专利名称：断路器测试设备及其控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种断路器控制系统和一种断路器测试设备，具体的说，其涉及 对断路器操作机构使用的脱扣器进行机械和电气试验的控制系统和使用这种控制系统的 测试设备。
背景技术：
众所周知，电力系统中需要使用大量的断路器，通过断路器对负荷电流、过载电流 以及短路电流的分断或关合，从而实现对输变电线路、电容器组和变压器等电气设备的控 制和保护。因此，断路器是电力系统中的关键设备之一。通常，断路器设备可以分为操作机构及断路器本体两部分。操作机构又分为电气 部件和机械部件。操作机构的电气部件先接收变电站主控室的合闸/分闸操作信号，通过 自身的二次回路启动合闸/分闸脱扣器，脱扣器则启动操作机构的机械部件，输出断路器 合闸/分闸需要的操作功。常见的脱扣器包括电气部分(如线圈)和机械传动部分。线圈接收操作信号，带 电后产生电动势以推动机械传动部分。对线圈，需要测量其电阻、电感以及动作电压范围等 参数。另外，对于脱扣器的机械传动部分，需要测试其动作的可靠性及灵敏性。在现有的生产过程中，没有专门用于脱扣器的测试设备。对脱扣器的机械传动部 分的测试一般由操作人员在装配时通过手工完成。这种手工进行的测试仅依靠测试者的感 觉(松或紧)来判断机械传动部分的动作的可靠性和灵敏性。可以理解，这种手动测试的 精确度非常不可靠。由于脱扣器的线圈需要与电路连接才能进行测试，所以对于脱扣器的线圈的测 量，通常是在完成操作机构的装配后，等到出厂试验的环节才来进行。因此，一旦在测试过 程中出现线圈电阻、电感不合格或者动作电压范围不合格的情况，就需要在操作机构上拆 卸脱扣器并进行更换，这使得整个测试过程浪费了大量时间和精力。此外，出厂试验仅能对 上述参数的极限值进行测试，即仅为几个数值点的测试，因此具有很大的局限性。而在实际 的应用中，需要通过对不同电气参数，以连续的数值进行多次测试，以全面地反映线圈的性 能。此外，由于目前具有很多不同类型的脱扣器，例如合闸脱扣器、分闸脱扣器等，而 各种脱扣器所具有的结构和尺寸都有所不同，各种脱扣器具有的线圈数量也不相同。不同 种类的操作机构设置有上述不同种类的脱扣器。甚至在同种操作机构中，为了产生不同的 电动势，针对不同电压等级断路器时所配用的线圈也是不相同的。所以针对各种类型的脱 扣器的测试工作具有一定的差别。因此，就需要有一种对脱扣器的线圈和机械部分进行综合测试的测试设备，这种 测试设备可以针对多种不同尺寸、不同结构的脱扣器进行半自动或自动测试。
实用新型内容针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的之一是提供一种断路器测试控制系统，用于对断路器的脱扣器部分(包括电气部分和机械部分)进行测试。本实用新型的另一个目的是提供一种断路器测试设备，其利用上述控制系统，来 对不同类型的断路器脱扣器部分进行电气和机械测试。根据本实用新型的一个方面，提供一种断路器测试控制系统，包括人机界面，用 于接受指令并输出结果；测试操作单元，用于执行指令；输入输出控制单元，用于连接人机 界面和测试操作单元并传递指令；中央控制单元，即CPU，存储测试参数并与输入输出控制 单元相连。为了保证控制系统的完整性和可操作性，通信单元、传感器、开关按钮和键盘、指 示灯也是必要的组成部分。根据本实用新型的一个方面，提供一种断路器测试设备，包括上述的测试系统， 用于完成测试功能。为了固定被测试的设备，可拆卸的夹具也是必要的组成部分。此种断路器测设控制系统及测设设备，在现有技术的基础上，整合了不同的模块，实现了对断路器的脱扣器部分的测试功能，可以极大地提高测试的精度。
