专利名称：直流断路器保护特性测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属一种直流断路器保护特性测试仪。
背景技术：
电力工程必须要有可靠的工作控制电源。控制电源分为两类一是直流电源，二 是交流电源。由于直流电源独立于交流动力电源系统之外，不受交流系统事故的影响，具有 安全可靠，运行维护方便等特点，从而得到广泛的应用，特别是对于高电压和大容量机组的 可靠性要求较高的电力设备，直流电源成为了唯一可供选择的控制电源。直流断路器是电 力系统变电站、发电厂直流系统最常用的保护元件，其良好的性能和实用性得到人们的一 致认可，并得到广泛的应用。目前的直流馈电网络多采用树状结构，从蓄电池到站内各用电 设备，一般至少经过三级配电。随着发电厂、变电站控制负荷和动力负荷对直流电源的要求 越来越高，其保护电器的过载保护、短路保护要求也越来越严格，它不能有任一的拒动和误 动，尤其是越级误动，将会造成电力设备损坏和系统故障、甚至引起大面积停电等事故。发 生越级误动的情况主要是保护电器选择不合理和断路器性能不稳定等。由于直流断路器的 保护特性不合适，在直流系统运行过程中，当最底层的用电设备出现短路故障时，经常引起 上一级直流断路器的越级跳闸，从而引起其它馈电线路的断电事故，使故障进一步扩大，严 重危及电网的安全运行。为防止这种越级跳闸事故发生，有必要对直流系统中的各直流断 路器保护特性进行测试，确定在不同短路电流下断路器的脱扣时间，有效地对直流断路器 保护特性以及保护等级选择配合等进行分析，从而核对直流系统上下级断路器之间的级差 配合是否合理。 但目前电力系统中使用的直流断路器的技术指标都是由生产厂家在设备出厂时 提供的数据。现场检修维护人员因不具备相关检测手段，难以确认直流断路器保护特性是 否符合要求。而且运行实践证明，随着时间的推移，设备的保护特性也会发生改变，特别是 投运3年后，设备的技术指标发生偏移，典型的后果是断路器因特性发生改变，而造成拒动 或误动。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种测量准确的直流断路器保护特性测试 仪。 解决上述问题的技术方案是这种小型直流断路器保护特性的测试仪包括控制 板、电源电路、显示设备、输入设备、RS232接口 、 U盘接口 ，来自输入设备的输入信号从控制 板分别流向电源电路、显示设备、RS232接口、U盘接口，电源电路的输出端与控制板相连， 电源电路为低压恒流源电路。 测试的数据可以通过U盘接口拷贝到上位机，也可以通过RS232接口上传至计算 机。由于电源电路为低压恒流源电路，所以可以更加准确地测量直流断路器保护特性。
图1是本实用新型的硬件结构示意图； 图2是图1中的电源电路的电路原理图； 图3是断路器测试接线图。 图4是时间_电流曲线模板图。
具体实施方式如图1所示，这种小型直流断路器保护特性测试仪，包括控制板、电源电路、显示 设备、输入设备、RS232接口 、 U盘接口 ，来自输入设备的输入信号从控制板分别流向电源电 路、显示设备、RS232接口 、 U盘接口 ，电源电路的输出端与控制板相连，电源电路为低压恒 流源电路。通过输入设备(旋转编码器)设置电流参数，由控制板控制恒流电源电路按设 定的电流输出，并计时。同时，将测试的结果显示在显示设备(液晶屏)上。测试的数据可 以通过U盘接口拷贝到上位机，也可以通过RS232接口上传至计算机。由于电源电路为低 压恒流源电路，所以可以更加准确地测量直流断路器保护特性。 更进一步地，电源电路和控制板之间还设有开断控制器、D/A调节器、A/D采样器， 控制板通过开断控制器、D/A调节器与电源电路的连接，电源电路的输出端通过A/D采样器 与控制板的输入端连接。 其中电源电路将交流电变为直流电，为试验提供可控制的大电流，该电源可提供 1 500A直流电，电源开口电压为+12VDC;开断控制器用于控制电源的输出，可开通或关断 电源；D/A调节器用于调节电源输出电流的大小；A/D采样器用于检测直流电源输出电流的 大小，便于电流的闭环调节；控制板为整个装置的核心，采用高性能CPU及FPGA组成的单片 机系统(例如，单片机型号为STC89C516RD+、EPM7128SQC100等)，控制电源的开断，输出电 流大小调节，以及采样输出电流的大小，同时完成显示、输入等人机交互功能，也可与上位 机进行通讯；采用5. 7寸蓝底白字液晶屏作为显示设备，旋转编码器作为输入设备，使该装 置操作使用非常方便，人机交互功能很完善；RS232接口用于对上位机通讯，实现双操作功 能；U盘接口用于数据拷贝到U盘接口 ，方便数据的保存。 图2是图1中的恒流电源电路的电路原理图。所述恒流电源电路包括输入滤波 电路、整流电路、逆变电路、输出整流滤波电路、辅助电源、控制电路、保护动作电路、检测电 路，交流市电依次经过输入滤波电路、整流电路、逆变电路、输出整流滤波电路而输出所需 的直流电，输入滤波电路的输出端接辅助电源，辅助电源的输出端和输出整流滤波电路的 输出端均接控制电路的输入端，，控制电路的输出端接逆变电路的输入端，辅助电源的输出 端和输出整流滤波电路通过检测电路均接保护动作电路的输入端。