電氣設備導電回路多觸指接觸狀態檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種電氣設備導電回路多觸指接觸狀態檢測方法，屬于電氣設備高壓試驗方法。大容量高電壓電容充電，使用真空接觸器對電容器放電過程進行控制保證放電過程的穩定性，以經過反復實驗確定的數學極數計算邏輯分離電阻數據，信息處理模塊將這些信息高速處理，在屏幕上顯示電壓、電流、電阻變化全過程波形，供試驗人員診斷，裝置提供軟件根據工作需要對記錄的信息做進一步分析處理。優點在于：把大電流沖擊試驗方法應用于設備制造商出廠的例行試驗、設備交接試驗、例行試驗，沖擊試驗設備實現了便攜化、小型化，利用接觸電阻在瞬時沖擊電流作用下的收縮電阻變化導致的接觸電阻上電壓變化判斷觸指接觸狀態。
【專利說明】電氣設備導電回路多觸指接觸狀態檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電氣設備高壓試驗方法。
【背景技術】
[0002]為向用戶提供安全可靠的電力能源，近年來在電力設備上大量采用GIS組合電器，由于電器設備采用封閉結構，絕緣介質采用SF6，開關、隔離開關、母線連接等采用多觸指結構。電力設備導電回路電阻測試出廠例行試驗、交接試驗、預防性試驗采用直流壓降法，測試電流不小于100A。新技術新材料使用，提高了設備的絕緣水平，但制造、安裝過程中存在的多觸指結構導電回路接觸不良事故時有發生，成為GIS、開關等多觸指結構導電回路運行中故障的頻發故障，GIS、開關等電力設備損壞，修復費用高，事故處理時間長，嚴重影響供電可靠性。
[0003]對多觸指結構的GIS、開關等觸指接觸不良故障案例檢查、分析，采用目前使用的直流壓降法測試，即使嚴重接觸不良缺陷也不能檢查出，設備帶缺陷投入運行，是造成設備事故的原因。使用目前測試試驗可提供的最大電流500A進行GIS、開關、母線連接等多觸指結構回路電阻測試，預設置的單一觸指接觸且接觸壓力不足的嚴重接觸不良缺陷仍然無法檢出。目前國內外沒有測試方法和裝置能檢出多觸指結構的導電回路接觸不良缺陷。
[0004]將試驗電流增大至設備設計的額定電流并延長試驗時間檢查、認定GIS、開關、母線連接等多觸指結構的導電回路接觸狀態，是開關設備設計(型式)的項目，試驗裝置極為笨重，設備制造企業出廠例行試驗、交接性試驗、預防性試驗中采用不可能實現。
[0005]雖然直流壓降法測量回路電阻標準已執行多年，但對多觸指接觸的導電回路接觸狀態進行檢測并依據現行標準診斷缺陷被實踐證明不可信。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種電氣設備導電回路多觸指接觸狀態檢測方法，以解決多觸指導電回路接觸狀態檢測不能準確判斷的問題。
[0007]本發明采取的技術方案是:包括下列步驟:
(一)由測試人員按工程需要設置控制方式、試驗電壓值設定，啟動測量程序，
(二)系統按設定值對電容器充電，同時監控測試系統電壓，當達到設定值后真空接觸器動作對試品放電，
(三)真空接觸器抑制接觸器吸合及斷開產生的強電磁干擾，電流降至零時接觸器打開，裝置輸出試驗電壓、試品端電壓、試品電流信號送至采集卡進行模數轉換后傳輸至計算機，
(四)由計算機整理去除無效數據，對數據進行濾波降噪處理，處理后的數據進行試驗端電壓、電流分析，程序按設計的數學模型計算試品電阻，試品電壓、電流及電阻數值以曲線形式顯示在計算機屏幕，計算機存儲測量數據；
對所采集處理后的數據進行全方位多級降噪處理，利用數學模型計算剔出被測回路的電感、電容影響，得出工程需要和標準要求的純電阻數據；
數學方程建立及計算:
基于暫態電路中電容參數影響與試驗電源頻率的倒數成正比，使用沖擊方法進行電氣導電回路阻抗測量，試驗電源的頻率超過1000kHz，回路電阻的測量范圍不大于IOmQ ,試品容抗與試品電阻相關超過6個數量級，忽略容抗對電阻測量的影響，認定試品測量回路僅有感抗量和電阻量，計算公式簡化為
u = iR + ^,以此公式建立聯立方程，分離電感量和電阻量；
di 應用簡化后的計算公式，對低通濾波處理合適的數據按計算機程序設計的采樣區間進行微分聯立計算，并認定試品電感數值不變，解析出此微分段的電阻R1 ；
試品試驗電壓、電流施加的全程計算出各微分區間的電阻R1、R2……Rn，按程序設定的加權平均統計邏輯計算出試品回路電阻初值；
