專利名稱：低壓斷路器壽命自動試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低壓電器領(lǐng)域內(nèi)的試驗裝置，特別涉及一種低壓斷路器(包括小型斷路器和塑殼斷路器)機(jī)械壽命和電壽命的自動試驗技術(shù)及其試驗裝置。該裝置可自動完成低壓斷路器機(jī)械壽命試驗和電壽命試驗，并能在試驗過程中實時監(jiān)測試驗電壓和電流的波形，實現(xiàn)斷路器的故障自動診斷，并記錄故障信息。
背景技術(shù)：
低壓斷路器是低壓電器中的重要設(shè)備，屬于保護(hù)類電器，用于低壓配電回路、電動機(jī)或其它用電設(shè)備中，負(fù)責(zé)接通、承載以及分?jǐn)嗾l件或非正常條件(如短路)下的電流。斷路器的可靠性既直接影響到日常生活用電、工業(yè)建筑物供電和配電線路終端設(shè)備運行；又關(guān)系到電網(wǎng)配電系統(tǒng)中諸多用電設(shè)備和電網(wǎng)發(fā)生過載、短路等故障時的及時保護(hù)。機(jī)械壽命和電壽命是低壓斷路器的重要性能指標(biāo)，其相關(guān)試驗是保障斷路器可靠性的重要手段。壽命試驗裝置是完成壽命試驗的必備試驗條件。因此，低壓斷路器壽命試驗技術(shù)及裝置研制具有十分重要的意義。在低壓斷路器試驗裝置相關(guān)技術(shù)方面，“塑殼斷路器過載可靠性試驗裝置和實現(xiàn)方法”(申請專利號200910067683. 1)提到一種采用計算機(jī)直接控制和檢測的塑殼斷路器過載可靠性試驗裝置，完成對塑殼斷路器過載特性的驗證；“塑殼斷路器瞬動特性試驗裝置”(申請專利號200520027579. 7)設(shè)計了選相合閘裝置，消除了瞬動特性調(diào)試試驗中試驗電流存在非周期分量的影響；“小型斷路器可靠性試驗裝置”(申請專利號 200410094248. 2)利用工控機(jī)實現(xiàn)小型斷路器可靠性試驗的自動化，解決了在合分閘操作過程中小型斷路器內(nèi)部操作機(jī)構(gòu)及電氣連接的真實可靠性水平，并同時解決了在檢測小型斷路器脫扣器的瞬動保護(hù)特性過程中，模擬短路電流的實現(xiàn)以及脫扣狀態(tài)的判斷；以上專利均未涉及低壓斷路器壽命試驗。在低壓斷路器壽命試驗技術(shù)方面，“小型斷路器電壽命檢測裝置”(申請專利號200920153517. 9)通過設(shè)置該專利提到的可調(diào)節(jié)操作組件，調(diào)節(jié)移動位置和水平距離，可以方便地對小型斷路器進(jìn)行電壽命檢測，減少了小型斷路器的損壞； “一種斷路器壽命特性自動測試裝置”(申請專利號200820151783. 3)由工業(yè)控制用計算機(jī)控制并通過該專利提到的動作測量與反饋單元可計算得到斷路器各相的動作時間、同期性和斷路器合分間彈跳時間等特性參數(shù)；以上專利皆沒有實時檢測和存儲斷路器在合分閘過程中主回路以及斷路器主觸頭兩端的電壓和電流的波形，不能準(zhǔn)確地判斷電壽命試驗過程中斷路器的故障情況；此外，也沒有涉及到斷路器的機(jī)械壽命試驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題為主要針對當(dāng)前低壓斷路器壽命試驗技術(shù)沒有涉及到機(jī)械壽命試驗且電壽命試驗過程中不能實時檢測電壓電流的波形這一問題，提供一種自動完成低壓斷路器壽命試驗的裝置，該裝置采用固態(tài)繼電器配合雙作用氣缸和執(zhí)行手柄控制試品(低壓斷路器)合分閘，固態(tài)繼電器響應(yīng)時間短、可靠性高、壽命長，采用電流互感器可分檔選擇不同變比設(shè)計，可實現(xiàn)0-3000A范圍內(nèi)的電流精確采樣。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種低壓斷路器壽命自動試驗裝置，該裝置由硬件部分和軟件部分組成。軟件部分由試驗參數(shù)設(shè)置與修改模塊、文件處理模塊、試驗調(diào)試模塊以及試驗運行模塊組成；硬件部分由試驗控制柜、試品柜和負(fù)載柜組成。其中，試驗控制柜包括工業(yè)控制用計算機(jī)(以下簡稱工控機(jī))、驅(qū)動電路和觸頭狀態(tài)檢測電路；試品柜包括交流接觸器、試品和斷路器，其中試品為3臺塑殼斷路器和6臺小型斷路器；負(fù)載柜包括負(fù)載電路。工控機(jī)由顯示器、計算機(jī)主機(jī)、鍵盤構(gòu)成，分別與驅(qū)動電路和觸頭狀態(tài)檢測電路相連；驅(qū)動電路又分別與交流接觸器、試品和斷路器相連；交流接觸器又分別與斷路器和試品相連；試品又分別與觸頭狀態(tài)檢測電路和負(fù)載電路相連。所述的驅(qū)動電路包括16位DO單元、交流固態(tài)繼電器、第一電磁繼電器、第二電磁繼電器、雙作用氣缸和執(zhí)行手柄。其連接方式是工控機(jī)通過DO數(shù)據(jù)線與16位DO單元相連，16位DO單元通過信號線201與交流固態(tài)繼電器的輸入端相連，交流固態(tài)繼電器的輸出端通過信號線202、信號線203和信號線204分別控制第一電磁繼電器、第二電磁繼電器和雙作用氣缸，第一電磁繼電器通過信號線205控制斷路器，第二電磁繼電器通過信號線206 控制交流接觸器，雙作用氣缸與執(zhí)行手柄相連，執(zhí)行手柄與試品相連。