CN206460144U - 一种特高压开关智能测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种特高压开关智能测量装置，包括时间测量单元、分合闸同步信号测量单元、石墨触头及双接地测量单元，行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元，中央控制处理单元，控制输出单元，外设单元、通讯单元和分合闸同步信号测量单元，中央控制处理单元控制所有的测量单元，测量单元的另一端为检测接口，控制输出单元分别与合闸电阻测试电源、分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触头及双接地测试恒流电源相接，所有电源的另一端为检测接口。本实用新型采用模块化设计方法，使各个子功能模块独立，以方便维护，功能集成化，一机多用，接线方便，一次接线可完成所有试验项目。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压开关测试装置，具体涉及一种特高压开关智能测量装置。
背景技术
高压开关(或称高压断路器)它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它应具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，因此高压开关故障带来的后果十分严重。根据《电力设备预防性试验规程》(DL-T596-1996)中详细的规定了断路器预防性试验的具体内容如下：
| 试验项目 | 需要的仪器 |
| 合闸电阻值和合闸电阻的投入时间 | 合闸电阻测试仪 |
| 断路器的速度特性 | 断路器特性测试仪 |
| 断路器的时间参量 | 断路器特性测试仪 |
| 分、合闸电磁铁的动作电压 | 动作电压测试仪 |
| 导电回路电阻 | 回路电阻测试仪 |
| 石墨触头开关分合闸时间 | 石墨开关测试仪 |
需要使用多种仪器才能完成上述所有的规定检测，耐压500KV以上称为特高压开关。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出一种方便快捷的特高压开关智能测量装置，一台仪器可完成《电力设备预防性试验规程》中规定的所有断路器预防性试验项目。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种特高压开关智能测量装置，包括时间测量单元、分合闸同步信号测量单元、石墨触头及双接地测量单元，行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元、中央控制处理单元、控制输出单元、外设单元、通讯单元；所述时间测量单元和分合闸同步信号测量单元通过数字量接口与中央控制处理单元相连，石墨触头及双接地测量单元和行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元的一端均通过模拟量测量接口与中央控制处理单元相连，石墨触头及双接地测量单元和行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元的另一端分别为检测接口，用于与被试断路器相连接；中央控制处理单元的输出端与控制输出单元相连，控制输出单元分别与合闸电阻测试电源、分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触头及双接地测试恒流电源的一端相连，合闸电阻测试电源、分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触 头及双接地测试恒流电源的另一端分别为检测接口，用于与被试断路器相连接，中央控制处理单元还分别与外设单元和通讯单元相连。
进一步地，所述中央控制处理单元采用的是DSP芯片C8051F120处理器。
进一步地，所述时间测量单元包括第一光电耦合器，第一光电耦合器的输入端用于与被试断路器相连，输出端与中央控制处理单元相连，用于测量中央控制处理单元发出断路器控制命令后被试断路器的响应时间。
进一步地，所述分合闸同步信号测量单元包括顺次相连的第二光电耦合器和继电器K1，第二光电耦合器的输入端用于与被试断路器相连，继电器K1的输出端作为分合闸电压输出端口，中央控制处理单元通过采集板采集分合闸电压输出端口的信号。
进一步地，所述石墨触头及双接地测量单元包括恒流源和电压采样装置；二者的两端均为检测接口，用于与被试断路器相连接。
进一步地，所述行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元包括3路模拟通道，3路模拟通道均包括顺次相连的信号采集电路、信号放大电路和A/D转换电路；所述信号采集电路分别与被试断路器的控制线圈的输出端、时间测量单元的输出端相连。
进一步地，所述控制输出单元包括电子开关，1分1合，共2路输出，将电子开关的控制极与中央控制处理单元的输出端相连，将输出单元的输出接点通过合闸电阻测试电源、分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触头及双接地测试恒流电源中的任一个连接到被试断路器的控制线圈上。
进一步地，所述外设单元包括：液晶显示器、按键和打印机中的一种或者多种。
本实用新型的有益效果：
