CN205067693U - 高压开关机械和电气特性检测仪 - Google Patents

Abstract

压开关机械和电气特性检测仪，包括至少一用于采集高压开关的机械和电气特征数据的采样回路单元、与该采样回路单元的输出端电连接的中央处理单元、与该中央处理单元的输出端电连接的输入单元以及与该中央处理单元的使能端电连接的输出单元，所述采样回路单元包括一用于进行三相采样的相电压测量模块、采样保持模块以及AD转换模块。本实用新型结构简单、实用性强，通过设置相电压测量模块、采样保持模块以及AD转换模块，能够成为用于测量和分析电力***中高压开关机械和电气特性电气性能指标的综合测量仪器，可实现对有载分接开关的过渡时间、过渡波形、过渡电阻、三相同期性等参数的测量，同具有使用方便、重量轻、抗干扰性能好、精度高。

Description

高压开关机械和电气特性检测仪

技术领域

本实用新型涉及高压开关在线检测技术，尤其是指一种用于测量和分析电力***中高压开关机械和电气特性电气性能指标的综合测量仪器。

背景技术

高压开关又称高压断路器，其主要是指额定电压3kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。

目前对高压断路器运行状态的检查主要是通过停电测试断路器操动机构的机械运行特性和绝缘状况，由于运行人员无法及时掌握断路器操动机构的机械运行状况，导致在预防性维修周期内也常有事故发生。据统计：高压断路器的机械故障占其所有故障的90％以上，其中操作机构的故障占有很大的比例，故必须关注高压断路器的机械特性诊断。随着计算机技术、信号处理、人工智能和传感技术的日趋完善，对电气设备的运行状态进行在线检测已经成为可能。

中国发明专利申请（申请号：201310193477.1，公开号：103323770A）披露了一种高压断路器机械特性检测与故障诊断装置，其主要包括电源模块、AD转换模块、USB/RS232通讯模块、计算机、信号处理模块、控制模块、采集模块和USB/RS232通讯模块。以上装置虽然能够及时发现高压开关设备的故障，然而在实际的使用过程中还存在以下不足之处：1、体积相对较大、整体机壳较重，使用较为不便；2、电气元件多、设备结构复杂，在高压环境下抗干扰能力有限，导致检测精度较低。

实用新型内容

本实用新型提供高压开关机械和电气特性检测仪，其主要目的在于克服现有高压开关在线检测装置存在的使用不便、抗干扰能力不足以及检测精度低的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

高压开关机械和电气特性检测仪，包括至少一用于采集高压开关的机械和电气特征数据的采样回路单元、与该采样回路单元的输出端电连接的中央处理单元、与该中央处理单元的输出端电连接的输入单元以及与该中央处理单元的使能端电连接的输出单元，所述采样回路单元包括一用于进行三相采样的相电压测量模块、采样保持模块以及AD转换模块，所述相电压测量模块的输出端连接于所述采样保持模块的使能端，所述采样保持模块的输出端连接于所述AD转换模块的使能端，所述AD转换模块的输出端连接于所述中央处理单元的使能端。

进一步的，每个采样保持模块连接于一稳流器的输出端，该稳流器还包括有一直流供电端口以及一数据输入端，其中直流供电端口电连接于一交直流滤波电路上，数据输入端连接于一电压比较回路的输出端，所述电压比较回路的使能端连接于同样连接于交直流滤波电路上。

进一步的，所述采样回路单元设有三个，该三个采样回路单元上的相电压测量模块分别为A相电压测量模块、B相电压测量模块和C相电压测量模块。

进一步的，所述输入单元包括一与所述中央处理单元电连接的键盘部分。

进一步的，所述输出单元包括分别与中央处理单元电连接的显示部分和打印部分。

进一步的，所述中央处理单元为一单片机，该单片机电连接有一电子存储器和一数据交换端口。

进一步的，A相电压测量模块、B相电压测量模块和C相电压测量模块的使能端同时电连接于一保护电路的输出端，该保护电路的使能端连接于需要进行采集机械和电气特征数据的高压开关上。

进一步的，所述数据交换端口为RS232接口。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于:

