专利名称：：一种带有断路器预击穿模型的选相合闸测试仪的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于对选相合闸控制器进行测试的电子仪器，特别是既具有测试功能，又具有学习训练功能的选相合闸测试仪。
背景技术：
：国外在20世纪90年代中期即提出选相合闸的方法。随着断路器制造技术提高，断路器合闸时间离散减�。夜�500kV换流站也使用了选相合闸技术，其目的是解决换流站500kV交流滤波器、无功补偿电容器中电容器元件故障率偏高的问题。选相合闸控制器用做断路器的合闸相位控制，是一种智能型断路器分、合闸控制技术。对线路断路器，选择恰当的断路器合闸相位，可以降低空载长线路充电引起的合闸暂态过电压；对控制无功补偿电容器、滤波器投切的断路器，控制断路器合闸相位可以减小合闸对电力电容器造成的涌流冲击。选相合闸控制器是实现断路器选相合闸功能的控制设备。选相合闸控制器以输入的参考电压Uck为基准，在接到操作人员发出的断路器合闸命令后，按照既定控制目标，根据接到合闸命令时参考电压相位和每相断路器合闸时间thz，发出分相合闸命令(A相断路器合间命令、B相断路器合间命令、C相断路器合间命令)。选相合闸控制器是一种智能型控制设备。为适用于不同厂家、不同型号断路器的控制，选相合闸控制器一般采用“学习型”控制策略。“学习型”控制策略的含义是选相合闸控制器可以针对所控制的断路器(可以是不同厂家、不同型号的断路器)通过“学习过程”确定合间补偿时间，使三相断路器合间相位满足设计要求。一般情况下，通过3-6次的合闸操作，选相合闸控制器就可以完成“学习过程”。在选相合闸控制技术使用中有两个问题需要解决。这两个问题是1、由于没有辅助“学习”工具，目前选相合闸控制器的“学习过程”只能在断路器带全电压操作时进行。对无功补偿电容器而言，未完成“学习过程”的选相合间控制器还不具有减小涌流冲击的功能，而一次足够强大的涌流冲击则可能对电容器造成损伤。解决问题的办法之一是使选相合间控制器在正式使用前就具有满足要求的选相合间功能，为此，需要有辅助“学习”工具。2、目前还没有可以对选相合闸控制器性能进行测试的仪器。由于断路器合闸时间可能受环境温度、操作电压大小影响，选相合闸控制器需对这些影响进行补偿，为检查选相合闸控制器是否具备需要的温度补偿、电压补偿功能，需要专门的设备对其进行测试。此外，也需要能检测选相合闸控制器的仪器，以便检测产品是否达到了要求的技术功能和性能。目前未见能用作选相合闸控制器性能测试的专用仪器，也未见能用作选相合闸控制器辅助学习工具的设备。
发明内容本发明的目的是提供一种带有断路器预击穿模型的选相合闸测试仪，以通过建立断路器模型，模拟断路器预击穿现象，模拟环境温度、操作电压对断路器合闸时间的影响，从而对选相合间控制器进行测试，同时，为选相合间控制器提供辅助学习工具，完成预学习过程，供选相合间控制器在第一次正式使用时能满足设计要求的选相合间功能，改变现有“学习过程”又能在断路器带全压操作条件下进行的现状，避免了对无功补偿电容器造成的涌流冲击。本发明的目的是这样实现的一种带有断路器预击穿模型的选相合闸测试仪，笔记本电脑与工控机经二者的网口连接，工控机与DSP5402板经二者的HPI口连接；笔记本电脑al)、输入断路器模型的参考合闸时间thj、温度补偿曲线、操作电压补偿曲线，并将数据下装到工控机；bl)、输入环境温度T参数、操作电压参数，并将数据下装到工控机；cl)、输入试验电压、电流参数，并将试验参数下装到工控机；dl)、接受试验人员输入的“合闸”命令；el)、接收来自工控机的采样值数据，显示试验电压Ua以及三相电流la、lb、Ic波形，显示开关量“合闸、合A、合B、合C”的状态，试验人员根据显示波形中“预击穿”发生时刻参考电压瞬时值，即可判断选相合闸控制器功能是否满足使用要求；工控机a2)、将来自笔记本电脑的断路器合闸参数和试验电压、电流参数下装到DSP5402板；b2)、向DSP5402板转发来自笔记本电脑的“合闸”命令；c2)、接收来自DSP5402板的采样值数据，提供存储功能，并将采样值数据上传到笔记本电脑；DSP5402板a3)、根据输入的断路器合