一种变电站直流电源系统空气开关级差配合校验装置的制作方法

本实用新型属于级差检测设备领域，具体涉及一种变电站直流电源系统空气开关级差配合校验装置。

背景技术：

直流电源系统中保护元件级差配合是否合理，主要是指在短路情况下，串联在同一个支路的保护元件是否能选择性地将短路故障快速\准确地从系统中切除，确保将故障缩小到最小范围。断路器的短路保护脱扣器动作与否，与流经断路器的短路电流大小有密切的关系，一旦在断路器的脱扣线圈中产生足以使铁心动作的磁场，断路器动作将不可返回。因此，要保证直流系统中保护元件的级差配合满足要求，首先，必须明确直流电源系统相关各点的短路电流值，保证断路器短路故障时既不拒动，也不误动，更不能越级。直流电源系统短路电流的计算所涉及的相关参数复杂，不确定因素诸多，尤其是各个断路器厂家断路器的限流系数提供的不完全，导致目前各设计院、成套厂或运行单位均难以精确计算出各有关短路点的实际短路电流值，给断路器的选择和级差配合以及断路器灵敏度系数计算校验带来相当大的困难。

空气开关也就是空气断路器，主要于电路发生过载和短路等情况时自动分断电路，是低压交直流配电系统的重要保护元件，具有过载反时限动作断开和短路快速切除的保护功能。

目前的测试校验仪器的设计思路为，对现场的空气开关进行改接线，使上下级之间的空气开关形成串联，即所有空气开关通过电流相等，此时分别通入不同大小的电流，再逐级检查不同级别空气开关的分断情况，从而检查是否有越级断路的情况出现。现有仪器检测时空气开关的分断状态需要人工进行查验，实际中变电站的各级空气开关安装位置相距较远，并且变电站环境嘈杂，人工沟通检查结果使得整个校验过程费时费力，因此，如何实现空气开关通断结果的自动上传，成为了亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种变电站直流电源系统空气开关级差配合校验装置，能够借助振动传感器采集到空气开关切断瞬间的振动，并将该信号作为指示信息传输到控制器，从而实现了由控制器感知空气开关切断的情况，从而较少了人员巡检校验所造成的效率低下的问题，保证了校验工作的顺利完成。

本实用新型采用的具体技术方案是：

一种变电站直流电源系统空气开关级差配合校验装置，包括控制器、连接在控制器上的电流检测电路，所述的电流检测电路包括电流传感器及连接在电流传感器与控制器之间的放大电路，所述的控制器还连接有分断开关，所述的控制器信号连接有振动传感器，所述的控制器还电连接有指示单元，所述的指示单元包括并联设置的三组发光二极管，所述的发光二极管的阳极端串联限流电阻后连接直流电源正极，所述的发光二极管负极端与控制器电连接。

所述的放大电路包括运放芯片、串联在运放芯片反向端与电源地之间的电阻R1、串联在运放芯片反向端与运放芯片输出端之间的电阻R2，所述的电阻R2并联有调节电阻回路，所述的调节电阻回路上串联设置有继电器及电阻R3，所述的继电器的控制端与控制器电连接。

所述的振动传感器连接有无线发射装置，所述的控制器还连接有无线接收装置，所述的振动传感器与控制器借助该无线发射、接收装置形成基于无线传输的信号连接。

所述的指示单元还包括蜂鸣器，所述的蜂鸣器串接在直流电源正极与控制器之间，所述的蜂鸣器还串联连接有选择开关。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用将振动传感器与待测空气开关的壳体固定的方式，采集到空气开关触电断开瞬间的振动，并将该振动的信息作为待测空气开关切断的标志，经过控制器进行处理后，通过指示单元进行显示，采用该方案，省去了人员巡查空气开关切断情况的工作步骤，避免了因变电站环境嘈杂导致人员交流不畅导致、沟通时间延长甚至沟通结果错误的情况发生，提高了校验的效率和准确性。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的放大电路的示意图；

图3为指示单元与控制器连接的原理图；

附图中，1、控制器，2、电流传感器，3、分断开关，4、运放芯片，5、继电器，6、振动传感器，7、指示单元，701、发光二极管，702、蜂鸣器，8、无线发射装置，9、无线接收装置，10、选择开关。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明：

具体实施例1，如图1、图3所示本实用新型为一种变电站直流电源系统空气开关级差配合校验装置，包括控制器1、连接在控制器1上的电流检测电路，所述的电流检测电路包括电流传感器2及连接在电流传感器2与控制器1之间的放大电路，所述的控制器1还连接有分断开关3，所述的控制器1信号连接有振动传感器6，所述的控制器1还电连接有指示单元7，所述的指示单元7包括并联设置的三组发光二极管701，所述的发光二极管701的阳极端串联限流电阻后连接直流电源正极，所述的发光二极管701负极端与控制器1电连接，限流电阻限制经过发光二极管701的电流，避免因电流过大导致发光二极管701损坏的情况出现。本实用新型的校验原理是借助对现场空气开关的连线改造，将空气开关形成串联形成测试主回路，并将测试主回路接入可调式直流电源(该直流电源提供校验所需的各级跳闸电流)，借助分断开关(分断开关采用IGBT模块控制测试主回路通断，不拉弧、无明火、速度快，安全可靠)控制测试主回路通断，使得各级空气开关通入相同的跳闸电流，校验人员根据电流大小不同及跳闸空气开关的层级，判断各级空气开关的极差配合是否正确。