所述觸頭狀態(tài)檢測電路包括互感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、光電耦合器、DI 輸入電路、方波發(fā)生電路和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。其連接方式是電源電壓信號、試品主觸頭間電壓信號及負(fù)載電流信號通過信號線與互感器相連，互感器通過信號線與信號調(diào)理電路相連，信號調(diào)理電路通過信號線與A/D轉(zhuǎn)換器相連，A/D轉(zhuǎn)換器通過信號線與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)相連；試品輔助觸頭間電壓信號通過信號線與光電耦合器的輸入端相連，光電耦合器的輸出端通過信號線與DI輸入電路相連，DI輸入電路通過信號線與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)相連；方波發(fā)生電路通過信號線與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)相連；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)通過信號線和IO數(shù)據(jù)線分別與A/D轉(zhuǎn)換器和工控機(jī)相連?；ジ衅靼妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅?，電流互感器為兩級電流互感器，第一級電流互感器的檔位依次為3000/5、1000/5、300/5、100/5。試驗時根據(jù)負(fù)載電流大小，選擇相應(yīng)的電流檔位。另外，第一級電流互感器還可為外接互感器，實現(xiàn)其他變比的選擇。本發(fā)明所述低壓斷路器壽命自動試驗裝置在工控機(jī)的控制下自動運行，可分別對低壓斷路器進(jìn)行電壽命試驗和機(jī)械壽命試驗，當(dāng)進(jìn)行電壽命試驗時，其控制步驟為1)控制交流接觸器吸合，然后檢測電源電壓，若電源電壓大于其保護(hù)上限，則交流接觸器正常，否則交流接觸器故障，此時控制交流接觸器釋放來切除故障，若故障未被切除，則控制斷路器跳閘，切除故障；2)控制試品合閘，然后檢測主觸頭間電壓和負(fù)載電流，若主觸頭間電壓小于其保護(hù)下限且負(fù)載電流大于其保護(hù)上限，則試品正常，否則試品故障，此時控制交流接觸器釋放來切除故障，若故障未被切除，則控制斷路器跳閘，切除故障；3)控制試品分閘，然后檢測主觸頭間電壓和負(fù)載電流，若主觸頭間電壓大于其保護(hù)上限且負(fù)載電流小于其保護(hù)下限，則試品正常，否則試品故障，此時控制交流接觸器釋放來切除故障，若故障未被切除，則控制斷路器跳閘，切除故障。先進(jìn)行步驟1)，并以步驟2)、3)的順序構(gòu)成一個循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行試驗，同時記錄試驗數(shù)據(jù)和試驗故障；當(dāng)進(jìn)行機(jī)械壽命試驗時，其控制步驟為從上述電壽命試驗控制步驟2)開始，并以上述電壽命試驗控制步驟2)、3)的順序構(gòu)成一個循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行試驗，同時記錄試驗數(shù)據(jù)和試驗故障。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下幾個主要的有益效果1.本發(fā)明由工控機(jī)控制，可自動、準(zhǔn)確完成低壓斷路器壽命試驗，提高了壽命試驗的自動化水平；提供了良好的人機(jī)交互操作界面，方便用戶進(jìn)行試驗和查看試驗結(jié)果。2.本發(fā)明可以對小型斷路器和塑殼斷路器進(jìn)行壽命試驗，包括電壽命試驗和機(jī)械壽命試驗。3.本發(fā)明實時檢測A相、B相和C相的電源電壓波形、試品主觸頭間電壓波形和負(fù)載電流波形，并在計算機(jī)顯示器上實時顯示以上各波形?？梢愿鶕?jù)電壓電流波形分析試驗參數(shù)，如功率因數(shù)、電壓電流有效值、試品各相的燃弧時間等。4.本發(fā)明電流采集時第一級電流互感器檔位依次為100/5、300/5、1000/5、 3000/5，滿足了電流采集精度的要求。第一級電流互感器還可為外接互感器，實現(xiàn)其他變比選擇。5.本發(fā)明在電壽命試驗?zāi)Ｊ较拢身樞虿僮? 3臺400A及其以下塑殼斷路器試品進(jìn)行試驗或1 6臺125A及其以下小型斷路器試品進(jìn)行試驗；在機(jī)械壽命試驗?zāi)Ｊ较拢?可同時操作1 3臺400A及其以下塑殼斷路器試品進(jìn)行試驗或1 6臺125A及其以下小型斷路器試品進(jìn)行試驗。第一級電流互感器為外接電流互感器時，可以對400A以上的塑殼斷路器進(jìn)行試驗。6.本發(fā)明的試品合分閘控制回路采用交流固態(tài)繼電器配合雙作用氣缸和執(zhí)行手柄控制，交流固態(tài)繼電器響應(yīng)時間短，壽命時間長，可靠性高；分別根據(jù)塑殼斷路器尺寸和小型斷路器尺寸設(shè)計3套塑殼斷路器及6套小型斷路器的執(zhí)行手柄完成對塑殼斷路器和小型斷路器的合分閘操作。7.本發(fā)明可對試驗過程中的試品進(jìn)行故障自動診斷，可自動監(jiān)測出試品合閘故障和分閘故障，故障后試驗裝置報警并控制交流接觸器切除故障，若故障未被切除，該裝置控制斷路器跳閘，啟動后備保護(hù)切斷電源，保障了試驗裝置的安全。8.本發(fā)明根據(jù)用戶的設(shè)置自動保存試驗數(shù)據(jù)和故障記錄，并能將試驗數(shù)據(jù)和故障記錄打印輸出。9.本發(fā)明具有完整的數(shù)據(jù)保護(hù)功能，意外斷電后試驗數(shù)據(jù)不丟失，電源恢復(fù)后不破壞已采集的試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)永久性保存于計算機(jī)，并能方便的轉(zhuǎn)移到外部存儲設(shè)備中。


