1、1概述高壓斷路器機(jī)械特性測試是開關(guān)生產(chǎn)、安裝、調(diào)試過程中不可缺少的一項內(nèi)容，對于檢 測、鑒定斷路器的機(jī)械特性有重要的意義。固有分（合）閘時間、速度和行程、操縱電源質(zhì) 量（操動繞組的I-U曲線）是高壓斷路器能否可靠工作的重要參數(shù)。由于高壓斷路器的動 作時間短，動作時振動大，早期的檢測裝置由于采樣技術(shù)和傳感器技術(shù)的水平所限，對于這 些瞬變參數(shù)的檢測，尤其是對速度和位移的檢測缺乏可信的檢測手段；隨著現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)的 發(fā)展，目前出品的新型斷路器開距小、速度快，對高壓斷路器機(jī)械特性測試儀的要求更加苛 刻。因此，市場迫切需要一種具有先進(jìn)測試原理、現(xiàn)場操縱方便、丈量數(shù)據(jù)可靠的新型高壓 斷路器測試儀器。隨著計算

2、機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，為基于過程丈量的非接觸高壓斷路器機(jī)械特性測 試儀的實現(xiàn)提供了可能。經(jīng)過反復(fù)的市場調(diào)研和對位移傳感器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的長期跟蹤， 北京合智誠技術(shù)有限公司、西安高壓供電局變電修試所、焦作電廠檢驗分廠聯(lián)合提出了基于 過程測試的非接觸式高壓斷路器機(jī)械特性測試儀的實施方案，并經(jīng)過近一年的研制、試驗取 得了令人滿足的效果。該儀器根據(jù)國標(biāo)GB 33091989和GB 19841989標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)檢測 項目和術(shù)語定義進(jìn)行設(shè)計制造，它所能檢測的項目和數(shù)據(jù)的處理均優(yōu)于有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，對速 度和位移的丈量方法獨特，傳感器不必與斷路器的動作連桿接觸，使得現(xiàn)場丈量既方便又可 靠，并且可實現(xiàn)過程丈量，

3、改變了以往狀態(tài)丈量法的不足。2基于特征狀態(tài)丈量法狀態(tài)丈量是指檢測裝置對被測參數(shù)的分析、處理和判定只能基于一些特定的狀態(tài)數(shù)據(jù)， 而對其他非特征狀態(tài)數(shù)據(jù)不作記錄和響應(yīng)。目前對高壓斷路器機(jī)械特性的測試，普遍采用的 是這種基于特征狀態(tài)數(shù)據(jù)的接觸式測試儀。這種測試儀原理簡單，易于實現(xiàn)，但卻只能對設(shè) 備被測參數(shù)的粗略情況作出定性的判定。它除了在固有分合閘的丈量上能夠讓人接受外，在 區(qū)分機(jī)械動作時間、電氣響應(yīng)時間方面無能為力，對其他類參數(shù)的測試也不盡人意。固然隨著計算機(jī)技術(shù)的普及，目前很多電氣丈量設(shè)備都已數(shù)字化，但是限于當(dāng)時儀器開 發(fā)時計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的水平，很多丈量設(shè)備的測試原理基本是從數(shù)字化的角度

4、對傳 統(tǒng)模擬測試方法進(jìn)行簡單的重新解釋，并沒有充分挖掘數(shù)字丈量方式在數(shù)據(jù)存儲、處理方面 的上風(fēng)而作出適當(dāng)?shù)耐庋雍凸δ軘U(kuò)充，傳統(tǒng)高壓斷路器機(jī)械特性測試儀也不例外?；跔顟B(tài)丈量的高壓斷路器機(jī)械特性測試儀對一些動態(tài)特性測試、擾動頻繁、多參數(shù)聯(lián) 合衡量的測試不能很好地滿足要求。（1）對斷路器固有時間的測試。從定義上看，固有時間是指斷路器從發(fā)出動作命令到 第一個斷口分開或接觸之間的時間，其曲線見圖1，對于電路響應(yīng)時間和裝置本身的固有動 作時間不作區(qū)分。固有時間的計時出發(fā)點由操縱指令觸發(fā)，計時停止由第一個狀態(tài)改變的斷 口信號觸發(fā)，即固有時間T=t1+t2，從操縱繞組的電壓曲線看，時間t1是電路響應(yīng)時間，公

