整理ZGKC6B高压开关动特性测试仪说明书.docx

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整理ZGKC6B高压开关动特性测试仪说明书

ZGKC-6B

高压开关动特性测试仪

使

用

手

册

武汉智能星电气有限公司

2012-2-20

ZGKC-6B高压开关动特性测试仪

一、概述

高压断路器是电力系统中最重要的控制设备之一。

电网中高压断路器的运行数量最多，运行条件和技术要求比较复杂，其运行可靠性不仅关系到高压断路器本身，而且影响到其它设备乃至整个电网。

因此，对高压断路器的动特性进行测试是一项很重要的工作，但采用传统的方法对高压断路器进行动特性测试时存在操作复杂、测试精度低等缺点，为了解决这些问题，我们开发了ZGKC-6B高压开关动特性测试仪。

二、特点及主要功能

1.10寸平板电脑远程同步界面控制

配置10寸1024×768平板电脑（可选配其它笔记本），WindowsXP/Windows7操作系统，通过USB转RS232接口同步仪器界面，远程进行操作控制仪器、可导出试验数据；

2.超大水晶触摸彩屏、高速热敏打印机

5.7寸640×480彩色触摸屏,人性化交互式水晶界面，图文显示，界面直观，便于现场人员操作和使用；高速热敏打印机，方便现场打印试验数据和曲线；

3.集成超强性能直流电源

集成操作电源，无须现场二次电源，现场使用更加方便快捷；

电源电压30V～300V可调，电流20A，连续工作时间3s；

4．三种试验完美实现

（1）常规试验,测出开关的合分闸时间、弹跳时间、同期时间；测出开关的刚合分速度、最大速度、平均速度、开距、超程等速度数据；

（2）重合闸试验,测出开关重合闸的分合、合分、分合分的时间数据；

（3）低电压试验,测出合分线圈的电压动作值，电源电压可连续调节；

5．三种合分闸控制方式

（1）支持内同步方式控制，内部电源输出直流电压给合、分闸线圈；

（2）支持外同步方式控制，外部电源提供电压给合、分闸线圈；

（3）支持空节点同步方式控制，开关自身电源提供电压给合、分闸线圈，内部提供两路无源空接点；

6．具有录波功能

可对应时间坐标显示断口状态—时间曲线、行程—时间（S－t）曲线、线圈电流—时间（I-t）曲线，有利于对开关机构故障的准确判断。

7．大容量存储器，支持U盘内置或外置

带4G容量的U盘，可海量存储现场数据，U盘可选内置方式或外置方式；仪器具有1个标准USB接口，易导出试验数据；U盘外置方式下用于插U盘，U盘内置方式下，直接连接PC机；

