直流断路器安秒特性测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种断路器安秒特性测试设备，具体是一种直流断路器安秒特性测试装置。

背景技术

随着直流断路器技术不断提高，电网安全水平的要求不断苛刻，国家电网公司规定了直流电源回路保护必须采用直流断路器。直流断路器具有动作可靠、操作简单、接线方便、故障恢复快等特点，而行业中对于直流断路器的安秒特性测试也是有着特殊的要求。

目前断路器测试行业中，特别是直流断路器的测试，因为其产品的特殊性不能用交流断路器的测试设备对其进行性能验证，因为直流断路器的测试电流精度控制远高于交流测试。以现有的FT-BD直流断路器为例，其安秒特性标准测试要求如下：在不同的环境温度下，控制电源输出产品额定电流的1.13倍测试1小时，如果产品在此电流的测试时间内跳开自动判断产品不合格停止输出，如果没有跳开判断产品第一段电流测试合格，继续输出第二段电流1.45倍测试1小时（从1.13到1.45倍电流必须在5S内完成），如果在第二段电流的测试时间内跳开自动判断产品合格停止输出，如果没有跳开判断产品第二段电流测试不合格。并且在不同的环境温度下都必须满足控制电源输出电流的控制精度在2/1000的范围内。

显然，目前的直流断路器作为一种新开发产品，行业内并没有能够对其安秒特性作验证的专用设备，尤其是能够极大的提高电流输出精度的设备，本测试设备就是在这种情况下应运而生的。

发明内容

本发明目的是：提供一种直流断路器安秒特性测试装置，该装置专门用于直流断路器的安秒特性测试，能够自动判断直流断路器的性能是否符合国家标准，并且在使用过程中对于测试电流的控制精度和系统稳定性高，能够解决行业中对于小型直流断路器（0－200A）的安秒特性测试难题。

本发明的技术方案是：一种直流断路器安秒特性测试装置，包括控制电源、测试电流反馈分流器、信号转换器、测试电流控制数据采集卡、工控机和显示器，所述控制电源的正负直流输出端之间串联待测直流断路器和所述测试电流反馈分流器，测试电流反馈分流器的反馈电流输出端经信号转换器与测试电流控制数据采集卡的反馈信号接收端相连，而测试电流控制数据采集卡的控制信号发出端与控制电源的控制信号接收端相连，所述工控机的PCI端口经PCI总线与测试电流控制数据采集卡的PCI端口相连，所述显示器与工控机的视频信号输出端相连。

进一步的，本发明还包括控制电源自身反馈信号数据采集卡，该控制电源自身反馈信号数据采集卡的反馈信号接收端与控制电源的自身反馈信号输出端相连，同时所述工控机的PCI端口经PCI总线与该控制电源自身反馈信号数据采集卡的PCI端口相连。

更进一步的，本发明中所述控制电源包括电网检测模块、交流变压器、电压预稳控制模块、整流滤波模块、功率调整控制模块、直流输出模块、辅助电源模块、基准电压模块、CV比较放大器、CC比较放大器、与门模块、采样驱动模块、反馈信号输出模块、取样模块、隔离放大模块和控制信号接收模块；所述电网检测模块的输入端接220V交流电，输出端则经交流变压器分出两路：一路依次串接电压预稳控制模块、整流滤波模块、功率调整控制模块和直流输出模块，所述直流输出模块的正负直流输出端之间串联所述待测直流断路器和测试电流反馈分流器，另一路则经辅助电源模块、基准电压模块后分别与CV比较放大器和CC比较放大器的输入端相连，CV比较放大器和CC比较放大器的输出端则经与门模块同功率调整控制模块相连；所述控制信号接收模块的输入端接测试电流控制数据采集卡的控制信号发出端，输出端则经隔离放大模块与基准电压模块相连；所述反馈信号输出模块的输出端与所述控制电源自身反馈信号数据采集卡的反馈信号接收端相连，输入端则经取样模块同时与所述CV比较放大器和CC比较放大器的输出端相连，所述反馈信号输出模块的输入端同时经采样驱动模块与辅助电源模块相连。

