基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)測試方法是，將斷路器斷口的一側(cè)短接并接地，另外一側(cè)分別接一根測試線引入儀器面板接線端子，儀器信號地與大地相連接。測試時，儀器判斷信號端的狀態(tài)，如果為高電平(高阻)，表示斷口分狀態(tài)；如果為低電平，則信號端子與地短接，表示斷口為合狀態(tài)。
[0003]如果測試現(xiàn)場有其他母線帶電運行，因為電磁場干擾，導(dǎo)致信號線產(chǎn)生感應(yīng)電壓，會導(dǎo)致儀器損壞及人身安全問題。
[0004]對于GIS開關(guān)來說，開關(guān)檢修時，GIS兩側(cè)的地刀是閉合的，常規(guī)檢測是需要拆掉接地刀閘外部的接地銅排，從而增大了現(xiàn)場的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置及其方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，特點是:斷路器斷口的一側(cè)接地，另一側(cè)地線從互感器穿過，采樣電路、方波發(fā)生器和互感器串連，方波發(fā)生器連接方波發(fā)生驅(qū)動電路，方波發(fā)生驅(qū)動電路連接中央處理器，采樣電路的輸入端和輸出端分別連接至放大電路，放大電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接中央處理器。
[0008]進一步地，上述的基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，其中，所述斷路器斷口的一側(cè)通過刀閘接地。
[0009]更進一步地，上述的基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，其中，所述方波發(fā)生器是輸出頻率為5kHz的方波發(fā)生器。
[0010]更進一步地，上述的基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，其中，所述采樣電路是型號為ACS712-5的電流傳感器模塊。所述方波發(fā)生器是型號為C8051F380/TQFP48的芯片。所述方波發(fā)生驅(qū)動電路是型號為L293的芯片。所述放大電路是TL082集成運放單元。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是型號為ADS7864的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述中央處理器是型號為C8051F380的處理器。
[0011]基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試方法，包括以下步驟:
[0012](1)開始測試時，由方波發(fā)生器產(chǎn)生一 5kHz的方波，方波通過一個非門反向緩沖，產(chǎn)生其中一路驅(qū)動方波，方波再經(jīng)過一個非門反向緩沖，產(chǎn)生另外一路方波，兩路方波頻率相同，相位相反，作為后級的Η橋電路驅(qū)動信號；
[0013](2)兩路方波信號輸入到方波發(fā)生驅(qū)動電路，產(chǎn)生一個5kHz的方波，用于驅(qū)動互感器；
[0014](3)驅(qū)動電流通過隔離電流采樣電路，采樣電路輸出等比例的電壓波形，輸出的電壓通過放大電路，輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；中央處理器以100kHz的速度連續(xù)啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換電路并讀取AD采樣值，每個采樣周期為0.1ms，相當于互感器驅(qū)動電流的半個周波；
[0015](4)在每個采樣周期內(nèi)，采樣10個AD值，通過中央處理器運算，得到半個周波的電流值；由于外部斷路器斷口的合分閘狀態(tài)不同，互感器的勵磁電流幅度不同，通過比較電流的大小，確定外部斷路器的合分狀態(tài)，狀態(tài)通過中央處理器的GP10輸出，約定高電平為分狀態(tài)，低電平為合狀態(tài)，GP10實時反應(yīng)斷路器的分合狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在:
[0017]采用本發(fā)明測試裝置，斷路器現(xiàn)場測試時，不需要斷開地刀或拆除地線，不需要爬高接線；測試工作時，在每個半波周期內(nèi)，儀器高速采樣驅(qū)動電流值，并計算驅(qū)動電流的有效值，通過對比電流值大小，便可以確定斷路器斷口的狀態(tài)；現(xiàn)場接線簡單，只需要將鉗口互感器卡到斷路器地刀接地桿上或接地銅排上；因為現(xiàn)場不需要拆除地線，可以有效抑制現(xiàn)場的電磁干擾，提高現(xiàn)場操作安全系數(shù)。
【附圖說明】
[0018]圖1:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0019]圖2:米樣電路的電路不意圖；
[0020]圖3:方波發(fā)生器的電路示意圖；
[0021]圖4:方波發(fā)生驅(qū)動電路的電路示意圖；
[0022]圖5:放大電路的電路示意圖；
[0023]圖6:模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖；
[0024]圖7:互感器驅(qū)動電流波形示意圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，斷路器1斷口的一側(cè)通過刀閘接地，另一側(cè)地線從互感器2穿過，采樣電路3、方波發(fā)生器4和互感器串連，方波發(fā)生器4連接方波發(fā)生驅(qū)動電路5，方波發(fā)生驅(qū)動電路5連接中央處理器8，采樣電路3的輸入端和輸出端分別連接至放大電路6，放大電路6連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7連接中央處理器8。
[0026]其中，方波發(fā)生器4是輸出頻率為5kHz的方波發(fā)生器。采樣頻率不低于50kHz。
[0027]如圖2所示，采樣電路3采用型號為ACS712-5的電流傳感器模塊，由一個精確的低偏置線性霍爾電路與位于模具表面附近的銅傳導(dǎo)路徑，流經(jīng)銅制電流路徑施加的電流產(chǎn)生一個磁場，電路將磁場強度轉(zhuǎn)換為呈比例的電壓。
[0028]如圖3所示，方波發(fā)生器4采用型號為C8051F380/TQFP48的芯片，CPU的PWM模塊產(chǎn)生，經(jīng)過一個反相器整型放大，作為后級驅(qū)動電路信號源。
[0029]如圖4所示，方波發(fā)生驅(qū)動電路5采用型號L293的芯片，屬于Η橋集成電路，激勵信號為相位相反的兩路方波，單電源供電即可產(chǎn)生方波。
[0030]如圖5所示，放大電路6為TL082集成運放單元，TL082是J-FET雙運算放大器，較低的輸入偏置電壓和偏移電流；輸出設(shè)有短路保護，輸入級具有較高的輸入阻抗；內(nèi)置頻率補償電路，較高的壓擺率。
[0031]如圖6所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路7采用型號ADS7864的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，為雙12位、500kHz的模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，具有6條全差分輸入通道，這些通道分為三對，用于進行高速同步信號采集。對采樣與保持放大器的輸入是全差分的并且保持差分狀態(tài)直到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入。這樣在頻率為50kHz時仍可提供80dB良好的共模抑制比，這在高噪聲環(huán)境中是非常重要的。使用其中3個通道采樣。
[0032]中央處理器8是型號為C8051F380的處理器，CPU最高運行頻率為48MHz，內(nèi)部集成64k的Flash ROM以及4k RAM,不需要再外擴存儲器，另外