附图1为本实用新型提出的测试设备控制系统的示意性框图。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的问题，并实现对不同类型的脱扣器进行测试的目的， 本实用新型所提出的控制系统包括下面的单元输入输出控制单元19、多种测试操作单元 (如电阻电容电感测试仪20、伺服电缸控制器21、伺服液压控制器22、线性直流稳压电源23 等)、输入输出设备(如开关按钮14、指示灯15、汽缸16等)、通信单元18，CPU单元17、人机 界面11等。按照不同测试目的的需要，操作人员可以在上述控制系统中添加相应功能的测 试操作单元以及各种输入输出单元，包括但不限于下列人机界面11、工业控制计算机12、 键盘13、机械针式打标机24、伺服电动缸25、力传感器26、液压伺服阀27以及动作器28。该控制系统的一种典型操作过程为将用户通过开关按钮14、键盘13等输入设 备的操作所产生的输入指令传送到输入输出控制单元19，并经由输入输出控制单元19将 所输入的指令传送给相应的测试操作设备，例如电阻电容电感测试仪20、伺服电缸控制器 21、伺服液压控制器22、线性直流稳压电源23等。上述各种测试操作设备进行与所输入指 令相应的测试操作，并将测试操作返回结果给输入输出控制单元19。输入输出控制单元19 经由通信单元将所述测试操作结果传送到给CPU单元17，CPU单元17依照所接收的测试操 作结果进行运算，以确定随后进行的操作。在确定了下一步的操作之后，CPU单元17通过 控制单元19给所述各种操作设备下达操作指令，以继续测试过程。输入输出单元还可以将 所接收的测试操作结果传送到输出单元(诸如指示灯15等)，以向测试操作人员表示特定 的测试结果。CPU单元17内存储了与不同脱扣器产品对应的线圈及机械传动部分的标准结构、 操作功等标准数据，并存储了对不同脱扣器各部分受力的标准计算分析结果(即不同脱扣 器产品的标准测试参数)。因此，CPU单元可以针对事先存储的标准数据和当前测试操作结 果数据进行分析比较，从而依照当前测试结果与标准参数之间的区别来确定如何进行下面 的操作。根据各种标准以及对于所实现功能的各种需求，下面对本实用新型所提出的控制 系统和测试设备进行的测试操作过程及相应的操作原理进行描述。[0022]测试操作原理机械配合部分测试机械配合部分的测试主要包括下面两个过程 第一测试过程使脱扣器提前脱开扣锁，在负载端加变化的力，直到脱扣器动作。 测出的力就是克服脱扣器自身闭锁所需要的力，该力的大小能够反映脱扣器内部零件之间 的机械配合是否符合要求。第二测试过程在脱扣器负载端加固定的模拟负载力，在脱扣端输入变化的力测 出脱扣力的大小，该力的大小能够反映在模拟负载下脱扣力是否在要求的范围内，即在模 拟负载下挚子内部机械传动是否符合要求，线圈能否提供需要的脱扣力。第一测试过程(1).首先由伺服气缸16推动衔铁脱离扣锁；(2).按照设定的程序，控制液压伺服系统对被测的脱扣器负载端分别施加不同大 小的力；(3).当作用力大小不同时，根据传感器判断挚子是否动作；(4).上传测试结果到控制系统存储并进行管理；(5).测试出的动作力与CPU单元17中存储的标准参数的动作力范围进行比较， 判断挚子内部零件的配合关系是否满足传动要求。低于最小动作力或超过最大动作力限定 值，都将自动退出测试；如果满足动作力范围将继续下一环节的测试。第二测试过程(1).