CN206710559U - 低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，涉及电路断路器的测试，该装置包括监控器、工控机、PLC模块、三个电压采集模块、电流采集模块、真空断路器、蜂鸣器和三个电流测量线圈八个部分；本装置实现对低压交流断路器的电气寿命试验监测保护，克服了现有技术存在低压交流断路器的电气寿命试验过程中监测不完整，不能同时进行监测，对某些故障现象不能及时发现以及出现故障时不能及时采取保护措施的缺陷。

Description

低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置

技术领域

本实用新型的技术方案涉及电路断路器的测试，具体地说是低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置。

背景技术

低压交流断路器广泛应用在电力系统输配电中，产品类型较多，例如，万能式断路器、塑壳断路器、小型断路器和剩余电流动作断路器。根据实际使用情况低压交流断路器一般适用于额定电压不超过1140V，额定电流不超过6300A，频率为50Hz的工农业生产及居民日常生活中。低压交流断路器在线路检修和日常使用过程需要进行闭合和断开操作，为了保证低压交流断路器有足够的闭合和断开操作次数。在上述相关产品标准中规定了低压交流断路器在电气寿命试验系统的额定电流和额定电压下，进行闭合和断开操作的次数、频率和时间，该项目被称作低压交流断路器的电气寿命试验。

低压交流断路器的电气寿命试验一般试验周期较长，试验危险性较大，试验过程中出现异常情况时试验人员通过外表观察难以发现，由此往往会在出现紧急异常情况时因处理不及时导致引发事故，造成损失。例如某型号低压交流断路器在进行电气寿命试验过程中手柄的机械操作机构失效，试验人员从外部观察手柄在进行正常的闭合和断开操作，但是低压交流断路器的内部触头一直保持闭合状态。触头保持闭合状态使得电气寿命试验系统中有电流存在，根据焦耳定律推理电流的存在会产生热量，持续产生大量的热量不能及时散发，结果会在电气寿命试验系统中引发火灾，造成巨大的经济损失。

CN201620149190.8公布了断路器监测装置以及断路器，该装置包括：依次电连接的无线感应装置、控制器、输出模块和感应标签，通过无线感应装置监测断路器的开关上所安装的感应标签是否能被感应到，实现对断路器的开关状态的监测；CN105629160A公布了一种断路器在线监测系统，包括信号调理电路、隔离放大电路、电源模块、应用电路、控制器和控制主机，通过对分合闸线圈的电流信号进行分析，对高压断路器的动作类型进行基本的判断；CN105785264A公布了一种断路器状态监测装置，包括故障报警触头和状态监测单元，通过传感器感测所述故障报警触头发生位置改变后的位置判断断路器的故障脱扣状态；ZL201110263562.1公布了一种断路器状态监测系统，包括断路器、断路器状态监测模块和监测装置，断路器状态监测模块通过监测断路器可运动的零部件位置来监测断路器合闸、分闸状态或故障脱扣状态。

断路器状态变化最直接的关键参数是额定电压、额定电流和时间，通过对这些参数进行监测可以更准确掌握断路器状态的变化。对于不同规格型号的断路器，电气寿命试验过程中可能出现各种故障，如果监测参数不完整，会导致不能正确做出判断，发生故障时不能及时采取保护措施。上述现有技术虽然对断路器的工作状态进行了监测，但是存在监测盲点，监测参数的数据信息采集不完整，会导致不能正确做出判断，发生故障时不能及时采取保护措施的缺陷。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，该装置包括监控器、工控机、PLC模块、三个电压采集模块、电流采集模块、真空断路器、蜂鸣器和三个电流测量线圈，实现对低压交流断路器的电气寿命试验监测保护，克服了现有技术存在低压交流断路器的电气寿命试验过程中监测不完整，不能同时进行监测，对某些故障现象不能及时发现以及出现故障时不能及时采取保护措施的缺陷。