5、 道的講，斷路器的固有動作時間應(yīng)該以最后一個斷口的位置改變?yōu)榻Y(jié)束，由于狀態(tài)測試的局 限性，迫使我們在該測試中忽略了電路的響應(yīng)時間和斷口不同期時間，這實在是一個折衷的 妥協(xié)方案。V V荃番言科二十年電力覦設(shè)備* KA嘉忠茶專業(yè)勤鋼略圍財案瞰商1300空我電壓230湖合切斷電壓21。湖-300空我電壓230湖合切斷電壓21。湖-苗鏗100-200T卯反帝電ZE-52O對速度測試。速度是個時刻量，目前多采用走完固定位移花掉多少時間的方式獲 得一個均勻值，位移一時間曲線見圖2。由于采用狀態(tài)測試需要明確的狀態(tài)標(biāo)志，因此指令 發(fā)出時刻自然成了位移運動的出發(fā)點，而速度只能通過V=S1/(t1+t2)的方式獲

6、得。由于， 在狀態(tài)測試中，t1時刻或者說動作原點時刻的特征不明顯，無法捕捉到；另外，在S1對應(yīng) 的t2時間內(nèi)缺乏狀態(tài)測試需要給出的狀態(tài)標(biāo)志。所以，只好通過均勻值獲得速度，這與以 運動時刻為基準(zhǔn)定義的剛分/剛合速度的定義是相違反的。對操縱電源的性能測試。斷路器是否能夠正確動作，既有來自其自身的原因，也有 來自操縱電源的原因(如操縱電源容量不足、蓄電池老化或?qū)Ь€截面小等)。如何判定原因 來自哪個因素，用狀態(tài)丈量不可能對操縱電源的性能作出測試，由于在狀態(tài)測試思維中根本 不考慮操縱中發(fā)生了什么事情，但是假如我們能夠基于過程測試的思維將操縱過程中操動繞 組的I-U曲線記錄下來.二十年電力檢測設(shè)備生產(chǎn)專業(yè)

7、電力鋼設(shè)備I解決方案提供商3基于過程丈量法 3.1過程丈量所謂過程丈量是相對于狀態(tài)丈量而言的，其核心有2個:對被測參數(shù)作全過程記錄； 所有被測參數(shù)基于同一參考系，可以實現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的互相關(guān)聯(lián)。在過程丈量的思維里，放 棄了傳統(tǒng)的事件標(biāo)定方法（特征狀態(tài)或特征數(shù)據(jù)），所有被丈量基于同一個參考系（多為時 間參考系），所有事件的處理都基于這個參考系，并且同等持續(xù)地對待整個測試中的所有狀 態(tài)或數(shù)據(jù)，這即簡化了測試邏輯，也為相關(guān)量之間的互相標(biāo)定創(chuàng)造了可能。用過程丈量的思 維處理上述三個題目顯得十分簡單。（1）在斷路器固有時間的測試中，由于我們同時全過程記錄了斷口的狀態(tài)轉(zhuǎn)變和操縱 繞組電壓的變化曲線，且這兩個量

8、有同一的時間坐標(biāo)，因此，很輕易精確獲得電路響應(yīng)時間 和斷路器自身的動作時間。（2）在速度測試中，我們能夠精確地把計時時間出發(fā)點和位移時刻原點同一在一起， 不必象狀態(tài)測試中那樣把計時時間出發(fā)點定義在操縱指令發(fā)出時刻，更為重要的是可以通過 位移時間曲線切線斜率的方式求出任意時刻的即時速度，而不再是均勻速度。另外，觸頭的 彈跳情況也能在位移一時間曲線中再現(xiàn)出來。（3）通過對操縱繞組上電壓、電流曲線的全過程記錄及其他參數(shù)的關(guān)聯(lián)記錄，可以 明確區(qū)分到底是操縱電源題目還是操縱機(jī)構(gòu)題目，并且還能對繞組的電氣特性和操縱電源的 性能作出科學(xué)的評價。實在，電氣設(shè)備在激勵源的激勵下達(dá)到某個狀態(tài)的過度過程中會表現(xiàn)出很

