阅读说明：本技术 126kv高压交流断路器合成试验同步控制系统 (Synchronous control system for 126KV high-voltage alternating-current circuit breaker synthesis test ) 是由 陈慧欣 罗园 缑剑 陈泽宇 张旭峰 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种126KV高压交流断路器合成试验同步控制系统,信号采集单元将采集到的试品出线端的电流信号出输给前级隔离滤波及积分处理单元,电流信号经过滤波、积分处理后传输给数据采集及处理单元,数据采集及处理单元将电流信号通过光电转换单元输出数字电流信号；数据采集及处理单元在接收到时序控制单元发出的开锁时间t1信号起,与上位机预先设定的点火时间阈值进行比对,监测到电流信号到达di/dt等于零值前的延时点火命令时间t2时刻,数据采集及处理单元通过光电转换单元给主点火箱和延弧点火箱均发出点火命令,主点火箱控制高压回路点火球点火,延弧点火箱控制延弧点火球点火；上位机存储合成试验中试品的动作信号。(The invention discloses a synchronous control system for a 126KV high-voltage alternating-current circuit breaker synthesis test, wherein a signal acquisition unit outputs acquired current signals of a test product outlet end to a preceding stage isolation filtering and integration processing unit, the current signals are transmitted to a data acquisition and processing unit after being filtered and integrated, and the data acquisition and processing unit outputs digital current signals from the current signals through a photoelectric conversion unit; the data acquisition and processing unit compares the unlocking time t1 signal sent by the time sequence control unit with an ignition time threshold preset by an upper computer, monitors the time when the current signal reaches a delayed ignition command time t2 before di/dt is equal to zero, sends an ignition command to both the main ignition box and the arc-delaying ignition box through the photoelectric conversion unit, the main ignition box controls the ignition of the high-voltage loop ignition ball, and the arc-delaying ignition box controls the ignition of the arc-delaying ignition ball; the upper computer stores the action signals of the test articles in the synthesis test.)

126KV高压交流断路器合成试验同步控制系统

技术领域

本发明涉及高压电器设备检测技术领域，具体的说是一种126KV高压交流断路器合成试验同步控制系统。

背景技术

现大部分试验检测中心的合成试验控制系统，均是采用模拟电路或者电子管器件设计的同步控制装置进行控制。这种控制方式设计简单，控制和动作测量分开进行，这种同步控制存在控制误差大，可靠性不高，对故障情况下的动作分析较困难。

合成试验是在容量试验室直接试验容量不足的情况下，利用断路器动作特性和短路开断过程中触头两端的电压和电流在不同时刻出现这一变化规律，断路器开断过程短路电流和恢复电压分别由两套独立电源提供，电压和电流按照标准要求叠加在试品上的一种试验方式。试品单独处于电压回路的电流作用下的引入时间T是影响合成试验等价性的关键因素。在标准IEC62271-101：2012《高压开关设备和控制设备 第101部分:综合性试验》、GB/T1984-2014《高压交流断路器》和GB/T4473-2008《高压交流断路器的合成试验》中明确规定：引入时间为200-500μs，在此时间内则试验被认为是等价的，为满足等价性要求同步控制器在接受到同步信号和开锁信号后，要在引入时间的1/2至3/4时间段内准确的输出点火信号，使得点火装置动作。

现有的126kV合成试验，在高电压大电流的环境下进行，所以试验过程中会产生强磁场和强电场等干扰信号，因此合成试验的控制设备尤其是同步控制器，在试验过程中容易受到这些干扰信号的影响，导致误动作的情况较多，控制器的控制精度较低，引入时间均是在几十微秒到两千微秒之间，引入时间调节困难，对于三相合成试验控制更为困难，试验成功率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种126KV高压交流断路器合成试验同步控制系统，精准控制对点火命令发出时间，以提高126KV合成试验的成功率。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种126KV高压交流断路器合成试验同步控制系统，包括信号采集单元、前级隔离滤波及积分处理单元、数据采集及处理单元、时序控制单元、光电转换单元、主点火箱和延弧点火箱；所述信号采集单元的输入端与合成试验电路中试品的接地端相连接，信号采集单元的输出端与前级隔离滤波及积分处理单元的输入端相连接，前级隔离滤波及积分处理单元的输出端与数据采集及处理单元的输入端相连接，时序控制单元与数据采集及处理单元的输入端相连接，数据采集及处理单元通过PCI总线与上位机相连接，数据采集及处理单元的输出端与光电转换单元相连接，光电转换单元分别与主点火箱和延弧点火箱相连接；主点火箱与安装在电压回路中的高压回路点火球相连接，延弧点火箱与安装在延弧回路中的延弧回路点火球相连接；

信号采集单元将采集到的试品接地端的电流信号出输给前级隔离滤波及积分处理单元，电流信号经过滤波、积分处理后传输给数据采集及处理单元，数据采集及处理单元将采集到的电流信号通过快速傅里叶变换算法，通过光电转换单元输出数字电流信号；数据采集及处理单元在接收到时序控制单元发出的开锁信号t1时刻起，与上位机预先设定的点火时间阈值进行比对，监测电流信号到达di/dt等于零值前的点火命令时间t2时刻，数据采集及处理单元通过光电转换单元给主点火箱和延弧点火箱均发出点火命令，主点火箱控制高压回路点火球点火，延弧点火箱控制延弧点火球点火；上位机存储合成试验中试品的动作信号。