8．同测6路断口1路速度1路电流

可测试6断口数据，内部抗干扰电路可以抵御现场感应的10kV高压；

可测试1路速度，配备直线传感器、角速度等传感器，几乎涵盖所有型号开关的测试；在内同步方式时，可测试1路通过合、分闸线圈的电流；

9．配备PC机上层软件

PC机上层软件既能远程控制仪器、导出试验数据，也能管理分析试验数据、生成试验报告、导出EXCEL数据等；

10．内置抗干扰电路

内部抗干扰电路可以满足500kV变电站内可靠使用，保护电路能保证仪器及人员安全、仪器并能稳定、准确测试；

11．防尘防水工程塑料密封箱

采用防尘、防水、防腐工程塑料密封箱，体积小，重量轻，便于携带。

三、技术指标

1．主要技术参数

（1）最大速度：

20m/s，分辨率：

0.01m/s；测试准确度为：

±1.0%读数±0.05；

（2）行程测试范围：

6mm～280mm（可选配至6-700mm）；

（3）行程最小分辨率：

0.1mm；测试准确度为：

±1.0%读数±0.1mm；

（4）时间测试范围：

10ms～15s，

（5）时间分辨率：

0.1ms；时间测试准确度为：

±0.5%读数±0.2ms；

（6）最小动作同期差分辨率：

0.1ms；测试准确度为：

±0.5%读数±0.1ms；

（7）测试通道8路：

6路断口时间，1路速度，1路线圈电流；

（8）电源：

AC220V±10%；50Hz±1Hz；

（9）操作电源输出：

电压DC30V～300V可配调（可选至DC14V～250V），电流20A，数字程控调整，连续工作时间3s；

2．常规试验测试

（1）时间测量

分（合）闸时间：

分（合）闸时间是指从开关接到分（合）闸控制信号（线圈上电）开始到开关动触头与静触头第一次分开（合上）为止的时间。

相内同期：

同相断口之间，分、合闸时间最大与最小之差。

相间同期：

A、B、C三相间，各相中合闸时间最大值之差为合闸相间同期，分闸时间最小值之差为分闸相间同期。

弹跳次数：

弹跳次数是指开关动、静触头在分（合）闸操作过程中分开（合上）的次数。

弹跳时间：

弹跳时间是指开关动触头与静触头从第一次分开（或合上）开始到最后稳定分开（或合上）为止的时间。

断口曲线：

断口分合闸状态，并绘制“分合状态—时间”曲线；

（2）速度及行程测量

刚分（合）速度：

刚分（合）速度是指开关动触头与静触头接触时的某一指定时间内，或某一指定距离内的平均速度，本测试仪提供很多开关的刚分（刚）速度定义方式。

开距、超程：

开距是指开关从分状态开始到动触头与静触头刚接触的这一段距离；超程是指开关从合状态开始到动触头与静触头刚分开的这一段距离；行程是指开距和超程两段距离和的长度。

过冲幅度、反弹幅度：

过冲幅度是指开关从分闸状态开始运动超过总行程后继续运动的距离；反弹幅度是指开关从合闸状态开始运动超过总行程后继续运动的距离。

分（合）闸最大速度：

分（合）闸最大速度是指分（合）闸瞬时速度中的最大值，一般来说，该值应出现在开关刚分开或合上的这一段。

分（合）闸平均速度：

分（合）闸平均速度是指开关动触头在分（合）闸过程中，按平均速度定义的两个百分比之间的行程段的平均速度。

行程-时间曲线：

行程-时间曲线是开关动触头运动过程中每一个时间单元对应的行程关系曲线。

（3）合（分）闸线圈电流测量

在内同步方式时，可测试通过合（分）闸线圈的电流，并绘制电流—时间（I—t）曲线。

3．重合闸试验测试

（1）合分试验

合闸时间：

合闸时间是指从开关接到合闸控制信号（线圈上电）开始到开关动触头与静触头第一次合上为止的时间。

合分时间：

合分时间是指从开关合闸时刻到开关动触头与静触头第一次分开的时间。

（2）分合试验

分闸时间：

分闸时间是指从开关接到分闸控制信号（线圈上电）开始到开关动触头与静触头第一次分开为止的时间。

分合时间：

分合时间是指从开关分闸时刻到开关动触头与静触头第一次合上的时间。

（3）分合分试验

分闸时间：

分闸时间是指从开关接到分闸控制信号（线圈上电）开始到开关动触头与静触头第一次分开为止的时间。

分合时间：

分合时间是指从开关分闸时刻到开关动触头与静触头第一次合上的时间。

合分时间：

合分时间是指从开关刚合闸时刻到开关动触头与静触头再一次分开的时间。

4．低电压试验测试

（1）自动试验：

根据开关的起始电压输出到合（分）闸线圈上，检验开关的合（分）闸动作电压；如果开关没有动作，再根据升压的步进值的逐步升压直到开关动作，最终检验出开关合（分）闸的动作电压。

（2）额定电压百分比试验：

根据额定电压的百分比的电压输出到合（分）闸线圈上，检验开关的合（分）闸动作电压。

四、仪器外观及面板介绍

仪器外形和各部分的分布如图1所示:

图1

面板各部分的分布说明如下：

1—640X480彩色触摸屏

2—散热孔

3—电源开关

4—电源输入插座输入电压AC220V50Hz

5—速度传感器接口接直线传感器和角速度传感器等。

6—A1B1C1断口信号接口

7—A2B2C2断口信号接口

8—断口公共端

9—安全保护接地端子

10—内同步控制线接口输出DC30-300V电压

11—外同步控制线接口输入AC/DC0-300V电压信号

12—空接点控制线接口输出两路无源空接点

13—USB接口内置U盘时，接电脑；外置U盘时接U盘

14—高速热敏打印机

15—RS232接口

五、接线方式介绍

1．断口接线说明

注意：

接断口线之前，先将仪器机壳接好大地，以便接断口线时能够泄放掉断口的感应电压，保护仪器及人身安全！

图2

首先将仪器的接地端用接入可靠大地。

接着将仪器GND端子接入开关断口的公共端（用线将开关一端的A、B、C三相短接在一起作为公共端）。

然后将三芯黄绿红断口线接入开关的A、B、C三相的另一端，如果开关只有三个断口，只接A1、B1、C1三根线；如果开关有六个断口，接入A1、B1、C1、A2、B2、C2六根线。

