CN104777420A - 一种高压开关触头的测试***及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压开关触头的测试***及其测试方法，其涉及电力***6kV及以上级高压开关设备测试技术领域，具体涉及一种在高压开关两端安全保护接地的状态下，通过在触头两侧施加高频或脉冲信号进行高压开关触头合分闸时间、合闸电阻触头合闸电阻值、合闸电阻触头预***时间测量的测试***及其测试方法。本发明巧妙地利用高压开关触头两侧接地线构成的电感，在高压开关两侧安全保护接地的状态下，采用在触头两侧施加高频或脉冲信号进行高压开关触头合分闸时间、合闸电阻触头合闸电阻值、合闸电阻预***时间测量的方法，降低了现场操作量，提高了工作效率，缩短了停电时间，同时保证了人身安全，降低了安全隐患，具有很高社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及电力***6kV 及以上级高压开关设备测试技术领域，具体涉及一种在高压开关两端安全保护接地的状态下，通过在触头两侧施加高频或脉冲信号进行高压开关触头合分闸时间、合闸电阻触头合闸电阻值、合闸电阻触头预***时间测量的测试***及其测试方法。
背景技术
根据电力工作标准，需定期对高压开关设备检修和试验。测试高压开关触头的合分闸时间、合闸电阻触头的合闸电阻值、合闸电阻触头预***时间是高压开关试验中的重要项目。按电业安全工作规程要求，高压开关停电检修时，为了保证人身安全高压开关两侧必须接地。现有的高压开关触头测试仪器全部是在触头两侧施加直流信号，当高压开关触头两侧接地时，在触头两侧形成了闭合回路。因此无法测量高压开关触头的时间参数。现有的仪器在测量高压开关触头时间参数时就要求断开高压开关触头一侧的接地线。这种测试方法增加了现场操作量和安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种使用方便、操作简单、安全性好的高压开关触头的测试***及其测试方法。
本发明采用如下技术方案：
一种高压开关触头的测试***及其测试方法，其测试***包括分别位于高压开关两侧的处于闭合接地状态下的刀闸1G和2G、并联在高压开关触头DL两侧的交流电源V1、与交流电源V1串联的电阻R1以及A/D采样电路；所述A/D采样电路分别用于测量交流电源V1两端的电压值和电阻R1两端的电压值。
进一步的，所述交流电源为高频恒压源、10HZ以上的电压源、10HZ以上的电流源或脉冲信号。
进一步的，所述A/D采样电路包括前端信号处理电路和模数转换电路，所述前端信号处理电路的输入端分别并联在交流电源V1和电阻R1两端，所述前端信号处理电路的输出端接模数转换电路的输入端，所述模数转换电路的输出端接测试仪器计算机。
进一步的，所述前端信号处理电路包括型号为LF412的运算放大器及其***电路；所述模数转换电路为型号为A/DS8364的A/D转换器。
利用高压开关触头的测试***的测试方法，其包括如下步骤：
步骤1：保持位于高压开关两侧的刀闸1G和2G闭合，使其处于接地状态，构成导电回路；
步骤2：在高压开关触头DL两侧并联交流电源V1，并在交流电源V1上串联上一已知阻值的电阻R1，进一步的，所述高压开关触头DL的等效电路为合闸电阻R与合闸电阻触头K1串联后与主触头K2并联，所述A/D采样电路的输出端接测试仪器计算机；
利用A/D采样电路测量交流电源V1的输出电压值和电阻R1两端的电压值；
步骤3：根据高压开关触头DL的等效电路可知，在高压开关触头分、合闸过程中，利用A/D采样电路测量得到的交流电源V1的输出电压值和电阻R1两端的电压值会发生变化，据此变化过程计算出高压开关的时间参数。
进一步的，所述高压开关的时间参数包括合闸电阻触头预***时间、高压开关触头的分闸或合闸时间以及合闸电阻触头的合闸电阻值。
进一步的，所述合闸电阻触头预***时间的测试方法如下：
根据高压开关触头DL的等效电路可知，当高压开关处于分闸位置即K1和K2均断开时。电阻R1两端的电压值为U01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I01= U01/R1；当发生合闸电阻触头预***时，即对应等效电路中触头K1闭合时，电阻R1两端的电压值为U′01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I′01= U′01/R1；当等效电路中主触头K2闭合时，则所述电阻R1两端的电压值为 U″01，反映到所述测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出所述电阻R1上的电流值为I″01= U″01/R1；