對回路電阻初值再進行數字低通濾波后認定試品回路電阻的真值，顯示在計算機屏幕上。
[0008]使計算機在實時電壓、電流、電阻數據曲線顯示界面上設置雙坐標截取任意區間的數據，顯示起點、終點的電壓、電流、電阻瞬時值和區域內的測量回路電阻平均值，供檢測人員對測量過程的各瞬變點、任意區間測量過程中電壓、電流、電阻瞬時值變化進行分析。
[0009]存儲測量過程從沖擊放電開始至電壓衰減為零的全過程電壓、電流、電阻變化數據，供后續的細化分析使用；
根據測試工作步驟繼續進行下一項測量或結束測試退出軟件。
[0010]本發明的優點在于:把大電流沖擊試驗方法應用于設備制造商出廠的例行試驗、設備交接試驗、例行試驗，沖擊試驗設備實現了便攜化、小型化。
[0011]被試電路通入小于型式試驗項目中沖擊試驗的電流，利用接觸電阻在瞬時沖擊電流作用下的收縮電阻變化導致的接觸電阻上電壓變化判斷觸指接觸狀態，克服了交、直流大電流測試方法無法走出型式試驗室的困境。
[0012]在屏幕上顯示電壓、電流、電阻變化全過程波形，缺陷判斷直觀.。
[0013]測試過程全部數據存儲，試驗人員可對測試過程的任一測試點、任意測試區間的測試數據進行實時分析和后續細化分析，測試全過程多觸指接觸狀態變化一目了然。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明流程圖；
圖2是本發明的測量裝置的原理圖；
圖3是本發明測量裝置的接觸器驅動模塊電路原理圖；
圖4是本發明測量裝置的試品端電壓調理模塊電路原理圖；
圖5是本發明測量裝置的電流調理模塊電路原理圖；
圖6是本發明測量裝置的電容電壓調理模塊電路原理圖；
圖7是本發明數學模型及相關數學方程關系式見圖；
DLPF—數字低通濾波，u—施加至試品上的試驗電壓，i一試品通過的試驗電流 un、U12......Un^un2各測試點微分電壓,R0R2......Rn不同微分間距內的試口電阻，L^L2......Ln試品電感，t一微分時間，R’ 一計算電阻初值，R—計算電阻終值DILPLAY—計算機屏眷顯不。
【具體實施方式】
[0015]包括下列步驟:
(一)由測試人員按工程需要設置控制方式、試驗電壓值設定，啟動測量程序，
(二)系統按設定值對電容器充電，同時監控測試系統電壓，當達到設定值后真空接觸器動作對試品放電，
(三)真空接觸器抑制接觸器吸合及斷開產生的強電磁干擾，電流降至零時接觸器打開，裝置輸出試驗電壓、試品端電壓、試品電流信號送至采集卡進行模數轉換后傳輸至計算機，
(四)由計算機整理去除無效數據，對數據進行濾波降噪處理，處理后的數據進行試驗端電壓、電流分析，程序按設計的數學模型計算試品電阻，試品電壓、電流及電阻數值以曲線形式顯示在計算機屏幕，計算機存儲測量數據；
對所采集處理后的數據進行全方位多級降噪處理，利用數學模型計算剔出被測回路的電感、電容影響，得出工程需要和標準要求的純電阻數據，數學模型及相關數學方程關系式見圖7 ；
數學方程建立及計算:
基于暫態電路中電容參數影響與試驗電源頻率的倒數成正比，使用沖擊方法進行電氣導電回路阻抗測量，試驗電源的頻率超過1000kHz，回路電阻的測量范圍不大于IOmQj品容抗與試品電阻相關超過6個數量級，忽略容抗對電阻測量的影響，認定試品測量回路
僅有感抗量和電阻量，計算公式簡化為U=IR+DI/DT，以此公式建立聯立方程，分離電感量和
電阻量；
應用簡化后的計算公式，對低通濾波處理合適的數據按計算機程序設計的采樣區間進行微分聯立計算，并認定試品電感數值不變，解析出此微分段的電阻R1 ；
試品試驗電壓、電流施加的全程計算出各微分區間的電阻R1、R2……Rn，按程序設定的加權平均統計邏輯計算出試品回路電阻初值；
對回路電阻初值再進行數字低通濾波后認定試品回路電阻的真值，顯示在計算機屏幕上。
[0016]使計算機在實時電壓、電流、電阻數據曲線顯示界面上設置雙坐標截取任意區間的數據，顯示起點、終點的電壓、電流、電阻瞬時值和區域內的測量回路電阻平均值，供檢測人員對測量過程的各瞬變點、任意區間測量過程中電壓、電流、電阻瞬時值變化進行分析。
[0017]存儲測量過程從沖擊放電開始至電壓衰減為零的全過程電壓、電流、電阻變化數據，供后續的細化分析使用。
[0018]根據測試工作步驟繼續進行下一項測量或結束測試退出軟件。
[0019]使用者為保存的數據文件自命名，并在文件名增加測量時間以保證測試數據文件保存的不重復，便于使用者分析時查找。
