CN115453141A - 一种断路器三相分动测速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器三相分动测速装置。断路器三相分动测速装置，包括：主机和速度测试传感器；所述主机包括主控制器、分合闸控制模块、电流传感器、电压传感器、直流电源和光电隔离模块；所述电压传感器用于采集所述触头的行程位移数据；所述光电隔离模块用于分离所述分合闸控制模块的低压控制信号，以采集所述线圈的分合闸时间；所述主控制器还用于根据所述合闸时间和所述行程位移数据构建时间行程特性曲线。本实施例分合闸一次即可测出被测断路器每相触头的速度数据，被测断路器无需反复储能，减少被测断路器的分合闸次数，降低了测试断路器触头动作速度时的作业风险，提高了测试时的作业效率。

Description

一种断路器三相分动测速装置

技术领域

本发明涉及断路器测速技术领域，尤其涉及一种断路器三相分动测速装置。

背景技术

随着电网建设的飞速发展，对变电站调试工作以及试验规范的执行也越来越严格。断路器是变电站设备中的关键设备，其分合闸速度是断路器的一项重要技术指标。分合闸的速度直接影响到电网中其他设备投切速度。根据电力系统电气设备交接试验标准的要求，断路器必须进行分合闸速度的测试。

然而在断路器的测试过程中，断路器需要分合闸多次，并且断路器每次分合闸都需对断路器的三相线圈进行充能，这样的测试方式不仅工作效率低，并且三相线圈反复充能在测试时也具有作业风险。

发明内容

本发明提供了一种断路器三相分动测速装置，以解决测试断路器分合闸速度时，断路器多次分合闸工作效率低以及断路器三相线圈反复充能具有作业风险的问题。

本发明的提供了一种断路器三相分动测速装置，包括：主机和速度测试传感器；所述主机包括主控制器、分合闸控制模块、电流传感器、电压传感器、直流电源和光电隔离模块；

其中，所述速度传感器用于与被测断路器的三相触头连接，以及用于与所述电压传感器电连接；所述电压传感器与所述主控制器电连接，用于采集所述触头的行程位移数据；

所述分合闸控制模块与所述主控制器电连接，用于连接至所述被测断路器，控制所述被测断路器的三相分合闸；

所述直流电源与所述主控制器电连接，以及通过所述电流传感器与所述分合闸控制模块电连接；所述电流传感器用于检测所述被测断路器的三相线圈电流；所述主控制器根据被测断路器的三相线圈电流控制所述直流电源的输出电压；

所述光电隔离模块与所述主控制器电连接，以及用于与所述分合闸控制模块电连接；所述光电隔离模块用于分离所述分合闸控制模块的低压控制信号，以采集所述线圈的分合闸时间；

所述主控制器还用于根据所述合闸时间和所述行程位移数据构建时间行程特性曲线。

可选地，所述主机还包括：主机箱、断口线接线端子、分合闸控制线接线端子和速度传感器接线端子；

所述主控制器、所述分合闸控制模块、所述电流传感器、所述电压传感器和所述直流电源均设置于所述主机箱内；所述分合闸控制模块与所述分合闸控制线接线端子电连接；所述电压传感器与所述速度传感器接线端子电连接。

可选地，所述主机还包括：数据传输模块和数据传输口、电源开关、电源模块和电源线接口、显示屏幕、人机交互模块和按键板；

所述数据传输模块、所述电源模块和所述人机交互模块均设置于所述主机箱内；所述数据传输模块与所述数据传输口连接，用于将所述主机检测到的数据输出；所述电源模块与所述电源开关电连接，以及所述电源模块与所述电源线接口电连接，所述电源模块用于向所述主机提供电源；所述人机交互模块与所述显示屏幕电连接，以及所述人机交互模块与所述按键板电连接，所述人机交互模块用于向所述主机输入控制参数。

可选地，所述速度传感器包括滑线变阻器；所述滑线变阻器的一端连接至电源，所述滑线变阻器的另一端接地，所述滑线变阻器的中间滑动端连接至所述被测断路器的触头。

可选地，所述速度传感器还包括：行程杆，所述行程杆的一端连接至所述滑线变阻器的中间滑动端，所述行程杆的另一端连接至所述被测断路器的触头，所述滑线变阻器的中间滑动端随所述行程杆移动。

可选地，所述速度传感器还包括支架；所述支架用于固定所述被测断路器和所述滑线变阻器的主体。

可选地，所述速度传感器还包括：行程杆，所述行程杆的一端连接至所述滑线变阻器的主体的一端，所述行程杆的另一端连接至所述被测断路器的触头，所述滑线变阻器随所述行程杆移动。

