專利名稱：高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓斷路器機(jī)械特性的測(cè)量裝置、特別適于測(cè)量高壓斷路器在自動(dòng)重合閘操作時(shí)的機(jī)械特性。
為消除高壓電路通、斷時(shí)產(chǎn)生的電子弧等有害現(xiàn)象，產(chǎn)生了各種斷路器的設(shè)計(jì)或改進(jìn)。為判斷這類設(shè)計(jì)與改進(jìn)的使用效果，需使用專門的″高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)量裝置″。通常是采用

圖1、圖2所示電路測(cè)試斷路器斷口(即開關(guān)觸點(diǎn))的時(shí)間特性，圖1中R為限流電阻，a點(diǎn)為測(cè)量端；圖2中R2為取樣電阻a、b端為電流取樣點(diǎn)，L為分、合閘線圈。即在斷口兩端加一適當(dāng)?shù)闹绷麟妷?通常為6～12V)，測(cè)斷口兩端的電壓。若輸出為高電平表明斷路器處于″分″(即斷開)位置；若輸出為低電平、則表明斷路器處于″合″(即閉合)位置。斷口″分″、″合″時(shí)間的參考點(diǎn)為分閘線圈、合閘線圈得電的時(shí)刻。斷路器動(dòng)觸頭的運(yùn)動(dòng)由傳感器轉(zhuǎn)換為一列等位移脈沖。圖三(A)、(B)分別顯示了單相單斷口斷路器的分、合閘操作波形圖。其中a為等位移脈沖序列；b為斷口波形；c為分合閘線圈電流波形。(A)圖中b線的t1為固分時(shí)間；(B)圖中b線的t2為合閘時(shí)間。斷路器在自動(dòng)重合閘(即連續(xù)分、合操作)的波形圖如圖四所示。其中a線為等位移脈沖；b為斷口波形；c為分電流波形；d為合電流波形。以微處理器為核心的測(cè)量電路多用可編程定時(shí)器實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖間隔的測(cè)量。這樣對(duì)8個(gè)斷口至少需要10個(gè)定時(shí)器(每個(gè)斷口一個(gè)，位移脈沖一個(gè)，電流波形一個(gè))。這個(gè)方案難于將測(cè)量時(shí)間的分辨度提高到和微機(jī)指令周期相同的程度，因而難以適應(yīng)高電壓等級(jí)(相應(yīng)的動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)速度亦較高)、高精度的測(cè)量要求。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種改進(jìn)的測(cè)試電路，能夠完成對(duì)自動(dòng)重合閘的高精度測(cè)量。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下方案在斷路器上設(shè)置斷口狀態(tài)傳感器、位移傳感器與分、合電流取樣器與本測(cè)量裝置連接。本裝置由一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘源，同步計(jì)數(shù)器、一組寄存器以及微處理器組成，微處理器可采用8051系列及其派生的單片微處理控制器，亦可采用其他單片機(jī)系列。此外于被測(cè)斷路器的斷口狀態(tài)傳感器處連接，設(shè)置一組光電隔離整形器，整形器接入斷口狀態(tài)寄存器，基準(zhǔn)時(shí)鐘的輸出亦接斷口狀態(tài)寄存器，后者的輸出端分別接微處理器與極性控制器，再接寄存器。接于斷路器的位移傳感器接另一組光電隔離整形器，再接寄存器。分電流、合電流取樣器接第三組光電隔離整形器再分別接方向提取器與多路A／D轉(zhuǎn)換器，再接微處理器。
計(jì)數(shù)器對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)輸出對(duì)所有寄存器開放即所有寄存器在需要時(shí)均可讀取計(jì)數(shù)器的輸出值。顯然，寄存器讀到的值乘以時(shí)鐘周期就是自計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)至寄存器讀數(shù)之間所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)由微機(jī)控制，微機(jī)根據(jù)是″分″閘、″合″閘還是″重合閘″操作決定計(jì)數(shù)器是″分″電流起始脈沖啟動(dòng)，還是由″合″電流起始脈沖啟動(dòng)。提高基準(zhǔn)時(shí)鐘周期可提高測(cè)量的時(shí)間分辨度，如加長(zhǎng)寄存器長(zhǎng)度可擴(kuò)展測(cè)量的時(shí)間范圍。
本發(fā)明提供一種測(cè)量斷路器機(jī)械特性的新裝置，該裝置的特點(diǎn)是只用一個(gè)起秒表作用的計(jì)數(shù)器(即計(jì)時(shí)器)另用一組起著記錄時(shí)刻作用的寄存器，使用被測(cè)脈沖信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，而且觸發(fā)信號(hào)的極性可控，從而適于精確測(cè)量一列脈沖的上、下沿時(shí)刻。例如高壓斷路器在重合閘操作時(shí)的情形。該方案避免了使用可編程定時(shí)器而可能帶來(lái)的誤差。
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1、圖2為現(xiàn)有技術(shù)電原理示意圖；圖3為單相單斷口斷路器操作波形圖；圖4為斷路器重合閘時(shí)波形圖；圖5為本實(shí)用新型電路原理圖；圖6為本實(shí)用新型工作波形圖。
