一种VD4型断路器手车状态检测仪系统的制作方法

本实用新型属于断路器维修领域，具体涉及一种vd4型断路器手车状态检测仪系统。

背景技术：

随着智能电网的高速发展，断路器作为电力系统的重要部分，直接关系到电网运行的安全的稳定，对系统起到控制和保护的作用。

高压断路器辅助开关是连接在断路器操动机构主动杆轴上的低压信号开关，常作为二次控制回路中的分、合闸控制开关以及联锁保护接点。辅助触点电阻检测用于测量断路器手车辅助开关闭合时的电阻，用于判定辅助开关是否有氧化、硫化及开断等原因造成的辅助开关触点电阻过大的问题。当接触电阻引起的焦耳热效应严重时会使触点表面发生融焊，使辅助开关动作受阻碍，此时影响控制和信号回路，对断路器负荷甚至于电网都会造成严重的危害。因此，辅助开关的检测是衡量断路器可靠性的重要指标。断路器二次元件动作的可靠性也直接影响到供电的可靠性，因此在定期检修的过程中对断路器二次元件进行磨合特性测试也显得尤为重要。

传统检查断路器辅助开关是人工利用万用表测量辅助开关各触点回路的导通情况和电阻值，由于开关触点较多，此方法费时费力，而且测量、记录的过程中工作人员的失误或其他因素，导致测量结果并不能真实的反应断路器真实的状态，存在很大的隐患。

陆青峰等开发的系统以触摸屏、plc和变频电源为核心部件、plc自动切换部件所需的电压回路，并通过通信方式来实时调节变频电源的电压输出，对万能式断路器二次回路进行自动特性测试(陆青峰.基于plc的万能式断路器二次回路特性测试系统实现[j].水利水电,2010.(20):47-51)。该系统对各型号框架断路器的电操机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器按出厂检验细则进行自动测试，并判别测试结果是否符合产品技术指标要求。但是，系统没有对断路器辅助开关的触点进行检测或者是接触电阻的测量。

谭展等研发的高压断路器辅助开关检测技术(谭展,柳飞董源等.高压断路器辅助开关检测技术的改进[j].农村电气化,2014.(07))，由单片机、采样/保持电路、定时器和电流模拟信号组成。采用模拟电子技术来分析辅助开关的动作情况，设计出辅助开关检测装置来进行测量。该装置结构复杂、操作不便，现场检修时携带不方便。

因此，亟待需要设计一种结构简单并且便于测量的检测系统，实现对断路器辅助开关进行检测。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种vd4型断路器手车状态检测仪系统，解决现有技术中存在的结构复杂、检测效率低的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种vd4型断路器手车状态检测仪系统，包括电源、触摸屏、可编程逻辑控制器(plc)、可控操作电压源和测试模块。触摸屏为操作显示单元，plc与触摸屏和可控操作电压源均连接，测试模块与plc连接，可控操作电压源和测试模块均通过航空插转接线与断路器航空插头连接。plc接收触摸屏传递的信息，并根据接收到的信息控制可控操作电压源的输出电压和测试模块；输出电压通过航空插转接线施加在断路器的航空插头相应引脚，通过测试模块完成断路器的检测。plc将检测结果反馈给触摸屏，检测结果显示在触摸屏上。