圖1是本發(fā)明實施例試驗裝置框2是本發(fā)明實施例驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明實施例觸頭狀態(tài)檢測電路結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明實施例主電路示意5是本發(fā)明實施例控制電路示意圖
圖6是試品在電壽命試驗?zāi)Ｊ较潞蜋C(jī)械壽命模式下的動作時序7是本發(fā)明實施例軟件流程圖具體實施方式
(結(jié)合附圖具體說明)
實施例如圖1所示，本發(fā)明所述的低壓斷路器壽命自動試驗裝置，該裝置由硬件部分和軟件部分組成。軟件部分由試驗參數(shù)設(shè)置與修改模塊、文件處理模塊、試驗調(diào)試模塊以及試驗運行模塊組成；硬件部分由包括試驗控制柜，試品柜和負(fù)載柜。其中，試驗控制柜包括工控機(jī)(1)、驅(qū)動電路(2)和觸頭狀態(tài)檢測電路(5)；試品柜包括交流接觸器(3)、試品(4) 和斷路器(6)，其中，試品(4)為3臺塑殼斷路器和6臺小型斷路器；負(fù)載柜包括負(fù)載電路 (7)。工控機(jī)(1)由顯示器、計算機(jī)主機(jī)、鍵盤構(gòu)成，分別與驅(qū)動電路(2)和觸頭狀態(tài)檢測電路(5)相連；驅(qū)動電路(2)又分別與交流接觸器(3)、試品(4)和斷路器(6)相連；交流接觸器⑶又分別與斷路器(6)和試品⑷相連；試品⑷又分別與觸頭狀態(tài)檢測電路(5) 和負(fù)載電路(7)相連。如圖1所示的低壓斷路器壽命自動試驗裝置在工控機(jī)的控制下自動運行，試驗運行包括電壽命試驗和機(jī)械壽命試驗兩種試驗?zāi)Ｊ?，工控機(jī)(1)根據(jù)選定的試驗?zāi)Ｊ胶拖鄳?yīng)的試品動作時序，由驅(qū)動電路⑵輸出控制交流接觸器⑶的接通與分?jǐn)嘁约霸嚻发鹊暮祥l與分閘，同時工控機(jī)(1)根據(jù)故障監(jiān)測的選擇和設(shè)置由觸頭狀態(tài)檢測電路(5)實時檢測電源電壓、試品主觸頭間電壓、負(fù)載電流及試品輔助觸頭間電壓，并保存試驗電壓電流波形，當(dāng)試品出現(xiàn)故障時，報警并控制交流接觸器(3)切斷故障，故障未被切除時由斷路器 (6)切斷故障，試驗過程中可以暫停試驗或退出試驗，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的試驗循環(huán)次數(shù)或全部試品失效后，試驗停止。圖1中所述的驅(qū)動電路⑵如圖2所示，包括16位DO單元(21)、交流固態(tài)繼電器 (22)、第一電磁繼電器(23)、第二電磁繼電器(24)、雙作用氣缸(25)和執(zhí)行手柄(26)，其中執(zhí)行手柄(26)為分別根據(jù)小型斷路器的尺寸和塑殼斷路器的尺寸設(shè)計，有上下兩個手柄， 可分別實現(xiàn)試品的分合閘。驅(qū)動電路(2)分為交流固態(tài)繼電器驅(qū)動電磁繼電器控制和交流固態(tài)繼電器驅(qū)動雙作用氣缸配合執(zhí)行手柄控制兩種方式。其連接方式是工控機(jī)(1)通過DO 數(shù)據(jù)線(200)與16位DO單元(21)相連，16位DO單元(21)通過信號線(201)與交流固態(tài)繼電器(22)的輸入端相連，交流固態(tài)繼電器(22)的輸出端通過信號線(202)和信號線 (203)分別與在第一電磁繼電器(23)的線圈回路和第二電磁繼電器(24)的線圈回路相連， 第一電磁繼電器(23)的常開觸點通過信號線(205)串聯(lián)于斷路器(6)的分勵線圈回路，控制斷路器(6)跳閘，實現(xiàn)后備保護(hù)，第二電磁繼電器(24)的常開觸點通過信號線(206)串聯(lián)于交流接觸器(3)的線圈回路，控制交流接觸器(3)接通與分?jǐn)?，實現(xiàn)給試品通斷電 ’交流固態(tài)繼電器(22)的輸出端通過信號線(204)控制雙作用氣缸(25)，雙作用氣缸(25)與執(zhí)行手柄(26)相連推動執(zhí)行手柄(26)實現(xiàn)上下兩個方向的運動，執(zhí)行手柄(26)與試品 (4)相連，帶動試品(4)實現(xiàn)合分閘。圖1所述的觸頭狀態(tài)檢測電路(5)如圖3所示，包括互感器(51)、信號調(diào)理電路 (52)、A/D轉(zhuǎn)換器(53)、光電耦合器(54)、DI輸入電路(55)、方波發(fā)生電路(56)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)，其中，互感器(51)分為電壓互感器和電流互感器，電流互感器為兩級電流互感器，信號調(diào)理電路(52)由電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和加法器組成，DI輸入電路(55)由+5V直流電壓配合限流電阻組成。觸頭狀態(tài)檢測電路(5)分為模擬量輸入和數(shù)字量輸入兩種采樣方式。