CN217561668U

CN217561668U - 高压开关触头测试系统

Info

Publication number: CN217561668U
Application number: CN202221495417.6U
Authority: CN
Inventors: 陈博帆; 陈彦州; 罗望春; 刘菲
Original assignee: China Southern Power Grid General Aviation Service Co ltd
Current assignee: China Southern Power Grid General Aviation Service Co ltd
Priority date: 2022-06-14
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2032-06-14

Abstract

本实用新型提供了一种高压开关触头测试系统，该系统包括第一刀闸、第二刀闸、超音频交流电源、柔性电流传感器和A/D采样电路；第一刀闸的一端用于与待测高压开关触头的第一端连接，另一端接地；第二刀闸的一端用于与待测高压开关触头的第二端连接，另一端接地；超音频交流电源连接在第一刀闸的接地端与第二刀闸的接地端之间，其与第一刀闸、第二刀闸以及待测高压开关触头构成导电回路；超音频交流电源的两端还连接至A/D采样电路的电压输入端；柔性电流传感器的感应端接入导电回路，柔性电流传感器的输出端连接至A/D采样电路的电流输入端。本实用新型提供的高压开关触头测试系统结构简单、安全性好、无需高空接线、且适用范围广。

Description

高压开关触头测试系统

技术领域

本实用新型属于电力技术领域，更具体地说，是涉及一种高压开关触头测试系统。

背景技术

根据电力工作标准，需定期对高压开关设备检修和试验。测试高压开关触头的合分闸时间、合闸电阻触头的合闸电阻值、合闸电阻触头预插入时间是高压开关试验中的重要项目。

按电业安全工作规程要求，高压开关停电检修时，为了保证人身安全高压开关两侧必须接地。现有的高压开关触头测试仪器大部分是在触头两侧施加直流信号，当高压开关触头两侧接地时，在触头两侧形成了闭合回路。因此，无法测量高压开关触头的时间参数。这类仪器在测量高压开关触头时间参数时就要求断开高压开关触头一侧的接地线，采用这种高压开关触头测试仪器测试增加了现场操作量和安全隐患。另外一些高压开关触头测试仪器则采用两个电磁感应原理的变压器，一个变压器向接地回路施加高频信号，一个变压器检测接地回路信号，但采用这种高压开关触头测试仪器测试时由于其重量重、体积大，不适于高紧凑度安装的GIS开关设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、安全性好、无需高空接线、适用范围广的高压开关触头测试系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种高压开关触头测试系统，包括：

第一刀闸、第二刀闸、超音频交流电源、柔性电流传感器和A/D采样电路；

第一刀闸的一端用于与待测高压开关触头的第一端连接，第一刀闸的另一端接地；第二刀闸的一端用于与待测高压开关触头的第二端连接，第二刀闸的另一端接地；超音频交流电源连接在第一刀闸的接地端与第二刀闸的接地端之间，其与第一刀闸、第二刀闸以及待测高压开关触头构成导电回路；超音频交流电源的两端还连接至A/D采样电路的电压输入端；柔性电流传感器的感应端接入导电回路，柔性电流传感器的输出端连接至A/D采样电路的电流输入端；A/D采样电路的输出端用于连接外部的计算机。

可选的，超音频交流电源的频率可调，且其频率至少为20kHz。

可选的，超音频交流电源为电压源、电流源或脉冲信号源中的任意一种。

可选的，A/D采样电路包括：

信号处理电路和A/D转换电路；

超音频交流电源的两端连接至信号处理电路的电压输入端，柔性电流传感器的输出端连接至信号处理电路的电流输入端；

信号处理电路的输出端与A/D转换电路的输入端连接；

A/D转换电路的输出端用于连接外部的计算机。

可选的，信号处理电路由型号为LF412的运算放大器及其外围电路组成。

可选的，A/D转换电路是型号为A/DS8364的A/D转换器。

可选的，柔性电流传感器为罗氏线圈或使用可任意弯曲的导磁材料制成的电流传感器。

本实用新型与现有技术相比存在的有益效果是：

本实用新型在高压开关触头两侧安全保护接地的状态下，利用超音频交流电源对高压开关触头两侧施加高频或脉冲信号，并巧妙的利用超音频交流电源、以及超音频交流电源与地构成的接地回路中自然形成的空心电感，增大接地回路的阻抗，从而提高导电回路的电流值；进一步，通过A/D采样电路采集电流、电压，可实现高压开关触头合分闸时间、合闸电阻触头合闸电阻值、合闸电阻预插入时间等测量。本系统结构简单、体积小、成本低，且能够降低现场操作量，提高工作效率，缩短停电时间，同时降低了安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的高压开关触头测试系统示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的高压开关触头测试系统示意图二。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