所述vd4型断路器手车状态检测仪系统由外部交流220v电源供电。

触摸屏与plc的rs232接口相连接。触摸屏通过modbus协议传递信息给plc。

可控操作电压源与plc的rs232接口直接相连。plc通过modbus协议通信的方式调节可控操作电压源的输出电压，可调节的电压等级为0～300vdc。

可控操作电压源由输出电压可任意调节、容量足够的itech组成，该电压源输出的功率基本保持不变，调节电流的大小，改变输出电压的等级。

所述测试模块由辅助开关电阻值测量模块和辅助开关可靠性检测模块组成。

辅助开关电阻值测量模块包括主控制器、合闸控制电路、分闸控制电路、信号采集电路、切换开关电路和恒流源产生电路，主控制器与plc的rs485接口连接。主控制器与合闸控制电路、分闸控制电路以及信号采集电路均连接，信号采集电路与切换开关电路连接，切换开关电路通过航空插转接线与断路器手车连接，合闸控制电路通过航空插转接线与断路器手车的合闸线圈连接，分闸控制电路通过航空插转接线与断路器手车的分闸线圈连接。主控制器向合闸控制电路和分闸控制电路发出合、分闸控制命令，通过航空插转接线控制断路器手车的合闸线圈和分闸线圈进行合、分闸动作。恒流源产生电路开始产生恒定的电流，电流流过待测辅助开关触点，并在辅助开关两端产生电压。切换开关电路辅助信号采集电路采集辅助开关两端的电压，信号采集电路将电压模拟量转换为数字量，主控制器采集数字量信号并通过modbus协议上传至触摸屏。其中，主控制器是单片机stc12le5a60s2。信号采集电路是24位高精度采样芯片cs5464，提高了采样精度、增加采集模拟量的准确性。切换开关电路是单片机cd4051，cd4051相当于一个单刀八掷的开关，由输入的三位地址码“a”、“b”、“c”决定开关需要接通的通道。恒流源产生电路采用稳压芯片ht7533产生恒定的电流。

完整的辅助开关电阻值测量过程需要断路器在如下五种情况分别进行检测：a.合闸、已储能状态、试验位置；b.分闸、未储能状态、试验位置；c.合闸、已储能状态、工作位置；d.分闸、未储能状态、工作位置；e.分闸、中间位置。

辅助开关可靠性检测模块包括继电器。

辅助开关可靠性检测模块的工作过程如下：plc输出电压信号经继电器到断路器的航空插头各个插针，再从断路器航空插头的插针经继电器返回plc，逐步检查导通的触点。逐对测试辅助开关的通断情况，并与开关的当前状态比较，判断所有二次线的正确性。当所有的设定点比对结束，系统自动判断检测结果是否正确。若存在错误的线对，系统提示错误的位置及信息。完整的辅助开关可靠性检测过程需要断路器在如下五种情况分别进行检测：a.合闸、已储能状态、试验位置；b.分闸、未储能状态、试验位置；c.合闸、已储能状态、工作位置；d.分闸、未储能状态、工作位置；e.分闸、中间位置。

进一步地，所述vd4型断路器手车状态检测仪系统还设置有磨合特性测试功能。磨合特性测试功能是通过触摸屏设定电压等级和次数，plc接收信息并通过i/o接口控制断路器分合闸执行磨合特性测试，给出测试结果。

磨合特性测试功能的一个完整测试周期包括测试断路器手车的储能、合闸和分闸。设定输出电压和试验次数后，系统会按照设定的流程和次数执行，并给出测试结果。

优选的，磨合特性测试功能的基本操作顺序如下：额定电压下合闸操作5次、额定电压下合分操作5次、最低电压下合分操作5次、最高电压下合分操作5次、额定电压下自动重合闸操作5次、35％额定电压下不分闸操作测试3次、30％额定电压下不合闸操作测试3次、防跳测试1次。

本实用新型提供的断路器手车状态检测仪系统集控制、测试、数据显示、数据处理、图形显示、数据存储为一体，可控制断路器合(分)闸动作，能实现高压断路器辅助开关触点电阻信号同步采集，可将数据保存在触摸屏上，消除了对pc机的依赖。测试结果精度满足要求，界面简洁直观易于操作，系统稳定性好。系统能精确地测试辅助开关的阻值和触点的可靠性，从而为状态检修提供可靠的依据，有着非常广阔的市场前景与研究意义。

附图说明

图1是vd4型断路器手车状态检测仪系统主流程图；

图2是vd4型断路器手车状态检测仪系统基本原理图；

图3是辅助开关电阻值测量模块硬件结构图；

图4是磨合特性测试功能操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明：

如图1所示，vd4型断路器手车状态检测仪系统的主流程如下：系统开机后进行自检，然后在主界面显示当前断路器的合(分)闸、储能以及工作、试验位置状态。然后选择测试模块：辅助开关电阻值测量模块和辅助开关可靠性检测模块，以及磨合特性测试功能，设置试验参数。最后检测结束之后，反馈试验结果，并输出到触摸屏上，供用户查看和存储。

