CN203502555U - 多功能高压断路器电气特性测试装置 - Google Patents

多功能高压断路器电气特性测试装置 Download PDF

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邓雨荣
黄金剑
陈庆发
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Abstract

一种多功能高压断路器电气特性测试装置，由动态电阻检测模块、不同期性检测模块、位移传感器、霍尔电流传感器、数据采集卡、工业控制计算机和工业显示屏构成。其中检测回路电阻的电源采用超级电容器，检测电流为峰值高达1000A的冲击电流。该测试装置是一种集检测高压断路器回路电阻、合闸电阻、合闸电阻投入时间和断路器机械特性于一体的多功能测试仪器。

Description

多功能高压断路器电气特性测试装置
技术领域
本实用新型涉及高压断路器领域，尤其是涉及一种高压断路器电气特性测试装置。
背景技术
高压断路器是高压电器中最重要的一种电气设备。在电力系统的一次设备中，就单台设备而言，断路器是仅次于发电机和变压器的大型电力设备，但就需要数量和所占电站设备的投资大小而言，它又排在两者之前。因此断路器性能的可靠性关系到电力系统的安全运行。
高压断路器电气特性包括回路电阻、合闸电阻、合闸电阻投入时间、断路器机械特性等。但是，目前的检测仪器都只是针对断路器的某个方面进行设计，当对断路器进行全面检测时则需要更换多种仪器，造成了诸多人力物力的浪费。因而有必要设计出一种功能完整的检测仪器，以提高劳动生产效率。
此外，测量回路电阻时，通常所采用的电源是直流电源，但是直流电源因为发热量的限制，一般内能输出电流值较小，而回路电阻本身阻值很小，这样就会使得所测量得到的电信号非常小，难以满足现场精确采集，且小电流无法去掉触头上的氧化膜，反而使测量值偏大。因而采用冲击大电流进行现场回路电阻测量是行之有效的措施。
实用新型内容
本实用新型提出一套测量准确、功能齐全的多功能高压断路器电气特性测试装置。该装置可以测量高压断路器合闸电阻和合闸电阻的投入时间、回路电阻和机械特性等电气特性。
本实用新型公开了一种多功能高压断路器电气特性测试装置，其特征在于：
包括有位移传感器、第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、动态电阻检测模块、三相不同期性检测模块、数据采集卡、工业控制计算机和工业显示屏；其中，位移传感器、第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、动态电阻检测模块和三相不同期性检测模块将检测得到的高压断路器电气特性信号通过数据采集卡传入工业控制计算机中，工业显示屏用于人机交互；
所述的电气特性为高压断路器动触头位移特性、分合闸电流特性、三相不同期性、合闸电阻、合闸电阻投入时间和回路电阻；
位移传感器将高压断路器动触头位移信号转换为电信号，通过数据采集卡传入工业控制计算机中；
第一、二霍尔电流传感器用于采集高压断路器分合闸线圈电流信号；
动态电阻检测模块用于检测高压断路器的合闸电阻、回路电阻和合闸电阻投入时间；
三相不同期性检测模块用于检测高压断路器的三相不同期性，三相不同期性检测模块包括有电压传感器和限流电阻；在三相不同期性检测中，在断路器各相断口两端加开关电源，并各与一个限流电阻串联，通过电压传感器检测断口电压，由各相断口电压值变化时间差即可得到三相不同期性。
优选的：动态电阻检测模块由电源充电控制电路和动态电阻检测电路构成。
优选的：电源充电控制电路包括有超级电容器、固态继电器、超级电容器充电机和电压传感器；动态电阻检测电路包括有继电器、电压传感器、晶闸管、分流器、标准电阻以及待测断路器。
优选的：标准电阻用于合闸电阻的检测，而分流器用于回路电阻的检测。
优选的：回路电阻测量电流为峰值高达1000A的冲击电流。
优选的：标准电阻为500Ω大电阻，分流器采用微欧级的分流器。
本实用新型的有益效果是：
(1)在一个装置中实现检测高压断路器合闸时间、合闸速度等行程特性、分合闸电流特性、分合闸三相不同期性、回路电阻、合闸电阻以及合闸电阻投入时间等高压断路器电气特性检测，极大地简化了工作人员的工作复杂度，提高了工作效率；
(2)采用大电流使回路电阻的检测精度更高，与其他小电流检测仪器相比检测结果更具有说服力；且回路电阻检测电流采用的是冲击电流，很好地解决了大电流检测的发热问题，提高了仪器的使用效率；
(3)适用于500kV高压断路器动触头位移特性、分合闸电流特性、三相不同期性、合闸电阻、回路电阻和合闸电阻投入时间的测量。
附图说明
图1是多功能高压断路器电气特性测试装置结构图；
图2是动态电阻检测回路；
图3是三相不同期性检测电路。
其中：
1-超级电容器
2-固态继电器
3-超级电容器充电机