本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，其构成包括监控器、工控机、PLC模块、三个电压采集模块、电流采集模块、真空断路器、蜂鸣器和三个电流测量线圈八个部分；上述部分的连接方式是：监控器安装在工控机上，工控机通过数据线连接与PLC模块连接，PLC模块又通过数据线连接分别与三个电压采集模块和电流采集模块连接，电流采集模块通过导线分别与三个电流测量线圈连接，工控机和真空断路器之间通过PLC模块连接，蜂鸣器通过导线与PLC模块连接；上述各个部件之间的操作运行关系是：监控器安装在工控机上，监控器显示工控机传输的实时数据，包括试验电压波形图及峰值和试验电流的波形图及峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，监控器中设定参数包括设定电压的峰值、设定电流的峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，并通过对上述五个参数的实时数据和设定参数进行综合评价，得出试验过程中是否发生异常情况的逻辑判断；工控机与PLC 模块通过数据线连接，将PLC模块采集到的数字信号实时的传输到工控机；PLC模块又通过数据线连接分别与三个电压采集模块和电流采集模块连接，三个电压采集模块采集到的电压模拟信号转换为数字信号传输给PLC模块，三个电流测量线圈将感应到的电流模拟信号传给电流采集模块，电流采集模块采集到的电流模拟信号转换为数字信号传输给PLC 模块；工控机和真空断路器之间通过PLC模块连接，监控器安装在工控机上，监控器与 PLC模块进行通讯，以实现远程对真空断路器进行闭合和分断的操作；蜂鸣器通过导线与 PLC模块连接，当电气寿命试验过程中出现异常情况时，蜂鸣器发出报警声。

上述低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，所述监控器中设置有如下的监控步骤：设定的电压峰值U_P、电流峰值I_P、通电时间T、间隔时间t和试验次数N这五个关键参数；建立的电压故障模型、电流故障模型、通电时间故障模型、间隔时间故障模型和试验次数故障模型这五种故障模型；输入的试验电压峰值U_S、试验电流峰值I_S、实际通电时间T_S、实际间隔时间t_S和试验次数N_S这五个关键参数的实时数据；判断实时数据的数值是否异常；指令排除故障。

上述低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，所述电压采集模块采集交流电压有效值最大为1200V，峰值为2000V；所述电流测量线圈采用罗氏线圈进行电流采集，交流电流有效值最大为10kA，峰值为20kA。

上述低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，除监控器之外，所涉及的其他部件均通过商购获得，所有部件之间的连接方法是本领域技术人员能够掌握的。

上述低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置应用于低压交流断路器的电气寿命试验，操作步骤如下：

第一步，开机

首先将低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置接通电源，设备开机启动，检查各部分元器件是否正常，如果有异常，检查原因并排除异常，至开机启动正常；

第二步，设定五个关键参数，进行实时数据采集：

在低压交流断路器的电气寿命试验开始之前，试验人员在监控器中设定电压峰值U_P、设定电流峰值I_P、设定通电时间T、设定间隔时间t和设定试验次数N，然后在低压交流断路器的电气寿命试验过程中三个电压采集模块采集试验电压数据，三个电流测量线圈和电流采集模块采集试验电流数据，上述两组数据通过PLC模块利用数据线连接实时传输给工控机，并且在监控器上显示试验电压波形图及峰值和试验电流的波形图及峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，最后监控器通过PLC模块传输的数据进行数据分析，采集得到试验电压峰值U_S、试验电流峰值I_S、实际通电时间T_S、实际间隔时间 t_S和试验次数N_S这五个数据的实时参数，完成实时数据采集；

第三步，建立低压交流断路器的电气寿命试验故障模型：

在上述第二步之后，试验人员在监控器的程序中建立低压交流断路器的电气寿命试验的五种故障模型，包括以下的电压故障模型、电流故障模型、通电时间故障模型、间隔时间故障模型和试验次数故障模型：

(3.1)电压故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的试验电压峰值大于1.1倍设定电压峰值，会导致交流断路器的绝缘被击穿，或者小于0.9倍设定电压峰值，试验电源不满足试验要求，

(3.2)电流故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的试验电流峰值小于0.9倍设定电流峰值不满足试验电流要求,或者大于1.1倍设定电流峰值会导致三相触头磨损严重使得其中一相触头不能闭合，或者发生其他短路情况，