9、多有價值的信 息，這些信息往往比穩(wěn)定的狀態(tài)信息更有價值，以前限于測試手段、技術(shù)水平的原因，沒有 對過渡信息進(jìn)行記錄和利用，隨著技術(shù)的發(fā)展，對過渡信息進(jìn)行記錄已經(jīng)變成可能。3.2非接觸方式利用過程丈量方式，高壓斷路器機(jī)械特性測試儀不僅可實現(xiàn)對參數(shù)的科學(xué)精確測試，還 可實現(xiàn)對高壓斷路器機(jī)械特性中位移、速度的非接觸測試。目前，高壓斷路器機(jī)械特性測試儀在位移、速度的測試方面基本都采用接觸方式來獲得 高壓斷路器的位移、速度信息，也就是必須將位移傳感器接觸安裝在斷路器的聯(lián)動部分，通 過接觸斷路器的運動來感受其運動信息。由于高壓斷路器的結(jié)構(gòu)和外形各異，因此該方式在 現(xiàn)場的測試中十分困難，甚至不可能實現(xiàn)。利用

10、光反射偏移原理可實現(xiàn)對高壓斷路器速度、位移的非接觸測試。光電丈量位移、速 度原理圖見圖4。莘雷高科X yi 莘雷高科X yi Hu 7 / an Tech二十年電力檢測設(shè)備生產(chǎn)專業(yè)電力頷設(shè)備頃決方案提供商 HYPERLINK 圖4光電丈量位移、速度原理圖從圖4中可以看出，被測物體在從位置h2運動到位置hl時，通過被測物體反射到測試 平面的光線從S2運行到S1，通過幾何關(guān)系很輕易算出被測物體的位移h=h1-h2與測試平 面的感受位移S=S1-S2之間的關(guān)系h=S/(2tg 9 )由于。值是已知的，S是可丈量的，所以，可 以通過反射光的偏移位移得到被測物體本身的位移h。由于光的速度很快，只要測試平

11、面的 掃描速度足夠快(20 kHz即50 us)即能夠?qū)\動物體的位移、速度實現(xiàn)非接觸測試。實現(xiàn)位移、速度非接觸測試的好處:不需現(xiàn)場煩瑣的安裝；適應(yīng)所有的結(jié)構(gòu)(不包 括沒有外露聯(lián)動機(jī)構(gòu)的)；免受劇烈震動的干擾；不對斷路器的動作造成任何障礙。4過程丈量儀的組成電源單元：交流電源輸進(jìn)，操縱電源為交直流48250 V連續(xù)可調(diào)，最大輸出電 流可達(dá)20 A，當(dāng)被測斷路器分合閘回路的電流超過此電流值時可外接操縱電源。穩(wěn)壓電源(恒 壓源)具有體積小、質(zhì)量輕、輸出電流大、精度高及穩(wěn)定性能好等特點。由于操縱電源與特 性參數(shù)丈量溶為一體，可直接控制斷路器合閘、分閘，同時將所有特性參數(shù)一并測出，并顯 示或打印丈量結(jié)

12、果。丈量單元：丈量單元包括行程(或位移)丈量回路、計時回路、開關(guān)量(斷口分 合)接進(jìn)回路，斷路器只需動作一次就可獲得相應(yīng)操縱的所有丈量數(shù)據(jù)。中心處理單元：將各丈量參數(shù)按照預(yù)先輸進(jìn)的程序進(jìn)行運算，判定，并負(fù)責(zé)儀器 內(nèi)各單元之間的通訊、聯(lián)系、協(xié)調(diào)，故障診斷，接受和發(fā)出指令。輸出單元：具有大屏幕顯示器，可用漢字顯示全部機(jī)械特性參數(shù)，打印機(jī)直接鑲 進(jìn)面板，可以表格形式漢字打印全部合分參數(shù)；可漢字顯示接線出錯、拒合和拒分、數(shù)據(jù)溢出等各種故障。5主要技術(shù)指標(biāo)掃描時間范圍01000ms，精度80 U s；位移范圍0400mm （100500 mm）,精度 0.01mm；操縱電壓輸進(jìn)范圍DC-400+400V,精度0.5V；操縱電流輸進(jìn)范圍0120A，精 度0.02A ；采樣頻率大于10kHz ；數(shù)據(jù)存儲空間6MB （可擴(kuò)充至1430 MB）；模擬量通 道8路（420mA、05V、010V可選）；開關(guān)量通道8路開進(jìn)，6路開出；工作電源電 壓AC220+10%；儀器最大功耗150W；工作環(huán)境溫度-20+85C ；相對濕度不大于80%