首先控制液压伺服系统对被测脱扣器负载端施加固定大小的力，其中，所述 固定大小的力是综合考虑同一类操作机构用于不同型号的断路器时的输入力设定的。不同 的操作机构设定力不同。该输入力不小于测试过程一中可接受最大动作力。在该固定输入 力作用下完成脱扣器的脱扣力的测定；(2).按照设定的程序，线圈先不带电，由脱扣力模拟部代替线圈衔铁从小到大施 加脱扣力直到挚子脱扣。自动记录脱扣力并与工艺设定的脱扣力进行比较，低于最小工艺 设定力或超过最大工艺设定力，都将自动退出测试；如果满足工艺设定范围将继续下一环 节的测试；(3).上传测试结果到控制系统存储并进行管理。该环节的测试是模拟负载下实际脱扣力的大小。即考核在模拟负载下脱扣器的内 部配合情况。测出的脱扣力与线圈提供的力对应。该力应该大于线圈在30%额定电压下提 供的力，以保证线圈电压在30%额定电压下脱扣器不动作；同时该力应该小于线圈在65% 额定电压下提供的力，以保证线圈输入电压在额定压力的65%时脱扣器必须动作。电气部分测试原理(1).将被测脱扣器进与测试设备上的接线柱相连；(2). CPU单元控制引线连接气缸16，使得被测脱扣器的引线与测试设备的接线柱 相连接，启动电阻电容电感测试仪20，以自动测试线圈的电阻和电感，并把测试结果传送到 CPU单元17，并且可以在在输出设备上显示测试结果；(3).上传测试结果到控制系统存储并进行管理。挚子高低压测试原理[0043](1).测试操作者设定由液压伺服系统施加在被测脱扣器上的固定值的力；(2).通过通电连接气缸25的操作，使得通电引线接触电极与四个接线柱连接； (3).启动线性直流稳压电源23，对线圈通电。据不同品种的线圈额定电压等 参数，先提供与其30%额定电压等值的电压，根据传感器判断挚子是否动作；再提供与其 30%额定电压等值的电压，根据传感器判断挚子是否动作；(4).上传测试结果到控制系统存储并进行管理。根据上述测试项目的要求和控制系统的设置，本实用新型所提出的测试设备的工 作过程如下(1).打开电流测试外罩，将被测脱扣器放置在工作台上，并用工作台上的夹具将 被测试的脱扣器夹紧定位在工作台上，从而完成被测脱扣器的定位过程。对于不同结构和 尺寸的脱扣器，都可以通过对可拆卸夹具的调整而将其固定在工作台上，因此实现了在单 一测试设备上对不同类型脱扣器的测试。然后，将脱扣器的电磁铁引线连接到工作台上的 四个接线柱上，从而完成了脱扣器的引线连接过程。(2).合上电流测试外罩，启动测试设备，由伺服气缸25开始工作，将测试设备的 引线接触电极与工作台上的四个接线柱连接，以使测试设备与被测脱扣器电气相连，并开 始线圈电气性能测试，其中可以分别测试线圈的电阻和感抗等相关参数。(3).电气性能测试完成后，伺服气缸25返回初始工作位置，随后伺服气缸25继续 开始工作，将整个被测脱扣器抬起，并将整个工作台移送至加载工作台，最后使得工作台上 下降，从而将被测脱扣器从电气测试位置移动到机械测试位置上。(4).随后加载部开始操作，通过液压伺服系统将脱扣力模拟部移动到工作位置， 由脱扣力模拟部对被测脱扣器施加变动值的力以试图解除脱扣器的扣锁，从而进行机械零 件部分动作的测试。(5).完成机械零件部分动作的测试后，测试设备进行挚子脱扣力测试，即脱扣器 与其他零件配合的机械性能的测试。首先使得脱扣力模拟部回到初始位置，由液压伺服系 统在被测脱扣器上施加固定值的力。控制脱扣力模拟部首先对用于使脱扣器脱扣的第一线 圈进行第一位置脱扣力测试。随后，脱扣力模拟部移动，并继续对用于使脱扣器脱扣的第二 线圈进行第二位置脱扣力测试。(6).完成挚子脱扣力测试后，伺服气缸25开始工作，使得通电引线接触电极与四 个接线柱连接，并开始对线圈通电，以按照前述挚子高低压测试原理进行挚子高低电压测