本发明中的控制电源主要用于输出测试所需的理想的高精度直流电流；工控机主要用来为测试电流控制数据采集卡和控制电源自身反馈信号数据采集卡以及相关测试控制软件提供平台；显示器主要用来显示相关测试控制软件和测试结果（安秒特性曲线）。测试电流反馈分流器主要用来对控制电源输出的测试电流进行反馈并结合工控机测试控制软件实现闭环控制。

本发明的具体工作原理如下：

外接220V电源给控制电源和工控机上电后，接上待测的直流断路器并合闸，开启工控机运行测试控制软件程序，工控机根据符合安秒特性测试的具体要求所设定的电流和时间，通过PCI总线让测试电流控制数据采集卡输出控制信号，当控制电源的控制信号接收模块接收到信号后通过隔离放大模块处理信号，然后将处理好的信号通过基准电压模块输出给CV比较放大器和CC比较放大器进行放大处理，放大后的信号经与门模块传输给功率调整控制模块达到精确控制输出测试所需的直流电流的目的。同时取样模块和采样驱动模块也进入工作状态将控制电源的各种状态信息通过反馈信号输出模块传输给控制电源自身反馈信号数据采集卡，再经PCI总线传给工控机，由工控机内部程序自动处理这些接收信号来判断控制电源自身是否工作正常。测试电流反馈分流器反馈当前输出的直流断路器的工作电流，以0-75mv的形式输入给信号转换器处理，转换好的信号传给测试电流控制数据采集卡，再经PCI总线传给工控机，工控机内部程序会根据当前输出的控制信号和反馈回来的信号进行PID处理，自动判别在不同环境温度下，当输出精准的直流工作电流时直流断路器是否严格符合安秒特性标准测试的要求。判别结果及直流断路器的安秒特性曲线通过显示器显示。

本发明的优点是：

1．本发明专门用于直流断路器的安秒特性测试，能够自动判断直流断路器的性能是否符合国家标准，并且在使用过程中对于测试电流的控制精度和系统稳定性高，能够解决行业中对于小型直流断路器（0－200A）的安秒特性测试难题。

2．本发明采用高精度的控制电源和工控机相配合形成闭环控制系统对直流断路器进行检测，其电流输出控制精度能达到0.02，其输出纹波更是能达到0.001，输出电流有0-200A和0-20A可选，目前在国内的直流断路器标准测试领域中处于领先地位，为产品的质量提供了更有力的保障。

3、本发明的自动化程度高、操作简单，所有的测试运算处理都在工控机内部自动完成，操作人员只需通过显示器查看输出结果就能判断产品性能的好坏。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的电路结构框图；

图2为本发明进一步细化的电路结构框图。

其中：1、控制电源；2、测试电流反馈分流器；3、信号转换器；4、测试电流控制数据采集卡；5、工控机；6、显示器；7、直流断路器；8、控制电源自身反馈信号数据采集卡；9、电网检测模块；10、交流变压器；11、电压预稳控制模块；12、整流滤波模块；13、功率调整控制模块；14、直流输出模块；15、辅助电源模块；16、基准电压模块；17、CV比较放大器；18、CC比较放大器；19、与门模块；20、采样驱动模块；21、反馈信号输出模块；22、取样模块；23、隔离放大模块；24、控制信号接收模块。

具体实施方式

实施例：如图1所示，本发明提供的这种直流断路器安秒特性测试装置由控制电源1、测试电流反馈分流器2、信号转换器3、测试电流控制数据采集卡4（本实施例中采用PCI8620数据采集卡）、工控机5、显示器6和控制电源自身反馈信号数据采集卡8（本实施例中采用PCI2310数据采集卡）共同组成，所述控制电源1的正负直流输出端之间串联待测直流断路器7和所述测试电流反馈分流器2，测试电流反馈分流器2的反馈电流输出端经信号转换器3与测试电流控制数据采集卡4的反馈信号接收端相连，而测试电流控制数据采集卡4的控制信号发出端与控制电源1的控制信号接收端相连，所述控制电源自身反馈信号数据采集卡8的反馈信号接收端与控制电源1的自身反馈信号输出端相连；所述工控机5的PCI端口经PCI总线分别与测试电流控制数据采集卡4和控制电源自身反馈信号数据采集卡8的PCI端口相连，所述显示器6与工控机5的视频信号输出端相连。

