專利名稱：一種選相合閘測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于對選相合閘控制器進(jìn)行測試的電子儀器，特別是既具有測試 功能，又具有學(xué)習(xí)訓(xùn)練功能的選相合閘測試儀。
背景技術(shù)：
國外在20世紀(jì)90年代中期即提出選相合閘的方法。隨著斷路器制造技術(shù)提高， 斷路器合閘時間離散減小，我國在500kV換流站也使用了選相合閘技術(shù)，其目的是解決換 流站500kV交流濾波器、無功補償電容器中電容器元件故障率偏高的問題。選相合閘控制器用做斷路器的合閘相位控制，是一種智能型斷路器分、合閘控制 技術(shù)。對線路斷路器，選擇恰當(dāng)?shù)臄嗦菲骱祥l相位，可以降低空載長線路充電引起的合閘暫 態(tài)過電壓；對控制無功補償電容器、濾波器投切的斷路器，控制斷路器合閘相位可以減小合 閘對電力電容器造成的涌流沖擊。選相合閘控制器是實現(xiàn)斷路器選相合閘功能的控制設(shè)備。選相合閘控制器以輸入 的參考電壓Uck為基準(zhǔn)，在接到操作人員發(fā)出的斷路器合閘命令后，按照既定控制目標(biāo)，根 據(jù)接到合閘命令時參考電壓相位和每相斷路器合閘時間thz，發(fā)出分相合閘命令(A相斷路 器合間命令、B相斷路器合間命令、C相斷路器合間命令)。選相合閘控制器是一種智能型控制設(shè)備。為適用于不同廠家、不同型號斷路器的 控制，選相合閘控制器一般采用“學(xué)習(xí)型”控制策略?！皩W(xué)習(xí)型”控制策略的含義是選相合 閘控制器可以針對所控制的斷路器(可以是不同廠家、不同型號的斷路器)通過“學(xué)習(xí)過 程”確定合間補償時間，使三相斷路器合間相位滿足設(shè)計要求。一般情況下，通過3-6次的 合閘操作，選相合閘控制器就可以完成“學(xué)習(xí)過程”。在選相合閘控制技術(shù)使用中有兩個問題需要解決。這兩個問題是1、由于沒有輔助“學(xué)習(xí)”工具，目前選相合閘控制器的“學(xué)習(xí)過程”只能在斷路器 帶全電壓操作時進(jìn)行。對無功補償電容器而言，未完成“學(xué)習(xí)過程”的選相合間控制器還不 具有減小涌流沖擊的功能，而一次足夠強大的涌流沖擊則可能對電容器造成損傷。解決問 題的辦法之一是使選相合間控制器在正式使用前就具有滿足要求的選相合間功能，為此， 需要有輔助“學(xué)習(xí)”工具。2、目前還沒有可以對選相合閘控制器性能進(jìn)行測試的儀器。由于斷路器合閘時間 可能受環(huán)境溫度、操作電壓大小影響，選相合閘控制器需對這些影響進(jìn)行補償，為檢查選相 合閘控制器是否具備需要的溫度補償、電壓補償功能，需要專門的設(shè)備對其進(jìn)行測試。此 外，也需要能檢測選相合閘控制器的儀器，以便檢測產(chǎn)品是否達(dá)到了要求的技術(shù)功能和性 能。目前未見能用作選相合閘控制器性能測試的專用儀器，也未見能用作選相合閘控 制器輔助學(xué)習(xí)工具的設(shè)備。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種選相合閘測試儀，以通過建立斷路器模型，模擬斷
3路器預(yù)擊穿現(xiàn)象，模擬環(huán)境溫度、操作電壓對斷路器合閘時間的影響，從而對選相合閘控制 器進(jìn)行測試，同時，為選相合間控制器提供輔助學(xué)習(xí)工具，完成預(yù)學(xué)習(xí)過程，供選相合閘控 制器在第一次正式使用時能滿足設(shè)計要求的選相合閘功能，改變現(xiàn)有“學(xué)習(xí)過程”又能在斷 路器帶全壓操作條件下進(jìn)行的現(xiàn)狀，避免了對無功補償電容器造成的涌流沖擊。