低压断路器特性测试分析平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低压断路器特性测试分析平台。
【背景技术】
[0002]低压断路器是低压电器中最重要的保护及控制元件之一，广泛应用在工矿企业、机关学校、高层建筑、宾馆、医院、机场、码头、现代化的住宅小区，以及高速发展的机车、地铁系统中。断路器具有过电流、逆电流、短路、欠电压等故障保护功能，可用来保护交直流电气设备，同时，也可以用在不频繁起动的电动机控制，不频繁操作或转换的电路中，是电路及系统中不可缺少的开关元件。
[0003]无论何种断路器，其结构均包含以下主要部分:
传感元件:又称感受元件(如过电流脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等)，能够感受电路中不正常的情况和操作人员的命令，或其他继电保护系统的信号，通过传递元件使执行元件动作；
脱扣执行机构:包括主触头和灭弧系统，辅助触头也是一种执行部件。灭弧系统用来配合触头系统执行任务，帮助熄灭触头分断电路时产生的电弧；
传递元件:承担力的传递与变换，包括传动机构、自由脱扣机构、主轴、脱扣轴等。断路器的绝缘底座、外壳、框架、均为承担力传递的部件，各种机械连杆承担力的传递与变换，传动机构将人力或电力转变成合闸力，控制断路器合闸或分闸，脱扣轴则把各相的脱扣动作传递给机构使之脱扣；
附件:辅助触头、电动操作机构、接线端子等配件，有些小型断路器不配电动操作机构。
[0004]由此看来，断路器结构复杂、种类繁多。断路器对外呈现的特性主要体现在故障时的脱扣特性和触头回路的通断特性中。目前，对于系统中大量使用的低压断路器，定期维修和检测成为一大难题，在重要的使用场合中，往往成批更换，或者根据经验判断其主要特性，造成资源浪费。随着控制技术和电力电子技术的发展，更多的自动化和电力电子设备能够应用于低压电器的测试系统中，给断路器的特性检测带来方便。
[0005]本发明设计一种低压断路器特性测试与分析平台，该平台具有上位机测试分析系统和下位机控制、测试装置。利用机构控制保护模块自动操作断路器的分合闸状态；平台可方便的转换交直流电源系统，采用电力电子技术设计新型数字式恒流源，在外界电源产生波动或者负载阻抗特性发生变化时，输出电流保持恒定，输出端的电流闭环反馈环节以及适当的控制策略使得输出电流的调节具有良好的动态响应，电流调节精度高、调节速度快。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种低压断路器特性测试分析平台，该平台可以自动测试交直流断路器的脱扣特性和触头回路工作状况，通过平台内的特性分析与寿命预测模块，对断路器的关键性能指标和电寿命进行分析预测，为电力系统的安全和可靠运行奠定基础。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种低压断路器特性测试分析平台，包括上位机测试分析系统和下位机控制及测试装置；系统上电，通过所述上位机测试分析系统的上位机人机界面，对上位机测试分析系统的功能选择模块及参数设置模块进行测试功能的选择及试验参数的设置，并通过上下位机交互接口传输指令至所述下位机控制及测试装置的主控模块，下位机控制及测试装置的系统故障保护报警模块进行硬件系统自检，系统正常后，启动下位机控制及测试装置的控制电源1、控制电源2及试验电源，而后根据上位机测试分析系统传输指令，主控模块通过下位机控制及测试装置的信号采集模块I控制断路器自动合分闸控制回路进行被测断路器的合分闸控制，同时主控模块通过下位机控制及测试装置的下位机试品状态监测模块对被测断路器的合分闸状况进行监视，下位机试品状态监测模块将被测断路器的开关状态信息传输至主控模块，由主控模块判断被测断路器的开关状态；当被测断路器调整完开关状态，主控模块通过信号采集模块I发出控制指令，通过下位机控制及测试装置的试验电源管理单元的时序控制模块I进行触头回路操作检测、交流瞬动、交流过载、直流瞬动及直流过载的各试验回路的选用，并经过试验电源管理单元的功能设置模块进行相应电源的设定；试验电源管理单元的信号采集模块2将采集的被测断路器触头上的模拟电信号，作为瞬动源和过载源的反馈信号，用于闭环调节输出电流的恒定，同时主控模块通过信号采集模块I模拟输入，经信号调理模块2接收信号采集模块2的模拟信号，用于主控模块进行被测断路器的数据分析；所述下位机控制及测试装置还包括时序控制模块2，该时序控制模块2根据试验电源管理单元各试验回路的设定及电源的选用控制被测断路器的开关投切。
