一种费控断路器高、低温脱扣智能测试设备的制作方法

本发明涉及一种断路器脱扣测试装置，尤其是一种费控断路器高、低温脱扣智能测试设备，属于测试装置技术领域。

背景技术：

低压断路器，是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。断路器在合闸过程中的任何时刻，若保护动作接通跳闸回路，断路器能可靠地断开，被称为自由脱扣。带有自由脱扣功能的断路器，可以保证断路器合于短路故障时，能迅速断开，避免扩大事故范围。断路器的脱扣器类型分为过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护脱扣，如负荷、短路、欠压和漏电等。根据我国供电网络智能化的需求，国家电网公司要求供电网络智能化。因此需要供电网络的终端执行机构——费控断路器执行上端信号具备跳闸、合闸脱扣功能。因此低压费控断路器目前的发展趋势是除了具备传统的手动分合闸及过流过载自动脱扣外，还需要具有电动分合闸，以及实现远程控制；尤其是结合电能表，实现欠费自动跳闸断电和充费自动合闸电等脱扣功能，这就对费控断路器提出更高的要求。断路器在合闸过程中的任何时刻，若保护动作接通跳闸回路，断路器能可靠地断开，被称为脱扣。带有脱扣功能的断路器，可以保证断路器合于短路故障时，能迅速断开，避免扩大事故范围。断路器的脱扣器类型分为过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。

为了保证断路器的产品质量，断路器出厂时必须用标准特性试验台对小型断路器在1.13倍额定电流、约定时间的低倍试验电流和1.45倍额定电流、约定时间的高倍试验电流下的时间—电流保护特征进行检测校验，传统的小型断路器标准特性试验台有的通过一个试验电源由次级并联输出各试验单元的试验电流，试验时间的切换由时间继电器控制，有的亦按试验单元设置试验电源，但普遍使用50赫交流低压源，靠大功率晶体管组成推挽输出试验电流。传统的标准特性试验台存在测试功能分散、集成度低、测试系统内部存在不协调的缺陷等问题，故障率较高；由于费控断路器这种内部包括电子、机械结构的特殊性，在高温、低温条件下都会对其脱扣特性有很大影响；同时需要较多的人工干预，很难满足现代费控断路器测试要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种费控断路器高、低温脱扣智能测试设备，解决现有标准特性试验台的高、低温脱扣测试功能分离、测试系统内部存在不协调的缺陷等问题，简化操作步骤。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种费控断路器高、低温脱扣智能测试设备，包括接线柜与控制柜，所述接线柜与控制柜部分相互独立，且通过柜间信号线相连；

所述接线柜包括工位工装夹具、标准试验导线、温度传感器与温度传感导线；所述工位工装夹具设于所述柜体的外表面，用于固定被测断路器；所述标准试验导线与所述柜间信号线相连，用于发送或接收被测断路器的测试信号；所述温度传感器通过温度传感导线与所述柜间信号线相连，用于感知被测断路器的温度，并将温度信息发送至所述控制柜；

所述控制柜包括试验单元、工控电脑、启停按钮与试验电源；

所述试验单元与所述柜间信号线相连，用于提供断路器脱扣测试所需的电学信号；

所述工控电脑与试验单元的通信模块相连，用于发送控制信号至试验单元，或接收试验单元传来的试验数据；

所述启停按钮设置在所述控制柜的外表面，用于将操作者输入的启停指令发送至所述工控电脑；

所述试验电源与所述试验单元相连，用于提供试验单元所需的工作电压或工作电流。

所述接线柜由骨架搭建并支撑，且表面通过面板封闭。

所述控制柜由骨架搭建并支撑，且表面通过面板封闭。

所述控制柜设有触摸屏，且设置在控制柜的外表面，并与工控电脑相连；所述触摸屏提供可通过触摸输入基本设置信息的操作界面，并将基本设置信息传送至所述工控电脑，工控电脑将被测断路器的实时状态通过触摸屏显示。

