母线干线热循环测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及自动化测试领域，尤其涉及一种母线干线热循环测试装置及其测试方法。

背景技术：

随着检测技术的发展和低压成套开关设备和控制设备新标准推出，母线干线系统(母线槽)CCC认证依据标准GB 7251.6-2015《低压成套开关设备和控制设备第6部分：母线干线系统(母线槽)》。新标准要求，母线干线带分接单元应进行热循环试验，测试样品需进行84次热循环试验，一次循环包括通电3小时，关闭3小时，整个实验过程累计达504小时(合计21天)，还不包括母线干线温升恒定时间，每个过程现有传统母线干线系统热循环试验，一般采用大容量多磁路变压器作为电源加上可变电阻器或电流调节器作为负载，手动调节可变电阻器或电流调节器保持负荷电流稳定，并反复地测量温度值进行温升试验。由于大容量多磁路变压器设备本身体积大，配上变电阻器或电流调节器负荷后，造成占地面积很大，对实验室空间要求高；且设备笨重又不能移动，无法开展多套设备同时检测。同时，由于电网电压的波动、载流回路中引线电阻变化、负荷本身电阻发热变化，测试电流随之变动，操作人员须经常调节电阻器或变流器来恒定电流，还需反复记录温度，试验过得单调枯燥，费时费力，精度还是无法保证,并且在大电流下会产生大量的感性无功损耗，电能直接消耗在电阻器或变流器上，不但影响电网质量，而且还造成能源的巨大浪费。可见，传统母线干线系统温升测试具有设备体积大、试验耗时长、能耗较高、效率较低和操作灵活性差等致命缺点。因此，有必要设计一种全自动的新型温升在线测试系统来减轻试验人员的劳动强度，提高试验结果的精度和试验过程的自动化水平。

技术实现要素：

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种母线干线热循环测试装置及其测试方法，解决解决传统母线干线系统温升试验存在的设备体积大、试验耗时长、能耗较高、效率较低和操作灵活性差的问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种母线干线热循环测试装置，包括母线槽热循环电源主机、母线槽热循环电源辅机、母线干线、热电偶、连接铜母排、软连接和测试铜导线，母线槽热循环电源主机与母线干线连接，母线槽热循环电源辅机与母线干线连接。

母线干线上具有母线干线分接单元、母线干线输入端，母线槽热循环电源主机通过连接铜母排、软连接与母线干线输入端连接，母线槽热循环电源辅机通过测试铜导线与母线干线分接单元连接，母线槽热循环电源主机连接热电偶，热电偶连接母线干线，母线干线上具有母线干线末端。

母线槽热循环电源主机与母线槽热循环电源辅机通过R485通讯接口连接，或者通过WIFI无线通讯连接。

上述的母线干线热循环测试装置的测试方法，包括如下步骤：

第一步：母线槽热循环电源主机输出端通过铜母排、软连接与母线干线输入端三相连接，母线槽热循环电源辅机输出端通过标准测试铜导线与母线干线分接单元输出端三相连接；母线干线输出末端用铜母排直接短接；

第二步：母线槽热循环电源主机通过航空插座多点热电偶分布在母线干线上，进行多点采集点；

第三步：母线槽热循环电源主机和母线槽热循环电源辅机分别上电，操作电源主机人机界面设定母线干线总电流、分接单元电流、循环次数、循环时间，并启动电源，使母线干线及分接单元分别达到测试额定电流；

第四步：当母线干线温升达到一个恒定值，母线干线温度测量点的温升变化不超过1k/h时符合标准恒温要求，母线干线热循环测试系统自动投入热循环试验，实现母线槽热循环电源主机和母线槽热循环电源辅机控制同时启停，并自动记录过程测试温度，84次循环后停止试验，完成热循环试验，并记录实验过程母线干线温度。

本发明有益的效果是：本发明的母线干线热循环测试装置及其测试方法，解决了传统母线干线系统温升试验存在的设备体积大、试验耗时长、能耗较高、效率较低和操作灵活性差的问题，通过该母线干线热循环测试装置及其测试方法，自动实现母线干线系统热循环的测试，使用效果好，利于推广。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的控制流程图；