令高压开关做合闸动作即合闸线圈带电，记录此刻时间点为T1，同时令A/D采样电路实时测量电阻R1两端的电压值为U01，当检测到电阻R1两端的电压值发生变化为U′01时，记录此刻时间点为T2。继续检测电阻R1两端的电压值发生变化为U″01时，记录此刻时间点为T3。通过计算T3与T2的时间差得到对应的合闸电阻触头预***时间。
进一步的，所述高压开关触头的分闸或合闸时间的测试方法如下：
合闸时间测试：根据高压开关触头DL的等效电路可知，当高压开关处于分闸位置即K1和K2均断开时，电阻R1两端的电压值为U01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I01= U01/R1；当发生主触头合闸时，即对应等效电路中主触头K2闭合，电阻R1两端的电压值为U″01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I″01= U″01/R1；
令高压开关做合闸动作即合闸线圈带电，记录此刻时间点为T1，同时令A/D采样电路实时测量电阻R1两端的电压值,当检测到电阻R1两端的电压值发生变化为U″01时，记录此刻时间点为T3, 通过计算T3与T1的时间差得到对应的高压开关触头的合闸时间。
分闸时间测试：根据高压开关触头DL的等效电路可知，当高压开关处于合闸位置即K1和K2均闭合时，电阻R1两端的电压值为U″01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I″01= U″01/R1；当发生主触头分闸时，即对应等效电路中合闸电阻触头K1和主触头K2均断开时，电阻R1两端的电压值为U01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I01= U01/R1；
令高压开关做分闸动作即分闸线圈带电，记录此刻时间点为T1′，同时令A/D采样电路实时测量电阻R1两端的电压值,当检测到电阻R1两端的电压值发生变化为U01时，记录此刻时间点为T2′, 通过计算T2′与T1′的时间差得到对应的高压开关触头的分闸时间。
进一步的，所述合闸电阻触头的合闸电阻值的测试方法如下：
在高压开关处于分闸位置、两侧刀闸1G、2G接地状态下，利用A/D采样电路实时测量的电阻R1两端的电压值为U01，交流电源V1两端的电压值为U02，根据欧姆定律计算出此时电阻R1上的电流值为I01= U01/R1，进而得到高压开关处于分闸位置、两侧刀闸1G、2G接地状态下的等效阻抗，所述等效阻抗为Z1=( U02－U01)/ I01；
待高压开关触头DL的等效电路中合闸电阻触头K1闭合后，A/D采样电路重新测得电阻R1两端的电压值为U′01，交流电源V1两端的电压值为U′02，计算所述电阻R1上的电流值为I′01= U′01/R1，进而得到合闸电阻触头K1闭合状态下，等效阻抗Z1和合闸电阻R并联后的等效阻抗为Z2=( U′02－U′01)/ I′01，根据1/Z2=1/Z1+1/R，计算出合闸电阻R的阻值为R =Z1×Z2/(Z1－Z2)。
本发明的有益效果如下：
本发明巧妙地利用高压开关触头两侧接地线构成的电感，在高压开关两侧安全保护接地的状态下，采用在触头两侧施加高频或脉冲信号进行高压开关触头合分闸时间、合闸电阻触头合闸电阻值、合闸电阻预***时间测量的方法，降低了现场操作量，提高了工作效率，缩短了停电时间，同时保证了人身安全，降低了安全隐患，具有很高社会效益。
附图说明
图1为本发明的整体实施电路原理图。
图2为图1中高压开关两侧刀闸接地状态下的等效电路图。
图3为图2中高压开关处于分闸位置、两侧刀闸接地状态下的等效电路图。
图4为图2中高压开关合闸电阻触头K1闭合后等效电路图。
图5为图2中主触头K2闭合后等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图1~5对本发明作进一步说明。
实施例：如图1为整体实施电路图，图1为在高压开关两侧刀闸1G、2G接地状态下，通过在高压开关触头DL两侧施加高频电压源V1，当然也可采用10HZ以上的较低频率的电压源、10HZ以上的电流源或脉冲信号等，通过A/D采样电路进行信号处理和A/D转换，从而对高频电压源V1和已知电阻R1两端的电压进行测量，据此进行高压开关触头合分闸时间、合闸电阻触头合闸电阻值R、合闸电阻预***时间测量的测试***及其方法。
所述刀闸1G、2G也叫隔离开关1G、2G；