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種選相合閘測試儀，筆記本電腦與工控機經(jīng) 二者的網(wǎng)口連接，工控機與DSPM02板經(jīng)二者的HPI 口連接；筆記本電腦al)、輸入斷路器模型的參考合閘時間thj、溫度補償曲線、操作電壓補償曲線，并 將數(shù)據(jù)下裝到工控機；bl)、輸入環(huán)境溫度T參數(shù)、操作電壓參數(shù)，并將數(shù)據(jù)下裝到工控機；Cl)、輸入試驗電壓、電流參數(shù)，并將試驗參數(shù)下裝到工控機；dl)、接受試驗人員輸入的“合閘”命令；el)、接收來自工控機的采樣值數(shù)據(jù)，顯示試驗電壓Ua以及三相電流la、lb、Ic波 形，顯示開關(guān)量“合閘、合Α、合B、合C”的狀態(tài)，試驗人員根據(jù)顯示波形中“預(yù)擊穿”發(fā)生時 刻參考電壓瞬時值，即可判斷選相合閘控制器功能是否滿足使用要求；工控機a2)、將來自筆記本電腦的斷路器合閘參數(shù)和試驗電壓、電流參數(shù)下裝到DSP 5402 板；1^2)、向DSP M02板轉(zhuǎn)發(fā)來自筆記本電腦的“合閘”命令；c2)、接收來自DSPM02板的采樣值數(shù)據(jù)，提供存儲功能，并將采樣值數(shù)據(jù)上傳到 筆記本電腦；DSP 5402 板分別與第一至第四A/D轉(zhuǎn)換以及第七、第八D/A轉(zhuǎn)換連接；DSP M02板分別與第 一至第六光電隔離連接；a3)、根據(jù)輸入的斷路器合閘參數(shù)，建立能模擬預(yù)擊穿現(xiàn)象并完成合閘時間溫度補 償和操作電壓補償?shù)臄嗦菲髂Ｐ?；b3)、根據(jù)輸入的環(huán)境溫度參數(shù)，計算溫度傳感器輸出電流It ；c3)、計算試驗電壓信號Ua(t)以及三相電流Ia(t)、Ib (t)、Ic (t)的時間序列，并 將其送到對應(yīng)D/A轉(zhuǎn)換單元；d3)、接受來自工控機的“合閘”指令，并通過第五光電隔離、第五繼電器將命令送 至被試的選相合間控制器；e3)、接受來自第六光電隔離的合A、合B、合C的命令；f3)、接收來自第一光電隔離、第二光電隔離、第三光電隔離、第四光電隔離的瞬時 值采樣信號，并將采樣值上送至工控機；還具有第一 A/D轉(zhuǎn)換、第一低通濾波器和第一電壓放大器順次級聯(lián)接收來自DSP 5402 板的數(shù)字量形式輸出電壓Uck(t)的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬電壓，放大并 輸出；第一電壓轉(zhuǎn)換、第一 A/D采樣和第一光電隔離順次級聯(lián)，且第一電壓轉(zhuǎn)換的輸入 端與第一電壓放大器的輸出端連接將檢測的電壓信號Uck(t)轉(zhuǎn)變成最大幅值為5V的電壓信號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSP 5402板；第二 A/D轉(zhuǎn)換、第二低通濾波器和第二電流放大器順次級聯(lián)接收來自DSP 5402 板的數(shù)字量形式輸出電流Ia(t)的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬量電流，放大 并輸出；第二電流/電壓轉(zhuǎn)換、第二 A/D采樣和第二光電隔離順次級聯(lián)，且第二電流/電壓 轉(zhuǎn)換的輸入端與第二電流放大器的輸出端連接將檢測的電流信號Ia(t)轉(zhuǎn)變成最大幅值 為5V的電壓信號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSP 5402板；第三A/D轉(zhuǎn)換、第三低通濾波器和第三電流放大器順次級聯(lián)接收來自DSP 5402 板的數(shù)字量形式輸出電流rt (t)的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬量電流，放大 并輸出；第三電流/電壓轉(zhuǎn)換、第三A/D采樣和第三光電隔離順次級聯(lián)，且第三電流/電壓 轉(zhuǎn)換的輸入端與第三電流放大器的輸出端連接將檢測的電流信號轉(zhuǎn)變成最大幅值 為5V的電壓信號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSP 5402板；第四A/D轉(zhuǎn)換、第四低通濾波器和第四電流放大器順次級聯(lián)接收來自DSP 5402 板的數(shù)字量形式輸出電流Ic (t)的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬量電流，放大 并輸出；第四電流/電壓轉(zhuǎn)換、第四A/D采樣和第四光電隔離順次級聯(lián)，且第四電流/電壓 轉(zhuǎn)換的輸入端與第四電流放大器的輸出端連接將檢測的電流信號Ic(t)轉(zhuǎn)變成最大幅值 為5V的電壓信號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSP 5402板；第五光電隔離和第五繼電器組成的電路接收來自DSP 5402板的“合閘”命令，經(jīng) 光電隔離后送到被試的選相合閘控制器；第六光電隔離接收來自被試選相合閘控制器的“合A、合B、合C”命令，經(jīng)光電隔 離后送到DSP 5402板；第七D/A轉(zhuǎn)換和第七電壓放大器順次級聯(lián)接收來自DSP M02板的控制命令，輸 出試驗用操作電壓；第八D/A轉(zhuǎn)換和第八電壓/電流轉(zhuǎn)換順次級聯(lián)接收來自DSP M02板的數(shù)字量信 號，轉(zhuǎn)換成與試驗溫度對應(yīng)的溫度傳感器電流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下特點和優(yōu)點1、提出“用于選相合閘控制器測試的斷路器模型”。本實用新型提出的“用于選相 合閘控制器測試的斷路器模型”包括下述功能1)模擬斷路器合閘過程及斷口預(yù)擊穿現(xiàn)象；2)模擬環(huán)境溫度變化對斷路器合閘時間的影響；3)模擬操作電壓變化對斷路器合閘時間的影響。2、利用“用于選相合閘控制器測試的斷路器模型”制成《選相合閘測試儀》。本實 用新型制作的《選相合閘測試儀》可以實現(xiàn)下述功能1)模擬“選相合閘控制器”工作需要外部環(huán)境，包括參考電壓、試驗電流、環(huán)境溫度 變化、操作電壓變化，檢測選相合間控制器的技術(shù)功能和技術(shù)性能；2)可以用作選相合閘控制器的輔助學(xué)習(xí)工具。本實用新型《選相合閘測試儀》可以用做選相合閘控制器的輔助學(xué)習(xí)工具，利用《選相合間測試儀》完成預(yù)學(xué)習(xí)過程，使選相合間控制器在第一次正式使用時既具有滿足設(shè) 計要求的選相合閘功能，避免對無功補償電容器造成涌流沖擊?！哆x相合閘測試儀》采用的“斷路器模型”可以模擬斷路器預(yù)擊穿現(xiàn)象，可以模擬環(huán) 境溫度、操作電壓對斷路器合閘時間的影響，該儀器可以用于選相合閘控制器性能檢測。
本實用新型為“選相合閘控制器”的“學(xué)習(xí)訓(xùn)練”和性能測試提供了方法和工具。圖1是斷路器動觸頭運動示意圖；圖2是斷路器斷口預(yù)擊穿示意圖；圖3是斷路器合閘時間溫度補償曲線示意圖；圖4是(與操作電壓相關(guān)的)斷路器合閘時間電壓補償曲線示意圖；圖5是利用本新型選相合閘測試儀測試選相合閘控制儀的接線示意圖；圖6是本實用新型選相合閘測試儀的硬件框圖；圖7是利用本新型對選相合閘控制器進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練的流程圖；具體實施方式