(3.3)通电时间故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的实际通电时间大于1.2 倍设定的通电时间，会导致低压交流断路器的触头熔焊、低压交流断路器的手柄操作机构损坏致使触头不能分断，

(3.4)间隔时间故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的实际间隔时间大于1.2 倍设定的间隔时间，会导致电气寿命试验操作装置出现故障使得低压交流断路器没有正常闭合或者电气寿命试验系统出现故障，使得两次试验电流之间出现的间隔过长，

(3.5)试验次数故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的累积试验次数大于设定的试验次数，当低压交流断路器电气寿命试验累积试验次数超过设定试验次数，而电气寿命试验辅助操作装置继续对低压交流断路器进行闭合和断开操作，会导致电气寿命试验系统出现会超过试验次数要求，超过试验要求的故障；

第四步，功能调试：

在上述第三步之后，试验人员根据上述五种故障模型中相对应的一个故障模型在监控器上进行功能调试，此时其余的故障模型的功能调试暂时失效，

(4.1)电压故障模型保护功能调试：

选择导线将三个电压采集模块的输入端与真空断路器的端输入端连接，当真空断路器输出电压峰值U_S大于1.1U_P时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声；当真空断路器输入端电压峰值U_S小于0.9U_P时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声；当真空断路器输入端电压峰值U_S大于等于0.9U_P并且小于等于1.1U_P时，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现电压故障模型保护的功能；

(4.2)电流故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块的输入端与三个电流测量线圈的二次侧连接，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流峰值I_S大于1.1I_P时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流峰值I_S小于0.9I_P时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流峰值I_S大于等于0.9I_P并且小于等于1.1I_P时，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现电流故障模型保护的功能；

(4.3)通电时间故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块的输入端与三个电流测量线圈的二次侧连接，电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间为T_S，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间T_S大于1.2T时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间T_S小于0.8T时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间T_S大于等于0.8T并且小于等于1.2T时，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现通电时间故障模型保护的功能；

(4.4)间隔时间故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块的输入端与三个电流测量线圈的二次侧连接，电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为t_S，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为t_S大于1.2t时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为t_S小于0.8t时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为t_S大于等于0.8t并且小于等于1.2t 时，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现间隔时间故障模型保护的功能；

(4.5)试验次数故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块的输入端与三个电流测量线圈的二次侧连接，电气寿命试验系统产生试验电流次数为N_S，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生试验电流次数为 N_S等于N时，真空断路器自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生试验电流次数为N_S大于N时，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生试验电流次数为N_S小于N时，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现试验次数故障模型保护的功能，

在所有故障模型保护功能调试完成之后，再将低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置正常启动后，真空断路器处于闭合状态；

第五步，对被试验监测电气寿命的低压交流断路器进行综合评价，做出相应故障判断：

(5.1)当U_S>1.1U_P或者U_S<0.9U_P时判断为电压故障模型，其中，当U_S>1.1U_P时，判断为电压故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当U_S<0.9 U_P时，判断为电压故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当1.1U_P≥U_S≥0.9U_P时，判断为未发生故障，监控器不发出指令，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声；

(5.2)当I_S>1.1I_P或者I_S<0.9I_P时判断为电流故障模型，其中，当I_S>1.1I_P时，判断为电流故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当 I_S<0.9I_P时，判断为电流故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当1.1I_P≥I_S≥0.9I_P时，判断为未发生故障，监控器不发出指令，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声，电流故障模型的评价需要通电时间内进行评价，在间隔时间内不进行评价；

(5.3)当T_S>1.2T或者T_S<0.8T时判断为通电时间故障模型，其中，当T_S>1.2T时，判断为通电时间故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当T_S<0.8T时，判断为通电时间故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当1.2T≥T_S≥0.8T时，判断为未发生故障，监控器不发出指令，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声；