图3为本发明实施例母线槽热循环电源主机和母线槽热循环电源辅机的输出同相电压波形图；

图4为本发明实施例母线槽热循环电源主机和母线槽热循环电源辅机的输出反相电压波形图；

图5为本发明实施例母线槽热循环电源主机原理系统图；

图6为本发明实施例母线槽热循环电源辅机原理系统图。

附图标记说明：母线槽热循环电源主机1，母线槽热循环电源辅机2，母线干线3，热电偶4，连接铜母排5，软连接6，测试铜导线7，母线干线分接单元31，母线干线输入端32，母线干线末端33。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照附图：本实施例中的这种母线干线热循环测试装置，包括母线槽热循环电源主机1、母线槽热循环电源辅机2、母线干线3、热电偶4、连接铜母排5、软连接6和测试铜导线7，母线槽热循环电源主机1与母线干线3连接，母线槽热循环电源辅机2与母线干线3连接。

母线干线3上具有母线干线分接单元31、母线干线输入端32，母线槽热循环电源主机1通过连接铜母排5、软连接6与母线干线输入端32连接，母线槽热循环电源辅机2通过测试铜导线7与母线干线分接单元31连接，母线槽热循环电源主机1连接热电偶4，热电偶4连接母线干线3，母线干线3上具有母线干线末端33。

母线槽热循环电源主机1与母线槽热循环电源辅机2通过R485通讯接口连接，或者通过WIFI无线通讯连接。

上述的母线干线热循环测试装置的测试方法，包括如下步骤：

第一步：母线槽热循环电源主机1输出端通过铜母排5、软连接6与母线干线输入端32三相连接，母线槽热循环电源辅机2输出端通过标准测试铜导线7与母线干线分接单元31输出端三相连接；母线干线输出末端33用铜母排直接短接；

第二步：母线槽热循环电源主机1通过航空插座多点热电偶4分布在母线干线3上，进行多点采集点；

第三步：母线槽热循环电源主机1和母线槽热循环电源辅机2分别上电，操作电源主机人机界面设定母线干线3总电流、分接单元电流、循环次数、循环时间，并启动电源，使母线干线及分接单元分别达到测试额定电流；

第四步：当母线干线3温升达到一个恒定值，母线干线温度测量点的温升变化不超过1k/h时符合标准恒温要求，母线干线热循环测试系统自动投入热循环试验，实现母线槽热循环电源主机1和母线槽热循环电源辅机2控制同时启停，并自动记录过程测试温度，84次循环后停止试验，完成热循环试验，并记录实验过程母线干线温度。

母线槽热循环电源主机1、母线槽热循环电源辅机2采用数字模糊控制技术，实现高精度恒流调节，以一主一辅电源同步控制方式，测试时只要在电源主机操作实现两台母线槽热循环电源同时启动或停止及参数设定，并实现自启热循环试验功能，在外界电网电源产生波动或用电负荷阻抗特性发生变化时仍能使母线干线及分接单元输出电流自动保持恒定；所述温度检测单元11，采用智能型传感器各通道间绝缘，多通道温度采用航空插座接上热电偶直接进行测量，可直接对380V及以下带电导体的信号进行多路巡回测控。并提供USB接口数据会自动保存在U盘中，可以将数据转变成EXCEL文档储存在电脑中，使用十分方便。

采用一主一辅电源同步控制方式，测试时两台设备通过R485通讯接口连接或WIFI无线通讯，可在电源主机操作实现两台恒流源同时启动或停止及设定参数，并实现自动热循环试验功能。

主机可设温升分段时间、连续工作时间、热循环次数、主母线及分接单元电流；显示工作时间、环境温度、母线干线温度、循环次数、母线干线总电流、母线干线总电流及分接单元电流。

在母线槽热循环电源主机1实现与母线槽热循环电源辅机2电流反相或同相叠加功能，即两台恒流源输出电流实现代数相减。

支持现场总线技术或WIFI无线通讯实现电源主机和电源辅机的自动识别，电源主机可以任意与其它母线槽热循环电源辅机组合进行母线槽热循环试验。

母线槽热循环电源主机1实现与母线槽热循环电源辅机2采用粗调和补偿式调压相结合方式，实现高精度电流控制。

采用全自动校正系统，多段折线校正法，在设备每相可调范围内自动生成五段以上校正系数，提供自校准功能，同时温升测试时可设正偏差模式和正负偏差模式，以适用不同试验要求。