圖8是利用本新型對選相合閘控制器進(jìn)行檢測的流程圖。本實用新型的工作原理1)斷路器預(yù)擊穿模型盤形彈簧儲能機構(gòu)斷路器動、靜觸頭運動示意圖見圖1。圖1中，動觸頭1，靜觸頭 2，變形彈簧3合閘操作前，以為絕緣介質(zhì)的斷路器盤形彈簧處于壓縮儲能狀態(tài)，動、靜觸頭 處于分開位置。接到合閘命令后，斷路器彈簧儲能機構(gòu)釋放能量，在彈簧壓力作用下斷路器 動觸頭以速度v(m/s)向靜觸頭運動。設(shè)FS6氣體絕緣強度為Ed(kV/m)，則斷路器動、靜觸 頭間可以耐受的電壓ud(t)為ud(t) = (thz-t) XvXEd (5.1.1) 設(shè)斷路器動靜觸頭間施加工頻正弦電壓ul (t)u\(t) = ^ilxUmx sin(wi + θ) (5.1.2)在斷路器動靜觸頭發(fā)生預(yù)擊穿的時刻tjc，觸頭間施加電壓與絕緣耐受能力間滿 足下述條件(thz - tjc) XVXEd = ^X Umx | sin(w χ tjc + θ) \ (5. 1. 3)式中thz :實際環(huán)境溫度、操作電壓下，斷路器合閘時間。t 時間參數(shù)。斷路器動觸頭開始運動的時刻設(shè)定為“t = 0”。對表達(dá)式(5. 1. 1) 和方程(5. 1. 3)，t的取值范圍為0-thz，單位秒。θ 斷路器接到合閘命令時刻，動、靜觸頭承受工頻電壓的相位角。ω 正弦電壓的角頻率。ω = 2X3. 14159Xf，f = 50Hz。Um 斷路器動靜觸頭間電壓有效值，單位kV。ν 動觸頭運動速度，單位m/s。Ed 斷路器內(nèi)FS6氣體絕緣強度，單位kV/m。tjc 斷路器發(fā)生預(yù)擊穿的時刻。[0082]預(yù)擊穿現(xiàn)象見圖2(圖2中，tj為觸頭接觸時刻)。斷路器接到合閘命令后，動觸 頭開始向靜觸頭運動。在tjc時刻，電源在斷路器觸頭間施加電壓等于其絕緣擊穿臨界電 壓，斷路器動靜觸頭間絕緣氣體擊穿，動、靜觸頭間流過電流。由于擊穿時刻發(fā)生在動靜觸 頭接觸前，故稱之為斷路器“預(yù)擊穿”。斷路器合閘時間補償模型在本實用新型的斷路器模型中，用基準(zhǔn)條件(環(huán)境溫度T為20°C，操作電壓為額定 值)下實測斷路器合閘時間作為模型斷路器參考合閘時間thj，用一組以基準(zhǔn)條件為參考 測得的“溫度-合閘時間變化量(T-At)曲線”(參見圖3)，實現(xiàn)對實際工作溫度下斷路器 合閘時間的溫度補償。設(shè)一組實測“T-At”數(shù)值見表5. 1. 1所示，則利用兩點的直線公式可以獲得實際 環(huán)境溫度為兩點之間時所需補償?shù)臄嗦菲骱祥l時間值
權(quán)利要求1. 一種選相合間測試儀，其特征是筆記本電腦與工控機經(jīng)二者的網(wǎng)口連接，工控機 與DSPM02板經(jīng)二者的HPI 口連接；其中，DSP M02板分別與第一至第四A/D轉(zhuǎn)換以及第七、第八D/A轉(zhuǎn)換連接；DSP 5402 板分別與第一至第六光電隔離連接；第一A/D轉(zhuǎn)換、第一低通濾波器和第一電壓放大器順次級聯(lián)接收來自DSP5402板的數(shù) 字量形式輸出電壓Uck(t)的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬電壓，放大并輸出；第一電壓轉(zhuǎn)換、第一 A/D采樣和第一光電隔離順次級聯(lián)，且第一電壓轉(zhuǎn)換的輸入端與 第一電壓放大器的輸出端連接將檢測的電壓信號Uck(t)轉(zhuǎn)變成最大幅值為5V的電壓信 號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSP 5402板；第二 