一种断路器机械老化特性自动化测试平台及测试方法与流程

1.本发明涉及一种断路器测试设备，尤其是涉及一种断路器机械老化特性自动化测试平台及测试方法。


背景技术：

2.10kv开关柜在电力系统中使用非常广泛，用于电力设备的控制和保护。经过长时间的运行，开关柜内各种功能部件的老化问题会严重影响设备性能。一旦开关柜发生严重故障，若没有及时维护检修将会引发恶性事故，威胁电力系统的安全可靠运行，造成严重的财产损失，更有可能造成相关工作人员的伤亡。为了防止10kv 开关柜故障的发生，对开关柜进行寿命预测就显得十分必要，确定一个设备维护或更新的最优时间，大范围降低故障率和事故率，从经济角度提升产业的生产效益，就必须对10kv开关柜的状态和寿命做系统性的评估。
3.基于以上背景，针对开关柜的机械部件寿命研究需要对大量的断路器样本进行老化测试，在老化的过程中观察其机械特性的变化，从而找到规律并进行理论分析和论证。
4.对大量断路器的老化测试会持续时间长，测试工作量大，目前人工手动测试的测试效率低，测试时间长。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种断路器机械老化特性自动化测试平台及测试方法，自动化水平高，测试效率高。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种断路器机械老化特性自动化测试平台，用于对待测断路器进行机械老化特性测试，包括可调开关电源、转换开关、plc控制器、机械特性仪、第一接触器阵列、第二接触器阵列和测试传感器，所述的转换开关与可调开关电源、plc控制器以及机械特性仪连接，所述的plc控制器、第一接触器阵列和待测断路器依次电性连接，所述的机械特性仪、第二接触器阵列和待测断路器依次电性连接，所述的机械特性仪、测试传感器组和待测断路器依次电性连接。
8.进一步地，所述的待测断路器的数量为若干个；
9.所述的第一接触器阵列包括若干组第一接触器组，所述的第一接触器组的数量与待测断路器的数量相同，所述的第一接触器组与待测断路器一一对应连接；
10.所述的第二接触器阵列包括若干组第二接触器组，所述的第二接触器组的数量与待测断路器的数量相同，所述的第二接触器组与待测断路器一一对应连接；
11.所述的测试平台可同时对多台断路器进行测试，大大提高测试效率。
12.进一步地，每组第一接触器组包括3个分别控制待测断路器分闸、合闸及储能的接触器；
13.每组第二接触器组包括3个分别控制待测断路器分闸、合闸及储能的接触器。
14.进一步地，所述的测试传感器组包括位移传感器、加速度传感器和电流传感器中的一种或几种。
15.进一步地，所述的位移传感器为线性位移传感器或角位移传感器。
16.进一步地，所述的可调开关电源为可程控直流电源供应器，具备电压调节能力，可为待测断路器分闸、合闸及储能提供相应的额定电压。
17.进一步地，所述的测试平台还包括安装柜，所述的可调开关电源和机械特性仪设于安装柜上，便于统一管理。
18.进一步地，所述的安装柜上设有工业连接器，所述的第一接触器阵列和第二接触器阵列通过工业连接器与待测断路器连接，可根据待测断路器的测试台数快速安装测试线缆，操作简便，安全性好。
19.进一步地，所述的测试平台还包括台架，所述的台架包括底座和支撑架，所述的底座上对称设有两根限位杆，所述的支撑架位于底座上，且与两根限位杆固定连接，所述的支撑架上对称设有两块限位板，所述的限位板与限位杆固定连接，测试时待测断路器设于支撑架上，且位于两块限位板之间；
20.所述的待测断路器在开关柜内时无法对其进行全面的监测，因此通过台架安装老化用的待测断路器，既可提供可靠的结构支撑，又便于测试传感器组的安装。
21.一种采用所述的测试平台的测试方法，包括：
22.所述的转换开关控制plc控制器与可调开关电源接通，控制机械特性仪与可调开关电源断开，执行老化特性测试步骤；