(5.4)当t_S>1.2t或t_S<0.8t时判断为间隔时间故障模型，其中，当t_S>1.2t时，判断为间隔时间故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当 t_S<0.8t时，判断间隔时间为故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，同时蜂鸣器发出警报声，当1.2t≥t_S≥0.8t时，判断为未发生故障，监控器不发出指令，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声；

(5.5)当N_S＝N或者N_S>N时判断为试验次数故障模型，其中，当N_S＝N时，判断为试验次数故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，真空断路器保持断开状态，同时蜂鸣器发出警报声，当N_S>N时，判断为试验次数故障，监控器发出指令，远程分断真空断路器，真空断路器保持断开状态，同时蜂鸣器发出警报声，当N_S<N时，判断为未发生故障，监控器不发出指令，真空断路器保持闭合状态，蜂鸣器不发出警报声；

上述任何一种故障情况发生时，监控器发出指令，远程分断真空断路器，并且保持断开状态，同时蜂鸣器发出警报声，试验人员赶到先出排查故障，待故障排除，继续进行低压交流断路器的电气寿命试验；其余情况下综合评价均认为低压交流断路器的电气寿命试验正常进行，真空断路器保持闭合状态，同时蜂鸣器不发出警报声；

上述U_S、I_S、T_S、t_S、N_S分别相应为试验电压峰值、试验电流峰值、试验通电时间、试验间隔时间、试验次数，这些参数将根据数据采集实时显示在监控器操作界面；U_P、I_P、 T、t、N分别相应为设定电压峰值、设定电流峰值、设定通电时间、设定间隔时间、设定试验次数,由试验人员根据需要进行电气寿命试验的低压交流断路器的实际参数设定。

上述低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置的应用，所述通电时间和间隔时间最小基准单位为0.01ms。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的实质性特点和进步如下：

(1)本实用新型装置包括监控器、工控机、PLC模块、三个电压采集模块、电流采集模块、真空断路器、蜂鸣器和三个电流测量线圈，其应用中基于额定电压、额定电流、通电时间、间隔时间和试验次数这五个关键参数，建立相应的故障模型，即电压故障模型、电流故障模型、通电时间故障模型、间隔时间故障模型和试验次数故障模型，对比故障模型来判断在低压交流断路器的电气寿命试验过程中是否发生故障，从通过对关键参数的实时数据采集，进行综合评价，做出相应判断，实现对低压交流断路器的电气寿命试验监测保护，克服了现有技术存在低压交流断路器的电气寿命试验过程中对额定电压、额定电流、通电时间、间隔时间和试验次数这五个关键参数监测不完整，不能同时进行监测，对某些故障现象不能及时发现以及出现故障时采取保护措施不足的缺陷。

(2)本实用新型保证低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置的适用性更强。

(3)本实用新型选取一个低压交流断路器进行电气寿命试验，试验次数为4000次，试验过程中应用低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置进行实际保护。在电气寿命试验过程中遇到多种故障，低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置都有效地进行了保护，达到了预期的设计效果。

(4)本实用新型中的三个电压采集模块和电流采集模块适用范围宽，完全覆盖不同规格型号低压交流断路器的参数范围，因此低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置在使用过程中适用性更广泛。

(5)本实用新型低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置不仅可以应用于低压交流断路器的电气寿命试验，还可以应用于低压交流接触器和低压交流继电器等相关低压电器产品与电气寿命试验类似的试验过程中进行监测保护，具有广泛的应用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型装置的构成示意图。

图2是本实用新型装置与低压交流断路器电气寿命试验系统和低压交流断路器的接线图。

图中，1.监控器，2.工控机，3.PLC模块，4.三个电压采集模块，5.电流采集模块，6.真空断路器，7.蜂鸣器，8.低压交流断路器，9.电气寿命试验系统的负载阻抗，10.三个电流测量线圈，A.电气寿命试验系统的电源端A相，B.电气寿命试验系统的电源端B 相，C.电气寿命试验系统的电源端C相，N.电气寿命试验系统的电源端N相。