其連接方式是電源電壓信號、試品(4)主觸頭間電壓信號和負(fù)載電流信號通過信號線 (501)與互感器(51)相連，經(jīng)互感器(51)電平轉(zhuǎn)換后的電壓電流信號通過信號線(502)與信號調(diào)理電路(52)相連，信號調(diào)理電路(52)通過信號線(503)與A/D轉(zhuǎn)換器(53)相連，A/ D轉(zhuǎn)換器(53)通過信號線(504)與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)相連，把A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)；方波發(fā)生電路(56)產(chǎn)生一個與電源周期同步的方波信號，通過信號線(508) 與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)相連；試品(4)輔助觸頭間電壓信號通過信號線(505)與光電耦合器 (54)的輸入端相連，光電耦合器(54)的輸出端通過信號線(506)與DI輸入電路(55)相連，DI輸入電路(55)將反映試品輔助常開常閉觸頭間電壓的數(shù)字量信號通過信號線(507) 與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)相連；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)通過IO數(shù)據(jù)線(500)與工控機(jī)(1)相連，把數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)(1)，同時數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)通過信號線(509)與A/D轉(zhuǎn)換器(53)相連，把控制A/D轉(zhuǎn)換的信號(如啟動A/D采樣信號、A/D采樣頻率信號和A/D采樣通道選擇信號等)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器(53)。圖4是本實施例裝置的主電路示意圖，包括三相四線電源(A、B、C、N)，熔斷器 (FUl)，后備保護(hù)(SWl)為圖1中的斷路器(6)，交流接觸器(CJl)為圖1中的交流接觸器 (3)，3臺塑殼斷路器試品(1KM1UKM2UKM3)和6臺小型斷路器試品(2KM1、2KM2、2KM3、 2KM4、2KM5、2KM6)為圖1中的試品(4)，串聯(lián)在一起的可調(diào)電阻器(R)和可調(diào)空心電抗器 (L)組成圖1中的負(fù)載電路(7)，電阻器阻值的大小和電抗器電感值的大小根據(jù)具體的試驗要求確定，電流互感器(TAl)為圖3所述的觸頭狀態(tài)檢測電路(5)中互感器(51)的第一級電流互感器。采集的信號包括電源電壓信號(Al、Bi、Cl)，斷路器試品主觸頭間電壓信號 (A2、B2、C2、)，負(fù)載電流信號(A3、B3、C3)。圖5是本實施例裝置的控制電路示意圖，其主要分為四個部分。第I部分為圖1中的工控機(jī)(1)，包括主機(jī)、顯示器和鍵盤。第II部分為圖1中驅(qū)動電路(2)，由總線輸出控制信號控制交流固態(tài)繼電器AC_SSR0 AC_SSR10的輸入端導(dǎo)通，交流固態(tài)繼電器AC_SSR0 的輸出控制繼電器KO線圈回路的通斷，繼電器KO的一對常開觸點串聯(lián)于斷路器(6)的分勵線圈回路，控制斷路器(6)跳閘，實現(xiàn)后備保護(hù)；交流固態(tài)繼電器AC_SSR1的輸出控制繼電器Kl線圈回路的通斷，繼電器Kl的一對常開觸點串聯(lián)于交流接觸器(3)的線圈回路，控制交流接觸器(3)接通與分?jǐn)?，實現(xiàn)給試品通斷電；交流固態(tài)繼電器AC_SSR2 AC_SSR4的輸出控制雙作用氣缸ISl 1S3，雙作用氣缸ISl 1S3通過各自的執(zhí)行手柄對塑殼斷路器 IKMl 1KM3進(jìn)行合分閘控制，實現(xiàn)對塑殼斷路器的操作；交流固態(tài)繼電器AC_SSR5 AC_ SSRlO的輸出控制雙作用氣缸2S1 2S6，雙作用氣缸2S1 2S6通過各自的執(zhí)行手柄對小型斷路器2KM1 2KM6進(jìn)行合分閘控制，實現(xiàn)對小型斷路器的操作。第III部分為為圖1中觸頭狀態(tài)檢測電路(5)的模擬量輸入部分，且只畫出了 A相的電源電壓信號Al、試品主觸頭間電壓信號A2、負(fù)載電流信號A3的輸入采樣示意圖，B相的電源電壓信號Bi、試品主觸頭間電壓信號B2、負(fù)載電流信號B3以及C相的電源電壓信號Cl、試品主觸頭間電壓信號C2、負(fù)載電流信號C3的輸入采樣示意圖與A相相同；A相的電源電壓信號Al、試品主觸頭間電壓信號A2、負(fù)載電流信號A3，分別經(jīng)過電壓互感器HL0、HL1和電流互感器HL2，再由信號調(diào)理電路將信號傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過總線傳遞給工控機(jī)(1)。第IV部分為圖1中觸頭狀態(tài)檢測電路(5)的數(shù)字量輸入部分，試品1KM1、1KM2和1KM3 (或2KM1、2KM2、 2KM3、2KM4、2KM5和2KM6)的常開常閉觸點，經(jīng)光電耦合器T0 T5 (或T0 T11)，產(chǎn)生高低電平的數(shù)字量信號，再由總線傳遞給工控機(jī)(1)。