本实用新型兼容性强，不仅适用各种常规触头开关测试，还兼容做石墨触头开关、带电阻触头开关测试，还是市场上唯一一种可以兼做开关合分闸直流电阻和开关导电回路电阻的开关特性测试仪，断路器在双端接地的情况下且无需拆除跳线和母线连接就可以测试。这大大增加了试验人员工作的安全性，并简化试验人员的工作流程，大大缩短停电时间。
本实用新型实现一机多用，接线方便，一次接线可完成所有试验项目，避免反复更换仪器，更换接线，大大减少了试验人员的工作量。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例的原理框图。
图2为本实用新型一种实施例使用状态图。
图3为本实用新型一种实施例时间测量单元电路图。
图4为本实用新型一种实施例分合闸同步信号测量单元电路图。
图5为本实用新型一种实施例断路器测量原理图。
图6为本实用新型一种实施例行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元电路图。
其中：1恒流源，2电压采样装置，6接地刀闸，8被试断路器，11时间测量单元，12数字量接口，13石墨触头及双接地测量单元，14外设单元，15行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元，16中央控制处理单元，17控制输出单元，18通讯单元，19合闸同步信号测量单元，20模拟量测量接口，21合闸电阻测试电源，22分合闸控制电源，23回路恒流测试电源，24石墨触头及双接地测试恒流电源。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。
如图1所示，一种特高压开关智能测量装置，包括时间测量单元11、分合闸同步信号测量单元19、石墨触头及双接地测量单元13，行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元15、中央控制处理单元16、控制输出单元17、外设单元14、通讯单元18；所述时间测量单元11和分合闸同步信号测量单元19通过数字量接口12与中央控制处理单元16相连，石墨触头及双接地测量单元13和行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元15的一端均通过模拟量测量接口20与中央控制处理单元16相连，石墨触头及双接地测量单元13和行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元15的另一端分别为检测接口，用于与被试断路器8相连接；中央控制处理单元16的输出端与控制输出单元17相连，控制输出单元17分别与合闸电阻测试电源21、分合闸控制电源22、回路恒流测试电源23和石墨触头及双接地测试恒流电源24的一端相连，合闸电阻测试电源21、分合闸控制电源22、回路恒流测试电源23和石墨触头及双接地测试恒流电源24的另一端分别为检测接口，用于与被试断路器8相连接，中央控制处理单元16还分别与外设单元14和通讯单元18相连。
本实用新型采用模块化设计方法，使各个子功能模块独立，以方便维护，功能集成化，一机多用，接线方便，一次接线可完成所有试验项目。
中央控制处理单元是整个特高压开关智能检测装置的核心单元，它完成模数转换并实时采集模拟量与开关量，输出控制动作等，在本实用新型的一种实施例中，所述中央控制处理单元采用的是DSP芯片C8051F120处理器，采用3.3V电压供电，减少了控制器的功耗，20MIPS的执行速度512K字节FLASH的程序存储器。
在本实用新型的一种实施例中，所述时间测量单元用于测量中央控制处理单元发出控制命令后被试断路器的响应时间，包括断路器的主断口的动作时间，同时也可以用于测量断路器控制回路(即控制线圈)的辅助接点的动作时间。时间测量单元的具体测量过程是通过采用光耦隔离采样实现的，如图3所示，K1代表被试断路器的断口，当K1打开时，相当于被试断路器处于分闸状态，二极管U13A导通，中央控制处理单元采样到高电平；当K1闭合时，二极管U13A截止，光电耦合器TLP521-1不通，中央控制处理单元采样的是低电平，相当于被试断路器合闸状态，中央控制处理单元可以判断开关的状态，从而记录分合闸时间。
如图4所示，在本实用新型的一种实施例中，所述分合闸同步信号测量单元包括顺次相连的第二光电耦合器(TLP521-1)和继电器K1(图中为K1B)，第二光电耦合器的输入端用于与被试断路器相连，继电器K1的输出端作为分合闸电压输出端口，中央控制处理单元通过采集板采集分合闸电压输出端口的信号，用于当分合闸控制电源驱动被试断路器中的控制线圈时，分合闸同步信号测量单元测到通电的瞬间时间测量单元开始计时。
如图5所示，在本实用新型的一种实施例中，所述石墨触头及双接地测量单元包括恒流源1和电压采样装置2；二者的两端均为检测接口，用于与被试断路器相连接。图中被试断路器的两端还通过接地刀闸6接地。
更优选地，所述石墨触头及双接地测量单元包括3路可控的恒流源输出(优选地为20A的恒流源)，3路输出分别与被试断路器的三相相连，每路恒流源互相独立、隔离，且具备反向保护能力，电压采样装置输出的电压为3路模拟通道可记录电压波形，电压值为400mV。该模拟通道具备较强的抗干扰能力，系统能够根据断口的电压变化，自动判别金属触点，计算出合、分时间。