2．速度传感器安装说明

一般来说，可以看见直线运动部分的开关都可以采用直线传感器。

没有直线运动部分裸露在外的开关，可以采用角速度传感器。

安装传感器时，尽量让传感器安装在最靠近动触头的运动机构，以免中间转换部分的间隙或非线性影响测试准确度。

直线传感器的速度、行程测试准确度最高、最可靠。

建议尽可能采用直线传感器。

（1）直线传感器安装

随机配备有长度分别为50mm和300mm的直线传感器。

其中50mm的直线传感器主要用于真空开关的行程及速度测试，测试行程<40mm；300mm的直线传感器主要用于SF6的行程及速度测试，测试行程<280mm。

用于110kV、220kV的少油开关测试时，由于行程较长，直接安装在动触头上不方便，只能在传动杆上间接测量。

图3

（2）角速度传感器安装

角速度传感器分为角速度阻式传感器和角速度编码传感器。

角速度阻式传感器为高精度电位器，角速度编码传感器采用光栅原理。

角速度传感器直接测试旋转角度与时间的关系，再根据输入的参考开距或总行程自动计算比例系数，最后换算成实际的速度和行程。

图4

3．控制线接线说明

本测试仪内部可输出用于高压开关合、分闸所需的直流电源，可进行开关试验的内同步、外同步、空节点三种不同的控制方式。

（1）内同步试验接线

现场试验时，如果采用仪器内部电源，根据试验线圈电压，设置内同步方式、额定电压，将合闸控制线（红色）、分闸控制线（绿色）、公共线（黑色）接入到开关的相应位置，另一头接入到仪器面板的“内同步”端口（航空插头）。

接线时注意切断高压开关装置自有的操作电源（断开刀铡或者拔掉保险），以免两种电源冲突。

图5

（2）外同步试验接线

现场试验时，如果采用仪器外部电源，就要选择“外同步”方式，将合闸控制线（红色）、分闸控制线（绿色）、公共线（黑色）接入到开关的相应位置，另一头接入到仪器面板的“外同步”端口（航空插头）。

图6

（3）无源接点同步试验接线

现场试验时，如果采用被试验的高压开关的自身分、合闸电源，就要选择“空接点”方式，将合闸控制线（红色）、分闸控制线（绿色）、公共线（黑色）接入到开关的相应位置，另一头接入到仪器面板的“空节点”端口（航空插头）。