圖6中的(1)為試品(以3臺塑殼斷路器為例)在電壽命試驗?zāi)Ｊ较碌膭幼鲿r序圖，圖6中的(2)為試品(以3臺塑殼斷路器為例)在機(jī)械壽命試驗?zāi)Ｊ较碌膭幼鲿r序圖。 圖中，曲線的低表示斷路器的斷開狀態(tài)，曲線的高表示斷路器的接通狀態(tài)，從低變高表示合閘過程，從高變低表示分閘過程。根據(jù)斷路器的實際合閘時間、分閘時間和試驗要求來設(shè)置各狀態(tài)的時間。電壽命試驗?zāi)Ｊ较?，交流接觸器(3)先接通，給試品上口通電，然后試品依次完成合間、接通和分間過程；機(jī)械壽命試驗?zāi)Ｊ较?，交流接觸器(3)保持分?jǐn)酄顟B(tài)，試品完成合閘、接通和分閘過程。圖1所示的低壓斷路器壽命自動試驗裝置，在工控機(jī)控制下進(jìn)行低壓斷路器壽命試驗，其試驗運行程序流程圖如圖7所示1)工控機(jī)上電后運行低壓斷路器壽命試驗程序；2)判斷是否第一次進(jìn)行低壓斷路器壽命試驗，若是，則在用戶指定位置新建工程文件并轉(zhuǎn)到第4步；若否，則轉(zhuǎn)到第3步；3)調(diào)入上次試驗參數(shù)設(shè)置和試驗數(shù)據(jù)，之后轉(zhuǎn)到第4步；4)判斷是否為文件處理菜單(鼠標(biāo)單擊或鍵盤輸入)，若是，則調(diào)用文件處理模塊，可以新建工程文件、保存當(dāng)前工程文件、另存當(dāng)前工程文件或者打開之前試驗的工程文件，若否；則轉(zhuǎn)到第5步;5)判斷是否為參數(shù)設(shè)置菜單，若是，則調(diào)用試驗參數(shù)設(shè)置與修改模塊，該模塊包括電壽命試驗和機(jī)械壽命試驗兩種試驗?zāi)Ｊ较碌膮?shù)設(shè)置與修改，主要的試驗參數(shù)包括試品型號、試品個數(shù)、合間時間、分間時間、接通時間、接通分?jǐn)嚯妷?、接通分?jǐn)嚯娏?、電流互感器選擇、故障監(jiān)測設(shè)置與選擇、操作頻率及試驗循環(huán)次數(shù)等，開始新的工程時根據(jù)需要可設(shè)置各個試驗?zāi)Ｊ较碌脑囼瀰?shù)，試驗開始后試驗參數(shù)將不能修改，但通過快捷鍵組合鍵入， 即可修改當(dāng)前試驗參數(shù)；若否，則轉(zhuǎn)到第6步；6)判斷是否為查看菜單，若是，則調(diào)用試驗查看模塊，該模塊包括電壽命試驗和機(jī)械壽命試驗兩種試驗?zāi)Ｊ较碌脑囼灢榭?，可分別查看這兩種試驗?zāi)Ｊ较碌脑囼瀰?shù)設(shè)置， 故障記錄和試驗波形記錄，故障記錄顯示試品主觸頭的接觸不良和斷開不良情況和試品輔助觸頭的接觸不良和斷開不良情況，試驗波形顯示按用戶設(shè)置所保存的電壓電流波形和全部故障波形；若否，則轉(zhuǎn)到第7步；7)判斷是否為試驗調(diào)試菜單，若是，則調(diào)用試驗調(diào)試模塊，可進(jìn)行后備保護(hù)的調(diào)試，可校對采集得到的電壓電流有效值，可任意選擇單個試品進(jìn)行合間、分間、合分間過程的單次調(diào)試，調(diào)試過程中實時檢測電源電壓波形、試品主觸頭間電壓波形及負(fù)載電流波形， 并能在試品發(fā)生故障時報警并控制交流接觸器釋放來切除故障，若故障未被切除，則啟動后備保護(hù)切斷故障，單次調(diào)試的波形也可以存儲在用戶指定的文件夾中；若否，則轉(zhuǎn)到第8
止
少；8)判斷是否為試驗運行菜單，若是，則調(diào)用試驗運行模塊，試驗運行模塊是整個程序的核心，該模塊包括電壽命試驗和機(jī)械壽命試驗兩種試驗?zāi)Ｊ剑た貦C(jī)(1)根據(jù)已選定的試驗?zāi)Ｊ胶拖鄳?yīng)的試品動作時序，完成相應(yīng)的試驗運行控制；若否，則轉(zhuǎn)到第9步；
9)判斷是否為幫助菜單，若是，則調(diào)出幫助文件，幫助文件包括整個控制程序的全部信息，解釋每一個菜單命令的功能，每一個試驗參數(shù)的意義，每一種試驗?zāi)Ｊ降木唧w過程和試驗波形的說明，以及試驗注意事項等；若否，則轉(zhuǎn)到第10步；10)判斷是否為程序退出菜單，若是，則試驗結(jié)束；若否，則轉(zhuǎn)到第4步。當(dāng)運行試驗第8步，進(jìn)行低壓斷路器壽命試驗時，以電壽命試驗?zāi)Ｊ綖槔?，試驗的具體操作過程可分為如下3步8-1)工控機(jī)(1)發(fā)出交流接觸器(3)接通指令信號，該信號通過驅(qū)動電路(2)控制交流接觸器(3)接通；同時工控機(jī)(1)根據(jù)故障監(jiān)測的選擇和設(shè)置由觸頭狀態(tài)檢測電路
(5)實時檢測電源電壓，若電源電壓大于其保護(hù)上限，則判定為交流接觸器(3)正常，否則判定交流接觸器(3)主觸頭故障，故障類型為接通不良，此時工控機(jī)(1)發(fā)出報警命令并發(fā)出控制交流接觸器(3)分?jǐn)嘀噶钚盘枺撔盘柾ㄟ^驅(qū)動電路(2)控制交流接觸器(3)分?jǐn)鄟砬谐收?，?dāng)故障未被切除時，工控機(jī)(1)發(fā)出控制斷路器(6)跳閘指令信號，該信號通過驅(qū)動電路(2)控制斷路器(6)跳閘來切斷故障；工控機(jī)(1)同時根據(jù)設(shè)置保存試驗數(shù)據(jù)和故障記錄；8-2)工控機(jī)⑴發(fā)出讓試品⑷合閘指令信號，該信號驅(qū)動電路(2)控制試品⑷ 合閘；同時工控機(jī)(1)根據(jù)故障監(jiān)測的選擇和設(shè)置由觸頭狀態(tài)檢測電路(5)實時檢測試品主觸頭間電壓和負(fù)載電流，若試品主觸頭間電壓小于其保護(hù)下限且負(fù)載電流大于其保護(hù)上限，則判定為試品(4)正常，否則判定試品(4)主觸頭故障，故障類型為接通不良，此時工控機(jī)(1)發(fā)出報警命令并發(fā)出控制交流接觸器(3)分?jǐn)嘀噶钚盘枺撝噶钚盘柾ㄟ^驅(qū)動電路 (2)控制交流接觸器(3)分?jǐn)鄟砬谐收?，?dāng)故障未被切除時，工控機(jī)(1)發(fā)出控制斷路器