根据图1本发明带插接箱母线槽设备温升试验系统连接示意图。所述的母线槽热循环电源主机输出端通过铜母排或软连接与母线干线输入端三相连接，所述的母线槽热循环电源辅机输出端通过标准测试铜导线与母线干线的分接单元31输出端三相连接；监测总电流为A1；母线槽热循环电源辅机同样通过铜导线与分接单元31输出端三相连接，监测电流为A2。母线干线输出末端三相用铜母排直接短接，输出监测电流为A3；

母线槽热循环电源主机通过航空插座多点热电偶4分布在母线干线上，进行多点采集点，如图1分布；

母线槽热循环电源主机1和母线槽热循环电源辅机2分别上电，操作电源主机人机界面设定母线干线总电流、分接单元电流、循环次数、循环时间，并启动电源，使母线干线及分接单元分别达到测试额定电流。所述电源主机1和辅机2利用现场总线技术或WIFI无线通讯实现电源主机和电源辅机的自动识别，实现微机控制单元互连互通。本发明母线干线热循环测试控制流程图如图2所示；

图1所述的当电源主机1输出电流为A1，辅机2控制输出电流为A2，实现母线槽末端测试电流为A3＝A1－A2；所述的电源主机1与电源辅机2采用同相电源输入，输出采用变压器隔离，使两机输出同频率、同初相位，所述的电源主机与电源辅机输出不同的电压幅值存在电压差，利用母线干线及连接导线本身阻抗，实现控制两台恒流源电流实现相减的功能。当主机恒流源输出电压幅值越来越高，母线干线输入端电流值A1越大，末端母线干线电流A3和分接单元流值A2不断增大，此时当分接单元31电流值A3达到设定电流时电源辅机根据微机控制单元判断处理开始调整输出电压，使所述的电源主机1与电源辅机2输出压差控制在一定范围内，如图3所示，所述的主机1和辅机2恒流源电流实现相减功能；

辅机2与母线干线之间距离较长时，例如母线干线做垂直试验时，母线干线与辅机连接铜导线7阻抗较大，分接单元31电流值A3无法达到额定测试电流，所述的辅机微机控制单元智能判断并自动切换辅机换相变压器，所述的电源主机1与辅机2输出同频率，但初相位差180℃，所述的电源主机与电源辅机实现反相叠加电压差变大，如图4所示，利用母线干线及连接导线阻抗，控制两台恒流源电流实现相减的功能。辅机恒流源完全替代了传统的可调变阻器，实现电流精确控制；

当母线干线温升达到一个恒定值，所测量点的温度变化不超过1k/h时就算达恒温，母线干线热循环测试系统自动投入热循环试验，实现主机和辅机控制同时启停，84次循环后停止试验，完成热循环试验，并记录实验过程母线干线温度，温升测试电源实现对母线槽温升试验过程监控的全自动化管理。

母线槽热循环电源主机1包括：交流配电单元101、调压控制单元102、补偿控制单元103、补偿变压器104、大容量变流器105、电机控制传动单元106、电流采样单元107、多路温度检测单元108、人机界面109、微机控制单元110、通讯单元111等组成。

交流配电单元101与调压控制单元102、补偿控制单元103相接，提供三相四线制交流电源，并具有过压、失压、相序、过流等保护功能。调压控制单元102与大容量变流器105相连接，补偿控制单元103与补偿变压器104相连接，补偿变压器104同时大容量变流器105相连接。微机控制单元110分别与电机控制传动单元106、电流采样单元107、多路温度检测单元108、人机界面(触摸式液晶屏)109、通讯单元111相连接。所述的交流配电单元101，其特征主要包括：交流接触器、中间控制继电器、数字相序继电器、C级防雷装置，所述的调压控制单元102，其特征主要在于采用定制柱式调压器，并设置两对限位开关，一对引至微机控制单元,110，另一对窜入电控制回路，同时实现电气和机械互锁。所述的补偿控制单元103和补偿变压器104组电压补偿回路，对调压控制回路进行高精度电压补偿，实现高精度的恒流功能；微机控制单元110采用STC12C5412AD单片机，用于母线槽热循环电源主机信号采集处理及恒流控制命令的输出。作为母线槽热循环电源的数据处理中心，以现场总线方式对交流系统进行信息采集、处理完成智能化管理，信息处理的结果一方面将作为人机界面触摸式液晶显示屏的信息来源，另一方面通过通信接口传给上位计算机监控系统实现实时远程监控管理。微机监控单元信息处理的结果控制，并提供USB接口数据会自动保存在U盘中，可以将数据转变成EXCEL文档储存在电脑中。微机控制单元110专门开发了全自动校正系统(多段折线校正法)，在电源每相可调范围内自动生成五段以上校正系数，提供自校准功能，同时温升测试时可设正偏差模式和正负偏差模式，以适用不同试验要求。交流采样单元实时监测交流电源电流输出情况并将信息通过数据总线送入微机监控单元。本发明所述的通讯单元111利用现场总线技术或WIFI无线通讯实现电源主机和电源辅机的自动识别，实现微机控制单元互连互通。本发明所述的调压控制单元102、补偿控制单元103及补偿变压器104相结合，确保电源主机输出电流稳流精度≤0.5％，控制变压器使交流电源输出电流自动保持恒定。所述温度检测单元，采用智能型传感器各通道间绝缘，通道通过多路航空插座直接引出32路热电偶方便测量，可直接对380V及以下带电导体的信号进行多路巡回测控。

