一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】-種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高壓斷路器的大電流開(kāi)斷試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種有關(guān) 126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)。
[【背景技術(shù)】]
[0002] 電弧電壓是表征滅弧室滅弧性能的一個(gè)重要參數(shù)，在開(kāi)斷電流一定的情況下，在 大電流階段，電弧電壓的大小與電弧的狀態(tài)、氣隙的游離程度有關(guān)，在相互作用階段，電弧 電壓的變化可W判斷注入弧隙的能量與弧隙傳導(dǎo)給周圍介質(zhì)的能量的關(guān)系，W及介質(zhì)恢復(fù) 強(qiáng)度與電壓恢復(fù)強(qiáng)度之間的關(guān)系，該對(duì)滅弧室的設(shè)計(jì)、材料的選擇、裝配質(zhì)量的缺陷查找、 機(jī)械行程特性的調(diào)整等非常有益。
[0003] 電弧電壓測(cè)量過(guò)程中，斷路器的進(jìn)出線端與滅弧室之間的內(nèi)部導(dǎo)電回路上的阻抗 壓降不可避免地要迭加在被測(cè)的電弧電壓上。在大電流開(kāi)斷試驗(yàn)中，即使較小的阻抗也會(huì) 產(chǎn)生較大的壓降，內(nèi)導(dǎo)體阻抗壓降使測(cè)量得到的電弧電壓不準(zhǔn)確。
[0004] 目前，常用的消除外部共模電壓的方法是硬件補(bǔ)償法，在實(shí)驗(yàn)電流較大且系統(tǒng)接 線較長(zhǎng)時(shí)，共模電壓會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。若要滿足測(cè)量誤差小于2%的要求，兩臺(tái)分壓 器分壓比之差不能超過(guò)5. 4X1(T6,顯然技術(shù)上難度很大。而且，該種方法也無(wú)法消除試品 斷路器內(nèi)部的阻抗壓降。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0005] 本發(fā)明的目的是研制一套合成試驗(yàn)中高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的電弧電壓測(cè)量系統(tǒng)在線裝 置，通過(guò)分壓器來(lái)檢測(cè)電弧電壓，解決測(cè)量過(guò)程中試品內(nèi)部導(dǎo)體壓降問(wèn)題，該裝置抗干擾能 力強(qiáng)、靈敏度高，從而保證檢測(cè)的有效性和成功率。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括 殼體及電路板、上位機(jī)及電源，該系統(tǒng)電路板上設(shè)有前置測(cè)量電壓分壓器、信號(hào)調(diào)理限幅濾 波電路、隔離放大電路、數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)信號(hào)電路，所述的數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)字化光 纖連接上位機(jī)波形信號(hào)顯示及數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元，所述的數(shù)據(jù)采集單元的輸入端設(shè)有觸發(fā) 信號(hào)電路，進(jìn)行AD采樣機(jī)轉(zhuǎn)換，所述的前置測(cè)量分壓器的信號(hào)輸入端設(shè)有左右傳感器，該 系統(tǒng)采用分壓器懸浮電位測(cè)量技術(shù)，減小了分壓器共模抑制比要求，提高了靈敏度。
[0007] 電壓分壓器電路采用電阻式高壓分壓器，型號(hào)為SEC或FRC分壓器。
[000引信號(hào)調(diào)理限幅濾波電路采用高壓濾波電路，型號(hào)為FC型濾波器。
[0009] 隔離放大電路采用高壓放大器，型號(hào)為WMA-02或HA-405放大器。
[0010] 數(shù)據(jù)采集單元采用單片機(jī)控制，單片機(jī)型號(hào)為C80151F。
[0011] 上位機(jī)采用UbVIEW編程的儀器，設(shè)有波形顯示和數(shù)據(jù)處理。
[0012] 觸發(fā)信號(hào)電路采用AD轉(zhuǎn)換數(shù)字積分電路，型號(hào)為AJ65SBT-64或AD7705模塊。
[0013] 一種126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)的方法，該方法采用分壓器懸浮電位 測(cè)量技術(shù)，有效地工作于強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾環(huán)境中，并在燃弧過(guò)程中定量測(cè)量電弧電壓波形，在 電弧電壓測(cè)量過(guò)程中，承載大電流母線所產(chǎn)生的壓降疊加在電弧電壓上，通過(guò)采取軟件補(bǔ) 償方法，將高壓開(kāi)關(guān)的母線壓降抑制至最小，使測(cè)量的電弧電壓更為精確。
[0014] 軟件補(bǔ)償方法包括W下步驟：
[0015] 設(shè)正式試驗(yàn)中，測(cè)得的離散電流序列為I化)，離散電壓序列為U化)，其中；k= 1,2……N，
[0016] 截取起弧前處于短路階段的電壓和電流波形，可知其波形均符合A sin(?t+B) +Ce^t的形式，通過(guò)曲線擬合可得到電壓和電流波形的具體表達(dá)式，記為；i(t) =Asin(?t+B)+Ce_Dt
[0017] u(t) =Aisin(?t+Bi)+Cie_Dt
[001引上式中，《 = 23if，f取50Hz。A，B，C，DW及A1，B1，C1為擬合得到的常數(shù)，計(jì)算 出內(nèi)導(dǎo)體參數(shù)L和R，