具体实施方式

图1所示实施例表明，本实用新型装置的构成包括监控器1、工控机2、PLC模块3、三个电压采集模块4、电流采集模块5、真空断路器6、蜂鸣器7和三个电流测量线圈10 八个部分；上述部分的连接方式是：监控器1安装在工控机2上，工控机2通过数据线连接与PLC模块3连接，PLC模块3又通过数据线连接分别与三个电压采集模块4和电流采集模块5连接，电流采集模块5通过导线分别与三个电流测量线圈10连接，工控机2和真空断路器6之间通过PLC模块3连接，蜂鸣器7通过导线与PLC模块3连接；上述各个部件之间的操作运行关系是：监控器1安装在工控机2上，监控器1显示工控机2传输的实时数据，包括试验电压波形图及峰值和试验电流的波形图及峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，监控器1中设定参数包括设定电压的峰值、设定电流的峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，并通过对上述五个参数的实时数据和设定参数进行综合评价，得出试验过程中是否发生异常情况的逻辑判断；工控机 2与PLC模块3通过数据线连接，将PLC模块3采集到的数字信号实时的传输到工控机2； PLC模块3又通过数据线连接分别与三个电压采集模块4和电流采集模块5连接，三个电压采集模块4采集到的电压模拟信号转换为数字信号传输给PLC模块3，三个电流测量线圈10将感应到的电流模拟信号传给电流采集模块5，电流采集模块5采集到的电流模拟信号转换为数字信号传输给PLC模块3；工控机2和真空断路器6之间通过PLC模块3连接，监控器1安装在工控机2上，监控器1与PLC模块3进行通讯，以实现远程对真空断路器6进行闭合和分断的操作；蜂鸣器7通过导线与PLC模块3连接，当电气寿命试验过程中出现异常情况时，蜂鸣器7发出报警声。

图2所示实施例表明，本实用新型装置与低压交流断路器电气寿命试验系统和低压交流断路器的接线方式是：电气寿命试验系统是在是由电源和负载阻抗组成，其中电气寿命试验系统的电源端A相A、电气寿命试验系统的电源端B相B、电气寿命试验系统的电源端C相C和电气寿命试验系统的电源端N相N分别与真空断路器6、低压交流断路器8、电气寿命试验系统的负载阻抗9各个相序依次串联连接，电气寿命试验系统的负载阻抗9 的出线端各相用导线连接在一起；三个电流测量线圈10的一次侧是空心线圈，电气寿命试验系统的电源端A相A、电气寿命试验系统的电源端B相B和电气寿命试验系统的电源端C相C分别穿过各自相应相序的电流测量线圈10的一次侧空心线圈；三个电压采集模块4通过导线分别依次连接电气寿命试验系统的电源端A相A、电气寿命试验系统的电源端B相B和电气寿命试验系统的电源端C相C。

实施例1

本实施例的低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，如图1所示实施例，其构成包括监控器1、工控机2、PLC模块3、三个电压采集模块4、电流采集模块5、真空断路器6、蜂鸣器7和三个电流测量线圈10八个部分；上述部分的连接方式是：监控器1 安装在工控机2上，工控机2通过数据线连接与PLC模块3连接，PLC模块3又通过数据线连接分别与三个电压采集模块4和电流采集模块5连接，电流采集模块5通过导线分别与三个电流测量线圈10连接，工控机2和真空断路器6之间通过PLC模块3连接，蜂鸣器7通过导线与PLC模块3连接；上述各个部件之间的操作运行关系是：监控器1安装在工控机2上，监控器1显示工控机2传输的实时数据，包括试验电压波形图及峰值和试验电流的波形图及峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，监控器1 中设定参数包括设定电压的峰值、设定电流的峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，并通过对上述五个参数的实时数据和设定参数进行综合评价，得出试验过程中是否发生异常情况的逻辑判断；工控机2与PLC模块3通过数据线连接，将PLC 模块3采集到的数字信号实时的传输到工控机2；PLC模块3又通过数据线连接分别与三个电压采集模块4和电流采集模块5连接，三个电压采集模块4采集到的电压模拟信号转换为数字信号传输给PLC模块3，三个电流测量线圈10将感应到的电流模拟信号传给电流采集模块5，电流采集模块采5集到的电流模拟信号转换为数字信号传输给PLC模块3；工控机2和真空断路器6之间通过PLC模块3连接，监控器1安装在工控机2上，监控器 1与PLC模块3进行通讯，以实现远程对真空断路器6进行闭合和分断的操作；蜂鸣器7 通过导线与PLC模块3连接，当电气寿命试验过程中出现异常情况时，蜂鸣器7发出报警声。

