CN205049323U - 真空断路器机械特性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种真空断路器机械特性测试装置，包括有单片机，所述的单片机通过RS485串行通讯接口将数据传送至上位机，单片机的接口芯片为8155扩展I/O23，单片机与数据存储器相连，三相断口信号通过光电隔离与单片机相连，单片机与信号调理电路相连，动触头行程信号通过位移传感器与信号调理电路相连，线圈电流信号通过霍尔电流传感器与信号调理电路相连。本实用新型可以测量任意波形的电流，输出端能真实地反映输入端电流的波形参数。将真空断路器合、分闸线圈引线穿过霍尔电流传感器测量孔径取得电流信号记录，克服了电磁式互感器的非理想性缺点，同时又解决了直流电参量测量时的隔离问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及断路器机械特性测试装置，具体地说是一种真空断路器机械特性测试装置。
背景技术
以往，真空断路器机械特性测试项目中，对动触头行程、超程及速度计算中位移量的动态测量多采用光栅法或转角法。由于12kV~40.5kV的真空断路器的行程较小，主轴转角转动不大，使用光栅法或转角法测量其行程，响应速度差，测量结果不够理想。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种真空断路器机械特性测试装置，该装置能实现对合分闸线圈电流、动触头行程及三相断口开关量信号的检测，较好地实现了信号采集，数据传输及数据处理的完整功能。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种真空断路器机械特性测试装置，包括有：单片机、RS45串行通讯接口、上位机、数据存储器、光电隔离、信号调理电路、霍尔电流传感器、位移传感器、线圈电流信号、动触头行程信号、三相断口信号、键盘、8155扩展I/O、数码显示，所述的单片机通过RS485串行通讯接口将数据传送至上位机，单片机的接口芯片为8155扩展I/O23，单片机与数据存储器相连，三相断口信号通过光电隔离与单片机相连，单片机与信号调理电路相连，动触头行程信号通过位移传感器与信号调理电路相连，线圈电流信号通过霍尔电流传感器与信号调理电路相连。
所述的位移传感器是差动变压器式位移传感器，差动变压器式位移传感器由感应变压器及在其内部可以轴向自由移动的轻便磁芯组成。
本实用新型所具有的优点与效果是：
本实用新型采用DA系列高精度直流差动变压器式位移传感器，线性度好，使用寿命长、灵敏度和分辨率高，具有较强的抗干扰能力，是测量高速动态位移量的理想器件。本实用新型真空断路器操作启动时刻根据合、分闸线圈中电流的有无而定，对线圈电流信号的检测为真空断路器合、分闸时间起始的精确计算提供必要的前提条件。针对弹簧操动机构真空断路器及检测信号的瞬时性，装置选用对信号反应非常迅速的磁补偿式霍尔电流传感器，可以测量任意波形的电流，输出端能真实地反映输入端电流的波形参数。将真空断路器合、分闸线圈引线穿过霍尔电流传感器测量孔径取得电流信号记录，克服了电磁式互感器的非理想性缺点，同时又解决了直流电参量测量时的隔离问题。本实用新型测试元件安装方便，测试结果准确，较好地实现了真空断路器机械特性的测试要求。
本实用新型以微机、集成电路和电子器件为其主要部件，这使得测量过程和结果更趋向于自动化、数字化，提高了测量的准确度、增加了测得的信息量。同时本发吸抗电磁干扰的能力强。
附图说明
图1为本发真空断路器机械特性测试装置的原理框图；
图2为位移传感器安装示意图；
图3为断路器断口开关量输入调理电路图。
图中：测头1、测杆2、铜板3、夹具4、固定铁架5、绝缘拉杆6、螺丝7、传感器壳体8、线缆9、单片机11、RS485串行通讯12、上位机13、数据存储器14、光电隔离15、信号调理电路16、霍尔电流传感器17、位移传感器18、三相断口信号19、动触头行程信号20、线圈电流信号21、键盘22、8155扩展I/O23、数码显示24。
具体实施方式
一种真空断路器机械特性测试装置包括有：单片机11、RS485串行通讯接口12、上位机13、数据存储器14、光电隔离15、信号调理电路16、霍尔电流传感器17、位移传感器18、线圈电流信号21、动触头行程信号20、三相断口信号19、键盘22、8155扩展I/O23、数码显示24，所述的单片机11通过RS485串行通讯接口将数据传送至上位机13，单片机的接口芯片为8155扩展I/O23，单片机与数据存储器14相连，三相断口信号19通过光电隔离15与单片机11相连，单片机与信号调理电路16相连，动触头行程信号20通过位移传感器18与信号调理电路16相连，线圈电流信号通过霍尔电流传感器17与信号调理电路相连。
本实用新型中所述的光电隔离15是一个电路，断路器三相断口信号通过光电转换成可输入单片机的电信号。
