CN208172145U - 一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置 - Google Patents

一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置 Download PDF

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曾琳
陆昕
彭彦军
蒋伟
黄勇强
赵小林
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Abstract

本实用新型公开了一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,包括升压变压器、控制按键、控制电路、脉冲发生单元、数据采集单元、故障判断及定位单元、逆变电路、低压直流电源和壳体,升压变压器的输入端与逆变电路的输出端相连接,逆变电路、控制按键、脉冲发生单元分别与控制电路相连接,数据采集单元与故障判断及定位单元电相连;壳体上安装有总开关、显示器、电源接口和连接接口;逆变电路、显示器、控制电路、脉冲发生单元、数据采集单元、故障判断及定位单元分别与低压直流电源电相连。本实用新型结构简单、体积小、重量轻,通过在装置内加装低压直流电源,方便于工作人员携带,能够在各个应用场合下对线圈匝间短路进行检测。

Description

一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置
技术领域
[0001]本实用新型属于逆变升压技术领域,涉及一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障 检测装置。
背景技术
[0002]分合闸线圈是断路器操作的重要控制元件,综合现场故障调研发现,线圈匝间绝 缘故障是造成线圈绕组变形甚至烧损的主要原因,从分合闸线圈结构特点看大跨度的匝间 绝缘破坏或发生金属性短路的概率较小,非金属性短路概率较大。因此,尽早发现线圈绕组 的匝间非金属性短路故障对于保证断路器的安全运行具有重要意义。
[0003] 重复脉冲法是一种简单有效的线圈匝间短路无损检测方法,其检测原理是分析注 入线圈绕组的脉冲信号的反射波和折射波的响应特征曲线,根据特征波形可以判断匝间绝 缘故障位置。在采用重复脉冲法对断路器线圈匝间绝缘情况检测时,由于线圈匝间非金属 性短路故障波阻抗变化较小,很难根据特征波形识别线圈匝间非金属性短路,工作人员无 法及时对线圈匝间绝缘故障进行处理。为了促使匝间非金属性短路故障点波阻抗变化较 大,目前采用的方法多为检测时给线圈两端通过220V市电。断路器线圈的运行电压为220V, 在此电压下,若线圈中存在非金属性短路故障,则故障点将产生放电通道,使波阻抗产生较 大的变化。但在现场测试时,220V交流电源无法进行携带,线路复杂,在使用时存在安全隐 患;同时故障点特征波形是否明显和所加交流电源的幅值和频率有关,而220V市电频率、幅 值改变较复杂。
[0004] 专利号为CN201610598612.4公开了一种断路器分合闸线圈匝间短路故障检测的 方法,通过脉冲发生器给线圈发送脉冲信号,由示波器处理相应的波形信号信息,该发明的 有益效果是灵敏度高、设备便携、分析及操作简便,判断方法直观、具有较高可靠性且更适 合现场应用,但是未提出相应解决上述问题的方法或装置。 实用新型内容
[0005] 本实用新型针对现有技术的不足,提出一种方便于工作人员携带,能够在各个应 用场合下对线圈匝间短路进行检测的直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置。
[0006] 为了实现上述目的,本实用新型采用了以下技术方案:
[0007] —种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,包括升压变压器、控制按键、控 制电路、脉冲发生单元、数据采集单元、故障判断及定位单元、逆变电路、低压直流电源和壳 体;所述的升压变压器的输入端与逆变电路的输出端相连接;所述的逆变电路、控制按键、 脉冲发生单元分别与控制电路相连接;所述的数据采集单元与故障判断及定位单元电相 连;