仪器提供2路独立无源的空接触点。

图7

六、速度定义说明

1．几种基本的速度定义方式

（1）刚分后XXmm（ms）的平均速度为分闸速度，刚合前XXmm（ms）的平均速度为合闸速度。

可以选择按时间或距离定义。

（2）刚分前、后各XXmm（ms）的平均速度为分闸速度，刚合前、后各XXmm（ms）的平均速度为合闸速度。

可以选择按时间或距离定义。

（3）刚分后XXmm的平均速度为分闸速度，从合闸运动开始到刚合闸时的平均速度为合闸速度。

（4）刚分点到XX%行程的平均速度为分闸速度，XX%行程到刚合点的平均速度为合闸速度。

（开关分闸动触头静止时，动触头的位置定义行程为0%；开关合闸动触头静止时，动触头的位置定义为行程为100%）

2．几种常用开关的速度定义

以下资料仅供参考，实践中按高压开关出厂说明书设置及选择。

（1）油开关Ⅰ

分闸速度：

动、静触头刚分后10ms的平均速度。

　合闸速度：

动、静触头刚合前10ms的平均速度。

适合此定义的开关有：

SN10-10Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ

SN10-35

SW2-35Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ

SW4-110Ⅱ,Ⅲ

SW4-220Ⅱ,Ⅲ

DW8-35，Ⅱ

LW2-220

（2）油开关Ⅱ　

分闸速度：

动、静触头刚分前、后各5ms的平均速度。

合闸速度：

动、静触头刚合前、后各5ms的平均速度。

适合此定义的开关有：

SW2-110Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ

SW2-220Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ

SW3-110

SW3-110G

SW6-110Ⅰ,Ⅱ

SW6-220Ⅰ

SW6-330Ⅰ

DW2-35，Ⅰ，Ⅱ，R

DW1-35

DW1-35D（G）

（3）油开关Ⅲ

分闸速度：

动、静触头刚分前、后各10ms的平均速度。

　合闸速度：

动、静触头刚合前、后各10ms的平均速度。

适合此定义的开关有：

SW7-110，110Z

SW7-220

（4）真空开关10kVⅠ

分闸速度：

动、静触头刚分后6mm的平均速度。

　合闸速度：

动、静触头刚合前6mm的平均速度。

适合此定义的开关有：

ZN12-10ZN51-10

（5）真空开关10kVⅡ

分闸速度：

动、静触头刚分后6mm的平均速度。

　合闸速度：

合闸运动开始到刚合点的平均速度。

适合此定义的开关有：

ZN3-10，ZN47-10，

ZN13-10，ZN54-10，

ZN14-10，ZN60-12，

ZN20-10，ZN63-12，

ZN21-10，ZN65-12，

ZN22-10，ZN66-10，

ZN23-10，ZN67-10，

ZN33-10，ZW8-12，

ZN37-10，ZN38-10，

ZN28-10。

（6）真空开关35kV

分闸速度：

动、静触头刚分后12mm的平均速度。

　合闸速度：

动、静触头刚合前12mm的平均速度。

适合此定义的开关有：

ZN12-35

（7）LW8-35型SF6开关

分闸速度：

动、静触头刚分后32mm的平均速度。

　合闸速度：

动、静触头刚合前16mm的平均速度。

适合此定义的开关有：

LW8-35

（8）LW6型SF6开关

分闸速度：

动、静触头刚分后72mm的平均速度。

合闸速度：

动、静触头刚合前36mm的平均速度。

适合此定义的开关有：

LW6-500LW6-220

LW6-132LW6-110Ⅰ,110Ⅱ

LW6-63Ⅰ,63Ⅱ

（9）LW7型SF6开关

分闸速度：

动、静触头刚分后120mm的平均速度。

合闸速度：

动、静触头刚合前120mm的平均速度。

适合此定义的开关有：

LW7-220

（10）西安开关厂SF6开关

分闸速度：

刚分点到10%行程这段行程的平均速度。

合闸速度：

10%行程到刚合点这段行程的平均速度。

七、仪器软件操作说明

1．主界面介绍

打开电源，液晶触摸屏上将直接显示主界面：

图8

主界面上显示“常规试验”、“重合闸试验”、“低电压试验”三种不同试验按钮，显示“历史数据”按钮，显示“系统设置”按钮，右下角显示系统时间。

可以直接在触摸屏上按不同的按钮，进入不同界面。

2．常规试验操作

在主界面上按“常规试验”按钮，可以进入常规试验界面，如图：

图9

常规试验界面的上部分是“试验参数”区域，左下角是“状态显示”区域，右下角是“试验命令”按钮区域，中间空的部分是“提示栏”区域。

“状态显示”区域中，实时显示内部直流电源的电压和开关断口的合分状态。

（1）设置参数

按“设置”按钮，可以修改“试验参数”区域中的试验参数。

如图：

图10

红色显示数据是光标位置，此处数据可根据下端键盘值进行修改。

按左、右移箭头按钮光标将向前、后移动一步，按左、右跳箭头按钮光标将向前、后移动五步。

按退出设置按钮，将完成设置参数。

下面介绍试验参数的实际意义：

同步方式：

内同步、外同步、空接点。

此参数为合、分闸线圈提供电源的不同控制方式，要求此参数的选择和外部接线一一对应。

内同步为内部电源提供电压DC30-300V，此时要断开开关本身电源。