[0020]本裝置由測量裝置及控制計算機兩部分組成，所述測量裝置包括:
繼電器S1經過電阻R1與升壓器T1電連接，該升壓器T1還與高壓硅堆D1、真空接觸器s2、測量線電阻R2、測量線電感L1、測量回路電阻R3、分流器R4順序電連接，在真空接觸器S2和分流器R4間并聯儲能電容C1,繼電器S1通過數據線與計算機6連接，電容電壓調理模塊I分別與儲能電容C1和計算機6連接，電流調理模塊2分別與分流器R4和計算機6連接，接觸器驅動模塊3分別與真空接觸器S2和計算機6連接，測量回路電阻R3還與試品端電壓調理模塊4、數據采集卡5、計算機6順序連接。
[0021]真空接觸器驅動電路按選擇的程序控制電容器的充放電過程控制，真空接觸器被使用在電容器放電過程的回路接通和斷開控制。
[0022]高精度寬量程分流電阻獲取的電流信息轉換成數字信號作為真空接觸器控制信號，經反向緩沖后驅動光耦進行隔離，光耦輸出信號經繼電器驅動芯片驅動中間繼電器，再由中間繼電器驅動真空接觸器。
[0023]真空接觸器控制線圈驅動電源AC220V，工作電壓及電流較大，產生的干擾對數據采集影響較大，嚴重時甚至造成模塊不能正確工作。采用光耦隔離及阻容吸收技術，抑制接觸器吸合及斷開產生的強電磁干擾。
[0024]試品端電壓調理模塊:首先采用精密低噪聲運放構成通濾波及放大電路分別將開關兩端電壓信號調理到合適電平，再由精密低噪聲差分運放組成二階壓控低通濾波電路將兩個電壓信號差分處理，同時再進行濾波及放大，轉換成合適的電平送入采集卡。
[0025]電流調理模塊，使用高精度寬量程電阻分流器獲取電容器放電電流的準確信息。
[0026]系統電壓信號采用精密低噪聲運放構成通濾波及放大電路對系統電壓信號進行調理。
[0027]基于高速采集需要，采集卡速率:500k SPS，采集卡精度:16 BH，模塊采集的信息轉換成數字形式通過標準USB 口輸出至計算機，數據分析處理由計算機完成。
[0028]工作原理:使用單相220V電源作為工作電源，將單電源升壓整流后為大容量高電壓電容充電，使用真空接觸器對電容器放電過程進行控制保證放電過程的穩定性，采用高精度分流電阻做分流器采樣，保證電流信息量的準確性，計算機將這些信息高速處理，在屏幕上顯示電壓、電流、電阻變化全過程波形，供試驗人員診斷。
[0029]測量范圍IOuQ?10 OOOuQ，電容器最大放電電流18 000A，沖擊放電電壓I200V，使用環境:-20°C?45°C。
[0030]對交流試驗電源整流為高電壓大容量電容器充電，使用真空接觸器控制電容器對被測回路放電，瞬時放電最大電流可達18000A。
【權利要求】
1.一種電氣設備導電回路多觸指接觸狀態檢測方法，包括下列步驟: (一)由測試人員按工程需要設置控制方式、試驗電壓值設定，啟動測量程序， (二)系統按設定值對電容器充電，同時監控測試系統電壓，當達到設定值后真空接觸器動作對試品放電， (三)真空接觸器抑制接觸器吸合及斷開產生的強電磁干擾，電流降至零時接觸器打開，裝置輸出試驗電壓、試品端電壓、試品電流信號送至采集卡進行模數轉換后傳輸至計算機， (四)由計算機整理去除無效數據，對數據進行濾波降噪處理，處理后的數據進行試驗端電壓、電流分析，程序按設計的數學模型計算試品電阻，試品電壓、電流及電阻數值以曲線形式顯示在計算機屏幕，計算機存儲測量數據； 對所采集處理后的數據進行全方位多級降噪處理，利用數學模型計算剔出被測回路的電感、電容影響，得出工程需要和標準要求的純電阻數據； 數學方程建立及計算: 基于暫態電路中電容參數影響與試驗電源頻率的倒數成正比，使用沖擊方法進行電氣導電回路阻抗測量，試驗電源的頻率超過1000kHz，回路電阻的測量范圍不大于IOmQ ,試品容抗與試品電阻相關超過6個數量級，忽略容抗對電阻測量的影響，認定試品測量回路僅有感抗量和電阻量，計算公式簡化為
【文檔編號】G01R31/02GK103616636SQ201310699563
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】黃濤, 馮世濤, 王朔, 何平, 杜玉新, 田井武, 梁之林, 白羽, 張益云, 司昌健, 趙春明, 劉赫 申請人:吉林省電力科學研究院有限公司, 國網吉林省電力有限公司電力科學研究院, 國家電網公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