主要工作过程包括：通过高压开关两侧的隔离开关1G、2G接地或接地线接地构成的导电回路，施加在高压开关触头DL两侧的高频电压源V1及已知电阻R1，测量高频电压源V1两端电压的A/D采样电路；测量高频电压源V1输出电流的A/D采样电路，所述高频电压源V1输出电流即通过加在电阻R1上的A/D采样电路测量并根据欧姆定律得到。图2为图1的等效电路图，将高压开关两侧刀闸1G、2G在接地状态下的电路等效为电感L1和电阻R2的串联电路。
图3为高压开关处于分闸位置、两侧刀闸1G、2G接地状态下等效阻抗Z1，在高压开关触头DL两侧施加高频电压源V1的测试***，其测试电路等效原理图为图3。通过测试高频电压源V1的输出电压U02和已知电阻R1上的电压U01，计算回路电流，即电阻R1上的电流值为I01= U01/R1，通过欧姆定律可以计算出两侧刀闸1G、2G接地状态下的等效阻抗Z1=( U02－U01)/ I01。
图4为图2中高压开关合闸电阻触头K1闭合后等效电路，同理通过测试高频电压源V1的输出电压U′02和已知电阻R1上的电压U′01，计算回路电流，即电阻R1上的电流值为I′01= U′01/R1，通过欧姆定律可以计算出两侧刀闸1G、2G接地状态下的电感L1和电阻R2串联成的阻抗Z1与合闸电阻R并联后的等效阻抗为Z2= ( U′02－U′01)/ I′01，根据并联电阻的计算公式1/Z2=1/Z1+1/R计算出合闸电阻的阻值 R=Z1×Z2/(Z1－Z2)。
图5为图2中主触头K2闭合后的等效电路，根据已知的等效电路，通过测试高频电压源V1的电压U2和已知电阻R1上的电压U″01，计算出回路电流为I″01= U″01/R1，当电阻R1上出现这个值的电流时，记录此刻的时间点为T3，计算T3与高压开关合闸时即合闸线圈带电的时间点T1之间的时间差，该时间差即高压开关触头的合闸时间。同理，可计算出高压开关触头的分闸时间。
同理，当触头K1闭合的瞬间，回路电流也会发生变化，根据已知的等效电路，也有一个理论回路电流值，即回路电流变为I′01= U′01/R1，当电阻R1上出现这个值的电流时，记录此刻的时间点为T2；
当主触头K2闭合的瞬间，回路电流再次发生变化，也有一个理论上回路电流值，即回路电流变为I″01= U″01/R1，当电阻R1上出现这个值的电流时，记录此刻的时间点为T3，通过计算T3与T2之间的时间差，该时间差即合闸电阻触头预***时间。
通过此电流变化过程可以计算出高压开关触头的合分闸时间、合闸电阻触头的合闸电阻值、合闸电阻触头预***时间等高压开关的时间参数。
所述测试仪器计算机为普通带有计算功能的计算机，内置有根据电学公式计算的程序。
所述高压开关为额定电压6kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高压开关触头的测试***，其包括分别位于高压开关两侧的处于闭合接地状态下的刀闸1G和2G，其特征在于：还包括并联在高压开关触头DL两侧的交流电源V1、与交流电源V1串联的电阻R1以及A/D采样电路；所述A/D采样电路的输入端分别接在交流电源V1和电阻R1的两端，所述A/D采样电路的输出端接测试仪器的计算机的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种高压开关触头的测试***，其特征在于：所述交流电源为高频恒压源、10HZ以上的电压源、10HZ以上的电流源或脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的一种高压开关触头的测试***，其特征在于：所述A/D采样电路包括前端信号处理电路和模数转换电路，所述前端信号处理电路的输入端分别并联在交流电源V1和电阻R1两端，所述前端信号处理电路的输出端接模数转换电路的输入端，所述模数转换电路的输出端接测试仪器的计算机。
4.根据权利要求3所述的一种高压开关触头的测试***，其特征在于：所述前端信号处理电路包括型号为LF412的运算放大器及其***电路；所述模数转换电路为型号为A/DS8364的A/D转换器。
5.一种利用权利要求1~4中任一所述的高压开关触头的测试***的测试方法，其特征在于：其包括如下步骤：
步骤1：保持位于高压开关两侧的刀闸1G和2G闭合，使其处于接地状态，构成导电回路；
步骤2：在高压开关触头DL两侧并联交流电源V1，并在交流电源V1上串联上一已知阻值的电阻R1，所述高压开关触头DL的等效电路为合闸电阻R与合闸电阻触头K1串联后与主触头K2并联；利用A/D采样电路测量交流电源V1的输出电压值和电阻R1两端的电压值；