闸参数，建立能模拟预击穿现象并完成合闸时间温度补偿和操作电压补偿的断路器模型；b3)、根据输入的环境温度参数，计算温度传感器输出电流It；c3)、计算试验电压信号Ua(t)以及三相电流Ia(t)、lb(t)、Ic(t)的时间序列，并将其送到对应D/A转换单元；d3)、接受来自工控机的“合闸”指令，并通过第五光电隔离、第五继电器将命令送至被试的选相合间控制器；e3)、接受来自第六光电隔离的合A、合B、合C的命令；f3)、接收来自第一光电隔离、第二光电隔离、第三光电隔离、第四光电隔离的瞬时值采样信号，并将采样值上送至工控机；还具有第一A/D转换、第一低通滤波器、第一电压放大器接收来自DSP5402板的数字量形式输出电压Uck(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟电压，放大并输出；第一电压转换、第一A/D采样、第一光电隔离将检测的电压信号Uck(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第二A/D转换、第二低通滤波器、第二电流放大器接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ia(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出；第二电流/电压转换、第二A/D采样、第二光电隔离将检测的电流信号Ia(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第三A/D转换、第三低通滤波器、第三电流放大器接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ib(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出；第三电流/电压转换、第三A/D采样、第三光电隔离将检测的电流信号Ib(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第四A/D转换、第四低通滤波器、第四电流放大器接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ic(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出；第四电流/电压转换、第四A/D采样、第四光电隔离将检测的电流信号Ic(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第五光电隔离、第五继电器接收来自DSP5402板的“合闸”命令，经光电隔离后送到被试的选相合闸控制器；第六光电隔离接收来自被试选相合闸控制器的“合A、合B、合C”命令，经光电隔离后送到DSP5402板；第七D/A转换、第七电压放大器接收来自DSP5402板的控制命令，输出试验用操作电压；第八D/A转换、第八电压/电流转换接收来自DSP5402板的数字量信号，转换成与试验温度对应的温度传感器电流。上述al中的断路器模型为thz=thj+Atbw+Atby,式中，thz为断路器的实际合闸时间；thj为模型断路器参考合闸时间，它是用基准条件即环境温度T为20°C，操作电压为断路器额定值时实测所得断路器合闸时间；Atbw当断路器工作环境温度偏离基准温度时，需补偿的合闸时间；Atby当断路器操作电压偏离基准电压时，需补偿的合闸时间；其中，^bw=At\+At2_Atlx(r—Tl)(1)T2-n(1)式中tl在实际温度点附近靠近基准温度点的实测数据点温度；t2在实际温度点附近远离基准温度点的实测数据点温度；Atl与T1对应的合闸时间补偿值；At2与T2对应的合闸时间补偿值；T断路器实际工作环境温度；Atby=Atl+At2~Atlx(Ucz-Ucz\)(2)Ucz2一Ucz\(2)式中Uczl在实际操作电压值附近靠近额定操作电压的实测数据点电压；Ucz2在实际操作电压值附近远离额定操作电压的实测数据点电压；Atl与Uczl对应的合闸时间补偿值；At2与Ucz