附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统方法与流程

本发明属于低压交流开关试验技术领域，特别涉及一种附加电源法低压电器开关通断试验检验系统及功率因数测试技术。

背景技术：

功率因数是正弦波交流试验电路电源的空载电压与试验电流之间夹角的余弦值。在低压交流开关通断试验检验过程中，功率因数是试验顺利进行的必要条件，国家标准gb/t14048.1“低压开关设备和控制设备”中对通断试验检验过程的功率因数具有明确的要求。通常功率因数测试采用试验回路直接接入低功率因数表或电压表、电流表和低功率因数功率表，在通电过程直接测量功率因数。但上述方法通电时间较长，受限于负载阻抗和连接导线发热，所以不适合低压交流开关通断试验检验过程功率因数测量。

技术实现要素：

发明目的：发明提供一种附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统方法,其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：发明是通过以下技术方案实现的：

附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统，该系统包括试验变压器、附加电源、附加电阻、附加电感、转换开关、前级电阻、前级电感、试品、陪试开关、临时短接线、短接接触器、后级电阻、后级电感、电压测量模块、电流测量模块、数据采集模块、操作台、工业计算机、打印机、接地端子、高压开关和低功率因数表；其中试验变压器的输出端经过高压开关与转换开关的转换选择侧的一端相连接，附加电源的输出端经过附加电阻、附加电感后与转换开关的双向选择侧的另一端相连接，转换开关的另一侧经过前级电阻和前级电感后与试品的一端相连接，试品的另一端与陪试开关的一端相连接，低功率因数表的测量端与试品及陪试开关之间的试验线路相连接，低功率因数表的信号输出端与数据采集模块的信号输入端口相连接，陪试开关的另一端经过后级电阻、后级电感后与接地端子相连接，临时短接线和短接接触器组成的串联支路的两端分别与试品的两端相连接，电压测量模块的测试端分别与两相支路及试品的两端相连接，电压测量模块的输出端与数据采集模块的信号输出端相连接，后级电感与接地端子之间导线穿过电流测量模块的测量端，电流测量模块的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与工业计算机的通讯端子相连接，工业计算机的usb接口与打印机相连接。

转换开关的另一侧还经过前级电阻、前级电感、临时短接线与短接接触器的一端相连接，短接接触器的另一端与陪试开关的一端相连接，电压测量模块的测试端分别与三相支路及低功率因数表的两端相连接，功率因数测量时在低电压供电情况下测试试验线路的功率因数，附加电阻和附加电抗用于等效电网阻抗，提高功率因数的测量精度。

电压测量模块的测试端与试品的两端通过临时夹紧装置连接，该临时夹紧装置包括支撑盒、上v形支撑卡、下v形支撑卡和调整螺杆；在支撑盒的两端设置有限位滑道，限位滑道为沿支撑盒长度方向设置的条形滑道；

上v形支撑卡包括上卡臂和上随动臂，上卡臂和上随动臂通过扭簧连接形成v形结构；下v形支撑卡包括下卡臂和下随动臂，下卡臂和下随动臂通过另一个扭簧连接形成v形结构；两个扭簧均套在移动滚筒上，移动滚筒的中心设置有滚动轴，滚动轴的两端伸进限位滑道内并在使用时沿限位滑道移动；

上随动臂与下随动臂通过活动轴活动连接，活动轴连接带有螺纹的拉动杆，拉动杆沿与限位滑道垂直的方向穿过支撑盒并通过螺纹与支撑盒螺纹配合；

在上卡臂的上端设置有用于在垂直方向压住连接位置的垂直固定压片。

垂直固定压片为能相对于上卡臂做上下移动的结构，在固定压片的立杆上套有压紧弹簧。

利用上述的附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统所实施的功率因数测试方法，其特征在于：

附加电源法低压交流开关通断试验过程描述：

（1）检查试品外观结构和铭牌，将试品与试验系统相连接，根据试品电流和功率因数初步调节阻抗值；

（2）调整转换开关到附加电源侧，操作台发送功率因数测试指令，闭合短接接触器和陪试开关，测试试验线路功率因数，与试验要求功率因数进行对比，若功率因数不满足调整电感与电阻的组合方式，直到功率因数满足需求为止。

