CN208334582U - 一种直流小车断路器分合闸测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流小车断路器分合闸测试装置，包括：直流电源模块输出5V和12V电源；单片机控制模块控制、采集分合闸回路、ED分闸回路信号，下发指令；LCD触摸屏用于人机交互；分合闸控制回路完成直流小车断路器分合闸动作；电容储能信号采集电路实时反馈直流小车断路器的储能电容状态；分合闸回路电压采集电路实时采集分闸、合闸回路电压。本装置可直接测试离线状态下的直流小车断路器的合闸、分闸回路，可模拟测试ED分闸回路，并能够实时反馈直流断路器内部电容储能情况、分合闸回路电压值。省去以往必须挂网测试的问题，可准确的判断出设备故障点，大大提升了工作效率，及时去除设备安全隐患。

Description

一种直流小车断路器分合闸测试装置

技术领域

本实用新型属于直流牵引供电***检测领域，具体的说是一种直流小车断路器分合闸测试装置。

背景技术

因现场条件所限，现对直流小车断路器的日常设备检修和故障处理均需要将小车断路器接入一次***中，通过反复分合断路器、复送一次电源来检查直流小车断路器运行是否正常。不但工作效率低，而且频繁分合直流断路器会间接的引发隐性故障，如一次回路触头灼伤、综合保护装置通信中断等相关问题，严重影响直流断路器使用寿命和供电***的可靠性。

实用新型内容

针对现有设备条件所限、测试缺陷，本实用新型提供一种安全、可靠、高效率可离线测试直流断路器的分合闸测试装置，主要用于离线测试直流开关柜断路器状态的测试装置，对于日常检修和故障处理有着非常重要的作用。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种直流小车断路器分合闸测试装置，包括直流电源模块、断路器控制电源、单片机控制模块、LCD触摸屏显示屏、分合闸控制回路、电容储能信号反馈电路、分合闸回路电压采集电路；断路器控制电源连接交流220V电源、直流小车断路器；直流电源输出模块连接交流220V、单片机控制模块、LCD触摸显示屏、分合闸控制回路；所述单片机控制模块分别连接分合闸控制回路、电容储能信号反馈电路、分合闸回路电压采集电路，所述分合闸控制回路、电容储能信号反馈电路还连接直流小车断路器，所述分合闸控制回路还连接分合闸回路电压采集电路；LCD触摸显示屏连接单片机控制模块。

所述直流电源模块包括AC/DC电源模块、稳压三极管U1、稳压三极管U3、稳压三极管U5、若干电容，分别输出两路12V和5V三路电源；所述电容被并联在各个支路的稳压三极管的输入和地端之间或输出和地端之间。

所述分合闸控制回路包括中间继电器KA1、中间继电器KA2、中间继电器KA3和达林顿管U4；所述达林顿管U4分别连接单片机控制模块以及中间继电器KA1、中间继电器KA2、中间继电器KA3，中间继电器KA1的线圈常开点K1、中间继电器KA2的线圈常开点K2、中间继电器KA3的线圈常开点K3分别连接直流小车断路器形成分闸回路、合闸回路和ED分闸回路；所述中间继电器KA1、中间继电器KA2、中间继电器KA3和达林顿管U4还连接直流电源模块输出的12V电源。

所述分合闸回路电压采集电路包括与单片机控制模块连接的电压采集模块U6、电压采集模块U7；所述电压采集模块U6、电压采集模块U7分别并联在中间继电器KA1的线圈常开点K1、中间继电器KA2的线圈常开点K2两端，测量分闸回路电压、合闸回路电压输出给单片机控制模块；所述电压采集模块U6、电压采集模块U7还连接直流电源模块输出的5V电源。

所述电容储能信号反馈电路包括线性光耦G1；所述线性光耦G1一端连接直流小车断路器内的储能电容、另一端连接单片机控制模块，采集ED电容储能信号输出给单片机控制模块。

所述单片机控制模块采用ARDUINO系列单片机；连接LCD触摸显示屏接收指令信号；连接分合闸控制回路的达林顿管U4分别输出分闸信号、合闸信号、ED分闸信号控制分闸回路、合闸回路和ED分闸回路的开断；连接分合闸回路电压采集电路的电压采集模块U6、电压采集模块U7采集分闸回路电压、合闸回路电压输出给LCD触摸显示屏进行显示；连接电容储能信号反馈电路的线性光耦G1采集ED电容储能信号输出给LCD触摸显示屏进行显示；所述单片机控制模块还连接直流电源模块输出的5V电源。

所述LCD触摸显示屏通过TTL串口与单片机控制模块之间进行通信。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

直流小车断路器分合闸测试装置可直接测试离线状态下的直流小车断路器的合闸、分闸回路，可模拟测试ED分闸回路，并能够实时反馈直流断路器内部电容储能情况、分合闸回路电压值。省去以往必须挂网测试的问题，可准确的判断出设备故障点，大大提升了工作效率，及时去除设备安全隐患。

