一种测量断路器回路电阻用新型拓扑回路及其测量方法
【专利摘要】本发明涉及的是一种测量断路器回路电阻用新型拓扑回路及其测量方法，其包括电容器充电回路、电容器放电回路、测量回路和晶闸管控制回路，具体包括试验电源、与实验电源相连的隔离变压器、限流电阻、电容器、振荡电感、断路器电阻、测量电阻、被测断路器电阻以及标准电阻。其方法为：通过试验电源对电容器进行充电，并晶闸管控制回路控制充放电回路的通断；此后，该电容器对振荡电感、被测断路器电阻、标准电阻构成的RLC回路进行放电，产生不小于100A的脉冲电流源，通过测量被测断路器与标准电阻两端的电压，进行计算获得被测断路器回路电阻值。本发明回路结构简单、易于实现且经济性较好，在保证测量的精度的同时做到测试设备小型化，便于携带。
【专利说明】—种测量断路器回路电阻用新型拓扑回路及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量断路器回路电阻用拓扑回路及其测量方法，属于电力系统电气试验领域。
【背景技术】
[0002]断路器回路电阻主要由导电材料本身的电阻、固定连接电阻和活动连接的接触电阻三部分组成。其中，前二部分的电阻值一般是恒定的，活动部分是由动、静触头组成，其接触电阻值与其接触方式、接触压力、接触外表面状态有关，往往会发生较大变化。准确测量接触电阻值对于正确评估断路器的性能状态具有重要意义。
[0003]目前，实验室常用的测量电阻的方法是采用直流双臂电桥，由于断路器接触电阻值较小(一般为几十到几百微欧)，采用直流双臂电桥对其进行测量时，断路器上产生的电压降很低，对测量仪器的灵敏度要求高。此外，由于断路器触头上常存在一定的氧化膜，常规的直流双臂电桥电流小，无法消除上述材质，这使得测量阻值通常偏高，准确度下降。
[0004]工程中常用的测量断路器回路电阻的方法有电压降法和微欧仪法，原理分别如下:(1)电压降法:在被测回路中通以直流电流，通过测量回路的电流值以及相应的电压降，根据欧姆定律计算得出接触电阻值。其中，为保证测量准确度，回路通入的直流电流一般不得小于100A，测量中选用反映平均值(如电磁式)的仪表，测量表计的精度一般不低于
0.15级。此外，毫伏表接在被测回路内侧，在电流回路接通后再接入，防止测量中断路器突然分闸或测量回路突然开断损坏。(2)微欧仪法:微欧仪法通常采用交流220V电压进行整流，通过开关电路转换为高频电流，最后再整流为100A的低压直流，用作测量电源。测量时，微欧仪内的标准电阻器(Rf )与被测回路电阻(Rx)呈串联关系，有Ux/Rx=Uf/Rf=I，即Rx=(Ux/Uf)XRf。通过测量断路器两端的电压值、标准电阻器两端的电压值、并结合标准电阻器阻值即可获得回路电阻Rx的值。
[0005]当采用大恒流源的电压降法、微欧仪法进行断路器回路电阻测量时，虽然能够降低测量仪器的灵敏度要求，还可容易的烧坏触头上的氧化膜，但是由于测量时，通电时间较长，被测电阻的温度随之升高，对测量结果产生较大影响，使得测量精度降低。此外，上述仪器大多体积、重量大，不便于携带和现场测试应用。有学者提出采用脉冲电流法进行断路器回路电阻测量，但是现有的试验回路拓扑与控制方式较为复杂。
[0006]综上所述，目前已有的断路器回路电阻测量方法都不是太理想，必须进行必要的改进和设计。
【发明内容】
[0007]针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种在保证测量的精度的同时做到测试设备小型化，便于携带的测量断路器回路电阻用新型拓扑回路及其测量方法，结构简单、易于实现。
[0008]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:[0009]一种测量断路器回路电阻用新型拓扑回路，其包括试验电源、与实验电源相连的隔离变压器、限流电阻、电容器、振荡电感、断路器电阻、测量电阻、被测断路器电阻以及标准电阻；所述测量电阻与断路器电阻相串联，构成测量电路；所述限流电阻一端与隔离变压器输出一端相连，所述限流电阻R3另一端均与测量电路和电容器的一端相连接，所述测量电路的另一端和电容器的另一端均与离变压器输出另一端相连，所述试验电源、隔离变压器、限流电阻、电容器构成电容器充电回路；所述试验电源、隔离变压器、测量电阻与断路器电阻构成测量回路；所述振荡电感、被测断路器电阻以及标准电阻之间相串联，构成被测电路，所述被测电路并与电容器相并联，构成电容器放电回路；所述被测电路与测量电阻、断路器电阻相并联，并与限流电阻相串联；所述限流电阻与隔离变压器输出一端直接还设有第一晶闸管，通过控制晶闸管的通断、对电容器进行充电。