步骤3：根据高压开关触头DL的等效电路可知，在高压开关触头分、合闸过程中，利用A/D采样电路测量得到的交流电源V1的输出电压值和电阻R1两端的电压值会发生变化，据此变化过程计算出高压开关的时间参数。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于：所述高压开关的时间参数包括合闸电阻触头预***时间、高压开关触头的分闸、合闸时间以及合闸电阻触头的合闸电阻值。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于：所述合闸电阻触头预***时间的测试方法如下：
根据高压开关触头DL的等效电路可知，当高压开关处于分闸位置即K1和K2均断开时，电阻R1两端的电压值为U01，反映到所述测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I01= U01/R1；当发生合闸电阻触头预***时，即对应等效电路中触头K1闭合时，电阻R1两端的电压值为U′01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I′01= U′01/R1；当等效电路中主触头K2闭合时，电阻R1两端的电压值为 U″01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I″01= U″01/R1；
令高压开关做合闸动作即合闸线圈带电，记录此刻时间点为T1，同时令A/D采样电路实时测量电阻R1两端的电压值为U01，当检测到电阻R1两端的电压值发生变化为U′01时，记录此刻时间点为T2；
继续检测电阻R1两端的电压值发生变化为U″01时，记录此刻时间点为T3；
通过计算T3与T2的时间差得到对应的合闸电阻触头预***时间。
8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于：所述高压开关触头的合闸、分闸时间的测试方法如下：
合闸时间测试：根据高压开关触头DL的等效电路可知，当高压开关处于分闸位置即K1和K2均断开时，电阻R1两端的电压值为U01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I01= U01/R1；当发生主触头合闸时，即对应等效电路中主触头K2闭合，电阻R1两端的电压值为U″01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I″01= U″01/R1；
令高压开关做合闸动作即合闸线圈带电，记录此刻时间点为T1，同时令A/D采样电路实时测量电阻R1两端的电压值,当检测到电阻R1两端的电压值发生变化为U″01时，记录此刻时间点为T3, 通过计算T3与T1的时间差得到对应的高压开关触头的合闸时间；
分闸时间测试：根据高压开关触头DL的等效电路可知，当高压开关处于合闸位置即K1和K2均闭合时，电阻R1两端的电压值为U″01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I″01= U″01/R1；当发生主触头分闸时，即对应等效电路中合闸电阻触头K1和主触头K2均断开时，电阻R1两端的电压值为U01，反映到测试仪器计算机上根据欧姆定律，计算出电阻R1上的电流值为I01= U01/R1；
令高压开关做分闸动作即分闸线圈带电，记录此刻时间点为T1′，同时令A/D采样电路实时测量电阻R1两端的电压值,当检测到电阻R1两端的电压值发生变化为U01时，记录此刻时间点为T2′, 通过计算T2′与T1′的时间差得到对应的高压开关触头的分闸时间。
9.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于：所述合闸电阻触头的合闸电阻值的测试方法如下：
在高压开关处于分闸位置、两侧刀闸1G、2G接地状态下，利用A/D采样电路实时测量的电阻R1两端的电压值为U01，交流电源V1两端的电压值为U02，根据欧姆定律计算出此时电阻R1上的电流值为I01= U01/R1，进而得到高压开关处于分闸位置、两侧刀闸1G、2G接地状态下的等效阻抗，所述等效阻抗为Z1=( U02- U01)/ I01；
待高压开关触头DL的等效电路中触头K1闭合后，A/D采样电路重新测得电阻R1两端的电压值为U′01，交流电源V1两端的电压值为U′02，计算电阻R1上的电流值为I′01= U′01/R1，进而得到触头K1闭合状态下，等效阻抗Z1和合闸电阻R并联后的等效阻抗为Z2=( U′02- U′01)/ I′01，根据1/Z2=1/Z1+1/R，计算出合闸电阻R的阻值为R =Z1×Z2/(Z1-Z2)。
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