进一步结合图2所示，本实施例中的控制电源1具体由电网检测模块9、交流变压器10、电压预稳控制模块11、整流滤波模块12、功率调整控制模块13、直流输出模块14、辅助电源模块15、基准电压模块16、CV比较放大器17、CC比较放大器18、与门模块19、采样驱动模块20、反馈信号输出模块21、取样模块22、隔离放大模块23和控制信号接收模块24组成；所述电网检测模块9的输入端接220V交流电，输出端则经交流变压器10分出两路：一路依次串接电压预稳控制模块11、整流滤波模块12、功率调整控制模块13和直流输出模块14，所述直流输出模块14的正负直流输出端之间串联所述待测直流断路器7和测试电流反馈分流器2，另一路则经辅助电源模块15、基准电压模块16后分别与CV比较放大器17和CC比较放大器18的输入端相连，CV比较放大器17和CC比较放大器18的输出端则经与门模块19同功率调整控制模块13相连；所述控制信号接收模块24的输入端接测试电流控制数据采集卡4的控制信号发出端，输出端则经隔离放大模块23与基准电压模块16相连；所述反馈信号输出模块21的输出端与所述控制电源自身反馈信号数据采集卡8的反馈信号接收端相连，输入端则经取样模块22同时与所述CV比较放大器17和CC比较放大器18的输出端相连，所述反馈信号输出模块21的输入端同时经采样驱动模块20与辅助电源模块15相连。

本实施例以FT-BD直流断路器（0－200A）的安秒特性测试为例，其安秒特性标准测试要求如下：在不同的环境温度下，控制电源1输出产品额定电流的1.13倍测试1小时，如果产品在此电流的测试时间内跳开自动判断产品不合格停止输出，如果没有跳开判断产品第一段电流测试合格，继续输出第二段电流1.45倍测试1小时（从1.13到1.45倍电流必须在5S内完成），如果在第二段电流的测试时间内跳开自动判断产品合格停止输出，如果没有跳开判断产品第二段电流测试不合格。并且在不同的环境温度下都必须满足控制电源1输出电流的控制精度在2/1000的范围内。

本实施例进行上述FT-BD直流断路器的安秒特性测试工作原理如下：

结合图1、图2所示，外接220V电源给控制电源1和工控机5上电后，接上待测的直流断路器7并合闸，开启工控机5运行测试控制软件程序，工控机5根据符合安秒特性测试的具体要求所设定的电流和时间，通过PCI总线让测试电流控制数据采集卡4输出控制信号，当控制电源1的控制信号接收模块24接收到信号后通过隔离放大模块23处理信号，然后将处理好的信号通过基准电压模块16输出给CV比较放大器17和CC比较放大器18进行放大处理，放大后的信号经与门模块19传输给功率调整控制模块13达到精确控制输出测试所需的直流电流的目的。同时取样模块22和采样驱动模块20也进入工作状态将控制电源1的各种状态信息通过反馈信号输出模块21传输给控制电源自身反馈信号数据采集卡8，再经PCI总线传给工控机5，由工控机5内部程序自动处理这些接收信号来判断控制电源1自身是否工作正常。测试电流反馈分流器2反馈当前输出的直流断路器7的工作电流，以0-75mv的形式输入给信号转换器3处理，转换好的信号传给测试电流控制数据采集卡4，再经PCI总线传给工控机5，工控机5内部程序会根据当前输出的控制信号和反馈回来的信号进行PID处理，自动判别在不同环境温度下，当输出精准的直流工作电流时直流断路器7是否严格符合安秒特性标准测试的要求。判别结果及直流断路器7的安秒特性曲线通过显示器6显示。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。