專利名稱：斷路器測試設備及其控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種斷路器控制系統和一種斷路器測試設備，具體的說，其涉及 對斷路器操作機構使用的脫扣器進行機械和電氣試驗的控制系統和使用這種控制系統的 測試設備。
背景技術：
眾所周知，電力系統中需要使用大量的斷路器，通過斷路器對負荷電流、過載電流 以及短路電流的分斷或關合，從而實現對輸變電線路、電容器組和變壓器等電氣設備的控 制和保護。因此，斷路器是電力系統中的關鍵設備之一。通常，斷路器設備可以分為操作機構及斷路器本體兩部分。操作機構又分為電氣 部件和機械部件。操作機構的電氣部件先接收變電站主控室的合閘/分閘操作信號，通過 自身的二次回路啟動合閘/分閘脫扣器，脫扣器則啟動操作機構的機械部件，輸出斷路器 合閘/分閘需要的操作功。常見的脫扣器包括電氣部分(如線圈)和機械傳動部分。線圈接收操作信號，帶 電后產生電動勢以推動機械傳動部分。對線圈，需要測量其電阻、電感以及動作電壓范圍等 參數。另外，對于脫扣器的機械傳動部分，需要測試其動作的可靠性及靈敏性。在現有的生產過程中，沒有專門用于脫扣器的測試設備。對脫扣器的機械傳動部 分的測試一般由操作人員在裝配時通過手工完成。這種手工進行的測試僅依靠測試者的感 覺(松或緊)來判斷機械傳動部分的動作的可靠性和靈敏性。可以理解，這種手動測試的 精確度非常不可靠。由于脫扣器的線圈需要與電路連接才能進行測試，所以對于脫扣器的線圈的測 量，通常是在完成操作機構的裝配后，等到出廠試驗的環節才來進行。因此，一旦在測試過 程中出現線圈電阻、電感不合格或者動作電壓范圍不合格的情況，就需要在操作機構上拆 卸脫扣器并進行更換，這使得整個測試過程浪費了大量時間和精力。此外，出廠試驗僅能對 上述參數的極限值進行測試，即僅為幾個數值點的測試，因此具有很大的局限性。而在實際 的應用中，需要通過對不同電氣參數，以連續的數值進行多次測試，以全面地反映線圈的性 能。此外，由于目前具有很多不同類型的脫扣器，例如合閘脫扣器、分閘脫扣器等，而 各種脫扣器所具有的結構和尺寸都有所不同，各種脫扣器具有的線圈數量也不相同。不同 種類的操作機構設置有上述不同種類的脫扣器。甚至在同種操作機構中，為了產生不同的 電動勢，針對不同電壓等級斷路器時所配用的線圈也是不相同的。所以針對各種類型的脫 扣器的測試工作具有一定的差別。因此，就需要有一種對脫扣器的線圈和機械部分進行綜合測試的測試設備，這種 測試設備可以針對多種不同尺寸、不同結構的脫扣器進行半自動或自動測試。
實用新型內容針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型的目的之一是提供一種斷路器測試控制系統，用于對斷路器的脫扣器部分(包括電氣部分和機械部分)進行測試。本實用新型的另一個目的是提供一種斷路器測試設備，其利用上述控制系統，來 對不同類型的斷路器脫扣器部分進行電氣和機械測試。根據本實用新型的一個方面，提供一種斷路器測試控制系統，包括人機界面，用 于接受指令并輸出結果；測試操作單元，用于執行指令；輸入輸出控制單元，用于連接人機 界面和測試操作單元并傳遞指令；中央控制單元，即CPU，存儲測試參數并與輸入輸出控制 單元相連。為了保證控制系統的完整性和可操作性，通信單元、傳感器、開關按鈕和鍵盤、指 示燈也是必要的組成部分。根據本實用新型的一個方面，提供一種斷路器測試設備，包括上述的測試系統， 用于完成測試功能。為了固定被測試的設備，可拆卸的夾具也是必要的組成部分。此種斷路器測設控制系統及測設設備，在現有技術的基礎上，整合了不同的模塊，實現了對斷路器的脫扣器部分的測試功能，可以極大地提高測試的精度。
