本发明属于高压断路器故障检测领域，特别涉及一种实现高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置及方法。
背景技术：
高压断路器是保证电网安全稳定运行最为重要的控制和保护设备，其在电网中数量庞大且结构极为复杂。高压断路器在长期运行过程中，受到环境因素或元器件本身老化因素的影响，本体、机构会出现各类缺陷，如开断故障电流过程中产生的电弧可能导致断路器触头烧损、灭弧室sf6气体绝缘性能下降、断路器分闸速度偏慢等缺陷，而这些缺陷可能会造成断路器开断电流失败，断路器灭弧失败，从而导致严重的设备或电网事故，造成的损失远远大于断路器自身价值。同时，因为这些缺陷会引起断路器分闸(开断电流)过程中的电弧电流波形异常，所以通过检测断路器分闸过程中的电弧电流波形可提前有效发现这些潜伏性缺陷。因此，研究模拟缺陷下断路器分闸过程中的电弧电流波形对研究断路器开断性能和灭弧室状态、保证断路器的安全稳定运行有着重要意义。
目前，国内尚未有基于高压断路器模拟缺陷下的电弧电流检测装置，系统性地开展断路器模拟缺陷与开断电流过程中电弧电流信号关联关系研究。因此，构建高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置、进行基于断路器分闸过程中电弧电流检测的高压断路器缺陷分析和开断性能研究是十分必要的。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置及方法，以有效模拟实际高压断路器运行过程中高压断路器本体、机构容易出现的多种缺陷，并检测模拟缺陷下断路器分闸过程中的电弧电流。
本发明的技术方案是：
一种高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置，包括由试品断路器2、合闸断路器4、交流电源5、电流测量装置6串联而成的试验回路，以及对试品断路器2和合闸断路器4进行控制的断路器动作控制系统1；所述试品断路器2中设置有缺陷元器件，用于模拟高压断路器缺陷。
所述交流电源5用于提供试验回路的交流电流，电流测量装置6用于测试断路器开断过程中的电弧电流波形。
所述试验回路中还串联有辅助断路器3，所述辅助断路器3受控于断路器动作控制系统1，用于对试品断路器进行保护，防止开断失败爆炸。
所述断路器动作控制系统1包括延时器与继电器，所述继电器用于为各个断路器的分合闸辅助触点提供分合闸信号；所述延时器用于控制提供给各个断路器分合闸信号的时间。
所述延时器的延时时间分辨率为1ms。
所述电流测量装置6包括示波器和检测阻抗，检测阻抗串联于试验回路中，两端电压信号通过电缆传输到示波器中。
所述示波器型号为agilentdso81004a。
一种高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测方法，采用上述的装置进行高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测，步骤为：
首先测试试品断路器2、辅助断路器3以及合闸断路器4的分合闸时间，然后根据测量结果在断路器动作控制系统1中预设各断路器的动作时间，以尽量模拟实际断路器开断电流(分闸)过程；最后通过断路器动作控制系统1依据预设的动作时间触发各个断路器动作(控制合闸断路器由分到合投入试验电流，控制试品断路器由合到分模拟断路器分闸过程，控制辅助断路器由合到分保护试品断路器)，实现一个完整的分闸过程；通过示波器和检测阻抗采集高压断路器分闸过程中电弧电流信号。
高压断路器模拟缺陷都由断路器本身元器件或材料来实现。通过拆装、更换带有缺陷的部件可实现不同类型缺陷的切换；能真实反映高压断路器实际运行中出现的多种典型缺陷。
本发明能模拟实际高压断路器在长期运行过程中出现灭弧室绝缘缺陷、机构分闸速度偏慢缺陷、弧触头烧损缺陷等导致断路器开断过程中电弧电流变化，通过研究电弧电流波形变化来反映断路器灭弧能力，以便研究高压断路器缺陷情况对断路器灭弧能力的影响。本发明高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置具体操作可由断路器控制系统自动完成，具有安全、稳定、可靠的特点。
本发明的有益效果是：
本发明能有效模拟实际高压断路器运行过程中高压断路器本体、机构容易出现的多种缺陷，并检测模拟缺陷下高压断路器分闸过程中的电弧电流，从而系统性研究高压断路器本体、机构缺陷与电弧电流关系。具有以下优点：
