一种低压断路器触头检测装置和方法与流程

本发明涉及断路器检测领域，尤其涉及一种低压断路器触头检测装置和方法。

背景技术：

低压断路器的电气寿命与断路器的触头息息相关。当触头系统出现烧损时，造成断路器接触电阻增加，断路器的温升升高，分断能力下降。从而给设备运行带来风险。但断路器的触头寿命随着分断次数增加而不断减少，因此需要一种能够在线监测断路器的触头寿命的方法来评估断路器的电气寿命。有效预防因此类问题引起的故障。

现有的低压断路器触头寿命多通过对断路器的跳闸的分断次数与分断时电流来实现电磨损的统计数据分析进行评估，此种方式准确性较低，只能作为一个大致参考，不能准确评估断路器的触头寿命状态。

申请号为201811008454.8的专利文献公开了一种高精度断路器触头磨损率在线检测方法，需要测定周围的环境温度以及电流，并根据开关次数计算触头的磨损率，可以解决部分问题，但是需要的考量的参数很多，同时计算相对复杂，且磨损率也是计算得到，准确性受型号和材料等限制。

因此，本领域存在不足，亟需解决上述问题和不足。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种低压断路器触头检测装置和方法，用于解决低压断路器触头的寿命不能精准测量的问题，能够有效、准确的实现检测，并评估触头的寿命。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种低压断路器触头检测装置，包括触头、与所述触头串联的基准电阻、压差检测器、滤波器、模数转换器、电流互感器和控制器；

所述压差检测器用于检测所述触头和所述基准电阻两端的电压差，与所述滤波器连接；

所述滤波器与所述模数转换器连接，所述模数转换器与所述控制器连接；所述电流互感器与所述模数转换器连接。

优选的所述的低压断路器触头检测装置，所述差压检测器包括分压器和放大器。

优选的所述的低压断路器触头检测装置，所述分压器包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻分别连接在所述出头的两端，所述第二分压电阻和所述第三分压电阻分别连接在所述基准电阻的两端。

优选的所述的低压断路器触头检测装置，所述放大器为运算放大器，所述第一分压电阻和所述第三分压电阻的另一端分别与所述运算放大器的输入端的负极连接；所述第二分压电阻的另一端与所述运算放大器的输入端的正极连接。

优选的所述的低压断路器触头检测装置，所述滤波器包括铝箔电阻和和滤波电容，所述滤波电阻的一端与所述放大器连接，另一端分别与所述滤波电容、所述模数转换器连接；所述滤波电容的另一端接地。

优选的所述的低压断路器触头检测装置，所述第一分压电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻的阻值之间具有以下关系：

r1:r2:r3＝2:1:2；

其中，r1为所述第一分压电阻的阻值；r2为所述第二分压电阻的阻值；r3为所述第三分压电阻的阻值。

优选的所述的低压断路器触头检测装置，所述基准电阻的阻值和所述触头的初始阻值相等。

优选的所述的低压断路器触头检测装置，所述控制器型号为单片机，所述单片机的信号为r5f100。

一种用于所述的检测装置的低压断路器触头检测方法，包括步骤：

s1、所述压差检测器检测所述触头两端和所述基准电阻两端的电压差，经过滤波后，经过所述模数转换器转换成数字信号输送到所述控制器中；

s2、所述电流互感器将检测的即时电流数据发送到所述模数转换器中，转换成数字信号输送到所述控制器，对触头的增长阻值进行计算。

优选的所述的低压断路器触头检测方法，还包括步骤：

s3、根据所述增长阻值，与触头极限电阻值进行比较，判断所述触头的寿命。

相较于现有技术，本发明提供的一种低压断路器触头检测装置和方法，本装置在内置一个基准电阻，在使用过程中，通过计算触头和基准电阻两端的电压差值，并实时检测即时电流进而计算触头，实现触头增长的实时检测，高效准确，是本领域的极大进步。

附图说明

图1是本发明提供的低压断路器触头检测装置的结构框图；

图2是本发明提供的低压断路器触头检测装置的结构图；

图3是本发明提供的低压断路器触头检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-3，本发明提供一种低压断路器触头检测装置，包括触头1、与所述触头1串联的基准电阻2、压差检测器3、滤波器4、模数转换器5、电流互感器6和控制器7；

所述压差检测器3用于检测所述触头1和所述基准电阻2两端的电压差，与所述滤波器4连接；

所述滤波器4与所述模数转换器5连接，所述模数转换器5与所述控制器7连接；所述电流互感器6与所述模数转换器5连接。

相应的，本发明还提供了一种用所述的检测装置的低压断路器触头检测方法，包括步骤：

s1、所述压差检测器3检测所述触头1两端和所述基准电阻2两端的电压差，经过滤波后，经过所述模数转换器转换成数字信号输送到所述控制器7中；

s2、所述电流互感器6将检测的即时电流数据发送到所述模数转换器5中，转换成数字信号输送到所述控制器7，对触头1的增长阻值进行计算。

具体的，由于断路器通过的额定电流大，一般为几百到几千安培，因此为保证断路器发热小，其触头的电阻非常小，一般为微欧级，因此采用常规的直接测量断路器触头的方法无法实行。因此通过加入基准电阻的方式来实现，通过对比方法与基准电阻的阻值来实现对断路器触头电阻的测量。所述触头1和所述基准电阻2均串入断路器的一次回路内，由于断路器痛的额定电流一般为几百或几千安培，在使用中，所述断路器触头1的使用次数会造成自身的电阻增加，而此时因为电阻的增加，其发热功率根据公式：p＝i²*r(p为触头1的发热功率，i为触头1上通过的电流，r为触头1的电阻值)也会迅速增加，若断路器接触电阻太大，将导致发热功率加大，若断路器长期异常发热，将导致断路器温度持续升高，从而使元件损坏，最终烧毁断路器。在断路器的初始阶段，其阻值为微欧，在多次开合闸后，当触头1的阻值增长为毫欧级时，则所述触头1的寿命就到了，如果继续使用，就可能会造成发热功率增大，使触头1可能发生熔断的故障，从而造成危险。

