周城，陳淼，許文強(qiáng)，王東

（國(guó)網(wǎng)德供市供電公司，福建 寧德 355100）

1 斷路器智能檢測(cè)設(shè)備使用背景及本研究的優(yōu)點(diǎn)

在變電站和電廠在正常運(yùn)行過程中，斷路器工作極其重要，在維護(hù)上需要專業(yè)人員對(duì)斷路器各個(gè)觸點(diǎn)和部件仔細(xì)反復(fù)檢測(cè)，每次檢修需要較長(zhǎng)的停檢時(shí)間給用戶和用電設(shè)備帶來極大的不便且經(jīng)濟(jì)損失，并且人工檢測(cè)出現(xiàn)較高的誤判或者遺漏情況，對(duì)電網(wǎng)供電系統(tǒng)帶來極大的安全隱患。本斷路器智能檢測(cè)設(shè)備具有方便可靠以及操作簡(jiǎn)單合理且智能化的優(yōu)點(diǎn)。

具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本斷路器二次回路故障快速檢測(cè)儀，具有攜帶方便，3kg以內(nèi)且無須接線供電。

（2）本斷路器二次回路故障快速檢測(cè)儀，配備多種不同斷路器接口可兼容多種斷路器。

（3）本斷路器二次回路故障快速檢測(cè)儀，能夠自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備情況，時(shí)時(shí)匯報(bào)檢測(cè)結(jié)果。

（4）通過使用此斷路器二次回路故障快速檢測(cè)儀，可有效快速地檢測(cè)斷路器狀態(tài)和性能，檢測(cè)時(shí)間等于斷路器開啟時(shí)間，且內(nèi)部集成大容量鋰電池可持續(xù)檢測(cè)2h以上。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理研究

2.1 結(jié)構(gòu)研究

斷路器二次回路故障快速檢測(cè)儀采用鋁合金外箱，內(nèi)部設(shè)計(jì)集成升壓模組、主控制板、鋰離子電池包、顯示板等，其中結(jié)構(gòu)上采用內(nèi)部防壓鋁合金框架將上述各模塊合理排布，其中鋰離子電池包電氣連接至充電接口和主控制電路板。主控制電路板電氣連接至檢測(cè)儀標(biāo)準(zhǔn)插公頭和顯示電路板。在整機(jī)面板安裝上顯示電路板、顯示液晶屏和控制按鍵，其中顯示電路板電氣連接至顯示液晶屏和主控制電路板。外接檢測(cè)設(shè)備航空插頭使用多股導(dǎo)線連接檢測(cè)儀標(biāo)準(zhǔn)插公頭組成可更換的檢測(cè)設(shè)備航空插頭。并且將外接檢測(cè)設(shè)備航空插頭和充電器等配件合理的放置在箱體內(nèi)部，本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)爆炸圖如圖1。

圖1 產(chǎn)品爆炸圖

2.2 工作原理研究

本研究產(chǎn)品用MCU采樣各各通路的電氣性能判定是否出現(xiàn)故障。本研究的電網(wǎng)斷路器二次回路故障快速檢測(cè)儀，包括可更換組裝不同航空插頭和檢測(cè)儀機(jī)體，主機(jī)外接檢測(cè)設(shè)備航空插頭母頭和斷路器柜的外接檢測(cè)設(shè)備航空插頭公頭對(duì)接。打開儀器總開關(guān)后鋰離子電池包給控制電路板和升壓模組供電，同時(shí)面板顯示電池信息（電池電壓，剩余容量，可檢測(cè)次數(shù)）。打開升壓開關(guān)后升壓模組開啟升壓至220V直流電或者交流電。打開面板顯示開關(guān)，主控制電路板開啟對(duì)外接電路進(jìn)行邏輯分析和計(jì)算及其電路情況，開啟顯示至顯示面板上。

打開電機(jī)供電開關(guān)，主控制電路板控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路給外接檢測(cè)設(shè)備航空插頭連接的斷路器柜電機(jī)供電。啟動(dòng)儲(chǔ)能電機(jī)開啟斷路器。

液晶顯示屏幕顯示電機(jī)供電電壓和電流以及電機(jī)狀態(tài)。待電機(jī)停止工作后，打開合閘回路開關(guān)和閉鎖回路開關(guān)，斷路器柜的電路快速切換至虛擬工作狀態(tài)，主控制電路板開始對(duì)斷路器柜的電路開始逐一進(jìn)行通路快速檢測(cè)。同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果顯示在顯示面板上。

2.3 硬件配置

系統(tǒng)供電樹如圖2：

圖2

48V鋰電池供電至5V直流降壓模塊、220V直流升壓模塊和220V交流升壓模塊；5V直流降壓模塊供電至顯示板、主板和測(cè)試傳感器；220V直流升壓模塊供電至儲(chǔ)能電機(jī)、閉閘線圈、分閘線圈和閉鎖線圈；220V交流升壓模塊供電至儲(chǔ)能電機(jī)、閉閘線圈、分閘線圈和閉鎖線圈。