上述监控器1中设置有如下的监控步骤：设定的电压峰值U_P、电流峰值I_P、通电时间T、间隔时间t和试验次数N这五个关键参数；建立的电压故障模型、电流故障模型、通电时间故障模型、间隔时间故障模型和试验次数故障模型这五种故障模型；输入的试验电压峰值U_S、试验电流峰值I_S、实际通电时间T_S、实际间隔时间t_S和试验次数N_S这五个关键参数的实时数据；判断实时数据的数值是否异常；指令排除故障。

上述电压采集模块4采集交流电压有效值最大为1200V，峰值为2000V；电流测量线圈10采用罗氏线圈进行电流采集，交流电流有效值最大为10kA，峰值为20kA。

实施例2

本实施例的低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置应用于低压交流断路器的电气寿命试验，操作步骤如下：

第一步，开机

首先将低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置接通电源，设备开机启动，检查各部分元器件是否正常，如果有异常，检查原因并排除异常，至开机启动正常；

第二步，设定五个关键参数，进行实时数据采集：

在低压交流断路器的电气寿命试验开始之前，试验人员在监控器1中设定电压峰值 U_P、设定电流峰值I_P、设定通电时间T、设定间隔时间t和设定试验次数N，然后在低压交流断路器的电气寿命试验过程中三个电压采集模块4采集试验电压数据，三个电流测量线圈10和电流采集模块5采集试验电流数据，上述两组数据通过PLC模块3利用数据线连接实时传输给工控机2，并且在监控器1上显示试验电压波形图及峰值和试验电流的波形图及峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，最后监控器1通过 PLC模块3传输的数据进行数据分析，采集得到试验电压峰值U_S、试验电流峰值I_S、实际通电时间T_S、实际间隔时间t_S和试验次数N_S这五个数据的实时参数，完成实时数据采集；

第三步，建立低压交流断路器的电气寿命试验故障模型：

在上述第二步之后，试验人员在监控器1的程序中建立低压交流断路器的电气寿命试验的五种故障模型，包括以下的电压故障模型、电流故障模型、通电时间故障模型、间隔时间故障模型和试验次数故障模型：

(3.1)电压故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的试验电压峰值大于1.1倍设定电压峰值，会导致交流断路器的绝缘被击穿，或者小于0.9倍设定电压峰值，试验电源不满足试验要求，

(3.2)电流故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的试验电流峰值小于0.9倍设定电流峰值不满足试验电流要求,或者大于1.1倍设定电流峰值会导致三相触头磨损严重使得其中一相触头不能闭合，或者发生其他短路情况，

(3.3)通电时间故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的实际通电时间大于1.2 倍设定的通电时间，会导致低压交流断路器的触头熔焊、低压交流断路器的手柄操作机构损坏致使触头不能分断，

(3.4)间隔时间故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的实际间隔时间大于1.2 倍设定的间隔时间，会导致电气寿命试验操作装置出现故障使得低压交流断路器没有正常闭合或者电气寿命试验系统出现故障，使得两次试验电流之间出现的间隔过长，

(3.5)试验次数故障模型，其相应的故障为低压交流断路器的累积试验次数大于设定的试验次数，当低压交流断路器电气寿命试验累积试验次数超过设定试验次数，而电气寿命试验辅助操作装置继续对低压交流断路器进行闭合和断开操作，会导致电气寿命试验系统出现会超过试验次数要求，超过试验要求的故障；

