CN206684228U - 一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有通用性的高压断路器分合闸线圈电阻的通用测试装置，不仅降低了整流桥压降对测试结果的影响，使得测试更加准确，而且无需对高压断路器进行拆装，操作简易方便。在本装置中，电源模块、二次回路模块、测量输出模块、控制输出模块和主控制器共同组成了一个测试回路。回路通电后，首先增大回路中的电流，此时整流桥的压降相比于落在测量元件和受测线圈上的电压较小，从一定程度上提高了测量精度。主控制器将控制信号输送至驱动芯片，经驱动芯片处理后使得测量回路和控制回路的继电器线圈通电，继电器的常开常闭触点动作，整个测量回路导通，将测量元件两端的电压传送至主控制器，经过运算，便可得出受测元件的阻值。

Description

一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种高压断路器线圈电阻测量装置，更具体地说，涉及一种高压断路器分合闸线圈电阻的通用测试装置。

背景技术

随着电网设备的精益化管理不断深入，对于电气设备安装工艺要求不断提升。高压断路器在电网中应用十分广泛，该设备质量好坏直接影响着电网的安全稳定运行。高压断路器是一种用于开断和关合导电回路的电器，其操控回路中的控制元件分合闸电磁铁又叫分合闸线圈，保证线圈阻值的正确性和稳定性是确保高压断路器安全稳定运行的必要条件。高压断路器分合闸线圈采用直流驱动，在回路中接入“桥堆电路”可以使分合闸线圈采用交直流两种方式驱动线圈工作。进行高压断路器分合闸线圈电阻测量时，需在线圈回路施加一个电压，然后测量分压电阻两端的电压和流过的电流进行计算判断。

现有技术文件

对比文件1

中国专利公开号CN 102033195A，公开日2011年4月27日，发明创造的名称为高压断路器动态电阻测量装置及测量方法，该申请案公开了一种高压断路器动态电阻测量装置和测量方法。其不足之处在于：测量过程中，未考虑线圈回路中整流桥的压降对测试线圈的影响。

对比文件2

中国专利公开号CN 201310376037.X，公开日2013年8月26日，发明创造的名称为用于测量电路断路器的开关触头的电阻的方法和设备，该申请案公开了一种于测量电路断路器的开关触头的电阻的方法。其不足之处在于：测量过程中，采用万用表测量，未考虑断路器在通电状态和断电状态下阻值的偏差。

对比文件3

中国专利公开号CN 201410464394.6，公开日2014年9月13日，发明创造的名称为电秒表测高压断路器分闸动作时间的测量方法，该申请案公开了一种电秒表测高压断路器分闸动作时间的测量方法。其不足之处在于：测量过程中，要将高压断路器拆开接入电秒表、开关触头、开关、电源等部件进行测量，测量结束后再将这些部件拆除，要求操作人员或试验人员十分熟悉高压断路器内部结构和工作原理，况且高压断路器的拆装过程繁琐，安全性问题难以得到有效保证。

实用新型内容

要解决的技术问题

1只有当分合闸电路中仅含线圈单元时测量较为准确，但大部分分合闸线圈回路中存在桥堆电路等元件，测量计算结果将会有很大偏差。

2万用表输出电压为直流9V相对比较低，电流比较小，二极管即桥堆电路即使在作用电压极性正确的情况下，也无法导通，采用万用表测量不准确。

3在高压断路器完成安装之后，分合闸线圈完全密封于高压断路器内部，若需测量分合闸线圈电阻需要操作人员或试验人员十分熟悉高压断路器内部结构和工作原理，同时高压断路器的拆装过程较为繁琐，安全性问题难以得到有效保证。

本实用新型用于解决上述现有技术的不足，目的在于提供一种可对所有高压断路器分合闸线圈电阻进行测量的、具有通用性的测量装置，无需对高压断路器进行拆装，操作简易方便，测试更加准确。

用于解决不足的技术方案

一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，主要包括电源模块、测量输出模块、控制输出模块和主控制器。所述电源模块又包括操作电源、开关电源和辅助电源。所述控制输出模块，选择电源模块输出至被测设备的通路，与被测设备连接。所述测量输出模块，与控制输出模块连接，输出测量输出模块中测量元件的电压信号。所述主控制器，接收测量输出模块中测量元件的电压信号，输出控制信号至控制输出模块。