控制电路通过检测输出 直流电流来控制逆变器输出，从而达到控制任意恒流直流电流输出的目的。保护电路用于 过温保护，防止电源器件因温度过高而损毁。 图3是该测试仪测试小型直流断路器保护特性的接线图。用该测试仪测试小型直 流断路器时，只需用专用大电流测试线将大电流输出接线柱与被测断路器连接起来，该测 试仪通过电流的通断判断断路器脱扣时间，从而测定被测断路器的时间_电流特性。也可 将断路器的辅助接点接入到测试仪的开关量输入接口上，测试仪通过计算电流通断和辅助 抽头信息来判断断路器的脱扣时间。该测试仪可单机工作，也可通过RS232接口连接计算机，由计算机控制操作。 图4是时间_电流曲线模板图。根据国标GB10963-1999《家用及类似场所用过电 流保护断路器》的时间_电流动作特性表格，设计了专用的断路器开断特性曲线模板。根据 断路器B、 C、D不同型式，设计了三种标准曲线模板，模板为对数坐标系，横坐标为电流轴， 纵坐标为时间轴。该模板由两条包络线组成，如果测试结果落在左边曲线外，则断路器动作 时间过短，如果测试点正好落在两条曲线中间，则测试结果合格，如果测试点落在右边曲线 外，则断路器动作时间过长。每次试验数据直接显示在该曲线模板上，便于直接将测试结果 与国标要求比对，测试结果是否合格一目了然，这样就避免了直接由测试点画曲线因点数 少而引起曲线误差大，造成对测试结果的不准确。该测试仪软件根据国标GB10963-1999《家 用及类似场所用过电流保护断路器》的时间_电流动作特性设计了专用的断路器开断特性 曲线模板，每次试验数据直接显示在该曲线模板上，便于直接将测试结果与国标要求比对， 测试结果是否合格一目了然。 本实用新型的有益效果该仪器可实现不同容量小型直流断路器保护特性检测和
试验，能提供0A 500A恒定大电流，通过扩展可以输出更大电流。能准确的测出不同短路
电流下断路器脱扣时间，从而验证断路器保护特性是否符合要求。本仪器采用最新微处理
机为主机，配备液晶显示器、旋转编码器等设备。通过现场的长期实际运行表明该装置具
有功能完善、抗干扰性强、可靠性高、透明度好、结构简单、携带方便等优点。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限
制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，
均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求直流断路器保护特性测试仪，其特征在于包括控制板、电源电路、显示设备、输入设备、RS232接口、U盘接口，来自输入设备的输入信号从控制板分别流向电源电路、显示设备、RS232接口、U盘接口，电源电路的输出端与控制板相连，电源电路为低压恒流源电路。
2. 根据权利要求1所述的直流断路器保护特性测试仪，其特征在于所述恒流电源电 路包括输入滤波电路、整流电路、逆变电路、输出整流滤波电路、辅助电源、控制电路、保护 动作电路、检测电路，交流市电依次经过输入滤波电路、整流电路、逆变电路、输出整流滤波 电路而输出所需的直流电，输入滤波电路的输出端接辅助电源，辅助电源的输出端和输出 整流滤波电路的输出端均接控制电路的输入端，控制电路的输出端接逆变电路的输入端， 辅助电源的输出端和输出整流滤波电路通过检测电路均接保护动作电路的输入端。
3. 根据权利要求1所述的直流断路器保护特性测试仪，其特征在于恒流电源电路和 控制板之间还设有开断控制器、D/A调节器、A/D采样器，控制板的输出端通过开断控制器、 D/A调节器与电源电路的输入端连接，电源电路的输出端通过A/D采样器与控制板的输入 端连接。
4. 根据权利要求1所述的直流断路器保护特性测试仪，其特征在于所述控制板采用 单片机芯片，型号为STC89C516RD+。
5. 根据权利要求1所述的直流断路器保护特性测试仪，其特征在于所述控制板采用 单片机芯片，型号为STC89C58RD+。
专利摘要公开了一种直流断路器保护特性测试仪。这种直流断路器保护特性测试仪，包括控制板、电源电路、显示设备、输入设备、RS232接口、U盘接口，来自输入设备的输入信号从控制板分别流向电源电路、显示设备、RS232接口、U盘接口，电源电路的输出端与控制板相连，电源电路为低压恒流源电路。通过输入设备(旋转编码器)设置电流参数，由主控板控制恒流电源电路按设定的电流输出，并计时，同时，将测试的结果显示在显示设备(液晶屏)上。测试的数据可通过U盘接口拷贝到计算机，也可通过RS232接口上传至计算机。由于电源电路为低压恒流源电路，故而可以更加准确地测量直流断路器的保护特性。
文档编号G01R31/327GK201477187SQ200920171269
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者刘全志, 张天才 申请人:武汉华工先舰电气股份有限公司