一种高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置

摘要

本发明涉及高压断路器测试试验领域，特别涉及一种高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置，适用于800/1000KV超特高压断路器大容量试验回路的触发过程控制。它包括：依次连接的分压器、电压跟随器、绝对值放大器、电压比较器；所述分压器采集前一引入电压源的瞬时电压，经跟随器隔离后，进入绝对值放大器放大并输出正极性瞬时电压，所述正极性瞬时电压信号输入电压比较器，与电压比较器设定的基准电压相比较后，输出后一电压源的触发信号。

说明书

技术领域

本发明涉及高压断路器测试试验领域，特别涉及一种高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置，适用于800/1000KV超特高压断路器大容量试验回路的触发过程控制。

背景技术

高压交流断路器的试验主要有两种试验方式：直接试验与合成试验。直接试验指外施电压、电流以及瞬态和工频恢复电压均由一个单电源回路获得的试验；合成试验指全部电流或者大部分电流从一个电流源(工频电流回路)获得，而外施电压或恢复电压(瞬态的和工频的)全部或部分从另一个或多个独立的电压源(电压回路)获得的试验。对于直接试验而言，电压和电流的投入不存在时间间隔的问题，在此条件下能够很好的实现等价性。但是能够满足直接试验的电源容量有限，当被试断路器的电压等级提高，容量增大时，就需要采用合成试验回路。

合成试验一般由一个电流引入回路和一个电压引入回路组成，断开电流和恢复电压是由两个电源分别提供的，其中，电流引入回路的电流源提供流经过被试断路器的电流；电压引入回路的电压源在电流零点后接入试验回路。但是，对于合成试验，由一个电流引入回路和多个电压引入回路组成时，这就存在电流源和第一电压源、以及第一电压源和第二电压源的投入时间的配合问题。如何使得多个电压源间的准确投入，使合成试验能够与直接试验等价，便成为合成试验的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置，它能够实现多个电压源间的准确投入，使合成试验能够与直接试验效果等价。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置，其特征在于，包括：依次连接的分压器、电压跟随器、绝对值放大器、电压比较器；所述分压器采集前一引入电压源的瞬时电压，经跟随器隔离后，进入绝对值放大器放大并输出正极性瞬时电压，所述正极性瞬时电压信号输入电压比较器，与电压比较器设定的基准电压相比较后，输出后一电压源的触发信号。

本发明的进一步改进在于：

(1)所述电压比较器之后连接有时延网络，用于时延所述触发脉冲；其更进一步改进在于，所述电压比较器和时延网络之间连接有闭锁电路，选择性输出后一电压源的触发信号。

(2)所述分压器采用阻容分压器；其更进一步特点在于，所述阻容分压器的频带宽度为1M H_Z。

本发明解决了合成电路中多电压回路的电压源的准确投入问题。通过高频带的分压器可以跟踪采集前一电压源的输出电压，经跟随器隔离、绝对值放大器放大，与电压比较器设定的基准电压相比较后，输出后一电压源的触发脉冲。电压比较器设定的基准电压决定后一电压源的投入时间，即电压波形叠加位置。当后一电压源的电压波形叠加位置在前一电压源的电压波形的波峰或波谷右侧时，可以通过延时网络来实现。本发明中还增加了闭锁电路，可以选择性输出触发脉冲，增强了装置的可控性。

附图说明

图1为三回路合成试验电路原理图；

图2为三回路合成试验电流电压波形合成图；

图3为一种高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置电路图；

图4为阻容分压器原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

参照图1，为三回路合成试验电路，其中包括一个电流源和第一、第二两个电压源。第一电压源的电压引入采用电流引入原理，保证相互作用阶段的等价性，它仅提供一部分恢复电压；第二电压源的电压引入采用电压引入原理，提供介电负荷阶段所需的恢复电压。

电流源主要由冲击发电机G和变压器组成，提供试验断路器TB所需的短路电流负荷，电流源的输出端并联有：电流源保护球BQ，用于在第一辅助断路器AB1为断开电流时，保护电流源；电流源调频电路，该电路由串联的电阻RO1和电容CO1组成，其作用是降低电流源恢复电压上升率，利于第一辅助断路器AB1的断开；试验断路器TB的延弧电路，该延弧电路由依次串联的延弧开关ZK、延弧放电间隙DQy、延弧电阻Ry、延弧电容Cy组成，其作用是使试验断路器TB在预期电流零点断开，达到预整定燃弧时间。

第一电压源由依次串联的第一电感Ls1、第一放电间隙DQ1和第一储能电容Cs1组成，其输出端：并联有第一调频电路，该第一调频电路由第一电阻R1和第一电容C1串联而成；并联有第一时延电容Cd1，其作用是提供标准规定的时延；并联有试验断路器TB。

第二电压源主要由依次串联的第二电感Ls2、第二放电间隙DQ2和第二储能电容Cs2组成，本实施例中，在第二电感Ls2与第二放电间隙DQ2的共同节点和第二电压源低压端之间电连接有辅助电感Ls0。第二电压源输出端：并联有第二调频电路，该第二调频电路由第二电阻R2和第二电容C2串联而成；并联有第二时延电容Cd2；并联有第二辅助断路器AB2。

本实施例中，还有：三个电压互感器V1、V2、V3，分别设置在第一电压源输出端、第二电压源输出端和电流源输出端；三个磁位计I1、I2、I3，分别设置在第二辅助断路器的出线端、第二电压源的低压端和第一电压源的低压端；其作用在于测量试验所需电流、电压数据。