如图2所示，vd4型断路器手车状态检测仪系统的具体构成如下：包括电源、触摸屏、可编程逻辑控制器(plc)、可控操作电压源和测试模块。触摸屏为操作显示单元，plc与触摸屏和可控操作电压源均连接，测试模块与plc连接，可控操作电压源和测试模块均通过航空插转接线与断路器航空插头连接。plc接收触摸屏传递的信息，并根据接收到的信息控制可控操作电压源的输出电压和测试模块；输出电压通过航空插转接线施加在断路器的航空插头相应引脚，通过测试模块完成断路器的检测。plc将检测结果反馈给触摸屏，检测结果显示在触摸屏上。

所述vd4型断路器手车状态检测仪系统由外部交流220v电源供电。

触摸屏与plc的rs232接口相连接。触摸屏通过modbus协议传递信息给plc。

可控操作电压源与plc的rs232接口直接相连。plc通过modbus协议通信的方式调节可控操作电压源的输出电压，可调节的电压等级为0～300vdc。

可控操作电压源由输出电压可任意调节、容量足够的itech组成，该电压源输出的功率基本保持不变，调节电流的大小，改变输出电压的等级。

所述测试模块由辅助开关电阻值测量模块和辅助开关可靠性检测模块组成。

如图3所示，辅助开关电阻值测量模块包括主控制器、合闸控制电路、分闸控制电路、信号采集电路、切换开关电路和恒流源产生电路。主控制器与plc的rs485接口连接，主控制器与合闸控制电路、分闸控制电路以及信号采集电路均连接，信号采集电路与切换开关电路连接，切换开关电路通过航空插转接线与断路器手车连接，合闸控制电路通过航空插转接线与断路器手车的合闸线圈连接，分闸控制电路通过航空插转接线与断路器手车的分闸线圈连接。主控制器向合闸控制电路和分闸控制电路发出合、分闸控制命令，通过航空插转接线控制断路器手车的合闸线圈和分闸线圈进行合、分闸动作。恒流源产生电路开始产生恒定的电流，电流流过待测辅助开关触点，并在辅助开关两端产生电压。切换开关电路辅助信号采集电路采集辅助开关两端的电压，信号采集电路将电压模拟量转换为数字量。主控制器采集数字量信号并通过modbus协议上传至触摸屏。其中，主控制器是单片机stc12le5a60s2。信号采集电路是24位高精度采样芯片cs5464，提高了采样精度、增加采集模拟量的准确性。切换开关电路是单片机cd4051，cd4051相当于一个单刀八掷的开关，由输入的三位地址码“a”、“b”、“c”决定开关需要接通的通道。恒流源产生电路采用稳压芯片ht7533产生恒定的电流。

完整的辅助开关电阻值测量过程需要断路器在如下五种情况分别进行检测：a.合闸、已储能状态、试验位置；b.分闸、未储能状态、试验位置；c.合闸、已储能状态、工作位置；d.分闸、未储能状态、工作位置；e.分闸、中间位置。

辅助开关可靠性检测模块包括继电器。

辅助开关可靠性检测模块的工作过程如下：plc输出电压信号经继电器到断路器的航空插头各个插针，再从断路器航空插头的插针经继电器返回plc，逐步检查导通的触点。逐对测试辅助开关的通断情况，并与开关的当前状态比较，判断所有二次线的正确性。当所有的设定点比对结束，系统自动判断检测结果是否正确。若存在错误的线对，系统提示错误的位置及信息。完整的辅助开关可靠性检测过程需要断路器在如下五种情况分别进行检测：a.合闸、已储能状态、试验位置；b.分闸、未储能状态、试验位置；c.合闸、已储能状态、工作位置；d.分闸、未储能状态、工作位置；e.分闸、中间位置。

进一步地，所述vd4型断路器手车状态检测仪系统还设置有磨合特性测试功能。磨合特性测试功能是通过触摸屏设定电压等级和次数，plc接收信息并通过i/o接口控制断路器分合闸执行磨合特性测试，给出测试结果。

如图4所示，磨合特性测试功能的一个完整测试周期包括测试断路器手车的储能、合闸和分闸。设定输出电压和试验次数后，系统会按照设定的流程和次数执行，并给出测试结果。

优选的，磨合特性测试功能的基本操作顺序如下：额定电压下合闸操作5次、额定电压下合分操作5次、最低电压下合分操作5次、最高电压下合分操作5次、额定电压下自动重合闸操作5次、35％额定电压下不分闸操作测试3次、30％额定电压下不合闸操作测试3次、防跳测试1次。

上面结合实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。