低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统及方法与流程

本发明属于工频耐压试验技术领域，特别涉及一种低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统及方法。

背景技术：

低压电器设备工频耐受电压试验是对其在正常工作中要求电隔离部件之间施加一定的高电压，并持续一定时间，以验证低压电器设备的固体绝缘耐受暂态过电压的能力。工频耐受电压试验是重要的形式试验项目，也是耐湿试验、分断试验及短路试验后的故障判别依据。常规工频耐受电压试验装置采用接触器、时间继电器、中间继电器、过电流继电器等组成，装置零部件多、稳定性差，试验过程需要人工操作，操作复杂、安全性差、智能化水平低。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统及方法，其目的是为了提供一种具有结构简单、操作方便、稳定性好、安全性强和智能化低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统及方法。

为了达到上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统，包括工业计算机和打印机，还包括试验电源、保护开关、调压器、扼流电感、试验变压器、试品、DSP处理器、显示单元、语音提示单元、IGBT驱动单元、IGBT、电机、电压互感器、电流互感器、隔离放大单元V、隔离放大单元A、操作面板及通讯单元；其中试验电源与保护开关相连接，保护开关与调压器相连接，调压器经过扼流电感与试验变压器相连接，试验变压器与试品相连接，显示单元与DSP处理器相连接，语音提示单元与DSP处理器相连接，IGBT驱动单元与DSP相连接，IGBT与IGBT驱动单元相连接，电动机与IGBT相连接；电压互感器和电流互感器均与试验变压器相连接；隔离放大单元V与电压互感器相连接，隔离放大单元A与电流互感器相连接；隔离放大单元V、隔离放大单元A均与DSP处理器相连接，操作面板与DSP处理器相连接，工业计算机经过通讯单元与DSP处理器相连接，打印机与工业计算机相连接。

所述试验电源的输出端与保护开关的输入端相连接，保护开关的输出端与调压器的电源输入端相连接，调压器的电压输出端经过扼流电感与试验变压器的一次侧相连接，试验变压器的二次侧与试品的工频耐受电压试验部位相连接，显示单元的输入端与DSP处理器的信号输出端相连接，语音提示单元的输入端与DSP处理器的信号输出端相连接，IGBT驱动单元的输入端与DSP的信号输出端相连接，IGBT的控制信号输入端基极与IGBT驱动单元的驱动信号输出端相连接，电动机的绕组与IGBT的集电极和发射极相连接；电压互感器的测量端与试验变压器的电压信号输出端相连接，电流互感器的测量端与试验变压器的电流信号输出端相连接；隔离放大单元V的信号输入端与电压互感器的信号输出端相连接，隔离放大单元A的信号输入端与电流互感器的信号输出端相连接；隔离放大单元V、隔离放大单元A的信号输出端均与DSP处理器的信号输入端相连接，操作面板的信号输出端与DSP处理器的信号输入端相连接，工业计算机经过通讯单元与DSP处理器的通讯信号输入端相连接，打印机的信号输入端与工业计算机的USB接口相连接。

所述试验系统的试验电压与低压电器设备的额定绝缘电压直接相关，试验电源的频率为45-65Hz的交流电，输出电压为正弦波；为了保证试验电源的阻抗远远小于泄露电阻，对试验电源容量为在试验用变压器输出电压调整到试验电压后，输出端短路其输出电流至少为200mA；试验过程为了防止电压的冲击，电压升高时从小于1/2的试验电压值开始，以约5s的时间内逐步升高的规定值。

低压电器设备智能化工频耐受电压试验方法，是在试验前通过导线将试验系统的试验变压器电压出输出端与试品即低压电器测量部位相连接，试验具体操作步骤如下：

（1）系统上电，初始化，自检；

（2）操作面板将试验电压值及施压时间传递给DSP处理器；

（3）DSP处理器发送控制指令驱动电机带动调压器生压，同时采集电压信息，并与设置值相比较；

（4）施加电压在设置值要求范围内，进行稳压操作；

（5）DSP处理器开始计数，并于施压时间相比较；

（6）达到耐压时间后系统复位清零，DSP传输试验参数及试验结果给工业计算机，并进行存储和打印；

（7）设备还原、试验结束。

所述低压电器设备工频耐受电压试验试验结果判定：在整个工频耐受电压试验过程中，低压电器设备应无内部或外部的绝缘闪络、击穿及其它的任何破坏性放电发生，辉光放电除外。

所述电流互感器与DSP接线电路，在电路中包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电源、信号处理器OPO7，其中电源分为VCC端子、-VCC端子和GND端子；线路连接关系如下：电流反馈信号经过电阻R1后与信号处理器OPO7的接线端子3及电容C1相连接，电容C1的另一端与电源的GND端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子2经过电阻R2、电阻R3与DSP的信号输入端及电容C2相连接，信号处理器OPO7的接线端子6经过电阻R3与DSP的信号输入端及电容C2相连接，电容C2的另一端与电源的GND端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子7与电源的VCC端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子4与电源的-VCC端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子1、3、5悬空；电流互感器的输出0-5V信号经过电流互感器与DSP接线电路后转换成DSP可以识别的0-3.3V信号到DSP的信号输入端。

本发明的优点及有益效果是：

本发明利用DSP处理器强大的控制和数据处理能力，实现对低压直流开关实验过程的集中控制和数据自动化管理。本发明结合GB/T 14048.1 2012“低压开关设备与控制设备”中的检验要求，能够完成接通、分断和电寿命等相关通断能力试验检验，具有结构简单、操作方便、稳定性好、安全性强和智能化水平高等优点。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