附图说明

图1为直流小车断路器分合闸测试装置结构框图；

图2为直流小车断路器分合闸测试装置电路原理图；

图3为测试装置内部的直流电源模块；

图4为测试装置内部的分合闸控制回路；

图5为测试装置内部的分合闸回路电压采集电路；

图6为测试装置内部的电容储能信号反馈电路；

图7为单片机控制模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，直流小车断路器分合闸测试装置，共分为7部分，每部分功能如下：

直流电源模块1为直流断路器分合闸测试装置内部提供12V电源给分合闸控制回路、5V电源给LCD触摸屏显示屏、ARDUINO单片机控制模块。

断路器控制电源2通过内部断路器为待测试的直流小车断路器内部提供可靠的交流220V电源。

ARDUINO单片机控制模块3接收来自LCD触摸显示屏的人为指令并输出给分合闸控制回路、分合闸回路电压采集电路、电容储能信号反馈电路。是直流断路器分合闸测试装置核心元件，是用来处理采集的电压、控制分、合闸回路的开断。

LCD触摸显示屏4：用于直接与用户进行人机对话发送控制指令，接收并显示分合闸控制回路的电压。

分合闸控制回路5连接ARDUINO单片机控制模块、直流小车断路器，接收ARDUINO单片机控制模块的分、合闸指令，完成测试的直流小车断路器的分合闸信号控制。实现强弱电隔离，保证人员安全。

电容储能信号反馈电路6连接直流小车断路器内部的储能电容，是反馈测试的直流小车断路器在进行ED分闸后，其内部电容是否储能完毕的单元。

分合闸回路电压采集电路7是实时采集并上传分闸、合闸回路当前电压给ARDUINO单片机控制模块，用来确认分合闸控制回路运行是否正常。

如图2所示，此为直流小车断路器分合闸测试装置内部电路原理图。分为直流电源模块、分合闸控制回路、分合闸回路电压采集电路、电容储能信号采集电路。

如图3所示，直流电源模块(1)主要由AC/DC电源模块、稳压三极管(U1、U3、U5)、电容(C1～C14)组成，交流220V经过AC/DC电源模块输出+15V电源，接入J1端子后输出两路支路。第一支路包括稳压三极管U1，电容C1(2200uF)、C2(2200uF)并联在稳压三极管U1的输入端和地端之间，电容C3(470uF)、C4(0.01uF)、C5(0.01uF)、C6(10uF)并联在稳压三极管U1的输出端和地端之间。第二支路包括稳压三极管U3，电容C7(2200uF)、C8(2200uF)并联在稳压三极管U1的输入端和地端之间，电容C9(470uF)、C10(0.01uF)、C11(0.01uF)、C12(10uF)并联在稳压三极管U3的输出端和地端之间。第一支路和第二支路分别输出+12V电源。第二支路输出端还引出第三支路，包括稳压三极管U5，电容C13(1000uF)、C14(0.01uF)并联在稳压三极管U5的输出端和地端之间，第三支路输出+5V电源。稳压三极管U1、U3的型号为L7812CV，稳压三极管U5的型号为L7805CV。由于该装置需要高质量直流电源，因此，在稳压三极管输入前级和后级分别并接高质量电容，用来滤除电流中的杂质，保证纯净的直流电输出。

如图4所示，分合闸控制回路包括中间继电器KA1、KA2、KA3及其线圈常开点和达林顿管U4，中间继电器KA1、KA2、KA3分别连接第二支路的12V电源以及达林顿管U4的16、17、18引脚，达林顿管U4的1、2、3引脚连接ARDUINO单片机U2的D3、D4、D5端口。中间继电器KA1、KA2、KA3的线圈常开点K1、K2、K3分别连接J5端子的5和6引脚、3和4引脚、1和2引脚。该回路具有电流大，驱动能力强的特点。通过单片机U2输出高低电平，控制达林顿管U4，使其输出逻辑电平，从而控制中间继电器线圈是否得电，从而控制分合闸和ED分闸回路。达林顿管U4的型号为ULN2803。

如图5所示，分合闸回路电压采集电路主要由电压采集模块U6、U7组成。电压采集模块U6、U7一端分别连接J4端子的3和4引脚、1和2引脚，另一端分别连接单片机U2的A0、A1端口，电压采集模块U6、U7还连接5V电源。J4端子的3和4引脚、1和2引脚还分别连接J5端子的5和6引脚、3和4引脚。其工作原理如下：J4端子接入分闸、合闸控制回路中的J5端子，通过电压采集模块U6、U7采集中间继电器KA1、KA2的线圈K1、K2两端的电压(即分闸回路电压、合闸回路电压)，将电压按照比例缩小至ARDUINO单片机U2的检测范围，随后通过单片机U2的模数转换，将数据传送至HMI显示屏，实时显示当前分合闸回路电压。

