專利名稱：直流斷路器保護(hù)特性測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬一種直流斷路器保護(hù)特性測試儀。
背景技術(shù)：
電力工程必須要有可靠的工作控制電源?？刂齐娫捶譃閮深愐皇侵绷麟娫矗?是交流電源。由于直流電源獨(dú)立于交流動(dòng)力電源系統(tǒng)之外，不受交流系統(tǒng)事故的影響，具有 安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)，從而得到廣泛的應(yīng)用，特別是對于高電壓和大容量機(jī)組的 可靠性要求較高的電力設(shè)備，直流電源成為了唯一可供選擇的控制電源。直流斷路器是電 力系統(tǒng)變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)最常用的保護(hù)元件，其良好的性能和實(shí)用性得到人們的一 致認(rèn)可，并得到廣泛的應(yīng)用。目前的直流饋電網(wǎng)絡(luò)多采用樹狀結(jié)構(gòu)，從蓄電池到站內(nèi)各用電 設(shè)備，一般至少經(jīng)過三級配電。隨著發(fā)電廠、變電站控制負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷對直流電源的要求 越來越高，其保護(hù)電器的過載保護(hù)、短路保護(hù)要求也越來越嚴(yán)格，它不能有任一的拒動(dòng)和誤 動(dòng)，尤其是越級誤動(dòng)，將會(huì)造成電力設(shè)備損壞和系統(tǒng)故障、甚至引起大面積停電等事故。發(fā) 生越級誤動(dòng)的情況主要是保護(hù)電器選擇不合理和斷路器性能不穩(wěn)定等。由于直流斷路器的 保護(hù)特性不合適，在直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)最底層的用電設(shè)備出現(xiàn)短路故障時(shí)，經(jīng)常引起 上一級直流斷路器的越級跳閘，從而引起其它饋電線路的斷電事故，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，嚴(yán) 重危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。為防止這種越級跳閘事故發(fā)生，有必要對直流系統(tǒng)中的各直流斷 路器保護(hù)特性進(jìn)行測試，確定在不同短路電流下斷路器的脫扣時(shí)間，有效地對直流斷路器 保護(hù)特性以及保護(hù)等級選擇配合等進(jìn)行分析，從而核對直流系統(tǒng)上下級斷路器之間的級差 配合是否合理。 但目前電力系統(tǒng)中使用的直流斷路器的技術(shù)指標(biāo)都是由生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠時(shí) 提供的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場檢修維護(hù)人員因不具備相關(guān)檢測手段，難以確認(rèn)直流斷路器保護(hù)特性是 否符合要求。而且運(yùn)行實(shí)踐證明，隨著時(shí)間的推移，設(shè)備的保護(hù)特性也會(huì)發(fā)生改變，特別是 投運(yùn)3年后，設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)發(fā)生偏移，典型的后果是斷路器因特性發(fā)生改變，而造成拒動(dòng) 或誤動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種測量準(zhǔn)確的直流斷路器保護(hù)特性測試 儀。 解決上述問題的技術(shù)方案是這種小型直流斷路器保護(hù)特性的測試儀包括控制 板、電源電路、顯示設(shè)備、輸入設(shè)備、RS232接口 、 U盤接口 ，來自輸入設(shè)備的輸入信號從控制 板分別流向電源電路、顯示設(shè)備、RS232接口、U盤接口，電源電路的輸出端與控制板相連， 電源電路為低壓恒流源電路。 測試的數(shù)據(jù)可以通過U盤接口拷貝到上位機(jī)，也可以通過RS232接口上傳至計(jì)算 機(jī)。由于電源電路為低壓恒流源電路，所以可以更加準(zhǔn)確地測量直流斷路器保護(hù)特性。