(6)跳閘指令信號，該信號通過驅(qū)動電路(2)控制斷路器(6)跳閘來切斷故障；工控機(jī)⑴ 同時根據(jù)設(shè)置保存試驗數(shù)據(jù)和故障記錄；8-3)工控機(jī)⑴發(fā)出讓試品⑷分閘指令信號，該信號驅(qū)動電路(2)控制試品⑷ 分閘；同時工控機(jī)(1)根據(jù)故障監(jiān)測的選擇和設(shè)置由觸頭狀態(tài)檢測電路(5)實時檢測試品主觸頭間電壓和負(fù)載電流，若試品主觸頭間電壓大于其保護(hù)上限且負(fù)載電流小于其保護(hù)下限，則判定為試品⑷正常，否則判定試品⑷主觸頭故障，故障類型為斷開不良，此時工控機(jī)(1)發(fā)出報警命令并發(fā)出控制交流接觸器(3)分?jǐn)嘀噶钚盘枺撝噶钚盘柾ㄟ^驅(qū)動電路 (2)控制交流接觸器(3)分?jǐn)鄟砬谐收?，?dāng)故障未被切除時，工控機(jī)(1)發(fā)出控制斷路器 (6)跳閘指令信號，該信號通過驅(qū)動電路(2)控制斷路器(6)跳閘來切斷故障；工控機(jī)(1)同時根據(jù)設(shè)置保存試驗數(shù)據(jù)和故障記錄。工控機(jī)⑴先控制交流接觸器(3)按步驟8-1)接通，再控制試品⑷按步驟8-2)、 8-3)的順序為一個循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行試驗，同時檢測主觸頭間電壓和負(fù)載電流并記錄試驗數(shù)據(jù)和試驗故障。工控機(jī)⑴通過驅(qū)動電路⑵控制交流接觸器(3)接通與分?jǐn)?、試品⑷合閘與分以及斷路器(6)跳閘的具體過程如下1)工控機(jī)(1)通過驅(qū)動電路(2)控制交流接觸器(3)接通工控機(jī)(1)發(fā)出控制交流接觸器(3)接通指令信號，該信號通過DO數(shù)據(jù)線(200)傳遞給16位DO單元(21)，再通過信號線(201)傳遞給交流固態(tài)繼電器(22)的輸入端，交流固態(tài)繼電器(22)的輸出端通過信號線(203)控制第二電磁繼電器(24)的線圈回路接通，第二電磁繼電器(24)的一對常開觸點通過信號線(206)串聯(lián)于交流接觸器(3)的線圈回路，常開觸點閉合，交流接觸器(3)的線圈回路導(dǎo)通，交流接觸器(3)接通；2)工控機(jī)⑴通過驅(qū)動電路(2)控制交流接觸器(3)分?jǐn)喙た貦C(jī)⑴發(fā)出控制交流接觸器(3)分?jǐn)嘀噶钚盘?，該信號通過DO數(shù)據(jù)線(200)傳遞給16位DO單元(21)，再通過信號線(201)傳遞給交流固態(tài)繼電器(22)，再通過信號線(203)控制第二電磁繼電器 (24)的線圈回路斷開，第二電磁繼電器(24)的一對常開觸點通過信號線(206)串聯(lián)于交流接觸器(3)的線圈回路，常開觸點打開，交流接觸器(3)的線圈回路斷開，交流接觸器(3) 分?jǐn)啵?)工控機(jī)(1)通過驅(qū)動電路(2)控制試品⑷合閘工控機(jī)(1)發(fā)出控制試品⑷ 合閘指令信號，該信號通過DO數(shù)據(jù)線(200)傳遞給16位DO單元(21)，再通過信號線(201) 傳遞給交流固態(tài)繼電器(22)的輸入端，交流固態(tài)繼電器(22)的輸出端通過信號線(204) 控制雙作用氣缸(25)，雙作用氣缸(25)推動執(zhí)行手柄(26)向上運動，執(zhí)行手柄(26)帶動試品(4)合閘；4)工控機(jī)(1)通過驅(qū)動電路(2)控制試品⑷分閘工控機(jī)(1)發(fā)出控制試品⑷ 分閘指令信號，該信號通過DO數(shù)據(jù)線(200)傳遞給16位DO單元(21)，再通過信號線(201) 傳遞給交流固態(tài)繼電器(22)，再通過信號線(204)控制雙作用氣缸(25)，雙作用氣缸(25) 推動執(zhí)行手柄(26)向下運動，執(zhí)行手柄(26)帶動試品(4)分閘；5)工控機(jī)(1)通過驅(qū)動電路(2)控制斷路器(6)跳閘工控機(jī)(1)發(fā)出控制斷路器(6)跳閘指令信號，該信號通過DO數(shù)據(jù)線(200)傳遞給16位DO單元(21)，再通過信號線(201)傳遞給交流固態(tài)繼電器(22)的輸入端，交流固態(tài)繼電器(22)的輸出端通過信號線(202)控制第一電磁繼電器(23)的線圈回路接通，第一電磁繼電器(23)的一對常開觸點通過信號線(205)串聯(lián)于斷路器(6)的分勵線圈回路，常開觸點閉合，斷路器(6)的分勵線圈回路導(dǎo)通，斷路器(6)跳閘。驅(qū)動電路(2)采用交流固態(tài)繼電器驅(qū)動電磁繼電器控制和驅(qū)動雙作用氣缸配合執(zhí)行手柄控制。交流固態(tài)繼電器沒有機(jī)械零部件，采用可控硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的觸點接觸，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊、強(qiáng)振動的環(huán)境下工作，由于采用可控硅作為切換裝置， 所以固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。