(1)高压断路器模拟缺陷都由断路器本身元器件或材料来实现，易于拆卸和更换；通过拆装、更换带有缺陷的部件可实现不同类型缺陷的切换；能真实反映高压断路器实际运行中出现的多种典型缺陷；
(2)辅助断路器在试品断路器开断失败的情况下能有效保证试验回路电流的开断，保障人身设备安全；
(3)通过对实际高压断路器运行中可能出现的多种缺陷进行模拟，可以为及时发现高压断路器缺陷、准确评价断路器灭弧能力和制定断路器检修决策提供依据；为进行基于断路器分闸过程中电弧电流检测的高压断路器缺陷分析和开断性能研究提供试验平台；试验研究结果能指导实际高压断路器灭弧能力和开断性能分析工作。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构图，图中标示为：
1—断路器动作控制系统
2—试品断路器
3—辅助断路器
4—合闸断路器
5—交流电源
6—电流测量装置
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
参见附图1，本发明公开了一种高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置，包括由试品断路器2、合闸断路器4、交流电源5、电流测量装置6串联而成的试验回路，以及对试品断路器2和合闸断路器4进行控制的断路器动作控制系统1；所述试品断路器2中设置有缺陷元器件，用于模拟高压断路器缺陷。
所述交流电源5用于提供试验回路的交流电流，电流测量装置6用于测试断路器开断过程中的电弧电流波形。
所述试验回路中还串联有辅助断路器3，所述辅助断路器3受控于断路器动作控制系统1，用于对试品断路器进行保护，防止开断失败爆炸。
所述断路器动作控制系统1包括延时器与继电器，所述继电器用于为各个断路器的分合闸辅助触点提供分合闸信号；所述延时器用于控制提供给各个断路器分合闸信号的时间。
所述延时器的延时时间分辨率为1ms。
所述电流测量装置6包括示波器和检测阻抗，检测阻抗串联于试验回路中，两端电压信号通过电缆传输到示波器中。
所述示波器型号为agilentdso81004a。
本发明还公开了一种高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测方法，采用上述的装置进行高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测，步骤为：
首先测试试品断路器2、辅助断路器3以及合闸断路器4的分合闸时间，然后根据测量结果在断路器动作控制系统1中预设各断路器的动作时间，以尽量模拟实际断路器开断电流(分闸)过程；最后通过断路器动作控制系统1依据预设的动作时间触发各个断路器动作(控制合闸断路器由分到合投入试验电流，控制试品断路器由合到分模拟断路器分闸过程，控制辅助断路器由合到分保护试品断路器)，实现一个完整的分闸过程；通过示波器和检测阻抗采集高压断路器分闸过程中电弧电流信号。
本发明能模拟实际高压断路器在长期运行过程中出现灭弧室绝缘缺陷、机构分闸速度偏慢缺陷、弧触头烧损缺陷等导致断路器开断过程中电弧电流变化，通过研究电弧电流波形变化来反映断路器灭弧能力，以便研究高压断路器缺陷情况对断路器灭弧能力的影响。本发明高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置具体操作可由断路器控制系统自动完成，具有安全、稳定、可靠的特点。
实施例1：
本发明的一个具体实施例采用图1所示的结构，其中断路器动作控制系统1采用自行研制的控制系统，该系统采用延时器与继电器，预先设定延时器的延时时间，其延时时间分辨率可达到1ms，然后产生继电器信号传递给断路器的动作辅助接点；试品断路器2采用市售断路器，模拟缺陷的元器件或材料为自行研制，可模拟断路器多种类型缺陷，如灭弧室绝缘下降、机构分闸速度偏慢、弧触头烧损严重等；辅助断路器3采用市售断路器，辅助断路器由合到分保护试品断路器；合闸断路器4采用市售断路器，合闸断路器由分到合投入电流；交流电源5为市售电源，可提供0-2500a的交流电流；电流测量装置6采用市售高精度示波器agilentdso81004a和检测阻抗，检测阻抗串联于试验回路中，两端电压信号通过电缆传输到示波器中；示波器带宽在1ghz以上。
本实施例的高压断路器模拟缺陷下电弧电流检测装置产品，经试运行被证明效果良好、使用方便、安全可靠，完全达到设计要求。