附圖1為本實用新型提出的測試設備控制系統的示意性框圖。
具體實施方式
為了解決現有技術中存在的問題，并實現對不同類型的脫扣器進行測試的目的， 本實用新型所提出的控制系統包括下面的單元輸入輸出控制單元19、多種測試操作單元 (如電阻電容電感測試儀20、伺服電缸控制器21、伺服液壓控制器22、線性直流穩壓電源23 等)、輸入輸出設備(如開關按鈕14、指示燈15、汽缸16等)、通信單元18，CPU單元17、人機 界面11等。按照不同測試目的的需要，操作人員可以在上述控制系統中添加相應功能的測 試操作單元以及各種輸入輸出單元，包括但不限于下列人機界面11、工業控制計算機12、 鍵盤13、機械針式打標機24、伺服電動缸25、力傳感器26、液壓伺服閥27以及動作器28。該控制系統的一種典型操作過程為將用戶通過開關按鈕14、鍵盤13等輸入設 備的操作所產生的輸入指令傳送到輸入輸出控制單元19，并經由輸入輸出控制單元19將 所輸入的指令傳送給相應的測試操作設備，例如電阻電容電感測試儀20、伺服電缸控制器 21、伺服液壓控制器22、線性直流穩壓電源23等。上述各種測試操作設備進行與所輸入指 令相應的測試操作，并將測試操作返回結果給輸入輸出控制單元19。輸入輸出控制單元19 經由通信單元將所述測試操作結果傳送到給CPU單元17，CPU單元17依照所接收的測試操 作結果進行運算，以確定隨后進行的操作。在確定了下一步的操作之后，CPU單元17通過 控制單元19給所述各種操作設備下達操作指令，以繼續測試過程。輸入輸出單元還可以將 所接收的測試操作結果傳送到輸出單元(諸如指示燈15等)，以向測試操作人員表示特定 的測試結果。CPU單元17內存儲了與不同脫扣器產品對應的線圈及機械傳動部分的標準結構、 操作功等標準數據，并存儲了對不同脫扣器各部分受力的標準計算分析結果(即不同脫扣 器產品的標準測試參數)。因此，CPU單元可以針對事先存儲的標準數據和當前測試操作結 果數據進行分析比較，從而依照當前測試結果與標準參數之間的區別來確定如何進行下面 的操作。根據各種標準以及對于所實現功能的各種需求，下面對本實用新型所提出的控制 系統和測試設備進行的測試操作過程及相應的操作原理進行描述。[0022]測試操作原理機械配合部分測試機械配合部分的測試主要包括下面兩個過程 第一測試過程使脫扣器提前脫開扣鎖，在負載端加變化的力，直到脫扣器動作。 測出的力就是克服脫扣器自身閉鎖所需要的力，該力的大小能夠反映脫扣器內部零件之間 的機械配合是否符合要求。第二測試過程在脫扣器負載端加固定的模擬負載力，在脫扣端輸入變化的力測 出脫扣力的大小，該力的大小能夠反映在模擬負載下脫扣力是否在要求的范圍內，即在模 擬負載下摯子內部機械傳動是否符合要求，線圈能否提供需要的脫扣力。第一測試過程(1).首先由伺服氣缸16推動銜鐵脫離扣鎖；(2).按照設定的程序，控制液壓伺服系統對被測的脫扣器負載端分別施加不同大 小的力；(3).當作用力大小不同時，根據傳感器判斷摯子是否動作；(4).上傳測試結果到控制系統存儲并進行管理；(5).測試出的動作力與CPU單元17中存儲的標準參數的動作力范圍進行比較， 判斷摯子內部零件的配合關系是否滿足傳動要求。低于最小動作力或超過最大動作力限定 值，都將自動退出測試；如果滿足動作力范圍將繼續下一環節的測試。第二測試過程(1).首先控制液壓伺服系統對被測脫扣器負載端施加固定大小的力，其中，所述 固定大小的力是綜合考慮同一類操作機構用于不同型號的斷路器時的輸入力設定的。