CN205581232U - 一种便携式弧光保护测试装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式弧光保护测试装置，包括：光源发生电路，用于在控制单元的控制下实现模拟弧光的作用；照度检测电路，用于检测所述光源发生电路模拟的弧光发生的时刻和亮度，并将结果输入给所述控制单元；控制单元，用于控制所述光源发生电路和照度检测电路，并输出检测结果。本实用新型的测试装置使用LED闪光灯模拟弧光光源，使用可控的升流器模拟弧光电流，实现方法简单，成本低，无需产生大短路电流，安全可靠，无安全隐患；电流大小可手动调节，可采用逐步增加电流的方法校验待测弧光保护装置的电流精度；可检验待测弧光保护的整体保护逻辑、动作特性和动作时间；体积小，重量轻，便于携带，使用方便。

Description

一种便携式弧光保护测试装置

技术领域

本实用新型涉及安全防护技术领域，更具体地涉及一种便携式弧光保护测试装置。

背景技术

电力系统发生短路时可引起弧光，弧光会以300m/s的速度爆发，电弧光发生时产生的大量气体，其压力波可造成柜体变形、破碎。如不及时切除，将会对电力设备及施工人员造成严重的伤害，电弧光的危害程度取决于电弧电流的大小及切除时间长短，电弧产生的能量与I²t成指数规律快速攀升，所以切除故障的时间越短，危害程度就越低。电弧光保护装置通过检测开关柜内部发生故障时会产生弧光这一特点，结合过流闭锁原理，能够在现有开关柜的电弧耐受时间标准以内切除弧光短路故障，从而最大限度地保护附近工作人员，使开关装置等配电设备免受损坏。目前弧光保护在发电厂、变电站和工业用户等领域得到的较大范围的推广和应用。

由于弧光保护装置在开发、生产和现场运行过程中，需要使用一套电弧光测试仪器来对它的动作特性和动作时间进行检验。目前市面上没有成熟全面的检验弧光保护的装置。

在实际应用中，一种方法是采用开关柜引弧试验来判断弧光保护装置是否正常，此类试验只能在大电流高压试验站内来做，要求试验站必须配备电流为30kA持续时间为0.1～0.3S的大电流发生器，试验方法是用一根裸铜引燃线将三相电源的铜排短路，引发电弧。还有一种方法是强光手电筒照射法。该方法是使用一根强光手电筒直接照射在弧光保护装置的电弧光传感器上，判断弧光单元的逻辑和功能是否正确。

对于上述引弧试验的检验方法，有以下缺点：第一，该种试验方法需要特定的试验设备和试验环境，试验成本非常高昂；第二，该种试验方法属于破坏性试验，且试验过程中存在巨大的安全隐患，容易引起次生灾害；第三，由于短路电流不容易控制，使得电流测试精度非常差。

而对于上述强光手电照射法，该方法只能验证弧光单元的逻辑和功能是否正确，不能同步测试电流单元的功能是否正常，所以该方法不能真实反应保护装置的整体逻辑是否正确。

此外，以上两种方法只能检验弧光保护的功能(是否动作)，不能检验其电流阈值、光强阈值和动作时间特性，比如保护电流动作值、电流动作时间、弧光动作时间等等。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种便携式弧光保护测试装置，以克服上述至少一个技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种便携式弧光保护测试装置，包括：

光源发生电路，用于在控制单元的控制下实现模拟弧光的作用；

照度检测电路，用于检测所述光源发生电路模拟的弧光发生的时刻和亮度，并将结果输入给所述控制单元；

控制单元，用于控制所述光源发生电路和照度检测电路，并输出检测结果。

其中，所述光源发生电路采用LED闪光灯作为光源来模拟弧光，其中优选采用10只并联的LED闪光灯作为光源。所述光源发生电路接收来自所述控制单元的触发信号，按照所述触发信号的上升沿时刻和脉冲宽度来驱动MOSFET导通，从而点亮光源发出模拟弧光。

其中，所述照度检测电路包括光电二极管和光敏电阻两种传感器，所述光电二极管用于检测所述模拟弧光的上升沿以便确定模拟弧光发生的时刻，所述光敏电阻用于测量光照强度。

其中，所述便携式弧光保护测试装置还包括可控升流器，用于模拟母线电流互感器或出线电流互感器的电流，为弧光保护装置提供电流信号；所述可控升流器也受到所述控制单元的控制。

