一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置包括有大容量12kV試驗電源，大容量12kV試驗電源與12kV真空斷路器進線端連接，12kV真空斷路器出線端接地；12kV真空斷路器進線端接分壓器，出線端接分壓器B，分壓器A和分壓器B二次輸出連接限壓保護裝置，限壓保護裝置輸出連接隔離放大器，隔離放大器輸出進入信號處理裝置，信號處理裝置連接光纖傳輸系統(tǒng)前端，光纖傳輸系統(tǒng)前端連接光纖傳輸系統(tǒng)末端，光纖傳輸系統(tǒng)末端與計算機雙向通信。本發(fā)明有效地抑制了強電磁場的干擾，確保了測試信號在傳輸過程中的可靠性，并提高了測試系統(tǒng)的安全性。
【專利說明】一種121^/真空斷路器電弧電壓測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電弧電壓測試裝置及方法，屬于電氣測試領域，具體地說是一種12”真空斷路器電弧電壓測試裝置及方法。
【背景技術】
[0002]電弧電壓是能夠反映高壓斷路器滅弧室性能的一個重要參數，由于其測試難度大，所以國內外關于電弧電壓測試研究的也比較少。八十年代，西安高壓電器研究所對此進行過研究，當時斷路器的主要產品為油斷路器，其電弧電壓較高，針對當時的油斷路器的特點，西安高壓電器研究所研制出一套由低阻分壓器和光線示波器組成的電弧電壓測試系統(tǒng)，用于測量油斷路器合分閘過程中產生的電弧電壓。近年來，真空斷路器和斷路器廣泛應用于電力系統(tǒng)，相比油斷路器，其電弧電壓較小。低阻分壓器對于較小的電壓，影響回路的等效性。光線示波器的核心部件為振子，對應不同的信號必須采用不同的振子才能準確進行測量，因此，這套系統(tǒng)很難對真空斷路器和斷路器進行準確測量。21世紀初，西安交通大學建立了一套單頻振蕩回路，在此基礎上對12”，630八，觸頭開距為10臟的真空斷路器的真空電弧電壓特性進行了研究，單頻振蕩回路無法模擬開斷短路電流的情況，只能用來對額定電流下的電壓特性進行研究。針對上述情況，西安高壓電器研究所設計了一套大容量合成試驗回路中40.5^?252 ”高壓斷路器電弧電壓測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)的開斷電流波形與電弧電壓波形的測量并不是由一個測試系統(tǒng)來完成的，測量得到的開斷電流波形和電弧電壓波形不同步，從而無法準確地計算出燃弧時間?，F在廣泛使用的電弧電壓較低的12”真空斷路器弧壓的測試研究工作卻長期處于空白。因此，真空斷路器電弧電壓測試的理論與技術還需進一步完善。
[0003]真空斷路器的電弧電壓難于測量，主要在于以下幾個方面:(1)大容量試驗試驗電壓12”，試驗電流2?50“，需要測量的電弧電壓信號僅為幾十伏，處于高電壓強電流試驗環(huán)境，測試現場電磁干擾非常大，影響信號傳輸的可靠性。(2)在測試接線時，尤其是短路試驗電流達到40?50“無法排除導電回路壓降對測試結果的影響，測量系統(tǒng)的采樣直接影響測量結果準確性。(3)工業(yè)上常用的分壓器無法滿足電弧電壓的測試要求，需特制高指標的分壓器才能實現對電弧電壓波形的測量。
【發(fā)明內容】
[0004]為了解決上述現有電弧電壓測試裝置存在的問題，本發(fā)明提供一種12”真空斷路器電弧電壓測試裝置及測試方法，目的是準確測試電弧電壓波形，為建立電弧物理模型提供技術手段。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種12”真空斷路器電弧電壓測試裝置，包括有:12”真空斷路器、大容量12”試驗電源、分壓器八、分壓器8、限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置、光纖傳輸系統(tǒng)前端、光纖傳輸系統(tǒng)末端和計算機，計算機通過串口舊232通訊控制動態(tài)程序控制器，所述的大容量12”試驗電源與12”真空斷路器進線端連接，12”真空斷路器出線端接地；12”真空斷路器進線端接分壓器八，出線端接分壓器8，分壓器八和分壓器8 二次輸出連接限壓保護裝置，限壓保護裝置輸出連接隔離放大器，隔離放大器輸出進入信號處理裝置，信號處理裝置連接光纖傳輸系統(tǒng)前端，光纖傳輸系統(tǒng)前端連接光纖傳輸系統(tǒng)末端，光纖傳輸系統(tǒng)末端與計算機雙向通信。
[0006]所述的信號處理裝置由單片機集成電路、電源模塊和蓄電池組成。
[0007]所述的光纖傳輸系統(tǒng)末端通過83-485、83-485轉83-232轉換器與計算機實現雙向通信。