本实用新型中所述的数码显示24是数字显示装置，可以现场直接读测量的数值，也可以直接从上位机读测量的数值，查看机械特性波形图。
本实用新型还具有一个金属机箱，主要电子线路板通过绝缘垫和螺丝牢固地安装在金属箱内，信号测量线从引线端子引出。
如图1所示，整个装置以单片机PIC16F877为核心，扩展了外围硬件接口电路。系统采用对瞬时信号反应灵敏的磁补偿式（也称磁平衡式）霍尔电流传感器来检测真空断路器机械操动机构中合、分闸线圈电流的信号，采用高精度差动变压器式位移传感器测量动触头的行程，将触头的机械位移转换成同步变化的电压信号输出。信号经滤波放大电路调理后，由单片机内部的逐次逼近型A/D转换器进行模数转换。单片机通过RS485通讯接口协议将数据传送至上位机，完成机械特性曲线的显示，结合三相断口的开关信号进行必要的计算，然后得出真空断路器的合(分)闸时间、合(分)闸不同期、合(分)闸平均速度、触头行程、开距、超程、分闸反弹幅值等主要机械特性参数。
真空断路器合、分闸时的行程是表征断路器机械特性的重要参数，也是计算断路器合、分闸速度的依据。断路器动触头速度的测量，主要是通过测量动触头的行程－时间关系，然后结合刚合、刚分位置点计算得到动触头的速度等参数。因此，对动触头行程的测量，是真空断路器机械特性测试的又一项重要内容。
本实用新型采用DA系列高精度差动变压器式位移传感器（LinearVariableDifferentialTransformer，以下简称LVDT）来测量动触头的行程。所述的差动变压器式位移传感器由感应变压器及在其内部可以轴向自由移动的轻便磁芯组成。
差动变压器式位移传感器的安装如图2所示，将铜板3用螺丝7固定在与真空断路器动触头一体的绝缘拉杆6上，将直流LVDT位移传感器的测头1固定在铜板3上，差动变压器壳体8通过夹具4与支撑断路器的固定铁架5连接。断路器合、分操作时绝缘拉杆6的运动带动位移传感器的移动测杆2运动，由位移传感器将触头的机械位移转换成同步变化的直流电压信号输出，线缆9把信号传输到信号调理电路，实现了动触头的相对位移量的测量。
检测真空断路器的刚合、刚分的位置状态，是真空断路器机械特性测试的基本功能之一，也是计算机械特性参数的重要依据。断路器的断口信号通过其灭弧室的两端引出，完成断路器位置状态信号的采集。信号采集的电路图如图3所示。
电路的工作原理如下：
设真空断路器处于合闸状态，即开关S12处于闭合位置，+12V经过RC网络后输入到光耦，光耦中发光二极管发光，光敏三极管导通，输出端输出低电平“0”；若真空断路器处于分闸状态，开关S12处于断开位置，发光二极管无电不发光，光敏三极管截止，输出端输出高电平“1”，从而完成了真空断路器断口信号的采集。
采集系统和上位机均采用带有光电隔离的RS485通讯模块，以保证系统各单元互不影响。该系统的数据采集过程中，由上位机控制主动查询各通道来实现通讯过程的控制，在线监测装置的软件只负责控制数据的采集和对上位机的查询被动发出响应。只要真空断路器有动作，数据采集板（下位机）即开始录波，所录波形实时准确地传送至上位机，上位机对数据进行分析处理，得出结论。
本实用新型利用光电耦合器件实现一次系统和二次系统的电隔离，实现强电和弱电的隔离，实现线路板与外电系统的隔离。使用DC/DC变换器给传感器供电，使传感器与A/D采样的信号输入端隔离。开关量输入通道采用光电耦合器TLP521进行隔离。利用电阻、电容以及非线性抑制器件对外界信号实现滤波，达到提高装置抗干扰水平的目的。本实用新型主要使用二阶有源滤波电路实现高频滤波。
Claims (2)
1.一种真空断路器机械特性测试装置，其特征在于包括有：单片机（11）、RS45串行通讯接口（12）、上位机（13）、数据存储器（14）、光电隔离（15）、信号调理电路（16）、霍尔电流传感器（17）、位移传感器（18）、线圈电流信号（21）、动触头行程信号（20）、三相断口信号（19）、键盘（22）、8155扩展I/O23、数码显示（24），所述的单片机（11）通过RS485串行通讯接口将数据传送至上位机（13），单片机的接口芯片为8155扩展I/O23，单片机与数据存储器（14）相连，三相断口信号（19）通过光电隔离（15）与单片机（11）相连，单片机与信号调理电路（16）相连，动触头行程信号（20）通过位移传感器（18）与信号调理电路（16）相连，线圈电流信号通过霍尔电流传感器（17）与信号调理电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种真空断路器机械特性测试装置，其特征在于所述的位移传感器（18）是差动变压器式位移传感器，差动变压器式位移传感器由感应变压器及在其内部可以轴向自由移动的轻便磁芯组成。
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