如图6所示，在本实用新型的一种实施例中，所述行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元主要功能是测量被试断路器动作时的相关模拟信号的波形，包括行程(直线、转角)、速度、线圈电流，用以分析被试断路器的机械特性及相关数据，其中行程数据的测试是通过在被试断路器上安装一个行程传感器，测量触头运动的行程来实现，速度数据通过测得的行程数据和分合闸时间数据计算得到，线圈电流通过分合闸控制电源与被试断路器上的控制线圈相连测得，进而得到回路电压数据，合闸电阻的电压降通过合闸电阻测试电源与被试断路器的端口相连测得，行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元包括信号采集电路、信号放大电路、A/D转换电路，最后由中央控制处理单元进行计算显示。
在本实用新型的一种实施例中，所述控制输出单元包括电子开关，1分1合(即1个分闸，1个合闸)，共2路输出，每路输出最大通过电流20A，耐压可达500V，为了保证 输出电压不超过250V，输出接点用瞬态抑制器(即保护二极管)进行保护，将电子开关的控制极与中央控制处理单元的驱动信号隔离，使用时控制输出接点通过合闸电阻测试电源，分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触头及双接地测试恒流电源中的任一种接到被试断路器的控制线圈上，控制被试断路器的分合闸操作，可以完成对断路器的分、合、合-分、分-合、分-合-分，以及被试断路器A、B、C的单相重合闸，分-合-分-合-分等各种操作循环，并可以根据设定的延时时间值，灵活地在定的时间发出各种分合闸命令。
如图3所示，在本实用新型的一种实施例中，所述特高压开关智能测量装置还包括恒流源和电压采样装置，电压采样装置包括顺次相连的第二电压采样模块、第二信号放大电路、第二模数转换电路，其测得的数据最终送入到中央控制处理单元进行计算。
恒流源的两端接口为两端检测接口，电压采样装置的两端接口为两端检测接口，恒流源与电压采样装置分别接在被试断路器的两断口上。
通过恒流源向被试断路器注入电流，记录被试断路器的电压降，从而计算电阻，被试断路器的状态可通过将电阻曲线与一个可调的阈值进行对比来得到。如果电阻低于阈值，被试断路器被认为是闭合的，如果高于阈值就认为被试断路器是断开的，无需断开地刀就能测量的目的。
在本实用新型的一种实施例中，所述外设单元包括：液晶显示器、按键和打印机中的 任一种或者多种，用于实现人机互动。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种特高压开关智能测量装置，其特征在于：包括时间测量单元、分合闸同步信号测量单元、石墨触头及双接地测量单元，行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元、中央控制处理单元、控制输出单元、外设单元、通讯单元；所述时间测量单元和分合闸同步信号测量单元通过数字量接口与中央控制处理单元相连，石墨触头及双接地测量单元和行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元的一端均通过模拟量测量接口与中央控制处理单元相连，石墨触头及双接地测量单元和行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元的另一端分别为检测接口，用于与被试断路器相连接；中央控制处理单元的输出端与控制输出单元相连，控制输出单元分别与合闸电阻测试电源、分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触头及双接地测试恒流电源的一端相连，合闸电阻测试电源、分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触头及双接地测试恒流电源的另一端分别为检测接口，用于与被试断路器相连接，中央控制处理单元还分别与外设单元和通讯单元相连；
所述石墨触头及双接地测量单元包括恒流源和电压采样装置；二者的两端均为检测接口，用于与被试断路器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种特高压开关智能测量装置，其特征在于：所述中央控制处理单元采用的是DSP芯片C8051F120处理器。
3.根据权利要求1所述的一种特高压开关智能测量装置，其特征在于：所述时间测量单元包括第一光电耦合器，第一光电耦合器的输入端用于与被试断路器相连，输出端与中央控制处理单元相连，用于测量中央控制处理单元发出断路器控制命令后被试断路器的响应时间。
4.根据权利要求1所述的一种特高压开关智能测量装置，其特征在于：所述分合闸同步信号测量单元包括顺次相连的第二光电耦合器和继电器K1，第二光电耦合器的输入端用于与被试断路器相连，继电器K1的输出端作为分合闸电压输出端口，中央控制处理单元通过采集板采集分合闸电压输出端口的信号。
5.根据权利要求1所述的一种特高压开关智能测量装置，其特征在于：所述行程、电流及合闸电阻通用模拟测量单元包括3路模拟通道，3路模拟通道均包括顺次相连的信号采集电路、信号放大电路和A/D转换电路；所述信号采集电路分别与被试断路器的控制线圈的输出端、时间测量单元的输出端相连。
6.根据权利要求1所述的一种特高压开关智能测量装置，其特征在于：所述控制输出单元包括电子开关，1分1合，共2路输出，将电子开关的控制极与中央控制处理单元的输出端相连，将输出单元的输出接点通过合闸电阻测试电源、分合闸控制电源、回路恒流测试电源和石墨触头及双接地测试恒流电源中的任一个连接到被试断路器的控制线圈上。
7.根据权利要求1所述的一种特高压开关智能测量装置，其特征在于：所述外设单元包括：液晶显示器、按键和打印机中的一种或者多种。
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