23.当老化特性测试步骤的执行次数达到第一设定次数时，所述的转换开关控制 plc控制器与可调开关电源断开，控制机械特性仪与可调开关电源接通，执行机械特性测试步骤，执行完一次机械特性测试步骤后再切换至老化特性测试步骤；
24.当老化特性测试步骤的执行次数达到结束条件时，测试结束；
25.所述的老化特性测试步骤包括：
26.所述的plc控制器通过第一接触器阵列控制待测断路器进行分闸、合闸及储能操作；
27.所述的机械特性测试步骤包括：
28.所述的机械特性仪通过第二接触器阵列控制待测断路器进行分闸、合闸及储能操作，同时通过测试传感器组采集待测断路器的实时性能数据，并记录；
29.所述的测试平台可以自动、连续地对待测断路器进行老化特性测试，所述的老化特性测试次数达到设定次数后自动切换至机械特性测试模式，自动化水平高，测试效率高。
30.与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
31.(1)本发明测试平台包括可调开关电源、转换开关、plc控制器、机械特性仪、第一接触器阵列、第二接触器阵列和测试传感器，转换开关与可调开关电源、 plc控制器以及机械特性仪连接，plc控制器、第一接触器阵列和待测断路器依次电性连接，机械特性仪、第二接触器阵列和待测断路器依次电性连接，机械特性仪、测试传感器组和待测断路器依次电性连接，区别传统老化测试与机械特性测试单独安装测试工作，本发明提出的测试平台把老化测试与机械特性测试整合，工装安装一步到位，可以自动、连续地对待测断路器进行老化特性测试，老化测试和机械特性测试切换时无需更换测试工装，自动化程度高，操作简
便，测试效率高；
32.(2)本发明测试方法可以自动、连续地对待测断路器进行老化特性测试，老化特性测试次数达到设定次数后自动切换至机械特性测试模式，自动化水平高，测试效率高；
33.(3)本发明待测断路器的数量为若干个，第一接触器阵列包括若干组第一接触器组，第一接触器组的数量与待测断路器的数量相同，第一接触器组与待测断路器一一对应连接，第二接触器阵列包括若干组第二接触器组，第二接触器组的数量与待测断路器的数量相同，第二接触器组与待测断路器一一对应连接，测试平台可同时对多台断路器进行测试，大大提高测试效率；
34.(4)本发明可调开关电源为可程控直流电源供应器，具备电压调节能力，可为待测断路器分闸、合闸及储能提供相应的65％-110％的额定电压；
35.(5)本发明测试平台还包括安装柜，可调开关电源和机械特性仪设于安装柜上，便于统一管理；
36.(6)本发明安装柜上设有工业连接器，第一接触器阵列和第二接触器阵列通过工业连接器与待测断路器连接，可根据待测断路器的测试台数快速安装测试线缆，操作简便，安全性好；
37.(7)本发明测试平台还包括台架，台架包括底座和支撑架，底座上对称设有两根限位杆，支撑架位于底座上，且与两根限位杆固定连接，支撑架上对称设有两块限位板，限位板与限位杆固定连接，测试时待测断路器设于支撑架上，且位于两块限位板之间，待测断路器在开关柜内时无法对其进行全面的监测，因此通过台架安装老化用的待测断路器，台架结构牢固可靠且重心低，保证待测断路器稳定，不受分合闸以及储能时产生的振动的影响，既可提供可靠的结构支撑，又便于测试传感器组的安装。
附图说明
38.图1为本发明的结构框图；
39.图2为台架的立体结构示意图；
40.图3为安装柜的主视图；
41.图4为安装柜的侧视图；
42.图中标号说明：
43.1.可调开关电源，2.转换开关，3.plc控制器，4.机械特性仪，5.第一接触器阵列，6.第二接触器阵列，7.测试传感器组，8.待测断路器，9.控制面板，10.安装柜， 11.按钮，12.键盘，13.开关电源面板，14.工业连接器，15.台架，16.指示灯，151. 底座，152.支撑架，153.限位杆，154.限位板。
具体实施方式
44.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
45.实施例1
46.一种断路器机械老化特性自动化测试平台，用于对待测断路器8进行机械老化特