参照图2，在试品断路器开断的最后一个电流波形的零点前1000μs左右，令第一电压源的第一放电间隙DQ1动作。在电流源的电流经过零点时，辅助断路器AB1开断，仅有第一电压源的电流流过断路器TB，在第一电压源的电流零点时断路器TB断开。由Cs2-Ls2-C1-R1形成的瞬态和工频恢复电压，即u₁立即加在断路器TB两端。同时，该电压作为第二电压源电压引入的同步控制装置输入信号。当该瞬态恢复电压到达峰值附近时，同步控制装置发送同步触发信号令第二放电间隙DQ2动作，Cs2通过Ls2向R2、C2及Cd振荡放电，形成瞬态和工频恢复电压u₂，u₁和u₂的电压叠加后，加到断路器TB两端，从而保证合成试验能够与直接试验的等价性。

参照图3，高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置，包括：依次连接的分压器1、输入保护电路2、电压跟随器3、绝对值放大器4、电压比较器5、闭锁电路6、时延网络7、输出辅助电路8。分压器1采集前一引入电压源的瞬时电压，经过输入保护电路2、以及跟随器3隔离后，进入绝对值放大器4放大后输出正极性瞬时电压信号，正极性瞬时电压信号输入电压比较器5，与电压比较器5设定的基准电压相比较后，输出后一电压源的触发信号。在合成试验的其他阶段，可以通过闭锁电路6封锁后一电压源的触发信号的输出。合成试验的电流电压合成波形一般是经过仿真计算预先得到，合成试验时，电压比较器设定的基准电压决定于上述电流电压合成波形。本实施例在闭锁电路6之后依次设置有时延网络7、输出辅助电路8；时延网络7主要为了更加准确的调整后一电压源的触发信号发出时机，更好地符合电流电压合成波形要求；输出辅助电路8，主要为了实现后一电压源的触发信号的输出隔离功能和强制关闭功能。

本实施例中，高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置具体电路实现如下：

分压器1采集第一电压源的瞬时电压，经过输入保护电路2中的1M限流电阻和隔离电容后进入电压跟随器3中LF356跟随放大器的正极输入端，LF356跟随放大器的负极输入端经过0-10欧可调电阻与其输出端连接，该输出端对地连接有10K电阻。在输入保护电路2中，其1M限流电阻和隔离电容公共节点上连接有两个限幅保护用二极管。

LF356跟随放大器的输出端分三路进入绝对值放大器4：第一路直接输入第一LM6361N放大器的负极输入端，其正极输入端接地；第二路依次通过一组串联的47K电阻和4.7K电阻，输入第二LM6361N放大器的负极输入端，该组串联的47K电阻和4.7K电阻的公共节点，一方面通过一个470欧电阻与地连接，另一方面通过一个二极管与第一LM6361N放大器的输出端连接，该二极管的电流流向第一LM6361N放大器的输出端；第三路依次通过另一组串联的47K电阻、4.7K电阻，输入第二LM6361N放大器的正极极输入端，该组串联的47K电阻和4.7K电阻的公共节点，一方面通过另一个470欧电阻与地连接，另一方面通过另一个二极管与第一LM6361N放大器的输出端连接，该二极管的电流流出第一LM6361N放大器的输出端；第二LM6361N放大器的正极输入端经过一个5.6K电阻和30p电容组成的并联电路接地；第二LM6361N放大器的负极输入端经过另一个5.6K电阻和30p电容组成的并联电路与其输出端连接，该输出端通过一个10K电阻接地。

第二LM6361N放大器的输出端连接电压比较器5的负极输入端，其正极输入端的设定的基准电压通过5V电源和一个10K可调电阻的分压实现。电压比较器5的输出端输入闭锁电路6的4011与非门集成电路，另一输入端作为控制端，其输出端连接时延网络7。时延网络7利用阻容充电延时原理进行设计，本实施例为三级充电网路，通过开关实现时延长短的选择。时延网络7的输出端与输出辅助电路8的输入端连接，该输入端通过BC147放大器的射极端输出触发脉冲，该射极端对地串联有发光二极管LED和200欧电阻，用于触发脉冲的输出指示；输出辅助电路8的输入端还设置有手动接地按钮，用于强制关闭触发脉冲的输出。

参照图4，本实施例的分压器1采用TBF550-400/500阻容分压器，其额定参数：

a.工频电压：550kV有效值；

b.直流电压：700kV平均值；

c.操作冲击电压(250/2500nS)：1175kV峰值；

阻容分压器的高压臂由第一电阻R1、第三电阻R3和第一电容C1组成；第一电阻R1和第一电容C1组成串联电路，该串联电路和第三电阻R3并联。低压臂由第二电阻R2、第四电阻R4和第二电容C2组成；第二电阻R2和第二电容C2组成串联电路，该串联电路和第四电阻R4并联。阻容分压器的低压臂输出端串接匹配电阻R5后，通过同轴电缆输出电压测量信号。采用阻容分压器测量电压信号，其频带宽度为1M H_Z，精度为微秒级。

同等条件下，采用通常程序控制仪的输出电压回路开锁信号控制第二电源的投入时刻，其电压开锁输出为毫秒极；而采用本发明的高压断路器合成试验中电压引入用同步控制装置，第二电源的投入时刻的精度为微秒级。因此，高压断路器合成试验精度高，测试准确。