圖1是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中的電源電路的電路原理圖； 圖3是斷路器測試接線圖。 圖4是時(shí)間_電流曲線模板圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，這種小型直流斷路器保護(hù)特性測試儀，包括控制板、電源電路、顯示 設(shè)備、輸入設(shè)備、RS232接口 、 U盤接口 ，來自輸入設(shè)備的輸入信號從控制板分別流向電源電 路、顯示設(shè)備、RS232接口 、 U盤接口 ，電源電路的輸出端與控制板相連，電源電路為低壓恒 流源電路。通過輸入設(shè)備(旋轉(zhuǎn)編碼器)設(shè)置電流參數(shù)，由控制板控制恒流電源電路按設(shè) 定的電流輸出，并計(jì)時(shí)。同時(shí)，將測試的結(jié)果顯示在顯示設(shè)備(液晶屏)上。測試的數(shù)據(jù)可 以通過U盤接口拷貝到上位機(jī)，也可以通過RS232接口上傳至計(jì)算機(jī)。由于電源電路為低 壓恒流源電路，所以可以更加準(zhǔn)確地測量直流斷路器保護(hù)特性。 更進(jìn)一步地，電源電路和控制板之間還設(shè)有開斷控制器、D/A調(diào)節(jié)器、A/D采樣器， 控制板通過開斷控制器、D/A調(diào)節(jié)器與電源電路的連接，電源電路的輸出端通過A/D采樣器 與控制板的輸入端連接。 其中電源電路將交流電變?yōu)橹绷麟?，為試?yàn)提供可控制的大電流，該電源可提供 1 500A直流電，電源開口電壓為+12VDC;開斷控制器用于控制電源的輸出，可開通或關(guān)斷 電源；D/A調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)電源輸出電流的大??；A/D采樣器用于檢測直流電源輸出電流的 大小，便于電流的閉環(huán)調(diào)節(jié)；控制板為整個(gè)裝置的核心，采用高性能CPU及FPGA組成的單片 機(jī)系統(tǒng)(例如，單片機(jī)型號為STC89C516RD+、EPM7128SQC100等)，控制電源的開斷，輸出電 流大小調(diào)節(jié)，以及采樣輸出電流的大小，同時(shí)完成顯示、輸入等人機(jī)交互功能，也可與上位 機(jī)進(jìn)行通訊；采用5. 7寸藍(lán)底白字液晶屏作為顯示設(shè)備，旋轉(zhuǎn)編碼器作為輸入設(shè)備，使該裝 置操作使用非常方便，人機(jī)交互功能很完善；RS232接口用于對上位機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)雙操作功 能；U盤接口用于數(shù)據(jù)拷貝到U盤接口 ，方便數(shù)據(jù)的保存。 圖2是圖1中的恒流電源電路的電路原理圖。所述恒流電源電路包括輸入濾波 電路、整流電路、逆變電路、輸出整流濾波電路、輔助電源、控制電路、保護(hù)動(dòng)作電路、檢測電 路，交流市電依次經(jīng)過輸入濾波電路、整流電路、逆變電路、輸出整流濾波電路而輸出所需 的直流電，輸入濾波電路的輸出端接輔助電源，輔助電源的輸出端和輸出整流濾波電路的 輸出端均接控制電路的輸入端，，控制電路的輸出端接逆變電路的輸入端，輔助電源的輸出 端和輸出整流濾波電路通過檢測電路均接保護(hù)動(dòng)作電路的輸入端?？刂齐娐吠ㄟ^檢測輸出 直流電流來控制逆變器輸出，從而達(dá)到控制任意恒流直流電流輸出的目的。保護(hù)電路用于 過溫保護(hù)，防止電源器件因溫度過高而損毀。 圖3是該測試儀測試小型直流斷路器保護(hù)特性的接線圖。用該測試儀測試小型直 流斷路器時(shí)，只需用專用大電流測試線將大電流輸出接線柱與被測斷路器連接起來，該測 試儀通過電流的通斷判斷斷路器脫扣時(shí)間，從而測定被測斷路器的時(shí)間_電流特性。也可 將斷路器的輔助接點(diǎn)接入到測試儀的開關(guān)量輸入接口上，測試儀通過計(jì)算電流通斷和輔助 抽頭信息來判斷斷路器的脫扣時(shí)間。該測試儀可單機(jī)工作，也可通過RS232接口連接計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制操作。 圖4是時(shí)間_電流曲線模板圖。根據(jù)國標(biāo)GB10963-1999《家用及類似場所用過電 流保護(hù)斷路器》的時(shí)間_電流動(dòng)作特性表格，設(shè)計(jì)了專用的斷路器開斷特性曲線模板。根據(jù) 斷路器B、 C、D不同型式，設(shè)計(jì)了三種標(biāo)準(zhǔn)曲線模板，模板為對數(shù)坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)為電流軸， 縱坐標(biāo)為時(shí)間軸。該模板由兩條包絡(luò)線組成，如果測試結(jié)果落在左邊曲線外，則斷路器動(dòng)作 時(shí)間過短，如果測試點(diǎn)正好落在兩條曲線中間，則測試結(jié)果合格，如果測試點(diǎn)落在右邊曲線 外，則斷路器動(dòng)作時(shí)間過長。每次試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接顯示在該曲線模板上，便于直接將測試結(jié)果 與國標(biāo)要求比對，測試結(jié)果是否合格一目了然，這樣就避免了直接由測試點(diǎn)畫曲線因點(diǎn)數(shù) 少而引起曲線誤差大，造成對測試結(jié)果的不準(zhǔn)確。