一种断路器分合闸特性测试方法及系统与流程

本发明涉及变电一次设备测试技术领域，尤其涉及一种断路器分合闸特性测试方法及系统。

背景技术：

近年来电网负荷越来越大，用户对电网运行可靠性的要求也越来越高，这就对电力设备提出了更加严格的要求。断路器作为电力系统中最重要的电力设备之一，既起着切合正常的负荷电流的控制作用，也起着在规定时间内承载、开断和关合异常电流的保护作用。断路器机械特性试验是断路器周期检修的规定项目，但目前存在以下问题：传统的断路器特性测试仪在对断路器进行分合闸时间、同期、速度等机械特性测量时，需要断开断路器两侧接地刀闸，因此需要调度人员许可及变电站运行人员现场操作，给运行人员和调度人员带来了较大工作量，也给检修工作带来了较大的无效检修等待时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种断路器分合闸特性测试方法及系统，利用断路器所在电网侧的待测试电信号即可实现对断路器分合闸特性的自动化识别，可降低变电站运行人员的现场工作量，提高检修工作效率。

为了解决上述问题，本发明提出了一种断路器分合闸特性测试方法，所述方法包括：

采集断路器所在电网侧的待测试电信号；

对所述待测试电信号进行放大处理，并基于设定的参考信号对处理后的待测试电信号进行比较，生成开关驱动信号；

根据所述开关驱动信号的状态对所述断路器的分合闸状态与分合闸时间进行识别与记录。

可选的，所述采集断路器所在电网侧的待测试电信号包括：

利用霍尔电流传感器对所述断路器开关侧的感应电信号进行采集；或，

基于直流双臂电桥对所述断路器两端的回路电阻值进行测试，并将测试所得的回路电阻值转换为待测试电信号输出。

可选的，所述对所述待测试电信号进行放大处理包括：

基于所述待测试电信号的电平状态，利用信号放大器对所述待测试电信号进行电压放大，生成最终的电压比较信号。

可选的，所述基于设定的参考信号对处理后的待测试电信号进行比较，生成开关驱动信号包括：

获取所述电压比较信号的电平状态，并调用参考信号与所述电压比较信号的电平状态相适配的信号比较器对所述电压比较信号进行比较输出，生成开关驱动信号。

可选的，所述根据所述开关驱动信号的状态对所述断路器的分合闸状态与分合闸时间进行识别与记录包括：

利用开关三极管对所述开关驱动信号进行闭合响应，并基于机械特性测试仪对所述开关三极管的闭合时间进行记录，且生成所述断路器已合闸的状态信息。

另外，本发明实施例还提供了一种断路器分合闸特性测试系统，所述系统包括：

采集模块，用于采集断路器所在电网侧的待测试电信号；

处理模块，用于对所述待测试电信号进行放大处理，并基于设定的参考信号对处理后的待测试电信号进行比较，生成开关驱动信号；

识别模块，用于根据所述开关驱动信号的状态对所述断路器的分合闸状态与分合闸时间进行识别与记录。

可选的，所述采集模块用于利用霍尔电流传感器对所述断路器开关侧的感应电信号进行采集；或者基于直流双臂电桥对所述断路器两端的回路电阻值进行测试，并将测试所得的回路电阻值转换为待测试电信号输出。

可选的，所述处理模块用于基于所述待测试电信号的电平状态，利用信号放大器对所述待测试电信号进行电压放大，生成最终的电压比较信号。

可选的，所述处理模块还用于获取所述电压比较信号的电平状态，并调用参考信号与所述电压比较信号的电平状态相适配的信号比较器对所述电压比较信号进行比较输出，生成开关驱动信号。

可选的，所述识别模块用于利用开关三极管对所述开关驱动信号进行闭合响应，并基于机械特性测试仪对所述开关三极管的闭合时间进行记录，且生成所述断路器已合闸的状态信息。

在本发明实施例中，通过对断路器所在电网侧的待测试电信号的分析处理，可实现对断路器分合闸特性的自动化识别，无需变电站运行人员现场断开断路器两侧接地刀闸，有利于机械特性测试仪在适当时刻接入继续执行机械特性试验，可降低变电站运行人员的现场工作量，提高检修工作效率，同时降低工作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的断路器机械特性测量辅助装置的内部电路结构示意图；

图2是本发明实施例中的断路器分合闸特性测试方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中的变电站一次设备接线示意图；

图4是本发明实施例中的断路器分合闸特性测试系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例中的断路器机械特性测量辅助装置的内部电路结构示意图。

如图1所示，一种断路器机械特性测量辅助装置，所述装置包括测试信号输入模块、参考信号生成模块、测试信号放大模块和开关模块；其中，所述测试信号输入模块与所述测试信号放大模块相连接，所述参考信号生成模块与所述测试信号放大模块相连接，所述测试信号放大模块与所述开关模块相连接。