[0008]所述的控制电路、脉冲发生单元、数据采集单元、故障判断及定位单元、逆变电路 和低压直流电源分别安装在壳体内;所述的升压变压器和控制按键分别安装在壳体上;所 述的壳体上还安装有总开关、显示器、电源接口和连接接口;所述的升压变压器的输出端、 脉冲发生单元的输出端、数据采集单元的输入端分别与连接接口相连接;所述的低压直流 电源与所述的电源接口电相连;所述的控制电路、显示器分别与所述的故障判断及定位单 元相连接;所述的逆变电路、显示器、控制电路、脉冲发生单元、数据采集单元、故障判断及 定位单元分别与所述的低压直流电源电相连;所述的总开关连接在低压直流电源的输出端 上。
[0009]作为进一步的技术改进,所述的低压直流电源主要由锂电池组成。
[0010]作为进一步的技术改进,所述的控制电路包括电路板、以及集成在电路板上的单 片机、定时器和存储器;所述的定时器、存储器分别与单片机相连接;所述的单片机、定时 器、存储器分别与低压直流电源电相连。
[0011]作为进一步的技术改进,所述的脉冲发生单元为脉冲信号发生器。
[0012]作为进一步的技术改进,所述的数据采集单元主要由脉冲采集模块组成。
[0013]作为进一步的技术改进,所述的故障判断及定位单元主要由ZyPi可重构电脑组 成,ZyPi可重构电脑集成有ZYNQ7020芯片。
[00M]作为进一步的技术改进,所述的逆变电路主要由三极管Q1、三极管Q2、电容C、绝缘 栅双极型晶体管T1、绝缘栅双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T3、绝缘栅双极型晶体管 T4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R和电感L组成;所述的三极管Q1集电极b 引脚与低压直流电源正极输出端相连,三极管Q1的发射极c引脚与电容C的一端、绝缘栅双 极型晶体管T1集电极的b引脚、二极管D1的反向端、绝缘栅双极型晶体管T3集电极的b引脚、 二极管D3的反向端相连,电容C的另一端与三极管Q2的集电极b引脚、绝缘栅双极型晶体管 T2发射极c引脚、二极管D2的正向端、绝缘栅双极型晶体管T4发射极c引脚、二极管D4的正向 端相连,绝缘栅双极型晶体管T1的发射极c引脚与绝缘栅双极型晶体管T2的集电极b引脚、 二极管D1的正向端、二极管D2的反向端、电阻R的一端、升压变压器输入端的一端相连,电阻 R的另一端与电感L的一端相连,电感L的另一端与绝缘栅双极型晶体管T3发射极c引脚、绝 缘栅双极型晶体管T4集电极的b引脚、二极管D3的正向端、二极管D4的反向端、升压变压器 输入端的另一端相连,三极管Q2发射极c引脚与低压直流电源负极输出端相连,三极管Q1基 极a引脚、三极管Q2基极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T1栅极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T2 栅极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T3栅极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T4栅极a引脚分别与单 片机的信号输出端相连。通过控制按键给控制电路相应的控制信号,控制电路中的单片机 输出相应的信号到三极管Q1和三极管Q2的基极a引脚中,使得三极管Q1和三极管Q2的发射 极和集电极相导通,定时器给予单片机相应的定时信号,单片机定时给予绝缘栅双极型晶 体管T1、绝缘栅双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T3和绝缘栅双极型晶体管T4基极的 电流信号,使得绝缘栅双极型晶体管T1、绝缘栅双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T3和 绝缘栅双极型晶体管T4的集电极和发射极导通。
[0015]本实用新型的工作原理:
[0016]使用过程中,连接接口通过导线接入到断路器分合闸线圈两端,开启总开关,用户 首先通过控制按键输入所需要的交流电压和脉冲波形的幅值、频率,控制电路根据用户的 操作,一方面控制逆变电路输出对应频率下的低压交流波形,低压交流波形经过升压变压 器转变为所需要的高压交流波形至断路器分合闸线圈两端,另一方面能控制脉冲发生单元 输出两路完全相同的重复脉冲波至断路器分合闸线圈两端;数据采集单元采集断路器分合 闸线圈两侧的反射波和折射波,并将重复脉冲特征波形通过通信总线发送给故障判断及定 位单元;故障判断及定位单元根据内置的判断算法对测试获取的特征波形进行故障诊断, 判断被测断路器分合闸线圈是否发生故障,并根据该波形的匝间短路故障信息获取故障匝 间位置;控制电路能够对脉冲波形参数进行调节和开断脉冲发生单元,控制电路能够将相 应的数据信息发送给故障判断及定位单元;低压直流电源的供电电压为4.2V,用于给显示 器、逆变电路、控制电路、脉冲发生单元、数据采集单元、故障判断及定位单元提供电源;逆 变电路用于将低压直流电源转变成低压交流电;升压变压器用于将低压交流电转变为高压 交流电;数据采集单元采样率为lOOMs/s;经过故障判断及定位单元进行数据处理后,故障 判断及定位单元将信号发送给显示器,显示器显示脉冲波形的相位、幅值、频率、产生间隔 和断路器分合闸线圈短路故障位置信息参数;总开关可以控制低压直流电源输出的开闭; 通过电源接口外接电源线方便给低压直流电源充电。
[0017]与现有技术相比较,本实用新型具备的有益效果:
[0018] 1.本实用新型结构简单、体积小、重量轻,通过在装置内加装低压直流电源,方便 于工作人员携带,能够在各个应用场合下对线圈匝间短路进行检测。
[0019] 2•本实用新型通过升压变压器在断路器分合闸线圈两端输入高压交流波形,可以 使非金属性短路故障点的波阻抗产生较大的变化,便于工作人员及时发现并消除断路器分 合闸线圈中的非金属性故障。
附图说明
[0020] 图1为本实用新型的原理图。
[0021] 图2为本实用新型的结构示意图。
[0022]图3为本实用新型中逆变电路的原理图。
[0023]附图标记:1-升压变压器,2-控制按键,3-控制电路,4-脉冲发生单元,5-数据采集 单元,6_故障判断及定位单元,7-逆变电路,8-低压直流电源,9-总开关,10-电源接口,1卜 连接接口,12-显示器,13-壳体。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0025] 实施例1:
[0026] 如图1、2所示,一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,包括升压变压器 1、控制按键2、控制电路3、脉冲发生单元4、数据采集单元5、故障判断及定位单元6、逆变电 路7、低压直流电源8和壳体13;所述的升压变压器1的输入端与逆变电路7的输出端相连接; 所述的逆变电路7、控制按键2、脉冲发生单元4分别与控制电路3相连接;所述的数据采集单 元5与故障判断及定位单元6电相连;
[0027]所述的控制电路3、脉冲发生单元4、数据采集单元5、故障判断及定位单元6、逆变 电路7和低压直流电源8分别安装在壳体13内;所述的升压变压器1和控制按键2分别安装在 壳体13上;所述的壳体13上还安装有总开关9、显示器12、电源接口 10和连接接口 11;所述的 升压变压器1的输出端、脉冲发生单元4的输出端、数据采集单元5的输入端分别与连接接口 11相连接;所述的低压直流电源8与所述的电源接口 10电相连;所述的控制电路3、显示器12 分别与所述的故障判断及定位单元6相连接;所述的逆变电路7、显示器12、控制电路3、脉冲 发生单元4、数据采集单元5、故障判断及定位单元6分别与所述的低压直流电源8电相连;所 述的总开关9连接在低压直流电源8的输出端上。
[0028] 所述的低压直流电源8主要由锂电池组成。
[0029] 所述的控制电路3包括电路板、以及集成在电路板上的单片机、定时器和存储器; 所述的定时器、存储器分别与单片机相连接;所述的单片机、定时器、存储器分别与低压直 流电源8电相连。
[0030] 所述的脉冲发生单元4为脉冲信号发生器。
[0031] 所述的数据采集单元5主要由脉冲采集模块组成。
[0032] 所述的故障判断及定位单元6主要由ZyPi可重构电脑组成,ZyPi可重构电脑集成 有ZYNQ7020芯片。