1、本实用新型结构简单、实用性强，通过设置相电压测量模块、采样保持模块以及AD转换模块，能够成为用于测量和分析电力***中高压开关机械和电气特性电气性能指标的综合测量仪器，可实现对有载分接开关的过渡时间、过渡波形、过渡电阻、三相同期性等参数的测量，同具有使用方便、重量轻、抗干扰性能好、精度高。

2、在本实用新型中，通过设置交直流滤波电路、稳流器、电压比较回路以及保护电路，可以有效地消除高压环境对电气设备元件的影响，使得采用由其组成的高压开关机械和电气特性检测仪能够及时发现高压开关设备的缺陷，降低事故的发生率，减少设备预防性试验和检修的工作量及停电次数。因此，本专利重在研究指纹包络在高压断路器机械特性诊断上的应用。可以确保高压断路器的安全运行和提高电力***运行的可靠性，以在线检测为依据的状态监测维修逐步取代以预防性试验为主的预测维修，或者弥补预防性试验的不足，延长预测维修的周期，这无论在理论和实践上都具有重大的技术经济价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中所述交直流滤波电路的电路图。

图3为本实用新型中所述稳流器的电路图。

图4为本实用新型中所述电压比较回路的电路图。

图5为本实用新型在使用时过渡电阻和过渡时间的波形图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。

参照图1。高压开关机械和电气特性检测仪，包括至少一用于采集高压开关1的机械和电气特征数据的采样回路单元2、与该采样回路单元2的输出端电连接的中央处理单元、与该中央处理单元的输出端电连接的输入单元以及与该中央处理单元的使能端电连接的输出单元，所述采样回路单元2包括一用于进行三相采样的相电压测量模块、采样保持模块21以及AD转换模块22，所述相电压测量模块的输出端连接于所述采样保持模块21的使能端，所述采样保持模块21的输出端连接于所述AD转换模块22的使能端，所述AD转换模块22的输出端连接于所述中央处理单元的使能端。通过设置相电压测量模块、采样保持模块21以及AD转换模块22，能够成为用于测量和分析电力***中高压开关1机械和电气特性电气性能指标的综合测量仪器，可实现对有载分接开关的过渡时间、过渡波形、过渡电阻、三相同期性等参数的测量，同具有使用方便、重量轻、抗干扰性能好、精度高。

参照图1。每个采样保持模块21连接于一稳流器3的输出端，该稳流器3还包括有一直流供电端口以及一数据输入端，其中直流供电端口电连接于一交直流滤波电路4上，数据输入端连接于一电压比较回路5的输出端，所述电压比较回路5的使能端连接于同样连接于交直流滤波电路4上。通过设置交直流滤波电路4、稳流器3、电压比较回路5，可以有效地消除高压环境对电气设备元件的影响，使得采用由其组成的高压开关1机械和电气特性检测仪能够及时发现高压开关设备的缺陷，降低事故的发生率，减少设备预防性试验和检修的工作量及停电次数。因此，本专利重在研究指纹包络在高压断路器机械特性诊断上的应用。可以确保高压断路器的安全运行和提高电力***运行的可靠性，以在线检测为依据的状态监测维修逐步取代以预防性试验为主的预测维修，或者弥补预防性试验的不足，延长预测维修的周期，这无论在理论和实践上都具有重大的技术经济价值。

参照图1。所述采样回路单元2设有三个，该三个采样回路单元2上的相电压测量模块分别为A相电压测量模块23、B相电压测量模块24和C相电压测量模块25。A相电压测量模块23、B相电压测量模块24和C相电压测量模块25的使能端同时电连接于一保护电路6的输出端，该保护电路6的使能端连接于需要进行采集机械和电气特征数据的高压开关1上。

参照图1。所述输入单元包括一与所述中央处理单元电连接的键盘部分70。所述输出单元包括分别与中央处理单元电连接的显示部分71和打印部分72。所述中央处理单元为一单片机8，该单片机8电连接有一电子存储器73（即ERAM）和一数据交换端口。所述数据交换端口为RS232接口74。

参照图1。本实用新型的电路原理为：通过稳流器3电路输出1A的直流电流到变压器、断路器等的开关上，同时从从有载分接开关接头处取得其直流电压信号，然后进行采样、保持、AD转换、显示等操作，通过单片机的内部处理直接显示其过渡电阻、过渡电流、三相同期性及波形。

