一种小型断路器的保护特性测试装置及其运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种小型断路器的保护特性测试装置，其特征为该装置包括了显示器、主机、键盘及鼠标、试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路，其中，主机分别与显示器、键盘及鼠标连接，构成标准工控机；主机与试验控制电路相连，试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路依次相连，电压电流变换电路与工控机主机相连。本发明专利技术的小型断路器的保护特性测试装置，能够对小型断路器的电压、电流实时高速录波(采样速率高达4微秒)，录波采集起点时刻由工控机控制、采集终点时刻有触头状态控制。

【技术实现步骤摘要】
一种小型断路器的保护特性测试装置的运行方法
本专利技术属于低压电器领域内的一种保护特性测试装置，涉及可以完成保护特性测试的小型断路器试验装置。
技术介绍
小型断路器常用作家用电器的空气开关，要求在过载、短路等故障发生时能及时分断触头、切断电路，起到保护用电电器的作用。在现实生活中很难对小型断路器的实时保护特性进行监测，当小型断路器保护特性退化严重时，就可能发生过保护或欠保护故障，影响到居民用电安全。虽然智能电网的迅速发展及普及，特别是智能电表的普遍使用，为小型断路器保护特性的实时监测提供了平台。但小型断路器是不频繁动作的保护电器，实际工况下小型断路器极少分断，在线获得小型断路器反时限分断特性比较困难。在生产环节，出厂试验仅仅获得平均保护特性曲线和最高保护特性曲线，而且是根据子样保护特性对总体保护特性做出的估计。说明书中提供的保护特性曲线，不能准确描述个体产品或使用很长时间已疲劳退化产品的保护特性。随着计算机、电力电子、单片机、数据采集等新技术的发展，断路器相关试验技术取得了很大进展。在与断路器保护特性相关的测试试验装置中，“断路器瞬时保护特性检测电流发生装置”(专利申请号CN201220708626.4)主要涉及断路器瞬时保护特性电流的检测，“真空断路器真空度监测系统”(专利申请号CN200820220646.0)主要涉及真空断路器真空度监测，“断路器触头电寿命监测装置”(专利申请号CN01239795.4)主要涉及断路器触头电寿命监测，“直流断路器保护特性测试仪”(专利申请号CN200920171269.0)主要涉及低压恒流源电路保护特性的测试，以上专利或属于对断路器局部性能的研究，或为低压恒流源电路保护特性测试，均无法实现对小型断路器在线保护特性的测试。为了对个体小型断路器的在线保护特性进行测试，对小型断路器保护可靠性的实时状态进行评估，需要一种能够在线测试小型断路器保护特性的试验系统。
技术实现思路
所要解决的技术问题本专利技术的任务在于提供一种可以完成对小型断路器保护可靠性的实时状态进行评估的试验装置,该装置通过控制固态继电器实现电流选择,通过传感器与采集板卡相连，实现实时高速录波，能够实现试验电流的自动调节，能监测小型断路器过载接通状态、过载及短路分断过程的电压、电流波形，自动完成小型断路器的过载及短路保护动作的测试；能通过后处理试验数据、获得瞬断时间和分断延迟时间并处理故障电流瞬态波完成对小型断路器保护动作特性实时状态的评估；能实现多次分断时间特性数据的自动记录和保存，能显示、输出并打印实测保护特性图。本专利技术的技术方案为：一种小型断路器的保护特性测试装置，其特征为该装置包括了显示器、主机、键盘及鼠标、试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路，其中，主机分别与显示器、键盘及鼠标连接，构成标准工控机；主机与试验控制电路相连，试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路依次相连，电压电流变换电路与工控机主机相连。所述的试验控制电路的组成包括固态继电器、直流电源1和控制板卡，其连接方式是：直流电源1与控制板卡、固态继电器控制端依次相连构成回路，控制板卡通过卡槽与工控机相连；固态继电器数量为12－20个，相互并联。所述的试验电流产生电路的组成包括交流电源和负载电阻，其连接方式是：同规格负载电阻并联后，连接在交流电源两端；同时每个并联的负载电阻分支，与固态继电器输出侧相串连。所述的电压电流变换电路的组成包括电压传感器、电流传感器、数据采集板卡、直流电源2和直流电源3，其连接方式为：电流传感器的感测输入端、小型断路器、试验电流产生电路中的交流电压源依次连接，电压传感器的感测输入端与小型断路器并联，直流电源2与电压传感器控制输入端连成一回路，直流电源3与电流传感器控制输入端连成一回路，电压传感器、电流传感器的信号输出端分别与数据采集板卡的输入端相连；电流传感器与试验电流产生电路4中的固态继电器输出侧相连。所述的固态继电器为12－20个12V直流电源控制固态继电器G3MB-202P，固态继电器之间并联；直流电源1采用12V直流电源；控制板卡采用PCI-1750。所述的电阻的数量为12－20个，220Ω/650W电阻，交流电源采用220V、50Hz交流电源。所述的电流传感器采用传感器CHB-25NP，电压传感器采用传感器WBV111S07，直流电源2采用12V直流电源，直流电源3采用15V直流电源，数据采集板卡采用PCI-1742U。所述的小型断路器的保护特性测试装置的运行方法，包括以下步骤：(1)保护特性测试初始化，启动工控机，初始化，进入人机交互界面，完成后转试验参数设置；(2)试验参数设置，试验分别对下面参数进行设定：A.设置试验电流等级及测试次数在人机交互界面上输入电流等级，据此确定固态继电器的通断控制，试验电流等级预设定值。其中，同一电流等级的试验具有不确定性，试验次数设定为5次减少误差。B.设置分断状态门限值，在试验开始后工控机开始计时，当计时超过设定的时间门限值时工控机向控制板卡发出命令，使试验电流产生电路的电流置零，试验停止。接通状态触头间接触压降上限值采用触头额定回路电源电压的10％；断开状态触头间电压下限值采用触头回路额定电源电压的90％。