2对应的合闸时间补偿值；Ucz断路器实际操作电压；DSP5402板的C3中按下式计算试验电压信号Ua(t)和三相电流Ia(t)、lb(t)、Ic(t)的时间序列Uckit)=V2xUmxsin(wxt)Ia(t)=V2xImxsin(wx(t+tjca)+營)Ic(f)=a/2xImxsin(wx(t+tjcc)+營)式中Um、Im分别是试验电压有效值、试验电流有效值，单位V，A；tjCa、tjCb、tjCC由下述公式(3)确定的自最近的电压过零点开始的A相断路器、B相断路器、C相断路器发生预击穿的时刻，单位秒；w工频电信号角频率、弧度；Ji常数，Ji=3.14159t:函数的时间变量；{thz-tjc)xvxEd=yf2xUmx\sin(wxtjc+6)\(3)(3)式中:thz实际环境温度、操作电压下，断路器合间时间；t时间参数。断路器动触头开始运动的时刻设定为“t=0”，t的取值范围为0-thz，单位秒；e断路器接到合闸命令时刻，动、静触头承受工频电压的相位角；o正弦电压的角频率。《=2X3.14159Xf,f=50Hz；Um断路器动静触头间电压有效值，单位kV；v动触头运动速度，单位m/s；Ed断路器内FS6气体绝缘强度，单位kV/m；tjc断路器发生预击穿的时刻。上述选相合闸测试仪用于对选相合闸控制器进行学习训练的方法，按以下步骤进行a)、将待进行训练的选相合闸控制器经连线与本测试仪连接；b)、通过笔记本电脑输入断路器模型的参考合闸时间，温度补偿曲线以及操作电压补偿曲线，通过笔记本电脑输入试验参数试验电压Uck以及三相电流Ia、Ib、Ic，并将上述数据下载到工控机；c)、对选相合闸控制器施加试验电压；d)、试验人员通过笔记本电脑发出“合闸”命令；e)、接收选相合闸控制器发出的合A、合B或合C的命令；f)、利用上述公式(3)确定预击穿发生时刻，预击穿后，输出三相电流Ia、Ib、Ic的值；g)、记录并显示Uck、la、lb和Ic的波形；h)、若预击穿时刻不满足要求，则返回C步，重新施加试验电压；若预击穿时刻满足要求，则结束学习训练过程。上述选相合间测试仪用于对选相合间控制器进行检测的方法，按以下步骤进行a)、将待进行训练的选相合闸控制器经连线与本测试仪连接；b)、通过笔记本电脑输入断路器模型的参考合闸时间，深度补偿曲线以及操作电压补偿曲线，通过笔记本电脑输入试验参数试验电压Uck以及三相电流Ia、Ib、Ic，并将上述数据下载到工控机；C)、对选相合闸控制器施加试验电压；d)、试验人员通过笔记本电脑发出“合闸”命令；e)、接收选相合闸控制器发出的“合A、合B或合C”的命令；f)、利用上述公式(3)确定预击穿发生时刻，预击穿后，输出三相电流Ia、Ib、Ic的值；g)、记录并显示Uck、la、Ib和Ic的波形；h)、判断选相合闸控制器是否满足要求；i)、结束检测。与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点1、提出“用于选相合闸控制器测试的断路器模型”。本发明提出的“用于选相合闸控制器测试的断路器模型”包括下述功能1)模拟断路器合闸过程及断口预击穿现象；2)模拟环境温度变化对断路器合闸时间的影响；3)模拟操作电压变化对断路器合闸时间的影响。2、利用“用于选相合闸控制器测试的断路器模型”制成《选相合闸测试仪》。本发明制作的《选相合闸测试仪》可以实现下述功能1)模拟“选相合闸控制器”工作需要外部环境，包括参考电压、试验电流、环境温度变化、操作电压变化，检测选相合间控制器的技术功能和技术性能；2)可以用作选相合闸控制器的辅助学习工具。本发明《选相合闸测试仪》可以用做选相合闸控制器的辅助学习工具，利用《选相合闸测试仪》完成预学习过程，使选相合间控制器在第一次正式使用时既具有满足设计要求的选相合闸功能，避免对无功补偿电容器造成涌流冲击。《选相合闸测试仪》采用的“断路器模型”可以模拟断路器预击穿现象，可以模拟环境温度、操作电压对断路器合闸时间的影响，该仪器可以用于选相合闸控制器性能检测。本发明为“选相合闸控制器”的“学习训练”和性能测试提供了方法和工具。