[0025] 得到消去阻抗壓降后的電弧電壓：
[0026]
[0027] 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于：
[002引通過(guò)分壓電路檢測(cè)高壓開(kāi)關(guān)的放電電弧，具有動(dòng)作時(shí)間快，靈敏度高、抗干擾等優(yōu) 點(diǎn)，有效防止由電弧引起的W外事故發(fā)生；采用單臺(tái)分壓器懸浮電位測(cè)量的方法，減小了對(duì) 分壓器共模抑制比的硬件要求，同時(shí)提出了一種內(nèi)導(dǎo)體壓降的新型軟件補(bǔ)償方法，消除了 電弧電壓測(cè)量過(guò)程中的導(dǎo)電回路附加壓降，使測(cè)量的電弧電壓更為精確。
[【附圖說(shuō)明】]
[0029] 圖1是本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，該種裝置的結(jié)構(gòu)和原理對(duì)本專業(yè)的人來(lái)說(shuō) 是非常清楚的。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本 發(fā)明。
[0031] 本發(fā)明如圖1所示，主要由前級(jí)測(cè)量分壓器、信號(hào)調(diào)理及隔離放大模塊、采樣單元 及上位機(jī)波形顯示及數(shù)據(jù)處理四部分構(gòu)成，該系統(tǒng)還設(shè)有前置測(cè)量電壓分壓器、信號(hào)調(diào)理 限幅濾波電路、隔離放大電路、數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)信號(hào)電路，數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)字化光 纖連接上位機(jī)波形信號(hào)顯示及數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元，數(shù)據(jù)采集單元的輸入端設(shè)有觸發(fā)信號(hào)電 路，進(jìn)行AD采樣機(jī)轉(zhuǎn)換，前置測(cè)量分壓器的信號(hào)輸入端設(shè)有左右傳感器，該系統(tǒng)采用分壓 器懸浮電位測(cè)量技術(shù)，減小了分壓器共模抑制比要求，提高了靈敏度。電壓分壓器電路采用 電阻式高壓分壓器，型號(hào)為沈C或FRC分壓器。信號(hào)調(diào)理限幅濾波電路采用高壓濾波電路， 型號(hào)為FC型濾波器。隔離放大電路采用高壓放大器，型號(hào)為WMA-02或HA-405放大器。數(shù) 據(jù)采集單元采用單片機(jī)控制，單片機(jī)型號(hào)為C80151F。上位機(jī)采用UbVIEW編程的儀器，設(shè) 有波形顯示和數(shù)據(jù)處理。觸發(fā)信號(hào)電路采用AD轉(zhuǎn)換數(shù)字積分電路，型號(hào)為AJ65SBT-64或 AD7705 模塊。
[0032] 基本參數(shù)和主要技術(shù)性能指標(biāo)：
[0033] 電阻分壓器：
[0034](1)分壓比480 ;1;高壓臂阻值1. 2MQ，低壓臂阻值2.化Q
[0035] (2)耐壓等級(jí)；126kV
[0036] 做響應(yīng)速度；《5ys
[0037] (4)輸出限幅保護(hù)電壓；±8v
[003引暫態(tài)記錄儀（主機(jī)，數(shù)字光纖隔離系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)）：
[0039] (1)通道；2路單端模擬量輸入
[0040] 似信道輸入阻抗；> 1MQ
[0041] 做測(cè)量范圍；±5V
[0042] (4)頻帶（-3地）；lMHz
[00創(chuàng) 妨分辨率；12位
[0044] (6)最高采樣速率；10MS/s
[0045] (7)共模隔離電壓；> 2000V
[0046] 做電池供電，>她
[0047]126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)的方法，該方法采用分壓器懸浮電位測(cè)量 技術(shù)，有效地工作于強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾環(huán)境中，并在燃弧過(guò)程中定量測(cè)量電弧電壓波形，在電弧 電壓測(cè)量過(guò)程中，承載大電流母線所產(chǎn)生的壓降疊加在電弧電壓上，通過(guò)采取軟件補(bǔ)償方 法，將高壓開(kāi)關(guān)的母線壓降抑制至最小，使測(cè)量的電弧電壓更為精確。
[0048] 軟件補(bǔ)償方法包括W下步驟：
[0049] 設(shè)正式試驗(yàn)中，測(cè)得的離散電流序列為I化)，離散電壓序列為U化)，其中；k= 1，2......No
[0050] 截取起弧前處于短路階段的電壓和電流波形，可知其波形均符合A sin(?t+B) +Ce^t的形式，通過(guò)曲線擬合可得到電壓和電流波形的具體表達(dá)式，記為；i(t) =Asin(?t+B)+Ce-Dt
[0051] u (t) = Ai sin (w t+Bi)+Cie-Dt
[0052] 上式中，《 = 23if，f取50Hz。A，B，C，DW及A1，B1，C1為擬合得到的常數(shù)，計(jì)算 出內(nèi)導(dǎo)體參數(shù)L和R，
[0化3]由
可 得：
[0059] 得到消去阻抗壓降后的電弧電壓：
