一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统的制作方法

1.熔断件属于熔断器使用配件，本发明涉及熔断器熔断件检测技术领域，具体而言，涉及一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统。


背景技术：

2.目前在配电网中，主要使用熔断器来保护柱上配变，达到快速隔离配变、二次侧故障的目的。根据q/gdw 11257-2014《10kv户外跌落式熔断器选型技术原则和检测技术规范》和gb/t 15166.3-2008《高压交流熔断器第3部分：喷射熔断器》的要求，需要对熔断器配套使用的熔断件进行弧前时间-电流特性检测，且试验过程要将熔断件装配在熔断器上进行，避免在实际使用中因为熔断件不能正常熔断及时隔离故障引发配变损坏等安全事故。对于弧前时间-电流特性检测，主要采用传统的升流器提供电流，采用电流表或示波器监视电压、电流的形式，但这样的方式存在以下问题：
3.由于采用人工转动的传统调压器，无法做到快速而准确地升到规定的试验电流，保证试验的准确性；随着试验电流施加在熔断件上，传统升流方式无法稳定地持续提供恒定的规定试验电流，保证试验的准确性。
4.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是在现有技术中，采用的升流方式无法实现在对熔断器熔断件进行时间-电流特性试验的时候，稳定持续输出恒定电流，目的在于提供一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统，能够实现在对熔断器熔断件进行时间-电流特性试验的时候，持续输出恒定电流。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统，包括源控制模块、第一变压器以及控制测量模块，所述源控制模块串联连接所述第一变压器的输入端，所述第一变压器的输出端依次串联连接熔断器与第一电流互感器；
8.所述第一电流互感器用于采集所述熔断器上的电流信号，并将电流信号输入到所述控制测量模块；
9.所述控制测量模块用于基于所述电流信号，向所述源控制模块发送指令信号；
10.所述源控制模块接收所述控制测量模块的指令信号，并在该指令信号下，持续输出恒定的电流信号。
11.传统的在对熔断器熔断件的时间-电流特性进行试验的时候，通常采用的是人工转动传统的调压器，并采用升流方式对熔断器熔断件进行试验，但是在采用这种方法对熔断器熔断件进行时间-电流特性试验的时候，常常会出现由于熔断件纯电阻的性质，熔体会迅速升温，导致回路总电阻变大，电流变小，而无法持续提供恒定的试验电流的情况；本发明提供了一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统，采用双源系统，并根据熔断器
两端的电流大小去调节双源系统输出的电流信号，来实现能够向熔断器迅速、准确、稳定地产生大电流，并对熔断器持续恒定供电，同时也大幅提升了工作效率，保证熔断件的入网质量要求，确保配电网安全、可靠运行。
12.优选地，所述源控制模块包括电子源单元以及电工源单元，所述电子源单元与所述电工源单元并联连接；所述电子源单元包括电子源模块与第一开关，且所述电子源模块与所述第一开关串联连接；所述电工源单元包括电工源模块与第二开关，且所述电工源模块与所述第二开关串联连接。
13.优选地，所述电子源模块包括信号源发生器、功率放大模块、第二变压器以及第二电流互感器，所述信号源发生器的输出端与所述功率放大模块输入端连接，所述功率放大模块输出端与第二变压器输入端连接，所述第二变压器输出端通过所述第二电流互感器与第一开关连接；所述电流互感器用于将采集的电流信号输入到所述信号源发生器中，所述信号源发生器用于基于采集的电流信号调节输出的电流值。
14.优选地，所述电工源模块包括控制器、电动调压器、第三变压器以及第三电流互感器，所述控制器输出端与所述电动调压器的输入端连接，所述电动调压器输出端与所述第三变压器输入端连接，所述第三变压器输出端通过第三电流互感器与所述第二开关连接；
