一种12kV真空断路器电弧电压测试装置及方法
【专利摘要】本发明一种12kV真空断路器电弧电压测试装置包括有大容量12kV试验电源，大容量12kV试验电源与12kV真空断路器进线端连接，12kV真空断路器出线端接地；12kV真空断路器进线端接分压器，出线端接分压器B，分压器A和分压器B二次输出连接限压保护装置，限压保护装置输出连接隔离放大器，隔离放大器输出进入信号处理装置，信号处理装置连接光纤传输系统前端，光纤传输系统前端连接光纤传输系统末端，光纤传输系统末端与计算机双向通信。本发明有效地抑制了强电磁场的干扰，确保了测试信号在传输过程中的可靠性，并提高了测试系统的安全性。
【专利说明】一种121^/真空断路器电弧电压测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电弧电压测试装置及方法，属于电气测试领域，具体地说是一种12”真空断路器电弧电压测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]电弧电压是能够反映高压断路器灭弧室性能的一个重要参数，由于其测试难度大，所以国内外关于电弧电压测试研究的也比较少。八十年代，西安高压电器研究所对此进行过研究，当时断路器的主要产品为油断路器，其电弧电压较高，针对当时的油断路器的特点，西安高压电器研究所研制出一套由低阻分压器和光线示波器组成的电弧电压测试系统，用于测量油断路器合分闸过程中产生的电弧电压。近年来，真空断路器和断路器广泛应用于电力系统，相比油断路器，其电弧电压较小。低阻分压器对于较小的电压，影响回路的等效性。光线示波器的核心部件为振子，对应不同的信号必须采用不同的振子才能准确进行测量，因此，这套系统很难对真空断路器和断路器进行准确测量。21世纪初，西安交通大学建立了一套单频振荡回路，在此基础上对12”，630八，触头开距为10臟的真空断路器的真空电弧电压特性进行了研究，单频振荡回路无法模拟开断短路电流的情况，只能用来对额定电流下的电压特性进行研究。针对上述情况，西安高压电器研究所设计了一套大容量合成试验回路中40.5^?252 ”高压断路器电弧电压测试系统，测试系统的开断电流波形与电弧电压波形的测量并不是由一个测试系统来完成的，测量得到的开断电流波形和电弧电压波形不同步，从而无法准确地计算出燃弧时间。现在广泛使用的电弧电压较低的12”真空断路器弧压的测试研究工作却长期处于空白。因此，真空断路器电弧电压测试的理论与技术还需进一步完善。
[0003]真空断路器的电弧电压难于测量，主要在于以下几个方面:(1)大容量试验试验电压12”，试验电流2?50“，需要测量的电弧电压信号仅为几十伏，处于高电压强电流试验环境，测试现场电磁干扰非常大，影响信号传输的可靠性。(2)在测试接线时，尤其是短路试验电流达到40?50“无法排除导电回路压降对测试结果的影响，测量系统的采样直接影响测量结果准确性。(3)工业上常用的分压器无法满足电弧电压的测试要求，需特制高指标的分压器才能实现对电弧电压波形的测量。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有电弧电压测试装置存在的问题，本发明提供一种12”真空断路器电弧电压测试装置及测试方法，目的是准确测试电弧电压波形，为建立电弧物理模型提供技术手段。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种12”真空断路器电弧电压测试装置，包括有:12”真空断路器、大容量12”试验电源、分压器八、分压器8、限压保护装置、隔离放大器、信号处理装置、光纤传输系统前端、光纤传输系统末端和计算机，计算机通过串口旧232通讯控制动态程序控制器，所述的大容量12”试验电源与12”真空断路器进线端连接，12”真空断路器出线端接地；12”真空断路器进线端接分压器八，出线端接分压器8，分压器八和分压器8 二次输出连接限压保护装置，限压保护装置输出连接隔离放大器，隔离放大器输出进入信号处理装置，信号处理装置连接光纤传输系统前端，光纤传输系统前端连接光纤传输系统末端，光纤传输系统末端与计算机双向通信。
[0006]所述的信号处理装置由单片机集成电路、电源模块和蓄电池组成。