其中，所述便携式弧光保护测试装置还包括开关量检测电路，用于将弧光保护装置的保护动作信号变换后送给所述控制单元。

其中，所述便携式弧光保护测试装置整体装入一只便携式机箱里。

基于上述技术方案可知，本实用新型的弧光保护测试装置具有如下有益效果：

(1)本装置使用Flash LED(LED闪光灯)模拟弧光光源，使用可控的升流器模拟弧光电流，实现方法比较简单，成本低；无需产生很大的短路电流，安全可靠，没有安全隐患；电流的大小可以手动调节，可以采用逐步增加电流的方法校验待测弧光保护装置的电流精度；

(2)本装置将光源发生电路和可控升流器整合在一个装置中，统一由主控板控制，因此在主控板的控制下，本测试装置可以检验待测弧光保护的整体保护逻辑、动作特性和动作时间；

(3)本装置具有照度检测电路，它不仅可以检测弧光光强的动作阈值，还可以测量弧光动作的动作时间；

(4)本装置体积小，重量轻，便于携带，使用方便，不需要其他设备配合，只需要单机就可以完成弧光保护装置的测试。

附图说明

图1为本实用新型的弧光保护测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型的光源发生电路的示意图；

图3为本实用新型的照度检测电路的工作原理图；

图4为本实用新型的可控升流器的工作原理图；

图5为本实用新型的弧光保护测试的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提出一种便携式弧光保护测试装置，可以用于校验弧光保护动作特性及动作时间，能够实现检验弧光保护的光动作值、电流保护动作值、保护逻辑以及动作时间等项目。

本实用新型公开的便携式弧光保护测试装置，包括：

光源发生电路，用于在控制单元的控制下实现模拟弧光的作用；

照度检测电路，用于检测光源发生电路模拟的弧光发生的时刻和亮度，并将结果输入给控制单元；

控制单元，用于控制光源发生电路和照度检测电路，并输出检测结果。

其中，光源发生电路采用LED闪光灯作为光源来模拟弧光，优选采用10只并联的LED闪光灯作为光源。光源发生电路接收来自控制单元的触发信号，按照触发信号的上升沿时刻和脉冲宽度来驱动MOSFET导通，从而点亮光源发出模拟弧光。

作为优选，照度检测电路包括光电二极管和光敏电阻两种传感器，其中光电二极管用于检测模拟弧光的上升沿以便确定模拟弧光发生的时刻，光敏电阻用于测量光照强度。

作为优选，该便携式弧光保护测试装置还包括可控升流器，用于模拟母线电流互感器或出线电流互感器的电流，为弧光保护装置提供电流信号；该可控升流器也受到所述控制单元的控制。其中，该可控升流器包括调压器、电子开关和升流器，其中电子开关由双向可控硅来实现，调压器的输出经过电子开关接入升流器，电子开关受到控制单元的控制。

作为优选，该便携式弧光保护测试装置还包括开关量检测电路，用于将弧光保护装置的保护动作信号变换后送给控制单元。

作为优选，该便携式弧光保护测试装置还包括人机模块，用于选择测试项目、启动测试、设置参数或显示测试结果等。

作为优选，该便携式弧光保护测试装置还包括电源电路，用于为整个装置的所有模块提供电源。

作为优选，该便携式弧光保护测试装置整体装入一只便携式机箱里。

作为一个优选实施例，如图1所示，该测试装置由光源发生电路、照度检测电路、可控升流器、开关量检测电路、主控板、人机模块和电源电路组成。装置本体和附件装在一只便携式机箱里。

光源发生电路接收来自主控板的触发控制信号，按照触发信号的上升沿时刻和脉冲宽度，驱动MOSFET导通，点亮Flash LED(LED闪光灯)，从而实现模拟弧光的作用。该电路主要由Flash LED和闪光控制开关组成，如图2所示。考虑到氙气灯的充放电电路和触发电路比较复杂而且可靠性差，所以本电路采用了Flash LED方式。为了增加亮度，发光模块采用了10只Flash LED并联的方式；同时为了降低开关管的压降以减少发热，闪光控制开关采用MOSFET器件。该电路的特点是电路简单、高效、可靠性高并且成本低廉。

