CN104569801A - 一种交直流两用低压断路器特性试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交直流两用低压断路器特性试验装置及方法，包括为低压断路器提供电源的交流试验电源以及多磁路变压器成套装置，所述多磁路变压器成套装置的输出端通过交直流试验回路选择开关分别与交流断路器特性试验台和直流断路器特性试验台连接，所述交流断路器特性试验台和直流断路器特性试验台通过电量变送器分别与数据采集单元和可编程控制器PLC连接，所述可编程控制器PLC的输出端与多磁路变压器成套装置连接以控制电流源的电压等级。本发明装置用于检测低压断路器的特性，能够可靠高效的完成交流或者直流断路器的特性试验检测。

Description

一种交直流两用低压断路器特性试验装置及方法

【技术领域】

本发明属于低压断路器检测技术领域，特别涉及一种断路器特性检测，尤其是低压断路器的动作电流和动作时间检测。

【背景技术】

断路器是低压电器领域中不可或缺的重要设备，其动作电流和动作时间是断路器的两个主要指标。断路器的定值主要靠调节拉力弹簧和可调电位器来完成。断路器由于工作时间、震动、修理等原因，其定值往往会发生改变，容易造成保护或误动作，导致电气系统故障范围扩大或设备不能正常运行。因此，研制大断路器特性试验设备，对断路器的一些特性参数做定期的检查和验证，以确保其工作的灵敏性和可靠性，具有重要的实际意义。低压断路器试验台就是为完成断路器特性整定而设计的试验装置。由于其试验电流大，且需要针对交流断路器和直流断路器的动作检测，所以其试验装置的设计困难。

早期常用的低压交流断路器动作特性试验台多采用感应调压器与低压大电流变压器结合使用，即交流电流→感应调压器→低压大电流变压器→试验断路器。这种模式有三个缺陷：(1)要求调压器容量足够大，造成设备体积庞大；(2)由于要求调压器的容量大，只能选用感应调压器，而感应调压器会造波形失真度高；(3)试验电流不易控制，试验误差大。低压直流断路器动作特性试验台则多采用直流发电机组，利用交流电源与发电机组配合实现电流输出，其优点是电源纹波系数小，品质好；缺点是机组体积庞大，设备不易维护，成本高，运行噪音大。常用的交流断路器和直流断路器特性试验台原理结构如图1所示。1为交流电源，为整个试验台的电源输入，2为感应调压器，3为低压大电流变压器，在交流试验台中与感应调压器2配合使用实现交流大电流的输出，4为交流试验断路器，5为直流发电机组，为直流特性试验断路器提供直流电流，6为直流试验断路器。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种交直流两用低压断路器特性试验装置及方法，准确可靠的完成低压断路器的动作电流和动作时间检验。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种交直流两用低压断路器特性试验装置，包括为低压断路器提供电源的交流试验电源及多磁路变压器成套装置，所述多磁路变压器成套装置的输出端通过交直流试验回路选择开关分别与交流断路器特性试验台和直流断路器特性试验台连接，所述交流断路器特性试验台和直流断路器特性试验台通过电量变送器分别与数据采集单元和可编程控制器PLC连接，所述可编程控制器PLC的输出端与多磁路变压器成套装置连接以控制电流源的电压等级。

所述交流试验电源通过选项合闸开关与多磁路变压器成套装置连接以防止涌流。

所述多磁路变压器成套装置至少包括用于电压粗调的多磁路转换装置和用于电压细调的三相自耦调压器，所述可编程控制器PLC分别与多磁路转换装置和三相自耦调压器连接。

所述多磁路变压器成套装置至少包括用于电压粗调的多磁路转换装置和用于电压细调的三相自耦调压器，所述可编程控制器PLC分别与多磁路转换装置、三相自耦调压器，以及选项合闸开关连接。

所述交直流试验回路选择开关依次通过整流装置和分流器与直流断路器特性试验台连接。

所述数据采集单元采用PCI-1716L高速数据采集卡，其自身带有一个16位A/D转换器，提供16路单端模拟量输入或8路差分模拟量输入，同时带有2个16位D/A输出通道，16位数字量输入/输出通道和1个16位计数器通道。

一种交直流两用低压断路器特性试验方法，首先PLC根据输出的要求确定电压等级，将该电压等级的指令发给多磁路变压器成套装置，接着，接通交流试验电源后，交流试验电源提供的电压在多磁路变压器成套装置被转换为指定的电压等级输出，交直流试验回路选择开关根据试验的类型切换到对应的试验系统，然后将输出结果通过电量变送器传输给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC根据预设的数值与采集的输出结果对比，如果与预设的数值不一致，则发出指令给多磁路变压器成套装置对电压进行调节直至预设值与采集值一致。