在具体实施过程中，所述测试信号输入模块用于采集电网侧的断路器在分闸状态或者合闸状态下所产生的待测试电信号，所述参考信号生成模块可通过借助外设电源设备的电压信号生成电力技术人员所设定的参考信号，且利用所述测试信号放大模块生成所述参考信号与所述待测试电信号的比较结果并反馈至所述开关模块，最终由所述开关模块直接判断出该断路器的当前工作状态，同时实现在断路器合闸时控制机械特性测试仪的接入测试。

基于本发明实施例所涉及的断路器机械特性测量辅助装置，图2对断路器分合闸特性测试方法进行详细阐述。

请参阅图2，图2示出了本发明实施例中的断路器分合闸特性测试方法的流程示意图。

如图2所示，一种断路器分合闸特性测试方法，所述方法包括如下：

s101、采集断路器所在电网侧的待测试电信号；

在本发明实施例中，结合图3所示出的本发明实施例中的变电站一次设备接线示意图进行采集前期工作说明，其中104为110kv高压断路器且在合闸状态下的回路电阻约为23μω，10418与10438均为接地刀闸且各自的回路电阻约为1000μω。基于所述断路器机械特性测量辅助装置上设置有电流输出端口a、电流输入端口b、信号采集端口c以及空置备用端口d，在测试过程中首先由所述断路器机械特性测量辅助装置通过电流输出端口a向电网侧提供100a的直流电源i，此时可利用霍尔电流传感器对所述断路器开关侧的感应电信号进行采集，具体表现为：

(1)当断路器104分闸时，直流电源i仅通过接地刀闸10418与接地刀闸10438汇入电流输入端口b(接地刀闸10418与接地刀闸10438可通过现场地网连接)，即i＝i1、i2＝0，说明霍尔电流传感器未能向信号采集端口c注入感应电流信号；

(2)当断路器104合闸时，由于断路器104的回路电阻远小于任一接地刀闸的回路电阻，直流电源i基本上通过该霍尔电流传感器与断路器104汇入电流输入端口b，即i≈i2、i1≈0，说明该霍尔电流传感器可采集到断路器104所流经的感应电流信号，并注入至信号采集端口c进行识别。

此外，本发明实施例利用断路器104的主回路电阻值与接地刀闸10418以及接地刀闸10438的支路电阻值在数量级上的差异，还提供了另一种信号采集方式，即基于直流双臂电桥对所述断路器两端的回路电阻值进行测试，并将测试所得的回路电阻值转换为待测试电信号(可为电压信号或者电流信号)，输出至信号采集端口c进行识别。此方法属于现有技术，可作为上述信号采集方式的备用，此处不再进行赘述。

s102、对所述待测试电信号进行放大处理，并基于设定的参考信号对处理后的待测试电信号进行比较，生成开关驱动信号；

在本发明实施过程中，首先基于所述待测试电信号的电平状态，利用信号放大器对所述待测试电信号进行电压放大，生成最终的电压比较信号；其次获取所述电压比较信号的电平状态，并调用参考信号与所述电压比较信号的电平状态相适配的信号比较器对所述电压比较信号进行比较输出，生成开关驱动信号。

具体的，以步骤s101所得到的感应电流信号为例，结合图1所示出的断路器机械特性测量辅助装置的内部电路结构图进行分析：(1)当所述感应电流信号为高电平时，通过信号放大器u1可输出-15v电压信号，此时可利用信号比较器u3将-15v电压信号与-vref参考信号进行比较，生成高电平的开关驱动信号；(2)当所述感应电流信号为低电平时，通过信号放大器u1可输出+15v电压信号，此时可利用信号比较器u2将+15v电压信号与+vref参考信号进行比较，生成高电平的开关驱动信号，以此保障所述断路器机械特性测量辅助装置可对所述感应电流信号作出正确应对。

其中，根据图1中针对参考信号生成模块的具体电路图，结合分压原理可计算得到：-vref＝[12kω/(12kω+82kω)]×(-15v)≈-1.9v，同理可得+vref≈+1.9v。

s103、根据所述开关驱动信号的状态对所述断路器的分合闸状态与分合闸时间进行识别与记录。

在本发明实施过程中，利用开关三极管对所述开关驱动信号进行闭合响应，并基于机械特性测试仪对所述开关三极管的闭合时间进行记录，且生成所述断路器已合闸的状态信息。

具体的，根据步骤s102所生成的高电平的开关驱动信号，可驱动开关三极管q1处于导通状态，此时p1端子所连接的机械特性测试仪上显示出“合位”状态，即验证出当前断路器104为合闸状态，同时记录下开关三极管q1的当前闭合时间；相反的，若断路器104跳变为分闸状态时，信号采集端口c无感应电流信号注入，此时开关三极管q1由于缺乏高电平的开关驱动信号输入而处于开断状态，此时p1端子所连接的机械特性测试仪上显示出“分位”状态，即验证出当前断路器104为分闸状态，同时记录下开关三极管q1的当前断开时间，以此可反映出断路器104的分合闸时间。

在本发明实施例中，通过对断路器所在电网侧的待测试电信号的分析处理，可实现对断路器分合闸特性的自动化识别，无需变电站运行人员现场断开断路器两侧接地刀闸，有利于机械特性测试仪在适当时刻接入继续执行机械特性试验，可降低变电站运行人员的现场工作量，提高检修工作效率，同时降低工作成本。