照度检测电路的作用是检测弧光发生的时刻和弧光的亮度。如图3所示，该电路配置有两个传感器，即光电二极管和光敏电阻。光电二极管的作用是检测闪光的上升沿以便确定闪光时刻，光敏电阻的作用是测量光照强度。该电路利用光敏电阻将光照强度转换成电阻值，经过信号调理、放大、滤波后转换成0～5V的模拟量送给主控板。但是光敏电阻的缺点是动态响应时间长，大约是30ms，无法满足测量弧光保护动作时间的需要，而光电二极管的动态响应时间很短，只有几十ns。将两个互感器结合起来，充分利用两者的优点，既测量了光照强度，又检测了光的上升沿。

可控升流器的功能是模拟开关柜内母线电流互感器或出线电流互感器的电流，为弧光保护装置提供电流信号。该电路由调压器、电子开关、升流器和电流表组成，原理图见图4。其中电子开关由双向可控硅实现。

开光量检测电路的作用是将弧光保护装置的保护动作信号变换后送给主控板。该电路由限流电阻、光耦和整形电路组成。整个回路由内部供电，外部为空接点接入。

主控板是整个测试装置的控制中心，它的功能包括控制光源和电流源、对光亮度值进行测量和计算、检测弧光发生时刻和弧光保护动作时刻、与人机模块通讯以及生成测试报告等功能。

人机模块负责测试装置和操作员的信息交互。人机模块采用5英寸电阻式触摸屏，界面采用组态软件设计，操作简便。它的功能包括选择测试项目、启动测试、设置参数、显示测试结果等功能。

电源电路为整个装置的所有模块提供电源，共有互相隔离的3组电源输出，分别是+5V、+24V和±12V，其中+5V供给主控板的数字部分和光源发生电路，+24V供给开光量输入电路，±12V供给运算放大器和信号调理电路。

测量装置的工作过程如下，如图5所示：

测试人员根据需要，通过人机模块选择需要测试的项目(以动作时间测试为例)，开始试验；

主控板根据选定的程序，将CPU存储区内的试验参数加载到内存；

在t1时刻，主控板向可控升流器发出启动信号，此时升流器输出一个高于保护定值的电流提供给弧光保护；

在t2时刻，主控板触发光源发生电路驱动Flash LED点亮并保持一个规定的时间；

t3时刻LED发出弧光，本测试装置和弧光保护检测到了弧光。

弧光保护装置检测到弧光和电流后，经过计算和逻辑判断，在t4时刻保护动作并发出保护动作信号给测试装置。

测试装置计算t4和t3的时间差即为弧光保护装置的动作时间值。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种便携式弧光保护测试装置，其特征在于，包括：

光源发生电路，用于在控制单元的控制下实现模拟弧光的作用；

照度检测电路，用于检测所述光源发生电路模拟的弧光发生的时刻和亮度，并将结果输入给所述控制单元；

控制单元，用于控制所述光源发生电路和照度检测电路，并输出检测结果。

2.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述光源发生电路采用LED闪光灯作为光源来模拟弧光。

3.根据权利要求2所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述光源发生电路采用10只并联的LED闪光灯作为光源。

4.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述照度检测电路包括光电二极管和光敏电阻两种传感器，所述光电二极管用于检测所述模拟弧光的上升沿以便确定模拟弧光发生的时刻，所述光敏电阻用于测量光照强度。

5.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述光源发生电路接收来自所述控制单元的触发信号，按照所述触发信号的上升沿时刻和脉冲宽度来驱动MOSFET导通，从而点亮光源发出模拟弧光。

6.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述便携式弧光保护测试装置还包括可控升流器，用于模拟母线电流互感器或出线电流互感器的电流，为弧光保护装置提供电流信号；所述可控升流器也受到所述控制单元的控制。

7.根据权利要求6所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述可控升流器包括调压器、电子开关和升流器，其中所述电子开关由双向可控硅来实现，所述调压器的输出经过所述电子开关接入所述升流器，所述电子开关受到所述控制单元的控制。

8.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述便携式弧光保护测试装置还包括开关量检测电路，用于将弧光保护装置的保护动作信号变换后送给所述控制单元。

9.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述便携式弧光保护测试装置还包括人机模块，用于选择测试项目、启动测试、设置参数或显示测试结果。

10.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述便携式弧光保护测试装置还包括电源电路，用于为整个装置的所有模块提供电源。

11.根据权利要求1所述的便携式弧光保护测试装置，其特征在于，所述便携式弧光保护测试装置整体装入一只便携式机箱里。