在该结构中，高压断路器分合闸线圈在正常工作时和进行测量时采用不同的电源供电，在工作电压和测试电压间切换，无需停电，对受测线圈阻值的影响小；此外，该装置进行测量时，无须拆装高压开关内部元件，测试过程更加简洁，工作人员的工作效率得到提升，安全性也得到保障。

作为优选，所述控制输出模块包括驱动芯片和控制回路。所述驱动芯片输入端与主控制器连接，接收主控制器的控制信号，驱动芯片输出端与控制回路连接，实现对控制回路的控制。所述控制回路包括继电器K1、继电器K2和继电器K4。所述继电器K1线圈的第一端和继电器K2线圈的第一端、继电器K4线圈的第一端分别与驱动芯片输出端连接。所述继电器K1的常开触点与限流电路连接，继电器K1的常闭触点与操作电源连接，继电器K1的线圈的第二端与辅助电源连接，继电器K1的公共端与继电器K2的常开触点以及继电器K4的常开触点连接。继电器K2线圈的第二端和继电器K4线圈的第二端与电源模块中的辅助电源连接，继电器K2的公共端和继电器K4的公共端与被测设备连接。

作为优选，所述驱动芯片为达林顿阵列。

在该结构中，达林顿阵列将控制器输出的控制信号转换为有一定驱动能力的开断接点，驱动继电器的开合控制。

作为优选，所述测量输出模块包括测量电路和限流电路。所述测量电路开关电源供电，传输测量输出模块中测量元件的电压信号至主控制器。所述限流电路第一端与测量电路连接，限流电路的第二端与控制输出模块的控制回路连接，用于保证测量过程中高压断路器分合闸线圈两端的电压小于最低动作电压。

作为优选，所述测量电路包括两个测量元件、继电器K3、第一信号测量电路和第二信号测量电路；所述继电器K3用于两个测量元件的切换，实现对被测设备的测量，继电器K3的控制信号也来自于驱动芯片的输出；所述第一信号测量电路包括运算放大器U1和滤波电路，第二信号测量电路和第一信号测量电路具有相同的结构。

在该结构中，两个测量元件的阻值不同。在测试过程中，在一定范围内改变流过桥堆电路的电流的大小，其压降变化不大，可假定两次测量的压降相同。因此可以通过两次采用不同大小的测量元件进行测量，这进一步减小了整流桥压降所带来的误差，从而更准确的计算出线圈电阻值。

在该结构中，运算放大器U1测量两个测量元件的上端电压、运算放大器U2测量两个测量元件的下端电压，两次测量的电压组成方程式，就可以计算出负载的线圈电阻大小。

作为优选，所述限流电路包括限流电阻R，此处的限流电路也可以是熔断器，或是用分压电路代替限流电路。

在整个测量过程中需保证高压断路器不动作，因为高压断路器一旦动作就会产生感抗，测量阻值会与实际有较大误差。高压断路器的最低动作电压为33V，因此测量过程中分压在线圈两端的电压必须在30V以下甚至更低。回路中的限流电路的目的就是为了确保高压断路器测量过程不动作。

作为优选，所述主控制器包括单片机U5，型号为ATMEGA64-8AU，由电源模块的辅助电源供电。主控制器除过选用单片机外还可选用DSP数字信号处理器。

所述主控制器除过实现对测量回路的控制外，还与外围电路，如显示模块、按键模块、编程器等连接。选用AVR的MEGA64作为主控制器，其I/O口较多，将显示屏接口直接挂在控制器的数据总线上，操作速度快，无延时和闪屏现象。另外控制器内置的8通道10位A/D转换器，无需外部基准电压，就可以对各路电压信号进行测量。该控制器还支持JTAG在线调试功能，只需6根连接线，就可以方便的进行调试和程序下载。

在本装置中，电源模块、测量输出模块、控制输出模块、主控制器和被测设备共同组成测试回路。回路通电后，首先增大回路中的电流，如果电流增大，那么大部分电压会分在测量元件和受测线圈上，此时桥堆电路的压降相比于落在测量元件和受测线圈上的电压较小，从一定程度上提高了测量精度。经电源模块供电，主控制器将控制信号输送至驱动芯片，经驱动芯片处理后使得测量回路和控制回路的继电器线圈通电，继电器的常开常闭触点动作，整个测量回路导通，将测量元件两端的电压传送至主控制器，经过运算，便可得出受测元件的阻值。

