CN212646902U - 一种10kV断路器机械性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种10kV断路器机械性能测试装置，该装置采用CCD传感技术实现非接触式测量10kV断路器动触头机构行程，无需与10kV断路器动触头联动机构进行任何接触与控制，对现场操作人员技术依赖程度低，能有效屏蔽现场电磁场干扰，测量准确度高；集成了传统电压触发，电流触发，空节点触发方式和断口触发及行程触发方式，可以满足手动操作10kV断路器的机械性能测试；装置设计为前端测试模块及后端控制模块，前端测模块与后台控制模块通过光纤实现数据交互。可以将本实用新型装置长期安装在10kV断路器上，配合行程触发方式，可以实现带电实时监测10kV断路器机械性能参数。

Description

一种10kV断路器机械性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及断路器检测装置领域，更具体地，涉及一种10kV断路器机械性能测试装置。

背景技术

10kV断路器是配电网系统安全稳定运行中起保护和控制作用的重要一次设备，其故障80％是机械的问题。因此，机械性能参数测试是10kV断路器检修时必须开展的测试项目，主要包括分合闸时间，分合闸速度，线圈电流及辅助触点等参数测试。

目前主流的测试仪测量分合闸时间是采用电压，电流及空节点同步方式，在现场使用过程中，遇到无法接入触发信号源的手动10kV断路器就无法测试。市场上有少量具备断口及行程触发的测试仪，可以实现手动10kV断路器的弹跳时间及行程，平均速度等参数测试，但是测试仪价格比较昂贵。

并且，目前测试仪基本都是采用直线光栅法、直线型滑线电阻法、旋转型滑线电阻法、旋转型编码器法、加速度传感器法等实现行程速度参数测试，测试过程中传感器需要与10kV断路器联动机构进行接触式连接固定，导致固定结构复杂，现场操作繁琐，对测试人员技术熟练程度要求比较高，如果传感器固定偏移直线运行方式，由于10kV真空断路器分合闸速度较快，会导致测量失败甚至损坏传感器，并且传感器输出模拟信号易受现场电磁干扰，导致测量误差较大，一致性不好。

实用新型内容

本实用新型提供一种较准确的10kV断路器机械性能测试装置。

为了达到上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种10kV断路器机械性能测试装置，包括前端测模块及后台控制模块，所述前端测模块与所述后台控制模块通过光纤连接。

进一步地，所述行程测量模块﹑电流测量模块﹑时间测量模块﹑同步模块﹑辅助触点测量模块﹑通信模块及主控模块；所述行程测量模块﹑电流测量模块﹑时间测量模块﹑同步模块﹑辅助触点测量模块﹑通信模块军连接至主控模块。

进一步地，所述电流测量模块为霍尔电流传感器；所述时间测量模块内部包含12路电平隔离电路及断口电压输出电路，断口电压输出电路将电平信号通过断口测试线连接到10kV断路器断口上，由电平隔离电路将10kV断路器断口电平的变化隔离后，输入到主控模块的数字信号输入接口，由主控模块内部的高精度计时器实现10kV断路器分合闸时间及弹跳时间测量。

进一步地，所述辅助触点测量模块包含路电平隔离电路及节点电压输出电路，节点电压输出电路将电平信号通过测试线连接到10kV断路器断口分合闸辅助触点上，由电平隔离电路将10kV断路器辅助触点电平的状态隔离后，输入到主控模块的数字信号输入接口，由主控模块内部的输入口寄存器实现10kV断路器分合闸辅助触点状态的测量。

进一步地，所述通信模块包含串口转网口模块和网口转光口模块，主控模块通过内部串口与串口转网口模块连接，进而通过网络转光纤模块实现与所述后台控制模块的数据通信。

进一步地，所述行程测量模块包含CCD测量传感器和用于安装CCD测量传感器的安装支架模块；安装支架模块为万象磁铁支架，用到将CCD测量传感器可靠的固定在10kV断路器本体上，并将发射透镜组垂直对准10kV断路器动触头或动触头联动机构表面。

进一步地，所述后端控制模块包括参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块及管理模块；所述参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块均连接至管理模块；参数配置模块用通过人机交互界面来实现不同被测10kV断路器行程，同步方式，测量参数等配置；数据存储模块通过数据库用来实现被测10kV断路器配置信息的存储和测量结果数据的存储；结果显示模块通过软件展示界面实现被测10kV断路器参数测量结果的展示；管理模块用来运行控制程序，实现参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块及管理模块的相互协调，通过网络转光纤接口与所述前端测模块通信进而实现10kV断路器配置参数的下发，结果参数存储显示。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型采用CCD传感技术实现非接触式测量10kV断路器动触头机构行程，无需与10kV断路器动触头联动机构进行任何接触与控制，对现场操作人员技术依赖程度低，能有效屏蔽现场电磁场干扰，测量准确度高；集成了传统电压触发，电流触发，空节点触发方式和断口触发及行程触发方式，可以满足手动操作10kV断路器的机械性能测试；装置设计为前端测试模块及后端控制模块，前端测模块与后台控制模块通过光纤实现数据交互。可以将本实用新型装置长期安装在10kV断路器上，配合行程触发方式，可以实现带电实时监测10kV断路器机械性能参数。

