一种GIS断路器动作特性测试装置及系统的制作方法

一种gis断路器动作特性测试装置及系统
技术领域
1.本发明涉及断路器信号采集设备，尤其涉及一种gis断路器动作特性测试装置及系统。


背景技术：

2.断路器在电网中承担保护和控制电力线路的作用，其动作可靠性和稳定性对电力系统安全运行有着极大的影响。研究表明，大部分断路器故障是由操动机构故障引起的，因此准确获取断路器操动机构的动作特性信号对断路器正常稳定运行具有重要意义。
3.目前变电站内新、扩建工程均以gis为主，其中220kv及以下的gis隔离开关与接地刀闸多采用三工位设计，gis隔离开关两侧分别设置一个接地刀闸，在母联、分段、线路侧带电等gis单间隔停电检修时，gis断路器两侧隔离开关需分闸、接地开关需合闸，因此，gis断路器两端均处于保护接地的状态。现场试验时，安措范围内的gis隔离开关一旦分闸后就无法合闸，此时接地刀闸无法断开，处于死接地状态，即一直保持gis断路器双端接地的状态。
4.由于传统的gis断路器信号采集时，需gis断路器一侧接地，另一侧悬空来采集悬空侧的信号，而在gis断路器双端接地的情况下，由于此时gis断路器无法单侧悬空，不能通过传统的采集方式来开展gis断路器机械特性试验，导致不满足断路器停电试验要求，造成缺项漏项事故。此外，判断gis断路器动作特性质量的相关信号受强电磁干扰影响大，容易导致测量结果不准确。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种gis断路器动作特性测试装置及系统，在gis断路器双端接地的情况下能够进行断路器动作测试，并且测试结果准确性较高。
6.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
7.一种gis断路器动作特性测试装置，应用于双端接地的gis断路器，包括激励模块和采集模块，所述激励模块设置于被测gis断路器一侧的接地通道上，所述采集模块设置于被测gis断路器另一侧的接地通道上，使得被测gis断路器和大地组成的回路受到激励产生感应电动势，从而采集所述回路的感应电流。
8.进一步的，所述采集模块包括第一电磁感应单元和信号处理单元，所述第一电磁感应单元输出端和信号处理单元连接，且所述第一电磁感应单元套设于所述接地通道的线缆上。
9.进一步的，所述第一电磁感应单元包括柔性线圈，所述信号处理单元包括积分器，所述柔性线圈上设有开口，所述开口的两端分别和积分器可拆卸连接，使得柔性线圈打开或闭合，将所述接地通道的线缆设置于柔性线圈所围绕的空间中。
10.进一步的，所述柔性线圈包括柔性骨架和线圈，所述柔性骨架外部套设有屏蔽层，所述线圈设置于所述屏蔽层和柔性骨架之间的间隙，且所述线圈绕设于柔性骨架上。
11.进一步的，所述激励模块包括信号发生单元和第二电磁感应单元，所述信号发生单元的输出端和第二电磁感应单元的输入端连接，且所述第二电磁感应单元套设于所述接地通道的线缆上。
12.进一步的，所述信号发生单元包括壳体，以及设置于壳体内且依次连接的信号发生器、信号放大器和滤波器，所述壳体上设有和被测gis断路器每一相一一对应的输出端子，所述第二电磁感应单元和被测gis断路器每一相一一对应，所述滤波器通过输出端子和对应的第二电磁感应单元连接。
13.进一步的，所述第二电磁感应单元包括线圈本体以及钳形的手柄，所述线圈本体的第一部分设置于手柄左半部分，所述线圈本体的第二部分设置于手柄右半部分，使得第一部分和第二部分随手柄分离或闭合，从而将所述接地通道的线缆设置于线圈本体所围绕的空间中，所述手柄左半部分设有信号输入线，所述第一部分通过信号输入线和对应的输出端子连接。
14.进一步的，所述壳体上设有电源插口和电源开关，所述信号发生器的供电端依次通过电源开关和电源插口与外部的电源连接，所述壳体上设有接地端子，所述信号发生器、信号放大器和滤波器的接地端分别通过接地端子接地。
15.进一步的，所述壳体上设有提手。