[0010]进一步的，所述被测电路上还串联有第二晶闸管，所述第二晶闸管的输入端连接限流电阻的另一端，其输出端与被测电路相连接；所述第一晶闸管和第二晶闸管构成晶闸管控制回路。
[0011]进一步的，所述被测电路上还并联有用于电容器充电回路续流提供通道的二极管；所述二极管的输入端连接隔离变压器输出另一端，其输出端连接第二晶闸管的输出端。
[0012]一种利用上述新型拓扑回路的测量方法，其方法为:通过试验电源对电容器进行充电，并晶闸管控制回路控制充放电回路的通断；此后，该电容器对振荡电感、被测断路器电阻、标准电阻构成的RLC回路进行放电，产生不小于100A的脉冲电流源，以取代常规电压降法与微欧仪法中的大恒流电源，在保证测量精度与稳定度的同时，显著减小测试仪器的体积与重量，使得测量设备微型化、便于携带。采用微欧仪法相似原理，通过测量断路器与标准电阻两端的电压，进行计算获得断路器回路电阻值。
[0013]本发明通过上述拓扑回路和测量方法，其取代常规电压降法与微欧仪法中的大恒流电源，在保证测量精度与稳定度的同时，显著减小测试仪器的体积与重量，使得测量设备微型化、便于携带；并采用微欧仪法相似原理，通过测量断路器与标准电阻两端的电压，进行推算获得断路器回路电阻值；其回路结构简单、易于实现且经济性较好，在保证测量的精度的同时做到测试设备小型化，便于携带。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
[0015]图1为本发明测量断路器回路电阻用新拓扑回路的电路图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易
[0017]于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0018]参见图1，本实施例是一种测量断路器回路电阻用新型拓扑回路，它包括电容器充电回路、电容器放电回路、测 量回路、晶闸管控制回路四部分，其具体包括试验电源、与实验电源相连的隔离变压器、限流电阻R3、电容器C0、振荡电感U、断路器电阻Rx、测量电阻R1、被测断路器电阻Rx以及标准电阻Rf。本发明其主要测量参量为断路器电阻Rx、标准电阻Rf两端的电压Ux与Uf，通过等效计算可获得断路器的电阻值，如下:RX= (Ux/Uf) ×Rf ;通过测量电阻R1两端的电压Uki，确定电容器Ctl上的电压以确定晶闸管的通断状态。
[0019]本实施例中，测量电阻R1与断路器电阻Rx相串联，构成测量电路；限流电阻R3 —端与隔离变压器输出一端相连，所述限流电阻R3另一端均与测量电阻R1和电容器Ctl的一端相连接，所述测量电阻R1的另一端与断路器电阻Rx的一端相连，试验电源、隔离变压器、测量电阻R1与断路器电阻Rx构成测量回路。所述断路器电阻Rx的另一端和电容器Ctl的另一端均与离变压器输出另一端相连，所述试验电源、隔离变压器、限流电阻R3、电容器Ctl构成电容器充电回路；所述振荡电感Lc1、被测断路器电阻Rx以及标准电阻Rf之间相串联，构成被测电路，所述被测电路并与电容器Ctl相并联，构成电容器放电回路，即上述元件构成RLC振荡回路，可作为较大的脉冲振荡电流源。
[0020]所述被测电路与测量电阻R1、断路器电阻Rx相并联，并与限流电阻&相串联；所述限流电阻与隔离变压器输出一端直接还设有第一晶闸管D1，通过控制晶闸管D1的通断、对电容器Ctl进行充电。
[0021]在被测电路上还串联有第二晶闸管D2以及并联有用于电容器充电回路续流提供通道的二极管Dtl ;该第二晶闸管D2的输入端连接限流电阻R3的另一端，其输出端与被测电路相连接；所述第一晶闸管D1和第二晶闸管D2构成晶闸管控制回路。所述二极管Dtl的输入端连接隔离变压器输出另一端，其输出端连接第二晶闸管D2的输出端。
[0022]本发明主要原理为:本发明采用脉冲电流源进行断路器回路电阻的测量。首先通过试验电源对电容器进行充电。此后，该电容器对振荡电感、被测断路器电阻、标准电阻构成的RLC回路进行放电，产生不小于100A的脉冲电流源，以取代常规电压降法与微欧仪法中的大恒流电源，在保证测量精度与稳定度的同时，显著减小测试仪器的体积与重量，使得测量设备微型化、便于携带。采用微欧仪法相似原理，通过测量被测断路器电阻与标准电阻两端的电压，进行推算获得断路器回路电阻值。
[0023]下面结合附图与实施例，对本发明测量断路器回路电阻用新型拓扑回路的测量方法作进一步说明，其方法具体步骤如下:
[0024](I)通过外接220V电源对电容器Ctl进行充电，此时第一晶闸管D1处于触发状态，第二晶闸管D2处于闭合状态。通过测量电阻R1两端的电压Um对电容器上的电压进行监测，当电压满足要求时，对第一晶闸管D1不再发送触发信号，第一晶闸管D1关断，电容器两端的电压保持稳定。