试ο(7).在完成挚子高低电压测试过程后，伺服气缸25将整个被测脱扣器抬起，将整 个工作台移送至上料工位，并有标记打印部件在测试完的脱扣器上按照需要打上特定的编 号，在完成标记打印之后回位。(8).在完成各测试过程后，由CPU单元和控制系统进行通讯，将测试结果传送至 控制系统进行存储和数据分析。(9).上传测试结果数据完成之后，工作结束指示灯15闪亮，此时可以打开电流测 试外罩，将被测脱扣器从工作台上取出，就完成整个脱扣器的测试过程。通过上面的描述可知，本实用新型提出的测试设备和控制系统实现了对各种类型 的脱扣器的自动测试。基于本实用新型说明书的描述，本领域技术人员可知，在不脱离本实用新型构思的条件下，还可以对上述的技术方案做出各种修改和改进。因此，本实用新型还 应该包括所有属于所附权利要求范围内的各种修改和改 进方案。
权利要求一种断路器测试控制系统，其特征在于该控制系统包括人机界面(11)，用于接受输入的各种指令并输出测试结果；多个测试操作单元，用于依照所述输入指令执行相应的测试操作；输入输出控制单元(19)，与所述人机界面(11)和所述多个测试操作单元相连，用于将输入的各种指令传送给所述多个测试操作单元；中央控制单元，即CPU(17)，与所述输入输出控制单元(19)相连；其中，所述中央控制单元中存储有各种被测脱扣器的标准测试参数，并可以按照所存储的各种脱扣器的标准测试参数对被测脱扣器进行测试操作。
2.根据权利要求1所述的断路器测试控制系统，其特征在于该控制系统还包括连接 在所述输入输出控制单元(19)和所述CPU(17)间的通信单元(18)。
3.根据权利要求2所述的断路器测试控制系统，其特征在于所述多个测试操作单元包 括电阻电容电感测试仪(20)、伺服电缸控制器(21)、伺服液压控制器(22)以及线性直流 稳压电源(23)。
4.根据权利要求2所述的断路器测试控制系统，其特征在于所述多个测试操作单元包 括对被测脱扣器进行测量的传感器，所述传感器将测量数据传送给所 述输入输出控制单 元(19)。
5.根据权利要求4所述的断路器测试控制系统，其特征在于所述传感器为多个力传感 器(26)。
6.根据权利要求2所述的断路器测试控制系统，其特征在于该控制系统还包括用于 输入操作指令的开关按钮(14)以及键盘(13)。
7.根据权利要求1-6中任意一个所述的断路器测试控制系统，其特征在于该控制系统 还包括用于输出操作结果的指示灯(15)。
8.—种断路器测试设备，用于测试断路器的脱扣器部分，其特征在于所述测试设备包 括如权利要求1-7中任意一个所述的测试控制系统。
9.根据权利要求8所述的断路器测试设备，其特征在于所述测试设备还包括可以拆卸 的夹具，用于固定不同大小的被测断路器的脱扣器。
专利摘要一种断路器测试设备及其控制系统，其特征在于该测试控制系统包括人机交互单元，用于接受输入的各种指令并输出测试结果；多个测试操作单元，用于依照所述输入指令执行相应的测试操作；输入输出控制单元，与人机交互单元和多个测试操作单元相连，用于将输入的各种指令传送给多个测试操作单元；中央控制单元，与输入输出控制单元相连；其中，所述中央控制单元中存储有各种被测脱扣器的标准测试数据，并按照所存储的标准测试数据对被测脱扣器进行测试操作。
文档编号G01L5/22GK201615939SQ200920146360
公开日2010年10月27日 申请日期2009年3月17日 优先权日2009年3月17日
发明者孙渊, 张创, 张宏伟, 焦德林, 王文岳 申请人:北京Abb高压开关设备有限公司