一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置包括有大容量12kV試驗電源，大容量12kV試驗電源與12kV真空斷路器進線端連接，12kV真空斷路器出線端接地；12kV真空斷路器進線端接分壓器，出線端接分壓器B，分壓器A和分壓器B二次輸出連接限壓保護裝置，限壓保護裝置輸出連接隔離放大器，隔離放大器輸出進入信號處理裝置，信號處理裝置連接光纖傳輸系統前端，光纖傳輸系統前端連接光纖傳輸系統末端，光纖傳輸系統末端與計算機雙向通信。本發明專利技術有效地抑制了強電磁場的干擾，確保了測試信號在傳輸過程中的可靠性，并提高了測試系統的安全性。

【技術實現步驟摘要】

?本專利技術涉及電弧電壓測試裝置及方法，屬于電氣測試領域，具體地說是一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置及方法。
技術介紹
電弧電壓是能夠反映高壓斷路器滅弧室性能的一個重要參數，由于其測試難度大，所以國內外關于電弧電壓測試研究的也比較少。八十年代，西安高壓電器研究所對此進行過研究，當時斷路器的主要產品為油斷路器，其電弧電壓較高，針對當時的油斷路器的特點，西安高壓電器研究所研制出一套由低阻分壓器和光線示波器組成的電弧電壓測試系統，用于測量油斷路器合分閘過程中產生的電弧電壓。近年來，真空斷路器和SF6斷路器廣泛應用于電力系統，相比油斷路器，其電弧電壓較小。低阻分壓器對于較小的電壓，影響回路的等效性。光線示波器的核心部件為振子，對應不同的信號必須采用不同的振子才能準確進行測量，因此，這套系統很難對真空斷路器和SF6斷路器進行準確測量。21世紀初，西安交通大學建立了一套單頻振蕩回路，在此基礎上對12kV，630A，觸頭開距為10mm的真空斷路器的真空電弧電壓特性進行了研究，單頻振蕩回路無法模擬開斷短路電流的情況，只能用來對額定電流下的電壓特性進行研究。針對上述情況，西安高壓電器研究所設計了一套大容量合成試驗回路中40.5kV～252?kV高壓斷路器電弧電壓測試系統，測試系統的開斷電流波形與電弧電壓波形的測量并不是由一個測試系統來完成的，測量得到的開斷電流波形和電弧電壓波形不同步，從而無法準確地計算出燃弧時間。現在廣泛使用的電弧電壓較低的12kV真空斷路器弧壓的測試研究工作卻長期處于空白。因此，真空斷路器電弧電壓測試的理論與技術還需進一步完善。真空斷路器的電弧電壓難于測量，主要在于以下幾個方面：(1)大容量試驗試驗電壓12kV，試驗電流2～50kA，需要測量的電弧電壓信號僅為幾十伏，處于高電壓強電流試驗環境，測試現場電磁干擾非常大，影響信號傳輸的可靠性。(2)在測試接線時，尤其是短路試驗電流達到40～50kA無法排除導電回路壓降對測試結果的影響，測量系統的采樣直接影響測量結果準確性。(3)工業上常用的分壓器無法滿足電弧電壓的測試要求，需特制高指標的分壓器才能實現對電弧電壓波形的測量。
技術實現思路
為了解決上述現有電弧電壓測試裝置存在的問題，本專利技術提供一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置及測試方法，目的是準確測試電弧電壓波形，為建立電弧物理模型提供技術手段。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，包括有：12kV真空斷路器、大容量12kV試驗電源、分壓器A、分壓器B、限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置、光纖傳輸系統前端、光纖傳輸系統末端和計算機，計算機通過串口RS232通訊控制動態程序控制器，所述的大容量12kV試驗電源與12kV真空斷路器進線端連接，12kV真空斷路器出線端接地；12kV真空斷路器進線端接分壓器A，出線端接分壓器B，分壓器A和分壓器B二次輸出連接限壓保護裝置，限壓保護裝置輸出連接隔離放大器，隔離放大器輸出進入信號處理裝置，信號處理裝置連接光纖傳輸系統前端，光纖傳輸系統前端連接光纖傳輸系統末端，光纖傳輸系統末端與計算機雙向通信。所述的信號處理裝置由單片機集成電路、電源模塊和蓄電池組成。所述的光纖傳輸系統末端通過RS-485、RS-485轉RS-232轉換器與計算機實現雙向通信。一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置的測試方法，包括以下步驟：12kV真空斷路器處于合閘位置，動態程序控制器對大容量12kV試驗電源斷路器發出“合閘”指令使其合閘，這樣試驗回路中有短路電流i通過，動態程序控制器對12kV真空斷路器發出“分閘”指令使其分閘，這時電壓信號通過分壓器A、分壓器B進行分壓，分壓器二次輸出的電壓信號傳輸到限壓保護裝置限幅，從而保留-1V～1V的電壓信號，然后經隔離放大器7進行隔離放大，使其變為-10V～10V的電壓信號，這樣信號處理裝置可以接收并進行數據處理，計算得到電弧電壓信號在裝置內部經模數轉換后以數字信號輸出，數字信號經過光纖傳輸系統前端的電光轉換作用，將數字信號轉換成為光信號。光信號通過光纖傳輸到光纖傳輸系統末端，經電光轉換后變為數字信號，數字信號通過RS-485、RS-485轉RS-232轉換器最后將此信號傳輸給計算機。本專利技術所具有的優點及有益效果是：?