的系统参数包括开断或老化测试的次数、开断老化测试的时间间隔、机械特性测试内容、机械特性测试方法、电流检测内容、按开断次数设定机械特性和电流检测的时间间隔。

5.根据权利要求4所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的机械特性测试内容包括超程、开距、分闸速度、合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸不同期、合闸不同期、合闸弹跳时间和分闸反弹。

6.根据权利要求1所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的运算控制单元(3)中存储有执行报警步骤的程序，所述的报警步骤包括：

判断采集和测试的数据是否超过对应的设定范围，若是则发出警报信号。

7.根据权利要求1所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的运算控制单元(3)采用嵌入式DSP高速数据处理芯片。

8.根据权利要求1所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的电流传感器为霍尔传感器。

9.根据权利要求1所述的一种全自动的中压断路器机械性能测试和加速老化平台，其特征在于，所述的人机界面(1)为触摸屏。

Images