第四步，功能调试：

在上述第三步之后，试验人员根据上述五种故障模型中相对应的一个故障模型在监控器1上进行功能调试，此时其余的故障模型的功能调试暂时失效，

(4.1)电压故障模型保护功能调试：

选择导线将三个电压采集模块4的输入端与真空断路器6的端输入端连接，当真空断路器6输出电压峰值U_S大于1.1U_P时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声；当真空断路器6输入端电压峰值U_S小于0.9U_P时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声；当真空断路器6输入端电压峰值U_S大于等于0.9U_P并且小于等于1.1U_P时，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现电压故障模型保护的功能；

(4.2)电流故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块5的输入端与三个电流测量线圈10的二次侧连接，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流峰值I_S大于1.1I_P时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流峰值I_S小于0.9I_P时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流峰值I_S大于等于0.9I_P并且小于等于1.1I_P时，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现电流故障模型保护的功能；

(4.3)通电时间故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块5的输入端与三个电流测量线圈10的二次侧连接，电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间为T_S，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间T_S大于1.2T时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间T_S小于0.8T时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流持续时间T_S大于等于0.8T并且小于等于1.2T时，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现通电时间故障模型保护的功能；

(4.4)间隔时间故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块5的输入端与三个电流测量线圈10的二次侧连接，电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为t_S，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为t_S大于1.2t时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为 t_S小于0.8t时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生的试验电流间隔时间为t_S大于等于0.8t并且小于等于1.2t时，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现间隔时间故障模型保护的功能；

(4.5)试验次数故障模型保护功能调试：

选择导线将电流采集模块5的输入端与三个电流测量线圈10的二次侧连接，电气寿命试验系统产生试验电流次数为N_S，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生试验电流次数为N_S等于N时，真空断路器6自动分断，真空断路器保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生试验电流次数为N_S大于N时，真空断路器6保持断开状态，蜂鸣器7发出警报声，当低压交流断路器电气寿命试验系统产生试验电流次数为N_S小于N时，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声，上述三种情况重复操作三次，每次都能实现试验次数故障模型保护的功能，

在所有故障模型保护功能调试完成之后，再将低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置正常启动后，真空断路器处于闭合状态；

第五步，对被试验监测电气寿命的低压交流断路器进行综合评价，做出相应故障判断：

(5.1)当U_S>1.1U_P或者U_S<0.9U_P时判断为电压故障模型，其中，当U_S>1.1U_P时，判断为电压故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当U_S<0.9U_P时，判断为电压故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当1.1U_P≥U_S≥0.9U_P时，判断为未发生故障，监控器1不发出指令，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声；

(5.2)当I_S>1.1I_P或者I_S<0.9I_P时判断为电流故障模型，其中，当I_S>1.1I_P时，判断为电流故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当I_S<0.9I_P时，判断为电流故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当1.1I_P≥I_S≥0.9I_P时，判断为未发生故障，监控器1不发出指令，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声，电流故障模型的评价需要通电时间内进行评价，在间隔时间内不进行评价；

(5.3)当T_S>1.2T或者T_S<0.8T时判断为通电时间故障模型，其中，当T_S>1.2T时，判断为通电时间故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当T_S<0.8T时，判断为通电时间故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当1.2T≥T_S≥0.8T时，判断为未发生故障，监控器1不发出指令，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声；

(5.4)当t_S>1.2t或t_S<0.8t时判断为间隔时间故障模型，其中，当t_S>1.2t时，判断为间隔时间故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当t_S<0.8t时，判断间隔时间为故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，同时蜂鸣器7发出警报声，当1.2t≥t_S≥0.8t时，判断为未发生故障，监控器1不发出指令，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声；

(5.5)当N_S＝N或者N_S>N时判断为试验次数故障模型，其中，当N_S＝N时，判断为试验次数故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，真空断路器保持断开状态，同时蜂鸣器7发出警报声，当N_S>N时，判断为试验次数故障，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，真空断路器6保持断开状态，同时蜂鸣器7发出警报声，当N_S<N时，判断为未发生故障，监控器1不发出指令，真空断路器6保持闭合状态，蜂鸣器7不发出警报声；