本实用新型实施例主要用于电力系统6kV及以上高压开关设备、封闭式组合电器(GIS)测试，参见图1或图2所示，高压开关触头测试系统包括：

第一刀闸G1、第二刀闸G2、超音频交流电源V、柔性电流传感器CT和A/D采样电路。第一刀闸G1的一端用于与待测高压开关触头的第一端连接，第一刀闸G1的另一端接地。第二刀闸G2的一端用于与待测高压开关触头的第二端连接，第二刀闸G2的另一端接地。

超音频交流电源V连接在第一刀闸G1的接地端与第二刀闸G2的接地端之间。超音频交流电源V与第一刀闸G1、第二刀闸G2以及待测高压开关触头构成导电回路，此外，超音频交流电源V还与地之间构成接地回路。通常情况下，超音频交流电源V与地之间的回路导线较长，在两个接地间自然形成较大的空心电感，根据x_l＝2πfl可知，通过提高交流电源频率可增大接地回路的感抗(阻抗)，从而减小接地回路电流，增大导电回路的电流，实现高压开关触头的测试。由实验数据得到，当交流电源频率达到20kHz时，便可满足大部分场合的测试需求。若两个接地间的空心电感量较小，还可以提高交流电源频率，例如将交流电源频率提高到50kHz-100kHz，甚至100kHz以上。

具体的，超音频交流电源V的两端还连接至A/D采样电路的电压输入端。柔性电流传感器CT的感应端接入导电回路，柔性电流传感器CT的输出端连接至A/D采样电路的电流输入端。A/D采样电路的输出端用于连接外部的计算机。根据高压开关触头的等效电路，在触头分、合闸过程中，利用A/D采样电路测量得到超音频交流电源V的输出电压值及柔性电流传感器CT中的电流变化，据此电流变化过程可以计算出高压开关触头的时间参数。

在一个实施例中，高压开关触头的等效电路如图1所示，在此情景下，系统可以测量高压开关触头的合闸时间和分闸时间。

合闸时间的测量步骤如下：

步骤一，根据高压开关触头的等效电路可知，当高压开关处于分闸位置即K1断开时，柔性电流传感器CT中无电流。

步骤二，令高压开关做合闸动作即合闸线圈带电，记录此刻时间点为T1，同时令A/D采样电路实时测量柔性电流传感器CT中的电流值。

步骤三，继续检测柔性电流传感器CT中的电流，当高压开关触头K1闭合，且检测到柔性电流传感器CT中电流值为I1时，记录此刻时间点为T2。

步骤四，通过计算T2与T1的时间差得到对应高压开关触头的合闸时间。

分闸时间的测量步骤如下：

步骤一，根据高压开关触头的等效电路可知，当高压开关处于合闸位置即K1闭合时，柔性电流传感器CT中电流值为I1，对于同一个高压开关，当K1闭合时，A/D采样电路测出的I1是不变的。

步骤二，令高压开关做分闸动作即分闸线圈带电，记录此刻时间点为T1′，同时令A/D采样电路实时测量柔性电流传感器CT中的电流值。

步骤三，继续检测柔性电流传感器CT中的电流，当高压开关触头K1断开，并检测到柔性电流传感器CT中电流值为0时，记录此刻时间点为T2′。

步骤四，通过计算T2′与T1′的时间差得到对应的高压开关触头的分闸时间。

在一个实施例中，高压开关触头的等效电路如图2所示，在此情景下，系统可以测量高压开关触头的分合闸时间、预插入时间和合闸电阻值。

其中，分合闸时间的测量与图1所示实施例类似，不再进行赘述。

预插入时间的测量步骤如下：

步骤一，根据高压开关触头的等效电路可知，当高压开关触头处于分闸位置时即K1和K2均断开时，柔性电流传感器CT中无电流。

步骤二，令高压开关触头做合闸动作即合闸线圈带电，记录此刻时间点为T1，T1是一个起始点，主要是在计算机绘图时用到，同时令A/D采样电路实时测量柔性电流传感器中的电流值。

步骤三，当发生合闸电阻触头预插入时，即对应等效电路中合闸电阻触头K2闭合时，当检测到柔性电流传感器CT中电流值为I1时，记录此刻时间点为T2。对于同一个高压开关，每次A/D采样电路测出的I1是固定的。

步骤四，继续检测柔性电流传感器CT中的电流，当发生主触头K1闭合时，此时K2虽仍保持闭合，但K2和R串联的支路在电路中已被闭合的K1支路短路，当检测到柔性电流传感器CT中电流值为I2时，记录此刻时间点为T3。对于同一个高压开关，每次A/D采样电路测出的I2是固定的。