母线槽热循环电源辅机2其工作原理如图6所示，所述母线槽热循环电源辅机包括：交流配电单元201、调压控制单元202、补偿控制单元203、补偿变压器204、换相变流器205、换相控制单元206、驱动控制单元208、电流采样单元207、人机界面(触摸式液晶屏)209、微机控制单元210、通讯单元211等组成。

交流配电单元201与调压控制单元202、补偿控制单元203相接，提供三相四线制交流电源，并具有过压、失压、相序、过流等保护功能。调压控制单元202与换相控制单元206连接，换相控制单元206连接再与换相变流器205相连接，补偿控制单元203与补偿变压器204相连接，补偿变压器204同时换相变流器205相连接。微机控制单元210分别与电机控制传动单元208、电流采样单元207、人机界面(触摸式液晶屏)209、通讯单元211相连接。所述的交流配电单元201，其特征主要包括：交流接触器、中间控制继电器、数字相序继电器、C级防雷装置，所述的调压控制单元202，其特征主要在于采用定制环形调压器，并设置两对限位开关，一对引至微机控制单元210，另一对窜入电控制回路，同时实现电气和机械互锁；所述的换相控制单元206采用6只交流接触器及6只中间继电器组成交流互锁切换回路，实现电源输入和输出位相同相或反相的控制，本发明所述母线槽热循环电源辅机的换相变流,205，使输出单相电源的相位可与输入保持一致或切换接线方法输出与输入相位差180℃。本发明利用母线槽热循环电源辅机电流反相或同相叠加功能，辅机恒流源完全替代了传统的可调变阻器，并实现电流精确控制；所述的补偿控制单元203和补偿变压器204组电压补偿回路，对调压控制回路进行高精度电压补偿，实现高精度的恒流功能；微机控制单元110采用STC12C5412AD单片机，用于母线槽热循环电源主机信号采集处理及恒流控制命令的输出。作为母线槽热循环电源的数据处理中心，以现场总线方式对交流系统进行信息采集、处理完成智能化管理，信息处理的结果一方面将作为人机界面触摸式液晶显示屏的信息来源，另一方面通过通信接口传给上位计算机监控系统实现实时远程监控管理。微机监控单元信息处理的结果控制，并提供USB接口数据会自动保存在U盘中，可以将数据转变成EXCEL文档储存在电脑中。微机控制单元210专门开发了全自动校正系统(多段折线校正法)，在电源每相可调范围内自动生成五段以上校正系数，提供自校准功能，同时温升测试时可设正偏差模式和正负偏差模式，以适用不同试验要求。交流采样单元实时监测交流电源电流输出情况并将信息通过数据总线送入微机监控单元。本发明所述的通讯单元211利用现场总线技术或WIFI无线通讯实现电源主机和电源辅机的自动识别，实现微机控制单元互连互通。本发明所述的调压控制单元202、补偿控制单元203及补偿变压器204相结合，确保电源主机输出电流稳流精度≤0.5％，控制变压器使交流电源输出电流自动保持恒定。

本发明实施例的特点是：解决了传统母线干线系统温升试验存在的设备体积大、试验耗时长、能耗较高、效率较低和操作灵活性差的问题，通过该母线干线热循环测试装置及其测试方法，自动实现母线干线系统热循环的测试，使用效果好，利于推广。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。