本实用新型采用粘接剂或螺栓固定的方式将振动传感器6固定到待测空气开关的外壳上或者空气开关所安装的导轨上，优选为空气开关的外壳，根据空气开关的原理，当空气开关的触点断开时，由于弹簧机构的拉动，空气开关会出现较大振动，而这个振动信号也是空气开关分断的标志，因此借助振动传感器6将这个振动信号采集到控制器1，就能为控制器1提供对应空气开关的分断情况数据，因此，使用时逐级对使用在空气开关的振动传感器6进行编号，如两级空气开关的电路结构中，分别编号1#振动传感器，2#振动传感器，当供给电流A1(达到1#振动传感器所对应的空气开关跳闸级别)，此时对应1#振动传感器获取到该级空气开关的分断振动信号，此时为正确的极差配合情况；当上述参数不变，而2#振动传感器所对应的空气开关越级跳闸时，控制器1借助2#振动传感器传来的信号，并根据工作人员预设的参数，通过指示单元7的发光二极管701提示存在故障，整体校验过程通过振动传感器6与控制器1的信号传输完成，避免了人员巡检及交流导致的效率低下、信息传输不准确的问题，提高了校验的效率和准确性。

进一步的，控制器1为基于单片机的控制器，单片机作为电源输出对其管脚和单片机的质量都要求较高，因此采用发光二极管701负极端接入单片机管脚，当单片机管脚输出高电平时，发光二极管701不发光，当单片机管脚输出低电平时，发光二极管701正常工作，发光二极管701设置有三组，分别为

1、振动指示灯，直观反映是否检测到振动，检测到振动则亮；

2、电流指示灯，直观反映是否对空气开关通入了电流以出发其断路保护，有电流则亮；

3、状态指示灯，越级分断则亮。

单片机接收到振动传感器发出的振动信号，经过信号放大电路放大后，使单片机接收到振动引起的电平变化，此时，单片机根据预设程序点亮对应指示灯，给校验人员直观的指示。

具体实施例2，本实用新型采用改进后的放大电路对经过电流传感器采样后的信号进行处理，最大程度上保证了较好的量程适应范围，能减少量程适配造成的成本，能够根据采样到的传感器数据，借助控制器自动实现量程的调节，减少人工干预，方便使用。具体的所述的放大电路包括运放芯片4、串联在运放芯片4反向端与电源地之间的电阻R1、串联在运放芯片4反向端与运放芯片4输出端之间的电阻R2，所述的电阻R2并联有调节电阻回路，所述的调节电阻回路上串联设置有继电器5及电阻R3，所述的继电器5的控制端与控制器1电连接。本实用新型新增了可调节的放大电路，借助运放芯片4所具有的特征，即：

输出电压＝输入电压*(R2/R1)

借助增设的调节电阻回路将电阻R3与电阻R2并联，从而得到修正后的运放芯片4的计算公式：

输出电压＝输入电压*{[R2*R3/(R2+R3)]/R1}，经过计算最终使得放大电路的放大倍数增加，并通过上述公式计算得到最终放大倍数，进一步的，为了方便调节，所述的电阻R3采用可调电位器，在出厂后由使用人员根据使用情况进行调节，最大程度保证使用的安全可靠。

本实用新型还包括有可调式直流电源，用于在现场为线路改造成检测状态的多组空气开关进行电源供给，但是，由于空气开关及其他设备存在的能量损耗，因此需要借助本实用新型的电流传感器进行检测，以保证检测的准确性。

如中国专利201220022703.0所公开的电路结构中，仅采用可调电位器，不支持在线调节，而直流电的危险性大于交流电，避免人员接触的在线调节，更加符合当今趋势。因此本实用新型借助控制器1集成成熟算法检测量程变化，当发生量程过小时，接入调节，降低量程范围，从而保证电流检测的精确性。

具体实施例3，作为本实用新型的进一步改进，所述的振动传感器6连接有无线发射装置8，所述的控制器1还连接有无线接收装置9，所述的振动传感器6与控制器1借助该无线发射、接收装置形成基于无线传输的信号连接。采用无线连接的方式将振动传感器6与控制器1连接，方便人员安装及布线。

进一步的，所述的指示单元7还包括蜂鸣器702，所述的蜂鸣器702串接在直流电源正极与控制器1之间，所述的蜂鸣器702还串联连接有选择开关10。当环境嘈杂或照明情况不理想时，借助选择开关10将蜂鸣器702接入到控制器1中，借助控制器1的管脚产生电平变化使蜂鸣器702发声，从而方便人员获知校验情况，如当检测到越级跳闸时，蜂鸣器702常鸣。从而克服因环境问题导致校验信息难以读取的问题，提高了校验装置的实用性。