所述工控电脑内设有可编程控制器PLC。

所述试验单元包括保护开关、升流器、互感器、恒流源、计时仪、电压功耗采集模块、多路温升巡检仪；

所述保护开关设于试验单元的外侧，用于控制整个试验单元电路的通断，防止因测试装置异常导致的试验单元或被测断路器的损坏；

所述升流器并联于保护开关，用于校验电流互感器变比；

所述互感器与升流器的输出端相连，用于量测与保护试验单元；

所述恒流源的第一接口与保护开关相连，第二接口与升流器相连，第三接口与互感器相连，第四接口与计时仪、电压功耗采集模块、多路温升巡检仪相连；所述恒流源用于提供试验单元内各个部件的基础电流；

所述计时仪与恒流源的第四接口相连，用于测试时间的记录；

所述电压功耗采集模块与恒流源的第四接口相连，用于试验过程中被测断路器的功耗的采集；

所述多路温升巡检仪与恒流源的第四接口相连，用于试验过程中被测断路器温度的记录和显示。

所述试验电源由可变频电流源构成，通过所述工控电脑设定档位、时间、倍数，并对试验电源进行校准。

所述工位工装夹具设有压接手柄。

本发明的接线柜采用骨架与面板搭建，提高了设备的结构稳定性。

本发明的控制柜采用骨架与面板搭建，提高了设备的结构稳定性。

本发明设有可编程控制器PLC，PLC上载有PID软件控制程式，以加快测试过程，精准控制测试电压或电流的频率、幅度、相位，有利于提高测试精度。

本发明在控制柜上设有触摸屏，完成测试基本设置和测试状态的实时显示，操作方便，人机交互性较好。

本发明的试验单元具有完成断路器高、低温脱扣测试的通用结构，具有较好的功能拓展性与兼容性。

本发明的试验单元内设有保护开关，自动控制整个试验单元电路的通断，防止因测试装置异常导致的试验单元或被测断路器的损坏。

本发明选用变频电流源作为试验电源，可以根据试验需要选择不同的档位、时间、倍数，有利于提高测试精度、增强本发明的兼容性。

本发明的工位工装夹具设有压接手柄，方便被测断路器的固定与取出。

本发明将接线柜与控制柜相结合，结构简单、操作方便，人机交互性与自动化程度较高，集成高、低温脱扣测试功能于一体：瞬时脱扣性能试验、短路脱扣性能试验、高温脱扣试验、低温脱扣试验等；并支持不同型号断路器的测试，具有提高测试速度与测试精度、保护被测断路器等作用。

附图说明

图1为本发明的接线柜外部结构图；图2为本发明的控制柜外部结构图；图3为本发明所述试验单元的内部结构线路图；

图中：1.接线柜，2. 工位工装夹具，3.绝缘板，4.控制柜，5.触摸屏，6.启停按钮，7.保护开关，8. 升流器，9.互感器，10. 试验单元的输出端，11. 恒流源，12. 计时仪，13. 电压功耗采集模块，14. 多路温升巡检仪，15.通信模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