[0008]一種12”真空斷路器電弧電壓測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
12”真空斷路器處于合閘位置，動態(tài)程序控制器對大容量12”試驗電源斷路器發(fā)出“合閘”指令使其合閘，這樣試驗回路中有短路電流1通過，動態(tài)程序控制器對12”真空斷路器發(fā)出“分閘”指令使其分閘，這時電壓信號通過分壓器八、分壓器8進行分壓，分壓器二次輸出的電壓信號傳輸到限壓保護裝置限幅，從而保留?IV的電壓信號，然后經隔離放大器7進行隔離放大，使其變?yōu)?107?107的電壓信號，這樣信號處理裝置可以接收并進行數據處理，計算得到電弧電壓信號在裝置內部經模數轉換后以數字信號輸出，數字信號經過光纖傳輸系統(tǒng)前端的電光轉換作用，將數字信號轉換成為光信號。光信號通過光纖傳輸到光纖傳輸系統(tǒng)末端，經電光轉換后變?yōu)閿底中盘枺瑪底中盘柾ㄟ^舊-485、舊-485轉舊-232轉換器最后將此信號傳輸給計算機。
[0009]本發(fā)明所具有的優(yōu)點及有益效果是:
(1)本發(fā)明中的限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置和光纖傳輸系統(tǒng)做成一體，封閉在￡1(:(電磁兼容)的外殼中，其前端直接將模擬量信號轉換為數字信號，其末端利用光纖傳輸將數字信號直接通過一個舊-485轉舊-232轉換器傳輸到采計算機上，有效地抑制了強電磁場的干擾，確保了測試信號在傳輸過程中的可靠性，并提高了測試系統(tǒng)的安全性。
[0010](2)本發(fā)明采用差分式數據采集方式，即直接將分壓器的測量點放于斷路器斷口兩側進行數據采集，然后在信號處理裝置進行差分計算，最大限度地減小導電回路壓降對測試結果的影響，提高了信號采集的準確性。
[0011](3)本發(fā)明可以準確測量電弧電壓波形，通過測試波形可以判斷起弧點和熄弧點的位置，其性能完全可以達到工業(yè)測試上的要求。
[0012](4)本發(fā)明采用的12”真空斷路器電弧電壓測試方法，填補了國內大容量試驗室12”真空斷路器電弧電壓測試技術的空白，補充和豐富了電弧電壓測試理論，同時也為其他高電壓、大電流試驗的數據采集提供技術手段。
[0013](5)本發(fā)明方法對12”真空斷路器電弧電壓波形的測量，結合真空斷路器的合分閘線圈電流信號和短路試驗電流信號，從而準確地計算出分閘時間和燃弧時間，為客戶提供更加豐富的、優(yōu)質準確的試驗數據，更好地服務于客戶，增強試驗室的市場競爭力。
[0014](6)本發(fā)明方法對分壓器分壓比的選取進行了計算分析，并提出了分壓器分壓比倒數之差不能超過10—5的特殊技術指標，選取分壓器分壓比為100:1，試驗結果表明系統(tǒng)有很強的抗共模干擾能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明裝置結構示意圖。
[0016]圖中:12”真空斷路器1 ；動態(tài)程序控制器2 ；大容量12”試驗電源3 ；分壓器八4 ；分壓器85 ；限壓保護裝置6 ；隔離放大器7 ；信號處理裝置8 ；光纖傳輸系統(tǒng)前端9 ；光纖傳輸系統(tǒng)末端10 ；計算機11。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明一種12”真空斷路器電弧電壓測試裝置，包括有:12”真空斷路器1、大容量12”試驗電源3、分壓器八4、分壓器85、限壓保護裝置6、隔離放大器7、信號處理裝置8、光纖傳輸系統(tǒng)前端9、光纖傳輸系統(tǒng)末端10和計算機11，計算機11通過尺3232串口與動態(tài)程序控制器2連接，所述的大容量12”試驗電源3與12”真空斷路器1進線端連接，12”真空斷路器1出線端接地；12”真空斷路器1進線端接分壓器八4，出線端接分壓器85，分壓器八4和分壓器85 二次輸出連接限壓保護裝置6，限壓保護裝置6輸出連接隔離放大器7，隔離放大器7輸出進入信號處理裝置8，信號處理裝置8連接光纖傳輸系統(tǒng)前端9，光纖傳輸系統(tǒng)前端9連接光纖傳輸系統(tǒng)末端10，光纖傳輸系統(tǒng)末端10與計算機11雙向通信。計算機11通過串行通訊接口舊232與動態(tài)程序控制器2連接并發(fā)出時序控制指令，動態(tài)程序控制器2輸出控制三極管導通控制12”真空斷路器1合分閘線圈回路和大容量12”試驗電源3斷路器合分閘線圈回路。
[0019]所述的限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置和光纖傳輸系統(tǒng)做成一體，封閉在￡1(:(電磁兼容)的外殼中。