实用新型效果

1本装置的研制革新了采用万用表测量线圈电阻的传统模式，排除了整流器压降对受测线圈阻值的影响，使得试验结果更加真实可靠。

2测量过程无须断电，测量结果更加准确，并且提升现场试验工作效率，具有较大的经济效益。

3本装置可直接测量任何高压断路器分合闸线圈的电阻值，测量时无须拆装高压开关内部元件，实现了断路器分合闸线圈电阻智能化全面测试，保障了电力设备入网质量。

本装置系统的成功开发，可将该成果推广应用于所有电气设备有动作线圈的测量作业，甚至可以推广至高压断路器分合闸线圈运行状态的监控，具有很大的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的装置原理框图；

图2为本实用新型控制输出模块的驱动芯片电路；

图3为本实用新型控制输出模块的控制回路的一种电路示意图；

图4为本实用新型测量输出模块的测量电路；

图5为本实用新型测量输出模块的控制回路的另一种电路示意图。

图中：1、电源模块，2、测量输出模块，3、控制输出模块，4、被测设备，5、主控制器，11、操作电源，12、开关电源，13、辅助电源，21、测量电路，22、限流电路，31、驱动芯片，32、控制回路。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，如图1所示，包括电源模块1、被测设备4、测量输出模块2、控制输出模块3和主控制器5。

所述电源模块1包括操作电源11、开关电源12和辅助电源13。

操作电源11为被测设备4提供操作电压，开关电源12为测量输出模块2提供工作电压，辅助电源13为主控制器5和控制输出模块3提供工作电压。

所述控制输出模块3，包括驱动芯片31和控制回路32。

所述驱动芯片31输入端与主控制器5连接，接收主控制器5的控制信号，驱动芯片31输出端分别与继电器K3线圈的第一端、继电器K1线圈的第一端、继电器K2线圈的第一端和继电器K4线圈的第一端连接，如图2所示。继电器K3、继电器K1、继电器K2和继电器K4均有两组常开常闭触点。继电器K1的线圈的第二端、继电器K2线圈的第二端、继电器K3线圈的第二端和继电器K4线圈的第二端分别与辅助电源13连接。

所述控制回路32如图3所示。继电器K1的常开触点与限流电路22的第二端连接，继电器K1的常闭触点与操作电源11连接，继电器K1的公共端与继电器K2的常开触点、继电器K4的常开触点连接。继电器K2的公共端和继电器K4的公共端分别与被测设备4连接。

所述被测设备4包括分闸线圈和合闸线圈，接入分闸线圈的电路为分闸电路，接入合闸线圈的电路为合闸电路，继电器K2的公共端与分闸电路连接，继电器K4的公共端与合闸电路连接。

所述测量输出模块2包括测量电路21和限流电路22。

所述测量电路21与开关电源12连接，将测量输出模块3中驱动芯片31的电压信号传输至主控制器5。测量电路21包括测量元件R1、测量元件R2、继电器K3、第一信号测量电路21和第二信号测量电路，如图4所示。所述继电器K3用于两个测量元件的切换，实现对被测设备4受测线圈的两次测量，继电器K3的控制信号也来自于驱动芯片31的输出。所述第一信号测量电路包括运算放大器U1和滤波电路，放大器U1型号为OP07，第二信号测量电路和第一信号测量电路具有相同的结构。

开关电源12与第一信号测量电路输入端、测量元件R1第一端以及测量元件R2第一端连接，测量元件R1第二端与继电器K3的常闭触点连接，测量元件R2第二端与继电器K3的常开触点连接。继电器K3触点公共端与第二信号测量电路输入端连接，并作为测量电路的输出端。

第一信号测量电路包括电阻R4、R6、R7、放大器U1和电容C2，放大器的型号为OP07。电阻R6第一端作为第一信号测量电路的输入端。电阻R4与电容C2并联后的第一端接地，电阻R4与电容C2并联后的第二端与电阻R6第二端连接并接至放大器U1的正向输入端引脚3。放大器U1的反向输入端引脚2与输出端引脚6以及电阻R7的第一端连接，电阻R7的第二端作为第一信号测量电路的输出端。