（1）升壓模組。升壓模組，利用推挽為架構(gòu)使用電源控制芯片控制場(chǎng)效應(yīng)管和高頻變壓器進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換將48V直流電壓升至220V直流高電壓。同時(shí)，另一組升壓模塊將48V直流電壓升逆變至220V交流高電壓。輸出電壓給儲(chǔ)能電機(jī)和吸合線圈供電。

（2）主控制板。主控制板規(guī)劃分布控制電路、檢測(cè)電路、控制各個(gè)通路繼電器電路、通訊電路、大功率電機(jī)控制電路。在MCU編入檢測(cè)系統(tǒng)軟件，MCU控制各個(gè)通路繼電器切換檢測(cè)線路開啟檢測(cè)、MCU通過I2C傳輸顯示數(shù)據(jù)至通訊IC、MCU控制大功率電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路控制儲(chǔ)能電機(jī)和吸合線圈狀態(tài)。

（3）鋰離子電池包。鋰離子電池包，使用多串多并大量鋰離子電池組成，并且使用cpu檢測(cè)控制每一節(jié)電池狀態(tài)和整個(gè)電池包工作狀態(tài)，起到充電過充保護(hù)、充電過流保護(hù)、放電過流保護(hù)、放電欠壓保護(hù)，并且時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池容量和電壓并且將信息傳遞給顯示面板顯示和主板上。

（4）顯示板。顯示板上集成LED顯示電路，驅(qū)動(dòng)電路，控制電路，顯示模塊驅(qū)動(dòng)控制電路等，其中顯示電池狀態(tài)信息，電機(jī)檢測(cè)狀態(tài)信息，吸合線圈檢測(cè)狀態(tài)信息和被檢線路信息。

2.4 軟件配置

本研究使用C語言編寫軟件，其流程圖如圖3：

圖3

程序使用模塊化設(shè)計(jì)，軟件開始時(shí)調(diào)用電池檢測(cè)軟件部分開始檢測(cè)將檢測(cè)結(jié)果儲(chǔ)存至內(nèi)部寄存器中，MCU時(shí)時(shí)調(diào)用電池信息處理后通過I2C接口傳遞至顯示模塊上進(jìn)行顯示；完成檢測(cè)和顯示后，開始自檢測(cè)試儀器內(nèi)部線路和模塊狀態(tài)，并且將直檢測(cè)結(jié)果通過I2C接口傳遞至顯示模塊上進(jìn)行顯示；完成準(zhǔn)備測(cè)試后MCU開始識(shí)別開始開關(guān)，待檢測(cè)電機(jī)開始開關(guān)按下后，開始對(duì)外部線路和電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果顯示；待顯示完成5s后系統(tǒng)開始給電機(jī)供電并且時(shí)時(shí)檢測(cè)顯示結(jié)果和對(duì)電機(jī)檢測(cè)結(jié)果；完成檢測(cè)后，開始識(shí)別合閘閉閘分閘開關(guān)是否按下，待按下后開始檢測(cè)，待完成檢測(cè)后開始檢測(cè)結(jié)果。

2.5 使用說明

（1）打開儀器箱蓋將的主機(jī)外接檢測(cè)設(shè)備航空插頭母頭和斷路器柜的外接檢測(cè)設(shè)備航空插頭公頭對(duì)接。

（2）打開儀器總開關(guān)后，查看鋰電池信息顯示開啟顯示電池信息（電池電壓不低于43V，剩余容量不低于10%，可檢測(cè)次數(shù)不低于5次）。

（3）打開升壓開關(guān)后，打開面板顯示開關(guān)圖紙對(duì)應(yīng)顯示面板上的相關(guān)信息（LED燈狀態(tài)：是否全部亮紅燈；如果出現(xiàn)不亮代表次路斷路，如果亮綠燈代表此路短路）。

（4）打開電機(jī)供電開關(guān)，查看液晶顯示屏幕顯示信息（電機(jī)狀態(tài)、是否工作以及工作電壓電流）。

（5）待電機(jī)停止工作后，打開合閘回路開關(guān)閉鎖回路開關(guān)，查看圖紙對(duì)應(yīng)顯示面板上的相關(guān)信息（LED燈狀態(tài)：是否全部亮綠燈；如果出現(xiàn)不亮代表次路斷路，如果紅燈代表此路觸點(diǎn)異常）。

（6）打開分閘回路開關(guān)，圖紙對(duì)應(yīng)顯示面板上的相關(guān)信息，待LED全部顯示紅色后關(guān)閉電機(jī)供電開關(guān)，關(guān)閉升壓開關(guān)，關(guān)閉合閘回路開關(guān)，閉鎖回路開關(guān)和面板，顯示開關(guān)以及儀器總開關(guān)。

3 結(jié)語

通過實(shí)際使用測(cè)試，該檢測(cè)設(shè)備可有效快速檢測(cè)斷路器二次回路各個(gè)電路和觸點(diǎn)通路情況以及電機(jī)和吸合線圈性能，該檢測(cè)設(shè)備一次充電可持續(xù)檢測(cè)2h以上且攜帶方便。為電力運(yùn)維等部門的斷路器檢測(cè)提高了極大的工作效率。