附图说明

图1是本实用新型装置结构图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种多功能10kV断路器机械性能测试装置，包括前端测模块1及后台控制模块2，前端测模块1与所述后台控制模块2通过光纤连接实现数据交互。其中，

前端测试模块1用来接收后台控制模块2的配置信息，按照配置信息实现10kV断路器分合闸时间﹑弹跳时间﹑行程﹑开距﹑分合闸速度﹑线圈电流波形及辅助触点等机械性能参数测试，并将参数测量结果发送给后台控制模块2。

后台控制模块2用来提供人机参数配置接口，可以针对不同10kV断路器类型实现测试参数的配置并发送给前端测试模块1，在参数测试完成后，接收前端测试模块1的测量结果进行显示。

前端测模块1包括行程测量模块﹑电流测量模块﹑时间测量模块﹑同步模块﹑辅助触点测量模块﹑通信模块及主控模块，其中

行程测量模块包含CCD测量传感器及安装支架模块。CCD测量传感器内部包括激光管，发射透镜组，接收透镜组，CCD矩阵及图像运算单元。行程测量原理为：激光管产生激光，通过发射透镜组对激光管产生的激光进行聚焦，将聚焦后的激光束垂直照射在被测10kV断路器动触头或动触头联动机构表面，产生光线漫反射，其中一部分漫反射光返回CCD测量传感器，由接收滤镜组对漫反射的激光进行聚焦，并将聚焦后的光束输入到CCD矩阵，进行漫反射光束实时成像，进一步将图像信息输入到内部图像运算单元，最后由图像运算单元对CCD矩阵输出的图像信息进行实时运算与处理，通过成像光束位置的测量，实现10kV断路器联动机构直线位移实时测量；再通过图像运算单元内部的数模转换器将行程信息转换成等比例的电压信号，输入到主控模块的模拟输入通道，由主控模块内部的模数转换器完成10kV断路器动作行程的非接触式采集。安装支架模块为万象磁铁支架，用到将CCD测量传感器可靠的固定在10kV断路器本体上，并将发射透镜组垂直对准10kV断路器动触头或动触头联动机构表面。

电流测量模块为霍尔电流传感器，穿心固定在10kV断路器分合闸线圈激励电源线上，通过磁感应完成分合闸线圈电流信号取样，将取样信号输入主控模块模拟信号输入通道，由主控模块内部的模数转换器实现10kV断路器分合闸线圈电流波形测量。

时间测量模块内部包含12路电平隔离电路及断口电压输出电路，断口电压输出电路将电平信号通过断口测试线连接到10kV断路器断口上，由电平隔离电路将10kV断路器断口电平的变化隔离后，输入到主控模块的数字信号输入接口，由主控模块内部的高精度计时器实现10kV断路器分合闸时间及弹跳时间测量。

辅助触点测量模块包含2路电平隔离电路及节点电压输出电路，节点电压输出电路将电平信号通过测试线连接到10kV断路器断口分合闸辅助触点上，由电平隔离电路将10kV断路器辅助触点电平的状态隔离后，输入到主控模块的数字信号输入接口，由主控模块内部的输入口寄存器实现10kV断路器分合闸辅助触点状态的测量。

同步模块包括电压触发电路﹑电流触发电路﹑空节点触发电路﹑断口触发电路；电压触发电路通过电阻分压电路取样分合闸线圈激励电压信号，电平隔离电路将取样信号进行隔离变换为0V到3.3V的上升沿突变电平信号，输入到主控模块的数字输入通道I/O1；电流触发电路通过霍尔电路传感器取样分合闸线圈激励电流信号，再通过取样电阻将取样信号变换为0V到3.3V的上升沿突变电平信号，输入到主控模块的数字输入通道I/O2；空节点触发电路通过上拉电平电路监控空节点状态，电平隔离电路将空节点电平信号进行隔离变换为3.3V到0V的下升沿突变电平信号，输入到主控模块的数字输入通道I/O3；主控模块根据后台控制模块设置的触发方式选择，控制内部I/O中断选择I/O1，I/O2与I/O3其中的一个电平信号触发中断，启动主控模块测量行程测量模块﹑电流测量模块﹑时间测量模块﹑辅助触点测量模块的输入信号，实现10kV断路器机械性能参数的测量。