16.本发明还提出一种gis断路器动作特性测试系统，包括gis断路器动作特性测试装置和断路器动作特性分析仪，所述gis断路器动作特性测试装置为任一所述的gis断路器动作特性测试装置，所述gis断路器动作特性测试装置中采集模块的输出端和断路器动作特性分析仪的输入端连接。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.本发明利用电磁感应原理，将激励模块和采集模块分别设置于双端接地的gis断路器两侧的接地通道上，激励模块对双端接地的gis断路器和大地组成的回路进行激励以产生感应电动势，在被测gis断路器闭合的情况下，该回路中产生感应电流，通过采集模块是否采集到感应电流，就能够了解双端接地的gis断路器的动作情况，从而开展gis断路器机械特性试验，满足断路器停电试验要求。与此同时，本发明的采集模块也利用电磁感应原理，通过柔性骨架和线圈组成罗氏线圈，实现了对于感应电流的测量，并且在柔性骨架外部套设有屏蔽层，且采用积分器进行信号处理，从而减小测量环境中强电磁干扰的影响。
附图说明
19.图1为本发明实施例的连接示意图。
20.图2为本发明实施例的激励模块的等效原理图。
21.图3为本发明实施例的采集模块的结构示意图。
22.图4为本发明实施例中信号发生单元的结构示意图。
23.图5为本发明实施例中第二电磁感应单元的结构示意图。
24.图例说明：1-激励模块、11-信号发生单元、12-第二电磁感应单元、2-采集模块、21-第一电磁感应单元、22-信号处理单元、23-接线端子、111-电源插口、112-电源开关、113-接地端子、114-输出端子、115-提手、116-线圈本体、117-信号输入线。
具体实施方式
25.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
26.本实施例提出一种gis断路器动作特性测试装置，该装置应用于双端接地的gis断路器，如图1所示，包括激励模块1和采集模块2，所述激励模块1设置于被测gis断路器一侧的接地通道上，所述采集模块2设置于被测gis断路器另一侧的接地通道上。
27.通过上述结构，激励模块1和采集模块2均位于双端接地的gis断路器和大地组成的回路中，激励模块1可以对该回路进行激励以产生感应电动势，在被测gis断路器闭合的情况下，该回路中产生感应电流，通过采集模块2是否采集到感应电流，就能够了解双端接地的gis断路器的动作情况，从而开展gis断路器机械特性试验，满足断路器停电试验要求。
28.本实施例利用电磁感应原理来产生感应电动势，并采集感应电流，如图1所示，本实施例中的采集模块2包括第一电磁感应单元21和信号处理单元22，所述第一电磁感应单元21输出端和信号处理单元22连接，且所述第一电磁感应单元21套设于所述接地通道的线缆上。与此同时，激励模块1包括信号发生单元11和第二电磁感应单元12，所述信号发生单元11的输出端和第二电磁感应单元12的输入端连接，且所述第二电磁感应单元12套设于所述接地通道的线缆上。
29.如图2所示，信号发生单元11发出激励信号，第二电磁感应单元12收到激励信号后将产生磁场，当激励信号为交流电压时，第二电磁感应单元12的磁场将不断改变，从而使得双端接地的gis断路器和大地组成的回路产生感应电动势，当被测gis断路器闭合，双端接地的gis断路器和大地组成的回路变产生感应电流，电流经过接地通道也会产生磁场，而第一电磁感应单元21也利用电磁感应原理，与对应的接地通道通过磁场耦合，将接地通道中的电流感应成电压信号，再发送给信号处理单元22，从而能够从信号处理单元22所输出的信号中体现gis断路器动作。
30.如图3所示，本实施例中的第一电磁感应单元21包括柔性线圈，信号处理单元22包括积分器，积分器还设有接线端子23，可以将处理后的信号输出至后端的分析设备。
31.采用柔性线圈能够降低对于安装条件的限制，在狭小空间内，柔性线圈能够适用性的进行形变，避免空间不足无法夹取线缆进行采样，导致信号测量难度大的情况，本实施例的柔性线圈上设有开口，开口的两端分别设有插接件，可以和积分器可拆卸连接，使得柔性线圈打开或闭合，将对应的接地通道的线缆设置于柔性线圈所围绕的空间中。
32.本实施例中的柔性线圈包括柔性骨架和线圈，线圈绕设于柔性骨架上，从而形成柔性罗氏线圈，柔性线圈利用电磁感应原理，与被测对象之间通过磁场耦合，将被测电流感应成电压信号，再将该电压信号输出至积分器，由积分器进行积分后得到一个交流电压信号，通过此信号准确地再现双端接地的gis断路器和大地组成的回路中感应电流的波形，在gis断路器进行分、合闸特性试验时，gis断路器动作过程中(分闸、合闸、合分闸)，后端的分析设备从积分器持续接收交变信号，gis断路器触头刚合时信号从无至有，gis断路器触头刚分时信号从有至无。