交流试验电源首先经过选项合闸开关然后再提供给多磁路变压器成套装置，所述选项合闸开关仅在交流电压的过零点时进行合闸动作，将电压提供给多磁路变压器成套装置。

所述多磁路变压器成套装置至少包括用于电压粗调的多磁路转换装置和用于电压细调的三相自耦调压器，所述可编程控制器PLC根据试品的类型确定粗调电压还是细调电压或者是粗调电压与细调电压的组合，以保证电流稳定的输出。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明装置电流源包括有多磁路变压器成套装置，这样调压器的容量大幅度降低，调压器的体积大大减小；由于调压器的容量大幅度降低，因此，可以采用自耦调压器，使得试验电压输出的波形失真度大大降低。另外，本发明装置采用一种电流源即可实现交流和直流两种试验。

【附图说明】

图1为现有的交流/直流断路器特性试验台原理图；

图2为本发明交直流两用低压断路器特性试验装置原理图。

图中：1为交流试验电源，2为感应调压器，3为低压大电流变压器，4为交流试验断路器，5为直流发电机组，6为直流试验断路器，7为选相合闸开关，8为多磁路转换装置，9为三相多磁路变压器，10为工控机，11为可编程控制器PLC，12为三相自耦调压器，13为交直流试验回路选择开关，14为整流装置，15为分流器，16为交流断路器特性试验台，17为直流断路器特性试验台，18为电量变送器，19为数据采集系统，20为电量表，21为试验控制电源。

【具体实施方式】

下面结合附图2对本发明作进一步详细描述：

现阶段多磁路变压器技术得到快速发展，PLC控制技术已经成熟，低压断路器的动作特性试验以多磁路变压器成套装置为电源核心进行控制，通过PLC采用集散控制的方法在工控机进行集中控制，配以自耦调压器来实现自动稳流功能。此类试验模式具有以下优点：(1)采用多磁路变压器成套装置，使得调压器的容量大幅度降低，调压器的体积大大减小；(2)由于调压器容量的减小，可选择采用自耦调压器，使得试验电压输出波形失真度小；(3)采用这种试验模式，自耦调压器所起的作用只相当于细调，多磁路变压器与多极变压器各级的投入相当于粗调，使得试验电流易于控制，稳流精度更高。在电源输入侧通过选相合闸开关进行合闸角度控制，在瞬动试验时减小冲击电流的分量，提高结果的准确性。结合交直流试验回路选择开关的使用，可以实现一机两用，完成不同类型断路器的特性检测。

参见图2，本发明的交直流两用低压断路器特性试验装置，包括交流试验电源1，多磁路变压器成套装置，交直流试验回路选择开关13，通过该开关选择不同的试验回路，断路器特性试验台分别用来进行不同类型断路器的特性试验，数据采集系统19通过线缆将电量变送器18采集的数据进行上传，该数据分别送入试验控制系统的工控机10和可编程控制器PLC11，另一路直接送入电量表20实现实时显示。所述多磁路变压器成套装置主要由多磁路转换装置8,三相自耦调压器12及三相多磁路变压器9组成。，

本发明的具体连接关系如下：

在进行交流断路器特性试验时，为了避免试验回路中感抗对大电流试验的影响，选用选相合闸开关7对交流试验电源进行90°左右的合闸，减小试验回路中冲击电流分量，在合闸时首先利用选相合闸装置所带的电压互感器进行电压采样，在电压过零点时，根据可编程控制器PLC11所发的命令进行合闸，可编程控制器PLC11由工控机10进行程序设定，工控机10所需的控制电源由试验控制电源21提供。该选相合闸开关7输出线缆连接至多磁路转换装置8实现不同电压输出以更改不同的输出电流值，该多磁路转换装置8配有多级变压器，通过接收可编程控制器PLC11的预期电流指令进行自动调整，实现不同磁路的选择，实现电流选择范围的粗调，经过三相多磁路变压器9实现电流输出，交直流试验回路选择开关13选择为交流试验，该电流直接送入交流断路器特性试验台16中，该特性试验台连接试品，通过电量变送器18采集电流的相关信息，该采集信息分别通过三路进行输出，其中一路电流值通过电量表20直接显示在装置的表头上，一路送至可编程控制器PLC11进行采样，另一路为跟踪性型号经过数据采集系统19送入工控机10进行波形显示与分析。工控机10与可编程控制器PLC11之间采用USB通信。数据采集系统19采用PCI-1716L高速数据采集卡采样，它带有一个16位A/D转换器，可以提供16路单端模拟量输入或8路差分模拟量输入，也可以组合输入，同时带有2个16位D/A输出通道,16位数字量输入/输出通道和1个16位计数器通道。工控机10中编写有分析及控制软件，软件采用VC++6.0编程，实现数据采集，存储与波形显示，并与可编程控制器PLC12进行交互通信，软件利用中断技术实现数据的快速轮流采样，以方便的能在数据采集与处理系统中实时观测试验过程中的参数变化，更好的对采集波形进行准确的分析，在该系统程序的设计开发过程中，选择运用ACT系列通讯控件。ACT系列控件基于MITSUBISHI公司自主开发的MELSEC通讯协议进行数据通讯。工控机10通过ACT控件可以读/写PLC软元件数据和顺控程序，同时也可以监视可编程控制器PLC11的设备状态，对采集的实时电流进行不断分析，可编程控制器PLC11根据预先设定值与采集的实时电流进行比较来自动调节三相自耦调压器12，实现电流输出的细调，以达到稳流的效果。