性测试，如图1、图2、图3和图4，包括可调开关电源1、转换开关2、plc控制器3、机械特性仪4、第一接触器阵列5、第二接触器阵列6和测试传感器7、安装柜10和台架15，转换开关2与可调开关电源1、plc控制器3以及机械特性仪4连接，plc控制器3、第一接触器阵列5和待测断路器8依次电性连接，机械特性仪4、第二接触器阵列6和待测断路器8依次电性连接，机械特性仪4、测试传感器组7和待测断路器8依次电性连接。
47.plc控制器3是自动化测试平台的控制核心，用于按照预设程序对待测断路器8发出分、合闸及储能指令，plc控制器3连接有控制面板9，控制面板9包括按钮11和指示灯16，按钮11用于接收指令，指示灯16用于发出测试提示信号，机械特性仪4连接有键盘12。
48.机械特性仪4是专业的断路器机械特性测试仪器，为现有技术，机械特性仪4 可以对待测断路器8状态数据进行采集，采集待测断路器8在分合闸时的位移曲线和三相导通电流，从而判断待测断路器8的超程、开距、分闸时间、合闸时间、分闸速度、合闸速度以及弹跳等指标。
49.可调开关电源1为可程控直流电源供应器，待测断路器8的分合闸线圈供电为 110dc，待测断路器8的储能电机供电电源为220dc，而plc控制器3、控制面板9、第一接触器阵列5和第二接触器阵列6的供电为24vdc，所以测试平台需要具有三种工作电压的开关电源，可程控直流电源供应器可实现，另外，可调开关电源1具备电压调节能力，可为待测断路器8分闸、合闸及储能线圈提供65％-110％的额定电压。
50.第一接触器阵列5包括第一接触器组，第一接触器组包括3个分别控制待测断路器8分闸、合闸及储能的接触器；第二接触器阵列6包括第二接触器组，第二接触器组包括3个分别控制待测断路器8分闸、合闸及储能的接触器，每个待测断路器8通过3个接触器分别完成储能、分闸和合闸动作，当出现分、合闸异常和供电电源异常时，切断待测断路器8的供电，实现安全保护。
51.测试传感器组7包括位移传感器、加速度传感器和电流传感器，位移传感器可以是线性位移传感器或角位移传感器，安装在不同的位置，用于采集分合闸时的动触头位移曲线，加速度传感器用于采集在分合闸时x、y、z三个方向上待测断路器8的振动加速度数据，用于分析每一次动作后机械结构上的细微变化，电流传感器用于采集分闸线圈电流、合闸线圈电流、储能电机电流和待测断路器8的abc 三相导通电流。
52.如图3，可调开关电源1、机械特性仪4、控制面板9和键盘12设于安装柜10 上，便于统一管理。
53.如图4，安装柜10上设有工业连接器14，第一接触器阵列5和第二接触器阵列6通过工业连接器14与待测断路器8连接，可根据待测断路器8的测试台数快速安装测试线缆，操作简便，安全性好。
54.如图2，台架15包括底座151和支撑架152，底座151上对称设有两根限位杆 153，支撑架152位于底座151上，且与两根限位杆153固定连接，支撑架152上对称设有两块限位板154，限位板154与限位杆153固定连接，测试时待测断路器 8设于支撑架152上，且位于两块限位板154之间；
55.待测断路器8在开关柜内时无法对其进行全面的监测，因此通过台架15安装老化用的待测断路器8，既可提供可靠的结构支撑，又便于测试传感器组7的安装，台架15采用5mm角钢，结构牢固可靠且重心低，保证待测断路器8稳定，不受分合闸以及储能时产生的振
动的影响。
56.本实施例提出的断路器机械老化特性自动化测试平台，区别传统老化测试与机械特性测试单独安装测试工作，本实施例提出的测试平台把老化测试与机械特性测试整合，工装安装一步到位，老化测试和机械特性测试切换时无需更换测试工装，自动化程度高，操作简便，测试效率高。
57.实施例2
58.一种采用实施例1提出的测试平台的测试方法，包括：
59.转换开关2控制plc控制器3与可调开关电源1接通，控制机械特性仪4与可调开关电源1断开，此时执行老化特性测试步骤，