因此，能够简单快速的判断触头1的增长电阻，就可以迅速判断触头1的使用寿命。但是，触头1的电阻测量或者计算并不容易，因为触头1的电阻值为微欧级，所以触头1两端的电压也是很低，测量精度的要求很高，为了快捷有效的测量触头1的增长电阻，本发明在所述触头1所在的线路中串联一个基准电阻2，可以测量所述触头1和所述基准电阻2两端的电压差值信号，再经过滤波器4进行滤波处理后，送入所述模数转换器5中转换成数字信号，同时在使用所述电流互感器6检测到即时电流值，通过控制器7的计算就可以将测量的精度提高，并且实现快速测量。

因断路器的触头1和基准电阻2均出入一次回路中，因此触头1和基准电路在同一时刻一次回路的电流是一样大的。所以两者的电压信号取决于其阻值。

一般情况下，所述触头1两端的电压计算公式为：

uct＝i*rct；

其中，uct为所述触头1两端的电压；rct为所述触头1的电阻值；i为一次回路中的电流。

所述基准电阻2两端的电压计算公式为：

ujz＝i*rjz；

其中，ujz为所述基准电阻2两端的电压；rjz为所述基准电阻2的电阻值；i为一次回路中的电流。

所述触头1和所述基准电阻2两端的电压差值计算公式为：

△u＝uct-ujz；

其中，uct为所述触头1两端的电压；ujz为所述基准电阻2两端的电压；△u为所述触头1和所述基准电阻2之间的电压差值。

作为优选方案，本实施例中，所述差压检测器3包括分压器和放大器32。

作为优选方案，本实施例中，所述分压器包括第一分压电阻311、第二分压电阻312、第三分压电阻313，所述第一分压电阻311和所述第二分压电阻312分别连接在所述出头的两端，所述第二分压电阻312和所述第三分压电阻313分别连接在所述基准电阻2的两端。

作为优选方案，本实施例中，所述放大器32为运算放大器，所述第一分压电阻311和所述第三分压电阻313的另一端分别与所述运算放大器的输入端的负极连接；所述第二分压电阻312的另一端与所述运算放大器的输入端的正极连接。所述运算放大器的信号为ad620。

具体的，采集断路器触头1与基准电阻2两端电压，通过所述第一分压电阻311、所述第二分压电阻312、所述第三分压电阻313进行分压，在分压后接入所述放大器的信号输入端，因此可以比较断路器触头1电压与基准电阻2两端电压差值，并对该差值信号进行放大和调理，在通过所述模数转换器5将所述差值信号转换成数字信号供控制器7进行分析判别，再配合所述电流互感器6检测到的即时电流值，确定断路器触头1的接触电阻。

作为优选方案，本实施例中，所述滤波器4包括滤波电阻41和和滤波电容42，所述滤波电阻41的一端与所述放大器32连接，另一端分别与所述滤波电容42、所述模数转换器5连接；所述滤波电容42的另一端接地，组成低通滤波器4，以滤除高频噪声。

由于其所述触头1和所述基准电阻2的电阻值极小，因此二者两端电压信号很小，因此二者之间的压力差值需要通过放大电路对信号进行放大处理，再经过滤波器4进行滤波处理，以滤除高频噪声，最后送入模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，输送给控制器7。

作为优选方案，本实施例中，所述第一分压电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻的阻值之间具有以下关系：

r1:r2:r3＝2:1:2；

其中，r1为所述第一分压电阻311的阻值；r2为所述第二分压电阻312的阻值；r3为所述第三分压电阻313的阻值。

作为优选方案，本实施例中，所述基准电阻2的阻值和所述触头1的初始阻值相等。

具体的，由于短路器的触头在分闸与合闸时，其电阻的变化由极小变为极大。且一次回路带电，因此需要通过大电阻(兆欧级)对信号进行分压来实现信号范围控制在信号调理模块的电压承受范围内。因此，所述第一/二/三分压电阻的电阻值为兆欧(mω)级，所述分压器由三个分压电阻组成，所述第一/三分压电阻的电阻值取值范围为：20-200mω，所述第二分压电阻的电阻值取值范围为10-100mω。因此，当断路器触头1断开时，其触头1两端电压高达几百伏也不会损坏电路。

所述模数转换器5包括ad转换芯片和外围器件，将电压差值的模拟信号转换为数字信号，所述ad转换芯片具体型号为ad7768。所述控制器7具体型号为r5f100。

当然，本实施例中，检测装置中还包括报警装置，具有显示器和扬声器，根据所述控制器7的指令对外发出故障信息，并提醒即时更换断路器。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。