33.本实施例中，为了应对接地通道的线缆上的电磁干扰，积分器选用数字量输出积分器，数字量输出积分器在积分器内部即完成了柔性罗氏线圈输出电压信号的积分及ad采样，并将ad采样结果以光纤为介质上传，可以有效避免传输过程中的损耗及干扰，在此之
外，柔性线圈的柔性骨架外部套设有屏蔽层，柔性线圈的线圈设置于所述屏蔽层和柔性骨架之间的间隙，采用屏蔽层也在一定程度上减小了电磁干扰。
34.如图2所示，本实施例中的信号发生单元11包括长200mm，宽130mm，高80mm的壳体，以及设置于该壳体内且依次连接的信号发生器、信号放大器和滤波器，如图4所示，在壳体面板上，左下方设有电源插口111，右下方设有电源开关112，信号发生器的供电端依次通过电源开关112和电源插口111与外部的电源连接，壳体面板的右上方为接地端子113，信号发生器、信号放大器和滤波器的接地端分别通过接地端子113接地。
35.壳体面板的正中间设置有三个输出端子114，这三个输出端子114分别和被测gis断路器的a、b、c相对应，同时本实施例中的第二电磁感应单元12也和被测gis断路器的a、b、c相对应，因此，滤波器通过输出端子114和对应的第二电磁感应单元12连接，第二电磁感应单元12分别套设于激励模块1对应的接地通道中被测gis断路器的a、b、c相对应的线缆上，信号发生器产生的激励信号经信号放大器放大后，被滤波器滤除杂波，然后通过每个输出端子114持续发射至对应的第二电磁感应单元12，第二电磁感应单元12将信号发生器生成的激励信号输送至gis断路器a、b、c三相，利用gis断路器及两侧接地刀闸与大地行成的回路，产生对应的感应电动势。
36.本实施例中，电源插口111为交流220kv电源插口，220kv电源经信号发生器、信号放大器和滤波器最终转换为20v，10khz的交流电压，可一次性测量三相的gis断路器动作特性，减少攀高的风险，降低了安全隐患。
37.如图4所示，本实施例中，壳体的侧面中间位置设有提手115，方便操作人员移动和携带信号发生单元11。
38.如图5所示，本实施例中的第二电磁感应单元12采用接线钳，包括线圈本体116以及钳形的手柄，所述线圈本体116的第一部分设置于手柄左半部分，所述线圈本体116的第二部分设置于手柄右半部分，使得第一部分和第二部分随手柄分离或闭合，从而将对应的接地通道的线缆设置于线圈本体116所围绕的空间中，所述手柄左半部分设有信号输入线117，所述第一部分通过信号输入线117和对应的输出端子114连接。
39.通过上述结构，操作人员可以方便的将接线钳手持，紧握住手柄时第一部分和第二部分被分开，从而将gis断路器a、b、c三相线缆放入线圈本体116所围绕的空间中，松开手柄时第一部分和第二部分闭合，从而线圈本体116被通电后即可产生磁场，使gis断路器a、b、c三相及两侧接地刀闸行成的回路，产生对应的感应电动势。
40.本实施例还提出一种gis断路器动作特性测试系统，包括前文所述的gis断路器动作特性测试装置和断路器动作特性分析仪，gis断路器动作特性测试装置中采集模块的输出端和断路器动作特性分析仪的输入端连接。以下对于本实施例的系统工作原理进行说明：
41.在被测gis断路器一侧的接地通道上，分别用接线钳套设于a、b、c三相线缆外部，在被测gis断路器另一侧的接地通道上，用柔性线圈套设于线缆外部，并将接线钳通过信号输入线117和信号发生单元11上对应的输出端子114连接，将柔性线圈对应的积分器通过接线端子23和断路器动作特性分析仪连接。
42.开启信号发生单元11，输出端子114持续不断发出20v，10khz的交流电压作为激励信号，被测gis断路器与大地形成的回路产生感应电动势，被测gis断路器合闸时，回路中产
生感应电流，柔性线圈通过感应电流产生感应电压信号，再通过积分器将线圈输出的电压信号进行积分后得到一个交流电压信号，通过此信号准确地再现被测gis断路器与大地形成的回路中感应电流的波形。最终将该交流电压信号发送至断路器动作特性分析仪的信号采集接口，通过分析仪中内置的数模转换装置将数据转换成数字显示在分析仪的显示屏上。完成对gis断路器分合闸线圈电流、时间参数、分合闸速度参数及合闸电阻参数的采集，辅助断路器分、合闸速度，分、合闸时间，分、合闸同期性及配合时间测量。
43.上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。