主控模块实现断口触发的方式为：根据后台控制模块设置的断口触发参考口，控制内部I/O中断选择参考口的电平信号触发中断，启动主控模块进行测试。

主控模块实现行程的触发方式主要用来实现手动操作断路器的行程及平均速度测量，具体操作过程为：参数配置模块设置行程触发方式,测量时间T及被测10kV断路器的型号，管理模块可以查询数据库数据存储模块获得理论行程值，管理模块将配置参数下发并启动测试后，主控模块开始行程测量模块输入信号循环录波，录波过程中对模数转换结果进行实时判断，当出现连续20个采样点大于理论行程的20％时，认定为有操作触发，记录当前触发时刻t1，并继续录波T-t1，然后停止录波。完整的行程序列为T-t1-T-0-t1，主控模块对录波数据进行挪序处理后即可获得完整的行程曲线，再通过行程曲线分析可以计算出当前分合闸行程及平均速度。

通信模块包含串口转网口模块和网口转光口模块，主控模块通过内部串口与串口转网口模块连接，进而通过网络转光纤模块实现与后台控制模块2的数据通信。

后端控制模块包含存储单元﹑微控制器﹑模拟信号接口﹑数字信号接口及通信接口，微控制器用来运行控制程序；通过控制内部模数转换模块可以实现行程测量模块及电流测量模块输入模拟信号的波形采集；通过控制内部定时器对时间测量模块输入的电平信号状态变化进行计时，可以实现分合闸时间及弹跳时间的测量；通过控制内部I/O口中断，对同步模块输入的触发电平信号进行响应，实现同步启动10kV断路器机械性能的测量；通过内部I/O寄存器状态读取辅助触点测量模块输入电平，可以实现辅助触点状态的测量；通过控制内部串口可以实现与通信模块的数据通信；微控制器控制协调实现10kV断路器机械性能参数的测量。

如图1所示，后端控制模块2包括参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块及管理模块，其中：

参数配置模块用通过人机交互界面来实现不同被测10kV断路器行程，同步方式，测量参数等配置；

数据存储模块通过数据库用来实现被测10kV断路器配置信息的存储和测量结果数据的存储；

结果显示模块通过软件展示界面实现被测10kV断路器参数测量结果的展示；

管理模块用来运行控制程序，实现参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块及管理模块的相互协调，通过网络转光纤接口与前端测模块1通信进而实现10kV断路器配置参数的下发，结果参数存储显示。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种10kV断路器机械性能测试装置，其特征在于，包括前端测模块及后台控制模块，所述前端测模块与所述后台控制模块通过光纤连接；

所述前端测模块包括行程测量模块﹑电流测量模块﹑时间测量模块﹑同步模块﹑辅助触点测量模块﹑通信模块及主控模块；所述行程测量模块﹑电流测量模块﹑时间测量模块﹑同步模块﹑辅助触点测量模块﹑通信模块军连接至主控模块；

所述时间测量模块内部包含12路电平隔离电路及断口电压输出电路，断口电压输出电路将电平信号通过断口测试线连接到10kV断路器断口上，由电平隔离电路将10kV断路器断口电平的变化隔离后，输入到主控模块的数字信号输入接口，由主控模块内部的高精度计时器实现10kV断路器分合闸时间及弹跳时间测量；

所述辅助触点测量模块包含2路电平隔离电路及节点电压输出电路，节点电压输出电路将电平信号通过测试线连接到10kV断路器断口分合闸辅助触点上，由电平隔离电路将10kV断路器辅助触点电平的状态隔离后，输入到主控模块的数字信号输入接口，由主控模块内部的输入口寄存器实现10kV断路器分合闸辅助触点状态的测量。

2.根据权利要求1所述的10kV断路器机械性能测试装置，其特征在于，所述电流测量模块为霍尔电流传感器。

3.根据权利要求2所述的10kV断路器机械性能测试装置，其特征在于，所述通信模块包含串口转网口模块和网口转光口模块，主控模块通过内部串口与串口转网口模块连接，进而通过网络转光纤模块实现与所述后台控制模块的数据通信。

4.根据权利要求3所述的10kV断路器机械性能测试装置，其特征在于，所述行程测量模块包含CCD测量传感器和用于安装CCD测量传感器的安装支架模块。

5.根据权利要求4所述的10kV断路器机械性能测试装置，其特征在于，安装支架模块为万象磁铁支架，用到将CCD测量传感器可靠的固定在10kV断路器本体上，并将发射透镜组垂直对准10kV断路器动触头或动触头联动机构表面。

6.根据权利要求5所述的10kV断路器机械性能测试装置，其特征在于，所述后台控制模块包括参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块及管理模块；所述参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块均连接至管理模块。

7.根据权利要求6所述的10kV断路器机械性能测试装置，其特征在于，参数配置模块用通过人机交互界面来实现不同被测10kV断路器行程，同步方式，测量参数配置；数据存储模块通过数据库用来实现被测10kV断路器配置信息的存储和测量结果数据的存储；结果显示模块通过软件展示界面实现被测10kV断路器参数测量结果的展示；管理模块用来运行控制程序，实现参数配置模块﹑数据存储模块﹑结果显示模块及管理模块的相互协调，通过网络转光纤接口与所述前端测模块通信进而实现10kV断路器配置参数的下发，结果参数存储显示。

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