直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法与流程

1.本发明属于短路接通与分断试验技术领域，尤其涉及一种直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法。


背景技术：

2.交流电路功率因数是短路接通与分断能力试验重要的电参数之一，对交流电器的开断性能有直接影响。
3.现有交流电器短路接通与分断能力试验功率因数测试采用相角差法、低电压推测法、直流分量法，前两种方法都具有较大缺点，不能准确测试交流电器短路接通与分断能力试验时线路的功率因数。
4.相角差法人工通过作图得到电压与电流的相角、测试精度低、结果偏差大。
5.低电压推测法未考虑电网和变压器阻抗，测试结果和短路接通与分断能力试验实际线路存在较大偏差，测试精度低。
6.直流分量法测试得到的是全电路功率因数，适用于试验过程直流分量较大的场合，一般测试线路功率因数较低(不大于0.3)。
7.矿用防爆型低压交流馈电开关短路接通与分断能力试验功率因数在0.25～0.3之间，适合采用直流分量法对试验线路的功率因数进行测试。
8.针对上述现有技术，本领域技术人员有必要进行研发和改进。


技术实现要素：

9.针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法。其目的是为了实现矿用防爆型低压交流馈电开关短路接通与分断能力试验功率因数测试，提高功率因数测试精度，提升矿用防爆型低压交流馈电开关检验效率和科技水平的发明目的。
10.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
11.直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法，是利用直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统来实现,所述测试系统是由触摸屏与通讯模块相连接，通讯模块、电源模块、复位模块、时钟模块、晶振模块的一端分别与pic相连接；pic的另一端通过电磁继电器组与矿用防爆型低压交流馈电开关相连接；三相线电压互感器和三相相电压互感器的一端分别与矿用防爆型低压交流馈电开关相连接，三相线电压互感器和三相相电压互感器的另一端分别与信号处理模块相连接，信号处理模块的另一端与pic相连接；三相电流互感器的一端与矿用防爆型低压交流馈电开关相连接，三相电流互感器的另一端与信号积分转换模块相连接，信号积分转换模块的另一端与pic相连接。
12.更进一步的，所述触摸屏的信号输出端与通讯模块的信号输入端相连接，通讯模块、电源模块、复位模块、时钟模块、晶振模块的信号输出端分别与pic通讯信号接线端子、电源接线端子、复位信号接线端子、时钟信号输入端子、晶振信号输入端子相连接。
13.更进一步的，所述pic的控制信号输出端与电磁继电器组控制信号输入端相连接，电磁继电器组的控制信号输出端与矿用防爆型低压交流馈电开关远程控制信号输入端相连接。
14.更进一步的，所述三相线电压互感器的信号测试端与矿用防爆型低压交流馈电开关的线电压测试部位相连接，三相相电压互感器的信号测试端与矿用防爆型低压交流馈电开关的相电压测试部位相连接，三相线电压互感器、三相相电压互感器的信号输出端分别与信号处理模块的信号输入端相连接，信号处理模块的信号输出端与pic的相电压、线电压信号输入端相连接。
15.更进一步的，所述三相电流互感器的信号测试端与矿用防爆型低压交流馈电开关的电流测试部位相连接，三相电流互感器的信号输出端与信号积分转换模块的信号输入端相连接，信号积分转换模块的信号输出端与pic的电流信号输入端相连接。
16.更进一步的，所述复位模块由电源vcc、接地端子gnd、电压监测芯片tcm809l、限流电阻r1组成；其中，所述电源vcc、接地端子gnd分别与电压监测芯片tcm809l接线端子
①
、电压监测芯片tcm809l接线端子
②
相连接，电压监测芯片tcm809l接线端子
①
与电阻r1的一端相连接，电阻r1的另一端与pic复位信号接线端子相连接；复位模块为直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统提供外部复位信号。
17.更进一步的，所述时钟模块由电容c1、电容c2、接地端子gnd1、晶振y1组成；其中，所述接地端子gnd1分别与电容c1的一端、电容c2的一端、pic时钟信号输入端子
②
相连接，电容c1的另一端与晶振y1的一端、pic时钟信号输入端子
①
相连接，电容c2的另一端与晶振y1的另一端相连接；时钟模块为直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统提供时钟信号。
18.直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法，包括以下步骤：
19.步骤1.通过测试得到矿用防爆型低压交流馈电开关电流曲线；
20.步骤2.利用得到的电流曲线进行计算，得到短路接通与分断试验的功率因数；
21.步骤3.对矿用防爆型低压交流馈电开关三相功率因数进行分别计算；
22.步骤4.将取得的三相功率因数进行比较，确定异常数据，并提出预警。
23.更进一步的，步骤1所述通过测试得到矿用防爆型低压交流馈电开关电流曲线，是利用直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统测试得到矿用防爆型低压交流馈电开关电流曲线；