4、8、9、10、13、14-继电器
5-标准电阻
6-分流器
7-晶闸管
11、12、15、16、17、21、22、23-电压传感器
18、19、20-高压断路器A、B、C三相
24、25、26-限流电阻
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明。
一、多功能高压断路器电气特性测试装置结构
本实用新型的多功能高压断路器电气特性测试装置结构，如图1所示。包括动态电阻检测模块、位移传感器、霍尔电流传感器1、霍尔电流传感器2、三相不同期性检测模块、数据采集卡、工业控制计算机和工业显示屏几部分。位移传感器选用NOVOtechnik TLH-600直线位移传感器，将高压断路器动触头位移信号转换为电信号，通过数据采集卡传入工业控制计算机中；霍尔电流传感器1和霍尔电流传感器2选用V121S07霍尔电流传感器，用于采集高压断路器分合闸线圈电流信号；动态电阻检测模块利用电压比法可检测高压断路器合闸电阻和回路电阻，利用回路电阻投入前后传感器11上的测量值变化可测得合闸电阻投入时间；三相不同期性检测模块可检测断路器的三相不同期性；数据采集卡(PCI-1716L)用于采集各路电量及非电量信号，传入工业控制计算机(AIMB-766)中进行计算，工业显示屏(FPM-3060G)用于人机交互。
更进一步，动态电阻检测模块由电源充电控制电路和动态电阻检测电路构成。其中，电源充电控制电路包括有超级电容器、固态继电器、超级电容器充电机和电压传感器；动态电阻检测电路包括有继电器、电压传感器、晶闸管、分流器、标准电阻以及待测断路器。
更进一步，在动态电阻检测中，当断路器接通时首先接入合闸电阻，然后接入回路电阻，合闸电阻与回路电阻均采用电压比法进行检测，即待测电阻RX与一已知阻值R1的标准电阻串联，测量两者电压，根据
Figure BDA0000380784550000041
得到RX，在合闸电阻与回路电阻检测中的区别是测合闸电阻时所用标准电阻为500Ω大电阻，而测回路电阻时采用的是微欧级的分流器。
当电容器充电电压达20V时，回路电阻检测电流峰值达到1000A，电流波形为冲击波形；通过检测断路器两端电压由大变小的时间，就可以得到合闸电阻投入时间。
电压信号用电压传感器进行滤波放大后进入数据采集卡中进行处理。
更进一步，采用电阻式直线位移传感器，检测高压断路器行程特性；采用霍尔电流传感器检测分合闸线圈电流特性；
更进一步，在三相不同期性检测中，在断路器各相断口两端加开关电源，并各与一个限流电阻串联，通过电压传感器检测断口电压，检测各相断口电压值变化时间差可得到三相不同期性。
二、本仪器测量方法
(1)机械特性检测包括下列步骤：
a)将位移传感器置于高压断路器动触头处，霍尔电流传感器1和霍尔电流传感器2分别置于分合闸线圈处；
b)对断路器进行合-分操作；
c)位移传感器和电流传感器分别测量位移信号和电流信号，将信号传入工业控制计算机进行数据计算，并在工业显示屏显示结果。
(2)参见图3，三相不同期性检测包括下列步骤：
a)将电压传感器21、22、23对应放置于三相18、19、20的断口两端；
b)对断路器进行合-分操作；
c)当各相断口上电压传感器数据由5V变为0时说明断口闭合，工业控制计算机计算，三相分合闸时间差即为三相的不同期性。
(3)参见图2，动态电阻检测包括以下步骤，：
a)用户在工业显示屏上点击充电按钮后，工业控制计算机控制继电器输出板上的继电器4导通，则固态继电器2接上触发电源后导通，充电机3对超级电容器1充电，电压传感器17采集超级电容器1上的充电电压，当电压传感器17上的读数达到预设值时，继电器输出板上的继电器4断开，继而固态继电器2断开，充电机3停止对超级电容器1充电。
b)首先用户在工业显示屏的设置界面选择是否测量合闸电阻，然后按测量按钮。举例而言，假设选择了是，合闸电阻首先投入主回路，继电器输出板上的继电器8接收断开信号，晶闸管7断开，标准电阻5接入主电路中，继电器输出板上的继电器9、13接收闭合信号，继电器输出板上的继电器10、14断开，电压传感器11、15投入测量电路中，此时电压传感器11采集标准电阻5上的电压信号，电压传感器15采集高压断路器上的电压。对于工控机来讲，工控机将传电压感器11、15上的电压信号利用电压比法即可得合闸电阻值。
c)大约8ms左右，回路电阻投入主回路中。此时合闸电阻被短路，传感器11测量所得值急剧下降，工业控制计算机计算电压传感器11的信号急剧下降的时间即为合闸电阻投入时间。工业控制计算机向继电器输出板上的继电器8发出闭合信号，晶闸管7闭合，分流器6投入电路中，此时由于分流器6电阻值很小，将标准电阻5短路，工业控制计算机向继电器输出板上的继电器9、13发出断开信号，向继电器输出板上的继电器10、14发出闭合信号，此时电压传感器12、16投入检测电路，工业控制计算机基于电压传感器12、16上的测量值，利用电压比法即可得回路电阻值。