图1是断路器动触头运动示意图；图2是断路器断口预击穿示意图；图3是断路器合闸时间温度补偿曲线示意图；图4是(与操作电压相关的)断路器合闸时间电压补偿曲线示意图；图5是利用本发明选相合闸测试仪测试选相合闸控制仪的接线示意图；图6是本发明选相合闸测试仪的硬件框图7是利用本发明对选相合闸控制器进行学习训练的流程图；图8是利用本发明对选相合闸控制器进行检测的流程图。具体实施例方式本发明的工作原理1)断路器预击穿模型盘形弹簧储能机构断路器动、静触头运动示意图见图1。图1中，动触头1，静触头2，变形弹簧3。合闸操作前，以FS6为绝缘介质的断路器盘形弹簧处于压缩储能状态，动、静触头处于分开位置。接到合闸命令后，断路器弹簧储能机构释放能量，在弹簧压力作用下断路器动触头以速度v(m/s)向静触头运动。设FS6气体绝缘强度为Ed(kV/m)，则断路器动、静触头间可以耐受的电压ud(t)为ud(t)=(thz-t)XvXEd(5.1.1)设断路器动静触头间施加工频正弦电压ul(t)u\{t)=yf2xUmx+θ)(5.1.2)在断路器动静触头发生预击穿的时刻tjc，触头间施加电压与绝缘耐受能力间满足下述条件(i/7z-iyc)xvx￡^=V^xt/wx|sin(wx々.c+^)|(5.1.3)式中thz实际环境温度、操作电压下，断路器合闸时间。t时间参数。断路器动触头开始运动的时刻设定为“t=0”。对表达式(5.1.1)和方程(5.1.3)，t的取值范围为0-thz，单位秒。θ断路器接到合闸命令时亥IJ，动、静触头承受工频电压的相位角。ω正弦电压的角频率。ω=2X3.14159Xf，f=50Hz。Um断路器动静触头间电压有效值，单位kV。ν动触头运动速度，单位m/s。Ed断路器内FS6气体绝缘强度，单位kV/m。tjc断路器发生预击穿的时刻。预击穿现象见图2(图2中，tj为触头接触时刻)。断路器接到合闸命令后，动触头开始向静触头运动。在tjc时刻，电源在断路器触头间施加电压等于其绝缘击穿临界电压，断路器动静触头间绝缘气体击穿，动、静触头间流过电流。由于击穿时刻发生在动静触头接触前，故称之为断路器“预击穿”。断路器合闸时间补偿模型在本发明的断路器模型中，用基准条件(环境温度T为20°C，操作电压为额定值)下实测断路器合闸时间作为模型断路器参考合闸时间thj，用一组以基准条件为参考测得的“温度-合闸时间变化量(T-At)曲线”(参见图3)，实现对实际工作温度下断路器合闸时间的温度补偿。设一组实测“T-At”数值见表5.1.1所示，则利用两点的直线公式可以获得实际环境温度为两点之间时所需补偿的断路器合闸时间值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(5.1.4)式中Δtbw当断路器工作环境温度偏离基准温度时，需补偿的合闸时间。Tl在实际温度点附近靠近基准温度点的实测数据点温度。T2在实际温度点附近远离基准温度点的实测数据点温度。Δtl与Tl对应的合闸时间补偿值。Δt2与T2对应的合闸时间补偿值。T断路器实际工作环境温度。表5.1.1实测的一组合闸时间补偿值<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>同理，可以用一组以基准条件为参考测得的“操作电压-合闸时间变化量(Ucz-At)曲线”实现实际操作电压下断路器合闸时间的电压补偿。设一组实测“Ucz-At”数值见表5.1.2所示，利用两点的直线公式可以获得实际操作电压在已知两个数据点之间时所需补偿的断路器合闸时间值Atby=Atl+At2旭χ(Ucz-UczV)(5.1.5)Ucz2-Uczl式中Atby当断路器操作电压偏离基准电压时，需补偿的合闸时间。Uczl在实际操作电压值附近靠近额定操作电压的实测数据点电压。Ucz2在实际操作电压值附近远离额定操作电压的实测数据点电压。Atl与Uczl对应的合闸时间补偿值。Δt2与Ucz2对应的合闸时间补偿值。Ucz断路器实际操作电压。表5.1.2与操作电压有关的一组实测合闸时间补偿值<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>当断路器的实际运行温度、操作电压偏离基准值时，本发明的断路器模型按照式(5.1.6)确定断路器的合闸时间thz=thj+Δtbw+Δtby(5.1.6)3)仪器使用方法利用《选相合闸测试仪》测试“选相合闸控制器”的试验接线见图5.1.5。