固態(tài)繼電器因為采用了可控硅，所以切換速度可從幾微妙至幾毫秒，響應(yīng)時間短。另外，固態(tài)繼電器相比傳統(tǒng)的繼電器而言，由于沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。工控機(jī)(1)在發(fā)合閘命令的同時啟動采樣，分為模擬量輸入采樣和數(shù)字量輸入采樣兩種方式，并通過觸頭狀態(tài)檢測電路(5)檢測觸頭的狀態(tài)，具體過程為電源電壓信號、 試品主觸頭間電壓信號及負(fù)載電流信號通過信號線(501)接到互感器(51)的輸入端，經(jīng)互感器(51)電平轉(zhuǎn)換后的電壓電流信號通過信號線(502)連接到信號調(diào)理電路(52)，工控機(jī)(1)通過IO數(shù)據(jù)線(500)經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)再由信號線(509)將控制A/D轉(zhuǎn)換的控制信號(如啟動A/D采樣信號、A/D采樣頻率信號和A/D采樣通道選擇信號等)傳輸給A/ D轉(zhuǎn)換器(53)，A/D轉(zhuǎn)換器(53)將由信號線(503)傳遞過來的調(diào)理好的電壓電流信號進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)，再通過IO數(shù)據(jù)線(500)傳輸給工控機(jī) (1)，至此完成模擬量輸入采樣；試品輔助觸頭間電壓信號，通過信號線(505)傳遞給光電耦合器(54)的輸入端，光電耦合器(54)通過信號線(506)和DI輸入電路(55)產(chǎn)生反映試品輔助觸頭閉合與斷開的數(shù)字量信號，該數(shù)字量信號由信號線(507)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)緩沖區(qū) (57)，再通過IO數(shù)據(jù)線(500)傳輸給工控機(jī)(1)，至此完成數(shù)字量輸入采樣。在模擬量采樣時，方波發(fā)生電路(56)產(chǎn)生一個與電源周期頻率相同的方波信號， 該信號通過信號線(508)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)緩沖區(qū)(57)，再通過IO數(shù)據(jù)線(500)傳輸給工控機(jī) (1)，工控機(jī)(1)根據(jù)方波信號的周期(即電源的周期)來設(shè)置A/D采樣的頻率，保證在一個電源周期內(nèi)的采樣個數(shù)為整數(shù)，采樣得到的信號波形很好地還原原始波形，提高了采樣精度。試驗采集得到的各相電源電壓波形、試品主觸頭間電壓波形及負(fù)載電流波形將會顯示在計算機(jī)顯示器上，并根據(jù)用戶設(shè)置(包括首次保存、間隔N次保存和末次保存)自動保存試驗電壓電流波形。根據(jù)電壓電流波形，判斷交流接觸器(3)和試品(4)主觸頭是否發(fā)生故障，故障類型有接通不良和斷開不良，檢測依據(jù)為當(dāng)有信號(電壓電流)時，應(yīng)不小于信號的保護(hù)上限(可選擇為90%、70%或50%)；當(dāng)無信號時，應(yīng)不大于信號的保護(hù)下限(可選擇為10%、30%或50% )。試品輔助觸頭監(jiān)測包括常開、常閉輔助觸頭，正常情況下，試品斷開狀態(tài)下，輔助常開觸頭間電平為高，輔助常閉觸頭間電平為低；試品閉合狀態(tài)下，輔助常開觸頭間電平為低，輔助常閉觸頭間電平為高，若觸頭狀態(tài)檢測電路采集到的輔助觸頭信號與上述不同，則認(rèn)為輔助觸頭故障，故障類型為接觸不良或斷開不良。交流接觸器(3)主觸頭故障處理方式包括更換交流接觸器和繼續(xù)試驗，試品(4) 主觸頭故障處理方式包括更換試品、剔除試品和繼續(xù)試驗。當(dāng)試品輔助觸頭故障次數(shù)達(dá)到設(shè)定允許故障次數(shù)后，將不再對試品輔助觸頭進(jìn)行監(jiān)測。若選擇2 3個塑殼斷路器試品或者2 6個小型斷路器試品進(jìn)行試驗，則當(dāng)所有試品動作一次后，才記試驗循環(huán)一次，試驗過程中可以暫停試驗或退出試驗，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的試驗循環(huán)次數(shù)或全部試品失效后，試驗將停止。機(jī)械壽命試驗?zāi)Ｊ较?，交流接觸器(3)保持分?jǐn)酄顟B(tài)，試品⑷的動作時序參考圖 6的(2)，涉及到試品的驅(qū)動、故障的實時監(jiān)測與故障信息的記錄、故障處理等內(nèi)容與電壽命試驗?zāi)Ｊ较孪嗤?本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種低壓斷路器壽命自動試驗裝置，其特征為該裝置由試驗控制柜、試品柜和負(fù)載柜組成；其中，試驗控制柜包括工業(yè)控制用計算機(jī)(以下簡稱工控機(jī))、驅(qū)動電路和觸頭狀態(tài)檢測電路，試品柜包括交流接觸器、試品和斷路器，負(fù)載柜包括負(fù)載電路；工控機(jī)由顯示器、計算機(jī)主機(jī)、鍵盤構(gòu)成，分別與驅(qū)動電路和觸頭狀態(tài)檢測電路相連；驅(qū)動電路又分別與交流接觸器、試品和斷路器相連；交流接觸器又分別與斷路器和試品相連；試品又分別與觸頭狀態(tài)檢測電路和負(fù)載電路相連。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓斷路器壽命自動試驗裝置，其特征為所述的試品為3臺塑殼斷路器和6臺小型斷路器。