所述限流电路22第一端与测量电路21连接，限流电路22的第二端与控制回路32连接，用于保证测量过程中被测设备4分合闸线圈两端的电压小于最低动作电压。

实施例1中，限流电路22为电阻R，此外限流电路22还可以是熔断器，或是将限流电路22用分压电路代替。另外，限流电阻22不局限于连接在测量电路21之后，还可以串联至整个测量回路的其他地方，例如测量电路21前等，其目的是起到限流的作用。

所述主控制器5包括单片机U5，型号为ATMEGA64-8AU，由辅助电源13供电。所述主控制,5除了对采集来的测量元件的电压信号进行处理，输出控制信号到驱动芯片31，还与外围电路，如显示模块、按键模块、编程器等连接。选用AVR的MEGA64作为主控制器5，其I/O口较多，将显示屏接口直接挂在主控制器5的数据总线上，操作速度快，无延时和闪屏现象。另外主控制器5内置的8通道10位A/D转换器，无需外部基准电压，就可以对各路电压信号进行测量。该主控制器5还支持JTAG在线调试功能，只需6根连接线，就可以方便的进行调试和程序下载。

所述主控制器5除过选用单片机外还可选用DSP数字信号处理器。

实施例2：

实施例2的其他部分与实施例1相同，与实施例1不同之处在于：本实施例中，控制输出模块3的控制回路32由光耦组成，如图5所示。端子101、102、103和104与控制芯片31的输出端连接，INPUT端与测量输出模块2连接，OUTPUT1与被测设备4的分闸电路连接，OUTPUT2与被测设备4的合闸电路连接。

以上所述实施例只是本实用新型的一种较佳方案，并非对本实用新型任何形式上的限制，在不超过权利要求所记载的前提下还有其他的变体和改型。

Claims (8)

1.一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，由电源模块供电，其特征在于，包括：

控制输出模块，选择电源模块输出至被测设备的通道，与被测设备连接；

测量输出模块，与控制输出模块连接，输出测量输出模块中测量元件的电压信号；

主控制器，接收测量输出模块中测量元件的电压信号，输出控制信号至控制输出模块。

2.根据权利要求1所述的一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，其特征在于，所述控制输出模块由电源模块的辅助电源供电，包括驱动芯片和控制回路；

所述驱动芯片输入端与主控制器连接，接收主控制器的控制信号，驱动芯片输出端与控制回路连接，实现对控制回路的控制；

所述控制回路包括继电器K1，控制被测设备工作电压与测试电压的切换；继电器K2和继电器K4，控制被测设备通路的通断；

所述继电器K1线圈的第一端和继电器K2线圈的第一端、继电器K4线圈的第一端分别与驱动芯片输出端连接；

所述继电器K1的常开触点与限流电路连接，继电器K1的常闭触点与操作电源连接，继电器K1的线圈的第二端与辅助电源连接，继电器K1的公共端与继电器K2的常开触点、继电器K4的常开触点连接；

继电器K2线圈的第二端和继电器K4线圈的第二端与电源模块中的辅助电源连接，继电器K2的公共端和继电器K4的公共端与被测设备连接。

3.根据权利要求2所述的一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，其特征在于，所述驱动芯片为达林顿阵列。

4.根据权利要求1所述的一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，其特征在于，所述测量输出模块包括测量电路和限流电路；

所述测量电路由电源模块中的开关电源供电，传输测量输出模块中测量元件的电压信号至主控制器；

所述限流电路第一端与测量电路连接，限流电路的第二端与控制输出模块的控制回路连接，用于保证测量过程中高压断路器分合闸线圈两端的电压小于最低动作电压。

5.根据权利要求4所述的一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，其特征在于，所述测量电路包括两个测量元件、继电器K3、第一信号测量电路和第二信号测量电路；

所述继电器K3控制两个测量元件的切换，实现对被测设备的测量；

所述第一信号测量电路包括运算放大器U1和滤波电路，第二信号测量电路和第一信号测量电路结构相同。

6.根据权利要求4所述的一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，其特征在于，所述限流电路为分压电路。

7.根据权利要求4所述的一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，其特征在于，所述限流电路包括限流电阻R。

8.根据权利要求1所述的一种高压断路器分合闸线圈电阻通用测试装置，其特征在于，所述主控制器为单片机U5，型号为ATMEGA64-8AU，由电源模块的辅助电源供电。