不同 的操作機構設定力不同。該輸入力不小于測試過程一中可接受最大動作力。在該固定輸入 力作用下完成脫扣器的脫扣力的測定；(2).按照設定的程序，線圈先不帶電，由脫扣力模擬部代替線圈銜鐵從小到大施 加脫扣力直到摯子脫扣。自動記錄脫扣力并與工藝設定的脫扣力進行比較，低于最小工藝 設定力或超過最大工藝設定力，都將自動退出測試；如果滿足工藝設定范圍將繼續下一環 節的測試；(3).上傳測試結果到控制系統存儲并進行管理。該環節的測試是模擬負載下實際脫扣力的大小。即考核在模擬負載下脫扣器的內 部配合情況。測出的脫扣力與線圈提供的力對應。該力應該大于線圈在30%額定電壓下提 供的力，以保證線圈電壓在30%額定電壓下脫扣器不動作；同時該力應該小于線圈在65% 額定電壓下提供的力，以保證線圈輸入電壓在額定壓力的65%時脫扣器必須動作。電氣部分測試原理(1).將被測脫扣器進與測試設備上的接線柱相連；(2). CPU單元控制引線連接氣缸16，使得被測脫扣器的引線與測試設備的接線柱 相連接，啟動電阻電容電感測試儀20，以自動測試線圈的電阻和電感，并把測試結果傳送到 CPU單元17，并且可以在在輸出設備上顯示測試結果；(3).上傳測試結果到控制系統存儲并進行管理。摯子高低壓測試原理[0043](1).測試操作者設定由液壓伺服系統施加在被測脫扣器上的固定值的力；(2).通過通電連接氣缸25的操作，使得通電引線接觸電極與四個接線柱連接； (3).啟動線性直流穩壓電源23，對線圈通電。據不同品種的線圈額定電壓等 參數，先提供與其30%額定電壓等值的電壓，根據傳感器判斷摯子是否動作；再提供與其 30%額定電壓等值的電壓，根據傳感器判斷摯子是否動作；(4).上傳測試結果到控制系統存儲并進行管理。根據上述測試項目的要求和控制系統的設置，本實用新型所提出的測試設備的工 作過程如下(1).打開電流測試外罩，將被測脫扣器放置在工作臺上，并用工作臺上的夾具將 被測試的脫扣器夾緊定位在工作臺上，從而完成被測脫扣器的定位過程。對于不同結構和 尺寸的脫扣器，都可以通過對可拆卸夾具的調整而將其固定在工作臺上，因此實現了在單 一測試設備上對不同類型脫扣器的測試。然后，將脫扣器的電磁鐵引線連接到工作臺上的 四個接線柱上，從而完成了脫扣器的引線連接過程。(2).合上電流測試外罩，啟動測試設備，由伺服氣缸25開始工作，將測試設備的 引線接觸電極與工作臺上的四個接線柱連接，以使測試設備與被測脫扣器電氣相連，并開 始線圈電氣性能測試，其中可以分別測試線圈的電阻和感抗等相關參數。(3).電氣性能測試完成后，伺服氣缸25返回初始工作位置，隨后伺服氣缸25繼續 開始工作，將整個被測脫扣器抬起，并將整個工作臺移送至加載工作臺，最后使得工作臺上 下降，從而將被測脫扣器從電氣測試位置移動到機械測試位置上。(4).隨后加載部開始操作，通過液壓伺服系統將脫扣力模擬部移動到工作位置， 由脫扣力模擬部對被測脫扣器施加變動值的力以試圖解除脫扣器的扣鎖，從而進行機械零 件部分動作的測試。(5).完成機械零件部分動作的測試后，測試設備進行摯子脫扣力測試，即脫扣器 與其他零件配合的機械性能的測試。首先使得脫扣力模擬部回到初始位置，由液壓伺服系 統在被測脫扣器上施加固定值的力。控制脫扣力模擬部首先對用于使脫扣器脫扣的第一線 圈進行第一位置脫扣力測試。隨后，脫扣力模擬部移動，并繼續對用于使脫扣器脫扣的第二 線圈進行第二位置脫扣力測試。(6).完成摯子脫扣力測試后，伺服氣缸25開始工作，使得通電引線接觸電極與四 個接線柱連接，并開始對線圈通電，以按照前述摯子高低壓測試原理進行摯子高低電壓測