参照附图1与附图2，本实施例主要由接线柜1与控制柜4组成，接线柜1与控制柜4为两个独立柜体，通过柜间信号线相连；控制柜4将测试信号通过柜间信号线发送至接线柜1，接线柜1将被测断路器的状态信号通过柜间信号线发送至控制柜4。接线柜1与控制柜4的柜体采用铝合金型材骨架搭建并支撑，柜体表面用不锈钢面板封闭。接线部分包括十五个工位工装夹具2、绝缘板3、十五根标准试验导线、十五个温度传感器与十五根温度传感导线；其中绝缘板3设置在接线柜1的外侧面板，工位工装夹具2设于绝缘板3上；标准试验导线设于绝缘板3内，并与柜间信号线相连；工位工装夹具2用于将被测断路器固定在接线柜1上，绝缘板3用于防止接线柜1的漏电，标准试验导线用于将测试信号传输至被测断路器。温度传感器通过温度传感导线与柜间信号线相连，用于感知被测断路器的实时温度。控制部分包括十五个试验单元、工控电脑、触摸屏5、启停按钮6与十个可变频电流源。选定其中一个试验单元的输出端10与柜间信号线相连；工控电脑与试验单元的通信模块15建立连接；启停按钮6设置在控制柜的外侧面板上，并通过启停信号线与工控电脑相连。选定其中一个可变频电流源通过试验电源线与试验单元相连，可变频电流源通过电源指令线与工控电脑相连。触摸屏5设置在控制柜4的外侧面板上，并与工控电脑的人机接口相连。工控电脑内设有可编程控制器PLC，PLC上载有PID软件控制程式，用于控制测试信号的输出。参照附图3，每个试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括保护开关7、升流器8、互感器9、恒流源11、计时仪12、电压功耗采集模块13、多路温升巡检仪14、通信模块15。保护开关7设于试验单元的外侧，用于控制整个试验单元电路的通断，防止因测试装置异常导致的试验单元或被测断路器的损坏。升流器8并联于保护开关7，用于校验电流互感器9变比；互感器9与升流器8的输出端相连，用于量测与保护试验单元。恒流源11的第一接口与保护开关7相连，恒流源11的第二接口与升流器8相连，恒流源11的第三接口与互感器9相连，恒流源11的第四接口与计时仪12、电压功耗采集模块13、多路温升巡检仪14、通信模块15相连。恒流源11用于提供试验单元内各个部件的基础电流；计时仪12用于测试时间的记录；电压功耗采集模块13用于试验过程中被测断路器的功耗的采集；多路温升巡检仪14用于试验过程中被测断路器温度的记录和显示。本实施例中所有的输入输出接口均采用RS-232通信标准。

本发明工作流程如下：首先，将设备放置在温度变化范围为-40℃-85℃的可调高低温交变温箱中。每个工位按照2P开关接线方式，工位之间为并联方式接线，开关两极之间电流采用串联方式。电流采用各极串联方式引入，满足最大1.45倍额定电流的测试；开关采用上下安装，电流出线下端采用底部固定铜触头及银点结构，每极铜触头端头压接部位开口，接入温度传感器。根据被测断路器的规格、型号，调整工位工装夹具2，使得被测断路器恰好放入接线柜1的测试工位并由压接手柄固定。根据被测断路器的规格、型号，选择相应的标准试验导线，并与被测断路器的信号端相连；将温度传感器固定于被测断路器的表面。操作者通过触摸屏5输入试验基本设置信息；根据被测断路器的额定电流和校验倍数，从十个可变频电流源中选出最合适的一个并校准，随后设置试验需要的档位、时间、倍数。工控电脑根据触摸屏5发送过来的基本设置信息自动对内部环境进行相应配置，并设置箱内温度为-40℃，进行断路器低温脱扣测试。操作者按下启停按钮6后，试验开始，启停指令被发送至工控电脑，同时可变频电流源向试验单元输出设定的工作电流；工控电脑向试验单元的通信模块15发送实时控制信息，试验单元向被测断路器发送初始最小测试信号。试验单元内恒流源11的输出接通升流器8，升流器8输出经过互感器9来改变电流大小；互感器9的输出端（二次回路）接通恒流源11的5A电流信号。被测断路器的动作信号通过标准试验导线与柜间信号线至工控电脑，被测断路器的温度信息通过温度传感器感知并发送至多路温升巡检仪14；工控电脑同时将被测断路器的实时状态通过触摸屏5显示。在1.13倍以及1.13倍以下额定电流的激励下，如果被测断路器出现脱扣动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“早跳不合格”，并将测试结果通过触摸屏5输出。在1.13倍至1.45倍之间的额定电流的激励下，如果被测断路器出现脱扣动作信号，则该被测断路器测试合格，工控电脑把当前的测试信号与基本测试信息记录后结束当前测试，并将测试结果通过触摸屏5输出。如果被测断路器未出现脱扣动作信号，则工控电脑向试验单元发送新的控制信息，试验单元向被测断路器发送下一级测试信号（按一定增量加大输出的电流），重复上述步骤，直至被测断路器出现脱扣动作信号。如果试验单元已将测试信号（电流）增加到1.45倍额定电流，被测断路器始终没有出现脱扣动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“晚跳不合格”，并将测试结果通过触摸屏5输出。测试时由于外界因素（如气温等）所造成断路器动作误差时，应根据实际情况对测试结果予以修正。测试结束后，试验台会自动将测试结果保存到数据库中。接着操作者重复本实施例步骤，进行下一个测试。