首先由《选相合闸测试仪》向“选相合闸控制器”输出试验电压信号Uck和“合闸”命令。“选相合闸控制器”接到测试仪发出的“合闸”命令后，根据参考电压相位和内部设定的选相合闸策略输出“合A、合B、合C”3个分相合闸命令。接到合闸命令后，《选相合闸测试仪》的断路器模型模拟断路器合闸过程和“预击穿现象”，并输出3相电流“la、lb、Ic”，使“选相合闸控制器”确定断路器实际“合闸时刻”，并根据测得的“合闸时刻”完成学习过程。《选相合闸测试仪》具有记录Ua、la、lb、Ic波形的功能。根据预击穿发生时刻参考电压数值，就可以判断“选相合闸控制器”功能是否正确。《选相合闸测试仪》电路原理图本发明制作的《选相合闸测试仪》硬件框图见图5.2.1，各单元功能如下笔记本电脑实现下述功能1)输入断路器模型合闸时间、温度补偿曲线、操作电压补偿曲线，并将数据下装到工控机。2)输入环境温度参数、操作电压参数，并将数据下装到工控机。3)输入试验电压、电流参数，并将试验参数下装到工控机。4)接受试验人员输入的“合闸”命令。5)接收来自工控机的采样值数据，显示Ua、la、lb、Ic波形，显示开关量“合闸、合A、合B、合C”的状态。试验人员根据显示波形中“预击穿”发生时刻参考电压瞬时值，即可判断选相合闸控制器功能是否满足使用要求。工控机实现下述功能1)将来自笔记本电脑的“断路器合闸参数”和试验电压、电流参数下装到DSP5402板。2)向DSP5402板转发来自笔记本电脑的“合闸”命令。3)接收来自DSP5402板的采样值数据，提供存储功能，并将采样值数据上传到笔记本电脑。DSP5402板实现下述功能1)根据输入的断路器合闸参数，实现能模拟预击穿现象并完成合闸时间温度补偿和操作电压补偿的断路器模型。2)根据输入的温度参数，计算温度传感器输出电流It。3)计算试验电压信号Uck(t)即Ua(t)、三相电流信号Ia(t)、Ib(t)、Ic(t)的时间序列，并将其送到对应D/A转换单元。UckCt)^xUmxsm(Wxt)(5.2.1)/α(0=λ/2χImxsin(wx(t+tjca)+(5.2.2)/6(0=λ/2χImxsin(wx(t+tjcb)+(5.2.3)^)=V2xImxsin(wx(.+^)+|)(5-2.4)式中Um、Im分别是试验电压有效值、试验电流有效值，单位V，A。tjCa、tjCb、tjCC由公式(5.1.3)确定的自最近的电压过零点开始的A相断路器、B相断路器、C相断路器发生预击穿的时刻，单位秒。w工频电信号角频率，ω=2πf=314.159弧度。Ji常数，Ji=3.14159。t:函数的时间变量。1)接受来自工控机的“合闸”指令，并通过“光电隔离5、继电器5”将命令送至被试的选相合闸控制器。2)接受来自“光电隔离6”的“合A、合B、合C”命令。3)接收来自“光电隔离1、光电隔离2、光电隔离3、光电隔离4”的瞬时值采样信号，并将采样值上送至工控机。A/D转换1、低通滤波器1、电压放大器1接收来自DSP5402板的数字量形式输出电压Uck(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟电压，放大并输出。电压转换1、A/D采样1、光电隔离1将检测的电压信号Uck(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板。A/D转换2、低通滤波器2、电流放大器2接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ia(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出。电流/电压转换2、A/D采样2、光电隔离2将检测的电流信号Ia(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板。