該測試儀軟件根據(jù)國標(biāo)GB10963-1999《家 用及類似場所用過電流保護(hù)斷路器》的時(shí)間_電流動(dòng)作特性設(shè)計(jì)了專用的斷路器開斷特性 曲線模板，每次試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接顯示在該曲線模板上，便于直接將測試結(jié)果與國標(biāo)要求比對， 測試結(jié)果是否合格一目了然。 本實(shí)用新型的有益效果該儀器可實(shí)現(xiàn)不同容量小型直流斷路器保護(hù)特性檢測和
試驗(yàn)，能提供0A 500A恒定大電流，通過擴(kuò)展可以輸出更大電流。能準(zhǔn)確的測出不同短路
電流下斷路器脫扣時(shí)間，從而驗(yàn)證斷路器保護(hù)特性是否符合要求。本儀器采用最新微處理
機(jī)為主機(jī)，配備液晶顯示器、旋轉(zhuǎn)編碼器等設(shè)備。通過現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行表明該裝置具
有功能完善、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、透明度好、結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限
制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，
均仍屬本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求直流斷路器保護(hù)特性測試儀，其特征在于包括控制板、電源電路、顯示設(shè)備、輸入設(shè)備、RS232接口、U盤接口，來自輸入設(shè)備的輸入信號從控制板分別流向電源電路、顯示設(shè)備、RS232接口、U盤接口，電源電路的輸出端與控制板相連，電源電路為低壓恒流源電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器保護(hù)特性測試儀，其特征在于所述恒流電源電 路包括輸入濾波電路、整流電路、逆變電路、輸出整流濾波電路、輔助電源、控制電路、保護(hù) 動(dòng)作電路、檢測電路，交流市電依次經(jīng)過輸入濾波電路、整流電路、逆變電路、輸出整流濾波 電路而輸出所需的直流電，輸入濾波電路的輸出端接輔助電源，輔助電源的輸出端和輸出 整流濾波電路的輸出端均接控制電路的輸入端，控制電路的輸出端接逆變電路的輸入端， 輔助電源的輸出端和輸出整流濾波電路通過檢測電路均接保護(hù)動(dòng)作電路的輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器保護(hù)特性測試儀，其特征在于恒流電源電路和 控制板之間還設(shè)有開斷控制器、D/A調(diào)節(jié)器、A/D采樣器，控制板的輸出端通過開斷控制器、 D/A調(diào)節(jié)器與電源電路的輸入端連接，電源電路的輸出端通過A/D采樣器與控制板的輸入 端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器保護(hù)特性測試儀，其特征在于所述控制板采用 單片機(jī)芯片，型號為STC89C516RD+。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器保護(hù)特性測試儀，其特征在于所述控制板采用 單片機(jī)芯片，型號為STC89C58RD+。
專利摘要公開了一種直流斷路器保護(hù)特性測試儀。這種直流斷路器保護(hù)特性測試儀，包括控制板、電源電路、顯示設(shè)備、輸入設(shè)備、RS232接口、U盤接口，來自輸入設(shè)備的輸入信號從控制板分別流向電源電路、顯示設(shè)備、RS232接口、U盤接口，電源電路的輸出端與控制板相連，電源電路為低壓恒流源電路。通過輸入設(shè)備(旋轉(zhuǎn)編碼器)設(shè)置電流參數(shù)，由主控板控制恒流電源電路按設(shè)定的電流輸出，并計(jì)時(shí)，同時(shí)，將測試的結(jié)果顯示在顯示設(shè)備(液晶屏)上。測試的數(shù)據(jù)可通過U盤接口拷貝到計(jì)算機(jī)，也可通過RS232接口上傳至計(jì)算機(jī)。由于電源電路為低壓恒流源電路，故而可以更加準(zhǔn)確地測量直流斷路器的保護(hù)特性。
文檔編號G01R31/327GK201477187SQ200920171269
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者劉全志, 張?zhí)觳?申請人:武漢華工先艦電氣股份有限公司