优选的，所述信号采集单元包括分流器或罗氏线圈，对采集到的试品出线端的电流信号进行隔离、有源低通滤波，过滤多余的高频信号和电流畸变部分。

优选的，所述光电转换单元与主点火箱和延弧点火箱采用光纤连接，主点火箱和延弧点火箱均采用电池供电。

优选的，所述前级隔离滤波及积分处理单元与数据采集及处理单元采用短双绞屏蔽线连接。

优选的，所述数据采集及处理单元采用型号为PCI-1714U的数据采集卡。

本发明的工作原理：

将本发明接入如图2所示的合成回路电路中，回流电路、合闸开关HK、辅助断路器FD和试品SP构成的回路为试品SP提供12kV的大电流；电压回路、高压回路电火球GQ和试品SP构成的回路为试品SP提供126kV的高电压；同步控制器在电流电弧熄灭前的电流过零点发出延弧回路点火球点火命令，使电流回路切换至电压回路，在息弧之前发出高压回路电火球点火命令，使试品SP接入电压回路。同步控制控制试品SP在电流变化的不同时刻接入相应的电流回路或者电压回路。

本发明在工作过程中，信号采集单元的罗氏线圈或者分流器与试品SP的接地端相连接，试品SP接地端采用母排和接地系统刚性连接，以保证试品SP可靠接地。

试验室距离控制室的距离比较远，采集的电流信号采用双芯屏蔽电缆连接到位于控制室内的前级隔离滤波及积分处理单元，前级隔离滤波及积分处理单元光电转换单元安装在一个双层全金属箱体里，各单元模块之间物理隔离，模块采用电池供电，大幅降低采集到的电流信号在强磁场和强电场的干扰，有效地过滤电流信号中夹杂的高频杂波，同时也隔离了来自主回路中的瞬态电压波动和干扰，提高了系统信号的质量和准确性。

前级隔离滤波及积分处理单元与数据采集及处理单元采用短双绞屏蔽线连接，避免长距离的电流信号传输在电缆的中产生的干扰，使电流波形产生角度的位移和畸变。

数据采集及处理单元通过PCI总线和上位机连接，将采集到的电流模拟信号实时传输给上位机进行运算，上位机将接收的信号通过示波器及显示屏输出，与系统中设定的阈值进行比对，进行可视化处理和存储。

通过本发明的使用，点火命令发出的时间精度可达到3μs之内。

通过本发明的使用，同步控制系统能够精确地控制点火命令的发出时间，使得点火装置动作，以满足合成试验中等价性要求，提高了合成试验的成功率。

通过本发明的使用，每次合成试验的数据均可存储在上位机中，作业人员可随时调阅，以供设置试验参数时参考使用。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是合成试验的电路原理图；

图3是本发明在合成试验60T状态下的点火命令发出示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的一种126KV高压交流断路器合成试验同步控制系统，包括信号采集单元、前级隔离滤波及积分处理单元、数据采集及处理单元、时序控制单元、光电转换单元、主点火箱和延弧点火箱；信号采集单元的输入端与合成试验电路中试品的接地端相连接，信号采集单元的输出端与前级隔离滤波及积分处理单元的输入端相连接，前级隔离滤波及积分处理单元的输出端与数据采集及处理单元的输入端相连接，时序控制单元与数据采集及处理单元的输入端相连接，数据采集及处理单元通过PCI总线与上位机相连接，数据采集及处理单元的输出端与光电转换单元相连接，光电转换单元分别与主点火箱和延弧点火箱相连接；主点火箱与安装在电压回路中的高压回路点火球相连接，延弧点火箱与安装在延弧回路中的延弧回路点火球相连接；

信号采集单元将采集到的试品出线端的电流信号出输给前级隔离滤波及积分处理单元，电流信号经过滤波、积分处理后传输给数据采集及处理单元，数据采集及处理单元将采集到的电流信号通过快速傅里叶变换算法，通过光电转换单元输出数字电流信号；数据采集及处理单元在接收到时序控制单元发出的开锁信号t1时刻起，与上位机预先设定的点火时间阈值进行比对，监测电流信号到达di/dt等于零值前的点火命令时间t2时刻，数据采集及处理单元通过光电转换单元给主点火箱和延弧点火箱均发出点火命令，主点火箱控制高压回路点火球点火，延弧点火箱控制延弧点火球点火；上位机存储合成试验中试品的动作信号。

将上述的126KV高压交流断路器合成试验同步控制系统接入如图2所示的合成回路电路中，回流电路、合闸开关HK、辅助断路器FD和试品SP构成的电流回路为试品SP提供大电流；电压回路、高压回路电火球GQ和试品SP构成的电压回路为试品SP提供高电压；同步控制器在电流电弧熄灭前的电流过零点发出延弧回路点火球点火命令，使电流过零不熄灭，在息弧之前发出高压回路电火球点火命令，使试品SP接入电压回路。同步控制控制试品SP在电流变化的不同时刻接入相应的电流回路或者电压回路。

如图3所示，本实施例中时序控制单元发出的开锁信号宽度为15ms，点火命令t2设置为提前950μs。

信号采集单元包括分流器或罗氏线圈，对采集到的试品出线端的电流信号进行隔离、有源低通滤波，过滤多余的高频信号和电流畸变部分。

光电转换单元与主点火箱和延弧点火箱采用光纤连接，主点火箱和延弧点火箱均采用电池供电。

前级隔离滤波及积分处理单元与数据采集及处理单元采用短双绞屏蔽线连接。

数据采集及处理单元采用型号为PCI-1714U的数据采集卡。

通过本发明的使用，同步控制系统能够精确地控制点火命令的发出时间，使得点火装置动作，以满足合成试验中等价性要求，提高了合成试验的成功率。