可选地，所述速度传感器还包括支架；所述支架用于固定所述被测断路器和所述滑线变阻器的中间滑动端。

可选地，所述速度传感器还包括：数模转换模块、第一模数转换模块和第二模数转换模块；

所述数模转换模块连接于所述直流电源和所述主控制器之间；所述第一模数转换模块连接于所述电压传感器和所述主控制器之间；所述第二模数转换模块连接于所述电流传感器和所述主控制器之间。

可选地，以上任一实施例所述的断路器三相分动测速装置，所述断路器为真空开关、油开关或SF6开关。

本发明实施例提供的断路器三相分动测速装置采用主机和速度测试传感器配合使用，主机包括主控制器、分合闸控制模块、电流传感器、电压传感器、直流电源和光电隔离模块。具体地，通过对速度传感器的电阻装置上的电压的大小的检测计算出被测断路器三相触头的距离。并且通过光电隔离模块对被测断路器的控制端的三相线圈的通电情况进行检测，当分合闸控制模块的合闸模块导通时，主控制器接收到光电隔离模块的信号时启动计时器计时。当分合闸控制模块的分闸模块导通时，主控制器再次接收到光电隔离模块的电信号时终止计时器计时。主控制器根据以上数据得出的被测断路器的触头的移动距离以及被测断路器的触头的动作时间构建时间行程特性曲线。断路器三相分动测速装置通过以上方式分合闸一次即可测出被测断路器每相触头的速度数据，被测断路器无需反复储能，减少被测断路器的分合闸次数，降低了测试断路器触头动作速度时的作业风险，提高了测试时的作业效率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供了一种断路器三相分动测速装置的主机的电路原理图；

图2是本发明实施例二提供的一种断路器三相分动测速装置的主机的外部结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种断路器三相分动测速装置的安装结构示意图；

图4是本方发明实施例三提供的一种断路器三相分动测速装置的速度传感器的结构示意图；

图5是本方发明实施例三提供的另一种断路器三相分动测速装置的速度传感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

本发明实施例一提供的断路器三相分动测速装置包括：主机和速度测试传感器。图1是本发明实施例一提供了一种断路器三相分动测速装置的主机的电路原理图。主机包括主控制器110、分合闸控制模块120、电流传感器130、电压传感器140、直流电源150和光电隔离模块160；

其中，速度传感器用于与被测断路器的三相触头连接，以及用于与电压传感器140电连接；电压传感器140与主控制器110电连接，用于采集触头的行程位移数据；

分合闸控制模块120与主控制器110电连接，用于连接至被测断路器，控制被测断路器的三相分合闸；

直流电源150与主控制器110电连接，以及通过电流传感器130与分合闸控制模块120电连接；电流传感器130用于检测被测断路器的三相线圈电流；主控制器110根据被测断路器的三相线圈电流控制直流电源150的输出电压；

光电隔离模块160与主控制器110电连接，以及与分合闸控制模块120电连接；光电隔离模块160用于分离分合闸控制模块120的低压控制信号，以采集线圈的分合闸时间；

主控制器110还用于根据合闸时间和行程位移数据构建时间行程特性曲线。

具体地，该断路器三相分动测速装置的工作过程为，速度传感器与被测断路器的三相触头连接，当被测断路器的三相触头动作时带动速度传感器移动。速度传感器上具有电阻装置，当速度传感器移动时，电阻装置的电压会随之发生变化。示例性的，当速度传感器移动的位移越大时，速度传感器的电阻装置的电压越小，根据电阻装置上的电压的大小，通过比例换算关系可以计算出被测断路器的三相触头的移动距离。分合闸控制模块120根据主控制器110的指令导通测断路器的控制端的连接。分合闸控制模块120接收到主控制器110的合闸指令时，分合闸控制模块120控制合闸模块121导通。分合闸控制模块120接收到主控制器110的分闸指令时，分合闸控制模块120控制分闸模块122导通。直流电源150还与被测断路器的控制端电连接。直流电源150根据主控制器110的调节指令调节输出的电压，并将调节后的电压输出至被测断路器的控制端用于驱动被测断路器触头的动作。电流传感器130用于检测输出至被测断路器的控制端的三相线圈的电流，并将检测到的电流大小传输至主控制器110，当被测断路器的三相线圈的电路高于被测断路器的三相线圈的额定电流时，主控制器110发出控制指令降低直流电源150的输出电压大小。当分合闸控制模块120的合闸模块121导通时，光电隔离模块160分离出合闸模块121的低压控制信号并将该控制信号传输至主控制器110。主控制器110接收到光电隔离模块160的信号时启动计时器计时。当分合闸控制模块120的分闸模块122导通时，光电隔离模块160分离出分闸模块122的低压控制信号并将该控制信号传输至主控制器110。主控制器110再次接收到光电隔离模块160的电信号时终止计时器计时。主控制器110根据以上数据得出的被测断路器的触头的移动距离以及被测断路器的触头的动作时间构建时间行程特性曲线。