（3）调整转换开关到试验电源，操作台发送通断实验开始指令，根据试验类型和控制逻辑，闭合试品、陪试开关或陪试开关、试品及分断试品、陪试开关或陪试开关、试品，进行通断试验操作。

（4）电压测量模块和电流测量模块采集试验系统电压、电流信号经过处理后发送给工业计算机，计算机对电压电流信号进行计算，并在显示器上显示出来。

（5）观察试验后试品的出头是否有损伤和熔焊，然后进行通断试验后的耐压试验验证试品的介电性能是否满足要求。

优点效果：本发明附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统方法，其利用dsp和avr单片机双处理器的数据处理能力，实现对电力企业电网功率因数自动化调节。该专利基于瞬态变量测量理论，能够在电网电压零点处对投入补偿装置、电流零点处切除补偿装置，抑制补偿装置投切产生的涌流。本专利具有结构简单、补偿速度快、实时性好等优点，能够很好的改善电网质量，节约企业运行成本，提高经济效益。

附图说明：

图1是附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统线路图；

图2是附加电源法功率因数测试试验线路图；

图3低压电器开关通断试验检验线路图；

图4为临时夹紧装置结构图。

1、试验变压器；2、附加电源；3、附加电阻；4、附加电感；5、转换开关；6、前级电阻；7、前级电感；8、试品；9、陪试开关；10、临时短接线；11、短接接触器；12、后级电阻；13、后级电感；14、电压测量模块；15、电流测量模块；16、数据采集模块；17、操作台；18、工业计算机；19、打印机；20、接地端子；21、高压开关。

具体实施方式：

如图1所示，发明提供一种附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统方法，结构图如图1所示，系统包括试验变压器1、附加电源2、附加电阻3、附加电感4、转换开关5、前级电阻6、前级电感7、试品8、陪试开关9、临时短接线10、短接接触器11、后级电阻12、后级电感13、电压测量模块14、电流测量模块15、数据采集模块16、操作台17、工业计算机18、打印机19、接地端子20、高压开关21、低功率因数表22，其中试验变压器1的输出端经过高压开关21与转换开关5的转换选择侧的一端相连接，附加电源2的输出端经过附加电阻3、附加电感4后与转换开关5的双向选择侧的另一端相连接，转换开关5的另一端经过前级电阻6、前级电感7与试品8的一端相连接，试品8的另一端与陪试开关9的一端相连接，低功率因数表22的测量端与试品8及陪试开关9之间的试验线路相连接，低功率因数表22的信号输出端与数据采集模块16的信号输入端口相连接，陪试开关9的另一端经过后级电阻12、后级电感13后与接地端子20相连接，临时短接线10、短接接触器11组成的串联支路的两端分别与试品8的两端相连接，电压测量模块14的测试端分别于两相支路及试品8的两端相连接，电压测量模块14的输出端与数据采集模块16的信号输出端相连接，后级电感13与接地端子20之间导线穿过电流测量模块15的测量端，电流测量模块15的输出端与数据采集模块16的输入端相连接，数据采集模块16的输出端与工业计算机18的通讯端子相连接，工业计算机18的usb接口与打印机19相连接。

附加电源法低压交流开关通断试验功率因数测试系统线路图如图2所示，试验线路主要包括附加电源2、附加电阻3、附加电抗4、转换开关5、前级电阻6、前级电感7、电压测量模块14、短接导线10、短接接触器11、陪试开关9、后级电阻12、后级电感13、电流测量模块15、低功率因数表22及接地端子20，其中附加电源2的输出端经过附加电阻3、附加电感4后与转换开关5的双向选择侧的另一端相连接，转换开关5的另一端经过前级电阻6、前级电感7、临时短接线10与短接接触器11的一端相连接，短接接触器11的另一端与陪试开关9的一端相连接，陪试开关9的另一端经过后级电阻12、后级电感13后与接地端子20相连接，电压测量模块14的测试端分别于三相支路及低功率因数表22的两端相连接，接地端子20之间导线穿过电流测量模块15的测量端。功率因数测量时在低电压供电情况下测试试验线路的功率因数，附加电阻r0和附加电抗l0用于等效电网阻抗，提高功率因数的测量精度。