步骤五，通过计算T3与T2的时间差得到合闸电阻触头预插入时间。

合闸电阻触头的合闸电阻值R的测量步骤如下：

步骤一，根据高压开关触头的等效电路可知，当高压开关处于分闸位置即K1和K2均断开时，柔性电流传感器中无电流。

步骤二，令高压开关做合闸动作即合闸线圈带电，同时令A/D采样电路实时测量柔性电流传感器CT中的电流值及超音频交流电源V的电压值。

步骤三，当发生合闸电阻触头预插入时，即对应等效电路中K2闭合时，当检测到柔性电流传感器CT中电流值为I1，超音频交流电源V两端的电压值为U，根据欧姆定律，计算出合闸电阻的阻值R＝U/I1。

可见，本实用新型在高压开关触头两侧安全保护接地的状态下，利用超音频交流电源对高压开关触头两侧施加高频或脉冲信号，并巧妙的利用超音频交流电源、以及超音频交流电源与地构成的接地回路中自然形成的空心电感，增大接地回路的阻抗，从而提高导电回路的电流值；进一步，通过A/D采样电路采集电流、电压，可实现高压开关触头合分闸时间、合闸电阻触头合闸电阻值、合闸电阻预插入时间等测量。本系统结构简单、体积小、成本低，且能够降低现场操作量，提高工作效率，缩短停电时间，同时降低了安全隐患。

在一种可能的实现方式中，超音频交流电源V的频率可调，可以根据不同情况下接地回路中空心电感的大小，调整超音频交流电源V的频率，减小接地回路的电流值，保证测量准确度。一般的，其频率至少为20kHz。

在一种可能的实现方式中，超音频交流电源V可以包括但不限于为高频恒压源、电压源、电流源或脉冲信号源中的任意一种。

在一种可能的实现方式中，A/D采样电路包括：

信号处理电路和A/D转换电路。

超音频交流电源V的两端连接至信号处理电路的电压输入端，柔性电流传感器CT的输出端连接至信号处理电路的电流输入端。

信号处理电路的输出端与A/D转换电路的输入端连接。

A/D转换电路的输出端用于连接外部的计算机、显示器等设备，可以进行测试结果的计算和显示。

在本实施例中，信号处理电路可以由型号为LF412的运算放大器及其外围电路组成。A/D转换电路可以是型号为A/DS8364的A/D转换器。

在一种可能的实现方式中，柔性电流传感器为罗氏线圈或使用可任意弯曲的导磁材料制成的电流传感器。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims

1.一种高压开关触头测试系统，其特征在于，包括：

所述第一刀闸的一端用于与待测高压开关触头的第一端连接，所述第一刀闸的另一端接地；所述第二刀闸的一端用于与待测高压开关触头的第二端连接，所述第二刀闸的另一端接地；所述超音频交流电源连接在所述第一刀闸的接地端与所述第二刀闸的接地端之间，其与所述第一刀闸、所述第二刀闸以及所述待测高压开关触头构成导电回路；所述超音频交流电源的两端还连接至所述A/D采样电路的电压输入端；所述柔性电流传感器的感应端接入所述导电回路，所述柔性电流传感器的输出端连接至所述A/D采样电路的电流输入端；所述A/D采样电路的输出端用于连接外部的计算机。

2.如权利要求1所述的高压开关触头测试系统，其特征在于，所述超音频交流电源的频率可调，且其频率至少为20kHz。

3.如权利要求1所述的高压开关触头测试系统，其特征在于，所述超音频交流电源为电压源、电流源或脉冲信号源中的任意一种。

4.如权利要求1所述的高压开关触头测试系统，其特征在于，所述A/D采样电路包括：

信号处理电路和A/D转换电路；

所述超音频交流电源的两端连接至所述信号处理电路的电压输入端，所述柔性电流传感器的输出端连接至所述信号处理电路的电流输入端；

所述信号处理电路的输出端与所述A/D转换电路的输入端连接；

所述A/D转换电路的输出端用于连接外部的计算机。

5.如权利要求4所述的高压开关触头测试系统，其特征在于，所述信号处理电路由型号为LF412的运算放大器及其外围电路组成。

6.如权利要求4所述的高压开关触头测试系统，其特征在于，所述A/D转换电路是型号为A/DS8364的A/D转换器。

7.如权利要求1所述的高压开关触头测试系统，其特征在于，所述柔性电流传感器为罗氏线圈或使用可任意弯曲的导磁材料制成的电流传感器。