本发明实施例提供的断路器三相分动测速装置采用主机和速度测试传感器配合使用，主机包括主控制器、分合闸控制模块、电流传感器、电压传感器、直流电源和光电隔离模块。具体地，对速度传感器的电阻装置上的电压的大小的检测计算出被测断路器三相触头的距离，并且通过光电隔离模块160对被测断路器的控制端的三相线圈的通电情况进行检测，当分合闸控制模块120的合闸模块121导通时，主控制器110接收到光电隔离模块160的信号时启动计时器计时。当分合闸控制模块120的分闸模块122导通时，主控制器110再次接收到光电隔离模块160的电信号时终止计时器计时。主控制器110根据以上数据得出的被测断路器的触头的移动距离以及被测断路器的触头的动作时间构建时间行程特性曲线。断路器三相分动测速装置通过以上方式分合闸一次即可测出被测断路器每相触头的速度数据，被测断路器无需反复储能，减少被测断路器的分合闸次数，降低了测试断路器触头动作速度时的作业风险，提高了测试时的作业效率。

可选地，继续参照图1，该断路器三相分动测速装置的电路包括：数模转换模块190、第一模数转换模块170和第二模数转换模块180；

数模转换模块190连接于直流电源150和主控制器110之间；第一模数转换模块170连接于电压传感器140和主控制器110之间；第二模数转换模块180连接于电流传感器130和主控制器110之间。

具体地，由于主控制器110不能接收处理模拟信号，因此需要在电路中设置模数转换模块。第一模数转换模块170将电压传感器140输出的模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号传输至主控制110。第二模数转换模块180将电流传感器130输出的模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号传输至主控制110。由于主控制器110输出的信号为数字信号，而直流电源150所识别的信号模拟信号，因此在对直流电源150的输出电压进行调整时需要将主控制器110输出的数字信号转换为模拟信号。数模转换模块190将主控制器110输出的数字信号转换为模拟信号，并将该模拟信号传输至直流电源150。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种断路器三相分动测速装置的主机的外部结构示意图。图3是本发明实施例提供的一种断路器三相分动测速装置的安装结构示意图。可选地，参照图2，该主机还包括：主机箱210、断口线接线端子220、分合闸控制线接线端子230和速度传感器接线端子240；

主控制器110、分合闸控制模块120、电流传感器130、电压传感器140和直流电源150均设置于主机箱210内；分合闸控制模块120与分合闸控制线接线端子230电连接；电压传感器140与速度传感器接线端子240电连接。

具体地，分合闸控制模块120通过分合闸控制线接线端子230控制被测断路器的分闸与合闸。电压传感器140通过速度传感器接线端子240向主控制器110传输速度传感器的电阻装置的电压数据，主控制器110通过该电阻装置的电压数据计算出被测断路器的触头的移动距离。需要说明的是，速度传感器接线端子240具有多个连接端口，在实际使用中可以同时连接多个速度传感器，例如对断路器进行测试时，可以同时设置三个速度传感器，对断路器的三相的三个触头进行同时测试。断口线接线端子220与被测断路器上下断口测试线连接。主控制器110通过断口线接线端子220检测被测断路器的触头的动作情况。示例性的，当主控制器110发出合闸指令时，被测断路器的触头动作，在被测断路器的触头动作完成时，被测断路器的上下断口测试线短路，主控制器110接收到上下断口的短路信号时向合闸模块121发出控制指令断开被测断路器的控制端与直流电源150间的连接。参照图3，速度传感器通过传感器连接线330与主机的速度传感器接线端子240连接。被测断路器的上下断口测试线340与主机的断口线接线端子220连接。被测断路器的分合闸控制线350与主机的分合闸控制线接线端子230连接。