Claims (6)

1.一种多功能高压断路器电气特性测试装置，其特征在于：
包括有位移传感器、第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、动态电阻检测模块、三相不同期性检测模块、数据采集卡、工业控制计算机和工业显示屏；其中，位移传感器、第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、动态电阻检测模块和三相不同期性检测模块将检测得到的高压断路器电气特性信号通过数据采集卡传入工业控制计算机中，工业显示屏用于人机交互；
所述的电气特性为高压断路器动触头位移特性、分合闸电流特性、三相不同期性、合闸电阻、合闸电阻投入时间和回路电阻；
位移传感器将高压断路器动触头位移信号转换为电信号，通过数据采集卡传入工业控制计算机中；
第一、二霍尔电流传感器用于采集高压断路器分合闸线圈电流信号；
动态电阻检测模块用于检测高压断路器的合闸电阻、回路电阻和合闸电阻投入时间；
三相不同期性检测模块用于检测高压断路器的三相不同期性，三相不同期性检测模块包括有电压传感器和限流电阻；在三相不同期性检测中，在断路器各相断口两端加开关电源，并各与一个限流电阻串联，通过电压传感器检测断口电压，由各相断口电压值变化时间差即可得到三相不同期性。
2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：动态电阻检测模块由电源充电控制电路和动态电阻检测电路构成。
3.如权利要求2所述的测试装置，其特征在于，电源充电控制电路包括有超级电容器、固态继电器、超级电容器充电机和电压传感器；动态电阻检测电路包括有继电器、电压传感器、晶闸管、分流器、标准电阻以及待测断路器。
4.如权利要求3所述的测试装置，其特征在于，标准电阻用于合闸电阻的检测，而分流器用于回路电阻的检测。
5.如权利要求4所述的测试装置，其特征在于，回路电阻测量电流为峰值高达1000A的冲击电流。
6.如权利要求5所述的测试装置，其特征在于，标准电阻为500Ω大电阻，分流器采用微欧级的分流器。
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