实施例2：

参照附图1与附图2，本实施例主要由接线柜1与控制柜4组成，接线柜1与控制柜4为两个独立柜体，通过柜间信号线相连；控制柜4将测试信号通过柜间信号线发送至接线柜1，接线柜1将被测断路器的状态信号通过柜间信号线发送至控制柜4。接线柜1与控制柜4的柜体采用铝合金型材骨架搭建并支撑，柜体表面用不锈钢面板封闭。接线部分包括十五个工位工装夹具2、绝缘板3、十五根标准试验导线、十五个温度传感器与十五根温度传感导线；其中绝缘板3设置在接线柜1的外侧面板，工位工装夹具2设于绝缘板3上；标准试验导线设于绝缘板3内，并与柜间信号线相连；工位工装夹具2用于将被测断路器固定在接线柜1上，绝缘板3用于防止接线柜1的漏电，标准试验导线用于将测试信号传输至被测断路器。温度传感器通过温度传感导线与柜间信号线相连，用于感知被测断路器的实时温度。控制部分包括十五个试验单元、工控电脑、触摸屏5、启停按钮6与十个可变频电流源。选定其中一个试验单元的输出端10与柜间信号线相连；工控电脑与试验单元的通信模块15相连；启停按钮6设置在控制柜的外侧面板上，通过启停信号线与工控电脑相连。选定其中一个可变频电流源通过试验电源线与试验单元相连，可变频电流源通过电源指令线与工控电脑相连。触摸屏5设置在控制柜4的外侧面板上，并与工控电脑的人机接口相连。工控电脑内设有数字信号处理器DSP，DSP上载有PID软件控制程式，用于控制测试信号的输出。参照附图3，每个试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括保护开关7、升流器8、互感器9、恒流源11、计时仪12、电压功耗采集模块13、多路温升巡检仪14、通信模块15。保护开关7设于试验单元的外侧，用于控制整个试验单元电路的通断，防止因测试装置异常导致的试验单元或被测断路器的损坏。升流器8并联于保护开关7，用于校验电流互感器9变比；互感器9与升流器8的输出端相连，用于量测与保护试验单元。恒流源11的第一接口与保护开关7相连，恒流源11的第二接口与升流器8相连，恒流源11的第三接口与互感器9相连，恒流源11的第四接口与计时仪12、电压功耗采集模块13、多路温升巡检仪14、通信模块15相连。恒流源11用于提供试验单元内各个部件的基础电流；计时仪12用于测试时间的记录；电压功耗采集模块13用于试验过程中被测断路器的功耗的采集；多路温升巡检仪14用于试验过程中被测断路器温度的记录和显示。本实施例中所有的输入输出接口均采用RS-485通信标准。

