阅读说明：本技术 一种开关关合预击穿时间的测量装置及方法 (Device and method for measuring closing pre-breakdown time of switches ) 是由 王卫东 谭盛武 段晓辉 柴影辉 马书豪 李智勇 高杨 邢文奇 孙英杰 董祥渊 占 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及高压开关设备、高压电器技术领域,特别是一种开关关合预击穿时间的测量装置及方法。该方法通过直流电压产生装置在待测接地开关两端加载设定电压值,控制待测接地开关合闸；获取待测接地开关合闸前后的行程信号,得到行程信号开始变化对应的第一时间点；获取待测接地开关两端的电压信号,得到电压信号跳变对应的第二时间点；根据第一时间点和第二时间点之间的差值确定预击穿时间。通过获取待测接地开关的行程变化确定预击穿时间的起始时间,通过监测待测接地开关的电压跳变确定预击穿时间的终止时间,从而准确得到预击穿时间,相比现有技术而言,预击穿时间计算更加准确、简单,可靠性较高。(The invention relates to the technical field of high-voltage switch equipment and high-voltage electrical appliances, in particular to a device and a method for measuring the pre-breakdown time of switch closures, wherein the method comprises the steps of loading set voltage values at two ends of a grounding switch to be tested through a direct-current voltage generating device, controlling the grounding switch to be tested to be closed, obtaining a stroke signal before and after the grounding switch to be tested is closed, obtaining a th time point corresponding to the change of the stroke signal, obtaining voltage signals at two ends of the grounding switch to be tested, obtaining a second time point corresponding to the jump of the voltage signal, determining the pre-breakdown time according to the difference value between a th time point and the second time point, determining the initial time of the pre-breakdown time through obtaining the stroke change of the grounding switch to be tested, and determining the termination time of the pre-breakdown time through monitoring the voltage jump of the grounding switch to be tested, so that the pre-breakdown time is accurately obtained.)

一种开关关合预击穿时间的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及高压开关设备、高压电器技术领域，特别是一种开关关合预击穿时间的测量装置及方法。

背景技术

随着特高压输电技术的发展，特高压输电系统的安全性和可靠性得到了越来越多的关注，由于电网系统的复杂性，对于电网系统设备的要求越来越高，如何严格考核电网中高压电器的性能可靠性至关重要。现有一般通过对GIS(气体绝缘组合电器)接地开关的关合试验来确定预击穿时间，试验中要用到电容塔进行高压放电，但是现有的关合试验存在以下不足：

1)通过电容塔对接地开关进行高压放电，由于关合电压较高，对试验回路要求很高，对回路设备要求高，成本高，且存在一定试验风险；

2)仅通过监测接地开关两端电压的变化情况，来确定预击穿时间，但依靠电压判断预击穿时间的准确性较低，精度和可靠性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关关合预击穿时间的测量装置及方法，用以解决现有接地开关的预击穿时间检测不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种开关关合预击穿时间的测量方法，包括以下步骤：

1)通过直流电压产生装置在待测接地开关两端加载设定电压值，控制待测接地开关合闸；

2)获取待测接地开关合闸前后的行程信号，得到行程信号开始变化对应的第一时间点；

3)获取待测接地开关两端的电压信号，得到电压信号跳变对应的第二时间点；

4)根据第一时间点和第二时间点之间的差值确定预击穿时间。

有益效果是，通过获取待测接地开关的行程变化确定预击穿时间的起始时间，通过监测待测接地开关的电压跳变确定预击穿时间的终止时间，从而准确得到预击穿时间，相比现有技术而言，预击穿时间计算更加准确、简单，可靠性较高。

进一步地，为了简单、安全的实现设定电压值的产生，所述直流电压产生装置为冲击电压发生器。通过冲击电压发生器直接在待测接地开关两端施加短时的电压，对试验回路要求较低，对回路设备要求较低，降低了成本，相较于使用电容塔等设备而言试验风险大大降低。

本发明提供一种开关关合预击穿时间的测量装置，所述测量装置包括直流电压产生装置、电压采样装置、行程传感器、处理器和分合闸驱动装置；

所述直流电压产生装置用于在待测接地开关两端加载设定电压值；

所述电压采样装置用于采集待测接地开关两端的电压信号；

所述行程传感器用于采集所述待测接地开关的行程信号；

所述分合闸驱动装置的输出端用于连接所述待测接地开关，以实现待测接地开关的合闸操作；

所述处理器的第一输入端连接所述电压采样装置，所述处理器的第二输入端连接所述行程传感器，所述处理器获取行程信号开始变化对应的第一时间点和电压信号跳变对应的第二时间点，以第一时间点与第二时间点的时间差作为预击穿时间。

有益效果是，通过获取待测接地开关的行程变化确定预击穿时间的起始时间，通过监测待测接地开关的电压跳变确定预击穿时间的终止时间，从而准确得到预击穿时间，相比现有技术而言，预击穿时间计算更加准确、简单，可靠性较高。