[0007]所述的光纤传输系统末端通过83-485、83-485转83-232转换器与计算机实现双向通信。
[0008]一种12”真空断路器电弧电压测试装置的测试方法，包括以下步骤:
12”真空断路器处于合闸位置，动态程序控制器对大容量12”试验电源断路器发出“合闸”指令使其合闸，这样试验回路中有短路电流1通过，动态程序控制器对12”真空断路器发出“分闸”指令使其分闸，这时电压信号通过分压器八、分压器8进行分压，分压器二次输出的电压信号传输到限压保护装置限幅，从而保留?IV的电压信号，然后经隔离放大器7进行隔离放大，使其变为-107?107的电压信号，这样信号处理装置可以接收并进行数据处理，计算得到电弧电压信号在装置内部经模数转换后以数字信号输出，数字信号经过光纤传输系统前端的电光转换作用，将数字信号转换成为光信号。光信号通过光纤传输到光纤传输系统末端，经电光转换后变为数字信号，数字信号通过旧-485、旧-485转旧-232转换器最后将此信号传输给计算机。
[0009]本发明所具有的优点及有益效果是:
(1)本发明中的限压保护装置、隔离放大器、信号处理装置和光纤传输系统做成一体，封闭在￡1(:(电磁兼容)的外壳中，其前端直接将模拟量信号转换为数字信号，其末端利用光纤传输将数字信号直接通过一个旧-485转旧-232转换器传输到采计算机上，有效地抑制了强电磁场的干扰，确保了测试信号在传输过程中的可靠性，并提高了测试系统的安全性。
[0010](2)本发明采用差分式数据采集方式，即直接将分压器的测量点放于断路器断口两侧进行数据采集，然后在信号处理装置进行差分计算，最大限度地减小导电回路压降对测试结果的影响，提高了信号采集的准确性。
[0011](3)本发明可以准确测量电弧电压波形，通过测试波形可以判断起弧点和熄弧点的位置，其性能完全可以达到工业测试上的要求。
[0012](4)本发明采用的12”真空断路器电弧电压测试方法，填补了国内大容量试验室12”真空断路器电弧电压测试技术的空白，补充和丰富了电弧电压测试理论，同时也为其他高电压、大电流试验的数据采集提供技术手段。
[0013](5)本发明方法对12”真空断路器电弧电压波形的测量，结合真空断路器的合分闸线圈电流信号和短路试验电流信号，从而准确地计算出分闸时间和燃弧时间，为客户提供更加丰富的、优质准确的试验数据，更好地服务于客户，增强试验室的市场竞争力。
[0014](6)本发明方法对分压器分压比的选取进行了计算分析，并提出了分压器分压比倒数之差不能超过10—5的特殊技术指标，选取分压器分压比为100:1，试验结果表明系统有很强的抗共模干扰能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明装置结构示意图。
[0016]图中:12”真空断路器1 ；动态程序控制器2 ；大容量12”试验电源3 ；分压器八4 ；分压器85 ；限压保护装置6 ；隔离放大器7 ；信号处理装置8 ；光纤传输系统前端9 ；光纤传输系统末端10 ；计算机11。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
[0018]如图1所示，本发明一种12”真空断路器电弧电压测试装置，包括有:12”真空断路器1、大容量12”试验电源3、分压器八4、分压器85、限压保护装置6、隔离放大器7、信号处理装置8、光纤传输系统前端9、光纤传输系统末端10和计算机11，计算机11通过尺3232串口与动态程序控制器2连接，所述的大容量12”试验电源3与12”真空断路器1进线端连接，12”真空断路器1出线端接地；12”真空断路器1进线端接分压器八4，出线端接分压器85，分压器八4和分压器85 二次输出连接限压保护装置6，限压保护装置6输出连接隔离放大器7，隔离放大器7输出进入信号处理装置8，信号处理装置8连接光纤传输系统前端9，光纤传输系统前端9连接光纤传输系统末端10，光纤传输系统末端10与计算机11双向通信。计算机11通过串行通讯接口旧232与动态程序控制器2连接并发出时序控制指令，动态程序控制器2输出控制三极管导通控制12”真空断路器1合分闸线圈回路和大容量12”试验电源3断路器合分闸线圈回路。