24.步骤2所述利用得到的电流曲线进行计算，得到短路接通与分断试验的功率因数；是由pic通过在电流曲线上取两点进行计算得到短路接通与分断试验的功率因数，短路接通与分断试验电流中直流分量衰减规律为指数变化，公式为：
25.ia＝i
ap
e-t/t
ꢀꢀꢀ
(1)
26.式中，ia为a相直流电流，i
ap
为a相直流电流的初始值，t为全电路的时间常数，t为短路接通与分断时间；
27.在a相直流电流曲线中取时间tm和tn两点，对应的直流电流为im和in，则：
[0028][0029]
[0030]
公式(2)、(3)计算得到时间常数为：
[0031][0032]
则，功率因数为：
[0033][0034]
步骤3所述对矿用防爆型低压交流馈电开关三相功率因数进行分别计算，，是利用直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统对矿用防爆型低压交流馈电开关的a、b、c三相功率因数进行分别计算，得到a、b、c三相的功率因数后进行计算求得平均值，计算公式如下：
[0035][0036]
矿用防爆型低压交流馈电开关的a、b、c三相负载阻抗和线路阻抗基本一致，所以三相功率因数偏差较小；
[0037]
步骤4所述将取得的矿用防爆型低压交流馈电开关三相功率因数进行比较，确定异常数据，并提出预警，是利用计算得到的功率因数值与a、b、c三相的功率因数值进行比较，如果任何一相的差值如大于功率因数的15％，则认为该相功率因数为异常数据，需要重新测试，并提出预警。
[0038]
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法的步骤。
[0039]
本发明具有以下有益效果及优点：
[0040]
本发明提出了一种直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法，利用矿山防爆电器通断能力检验系统与寿命评估技术，提高了检验过程功率因数、燃弧时间等参数测试精度，保证隔离开关分断与试验电流的同步性，缩短检验周期，节约电力资源，提升了矿山防爆电器通断能力检验水平，为矿山防爆电器运行过程状态评估提供新思路，促进检测检验和矿山防爆电器领域持续健康发展。
附图说明
[0041]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0042]
图1是本发明直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统结构简图；
[0043]
图2是本发明复位模块电路图；
[0044]
图3是本发明时钟模块电路图；
[0045]
图4是本发明直流分量短路接通与分断试验电流曲线。
[0046]
图中：
[0047]
触摸屏1、通讯模块2、电源模块3、复位模块4、时钟模块5、晶振模块6、pic7、电磁继电器组8、矿用防爆型低压交流馈电开关9、信号处理模块10、三相线电压互感器11、信号积
分转换模块12、三相电流互感器13、三相相电压互感器14。
具体实施方式
[0048]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0049]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0050]
下面参照图1-图4描述本发明一些实施例的技术方案。
[0051]
实施例1
[0052]
本发明提供了一个实施例，是一种直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法，是利用一种直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统来实现，如图1所示，图1是本发明直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统结构简图。
[0053]
所述直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统主要包括：触摸屏1、通讯模块2、电源模块3、复位模块4、时钟模块5、晶振模块6、pic7、电磁继电器组8、矿用防爆型低压交流馈电开关9、信号处理模块10、三相线电压互感器11、信号积分转换模块12、三相电流互感器13、三相相电压互感器14组成。
[0054]
其中，所述触摸屏1的信号输出端与通讯模块2的信号输入端相连接，通讯模块2、电源模块3、复位模块4、时钟模块5、晶振模块6的信号输出端分别与pic7通讯信号接线端子、电源接线端子、复位信号接线端子、时钟信号输入端子、晶振信号输入端子相连接。其中，所述时钟信号输入端子包括时钟信号输入端子
①
和时钟信号输入端子
②
。
[0055]
所述pic7的控制信号输出端与电磁继电器组8控制信号输入端相连接，电磁继电器组8的控制信号输出端与矿用防爆型低压交流馈电开关9远程控制信号输入端相连接。
[0056]
所述三相线电压互感器11的信号测试端与矿用防爆型低压交流馈电开关9的线电压测试部位相连接，三相相电压互感器14的信号测试端与矿用防爆型低压交流馈电开关9的相电压测试部位相连接，三相线电压互感器11、三相相电压互感器14的信号输出端分别与信号处理模块10的信号输入端相连接，信号处理模块10的信号输出端与pic7的相电压、线电压信号输入端相连接。