實(shí)施例參照?qǐng)D5與圖6微處理器(9)由8051系列的單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成，同步計(jì)數(shù)器(2)采用74LS161或74HC161或其兼容芯片，寄存器(3a－3d)采用任一種有記憶功能的時(shí)序邏輯電路如74LS(HC)374、74LS(HC)373、74LS(HC)273或74LS(HC)377及其兼容芯片。同時(shí)設(shè)有基準(zhǔn)時(shí)鐘(1)、光電隔離整形器(4)(采用TLP521－2或TLP521－4芯片)極性控制器(5a－5b)，方向提取器(6)、斷口狀態(tài)寄存器(7)(可采用與3a－3d相同的芯片)、電流開始點(diǎn)提取器(8)與多路A／D轉(zhuǎn)換器。
一般寄存器能用上升沿或下降沿觸發(fā)。如采用上升沿觸發(fā)的器件，則″分″操作的斷口波形恰好滿足觸發(fā)要求但″合″操作不能滿足要求，故需對(duì)斷口信號(hào)的極性加以控制。參見圖5所示的重合閘操作的工作波形。開始測(cè)量時(shí)，微機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)使極性控制器的輸出與輸入同相(即同極性)。當(dāng)微機(jī)通過(guò)對(duì)斷口狀態(tài)的讀入知道斷口已完成首分操作后，先讀取寄存器片寄存的″首分″時(shí)刻，再對(duì)相應(yīng)的斷口發(fā)出反相輸出控制信號(hào)，使極性控制器的輸出與輸入反相(反極性)。則當(dāng)斷口″合″時(shí)也能通過(guò)極性控制器的反相作用，產(chǎn)生一個(gè)使寄存器觸發(fā)的電壓跳變，從而記錄下″分″時(shí)刻。微機(jī)檢測(cè)到″合″操作完成后先讀合閘時(shí)刻再發(fā)出使極性控制器的輸出與輸入同相的命令，從而又使電路能測(cè)量斷口″再分″的時(shí)刻。
對(duì)脈沖信號(hào)用光電隔離器進(jìn)行隔離，再經(jīng)施密特觸發(fā)器整形，以提高抗干擾能力。相位提取使用的二列相差90°電角度的二列脈沖，實(shí)現(xiàn)相位提取的方法是用一路作為寄存器的觸發(fā)信號(hào)，另一路作為寄存器的輸入信號(hào)，則寄存器的輸出就反映了二者的相位。電流開始點(diǎn)提取用門限電平法，即當(dāng)輸入高過(guò)一個(gè)設(shè)定的門限后認(rèn)為這點(diǎn)就是電流開始點(diǎn)。門限的選擇主要考慮抗干擾，取得太低易受干擾誤觸發(fā)。取得太高，則檢測(cè)到的始點(diǎn)與實(shí)際始點(diǎn)相差又太遠(yuǎn)。實(shí)際取門限不大于滿度值的10‰例如A／D輸入的最大幅度為5V，則門限取≤0.5V，A／D轉(zhuǎn)換器采用帶有多路開關(guān)的器件。
權(quán)利要求1.一種高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀，設(shè)有與被測(cè)高壓斷路器相連接的斷口狀態(tài)傳感器、位移傳感器與分、合電流取樣器，裝置內(nèi)設(shè)有基準(zhǔn)時(shí)鐘、同步計(jì)數(shù)器、一組寄存器以及微處理器，其特征是微處理器采用單片機(jī)，被測(cè)高壓斷路器接斷口狀態(tài)傳感器，再分別接一組光電隔離整形器，再接斷口狀態(tài)寄存器，基準(zhǔn)時(shí)鐘的輸出亦接斷口狀態(tài)寄存器，后者的輸出端分別接微處理器與極性控制器，再接寄存器，與被測(cè)高壓斷路器相連的位移傳感器接另一組光電隔離整形器，再接寄存器，與被測(cè)高壓斷路器相連的分、合電流取樣器接第三組光電隔離整形器，再分別接方向提取器與多路A/D轉(zhuǎn)換器再接微處理器。
2.按照權(quán)利要求1所述的高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀，其特征是寄存器由極性控制器的輸出觸發(fā)，同步計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)輸出作為所有寄存器的數(shù)據(jù)輸入，極性控制器由微機(jī)系統(tǒng)輸出信號(hào)控制其輸出信號(hào)與其輸入同相或反相。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀，其特征是所用計(jì)數(shù)器是同步計(jì)數(shù)器，寄存器采用任意一種有記憶功能的時(shí)序邏輯電路，斷口狀態(tài)寄存器的觸發(fā)信號(hào)使用與同步計(jì)數(shù)器輸入時(shí)鐘信號(hào)反相的時(shí)鐘信號(hào)，微處理器采用以8051系列單片機(jī)或根據(jù)8051系列芯片派生出來(lái)的產(chǎn)品為核心。
專利摘要高壓斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀，是利用微處理器及其外圍電路精確測(cè)量高壓斷路器在自動(dòng)重合閘操作時(shí)機(jī)械特性的專用設(shè)備，它由微處理器、基準(zhǔn)時(shí)鐘、同步計(jì)數(shù)器、寄存器、極性控制器、方向提取器、斷口狀態(tài)寄存器、A/D轉(zhuǎn)換器以及光電隔離整形器等組成。寄存器由極性控制器的輸出觸發(fā)，同步計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)輸出作為所有寄存器的數(shù)據(jù)輸入，后者由微處理機(jī)讀出。本裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)使用可編程控制器而可能帶來(lái)的誤差，提高了測(cè)量精度。
文檔編號(hào)H01H33/02GK2123117SQ9221343
公開日1992年11月25日 申請(qǐng)日期1992年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月18日
發(fā)明者柯賡, 李躍民, 馮鎮(zhèn)英, 賈山松 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍通信工程學(xué)院