基于本发明实施例所涉及的断路器机械特性测量辅助装置，图4对断路器分合闸特性测试系统进行详细阐述。

请参阅图4，图4示出了本发明实施例中的断路器分合闸特性测试系统的结构示意图。

如图4所示，一种断路器分合闸特性测试系统，所述系统包括：

采集模块201，用于采集断路器所在电网侧的待测试电信号；

在本发明实施例中，结合图3所示出的本发明实施例中的变电站一次设备接线示意图进行采集前期工作说明，其中104为110kv高压断路器且在合闸状态下的回路电阻约为23μω，10418与10438均为接地刀闸且各自的回路电阻约为1000μω。基于所述断路器机械特性测量辅助装置上设置有电流输出端口a、电流输入端口b、信号采集端口c以及空置备用端口d，在测试过程中首先由所述断路器机械特性测量辅助装置通过电流输出端口a向电网侧提供100a的直流电源i，此时可利用霍尔电流传感器对所述断路器开关侧的感应电信号进行采集，具体表现为：

(1)当断路器104分闸时，直流电源i仅通过接地刀闸10418与接地刀闸10438汇入电流输入端口b(接地刀闸10418与接地刀闸10438可通过现场地网连接)，即i＝i1、i2＝0，说明霍尔电流传感器未能向信号采集端口c注入感应电流信号；

(2)当断路器104合闸时，由于断路器104的回路电阻远小于任一接地刀闸的回路电阻，直流电源i基本上通过该霍尔电流传感器与断路器104汇入电流输入端口b，即i≈i2、i1≈0，说明该霍尔电流传感器可采集到断路器104所流经的感应电流信号，并注入至信号采集端口c进行识别。

此外，本发明实施例利用断路器104的主回路电阻值与接地刀闸10418以及接地刀闸10438的支路电阻值在数量级上的差异，还提供了另一种信号采集方式，即基于直流双臂电桥对所述断路器两端的回路电阻值进行测试，并将测试所得的回路电阻值转换为待测试电信号(可为电压信号或者电流信号)，输出至信号采集端口c进行识别。此方法属于现有技术，可作为上述信号采集方式的备用，此处不再进行赘述。

处理模块202，用于对所述待测试电信号进行放大处理，并基于设定的参考信号对处理后的待测试电信号进行比较，生成开关驱动信号；

在本发明实施过程中，首先基于所述待测试电信号的电平状态，利用信号放大器对所述待测试电信号进行电压放大，生成最终的电压比较信号；其次获取所述电压比较信号的电平状态，并调用参考信号与所述电压比较信号的电平状态相适配的信号比较器对所述电压比较信号进行比较输出，生成开关驱动信号。

具体的，以运行所述采集模块201所得到的感应电流信号为例，结合图1所示出的断路器机械特性测量辅助装置的内部电路结构图进行分析：(1)当所述感应电流信号为高电平时，通过信号放大器u1可输出-15v电压信号，此时可利用信号比较器u3将-15v电压信号与-vref参考信号进行比较，生成高电平的开关驱动信号；(2)当所述感应电流信号为低电平时，通过信号放大器u1可输出+15v电压信号，此时可利用信号比较器u2将+15v电压信号与+vref参考信号进行比较，生成高电平的开关驱动信号，以此保障断路器机械特性测量辅助装置可对所述感应电流信号作出正确应对。

其中，根据图1中针对参考信号生成模块的具体电路图，结合分压原理可计算得到：-vref＝[12kω/(12kω+82kω)]×(-15v)≈-1.9v，同理可得+vref≈+1.9v。

识别模块203，用于根据所述开关驱动信号的状态对所述断路器的分合闸状态与分合闸时间进行识别与记录。

在本发明实施过程中，利用开关三极管对所述开关驱动信号进行闭合响应，并基于机械特性测试仪对所述开关三极管的闭合时间进行记录，且生成所述断路器已合闸的状态信息。

具体的，根据运行所述处理模块202所生成的高电平的开关驱动信号，可驱动开关三极管q1处于导通状态，此时p1端子所连接的机械特性测试仪上显示出“合位”状态，即验证出当前断路器104为合闸状态，同时记录下开关三极管q1的当前闭合时间；相反的，若断路器104跳变为分闸状态时，信号采集端口c无感应电流信号注入，此时开关三极管q1由于缺乏高电平的开关驱动信号输入而处于开断状态，此时p1端子所连接的机械特性测试仪上显示出“分位”状态，即验证出当前断路器104为分闸状态，同时记录下开关三极管q1的当前断开时间，以此可反映出断路器104的分合闸时间。

在本发明实施例中，通过对断路器所在电网侧的待测试电信号的分析处理，可实现对断路器分合闸特性的自动化识别，无需变电站运行人员现场断开断路器两侧接地刀闸，有利于机械特性测试仪在适当时刻接入继续执行机械特性试验，可降低变电站运行人员的现场工作量，提高检修工作效率，同时降低工作成本。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种断路器分合闸特性测试方法及系统进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。