[0020]所述的信號處理裝置8由單片機集成電路、電源模塊和蓄電池組成。
[0021]所述的光纖傳輸系統(tǒng)末端10通過83-485、1？8~485轉83-232轉換器與計算機11實現雙向通信。
[0022]一種12”真空斷路器電弧電壓測試裝置的測試方法包括以下步驟:
12”真空斷路器1處于合閘位置，動態(tài)程序控制器2對大容量12”試驗電源3斷路器發(fā)出“合閘”指令使其合閘，這樣試驗回路中有短路電流1通過，動態(tài)程序控制器2對12”真空斷路器1發(fā)出“分閘”指令使其分閘，這時電壓信號通過分壓器八4、分壓器85進行分壓，本發(fā)明對分壓器分壓比的選取進行了計算分析，分壓器分壓比倒數之差不能超過10—5，選取分壓器分壓比為100:1。分壓器二次輸出的電壓信號傳輸到限壓保護裝置6限幅，從而保留-17?IV的電壓信號，然后經隔離放大器7進行隔離放大，使其變?yōu)?107?107的電壓信號，這樣信號處理裝置8可以接收并進行數據處理，計算得到電弧電壓信號在裝置內部經模數轉換后以數字信號輸出，數字信號經過光纖傳輸系統(tǒng)前端9的電光轉換作用，將數字信號轉換成為光信號，光信號通過光纖傳輸到光纖傳輸系統(tǒng)末端10，經電光轉換后變?yōu)閿底中盘?，數字信號通過1^-48533-485轉83-232轉換器最后將此信號傳輸給計算機11，由電弧電壓測試軟件將測得信號以曲線的形式直觀地顯示在計算機屏幕上，由電弧電壓測試軟件將測得信號以曲線的形式直觀地顯示在計算機屏幕上。
[0023]本發(fā)明采用差分式數據采集方式，即直接將分壓器的測量點放于斷路器斷口兩側進行數據采集，然后在信號處理裝置進行差分計算。
【權利要求】
1.一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，其特征在于包括有:12kV真空斷路器、大容量12kV試驗電源、分壓器A、分壓器B、限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置、光纖傳輸系統(tǒng)前端、光纖傳輸系統(tǒng)末端和計算機，計算機通過RS232串口與動態(tài)程序控制器2連接，所述的大容量12kV試驗電源與12kV真空斷路器進線端連接，12kV真空斷路器出線端接地；12kV真空斷路器進線端接分壓器A，出線端接分壓器B，分壓器A和分壓器B 二次輸出連接限壓保護裝置，限壓保護裝置輸出連接隔離放大器，隔離放大器輸出進入信號處理裝置，信號處理裝置連接光纖傳輸系統(tǒng)前端，光纖傳輸系統(tǒng)前端連接光纖傳輸系統(tǒng)末端，光纖傳輸系統(tǒng)末端與計算機雙向通信。
2.根據權利要求1所述的一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，其特征在于所述的信號處理裝置由單片機集成電路、電源模塊和蓄電池組成。
3.根據權利要求1所述的一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，其特征在于所述的光纖傳輸系統(tǒng)末端通過RS-485、RS-485轉RS-232轉換器與計算機實現雙向通信。
4.一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置的測試方法，其特征在于包括以下步驟: 12kV真空斷路器處于合閘位置，動態(tài)程序控制器對大容量12kV試驗電源斷路器發(fā)出“合閘”指令使其合閘，這樣試驗回路中有短路電流i通過，動態(tài)程序控制器對12kV真空斷路器發(fā)出“分閘”指令使其分閘，這時電壓信號通過分壓器A、分壓器B進行分壓，分壓器二次輸出的電壓信號傳輸到限壓保護裝置限幅，從而保留-1V?IV的電壓信號，然后經隔離放大器進行隔離放大，使其變?yōu)?1OV?1V的電壓信號，信號處理裝置接收并進行數據處理，計算得到電弧電壓信號在裝置內部經模數轉換后以數字信號輸出，數字信號經過光纖傳輸系統(tǒng)前端的電光轉換作用，將數字信號轉換成為光信號，光信號通過光纖傳輸到光纖傳輸系統(tǒng)末端，經電光轉換后變?yōu)閿底中盘?，數字信號通過RS-485、RS-485轉RS-232轉換器最后將此信號傳輸給計算機。
【文檔編號】G01R19/00GK104391246SQ201410686061
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】郎福成, 李勝輝, 張建華, 楊書國 申請人:國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 錦州華光玻璃開關管有限公司