在进行直流断路器特性试验时，两者工作结构类似，将交直流试验回路选择开关13选择为直流试验，据此接入整流装置14，实现交直流电流转换，通过分流器15采集相关电流信号，将该电流通过线缆直接送入直流断路器特性试验台17中，该特性试验台连接试品，通过电量变送器18采集相关电流信息，后者与交流控制原理相似。

综上所述，本发明的交直流两用低压断路器特性试验装置从电源输入开始进行处理，通过选相合闸开关的使用减小回路的冲击分量，同时结合交直流试验回路选择开关实现一机两用，核心控制采用工控机和可编程控制器，结合数据采集系统上报的数据实现试验回路的自动控制，试验电流信息可实时显示，工控机显示试验结果及波形，操作简单易用，减轻了试验人员的工作强度，提高了试验效率，使得低压断路器的被动维修转变为主动检修，保证了断路器可以长时间的稳定工作。经过试验设备校验后的断路器，可以大大提高用电设备及电力系统的安全具有十分重要的意义。

本专利针对低压断路器的特性，其电流参数可以达到40kA，满足市场上大部分的断路器。

本发明具有以下有益效果：

1)采用选相合闸开关，在瞬动试验时最大的剔除试验电流中的非周期分量，减小冲击电流分量。

2)采用多磁路变压器作为电源，降低调压器的容量，实现电流输出的高精度控制。

3)通过交直流试验回路选择开关的使用，能够方便的实现特性试验台的一机两用，扩大其实用性。

4)本发明采用工控机与可编程控制器PLC配合使用，实现控制与测量的一体化应用，提高了试验效率。

Claims (9)

1.一种交直流两用低压断路器特性试验装置，其特征在于：包括为低压断路器提供电源的交流试验电源及多磁路变压器成套装置，所述多磁路变压器成套装置的输出端通过交直流试验回路选择开关分别与交流断路器特性试验台和直流断路器特性试验台连接，所述交流断路器特性试验台和直流断路器特性试验台通过电量变送器分别与数据采集单元和可编程控制器PLC连接，所述可编程控制器PLC的输出端与多磁路变压器成套装置连接以控制电流源的电压等级。

2.根据权利要求1所述的交直流两用低压断路器特性试验装置，其特征在于：所述交流电源通过选项合闸开关与多磁路变压器成套装置连接以防止涌流。

3.根据权利要求1所述的交直流两用低压断路器特性试验装置，其特征在于：所述多磁路变压器成套装置至少包括用于电压粗调的多磁路转换装置和用于电压细调的三相自耦调压器，所述可编程控制器PLC分别与多磁路转换装置和三相自耦调压器连接。

4.根据权利要求2所述的交直流两用低压断路器特性试验装置，其特征在于：所述多磁路变压器成套装置至少包括用于电压粗调的多磁路转换装置和用于电压细调的三相自耦调压器，所述可编程控制器PLC分别与多磁路转换装置、三相自耦调压器，以及选项合闸开关连接。

5.根据权利要求1所述的交直流两用低压断路器特性试验装置，其特征在于：所述交直流试验回路选择开关依次通过整流装置和分流器与直流断路器特性试验台连接。

6.根据权利要求1所述的交直流两用低压断路器特性试验装置，其特征在于：所述数据采集单元采用PCI-1716L高速数据采集卡，其自身带有一个16位A/D转换器，提供16路单端模拟量输入或8路差分模拟量输入，同时带有2个16位D/A输出通道，16位数字量输入/输出通道和1个16位计数器通道。

7.一种基于权利要求1至6中任意一项所述装置的交直流两用低压断路器特性试验方法，其特征在于：首先PLC根据输出的要求确定电压等级，将该电压等级的指令发给多磁路变压器成套装置，接着，接通交流试验电源后，交流试验电源提供的电压在多磁路变压器成套装置被转换为指定的电压等级输出，交直流试验回路选择开关根据试验的类型切换到对应的试验系统，然后将输出结果通过电量变送器传输给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC根据预设的数值与采集的输出结果对比，如果与预设的数值不一致，则发出指令给多磁路变压器成套装置对电压进行调节直至预设值与采集值一致。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：交流试验电源首先经过选项合闸开关然后再提供给多磁路变压器成套装置，所述选项合闸开关仅在交流电压的过零点时进行合闸动作，将电压提供给多磁路变压器成套装置。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述多磁路变压器成套装置至少包括用于电压粗调的多磁路转换装置和用于电压细调的三相自耦调压器，所述可编程控制器PLC根据试品的类型确定粗调电压还是细调电压或者是粗调电压与细调电压的组合，以保证电流稳定的输出。