試ο(7).在完成摯子高低電壓測試過程后，伺服氣缸25將整個被測脫扣器抬起，將整 個工作臺移送至上料工位，并有標記打印部件在測試完的脫扣器上按照需要打上特定的編 號，在完成標記打印之后回位。(8).在完成各測試過程后，由CPU單元和控制系統進行通訊，將測試結果傳送至 控制系統進行存儲和數據分析。(9).上傳測試結果數據完成之后，工作結束指示燈15閃亮，此時可以打開電流測 試外罩，將被測脫扣器從工作臺上取出，就完成整個脫扣器的測試過程。通過上面的描述可知，本實用新型提出的測試設備和控制系統實現了對各種類型 的脫扣器的自動測試。基于本實用新型說明書的描述，本領域技術人員可知，在不脫離本實用新型構思的條件下，還可以對上述的技術方案做出各種修改和改進。因此，本實用新型還 應該包括所有屬于所附權利要求范圍內的各種修改和改 進方案。
權利要求一種斷路器測試控制系統，其特征在于該控制系統包括人機界面(11)，用于接受輸入的各種指令并輸出測試結果；多個測試操作單元，用于依照所述輸入指令執行相應的測試操作；輸入輸出控制單元(19)，與所述人機界面(11)和所述多個測試操作單元相連，用于將輸入的各種指令傳送給所述多個測試操作單元；中央控制單元，即CPU(17)，與所述輸入輸出控制單元(19)相連；其中，所述中央控制單元中存儲有各種被測脫扣器的標準測試參數，并可以按照所存儲的各種脫扣器的標準測試參數對被測脫扣器進行測試操作。
2.根據權利要求1所述的斷路器測試控制系統，其特征在于該控制系統還包括連接 在所述輸入輸出控制單元(19)和所述CPU(17)間的通信單元(18)。
3.根據權利要求2所述的斷路器測試控制系統，其特征在于所述多個測試操作單元包 括電阻電容電感測試儀(20)、伺服電缸控制器(21)、伺服液壓控制器(22)以及線性直流 穩壓電源(23)。
4.根據權利要求2所述的斷路器測試控制系統，其特征在于所述多個測試操作單元包 括對被測脫扣器進行測量的傳感器，所述傳感器將測量數據傳送給所 述輸入輸出控制單 元(19)。
5.根據權利要求4所述的斷路器測試控制系統，其特征在于所述傳感器為多個力傳感 器(26)。
6.根據權利要求2所述的斷路器測試控制系統，其特征在于該控制系統還包括用于 輸入操作指令的開關按鈕(14)以及鍵盤(13)。
7.根據權利要求1-6中任意一個所述的斷路器測試控制系統，其特征在于該控制系統 還包括用于輸出操作結果的指示燈(15)。
8.—種斷路器測試設備，用于測試斷路器的脫扣器部分，其特征在于所述測試設備包 括如權利要求1-7中任意一個所述的測試控制系統。
9.根據權利要求8所述的斷路器測試設備，其特征在于所述測試設備還包括可以拆卸 的夾具，用于固定不同大小的被測斷路器的脫扣器。
專利摘要一種斷路器測試設備及其控制系統，其特征在于該測試控制系統包括人機交互單元，用于接受輸入的各種指令并輸出測試結果；多個測試操作單元，用于依照所述輸入指令執行相應的測試操作；輸入輸出控制單元，與人機交互單元和多個測試操作單元相連，用于將輸入的各種指令傳送給多個測試操作單元；中央控制單元，與輸入輸出控制單元相連；其中，所述中央控制單元中存儲有各種被測脫扣器的標準測試數據，并按照所存儲的標準測試數據對被測脫扣器進行測試操作。
文檔編號G01L5/22GK201615939SQ200920146360
公開日2010年10月27日 申請日期2009年3月17日 優先權日2009年3月17日
發明者孫淵, 張創, 張宏偉, 焦德林, 王文岳 申請人:北京Abb高壓開關設備有限公司