C.设置不分断试验停止时间门限值，在试验开始后工控机开始计时，当计时超过设定的时间门限值时工控机向控制板卡发出命令，使试验电流产生电路的电流置零，试验停止。其中，对于不同试验电流等级，均提供一个不分断试验停止时间门限值的默认值。(3)闭合小型断路器，使电路处于闭合状态。(4)检查负载支路的连接是否正常，传感器是否就位并工作良好，采集板卡是否就位并工作良好。(5)运行保护特性测试装置，工控机将向控制板卡、传感器和采集板卡发出设定好的命令，根据对应的试验电流设定值，对控制板卡发出命令，控制固态继电器输入侧两端的电压，进而决定接通固态继电器的个数，同时传感器和采集板卡开始工作，传感器将采集到的实际电流电压值转换为采集板卡可接受的值。(6)后处理采集到的数据，对采集到的电流电压信号进行处理，通过对数据处理判断分断类型，额定不断、过载恢复冷态断或短路瞬断，得到相应的电气保护特性数据，并进行保存。(7)结束试验，每次保护特性测试试验任务完成后，判断未完成的测试任务次数，当为0时，控制板卡发出命令分断固态继电器输入侧电压，使固态继电器输出侧断开，结束试验。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的小型断路器的保护特性测试装置，能够对小型断路器的电压、电流实时高速录波(采样速率高达4微秒)，录波采集起点时刻由工控机控制、采集终点时刻有触头状态控制。(2)本专利技术的小型断路器的保护特性测试装置，试验电流由工控机驱动固态继电器，控制多路负载的接入或切除，能获得涵盖过载和短路保护的保护特性试验数据。(3)本专利技术的小型断路器的保护特性测试装置，能过对实时采集的电压、电流波形进行自动处理，获得更加精准的保护动作时间和故障电流有效值数据。(4)本专利技术的小型断路器的保护特性测试装置，能实时显示测试试验的电压电流波形，并能自动刷新保护特性。(5)本专利技术的小型断路器的保护特性测试装置，有较好的人机交互界面，操作便捷。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；其中，1－显示器；2－主机；3-键本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型断路器的保护特性测试装置，其特征为该装置包括了显示器、主机、键盘及鼠标、试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路，其中，主机分别与显示器、键盘及鼠标连接，构成标准工控机；主机与试验控制电路相连，试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路依次相连，电压电流变换电路与工控机主机相连；所述的试验控制电路的组成包括固态继电器、直流电源1和控制板卡，其连接方式是：直流电源1与控制板卡、固态继电器控制端依次相连构成回路，控制板卡通过卡槽与工控机相连；固态继电器数量为12－20个，相互并联；所述的试验电流产生电路的组成包括交流电源和负载电阻，其连接方式是：同规格负载电阻并联后，连接在交流电源两端；同时每个并联的负载电阻分支，与固态继电器输出侧相串连；所述的电压电流变换电路的组成包括电压传感器、电流传感器、数据采集板卡、直流电源2和直流电源3，其连接方式为：电流传感器的感测输入端、小型断路器、试验电流产生电路中的交流电压源依次连接，电压传感器的感测输入端与小型断路器并联，直流电源2与电压传感器控制输入端连成一回路，直流电源3与电流传感器控制输入端连成一回路，电压传感器、电流传感器的信号输出端分别与数据采集板卡的输入端相连；电流传感器与试验电流产生电路中的固态继电器输出侧相连。...

【技术特征摘要】
1.一种小型断路器的保护特性测试装置的运行方法，该装置包括了显示器、主机、键盘及鼠标、试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路，其中，主机分别与显示器、键盘及鼠标连接，构成标准工控机；主机与试验控制电路相连，试验控制电路、试验电流产生电路、电压电流变换电路依次相连，电压电流变换电路与工控机主机相连；所述的试验控制电路的组成包括固态继电器、直流电源1和控制板卡，其连接方式是：直流电源1与控制板卡、固态继电器控制端依次相连构成回路，控制板卡通过卡槽与工控机相连；固态继电器数量为12－20个，相互并联；所述的试验电流产生电路的组成包括交流电源和负载电阻，其连接方式是：同规格负载电阻并联后，连接在交流电源两端；同时每个并联的负载电阻分支，与固态继电器输出侧相串连；所述的电压电流变换电路的组成包括电压传感器、电流传感器、数据采集板卡、直流电源2和直流电源3，其连接方式为：电流传感器的感测输入端、小型断路器、试验电流产生电路中的交流电压源依次连接，电压传感器的感测输入端与小型断路器并联，直流电源2与电压传感器控制输入端连成一回路，直流电源3与电流传感器控制输入端连成一回路，电压传感器、电流传感器的信号输出端分别与数据采集板卡的输入端相连；电流传感器与试验电流产生电路中的固态继电器输出侧相连；所述的固态继电器为12－20个12V直流电源控制固态继电器G3MB-202P，固态继电器之间并联；直流电源1采用12V直流电源；控制板卡采用PCI-1750；所述的电阻的数量为12－20个，220Ω/650W电阻，交流电源采用220V、50Hz交流电源；所述的电流传感器采用传感器CHB-25NP，电压传感器采用传感器WBV111S07，直流电源2采用12V直流电源，直流电源3采用15V直流电源，数据采集板卡采用PCI-1742U；所述的小型断路器的保护特性测试装置的运行方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚芳，李啸，李志刚，黄凯，李铮，
申请(专利权)人：河北工业大学，国家电网公司，国网新源张家口风光储示范电站有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12