開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)電、變電或配電開關(guān)裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置與檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)設(shè)備關(guān)合時動、靜觸頭之間可能發(fā)生預(yù)擊穿，電弧開始燃燒到動、靜觸頭接觸之間的時間是合閘燃弧時間。開關(guān)設(shè)備開斷時動、靜觸頭之間會產(chǎn)生電弧，電弧開始燃燒(起弧)到電弧熄滅(熄弧)之間的時間是分閘燃弧時間。燃弧時間是影響高壓開關(guān)設(shè)備電壽命的主要因素之一。根據(jù)電流波形可以很容易地得出三相的合閘起弧時刻與分閘熄弧時間。因此，檢測出電弧的合閘熄弧時刻與分閘起弧時刻即可得出電弧在觸頭之間燃燒的時間。目前有以下五種測量方法:
[0003]—是輔助接點法。觸頭關(guān)合，或者開斷時開關(guān)設(shè)備會發(fā)出輔助接點信號。開關(guān)設(shè)備關(guān)合時，將輔助接點信號作為合閘熄弧時間；開關(guān)設(shè)備開斷時，將輔助接點信號作為分閘起弧時間。該方法需要檢測輔助接點的電壓信號，通過計算機(jī)的簡單處理就可以測得合閘熄弧時刻與分閘起弧時刻。由于輔助接點發(fā)出的信號晚于實際的合閘熄弧時刻與分閘起弧時刻，因此測量的合閘燃弧時間偏大，分閘燃弧時間偏小，測量精度低。
[0004]二是固定分合閘時間法。該方法假設(shè)開關(guān)設(shè)備合閘時間與分閘時間是固定的，因此開關(guān)設(shè)備導(dǎo)通時刻就是合閘起弧時間；開關(guān)設(shè)備的分閘時刻就是分閘起弧時間。該方法需要用電流鉗分別檢測開關(guān)設(shè)備的合閘線圈電流與分閘線圈電流，通過計算機(jī)的簡單處理就可以測得相應(yīng)的合閘熄弧時刻與分閘起弧時刻。由于開關(guān)設(shè)備合閘時間與分閘時間的分散性比較大，該方法精度較低。
[0005]三是近場天線法。清華大學(xué)的關(guān)永剛、黃瑜瓏和錢家麵在〃真空斷路器電磨損監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)〃高壓電器，vol.37，pp.1-4，2001提出在開斷電流時，用近場天線測量觸頭分離后的擊穿過程中產(chǎn)生的空間高頻的電磁輻射，以獲得電弧的起弧時間。但是該方法有兩個缺點:一是現(xiàn)場的電磁干擾嚴(yán)重，測量精度低；二是該方法只能測出觸頭首分相的起弧時間，實際應(yīng)用時只能假設(shè)三相同時起弧，后兩相的誤差至少為6.67ms。綜上所述，測量精度低。
[0006]四是相電流法。易慧在〃高壓斷路器新型狀態(tài)監(jiān)測裝置的研制〃華中科技大學(xué)，2006，提出在高壓斷路器主觸頭在分開時，相電流會發(fā)生突變(頻率變化顯著)，這時對電流信號進(jìn)行高速采樣，利用小波變換，奇異點分析等方法對各相電流信號進(jìn)行分析處理，可發(fā)現(xiàn)電流突變時刻，以此來確定起弧時刻。該方法需要高速采樣電流信號，要求采集卡具有較高的采樣率；同時要求計算機(jī)具有較高的軟硬件要求。成本較高，且計算復(fù)雜。如果信號處理不當(dāng)，會導(dǎo)致較大的誤差。
[0007]五是斷口電壓法。起弧時斷口電壓會發(fā)生突變。測量開關(guān)設(shè)備的斷口電壓，找到電壓的突變時刻，作為電弧的起弧時刻。該方法測量準(zhǔn)確，但是現(xiàn)場應(yīng)用時通常都不會測量開關(guān)設(shè)備的斷口電壓，尤其是高壓開關(guān)設(shè)備，因此該方法多用于實驗室研究，現(xiàn)場實用性不大。
[0008]綜上所述，目前開關(guān)設(shè)備燃弧時間檢測方法受操作時間分散性與現(xiàn)場電磁干擾的影響，存在測量精度不高、成本較高、或者不適合現(xiàn)場測量等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置與檢測方法，操作簡單，測量精度高，利于開關(guān)設(shè)備電壽命的評估。
[0010]本發(fā)明提出的一種開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置，其特征在于，該裝置包括電源、行程測量模塊、電流測量模塊、以及數(shù)據(jù)采集分析模塊；其中，數(shù)據(jù)采集分析模塊分別與行程測量模塊、電流測量模塊相連；所述的電源用于提供一個參考電壓信號。
[0011]本發(fā)明還提出利用上述裝置的進(jìn)行開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測方法，包括以下步驟:
[0012]1)將所述檢測裝置的電源與開關(guān)設(shè)備并聯(lián)；行程測量模塊和數(shù)據(jù)采集分析模塊分別與開關(guān)設(shè)備相連，在開關(guān)設(shè)備執(zhí)行操作命令過程中:行程測量模塊輸出電壓信號；數(shù)據(jù)采集分析模塊采集開關(guān)設(shè)備輸出的電壓信號與行程測量模塊輸出的電壓信號；數(shù)據(jù)采集分析模塊根據(jù)行程測量模塊輸出的電壓信號計算出開關(guān)設(shè)備的行程信號；根據(jù)開關(guān)設(shè)備的電壓信號與行程信號計算出開關(guān)設(shè)備的開距；然后拆除電源、數(shù)據(jù)采集分析模塊與開關(guān)設(shè)備的聯(lián)線；