[0060]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有關(guān)126kv合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括殼體及電路板、上位機(jī)及電 源，其特征在于該系統(tǒng)電路板上設(shè)有前置測(cè)量電壓分壓器、信號(hào)調(diào)理限幅濾波電路、隔離放 大電路、數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)信號(hào)電路，所述的數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)字化纖連接上位機(jī)波形 信號(hào)顯示及數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元，所述的數(shù)據(jù)采集單元的輸入端設(shè)有觸發(fā)信號(hào)電路，進(jìn)行AD 采樣機(jī)轉(zhuǎn)換，所述的前置測(cè)量分壓器的信號(hào)輸入端設(shè)有左右傳感器，該系統(tǒng)采用分壓器懸 浮電位測(cè)量技術(shù)，減小了分壓器共模抑制比要求，提高了靈敏度。2. 如權(quán)利要求1所述的一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 電壓分壓器電路采用電阻式高壓分壓器，型號(hào)為SEC或FRC分壓器。3. 如權(quán)利要求1所述的一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 信號(hào)調(diào)理限幅濾波電路采用高壓濾波電路，型號(hào)為FC型濾波器。4. 如權(quán)利要求1所述的一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 隔離放大電路采用高壓放大器，型號(hào)為WMA-02或HA-405放大器。5. 如權(quán)利要求1所述的一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 數(shù)據(jù)采集單元采用單片機(jī)控制，單片機(jī)型號(hào)為C80151F。6. 如權(quán)利要求1所述的一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 上位機(jī)采用LabVIEW編程的儀器，設(shè)有波形顯示和數(shù)據(jù)處理。7. 如權(quán)利要求1所述的一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 觸發(fā)信號(hào)電路采用AD轉(zhuǎn)換數(shù)字積分電路，型號(hào)為AJ65SBT-64或AD7705模塊。8. -種如權(quán)利要求1所述的126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在 于該方法采用分壓器懸浮電位測(cè)量技術(shù)，有效地工作于強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾環(huán)境中，并在燃弧過(guò) 程中定量測(cè)量電弧電壓波形，在電弧電壓測(cè)量過(guò)程中，承載大電流母線所產(chǎn)生的壓降疊加 在電弧電壓上，通過(guò)采取軟件補(bǔ)償方法，將高壓開(kāi)關(guān)的母線壓降抑制至最小，使測(cè)量的電弧 電壓更為精確。9. 如權(quán)利要求8所述的126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于軟 件補(bǔ)償方法包括以下步驟： 設(shè)正式試驗(yàn)中，測(cè)得的離散電流序列為I (k)，離散電壓序列為U(k)，其中：k = 1,2……N， 截取起弧前處于短路階段的電壓和電流波形，可知其波形均符合Asin (ω t+B) +CeTln的 形式，通過(guò)曲線擬合可得到電壓和電流波形的具體表達(dá)式，記為：i(t) lAsir^on+BKCet u (t) = A1Sin (ω t+Bj +Qe， 上式中，ω = 2Jif，f取50Hz。A，B，C，D以及A1，B1，C1為擬合得到的常數(shù)，計(jì)算出內(nèi) 導(dǎo)體參數(shù)L和R，
【專利摘要】本發(fā)明涉及高壓斷路器的大電流開(kāi)斷試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種有關(guān)126kV合成回路電弧電壓在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括殼體及電路板、上位機(jī)及電源，該系統(tǒng)電路板上設(shè)有前置測(cè)量電壓分壓器、信號(hào)調(diào)理限幅濾波電路、隔離放大電路、數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)信號(hào)電路，數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)字化光纖連接上位機(jī)波形信號(hào)顯示及數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元，所述的數(shù)據(jù)采集單元的輸入端設(shè)有觸發(fā)信號(hào)電路，進(jìn)行AD采樣機(jī)轉(zhuǎn)換，前置測(cè)量分壓器的信號(hào)輸入端設(shè)有左右傳感器。本發(fā)明采用單臺(tái)分壓器懸浮電位測(cè)量的方法，減小了對(duì)分壓器共模抑制比的硬件要求，同時(shí)提出了一種內(nèi)導(dǎo)體壓降的新型軟件補(bǔ)償方法，消除了電弧電壓測(cè)量過(guò)程中的導(dǎo)電回路附加壓降，使測(cè)量的電弧電壓更為精確。
【IPC分類】G01R31/327, G01R19/25
【公開(kāi)號(hào)】CN104977531
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510434095
【發(fā)明人】羅時(shí)聰, 范杰, 侯宇飛, 劉志遠(yuǎn), 翟小社
【申請(qǐng)人】上海電氣輸配電試驗(yàn)中心有限公司, 西安交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年7月22日