15.所述第三电流互感器用于采集所述第三变压器输出端的电流信号，并将该电流信号输入到所述控制器；
16.所述控制器用于基于该电流信号，调节所述电动调压器的输出信号值。
17.优选地，所述电工源模块还包括可控硅开关，所述可控硅开关与所述电动调压器串联连接，所述控制器控制所述可控硅开关的闭合，所述可控硅开关用于控制所述电动调压器瞬间输出信号值。
18.优选地，所述控制测量模块包括i/v模块、ad模块以及fpga模块，所述第一电流互感器输出端与所述i/v模块输入端连接，所述i/v模块输出端与所述ad模块输入端连接，所述ad模块输出端与所述fpga模块输入端连接，所述fpga模块输出端与所述源控制模块的输入端连接；所述i/v模块用于将采集的电流信号转换为模拟电压信号；所述ad模块用于对所述模拟电压信号进行高频采样，并将采样的信号传输给所述fpga模块；所述fpga模块用于读取采样的模拟电压信号，并基于采样的信号控制所述源控制模块。
19.优选地，所述控制测量模块还包括arm模块以及终端，
20.所述fpga模块将读取采样的模拟信号通过fsmc总线输入到所述arm模块中；
21.所述arm模块用于将传输过来的数据打包，传输给终端；
22.所述终端用于通过波形来显示数据，且配置系统参数以及控制系统工作。
23.优选地，所述检测系统还包括第一保护回路与第二保护回路，所述第一保护回路并联连接所述源控制模块，所述第一保护回路用于电压钳位以及释放回路能量；所述第二保护回路并联连接所述熔断器，所述第二保护回路用于释放回路切断后的剩余能量。
24.优选地，所述检测系统还包括电压采集模块，所述电压采集模块用于采集所述源控制模块上的电压信号，并将所述电压信号按比例缩小后传输到所述控制测量模块。
25.优选地，所述检测系统还包括固态继电器，所述固态继电器与所述源控制模块以及所述第一变压器串联连接，且所述固态继电器在所述控制测量模块的控制下，用于控制电路的工作状态。
26.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
27.1、本发明实施例提供的一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统，采用了电子源、电工源双源系统，可以迅速、准确、稳定地产生大电流，并且通过100k超高频采样，获取电流有效值，实现实时反馈调节，通过保护回路释放熔断瞬间的冲击能量，有效了解决以上问题，安全、准确地开展熔断件时间-电流特性试验，同时也大幅提升了工作效率，保证熔断件的入网质量要求，确保配电网安全、可靠运行；
28.2、本发明实施例提供的一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统，可以捕捉到熔断件熔断瞬间的电流状态，并且可以记录全程的电流值，计算出熔断件熔断时间和有效电流值，达到实时反馈调节的目的，得到恒流源。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为检测系统电路结构示意图
31.图2为检测系统具体电路连接图
32.图3为电子源模块具体示意图
33.图4为电工源模块具体示意图
34.图5为控制测量模块具体设置示意图
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
36.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
37.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
38.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
39.实施例