[0025](2)对晶第二闸管D2发送触发信号，此时电容器振荡电感、断路器电阻、标准电阻进行放电。电容器Ctl、振荡电感Ltl与标准电阻Rf构成RLC回路，上述回路的暂态电压特性与元件参数值密切相关，随着电阻值的不同可构成振荡回路、非振荡回路及临界三种情况。本专利采用振荡回路结构，以使得元件参数选择相对简单且成本低。当振荡回路电流值大于100A，可达到烧毁断路器触头上的氧化膜的要求。
[0026](3)测量被测断路器电阻Rx两端的电压Ux、标准电阻Rf两端的电压Uf，进行计算获得被测断路器的电阻值Rx ;其计算公式为Rx= (Ux/Uf) XRf。
[0027](4) RLC回路通过二极管Dtl进行续流，当电容器两端的电压衰减为零时，此时一次测量过程结束，第二晶闸管D2不再发送触发信号，保持关断状态，等待下次测量。
[0028]本发明通过上述拓扑回路和测量方法，其取代常规电压降法与微欧仪法中的大恒流电源，在保证测量精度与稳定度的同时，显著减小测试仪器的体积与重量，使得测量设备微型化、便于携带；并采用微欧仪法相似原理，通过测量断路器与标准电阻两端的电压，进行推算获得断路器回路电阻值；其回路结构简单、易于实现且经济性较好，在保证测量的精度的同时做到测试设备小型化，便于携带。
[0029]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种测量断路器回路电阻用新型拓扑回路，其包括试验电源、与实验电源相连的隔离变压器、限流电阻、电容器、振荡电感、断路器电阻、测量电阻、被测断路器电阻以及标准电阻；所述测量电阻与断路器电阻相串联，构成测量电路；所述限流电阻一端与隔离变压器输出一端相连，所述限流电阻R3另一端均与测量电路和电容器的一端相连接，所述测量电路的另一端和电容器的另一端均与离变压器输出另一端相连，所述试验电源、隔离变压器、限流电阻、电容器构成电容器充电回路；所述试验电源、隔离变压器、测量电阻与断路器电阻构成测量回路； 所述振荡电感、被测断路器电阻以及标准电阻之间相串联，构成被测电路，所述被测电路并与电容器相并联，构成电容器放电回路；所述被测电路与测量电阻、断路器电阻相并联，并与限流电阻相串联；所述限流电阻与隔离变压器输出一端直接还设有第一晶闸管，通过控制晶闸管的通断、对电容器进行充电。
2.根据权利要求1所述的测量断路器回路电阻用新型拓扑回路，其特征在于，所述被测电路上还串联有第二晶闸管，所述第二晶闸管的输入端连接限流电阻的另一端，其输出端与被测电路相连接；所述第一晶闸管和第二晶闸管构成晶闸管控制回路。
3.根据权利要求2所述的测量断路器回路电阻用新型拓扑回路，其特征在于，所述被测电路上还并联有用于电容器充电回路续流提供通道的二极管；所述二极管的输入端连接隔离变压器输出另一端，其输出端连接第二晶闸管的输出端。
4.一种利用权利要求3所述新型测量断路器回路电阻用新型拓扑回路的测量方法，其特征在于，所述测量方法的具体步骤如下: (1)通过试验电源外对电容器进行充电，此时第一晶闸管处于触发状态，第二晶闸管处于闭合状态；通过测量电阻两端的电压对电容器上的电压进行监测，当电容器上的电压到额定电压时，对第一晶闸 管不再发送触发信号，第一晶闸管关断，电容器两端的电压保持稳定; (2)对第二晶闸管发送触发信号，此时电容器、振荡电感、被测断路器电阻、标准电阻进行放电；电容器、振荡电感与标准电阻Fro构成RLC回路，然后对RLC回路进行放电，产生不小于IOOA的脉冲电流源使得振荡回路电流值大于100A，以达到烧毁断路器触头上的氧化膜的要求； (3)测量被测断路器电阻Rx两端的电压Ux、标准电阻Rf两端的电压Uf，进行计算获得被测断路器的电阻值Rx。
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中，RLC回路通过二极管进行续流，当电容器两端的电压衰减为零时，此时一次测量过程结束，第二晶闸管不再发送触发信号，保持关断状态，等待下次测量。
6.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中，计算获得被测断路器的电阻值Rx的公式为:
Rx= (Ux/Uf) X Rf。
7.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述试验电源为外接交流电压220V的电源。
【文档编号】G01R27/14GK103884916SQ201410106538
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】孙秋芹, 刘洋, 赵科, 马勇, 周志成, 陶风波 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院