本发明实施例将断路器三相分动测速装置的主要电路结构设置于主机箱210内，并且通过分合闸控制线接线端子230、速度传感器接线端子240分别与被测断路器、速度传感器连接。这样的设置方式保护了断路器三相分动测速装置的主要电路，避免断路器三相分动测速装置的电路受到外界侵害；而且便于测试人员接线操作，提高了测试时的作业效率。

可选地，继续参照图2，该主机还包括：数据传输模块和数据传输口250、电源开关260、电源模块和电源线接口270、显示屏幕280、人机交互模块和按键板290；

数据传输模块、电源模块和人机交互模块均设置于主机箱210内；数据传输模块与数据传输口250连接，用于将主机检测到的数据输出；电源模块与电源开关260电连接，以及电源模块与电源线接口270电连接，电源模块用于向主机提供电源；人机交互模块与显示屏幕280电连接，以及人机交互模块与按键板290电连接，人机交互模块用于向主机输入控制参数。

具体地，数据传输口250用于与外界存储设备或电子设备连接，数据传输模块通过数据传输口250传输主机检测到的数据。电源模块分别与电源开关260与电源线接口270连接。电源开关260为电源模块的开关，由于电源模块为主机的供电来源，电源开关260控制主机的电源的导通与断开，因此电源开关260也为主机的开关。电源模块通过电源线接口270接受外界的电源输入。需要说明的是，电源模块可以具有电池结构，当电源线接口270接入外界电源时，电源模块对电池充电；电源模块可以不具有电池结构，当电源线接口270接入外界电源时，电源模块将外接电源转换为主机所需的电源形式，本实施例对此不作限制。显示屏幕280用于显示被测断路器的触头的动作距离、被测断路器的动作时间、被测断路器的动作速度，电压传感器140检测的电压数据等信息。按键板290用于输入被测断路器出厂时的参数信息，该参数信息包括被测断路器的触头的动作距离、被测断路器的动作时间、被测断路器的动作速度等，该参数信息用于与被测断路器的实际参数信息作对比以确定被测断路器实际运行状况是否满足工作条件。

可选地，速度传感器包括滑线变阻器；滑线变阻器的一端连接至电源，滑线变阻器的另一端接地，滑线变阻器的中间滑动端连接至被测断路器的触头。

具体地，滑线变阻器的中间滑动端与被测断路器的触头连接，当被测断路器的触头动作时带动滑线变阻器的中间滑动端一起移动。由于滑线变阻器所连接的电源的输出电压是固定的，由此可以建立滑线变阻器的滑动端的电压与被测断路器的触头的移动距离之间的数学关系。示例性的，当被测断路器的触头的移动距离越大时，滑线变阻器的滑动端的电压越大，此种状态下，被测断路器的触头的移动距离与线变阻器的滑动端的电压成正比。主控制器110通过滑线变阻器的滑动端的电压可以计算出被测断路器的触头的移动距离。

本发明实施例通过建立滑线变阻器的滑动端的电压与被测断路器的触头的移动距离之间的数学关系，将被测断路器的触头与滑线变阻器连接，并通过滑线变阻器的滑动端的电压计算出被测断路器的触头的移动距离。这样的测算方式无需人工手动测量，降低了测算断路器的触头的移动距离时的作业风险。

实施例三

图4是本方发明实施三例提供的一种速度传感器与断路器连接的示意图。可选地，参照图4，该速度传感器还包括：行程杆320，行程杆320的一端连接至滑线变阻器310的中间滑动端，行程杆320的另一端连接至被测断路器的触头，滑线变阻器310的中间滑动端随行程杆320移动。

具体地，被测断路器的触头通过行程杆320与滑线变阻器310的中间滑动端连接。当被测断路器的触头动作时，带动行程杆320动作，进而带动滑线变阻器310的中间滑动端移动。由于滑线变阻器310中间的滑动端与电压传感器140连接，当被测断路器的触头动作时滑线变阻器310中间滑动端的检测电压也随之变化，电压传感器140将滑线变阻器310中间滑动端的电压数据传输至主控制器110。主控制器110通过滑线变阻器的滑动端的电压计算出被测断路器的触头的移动距离。

可选地，继续参照图4，该速度传感器包括支架330；支架330用于固定滑线变阻器310的主体。

图5是本方发明实施例三提供的另一种断路器三相分动测速装置的速度传感器的结构示意图。可选地，参照图5，该速度传感器还包括：行程杆320，行程杆320的一端连接至滑线变阻器310的主体的一端，行程杆320的另一端连接至被测断路器的触头，滑线变阻器310随行程杆320移动。