附图说明

图1是本发明低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统结构图；

图2是本发明中电流互感器与DSP接线图。

图中：试验电源1，保护开关2，调压器3扼流电感4，试验变压器5，试品6，DSP处理器7，显示单元8，语音提示单元9，IGBT驱动单元10，IGBT11，电机12，电压互感器13，电流互感器14，隔离放大单元V15，隔离放大单元A16，操作面板17，通讯单元18，工业计算机19，打印机20。

具体实施方式

为了达到上述发明目的，本发明提出一种低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统及方法。其中。低压电器设备智能化工频耐受电压试验系统结构图如附图1所示，主要包括试验电源1、保护开关2、调压器3、扼流电感4、试验变压器5、试品6、DSP处理器7、显示单元8、语音提示单元9、IGBT驱动单元10、IGBT11、电机12、电压互感器13、电流互感器14、隔离放大单元V15、隔离放大单元A16、操作面板17、通讯单元18、工业计算机19和打印机20组成。其中试验电源1的输出端与保护开关2的输入端相连接，保护开关2的输出端与调压器3的电源输入端相连接，调压器3的电压输出端经过扼流电感4与试验变压器5的一次侧相连接，试验变压器5的二次侧与试品6的工频耐受电压试验部位相连接，显示单元8的输入端与DSP处理器7的信号输出端相连接，语音提示单元9的输入端与DSP处理器7的信号输出端相连接，IGBT驱动单元10的输入端与DSP处理器7的信号输出端相连接，IGBT11的控制信号输入端基极与IGBT驱动单元10的驱动信号输出端相连接，电动机12的绕组与IGBT11的集电极和发射极相连接。电压互感器13的测量端与试验变压器5的电压信号输出端相连接，电流互感器14的测量端与试验变压器5的电流信号输出端相连接。隔离放大单元V15的信号输入端与电压互感器13的信号输出端相连接，隔离放大单元A16的信号输入端与电流互感器14的信号输出端相连接。隔离放大单元V15、隔离放大单元A16的信号输出端均与DSP处理器7的信号输入端相连接，操作面板17的信号输出端与DSP处理器7的信号输入端相连接，工业计算机19经过通讯单元18与DSP处理器7的通讯信号输入端相连接，打印机20的信号输入端与工业计算机19的USB接口相连接。

DSP （Demand-Side Platform）表示数字信号处理器，是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器。DSP在试验装置中的作用：①用于采集操作面板的操作信号，并进行处理，发送控制指令通过IGBT驱动单元、IGBT实现对电机运动的控制，近而调节实验装置的输出电压；②接收电压和电流信号，并进行运算得到试验装置输出的电压和电流值，对试验对象承受工频耐压能力进行判断；③为显示单元和和语音提示单元发送信号，显示系统电压、电流、试验运行时间等参数，同时在试验操作过程进行安全提示及对试验的最终结果语音提示④发送通讯信号，实现试验数据的存储和打印。

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)表示绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。通过IGBT驱动单元接收DSP弱电信号，通过IGBT的导通与关断控制电机动作，近而实现对试验装置输出电压的有效调节和控制。

低压电器设备智能化工频耐受电压试验的试验电压与低压电器设备的额定绝缘电压直接相关。试验电源的频率为45-65Hz的交流电，输出电压为必须正弦波。为了保证试验电源的阻抗远远小于泄露电阻，对试验电源容量为在试验用变压器输出电压调整到试验电压后，输出端短路其输出电流至少为200mA。试验过程为了防止电压的冲击，电压升高时应该从小于1/2的试验电压值开始，以大约5s的时间内逐步升高的规定值。

低压电器设备智能化工频耐受电压试验方法，在试验前通过导线将试验装置的试验变压器电压出输出端与试品（低压电器）测量部位相连接，试验具体操作步骤如下：

（1）系统上电，初始化，自检；

（2）操作面板将试验电压值及施压时间传递给DSP处理器；

（3）DSP处理器发送控制指令驱动电机带动调压器生压，同时采集电压信息，并与设置值相比较；

（4）施加电压在设置值要求范围内，进行稳压操作；

（5）DSP处理器开始计数，并于施压时间相比较；

（6）达到耐压时间后系统复位清零，DSP传输试验参数及试验结果给工业计算机，并进行存储和打印；

（7）设备还原、试验结束。

低压电器设备工频耐受电压试验试验结果判定：在整个工频耐受电压试验过程中，低压电器设备应无内部或外部的绝缘闪络、击穿及其它的任何破坏性放电发生，辉光放电除外。

如图2所示，图2是本发明中电流互感器与DSP接线图。该电路中包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电源、信号处理器OPO7，其中电源分为VCC端子、-VCC端子和GND端子。线路连接关系如下：电流反馈信号经过电阻R1后与信号处理器OPO7的接线端子3及电容C1相连接，电容C1的另一端与电源的GND端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子2经过电阻R2、电阻R3与DSP的信号输入端及电容C2相连接，信号处理器OPO7的接线端子6经过电阻R3与DSP的信号输入端及电容C2相连接，电容C2的另一端与电源的GND端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子7与电源的VCC端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子4与电源的-VCC端子相连接，信号处理器OPO7的接线端子1、3、5悬空。电流互感器的输出0-5V信号经过电流互感器与DSP接线图后转换成DSP可以识别的0-3.3V信号到DSP的信号输入端。