如图6所示，ED电容储能信号反馈回路主要是检测在直流小车断路器进行ED分闸后，其内部电容是否完成储能的一种检测信号。其主要元件为线性光耦G1，型号为PC817，该元件具有高压隔离、反应速度快，灵敏度高的特点。线性光耦G1的1引脚经过电阻R2(400Ω)连接第一支路12V电源，2引脚经过J2端子连接直流小车断路器的储能电容，3引脚经过电阻R1(400Ω)连接5V电源，3引脚还连接单片机U2的D8端口，4引脚接地。线性光耦G1采集直流小车断路器的储能电容的ED电容储能信号输出给单片机U2。

如图7所示，单片机U2用于通过D3、D4、D5端口输出分闸控制信号、合闸控制信号、ED分闸控制信号给中间继电器KA1、KA2、KA3，通过A0、A1端口接收分闸回路电压、合闸回路电压，通过D8端口接收直流小车断路器的储能电容的ED电容储能信号，并通过TX1和RX0端口与J2端子连接，J2端子与LCD触摸显示屏连接，实现人为指令的实施控制以及信号显示。单片机U2采用ARDUINO系列单片机，型号为ATEM328P。

直流小车断路器分合闸测试装置的控制共分为两部分，一部分为ARDUINO单片机控制，其使用C语言进行程序编辑；另一部分为LCD触摸屏显示部分程序，其使用C语言和UI控件模块进行编程，两者间通信方式为TTL串口通信。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种直流小车断路器分合闸测试装置，其特征在于，包括直流电源模块(1)、断路器控制电源(2)、单片机控制模块(3)、LCD触摸显示屏(4)、分合闸控制回路(5)、电容储能信号反馈电路(6)、分合闸回路电压采集电路(7)；断路器控制电源(2)连接交流220V电源、直流小车断路器；直流电源输出模块(1)连接交流220V、单片机控制模块(3)、LCD触摸显示屏(4)、分合闸控制回路(5)；所述单片机控制模块(3)分别连接分合闸控制回路(5)、电容储能信号反馈电路(6)、分合闸回路电压采集电路(7)，所述分合闸控制回路(5)、电容储能信号反馈电路(6)还连接直流小车断路器，所述分合闸控制回路(5)还连接分合闸回路电压采集电路(7)；LCD触摸显示屏(4)连接单片机控制模块(3)。

2.根据权利要求1所述的一种直流小车断路器分合闸测试装置，其特征在于：所述直流电源模块(1)包括AC/DC电源模块、稳压三极管U1、稳压三极管U3、稳压三极管U5、若干电容，分别输出两路12V和5V三路电源；所述电容被并联在各个支路的稳压三极管的输入和地端之间或输出和地端之间。

3.根据权利要求1所述的一种直流小车断路器分合闸测试装置，其特征在于：所述分合闸控制回路(5)包括中间继电器KA1、中间继电器KA2、中间继电器KA3和达林顿管U4；所述达林顿管U4分别连接单片机控制模块(3)以及中间继电器KA1、中间继电器KA2、中间继电器KA3，中间继电器KA1的线圈常开点K1、中间继电器KA2的线圈常开点K2、中间继电器KA3的线圈常开点K3分别连接直流小车断路器形成分闸回路、合闸回路和ED分闸回路；所述中间继电器KA1、中间继电器KA2、中间继电器KA3和达林顿管U4还连接直流电源模块(1)输出的12V电源。

4.根据权利要求1所述的一种直流小车断路器分合闸测试装置，其特征在于：所述分合闸回路电压采集电路(7)包括与单片机控制模块(3)连接的电压采集模块U6、电压采集模块U7；所述电压采集模块U6、电压采集模块U7分别并联在中间继电器KA1的线圈常开点K1、中间继电器KA2的线圈常开点K2两端；所述电压采集模块U6、电压采集模块U7还连接直流电源模块(1)输出的5V电源。

5.根据权利要求1所述的一种直流小车断路器分合闸测试装置，其特征在于：所述电容储能信号反馈电路(6)包括线性光耦G1；所述线性光耦G1一端连接直流小车断路器内的储能电容、另一端连接单片机控制模块(3)。

6.根据权利要求1所述的一种直流小车断路器分合闸测试装置，其特征在于：所述单片机控制模块(3)采用ARDUINO系列单片机，分别连接LCD触摸显示屏(4)、分合闸控制回路(5)的达林顿管U4、分合闸回路电压采集电路(7)的电压采集模块U6和电压采集模块U7、电容储能信号反馈电路(6)的线性光耦G1；所述单片机控制模块(3)还连接直流电源模块(1)输出的5V电源。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种直流小车断路器分合闸测试装置，其特征在于：所述LCD触摸显示屏(4)通过TTL串口连接至单片机控制模块(3)。