基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]目前，傳統測試方法是，將斷路器斷口的一側短接并接地，另外一側分別接一根測試線引入儀器面板接線端子，儀器信號地與大地相連接。測試時，儀器判斷信號端的狀態，如果為高電平(高阻)，表示斷口分狀態；如果為低電平，則信號端子與地短接，表示斷口為合狀態。
[0003]如果測試現場有其他母線帶電運行，因為電磁場干擾，導致信號線產生感應電壓，會導致儀器損壞及人身安全問題。
[0004]對于GIS開關來說，開關檢修時，GIS兩側的地刀是閉合的，常規檢測是需要拆掉接地刀閘外部的接地銅排，從而增大了現場的工作量。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置及其方法。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案來實現:
[0007]基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，特點是:斷路器斷口的一側接地，另一側地線從互感器穿過，采樣電路、方波發生器和互感器串連，方波發生器連接方波發生驅動電路，方波發生驅動電路連接中央處理器，采樣電路的輸入端和輸出端分別連接至放大電路，放大電路連接模數轉換電路，模數轉換電路連接中央處理器。
[0008]進一步地，上述的基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，其中，所述斷路器斷口的一側通過刀閘接地。
[0009]更進一步地，上述的基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，其中，所述方波發生器是輸出頻率為5kHz的方波發生器。
[0010]更進一步地，上述的基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，其中，所述采樣電路是型號為ACS712-5的電流傳感器模塊。所述方波發生器是型號為C8051F380/TQFP48的芯片。所述方波發生驅動電路是型號為L293的芯片。所述放大電路是TL082集成運放單元。所述模數轉換電路是型號為ADS7864的模數轉換器。所述中央處理器是型號為C8051F380的處理器。
[0011]基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試方法，包括以下步驟:
[0012](1)開始測試時，由方波發生器產生一 5kHz的方波，方波通過一個非門反向緩沖，產生其中一路驅動方波，方波再經過一個非門反向緩沖，產生另外一路方波，兩路方波頻率相同，相位相反，作為后級的Η橋電路驅動信號；
[0013](2)兩路方波信號輸入到方波發生驅動電路，產生一個5kHz的方波，用于驅動互感器；
[0014](3)驅動電流通過隔離電流采樣電路，采樣電路輸出等比例的電壓波形，輸出的電壓通過放大電路，輸入到模數轉換電路；中央處理器以100kHz的速度連續啟動模數轉換電路并讀取AD采樣值，每個采樣周期為0.1ms，相當于互感器驅動電流的半個周波；
[0015](4)在每個采樣周期內，采樣10個AD值，通過中央處理器運算，得到半個周波的電流值；由于外部斷路器斷口的合分閘狀態不同，互感器的勵磁電流幅度不同，通過比較電流的大小，確定外部斷路器的合分狀態，狀態通過中央處理器的GP10輸出，約定高電平為分狀態，低電平為合狀態，GP10實時反應斷路器的分合狀態。
[0016]本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在:
[0017]采用本發明測試裝置，斷路器現場測試時，不需要斷開地刀或拆除地線，不需要爬高接線；測試工作時，在每個半波周期內，儀器高速采樣驅動電流值，并計算驅動電流的有效值，通過對比電流值大小，便可以確定斷路器斷口的狀態；現場接線簡單，只需要將鉗口互感器卡到斷路器地刀接地桿上或接地銅排上；因為現場不需要拆除地線，可以有效抑制現場的電磁干擾，提高現場操作安全系數。
【附圖說明】
[0018]圖1:本發明的結構原理示意圖；
[0019]圖2:米樣電路的電路不意圖；
[0020]圖3:方波發生器的電路示意圖；
[0021]圖4:方波發生驅動電路的電路示意圖；
[0022]圖5:放大電路的電路示意圖；
[0023]圖6:模數轉換電路的電路示意圖；
[0024]圖7:互感器驅動電流波形示意圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，基于互感器勵磁特征的斷路器動作時間測試裝置，斷路器1斷口的一側通過刀閘接地，另一側地線從互感器2穿過，采樣電路3、方波發生器4和互感器串連，方波發生器4連接方波發生驅動電路5，方波發生驅動電路5連接中央處理器8，采樣電路3的輸入端和輸出端分別連接至放大電路6，放大電路6連接模數轉換電路7，模數轉換電路7連接中央處理器8。
[0026]其中，方波發生器4是輸出頻率為5kHz的方波發生器。采樣頻率不低于50kHz。
[0027]如圖2所示，采樣電路3采用型號為ACS712-5的電流傳感器模塊，由一個精確的低偏置線性霍爾電路與位于模具表面附近的銅傳導路徑，流經銅制電流路徑施加的電流產生一個磁場，電路將磁場強度轉換為呈比例的電壓。
[0028]如圖3所示，方波發生器4采用型號為C8051F380/TQFP48的芯片，CPU的PWM模塊產生，經過一個反相器整型放大，作為后級驅動電路信號源。
[0029]如圖4所示，方波發生驅動電路5采用型號L293的芯片，屬于Η橋集成電路，激勵信號為相位相反的兩路方波，單電源供電即可產生方波。
[0030]如圖5所示，放大電路6為TL082集成運放單元，TL082是J-FET雙運算放大器，較低的輸入偏置電壓和偏移電流；輸出設有短路保護，輸入級具有較高的輸入阻抗；內置頻率補償電路，較高的壓擺率。
[0031]如圖6所示，模數轉換電路7采用型號ADS7864的模數轉換器，為雙12位、500kHz的模擬數字(A/D)轉換器，具有6條全差分輸入通道，這些通道分為三對，用于進行高速同步信號采集。對采樣與保持放大器的輸入是全差分的并且保持差分狀態直到A/D轉換器的輸入。這樣在頻率為50kHz時仍可提供80dB良好的共模抑制比，這在高噪聲環境中是非常重要的。使用其中3個通道采樣。
[0032]中央處理器8是型號為C8051F380的處理器，CPU最高運行頻率為48MHz，內部集成64k的Flash ROM以及4k RAM,不需要再外擴存儲器，另外