40.本实施例公开了一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统，如图1与图2所示，包括源控制模块、第一变压器以及控制测量模块，所述源控制模块串联连接所述第一变压器的输入端，所述第一变压器的输出端依次串联连接熔断器与第一电流互感器；所述源控制模块采用独立工作的双源系统，双源系统在本实施例中指的是电子源单元与电工源单元并联连接，当电子源工作的时候，电工源不工作，当电工源工作的时候，电子源不工作；
41.在图2中，还设置了手动控制装置，手动控制装置包括升、降、切断输出、等物理按键，升、降按键用于手动调节电工源输出电压的升、降；切断输出按键用于瞬间切断源的输出；
42.在本实施例中，设置的源控制模块为双源系统，都是通过设置的控制测量模块来驱动双源系统中的其中一个系统进行工作，当源控制模块输出的电流信号在经过第一变压器时，第一变压器将输入的大电压小电流信号，转换成小电压大电流信号，并将转换后的小电压大电流信号用于在熔断器熔断件上进行时间-电流特性的试验，设置的第一电流互感器是来检测熔断器熔断件上的电流信号，并将检测到的电流信号处理后输入到源控制模块，源控制模块根据输入过来的信号，来调整输出的电流信号，且能够保证熔断器两端持续通过恒定的试验电流，实现了安全、准确地开展熔断件时间-电流特性试验，同时也大幅提升了工作效率，保证熔断件的入网质量要求，确保配电网安全、可靠运行。
43.第一电流互感器用于采集所述熔断器上的电流信号，并将电流信号输入到所述控制测量模块；
44.相当于一个反馈调节功能，在电流回路中带有测量系统，对回路中的电流实时监测，并计算出电流有效值，当电流有效值低于设定值时，会控制源增大输出，使回路中的电流回到设定值，从而保证整个过程中回路的电流有效值接近设定的目标值，保持恒流源输出。
45.所述控制测量模块用于基于所述电流信号，向所述源控制模块发送指令信号；
46.本实施例中，如图5所示，控制测量模块包括i/v模块、ad模块以及fpga模块，所述第一电流互感器输出端与所述i/v模块输入端连接，所述i/v模块输出端与所述ad模块输入端连接，所述ad模块输出端与所述fpga模块输入端连接，所述fpga模块输出端与所述源控制模块的输入端连接；所述i/v模块用于将采集的电流信号转换为模拟电压信号；所述ad模块用于对所述模拟电压信号进行高频采样，并将采样的信号传输给所述fpga模块；所述fpga模块用于读取采样的模拟电压信号，并基于采样的信号控制所述源控制模块。
47.所述控制测量模块还包括arm模块以及终端，
48.所述fpga模块将读取采样的模拟信号通过fsmc总线输入到所述arm模块中；
49.所述arm模块用于将传输过来的数据打包，传输给终端；
50.所述终端用于通过波形来显示数据，且配置系统参数以及控制系统工作。
51.所述源控制模块接收所述控制测量模块的指令信号，并在该指令信号下，调节输出的电流信号。
52.i/v模块用于接收测量互感器输出的二次电流信号，并将其转化成小模拟电压信号；ad模块采用高速adc芯片，采样速率达到10ksps以上，用于对输入的模拟小电压信号进行高速采样，采样数据通过spi总线输出给fpga；fpga模块内部设计有ad控制器、fsmc总线
控制器、ram控制器、计时器、开关控制等模块，可控制ad模块工作，读取ad模块输出的采样数据，并将数据存在ram中，再通过fsmc总线将数据输出给arm模块；arm模块对数据进行处理并打包上传给上位机；上位机解析数据包，将数据以波形的形式显示在人机交互界面上；人机交互界面可提供配置系统参数、控制系统工作、查看测试结果等功能。
53.本实施例中，源控制模块包括电子源单元以及电工源单元，所述电子源单元与所述电工源单元并联连接；所述电子源单元包括电子源模块与第一开关，且所述电子源模块与所述第一开关串联连接；所述电工源单元包括电工源模块与第二开关，且所述电工源模块与所述第二开关串联连接。
54.电子源是一个可控的功率输出装置，根据输入信号的大小来调节输出电压大小；具有输出调节快，响应迅速的特征。