3.如權(quán)利要求1所述的低壓斷路器壽命自動試驗裝置，其特征為所述的驅(qū)動電路包括 16位DO單元、交流固態(tài)繼電器、第一電磁繼電器、第二電磁繼電器、雙作用氣缸和執(zhí)行手柄；其連接方式是工控機(jī)通過DO數(shù)據(jù)線與16位DO單元相連，16位DO單元通過信號線201 與交流固態(tài)繼電器的輸入端相連，交流固態(tài)繼電器的輸出端通過信號線202、信號線203和信號線204分別控制第一電磁繼電器、第二電磁繼電器和雙作用氣缸，第一電磁繼電器通過信號線205控制斷路器，第二電磁繼電器通過信號線206控制交流接觸器，雙作用氣缸與執(zhí)行手柄相連，執(zhí)行手柄與試品相連。
4.如權(quán)利要求1所述的低壓斷路器壽命自動試驗裝置，其特征為所述觸頭狀態(tài)檢測電路包括互感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、光電耦合器、DI輸入電路、方波發(fā)生電路和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；其連接方式是電源電壓信號、試品主觸頭間電壓信號及負(fù)載電流信號通過信號線與互感器相連，互感器通過信號線與信號調(diào)理電路相連，信號調(diào)理電路通過信號線與A/ D轉(zhuǎn)換器相連，A/D轉(zhuǎn)換器通過信號線與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)相連；試品輔助觸頭間電壓信號通過信號線與光電耦合器的輸入端相連，光電耦合器的輸出端通過信號線與DI輸入電路相連，DI 輸入電路通過信號線與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)相連；方波發(fā)生電路通過信號線與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)相連；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)通過信號線和IO數(shù)據(jù)線分別與A/D轉(zhuǎn)換器和工控機(jī)相連。
5.如權(quán)利要求1所述的低壓斷路器壽命自動試驗裝置，其特征為所述的互感器包括電壓互感器和電流互感器，電流互感器為兩級電流互感器，第一級電流互感器的檔位依次為 3000/5、1000/5、300/5、100/5。
6.如權(quán)利要求1所述的低壓斷路器壽命自動試驗裝置的控制方法，其特征為可分別對電壽命試驗?zāi)Ｊ胶蜋C(jī)械壽命試驗?zāi)Ｊ竭M(jìn)行控制，當(dāng)試驗?zāi)Ｊ綖殡妷勖囼灂r，其控制步驟為1)控制交流接觸器吸合，然后檢測電源電壓，若電源電壓大于其保護(hù)上限，則交流接觸器正常，否則交流接觸器故障，此時控制交流接觸器釋放來切除故障，若故障未被切除，則控制斷路器跳閘，切除故障；2)控制試品合閘，然后檢測主觸頭間電壓和負(fù)載電流，若主觸頭間電壓小于其保護(hù)下限且負(fù)載電流大于其保護(hù)上限，則試品正常，否則試品故障，此時控制交流接觸器釋放來切除故障，若故障未被切除，則控制斷路器跳閘，切除故障；3)控制試品分閘，然后檢測主觸頭間電壓和負(fù)載電流，若主觸頭間電壓大于其保護(hù)上限且負(fù)載電流小于其保護(hù)下限，則試品正常，否則試品故障，此時控制交流接觸器釋放來切除故障，若故障未被切除，則控制斷路器跳閘，切除故障；先進(jìn)行步驟1)，并以步驟2)、3)的順序構(gòu)成一個循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行試驗，同時記錄試驗數(shù)據(jù)和試驗故障；或者當(dāng)試驗?zāi)Ｊ綖闄C(jī)械壽命試驗時，其控制步驟為從上述電壽命試驗控制步驟2)開始，并以上述電壽命試驗控制步驟2)、3)的順序構(gòu)成一個循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行試驗，同時記錄試驗數(shù)據(jù)和試驗故障。
全文摘要
本發(fā)明為一種低壓斷路器壽命自動試驗裝置。該裝置由試驗控制柜、試品柜和負(fù)載柜組成，其中，試驗控制柜包括工控機(jī)、驅(qū)動電路和觸頭狀態(tài)檢測電路；試品柜包括交流接觸器、試品和斷路器；負(fù)載柜包括負(fù)載電路。工控機(jī)由顯示器、計算機(jī)主機(jī)、鍵盤構(gòu)成，分別與驅(qū)動電路和觸頭狀態(tài)檢測電路相連；驅(qū)動電路又分別與交流接觸器、試品和斷路器相連；交流接觸器又分別與斷路器和試品相連；試品又分別與觸頭狀態(tài)檢測電路和負(fù)載電路相連。本發(fā)明可實時檢測斷路器合分閘過程中的電壓電流波形，自動化程度高，采用電流互感器可分檔選擇不同變比設(shè)計，可實現(xiàn)0-3000A范圍內(nèi)的電流精確采樣。
文檔編號G01R31/327GK102353895SQ20111015260
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者李奎, 李文華, 武一, 王麗麗, 袁金麗, 陸儉國, 黃少坡 申請人:河北工業(yè)大學(xué)