附加电源法低压交流开关通断试验系统线路图如图3所示，试验线路包括试验变压器1、高压开关21、转换开关5、前级电阻6、前级电感7、电压测量模块14、试品8、陪试开关9、后级电阻12、后级电感13、电流测量模块15及接地端子20，其中试验变压器1的输出端经过高压开关21与转换开关5的转换选择侧的一端相连接，转换开关5的另一端经过前级电阻6、前级电感7与试品8的一端相连接，试品8的另一端与陪试开关9的一端相连接，陪试开关9的另一端经过后级电阻12、后级电感13后与接地端子20相连接，电压测量模块14的测试端分别于两相支路及试品8的两端相连接，后级电感13与接地端子20之间导线穿过电流测量模块15的测量端。

电压测量模块14的测试端与试品8的两端通过临时夹紧装置连接，该临时夹紧装置包括支撑盒111、上v形支撑卡、下v形支撑卡和调整螺杆888；在支撑盒111的两端设置有限位滑道666，限位滑道666为沿支撑盒111长度方向设置的条形滑道；

上v形支撑卡包括上卡臂333和上随动臂333-1，上卡臂333和上随动臂333-1通过扭簧连接形成v形结构；下v形支撑卡包括下卡臂222和下随动臂222-1，下卡臂222和下随动臂222-1通过另一个扭簧444连接形成v形结构；两个扭簧均套在移动滚筒上，移动滚筒的中心设置有滚动轴555，滚动轴555的两端伸进限位滑道666内并在使用时沿限位滑道666移动；

上随动臂333-1与下随动臂222-1通过活动轴777活动连接，活动轴777连接带有螺纹999的拉动杆888，拉动杆888沿与限位滑道666垂直的方向穿过支撑盒111并通过螺纹999与支撑盒111螺纹配合；

在上卡臂333的上端设置有用于在垂直方向压住连接位置的垂直固定压片000。

垂直固定压片000为能相对于上卡臂333做上下移动的结构，在固定压片000的立杆上套有压紧弹簧001。

该临时夹紧装置使用时，将拉动杆888向内旋拧（也就是图中的右上方向），使得上卡臂333与下卡臂222之间向外张开，然后将上卡臂333与下卡臂222分别置于被测装置的上表面和下表面，将传感器置于垂直固定压片000底部，然后反向旋拧动杆888，使得上卡臂333与下卡臂222之间向内收拢并逐渐夹紧被测物，使得传感器与被测物紧密接触完成操作，卸下或更换传感器时重复旋拧拉动杆888的动作即可。

压紧弹簧001保证压紧的弹性，使得压住连接处时形成软性压紧，一方面可以防止硬性压紧对构件的损坏，另一方面使得压紧更加紧密，防止由于卡臂的松动带来的脱落问题。

附加电源法低压交流开关通断试验过程描述：

（1）检查试品外观结构和铭牌，将试品与试验系统相连接，根据试品电流和功率因数初步调节阻抗值；

（2）调整转换开关到附加电源侧，操作台发送功率因数测试指令，闭合短接接触器和陪试开关，测试试验线路功率因数，与试验要求功率因数进行对比，若功率因数不满足调整电感与电阻的组合方式，直到功率因数满足需求为止。

（3）调整转换开关到试验电源，操作台发送通断实验开始指令，根据试验类型和控制逻辑，闭合试品、陪试开关或陪试开关、试品及分断试品、陪试开关或陪试开关、试品，进行通断试验操作。

（4）电压测量模块和电流测量模块采集试验系统电压、电流信号经过处理后发送给工业计算机，计算机对电压电流信号进行计算，并在显示器上显示出来。

（5）观察试验后试品的出头是否有损伤和熔焊，然后进行通断试验后的耐压试验验证试品的介电性能是否满足要求。