(1)本專利技術中的限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置和光纖傳輸系統做成一體，封閉在EMC（電磁兼容）的外殼中，其前端直接將模擬量信號轉換為數字信號，其末端利用光纖傳輸將數字信號直接通過一個RS-485轉RS-232轉換器傳輸到采計算機上，有效地抑制了強電磁場的干擾，確保了測試信號在傳輸過程中的可靠性，并提高了測試系統的安全性。(2)?本專利技術采用差分式數據采集方式，即直接將分壓器的測量點放于斷路器斷口兩側進行數據采集，然后在信號處理裝置進行差分計算，最大限度地減小導電回路壓降對測試結果的影響，提高了信號采集的準確性。?(3)本專利技術可以準確測量電弧電壓波形，通過測試波形可以判斷起弧點和熄弧點的位置，其性能完全可以達到工業測試上的要求。(4)本專利技術采用的12kV真空斷路器電弧電壓測試方法，填補了國內大容量試驗室12kV真空斷路器電弧電壓測試技術的空白，補充和豐富了電弧電壓測試理論，同時也為其他高電壓、大電流試驗的數據采集提供技術手段。(5)本專利技術方法對12kV真空斷路器電弧電壓波形的測量，結合真空斷路器的合分閘線圈電流信號和短路試驗電流信號，從而準確地計算出分閘時間和燃弧時間，為客戶提供更加豐富的、優質準確的試驗數據，更好地服務于客戶，增強試驗室的市場競爭力。?(6)本專利技術方法對分壓器分壓比的選取進行了計算分析，并提出了分壓器分壓比倒數之差不能超過10-5的特殊技術指標，選取分壓器分壓比為100：1，試驗結果表明系統有很強的抗共模干擾能力。附圖說明圖1是本專利技術裝置結構示意圖。圖中：12kV真空斷路器1；動態程序控制器2；大容量12kV試驗電源3；分壓器A4；分壓器B5；限壓保護裝置6；隔離放大器7；信號處理裝置8；光纖傳輸系統前端9；光纖傳輸系統末端10；計算機11。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進一步說明。如圖1所示，本專利技術一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，包括有：12kV真空斷路器1、大容量12kV試驗電源3、分壓器A4、分壓器B5、限壓保護裝置6、隔離放大器7、信號處理裝置8、光纖傳輸系統前端9、光纖傳輸系統末端10和計算機11，計算機11通過RS232串口與動態程序控制器2連接，所述的大容量12kV試驗電源3與12kV真空斷路器1進線端連接，12kV真空斷路器1出線端接地；12kV真空斷路器1進線端接分壓器A4，出線端接分壓器B5，分壓器A4和分壓器B5二次輸出連接限壓保護裝置6，限壓保護裝置6輸出連接隔離放大器7，隔離放大器7輸出進入信號處理裝置8，信號處理裝置8連接光纖傳輸系統前端9，光纖傳輸系統前端9連接光纖傳輸系統末端10，光纖傳輸系統末端10與計算機11本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，其特征在于包括有：12kV真空斷路器、大容量12kV試驗電源、分壓器A、分壓器B、限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置、光纖傳輸系統前端、光纖傳輸系統末端和計算機，計算機通過RS232串口與動態程序控制器2連接，所述的大容量12kV試驗電源與12kV真空斷路器進線端連接，12kV真空斷路器出線端接地；12kV真空斷路器進線端接分壓器A，出線端接分壓器B，分壓器A和分壓器B二次輸出連接限壓保護裝置，限壓保護裝置輸出連接隔離放大器，隔離放大器輸出進入信號處理裝置，信號處理裝置連接光纖傳輸系統前端，光纖傳輸系統前端連接光纖傳輸系統末端，光纖傳輸系統末端與計算機雙向通信。

【技術特征摘要】
1.?一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，其特征在于包括有：12kV真空斷路器、大容量12kV試驗電源、分壓器A、分壓器B、限壓保護裝置、隔離放大器、信號處理裝置、光纖傳輸系統前端、光纖傳輸系統末端和計算機，計算機通過RS232串口與動態程序控制器2連接，所述的大容量12kV試驗電源與12kV真空斷路器進線端連接，12kV真空斷路器出線端接地；12kV真空斷路器進線端接分壓器A，出線端接分壓器B，分壓器A和分壓器B二次輸出連接限壓保護裝置，限壓保護裝置輸出連接隔離放大器，隔離放大器輸出進入信號處理裝置，信號處理裝置連接光纖傳輸系統前端，光纖傳輸系統前端連接光纖傳輸系統末端，光纖傳輸系統末端與計算機雙向通信。
2.根據權利要求1所述的一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，其特征在于所述的信號處理裝置由單片機集成電路、電源模塊和蓄電池組成。
3.根據權利要求1所述的一種12kV真空斷路器電弧電壓測試裝置，其特征在于所述的光纖傳輸系統末端通...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郎福成，李勝輝，張建華，楊書國，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，錦州華光玻璃開關管有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11