本发明工作流程如下：首先，将设备放置在温度变化范围为-40℃-85℃的可调高低温交变温箱中。每个工位按照2P开关接线方式，工位之间为并联方式接线，开关两极之间电流采用串联方式。电流采用各极串联方式引入，满足最大1.45倍额定电流的测试；开关采用上下安装，电流出线下端采用底部固定铜触头及银点结构，每极铜触头端头压接部位开口，接入温度传感器。根据被测断路器的规格、型号，调整工位工装夹具2，使得被测断路器恰好放入接线柜1的测试工位并通过压接手柄固定。根据被测断路器的规格、型号，选择相应的标准试验导线，并与被测断路器的信号端相连；将温度传感器固定于被测断路器的表面。操作者通过触摸屏5输入试验基本设置信息；根据被测断路器的额定电流和校验倍数，从十个可变频电流源中选出最合适的一个并校准，随后设置试验需要的档位、时间、倍数。工控电脑根据触摸屏5发送过来的基本设置信息自动对内部环境进行相应配置，并设置箱内温度为85℃，进行断路器高温脱扣测试。操作者按下启停按钮6后，试验开始，启停指令被发送至工控电脑，同时可变频电流源向试验单元输出设定的工作电流；工控电脑向试验单元的通信模块15发送实时控制信息，试验单元向被测断路器发送初始最小测试信号。试验单元内恒流源11的输出接通升流器8，升流器8输出经过互感器9来改变电流大小；互感器9的输出端（二次回路）接通恒流源11的5A电流信号。被测断路器的动作信号通过标准试验导线与柜间信号线至工控电脑，被测断路器的温度信息通过温度传感器感知并发送至多路温升巡检仪14；工控电脑同时将被测断路器的实时状态通过触摸屏5显示。在1.13倍以及1.13倍以下额定电流的激励下，如果被测断路器出现脱扣动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“早跳不合格”，并将测试结果通过触摸屏5输出。在1.13倍至1.45倍之间的额定电流的激励下，如果被测断路器出现脱扣动作信号，则该被测断路器测试合格，工控电脑把当前的测试信号与基本测试信息记录后结束当前测试，并将测试结果通过触摸屏5输出。如果被测断路器未出现脱扣动作信号，则工控电脑向试验单元发送新的控制信息，试验单元向被测断路器发送下一级测试信号（按一定增量加大输出的电流），重复上述步骤，直至被测断路器出现脱扣动作信号。如果试验单元已将测试信号（电流）增加到1.45倍额定电流，被测断路器始终没有出现脱扣动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“晚跳不合格”，并将测试结果通过触摸屏5输出。测试时由于外界因素（如气温等）所造成断路器动作误差时，应根据实际情况对测试结果予以修正。测试结束后，试验台会自动将测试结果保存到数据库中。接着操作者重复本实施例步骤，进行下一个测试。

实施例3：

参照附图1与附图2，本实施例主要由接线柜1与控制柜4组成，接线柜1与控制柜4为两个独立柜体，通过柜间信号线相连；控制柜4将测试信号通过柜间信号线发送至接线柜1，接线柜1将被测断路器的状态信号通过柜间信号线发送至控制柜4。接线柜1与控制柜4的柜体采用塑料骨架搭建并支撑，柜体表面用木制面板封闭。接线部分包括十五个工位工装夹具2、十五根标准试验导线、十五个温度传感器与十五根温度传感导线；其中工位工装夹具2设置在接线柜1的外侧面板，标准试验导线与柜间信号线相连；工位工装夹具2用于将被测断路器固定在接线柜1上，标准试验导线用于将测试信号传输至被测断路器。温度传感器通过温度传感导线与柜间信号线相连，用于感知被测断路器的实时温度。控制部分包括十五个试验单元、工控电脑、触摸屏5、启停按钮6与十个可变频电流源。选定其中一个试验单元的输出端10与柜间信号线相连；工控电脑与试验单元的通信模块15建立连接；启停按钮6设置在控制柜的外侧面板上，并通过启停信号线与工控电脑相连。选定其中一个可变频电流源通过试验电源线与试验单元相连，可变频电流源通过电源指令线与工控电脑相连。触摸屏5设置在控制柜4的外侧面板上，并与工控电脑的人机接口相连。工控电脑内设有可编程控制器PLC，PLC上载有PID软件控制程式，用于控制测试信号的输出。参照附图3，每个试验单元由电学器件及其连接导线构成，包括保护开关7、升流器8、互感器9、恒流源11、计时仪12、电压功耗采集模块13、多路温升巡检仪14、通信模块15。保护开关7设于试验单元的外侧，用于控制整个试验单元电路的通断，防止因测试装置异常导致的试验单元或被测断路器的损坏。升流器8并联于保护开关7，用于校验电流互感器9变比；互感器9与升流器8的输出端相连，用于量测与保护试验单元。恒流源11的第一接口与保护开关7相连，恒流源11的第二接口与升流器8相连，恒流源11的第三接口与互感器9相连，恒流源11的第四接口与计时仪12、电压功耗采集模块13、多路温升巡检仪14、通信模块15相连。恒流源11用于提供试验单元内各个部件的基础电流；计时仪12用于测试时间的记录；电压功耗采集模块13用于试验过程中被测断路器的功耗的采集；多路温升巡检仪14用于试验过程中被测断路器温度的记录和显示。本实施例中所有的输入输出接口均采用RS-232通信标准。