进一步地，为了提高试验测试的安全和信号采集准确性，所述行程传感器依次通过第一电光转换器、第一光纤和第一电光转换器连接所述处理器的第二输入端。

进一步地，为了提高试验测试的安全和控制精准度，所述分合闸驱动装置的输出端依次通过第二电光转换器、第二光纤、第二光电转换器用于连接所述待测接地开关。

进一步地，为了实现对试验结果的直接观测，所述电压采样装置和所述行程传感器还连接有示波器。

进一步地，为了简单实现电压的监测，所述电压采样装置为电阻分压器。

进一步地，为了简单、安全的实现接地开关分合闸的控制，所述分合闸驱动装置为机械特性测试仪。

进一步地，为了简单、安全的实现设定电压值的产生，所述直流电压产生装置为冲击电压发生器。通过冲击电压发生器直接在待测接地开关两端施加短时的电压，对试验回路要求较低，对回路设备要求较低，降低了成本，相较于使用电容塔等设备而言试验风险大大降低。

附图说明

图1是本发明的一种GIS接地开关关合预击穿时间的测量方法的原理图；

图2是本发明的一种GIS接地开关关合预击穿时间的测量装置的构成示意图；

图中，1为冲击电压发生器，2为电阻分压器，3为GIS接地开关，4为行程传感器，5为第一电光转换器，6为第一光电转换器，7为处理器，8为第二光电转换器，9为第二电光转换器，10为机械特性测试仪。

具体实施方式

本发明的开关以GIS接地开关为例，结合附图对本发明做进一步详细的说明。

方法实施例：

本发明提供一种GIS接地开关关合预击穿时间的测量方法，包括以下步骤：

1)通过冲击电压发生器在待测接地开关两端加载设定电压值，控制待测接地开关合闸。

冲击电压发生器本质上是一种直流电压产生装置，可以根据需求产生一定的电压，该设定电压值大于100kV，作为其他实施方式，该冲击电压发生器还可以用其他现有的电压发生器代替。

2)获取待测接地开关合闸前后的行程信号，得到行程信号开始变化对应的第一时间点。

通过行程传感器即可监测GIS接地开关的行程和对应的时间数据，作为其他实施方式，还可以通过位移传感器、位置传感器等其他能够检测位置的传感器实现监测。

3)获取待测接地开关两端的电压信号，得到电压信号跳变对应的第二时间点。

由于GIS接地开关两端加载有电压，通过电阻分压器可以安全检测GIS接地开关两端的电压，电阻分压器本质上为一种电压采样装置，作为其他实施方式，也可以通过电压互感器等其他电压检测设备实现电压监测。

4)根据第一时间点和第二时间点之间的差值确定预击穿时间。

如图1所示，在时间t轴下方的为通过行程传感器监测到的待测的GIS接地开关的行程曲线，当检测到行程信号开始变化时，该行程信号开始变化对应的第一时间点为t₀，t₀和t₂之间的时间差为合闸时间。

在时间t轴上方的为通过电阻分压器监测到的加载的电压信号曲线，U₁表示设定电压值，在第一时间点t₀后，若出现电压信号跳变，则该电压信号跳变对应的第二时间点的为t₁，在t₁时刻为击穿点，此时电压开始跌落，读取t₀和t₁之间的时间差即为关合预击穿时间。

装置实施例1：

本发明提供一种GIS接地开关关合预击穿时间的测量装置，该测量装置是能够实现上述测量方法的一种装置结构。

如图2所示，测量装置包括冲击电压发生器1、电阻分压器2、行程传感器4、处理器7和机械特性测试仪10；冲击电压发生器1的正极和负极连接GIS接地开关3的两端，用以产生短时的设定电压值；电阻分压器2并联设置在GIS接地开关3的两端，以检测其两端电压；行程传感器4用于检测GIS接地开关3的行程，采集其行程信号。其中，冲击电压发生器1本质上是一种直流电压产生装置，可以根据需求产生一定的设定电压值，作为其他实施方式，该冲击电压发生器1还可以用其他现有的电压发生器代替。

本实施例中采用电阻分压器2检测电压，电阻分压器2本质上是一种电压采样装置，作为其他实施方式，该电阻分压器2也可以用电压互感器等其他现有设备替换。

机械特性测试仪10的输出端通过第二电光转换器9、第二光纤和第二光电转换器8连接GIS接地开关3，以实现GIS接地开关3的分合闸操作的控制。为了便于分合闸操作，本实施例采用机械特征测试仪进行接地开关的分合闸操作，该机械特征测试仪本质是一种分合闸驱动装置，作为其他实施方式，还可以采用其他能够驱动开关分合闸的设备。另外，本实施例采用光纤隔离的方式将机械特性测试仪10与GIS接地开关3连接，作为其他实施方式，还可以采用硬线等方式连接。

处理器7的第一输入端连接电阻分压器2，处理器7的第二输入端通过第一光电转换器6、第一光纤和第一电光转换器5连接行程传感器4，处理器7获取行程信号开始变化对应的第一时间点和电压信号跳变对应的第二时间点，以第一时间点与第二时间点的时间差作为预击穿时间。本实施例中在处理器7与行程传感器4之间通过光纤隔离，作为其他实施方式，还可以采用其他形式的隔离或者非隔离连接方式。

装置实施例2：

本发明提供一种GIS接地开关关合预击穿时间的测量装置，在装置实施例1的基础上，为了便于对试验结果的直接观测，该测量装置还包括示波器，该示波器的第一输入端连接电阻分压器2，示波器的第二输入端连接行程传感器4，在示波器中显示出电压信号和行程信号。

其中，为了保证行程信号的准确性，行程传感器4依次通过第三电光转换器、第三光纤和第三光电转换器连接示波器。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。