[0057]
所述三相电流互感器13的信号测试端与矿用防爆型低压交流馈电开关9的电流测试部位相连接，三相电流互感器13的信号输出端与信号积分转换模块12的信号输入端相连接，信号积分转换模块12的信号输出端与pic7的电流信号输入端相连接。
[0058]
如图2所示，图2是本发明复位模块电路图。所述复位模块4由电源vcc、接地端子gnd、电压监测芯片tcm809l、限流电阻r1组成。其中，所述电源vcc、接地端子gnd分别与电压监测芯片tcm809l接线端子
①
、电压监测芯片tcm809l接线端子
②
相连接，电压监测芯片tcm809l接线端子
①
与电阻r1的一端相连接，电阻r1的另一端与pic7复位信号接线端子相连接。复位模块4为直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统提供外部复位信号。
[0059]
如图3所示，图3是本发明时钟模块电路图。本发明所述时钟模块5由电容c1、电容
c2、接地端子gnd1、晶振y1组成。其中，所述接地端子gnd1分别与电容c1的一端、电容c2的一端、pic7时钟信号输入端子
②
相连接，电容c1的另一端与晶振y1的一端、pic7时钟信号输入端子
①
相连接，电容c2的另一端与晶振y1的另一端相连接。时钟模块5为直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统提供时钟信号。
[0060]
实施例2
[0061]
本发明又提供了一个实施例，是一种直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法，包括以下步骤：
[0062]
步骤1.通过测试得到矿用防爆型低压交流馈电开关电流曲线；
[0063]
具体实施时，利用直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统测试得到矿用防爆型低压交流馈电开关9电流曲线，如图4所示，图4是本发明直流分量短路接通与分断试验电流曲线。
[0064]
步骤2.利用得到的电流曲线进行计算，得到短路接通与分断试验的功率因数；
[0065]
本实施例以a相为例进行说明，pic7通过在电流曲线上取两点进行计算得到短路接通与分断试验的功率因数，短路接通与分断试验电流中直流分量衰减规律为指数变化，公式为：
[0066]
ia＝i
ap
e-t/t
ꢀꢀꢀ
(1)
[0067]
式中，ia为a相直流电流，i
ap
为a相直流电流的初始值，t为全电路的时间常数，t为短路接通与分断时间。
[0068]
在a相直流电流曲线中取时间tm和tn两点，对应的直流电流为im和in，则：
[0069][0070][0071]
公式(2)、(3)计算得到时间常数为：
[0072][0073]
则，功率因数为：
[0074][0075]
步骤3.对矿用防爆型低压交流馈电开关三相功率因数进行分别计算；
[0076]
利用直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试系统对矿用防爆型低压交流馈电开关9的a、b、c三相功率因数进行分别计算，得到a、b、c三相的功率因数后进行计算求得平均值，计算公式如下：
[0077][0078]
矿用防爆型低压交流馈电开关9的a、b、c三相负载阻抗和线路阻抗基本一致，所以三相功率因数偏差较小。
[0079]
步骤4.将取得的矿用防爆型低压交流馈电开关三相功率因数进行比较，确定异常数据，并提出预警。
[0080]
为了确保矿用防爆型低压交流馈电开关9的a、b、c三相功率因数测试精度和保证测试结果的可靠性，提出了偏差比较法功率因数验证技术。利用计算得到功率因数值与a、b、c三相的功率因数值进行比较，如果任何一相的差值如大于功率因数的15％，则认为该相功率因数为异常数据，需要重新测试。
[0081]
实施例3
[0082]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1或2所述的直流分量短路接通与分断试验全电路功率因数测试方法的步骤。
[0083]
在本发明中，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0084]
本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
[0085]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0086]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0087]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0088]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0089]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0090]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然
可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。