本发明工作流程如下：首先，将设备放置在温度变化范围为-40℃-85℃的可调高低温交变温箱中。每个工位按照2P开关接线方式，工位之间为并联方式接线，开关两极之间电流采用串联方式。电流采用各极串联方式引入，满足最大1.45倍额定电流的测试；开关采用上下安装，电流出线下端采用底部固定铜触头及银点结构，每极铜触头端头压接部位开口，接入温度传感器。根据被测断路器的规格、型号，调整工位工装夹具2，使得被测断路器恰好放入接线柜1的测试工位并由压接手柄固定。根据被测断路器的规格、型号，选择相应的标准试验导线，并与被测断路器的信号端相连；将温度传感器固定于被测断路器的表面。操作者通过触摸屏5输入试验基本设置信息；根据被测断路器的额定电流和校验倍数，从十个可变频电流源中选出最合适的一个并校准，随后设置试验需要的档位、时间、倍数。工控电脑根据触摸屏5发送过来的基本设置信息自动对内部环境进行相应配置，并设置箱内温度为25℃，进行断路器常温脱扣测试。操作者按下启停按钮6后，试验开始，启停指令被发送至工控电脑，同时可变频电流源向试验单元输出设定的工作电流；工控电脑向试验单元的通信模块15发送实时控制信息，试验单元向被测断路器发送初始最小测试信号。试验单元内恒流源11的输出接通升流器8，升流器8输出经过互感器9来改变电流大小；互感器9的输出端（二次回路）接通恒流源11的5A电流信号。被测断路器的动作信号通过标准试验导线与柜间信号线至工控电脑，被测断路器的温度信息通过温度传感器感知并发送至多路温升巡检仪14；工控电脑同时将被测断路器的实时状态通过触摸屏5显示。在1.13倍以及1.13倍以下额定电流的激励下，如果被测断路器出现脱扣动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“早跳不合格”，并将测试结果通过触摸屏5输出。在1.13倍至1.45倍之间的额定电流的激励下，如果被测断路器出现脱扣动作信号，则该被测断路器测试合格，工控电脑把当前的测试信号与基本测试信息记录后结束当前测试，并将测试结果通过触摸屏5输出。如果被测断路器未出现脱扣动作信号，则工控电脑向试验单元发送新的控制信息，试验单元向被测断路器发送下一级测试信号（按一定增量加大输出的电流），重复上述步骤，直至被测断路器出现脱扣动作信号。如果试验单元已将测试信号（电流）增加到1.45倍额定电流，被测断路器始终没有出现脱扣动作信号，则结束当前测试，记录该被测断路器“晚跳不合格”，并将测试结果通过触摸屏5输出。测试时由于外界因素（如气温等）所造成断路器动作误差时，应根据实际情况对测试结果予以修正。接着操作者重复本实施例步骤，进行下一个测试。

本发明的技术效果在于：通过预先设定，工控电脑采用可编程控制器PLC与PID软件控制程式，显著提高了测试速率；设有多个工位工装夹具，接线柜采用整套独立隔离电源，有效支持不同规格、型号断路器的同时测试工作；设置温度传感器与多路温升巡检仪，准确监控被测样品的实时温度；设置多个试验单元，同时完成断路器多种脱扣测试；设有多个变频电流源，可以根据试验需要选择不同的档位、时间、倍数，有利于提高脱扣测试精度、增强本发明的兼容性。本发明特别适用于自动费控断路器的脱扣测试，具有结构合理、精度好、低成本、效率高等优点，市场广阔，有良好的经济和社会效益。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。