参照图1和图3。稳流器3电路通过闭环控制的方式自动调节电流至1A，其具体控制方法：直流电压加载在4个MOS管组成的H桥上，然后通过变压器和VD1、VD2接到LRC的回路中，闭环控制通过PWM调制器控制MOS管的通断，从而使输出电流稳定为1A。

参照图2。交直流滤波电路4能有效抑制电网噪声，提高测试仪的电磁兼容性能及可靠性，在这里选用二阶共模滤波器，这里主要滤除开关噪声和由输入线引起的谐波。当电路中出现共模干扰时，由于L中两个线圈的磁通方向一致，经过耦合后总电感量迅速增大，因而对共模信号产生很大的感抗，使之不易通过，这两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上。直接接地的两个电容C1、C2主要用来滤除串模干扰。L1、D1和D2共同组成过电压抑制器即浪涌抑制器，防止超过它们额定的瞬时容量通过，保护后续电路。通过整流器后再通过直流滤波以滤除尖峰信号等。

参照图4。为了提高模数转换芯片精度和稳流器3电路输出稳定，减小温度、漂移等多种因素对设备精度的影响，电压比较回路5利用精密电压芯片LM2940建立高精度电压基准，并通过运放LM158A进一步使基准电压保持稳定，具体电路如图4所示。

采样保持模块21采用型号为LF398的采样保持芯片，它的特点是由场效应管构成，具有采样速度高、保持电压下降慢以及精度高等特点。当作为单一放大器时，其直流增益精度为0.002%，采样时间小于6μs时精度可达0.01%；输入偏置电压的调整只需在偏置端调整即可，并且在不降低偏置电流的情况下，带宽允许1MHz，这样可完全保证三相采样的同期和精度要求。

AD转换模块22采用型号为（AD7705）的AD转换芯片，它是一个完整的用于低频测量应用场合的模拟前端，用于直接从电路接收小信号并输出串行数字量。它使用Σ-Δ转换技术实现高达24位精度的代码而不会丢失，且有3个差分模拟输入和一个差分基准输入，用于接基准信号。

测试仪的采样回路单元2如图1所示，电压信号通过专门的采样保持芯片和AD采样芯片最终送到单片机内，单片机对由过渡电阻、过渡电流组成的波形（如图5所示）进行分析处理，最终直接显示在显示部分上，同时也可打印部分和通过RS232接口进行通信。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (8)

1.高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：包括至少一用于采集高压开关的机械和电气特征数据的采样回路单元、与该采样回路单元的输出端电连接的中央处理单元、与该中央处理单元的输出端电连接的输入单元以及与该中央处理单元的使能端电连接的输出单元，所述采样回路单元包括一用于进行三相采样的相电压测量模块、采样保持模块以及AD转换模块，所述相电压测量模块的输出端连接于所述采样保持模块的使能端，所述采样保持模块的输出端连接于所述AD转换模块的使能端，所述AD转换模块的输出端连接于所述中央处理单元的使能端。

2.如权利要求1所述高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：每个采样保持模块连接于一稳流器的输出端，该稳流器还包括有一直流供电端口以及一数据输入端，其中直流供电端口电连接于一交直流滤波电路上，数据输入端连接于一电压比较回路的输出端，所述电压比较回路的使能端连接于同样连接于交直流滤波电路上。

3.如权利要求1所述高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：所述采样回路单元设有三个，该三个采样回路单元上的相电压测量模块分别为A相电压测量模块、B相电压测量模块和C相电压测量模块。

4.如权利要求1所述高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：所述输入单元包括一与所述中央处理单元电连接的键盘部分。

5.如权利要求1所述高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：所述输出单元包括分别与中央处理单元电连接的显示部分和打印部分。

6.如权利要求1所述高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：所述中央处理单元为一单片机，该单片机电连接有一电子存储器和一数据交换端口。

7.如权利要求3所述高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：A相电压测量模块、B相电压测量模块和C相电压测量模块的使能端同时电连接于一保护电路的输出端，该保护电路的使能端连接于需要进行采集机械和电气特征数据的高压开关上。

8.如权利要求6所述高压开关机械和电气特性检测仪，其特征在于：所述数据交换端口为RS232接口。