60.转换开关2控制plc控制器3与可调开关电源1断开，控制机械特性仪4与可调开关电源1接通，此时执行机械特性测试步骤；
61.每执行50次老化特性测试步骤后，切换至机械特性测试步骤，执行完一次机械特性测试步骤后再切换至老化特性测试步骤，每执行500次老化特性测试步骤后自动停止测试，指示灯16发出回路电阻测量、耐压、机械操作测试的提示信号，通过按钮11手动控制老化特性测试步骤继续，每执行2000次老化特性测试步骤后自动停止测试，指示灯16发出进行润滑维护的提示信号，通过按钮11手动控制老化特性测试步骤继续，执行10000次老化特性测试步骤后，测试结束；
62.老化特性测试步骤包括：
63.plc控制器3通过第一接触器阵列5控制待测断路器8进行分闸、合闸及储能操作；
64.当整个测试环节中出现分、断、切换等异常情况时，plc控制器3自动控制停机，并通过指示灯16发送故障信号，测试人员离开时可手动暂停测试，回到工位后可继续测试以保证整个测试环节的安全；
65.机械特性测试步骤包括：
66.机械特性仪4通过第二接触器阵列6控制待测断路器8进行分闸、合闸及储能操作，同时通过测试传感器组7采集待测断路器8的超程、开距、分闸速度、合闸速度、分闸时间、合闸时间、分闸不同期、合闸不同期、合闸弹跳时间、分闸反弹和过冲时间等实时性能数据，同时记录合闸线圈电流、分闸线圈电流、储能电机电流曲线，并保存数据文档；
67.测试平台还可进行机械操作测试，通过调节可调开关电源1，进行合闸线圈最高电压(110％额定电压)或最低电压(85％额定电压)、分闸线圈最高电压(110％额定电压)或最低电压(65％额定电压)以及储能电机最高电压(110％额定电压) 或最低电压(85％额定电压)的分合闸操作测试。
68.测试平台可以自动、连续地对待测断路器8进行老化特性测试，老化特性测试次数达到设定次数后自动切换至机械特性测试模式，自动化水平高，测试效率高。
69.实施例3
70.本实施例中，待测断路器8的数量为3个，第一接触器阵列5包括若干组第一接触器组，第一接触器组的数量与待测断路器8的数量相同，第一接触器组与待测断路器8一一对应连接；第二接触器阵列6包括若干组第二接触器组，第二接触器组的数量与待测断路器8的数量相同，第二接触器组与待测断路器8一一对应连接，测试平台可同时对多台断路器进行测试，大大提高测试效率。其他与实施例1相同。
71.实施例1、实施例2和实施例3提出了一种断路器机械老化特性自动化测试平台及测试方法，把老化测试与机械特性测试整合，工装安装一步到位，老化测试和机械特性测试切换时无需更换测试工装，自动化程度高，操作简便，测试效率高。
72.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种断路器机械老化特性自动化测试平台，用于对待测断路器(8)进行机械老化特性测试，其特征在于，包括可调开关电源(1)、转换开关(2)、plc控制器(3)、机械特性仪(4)、第一接触器阵列(5)、第二接触器阵列(6)和测试传感器(7)，所述的转换开关(2)与可调开关电源(1)、plc控制器(3)以及机械特性仪(4)连接，所述的plc控制器(3)、第一接触器阵列(5)和待测断路器(8)依次电性连接，所述的机械特性仪(4)、第二接触器阵列(6)和待测断路器(8)依次电性连接，所述的机械特性仪(4)、测试传感器组(7)和待测断路器(8)依次电性连接。2.根据权利要求1所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，所述的待测断路器(8)的数量为若干个；所述的第一接触器阵列(5)包括若干组第一接触器组，所述的第一接触器组的数量与待测断路器(8)的数量相同，所述的第一接触器组与待测断路器(8)一一对应连接；所述的第二接触器阵列(6)包括若干组第二接触器组，所述的第二接触器组的数量与待测断路器(8)的数量相同，所述的第二接触器组与待测断路器(8)一一对应连接。3.