A/D转换3、低通滤波器3、电流放大器3接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ib(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出。电流/电压转换3、A/D采样3、光电隔离3将检测的电流信号Ib(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板。A/D转换4、低通滤波器4、电流放大器4接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ic(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出。电流/电压转换4、A/D采样4、光电隔离4将检测的电流信号Ic(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板。光电隔离5、继电器5接收来自DSP5402板的“合闸”命令，经光电隔离后送到被试的选相合闸控制器。光电隔离6接收来自被试选相合闸控制器的“合A、合B、合C”命令，经光电隔离后送到DSP5402板。D/A转换7、电压放大器7接收来自DSP5402板的控制命令，输出试验用操作电压。D/A转换8、电压/电流转换8接收来自DSP5402板的数字量信号，转换成与试验温度对应的温度传感器电流。使用本发明检测“选相合闸控制器”的过程使用本发明的方法训练“选相合闸控制器”时，按照图7所示步骤进行。工控机中设有用于选相合闸控制器的学习训练单元a)、将待进行训练的选相合闸控制器经连线与本测试仪连接；b)、通过笔记本电脑输入断路器模型的参考合闸时间，温度补偿曲线以及操作电压补偿曲线，通过笔记本电脑输入试验参数试验电压Uck以及三相电流Ia、Ib、Ic，并将上述数据下载到工控机；C)、对选相合闸控制器施加试验电压；d)、试验人员通过笔记本电脑发出“合闸”命令；e)、接收选相合闸控制器发出的合A、合B或合C的命令；f)、利用上述公式(3)确定预击穿发生时刻，预击穿后，输出三相电流Ia、Ib、Ic的值；g)、记录并显示Uck、la、Ib和Ic的波形；h)、若预击穿时刻不满足要求，则返回C步，重新施加试验电压；若预击穿时刻满足要求，则结束学习训练过程。经训练后的“选相合闸控制器”可以在第一次带实际运行电压合闸时即具有选相合闸功能。使用本发明的方法检测“选相合闸控制器”技术功能和性能时，按照图8所示步骤进行。工控机中设有用于选相合闸控制器的检测单元a)、将待进行训练的选相合闸控制器经连线与本测试仪连接；b)、通过笔记本电脑输入断路器模型的参考合闸时间，深度补偿曲线以及操作电压补偿曲线，通过笔记本电脑输入试验参数试验电压Uck以及三相电流Ia、Ib、Ic，并将上述数据下载到工控机；C)、对选相合闸控制器施加试验电压；d)、试验人员通过笔记本电脑发出“合闸”命令；e)、接收选相合闸控制器发出的合A、合B或合C的命令；f)、利用上述公式(3)确定预击穿发生时刻，预击穿后，输出三相电流Ia、Ib、Ic的值；g)、记录并显示Uck、la、Ib和Ic的波形；h)、判断选相合闸控制器是否满足要求；i)、结束检测。权利要求一种带有断路器预击穿模型的选相合闸测试仪，其特征是笔记本电脑与工控机经二者的网口连接，工控机与DSP5402板经二者的HPI口连接；笔记本电脑a1)、输入断路器模型的参考合闸时间thj、温度补偿曲线、操作电压补偿曲线，并将数据下装到工控机；b1)、输入环境温度T参数、操作电压参数，并将数据下装到工控机；c1)、输入试验电压、电流参数，并将试验参数下装到工控机；d1)、接受试验人员输入的“合闸”命令；e1)、接收来自工控机的采样值数据，显示试验电压Ua以及三相电流Ia、Ib、Ic波形，显示开关量“合闸、合A、合B、合C”的状态，试验人员根据显示波形中“预击穿”发生时刻参考电压瞬时值，即可判断选相合闸控制器功能是否满足使用要求；工控机a2)、将来自笔记本电脑的断路器合闸参数和试验电压、电流参数下装到DSP5402板；b2)、向DSP5402板转发来自笔记本电脑的“合闸”命令；c2)、接收来自DSP