55.电工源为一个带有电机驱动的调压器，通过控制电机的驱动电路来实现电机的正转和反转，从而实现对调压器输出的升、降控制；该模块还带有限位信号，当调压器旋转到最大输出时，会触发高位限制信号，此时会输出高位保护信号，同时电机不再受正转信号控制；当调压器回调到最低位置时，会触发低位限制信号，此时会输出低位保护信号，同时电机不在受反转信号控制；
56.设置的第一开关是一个带有控制驱动的开关模块，根据控制采集装置的控制指令来开通或关断电工源的输出电压，设置的第二开关是一个带有控制驱动的开关模块，根据控制采集装置的控制指令来开通或关断电子源的输出电压。
57.如图3所示，电子源模块包括信号源发生器、功率放大模块、第二变压器以及第二电流互感器，所述信号源发生器的输出端与所述功率放大模块输入端连接，所述功率放大模块输出端与第二变压器输入端连接，所述第二变压器输出端通过所述第二电流互感器与第一开关连接；所述电流互感器用于将采集的电流信号输入到所述信号源发生器中，所述信号源发生器用于基于采集的电流信号调节输出的电流值。
58.信号源发生器用于输出大小可调的小电压信号，经过功率放大模块和第二变压器形成大小可控的电流信号，第二电流互感器用于回路采样，将采样信号送回信号源发生器，信号源发生器根据采样信号调节输出，确保电流输出稳定性在目标范围内。
59.如图4所示，电工源模块包括控制器、电动调压器、第三变压器以及第三电流互感器，所述控制器输出端与所述电动调压器的输入端连接，所述电动调压器输出端与所述第三变压器输入端连接，所述第三变压器输出端通过第三电流互感器与所述第二开关连接；所述第三电流互感器用于采集所述第三变压器输出端的电流信号，并将该电流信号输入到所述控制器；所述控制器用于基于该电流信号，调节所述电动调压器的输出信号值。
60.控制器通过控制电机的转动来调整电动调压器的输出，再经过第三变压器形成大小可控的电流信号，第三电流互感器用于回路采样，将采样信号送回控制器，控制器根据采样信号调节调压器输出，确保电流输出稳定性在目标范围内。
61.所述电工源模块还包括可控硅开关，所述可控硅开关与所述电动调压器串联连接，所述控制器控制所述可控硅开关的闭合，所述可控硅开关用于控制所述电动调压器瞬间输出信号值。由于电动调压器不能瞬间输出，因此采用可控硅开关来实现瞬间输出，将电动调压器升到理论目标值，再由控制器控制可控硅开关闭合。
62.本实施例中，检测系统还包括第一保护回路与第二保护回路，所述第一保护回路
并联连接所述源控制模块，所述第一保护回路用于电压钳位以及释放回路能量；所述第二保护回路并联连接所述熔断器，所述第二保护回路用于释放回路切断后的剩余能量。
63.设置的第一保护回路，是一个电压钳位和能量释放装置，对熔断件熔断、回路异常、开关通断时产生的尖峰电压脉动进行钳位限制，并释放回路能量；防止过高的瞬间电压损坏系统装置；设置的第二保护回路，是一个能量释放装置，在熔断件熔断瞬间，防止回路开路而出现高压，同时释放回路切断后的剩余能量。
64.本实施例中，检测系统还包括电压采集模块，所述电压采集模块用于采集所述源控制模块上的电压信号，并将所述电压信号按比例缩小后传输到所述控制测量模块；电压采集模块，是一个高精度比例变压装置，将电工源或电子源的输出电压按照一定比例缩小到控制采集装置可接收的小电压信号；
65.本实施例中，检测系统还包括固态继电器，所述固态继电器与所述源控制模块以及所述第一变压器串联连接，且所述固态继电器在所述控制测量模块的控制下，用于控制电路的工作状态；固态继电器模块是一个控制驱动的电子开关器件，根控制采集装置的控制信号进行开关动作，当接收到开通指令时，该装置在输入信号上升过零时刻接通回路；当接收到关断指令时，该装置迅速关断。
66.本实施例公开的一种熔断器熔断件的弧前时间-电流特性检测系统，采用了电子源、电工源双源系统，可以迅速、准确、稳定地产生大电流，并且通过100k超高频采样，获取电流有效值，实现实时反馈调节，通过保护回路释放熔断瞬间的冲击能量，有效了解决以上问题，安全、准确地开展熔断件时间-电流特性试验，同时也大幅提升了工作效率，保证熔断件的入网质量要求，确保配电网安全、可靠运行。
67.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。