[0033] 如图3所示,所述的逆变电路7主要由三极管Q1、三极管Q2、电容C、绝缘栅双极型晶 体管T1、绝缘栅双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T3、绝缘栅双极型晶体管T4、二极管 D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R和电感L组成;所述的三极管Q1集电极b引脚与低 压直流电源8正极输出端相连,三极管Q1的发射极c引脚与电容C的一端、绝缘栅双极型晶体 管T1集电极的b引脚、二极管D1的反向端、绝缘栅双极型晶体管T3集电极的b引脚、二极管D3 的反向端相连,电容C的另一端与三极管Q2的集电极b引脚、绝缘栅双极型晶体管T2发射极c 引脚、二极管D2的正向端、绝缘栅双极型晶体管T4发射极c引脚、二极管D4的正向端相连,绝 缘栅双极型晶体管T1的发射极c引脚与绝缘栅双极型晶体管T2的集电极b引脚、二极管D1的 正向端、二极管D2的反向端、电阻R的一端、升压变压器1输入端的一端相连,电阻R的另一端 与电感L的一端相连,电感L的另一端与绝缘栅双极型晶体管T3发射极c引脚、绝缘栅双极型 晶体管T4集电极的b引脚、二极管D3的正向端、二极管D4的反向端、升压变压器1输入端的另 一端相连,三极管Q2发射极c引脚与低压直流电源8负极输出端相连,三极管Q1基极a引脚、 三极管Q2基极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T1栅极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T2栅极a引 脚、绝缘栅双极型晶体管T3栅极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T4栅极a引脚分别与单片机的 信号输出端相连。
[0034]该实施例的工作原理:
[0035]使用过程中,连接接口 11通过导线接入到断路器分合闸线圈两端,开启总开关9, 用户首先通过控制按键2输入所需要的交流电压和脉冲波形的幅值、频率,控制电路3根据 用户的操作,一方面控制逆变电路7输出对应频率下的低压交流波形,低压交流波形经过升 压变压器1转变为所需要的高压交流波形至断路器分合闸线圈两端,另一方面能控制脉冲 发生单元4输出两路完全相同的重复脉冲波至断路器分合闸线圈两端;数据采集单元5采集 断路器分合闸线圈两侧的反射波和折射波,并将重复脉冲特征波形通过通信总线发送给故 障判断及定位单元6;故障判断及定位单元6根据内置的判断算法对测试获取的特征波形进 行故障诊断,判断被测断路器分合闸线圈是否发生故障,并根据该波形的匝间短路故障信 息获取故障匝间位置;控制电路3能够对脉冲波形参数进行调节和开断脉冲发生单元4,控 制电路3能够将相应的数据信息发送给故障判断及定位单元6;低压直流电源8的供电电压 为4.2V,用于给显示器12、逆变电路7、控制电路3、脉冲发生单元4、数据采集单元5、故障判 断及定位单元6提供电源;逆变电路7用于将低压直流电源8转变成低压交流电;升压变压器 1用于将低压交流电转变为高压交流电;数据采集单元5采样率为lOOMs/s;经过故障判断芒 定位单元6进行数据处理后,故障判断及定位单元6将信号发送给显示器12,显示器12显示 脉冲波形的相位、幅值、频率、产生间隔和断路器分合闸线圈短路故障位置信息参数;总开 关9可以控制低压直流电源8输出的开闭;通过电源接口 1〇外接电源线方便给低压直流电源 8充电;通过控制按键2给控制电路3相应的控制信号,控制电路3中的单片机输出相应的信 号到三极管Q1和三极管Q2的基极a引脚中,使得三极管以和三极管收的发射极和集电极相 导通,定时器给予单片机相应的定时信号,单片机定时给予绝缘^双极型晶体管T1、绝缘栅 双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T3和绝缘栅双极型晶体管T4基极的电流信号,使得 绝缘栅双极型晶体管T1、绝缘栅双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T3和绝缘栅双极型 晶体管T4的集电极和发射极导通。

Claims (7)

1. 一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,其特征在于:包括升压变压器 (1)、控制按键(2)、控制电路(3)、脉冲发生单元(4)、数据采集单元(5)、故障判断及定位单 元(6)、逆变电路(7)、低压直流电源(8)和壳体(13);所述的升压变压器(1)的输入端与逆变 电路(7)的输出端相连接;所述的逆变电路(7)、控制按键(2)、脉冲发生单元(4)分别与控制 电路(3)相连接;所述的数据采集单元(5)与故障判断及定位单元(6)电相连; 所述的控制电路(3)、脉冲发生单元(4)、数据采集单元(5)、故障判断及定位单元(6)、 