5402板的采样值数据，提供存储功能，并将采样值数据上传到笔记本电脑；DSP5402板a3)、根据输入的断路器合闸参数，建立能模拟预击穿现象并完成合闸时间温度补偿和操作电压补偿的断路器模型；b3)、根据输入的环境温度参数，计算温度传感器输出电流It；c3)、计算试验电压信号Ua(t)以及三相电流Ia(t)、Ib(t)、Ic(t)的时间序列，并将其送到对应D/A转换单元；d3)、接受来自工控机的“合闸”指令，并通过第五光电隔离(5)、第五继电器(5)将命令送至被试的选相合闸控制器；e3)、接受来自第六光电隔离(6)的合A、合B、合C的命令；f3)、接收来自第一光电隔离(1)、第二光电隔离(2)、第三光电隔离(3)、第四光电隔离(4)的瞬时值采样信号，并将采样值上送至工控机；还具有第一A/D转换(1)、第一低通滤波器(1)、第一电压放大器(1)接收来自DSP5402板的数字量形式输出电压Uck(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟电压，放大并输出；第一电压转换(1)、第一A/D采样(1)、第一光电隔离(1)将检测的电压信号Uck(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第二A/D转换(2)、第二低通滤波器(2)、第二电流放大器(2)接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ia(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出；第二电流/电压转换(2)、第二A/D采样(2)、第二光电隔离(2)将检测的电流信号Ia(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第三A/D转换(3)、第三低通滤波器(3)、第三电流放大器(3)接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ib(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出；第三电流/电压转换(3)、第三A/D采样(3)、第三光电隔离(3)将检测的电流信号Ib(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第四A/D转换(4)、第四低通滤波器(4)、第四电流放大器(4)接收来自DSP5402板的数字量形式输出电流Ic(t)的时间序列，将其转换成随时间变化的模拟量电流，放大并输出；第四电流/电压转换(4)、第四A/D采样(4)、第四光电隔离(4)将检测的电流信号Ic(t)转变成最大幅值为5V的电压信号，将模拟量转换成数字量，经光电隔离后送到DSP5402板；第五光电隔离(5)、第五继电器(5)接收来自DSP5402板的“合闸”命令，经光电隔离后送到被试的选相合闸控制器；第六光电隔离(6)接收来自被试选相合闸控制器的“合A、合B、合C”命令，经光电隔离后送到DSP5402板；第七D/A转换(7)、第七电压放大器(7)接收来自DSP5402板的控制命令，输出试验用操作电压；第八D/A转换(8)、第八电压/电流转换(8)接收来自DSP5402板的数字量信号，转换成与试验温度对应的温度传感器电流。2.根据权利要求1所述选相合闸测试仪，其特征是所述al中的断路器模型为thz=thj+Atbw+Atby,式中，thz为断路器的实际合闸时间；thj为模型断路器参考合闸时间，它是用基准条件即环境温度T为20°C，操作电压为断路器额定值时实测所得断路器合闸时间；Atbw当断路器工作环境温度偏离基准温度时，需补偿的合闸时间；Atby当断路器操作电压偏离基准电压时，需补偿的合闸时间；其中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(1)式中tl在实际温度点附近靠近基准温度点的实测数据点温度；t2在实际温度点附近远离基准温度点的实测数据点温度；Atl与T1对应的合闸时间补偿值；At2与T2对应的