具体地，被测断路器的触头的通过行程杆320与滑线变阻器310的一端连接，滑线变阻器310的中间滑动端固定。当被测断路器的触头动作时，带动行程杆320动作，进而带动滑线变阻器310移动。由于滑线变阻器310中间的滑动端与电压传感器140连接，当被测断路器的触头动作时滑线变阻器310中间滑动端的检测电压也随之变化，电压传感器140将滑线变阻器310中间滑动端的电压数据传输至主控制器110。主控制器110通过滑线变阻器的滑动端的电压计算出被测断路器的触头的移动距离。

可选地，该速度传感器包括支架330；支架330用于固定被测断路器和滑线变阻器的中间滑动端。

可选地，以上任意实施例提供的断路器三相分动测速装置所提及的被测断路器可以为真空开关、油开关或SF6开关，本实施例对此不作限制。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种断路器三相分动测速装置，其特征在于，包括：主机和速度测试传感器；所述主机包括主控制器、分合闸控制模块、电流传感器、电压传感器、直流电源和光电隔离模块；

其中，所述速度传感器用于与被测断路器的三相触头连接，以及用于与所述电压传感器电连接；所述电压传感器与所述主控制器电连接，用于采集所述触头的行程位移数据；

所述分合闸控制模块与所述主控制器电连接，用于连接至所述被测断路器，控制所述被测断路器的三相分合闸；

所述直流电源与所述主控制器电连接，以及通过所述电流传感器与所述分合闸控制模块电连接；所述电流传感器用于检测所述被测断路器的三相线圈电流；所述主控制器根据被测断路器的三相线圈电流控制所述直流电源的输出电压；

所述光电隔离模块与所述主控制器电连接，以及与所述分合闸控制模块电连接；所述光电隔离模块用于分离所述分合闸控制模块的低压控制信号，以采集所述线圈的分合闸时间；

所述主控制器还用于根据所述分合闸时间和所述行程位移数据构建时间行程特性曲线。

2.根据权利要求1所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，所述主机还包括：主机箱、断口线接线端子、分合闸控制线接线端子和速度传感器接线端子；

所述主控制器、所述分合闸控制模块、所述电流传感器、所述电压传感器和所述直流电源均设置于所述主机箱内；所述分合闸控制模块与所述分合闸控制线接线端子电连接；所述电压传感器与所述速度传感器接线端子电连接。

3.根据权利要求2所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，所述主机还包括：数据传输模块和数据传输口、电源开关、电源模块和电源线接口、显示屏幕、人机交互模块和按键板；

所述数据传输模块、所述电源模块和所述人机交互模块均设置于所述主机箱内；所述数据传输模块与所述数据传输口连接，用于将所述主机检测到的数据输出；所述电源模块与所述电源开关电连接，以及所述电源模块与所述电源线接口电连接，所述电源模块用于向所述主机提供电源；所述人机交互模块与所述显示屏幕电连接，以及所述人机交互模块与所述按键板电连接，所述人机交互模块用于向所述主机输入控制参数。

4.根据权利要求1所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，所述速度传感器包括滑线变阻器；所述滑线变阻器的一端连接至电源，所述滑线变阻器的另一端接地，所述滑线变阻器的中间滑动端连接至所述被测断路器的触头。

5.根据权利要求4所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，所述速度传感器还包括：行程杆，所述行程杆的一端连接至所述滑线变阻器的中间滑动端，所述行程杆的另一端连接至所述被测断路器的触头，所述滑线变阻器的中间滑动端随所述行程杆移动。

6.根据权利要求5所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，还包括支架；所述支架用于固定所述被测断路器和所述滑线变阻器的主体。

7.根据权利要求4所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，所述速度传感器还包括：行程杆，所述行程杆的一端连接至所述滑线变阻器的主体的一端，所述行程杆的另一端连接至所述被测断路器的触头，所述滑线变阻器随所述行程杆移动。

8.根据权利要求7所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，还包括支架；所述支架用于固定所述被测断路器和所述滑线变阻器的中间滑动端。

9.根据权利要求1所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，还包括：数模转换模块、第一模数转换模块和第二模数转换模块；

所述数模转换模块连接于所述直流电源和所述主控制器之间；所述第一模数转换模块连接于所述电压传感器和所述主控制器之间；所述第二模数转换模块连接于所述电流传感器和所述主控制器之间。

10.根据权利要求1-9任一项所述的断路器三相分动测速装置，其特征在于，所述断路器为真空开关、油开关或SF6开关。

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