逆变电路⑺和低压直流电源⑻分别安装在壳体(13)内;所述的升压变压器⑴和控制按 键⑵分别安装在壳体(13)上;所述的壳体(13)上还安装有总开关⑼、显示器(12)、电源接 口(10)和连接接口(11);所述的升压变压器(1)的输出端、脉冲发生单元(4)的输出端、数据 米集单兀(5)的输入端分别与连接接口(11)相连接;所述的低压直流电源(8)与所述的电源 接口(10)电相连;所述的控制电路(3)、显示器(12)分别与所述的故障判断及定位单元(6) 相连接;所述的逆变电路(7)、显示器(12)、控制电路(3)、脉冲发生单元(4)、数据采集单元 (5)、故障判断及定位单元(6)分别与所述的低压直流电源(8)电相连;所述的总开关(9)连 接在低压直流电源(8)的输出端上。
2. 根据权利要求1所述的一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,其特征在 于:所述的低压直流电源(8)主要由锂电池组成。
3. 根据权利要求1所述的一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,其特征在 于:所述的控制电路(3)包括电路板、以及集成在电路板上的单片机、定时器和存储器;所述 的定时器、存储器分别与单片机相连接;所述的单片机、定时器、存储器分别与低压直流电 源⑻电相连。
4. 根据权利要求1所述的一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,其特征在 于:所述的脉冲发生单元(4)为脉冲信号发生器。
5. 根据权利要求1所述的一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,其特征在 于:所述的数据采集单元(5)主要由脉冲采集模块组成。
6. 根据权利要求1所述的一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,其特征在 于:所述的故障判断及定位单元(6)主要由ZyPi可重构电脑组成,ZyPi可重构电脑集成有 ZYNQ7020芯片。
7. 根据权利要求3所述的一种直流逆变型线圈匝间非金属性故障检测装置,其特征在 于:所述的逆变电路(7)主要由三极管Q1、三极管Q2、电容C、绝缘栅双极型晶体管T1、绝缘栅 双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T3、绝缘栅双极型晶体管T4、二极管D1、二极管D2、二 极管D3、二极管D4、电阻R和电感L组成;所述的三极管Q1集电极b引脚与低压直流电源⑻正 极输出端相连,三极管Q1的发射极c引脚与电容C的一端、绝缘栅双极型晶体管H集电极的b 引脚、二极管D1的反向端、绝缘栅双极型晶体管T3集电极的b引脚、二极管D3的反向端相连, 电容C的另一端与三极管Q2的集电极b引脚、绝缘栅双极型晶体管T2发射极c引脚、二极管D2 的正向端、绝缘栅双极型晶体管T4发射极c引脚、二极管D4的正向端相连,绝缘栅双极型晶 体管T1的发射极c引脚与绝缘栅双极型晶体管T2的集电极b引脚、二极管D1的正向端、二极 管D2的反向端、电阻R的一端、升压变压器(1)输入端的一端相连,电阻R的另一端与电感L的 一端相连,电感L的另一端与绝缘栅双极型晶体管T3发射极c引脚、绝缘栅双极型晶体管T4 集电极的b引脚、二极管D3的正向端、二极管D4的反向端、升压变压器(1)输入端的另一端相 连,三极管Q2发射极c引脚与低压直流电源(8)负极输出端相连,三极管Q1基极a引脚、三极 管Q2基极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T1栅极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T2栅极a引脚、绝 缘栅双极型晶体管T3栅极a引脚、绝缘栅双极型晶体管T4栅极a引脚分别与单片机的信号输 出端相连。
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CN110531241A (zh) * 2019-08-19 2019-12-03 西安易恩电气科技有限公司 Mosfet测试装置

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