[0013]2)將開關(guān)設(shè)備與電網(wǎng)相連構(gòu)成主回路，再將所述的電流測量模塊與開關(guān)設(shè)備的主回路串連；在開關(guān)設(shè)備執(zhí)行操作命令過程中:電流測量模塊輸出電壓信號；行程測量模塊輸出電壓信號；數(shù)據(jù)采集分析模塊采集電流測量模塊輸出的電壓信號與行程測量模塊輸出的電壓信號；數(shù)據(jù)采集分析模塊根據(jù)電流測量模塊輸出的電壓信號計算出回路電流信號；數(shù)據(jù)采集分析模塊根據(jù)行程測量模塊輸出的電壓信號計算出開關(guān)設(shè)備的行程信號；
[0014]3)數(shù)據(jù)采集分析模塊依據(jù)步驟1)計算出的開距、步驟2)計算出的回路電流信號和行程信號，計算出開關(guān)設(shè)備步驟2)的燃弧時間。
[0015]本發(fā)明的特點和有益效果是:
[0016]本發(fā)明提出的燃弧時間檢測裝置與檢測方法通過測量斷路器三相的開距，就可以獲得斷路器每一相的起弧時間，操作方便，裝置簡單，大大降低了對硬件與軟件的要求。此夕卜，該方法受開關(guān)設(shè)備操作時間分散性與現(xiàn)場電磁干擾的影響較小，因此測量精度高。
[0017]本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置與檢測方法，操作方便，裝置簡單，測量精度高。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置。
[0019]圖2是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間檢測方法的流程圖。
[0020]圖3是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置在步驟1)中的連線。
[0021]圖4是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置在步驟2)中的連線。
[0022]圖5是本發(fā)明檢測裝置在步驟1)的使用狀態(tài)圖。
[0023]圖6是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置在開關(guān)設(shè)備分閘過程中，在步驟1)中測量的信號，(a)為開關(guān)設(shè)備的電壓信號；(b)為開關(guān)設(shè)備的行程信號。
[0024]圖7是本發(fā)明檢測裝置在步驟2)的使用狀態(tài)圖。
[0025]圖8是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置在開關(guān)設(shè)備分閘過程中，在步驟2)中測量的信號，(a)為開關(guān)設(shè)備的回路電流信號；(b)為開關(guān)設(shè)備的行程信號。
[0026]圖9是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置在開關(guān)設(shè)備合閘過程中，在步驟1)中測量的信號，(a)為開關(guān)設(shè)備的電壓信號；(b)為開關(guān)設(shè)備的行程信號。
[0027]圖10是本發(fā)明提出的開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置在開關(guān)設(shè)備合閘過程中，在步驟2)中測量的信號，(a)為開關(guān)設(shè)備的回路電流信號；(b)為開關(guān)設(shè)備的行程信號。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0029]本發(fā)明提出了一種開關(guān)設(shè)備燃弧時間的檢測裝置，它的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電源、行程測量模塊、電流測量模塊、以及數(shù)據(jù)采集分析模塊；其中，數(shù)據(jù)采集分析模塊分別與行程測量模塊、電流測量模塊相連；所述的電源用于提供一個參考電壓信號。
[0030]上述檢測裝置各部件的具體實現(xiàn)方式說明如下:
[0031]電源既可以采用常規(guī)的直流電源或交流電源，電壓范圍應(yīng)當(dāng)小于開關(guān)設(shè)備中電弧的維持電壓，可為0.1V?16V，用于提供一個參考電壓信號。在本發(fā)明的一個實施例中，電源為5V蓄電池與1ΜΩ的電阻串聯(lián)組成。
[0032]行程測量模塊由常規(guī)的位移傳感器組成，用于獲得開關(guān)設(shè)備的行程信號。在本發(fā)明的一個實施例中，由Novotechnik公司生產(chǎn)的IP6501A502角度位移傳感器組成。
[0033]電流測量模塊可以采用常規(guī)的電流互感器、霍爾電流傳感器、或者是電阻之中任一種，用于獲得開關(guān)設(shè)備的回路電流信號。在本發(fā)明的一個實施例中，電流測量模塊由80kA的電流互感器組成
[0034]數(shù)據(jù)采集分析模塊由常規(guī)的數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)組成，采集卡