根据权利要求2所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，每组第一接触器组包括3个分别控制待测断路器(8)分闸、合闸及储能的接触器；每组第二接触器组包括3个分别控制待测断路器(8)分闸、合闸及储能的接触器。4.根据权利要求1所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，所述的测试传感器组(7)包括位移传感器、加速度传感器和电流传感器中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，所述的位移传感器为线性位移传感器或角位移传感器。6.根据权利要求1所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，所述的可调开关电源(1)为可程控直流电源供应器。7.根据权利要求1所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，所述的测试平台还包括安装柜(10)，所述的可调开关电源(1)和机械特性仪(4)设于安装柜(10)上。8.根据权利要求7所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，所述的安装柜(10)上设有工业连接器(14)，所述的第一接触器阵列(5)和第二接触器阵列(6)通过工业连接器(14)与待测断路器(8)连接。9.根据权利要求1所述的一种断路器机械老化特性自动化测试平台，其特征在于，所述的测试平台还包括台架(15)，所述的台架(15)包括底座(151)和支撑架(152)，所述的底座(151)上对称设有两根限位杆(153)，所述的支撑架(152)位于底座(151)上，且与两根限位杆(153)固定连接，所述的支撑架(152)上对称设有两块限位板(154)，所述的限位板(154)与限位杆(153)固定连接，测试时待测断路器(8)设于支撑架(152)上，且位于两块限位板(154)之间。10.一种采用权利要求1所述的测试平台的测试方法，其特征在于，包括：所述的转换开关(2)控制plc控制器(3)与可调开关电源(1)接通，控制机械特性仪(4)与可调开关电源(1)断开，执行老化特性测试步骤；当老化特性测试步骤的执行次数达到第一设定次数时，所述的转换开关(2)控制plc控制器(3)与可调开关电源(1)断开，控制机械特性仪(4)与可调开关电源(1)接通，执行机械
特性测试步骤，执行完一次机械特性测试步骤后再切换至老化特性测试步骤；当老化特性测试步骤的执行次数达到结束条件时，测试结束；所述的老化特性测试步骤包括：所述的plc控制器(3)通过第一接触器阵列(5)控制待测断路器(8)进行分闸、合闸及储能操作；所述的机械特性测试步骤包括：所述的机械特性仪(4)通过第二接触器阵列(6)控制待测断路器(8)进行分闸、合闸及储能操作，同时通过测试传感器组(7)采集待测断路器(8)的实时性能数据，并记录。

技术总结
本发明涉及一种断路器机械老化特性自动化测试平台及测试方法，测试平台包括可调开关电源、转换开关、PLC控制器、机械特性仪、第一接触器阵列、第二接触器阵列和测试传感器，转换开关与可调开关电源、PLC控制器以及机械特性仪连接，PLC控制器、第一接触器阵列和待测断路器依次电性连接，机械特性仪、第二接触器阵列和待测断路器依次电性连接，机械特性仪、测试传感器组和待测断路器依次电性连接。本发明测试方法可以自动、连续地对待测断路器进行老化特性测试，老化特性测试次数达到设定次数后自动切换至机械特性测试模式，可对多台断路器进行测试。与现有技术相比，本发明测试平台自动化水平高，测试效率高。测试效率高。测试效率高。


技术研发人员：曹培 高凯 徐鹏 赵金良 林元贤 廖巍 季怡萍 王劭菁
受保护的技术使用者：华东电力试验研究院有限公司 上海电气电力电子有限公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/3/8