合闸时间补偿值；T断路器实际工作环境温度；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(2)式中Uczl在实际操作电压值附近靠近额定操作电压的实测数据点电压；Ucz2在实际操作电压值附近远离额定操作电压的实测数据点电压；Atl与Uczl对应的合闸时间补偿值；At2与Ucz2对应的合闸时间补偿值；Ucz:断路器实际操作电压；所述DSP5402板的C3中按下式计算试验电压信号Ua(t)和三相电流Ia(t)、Ib(t)、Ic(t)的时间序列<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中Um、Im分别是试验电压有效值、试验电流有效值，单位V，A；tjca、tjcb、tjcc由下述公式(3)确定的自最近的电压过零点开始的A相断路器、B相断路器、C相断路器发生预击穿的时刻，单位秒；工频电信号角频率、弧度；31常数，31=3.14159；t函数的时间变量；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(3)式中thz实际环境温度、操作电压下，断路器合闸时间；t时间参数。断路器动触头开始运动的时刻设定为“t=0”，t的取值范围为0-thz，单位秒；e断路器接到合闸命令时刻，动、静触头承受工频电压的相位角；w正弦电压的角频率。w=2X3.14159Xf，f=50Hz；Um断路器动静触头间电压有效值，单位kV；v动触头运动速度，单位m/s；Ed断路器内FS6气体绝缘强度，单位kV/m；tjc断路器发生预击穿的时刻。3.—种如权利要求1所述选相合闸测试仪，用于对选相合闸控制器进行学习训练的方法，其特征是按以下步骤进行a)、将待进行训练的选相合间控制器经连线与本测试仪连接；b)、通过笔记本电脑输入断路器模型的参考合闸时间，温度补偿曲线以及操作电压补偿曲线，通过笔记本电脑输入试验参数试验电压Uck以及三相电流Ia、Ib、Ic，并将上述数据下载到工控机；c)、对选相合间控制器施加试验电压；d)、试验人员通过笔记本电脑发出“合闸”命令；e)、接收选相合闸控制器发出的“合A、合B或合C”的命令；f)、利用上述公式(3)确定预击穿发生时刻，预击穿后，输出三相电流la、lb、Ic的值；g)、记录并显示Uck、la、lb和Ic的波形；h)、若预击穿时刻不满足要求，则返回C步，重新施加试验电压；若预击穿时刻满足要求，则结束学习训练过程。4.一种如权利要求1所述选相合间测试仪，用于对选相合间控制器进行检测的方法，其特征是按以下步骤进行a)、将待进行训练的选相合间控制器经连线与本测试仪连接；b)、通过笔记本电脑输入断路器模型的参考合闸时间，深度补偿曲线以及操作电压补偿曲线，通过笔记本电脑输入试验参数试验电压Uck以及三相电流Ia、Ib、Ic，并将上述数据下载到工控机；c)、对选相合间控制器施加试验电压；d)、试验人员通过笔记本电脑发出“合闸”命令；e)、接收选相合闸控制器发出的合A、合B或合C的命令；f)、利用上述公式(3)确定预击穿发生时刻，预击穿后，输出三相电流la、lb、Ic的值；g)、记录并显示Uck、la、lb和Ic的波形；h)、判断选相合闸控制器是否满足要求；i)、结束检测。全文摘要一种带有断路器预击穿模型的选相合闸测试仪，主要由笔记本电脑、工控机以及DSP5402板组成。本发明提出了用于对选相合闸控制器进行测试的断路器模型，它能模拟断路器合闸过程及断口预击穿现象，模拟温度变化和电压变压对断路器合闸时间的影响。本发明选相合闸测试仪可以用做选相合闸模拟器的辅助学习工具，使其完成了预学习过程，使其在第一次正式使用时就满足设计要求，避免对无功补偿电容器造成涌流冲击，同时，本发明还用于选相合闸控制器的性能检测。文档编号G01R31/327GK101825672SQ201010171528公开日2010年9月8日申请日期2010年5月13日优先权日2010年5月13日发明者刘明忠,向前,甄威,陈向宜申请人:四川电力试验研究院
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