[0008]在本发明实施例中，所述上位机测试分析系统还包括特性测试模块、用于显示下位机控制及测试装置返回的测试结果的结果显示模块、用于实时监测被测断路器的运行状态的上位机试品状态监测模块、用于判断被测断路器性能和寿命的开关整体性能分析模块和寿命预测模块。
[0009]在本发明实施例中，所述断路器自动合分闸控制回路包括信号调理模块1、实现系统的定时切换及故障保护的机构保护模块、用于控制被测断路器合分闸的机构控制模块及机构操作模块。
[0010]在本发明实施例中，所述试验电源管理系统还包括反馈模块、交流电子电源、变流调压器/变压器电源、直流电子电源、直流调压器/变压器电源、触头检测回路电源、用于进行不同测试电流下量程切换的量程切换模块、交流试验模块、直流试验模块和触头回路试验丰吴块。
[0011]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:
(1)将断路器的触头回路特性、开关脱扣特性、开关整体性能分析、开关电寿命预测整合到一个平台中，具有集成创新的显著特点；
(2)平台中设计了自动控制断路器脱扣机构的机构控制保护模块，可根据测试需要通过机构操作模块对断路器进行分合闸控制，极大提高了测试效率；
(3)采用电力电子技术设计新型数字式恒流源，在外界电源产生波动或者负载阻抗特性发生变化时，输出电流保持恒定，输出端的电流闭环反馈环节以及适当的控制策略使得输出电流的调节具有良好的动态响应，电流调节精度高、调节速度快。
【附图说明】
[0012]图1为本发明低压断路器特性测试分析平台的原理框图。
[0013]图中，RJ为上位机人机界面，GX为功能选择模块，DS参数设置模块，TC为特性测试模块，JX为结果显示模块，ZJl上位机试品状态监测模块，TF为开关整体性能分析模块，SY为寿命预测模块，JK为上下位机交互接口，XP为系统电源，GB系统故障保护报警模块，KPl为控制电源1，KP2为控制电源2，SP为试验电源，SCl为时序控制模块1，SC2为时序控制模块2，ZM为主控模块，XCl为信号采集模块1，XC2为信号采集模块2，XTl为信号调理模块1，XT2为信号调理模块2，ZJ2为下位机试品状态监测模块，DB为机构保护模块，DK为机构控制模块，JC为机构操作模块，GS为功能设置模块，FM为反馈模块，AD为交流电子电源，AB为交流调压器/变压器电源，ZD为直流电子电源，ZB为直流调压器/变压器电源，CP为触头检测回路电源，LH为量程切换模块，AT为交流试验模块，ZT为直流试验模块，CT为触头回路试验模块，SD为试验样品(低压断路器)。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0015]如图1所示，本发明一种低压断路器特性测试分析平台，包括上位机测试分析系统和下位机控制及测试装置，所述上位机测试分析系统包括上位机人机界面RJ、功能选择模块GX、参数设置模块DS、特性测试模块TC、结果显示模块JX、上位机试品状态监测模块ZJ1、开关整体性能分析模块TF、寿命预测模块SY ;所述下位机控制及测试装置包括系统电源XP、系统故障保护报警模块GB、控制电源1KP1、控制电源2KP2、试验电源SP、时序控制模块1SC1、时序控制模块2SC2、主控模块ZM、信号采集模块1XC1、信号采集模块2XC2、信号调理模块1XT1、信号调理模块2XT2、下位机试品状态监测模块ZJ2、机构保护模块DB、机构控制模块DK、机构操作模块JC、功能设置模块GS、反馈模块FM、交流电子电源AD、交流调压器/变压器电源AB、直流电子电源ZD、直流调压器/变压器电源ZB、触头检测回路电源CP、量程切换模块LH、交流试验模块AT、直流试验模块ZT、触头回路试验模块CT、试验样品(被测低压断路器)SD ;所述上位机测试分析系统和下位机控制及测试装置通过上下位机交互接口 JK进行交互。
[0016]其工作原理如下:
电源模块XP上电以后，首先通过系统故障保护报警模块GB对硬件系统进行自检，系统正常后，启动控制电源1KP1、控制电源模块2KP2和试验电源SP，主控模块ZM处于工作状态，进入上位机