[0019]所述的限压保护装置、隔离放大器、信号处理装置和光纤传输系统做成一体，封闭在￡1(:(电磁兼容)的外壳中。
[0020]所述的信号处理装置8由单片机集成电路、电源模块和蓄电池组成。
[0021]所述的光纤传输系统末端10通过83-485、1？8~485转83-232转换器与计算机11实现双向通信。
[0022]一种12”真空断路器电弧电压测试装置的测试方法包括以下步骤:
12”真空断路器1处于合闸位置，动态程序控制器2对大容量12”试验电源3断路器发出“合闸”指令使其合闸，这样试验回路中有短路电流1通过，动态程序控制器2对12”真空断路器1发出“分闸”指令使其分闸，这时电压信号通过分压器八4、分压器85进行分压，本发明对分压器分压比的选取进行了计算分析，分压器分压比倒数之差不能超过10—5，选取分压器分压比为100:1。分压器二次输出的电压信号传输到限压保护装置6限幅，从而保留-17?IV的电压信号，然后经隔离放大器7进行隔离放大，使其变为-107?107的电压信号，这样信号处理装置8可以接收并进行数据处理，计算得到电弧电压信号在装置内部经模数转换后以数字信号输出，数字信号经过光纤传输系统前端9的电光转换作用，将数字信号转换成为光信号，光信号通过光纤传输到光纤传输系统末端10，经电光转换后变为数字信号，数字信号通过1^-48533-485转83-232转换器最后将此信号传输给计算机11，由电弧电压测试软件将测得信号以曲线的形式直观地显示在计算机屏幕上，由电弧电压测试软件将测得信号以曲线的形式直观地显示在计算机屏幕上。
[0023]本发明采用差分式数据采集方式，即直接将分压器的测量点放于断路器断口两侧进行数据采集，然后在信号处理装置进行差分计算。
【权利要求】
1.一种12kV真空断路器电弧电压测试装置，其特征在于包括有:12kV真空断路器、大容量12kV试验电源、分压器A、分压器B、限压保护装置、隔离放大器、信号处理装置、光纤传输系统前端、光纤传输系统末端和计算机，计算机通过RS232串口与动态程序控制器2连接，所述的大容量12kV试验电源与12kV真空断路器进线端连接，12kV真空断路器出线端接地；12kV真空断路器进线端接分压器A，出线端接分压器B，分压器A和分压器B 二次输出连接限压保护装置，限压保护装置输出连接隔离放大器，隔离放大器输出进入信号处理装置，信号处理装置连接光纤传输系统前端，光纤传输系统前端连接光纤传输系统末端，光纤传输系统末端与计算机双向通信。
2.根据权利要求1所述的一种12kV真空断路器电弧电压测试装置，其特征在于所述的信号处理装置由单片机集成电路、电源模块和蓄电池组成。
3.根据权利要求1所述的一种12kV真空断路器电弧电压测试装置，其特征在于所述的光纤传输系统末端通过RS-485、RS-485转RS-232转换器与计算机实现双向通信。
4.一种12kV真空断路器电弧电压测试装置的测试方法，其特征在于包括以下步骤: 12kV真空断路器处于合闸位置，动态程序控制器对大容量12kV试验电源断路器发出“合闸”指令使其合闸，这样试验回路中有短路电流i通过，动态程序控制器对12kV真空断路器发出“分闸”指令使其分闸，这时电压信号通过分压器A、分压器B进行分压，分压器二次输出的电压信号传输到限压保护装置限幅，从而保留-1V?IV的电压信号，然后经隔离放大器进行隔离放大，使其变为-1OV?1V的电压信号，信号处理装置接收并进行数据处理，计算得到电弧电压信号在装置内部经模数转换后以数字信号输出，数字信号经过光纤传输系统前端的电光转换作用，将数字信号转换成为光信号，光信号通过光纤传输到光纤传输系统末端，经电光转换后变为数字信号，数字信号通过RS-485、RS-485转RS-232转换器最后将此信号传输给计算机。
【文档编号】G01R19/00GK104391246SQ201410686061
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】郎福成, 李胜辉, 张建华, 杨书国 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 锦州华光玻璃开关管有限公司