上述任何一种故障情况发生时，监控器1发出指令，远程分断真空断路器6，并且保持断开状态，同时蜂鸣器7发出警报声，试验人员赶到先出排查故障，待故障排除，继续进行低压交流断路器的电气寿命试验；其余情况下综合评价均认为低压交流断路器的电气寿命试验正常进行，真空断路器6保持闭合状态，同时蜂鸣器7不发出警报声；

上述U_S、I_S、T_S、t_S、N_S分别相应为试验电压峰值、试验电流峰值、试验通电时间、试验间隔时间、试验次数，这些参数将根据数据采集实时显示在监控器1操作界面；U_P、 I_P、T、t、N分别相应为设定电压峰值、设定电流峰值、设定通电时间、设定间隔时间、设定试验次数,由试验人员根据需要进行电气寿命试验的低压交流断路器的实际参数设定；上述通电时间和间隔时间最小基准单位为0.01ms。

实施例3

本实施例中本实用新型装置与低压交流断路器电气寿命试验系统和低压交流断路器的接线方式如图2所显示：电气寿命试验系统是在是由电源和负载阻抗组成，其中电气寿命试验系统的电源端A相A、电气寿命试验系统的电源端B相B、电气寿命试验系统的电源端C相C和电气寿命试验系统的电源端N相N分别与真空断路器6、低压交流断路器8、电气寿命试验系统的负载阻抗9各个相序依次串联连接，电气寿命试验系统的负载阻抗9 的出线端各相用导线连接在一起；本实施例中有三个电流测量线圈10，三个电流测量线圈10的一次侧是空心线圈，电气寿命试验系统的电源端A相A、电气寿命试验系统的电源端B相B和电气寿命试验系统的电源端C相C分别穿过各自相应相序的电流测量线圈 10的一次侧空心线圈；本实施例中有三个电压采集模块4，三个电压采集模块4通过导线分别依次连接电气寿命试验系统的电源端A相A、电气寿命试验系统的电源端B相B和电气寿命试验系统的电源端C相C。

上述实施例中的低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，除监控器之外，所涉及的其他部件均通过商购获得，所有部件之间的连接方法是本领域技术人员能够掌握的。

Claims (2)

1.低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，其特征在于：其构成包括监控器、工控机、PLC模块、三个电压采集模块、电流采集模块、真空断路器、蜂鸣器和三个电流测量线圈八个部分；上述部分的连接方式是：监控器安装在工控机上，工控机通过数据线连接与PLC模块连接，PLC模块又通过数据线连接分别与三个电压采集模块和电流采集模块连接，电流采集模块通过导线分别与三个电流测量线圈连接，工控机和真空断路器之间通过PLC模块连接，蜂鸣器通过导线与PLC模块连接；上述各个部件之间的操作运行关系是：监控器安装在工控机上，监控器显示工控机传输的实时数据，包括试验电压波形图及峰值和试验电流的波形图及峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，监控器中设定参数包括设定电压的峰值、设定电流的峰值、通电时间的数值、间隔时间的数值和试验次数的数值，并通过对上述五个参数的实时数据和设定参数进行综合评价，得出试验过程中是否发生异常情况的逻辑判断；工控机与PLC模块通过数据线连接，将PLC模块采集到的数字信号实时的传输到工控机；PLC模块又通过数据线连接分别与三个电压采集模块和电流采集模块连接，三个电压采集模块采集到的电压模拟信号转换为数字信号传输给PLC模块，三个电流测量线圈将感应到的电流模拟信号传给电流采集模块，电流采集模块采集到的电流模拟信号转换为数字信号传输给PLC模块；工控机和真空断路器之间通过PLC模块连接，监控器安装在工控机上，监控器与PLC模块进行通讯，以实现远程对真空断路器进行闭合和分断的操作；蜂鸣器通过导线与PLC模块连接，当电气寿命试验过程中出现异常情况时，蜂鸣器发出报警声。

2.根据权利要求1所述低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置，其特征在于：所述电压采集模块采集交流电压有效值最大为1200V，峰值为2000V；所述电流测量线圈采用罗氏线圈进行电流采集，交流电流有效值最大为10kA，峰值为20kA。