A/D轉(zhuǎn)換、第二低通濾波器和第二電流放大器順次級聯(lián)接收來自DSP5402板的數(shù) 字量形式輸出電流Ia(t)的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬量電流，放大并輸出； 第二電流/電壓轉(zhuǎn)換、第二 A/D采樣和第二光電隔離順次級聯(lián)，且第二電流/電壓轉(zhuǎn)換 的輸入端與第二電流放大器的輸出端連接將檢測的電流信號Ia(t)轉(zhuǎn)變成最大幅值為5V 的電壓信號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSPM02板；第三A/D轉(zhuǎn)換、第三低通濾波器和第三電流放大器順次級聯(lián)接收來自DSP5402板的數(shù) 字量形式輸出電流的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬量電流，放大并輸出； 第三電流/電壓轉(zhuǎn)換、第三A/D采樣和第三光電隔離順次級聯(lián)，且第三電流/電壓轉(zhuǎn)換 的輸入端與第三電流放大器的輸出端連接將檢測的電流信號轉(zhuǎn)變成最大幅值為5V 的電壓信號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSPM02板；第四A/D轉(zhuǎn)換、第四低通濾波器和第四電流放大器順次級聯(lián)接收來自DSP5402板的數(shù) 字量形式輸出電流Ic(t)的時間序列，將其轉(zhuǎn)換成隨時間變化的模擬量電流，放大并輸出； 第四電流/電壓轉(zhuǎn)換、第四A/D采樣和第四光電隔離順次級聯(lián)，且第四電流/電壓轉(zhuǎn)換 的輸入端與第四電流放大器的輸出端連接將檢測的電流信號Ic(t)轉(zhuǎn)變成最大幅值為 5V的電壓信號，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)光電隔離后送到DSPM02板；第五光電隔離和第五繼電器組成的電路接收來自DSP M02板的“合閘”命令，經(jīng)光電 隔離后送到被試的選相合閘控制器；第六光電隔離接收來自被試選相合閘控制器的“合A、合B、合C”命令，經(jīng)光電隔離后 送到DSP 5402板；第七D/A轉(zhuǎn)換和第七電壓放大器順次級聯(lián)接收來自DSP M02板的控制命令，輸出試 驗用操作電壓；第八D/A轉(zhuǎn)換和第八電壓/電流轉(zhuǎn)換順次級聯(lián)接收來自DSP 5402板的數(shù)字量信號， 轉(zhuǎn)換成與試驗溫度對應(yīng)的溫度傳感器電流。
專利摘要一種選相合閘測試儀，其構(gòu)成如下筆記本電腦與工控機經(jīng)二者的網(wǎng)口連接，工控機與DSP 5402板經(jīng)二者的HPI連接；DSP 5402板分別與第七、第八D/A轉(zhuǎn)換連接，第七D/A轉(zhuǎn)換和第七電壓放大器順次級聯(lián)；第八D/A轉(zhuǎn)換和第八電壓/電流轉(zhuǎn)換順次級聯(lián)；由A/D轉(zhuǎn)換、低通濾波、電壓放大、電流/電壓轉(zhuǎn)換、A/D采樣和光電隔離順次級聯(lián)組成的四級電路分別處理電壓信號以及三相電流信號；第五、第六光電隔離分別用于接收來自DSP 5402板的“合閘”命令，以及來自選相合閘控制器的“合A、合B、合C”命令。本實用新型專用于選相合閘控制器的性能檢測，以檢測選相合閘控制器是否具備需要的溫度補償和電壓補償功能。
文檔編號G01R31/327GK201886123SQ20102018905
公開日2011年6月29日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者劉明忠, 向前, 甄威, 陳向宜 申請人:四川電力試驗研究院