外同步为外部电源提供电压AC/DC30-300V给合、分闸线圈，外部电源电压信号输入到仪器，提供仪器开始采集工作的基准。

空接点同步为开关本身电源提供电压给合、分闸线圈，内部只输出合、分闸两路独立的无源空接点。

额定电压：

30-300V。

此参数为内同步方式下的输出电压的大小。

测试时间：

0-15s。

采集开关的断口和速度信号的时间长度。

通电时间：

0-9.9s。

内同步方式下，内部电源输出电压的时间长度。

参考通道：

A1、B1、C1、A2、B2、C2。

用来判断开关的状态，也为速度计算提供参考。

速度定义：

定义1、定义2、定义3、定义4。

速度定义参考上述的速度定义说明。

平均速度：

0%-100%。

两个百分用来计算合、分闸这一段行程内的平均速度。

传感器：

25mm、50mm、100mm、150mm、200mm、300mm、400mm、700mm、角速度阻式、角速度编码。

此参数用来选择传感器方式，要求内部选择和外部接传感器一致。

前八个选项为不同长度直线传感器选择，后两个选项为角速度传感器选择。

参考位移：

行程、开距、比例。

此参数用来标定速度传感器的采集量和实际位移的对应关系。

直线传感器大多可选比例1.0，角速度传感器要求把角度转化为位移，因此必须选择行程或开距。

（2）试验测试

试验前要求检查外部接线是否正确，内部参数设置是否对应。

按“测试”按钮，开始进入试验提示界面，如图：

图11

此处按提示可以进行合闸试验、分闸试验。

试验完成后，直接进入常规试验结果显示界面，如图：

图12

图13

图14

按“合数据”、“分数据”、“波形”按钮将分别显示合闸数据、分闸数据、合分闸波形。

按“保存”按钮将本次试验数据保存到存储器中。

如果U盘为内置方式，试验数据将存储到内部的U盘中（此时USB接口不能连接电脑）；如果U盘是外置方式，要求USB接口上插入U盘，试验数据将存储到此U盘。

按“打印”按钮将打印试验数据和曲线。

按退出图标按钮将回到常规试验界面，可以进行试验参数的修改，再按“重算”按钮重新计算后，自动进入常规试验结果显示界面。

3．重合闸试验操作

在主界面上按“重合闸试验”按钮，可以进入重合闸试验界面，如图：

图15

重合闸试验操作类似常规试验，重合闸试验的同步方式只能选“内同步”方式。

（1）设置参数

按“设置”按钮，可以修改“试验参数”区域中的试验参数。

如图：

图16

动作方式：

合分试验、分合试验、分合分试验。

T1、T2：

0-500。

T1、T2为图上红线和绿线所标示的时间长度。

重合闸试验要求合适地设置T1、T2的数值。

合分试验时，T1要求大于合闸时间，小于合闸时间+分闸时间。

分合试验时，T1要求大于合闸时间+分闸时间，小于合闸时间+分闸时间+5ms。

分合分试验时，T1要求大于合闸时间+分闸时间，小于合闸时间+分闸时间+5ms；T2要求大于合闸时间，小于合闸时间+分闸时间。

（2）试验测试

重合闸试验测试类似常规试验，试验结果显示界面如图：

图17

4．低电压试验操作

在主界面上按“低电压试验”按钮，可以进入低电压试验界面，如图：

图18

低电压试验操作类似常规试验，低电压试验的同步方式只能选“内同步”方式。

（1）设置参数

按“设置”按钮，可以修改“试验参数”区域中的试验参数。

如图：

图19

试验类型：

自动合闸试验，自动分闸试验，30%额定电压分闸试验，65％额定电压分闸试验，80％额定电压合闸试验，85％额定电压合闸试验，110％额定电压合闸试验，110％额定电压分闸试验，120％额定电压合闸试验，120％额定电压分闸试验。

电压起始：

30-300V。

自动合闸试验和自动分闸试验的电压起始。

电压步进：

0-300V。

自动合闸试验和自动分闸试验的电压步进。

自动合闸试验和自动分闸试验首先根据起始电压进行合闸（分闸），约一秒钟检验参考通道的状态，如果开关已经动作，试验完成；如果开关未动作，再根据电压步进升压进行合闸（分闸），直到开关动作或超过300V，试验完成。

后五种试验方式，都是根据额定电压的百分比来的。

首先升压到百分比的额定电压，然后进行合闸（分闸）的，约一秒后试验结束，人为判断开关是否动作。

（2）试验测试

低电压试验测试类似常规试验，试验结果显示界面如图：

图20

5．历史数据管理

在主界面上按“历史数据”按钮，可以进入历史数据管理界面，如图：

图21

列表中每一行为一条试验数据记录，红色显示的行是当前选择的试验数据记录。

列表有四列，序号为存储器中试验数据的顺序号，类型为常规试验数据、重合闸试验数据、低电压试验数据三种，名称是存储器中试验数据的文件名，测试时间是当时产生此试验数据的开始试验时刻。

列表中下部显示存储器中试验数据记录的总条数，每页8条，当前选择页的页号，当前选择的试验数据记录的序号。

（1）选择记录

按向上、向下箭头按钮可以选择前一条、后一条试验数据记录。

按“上页”、“下页”按钮可以选择到上一页、下一页的试验数据记录。

（2）清除记录

按“删除当前”按钮，将删除当前的试验数据记录。

按“删除全部”按钮将删除存储器中所有的试验数据记录。

（3）打开数据

按“打开数据”按钮，将当前的试验数据记录从存储器中导入进来通过试验数据结果界面显示出来。

（4）导出数据

如果U盘是内置方式，可以通过仪器面板上的USB接口，用两头为A型公头的USB线连接到电脑，这时在电脑中将显示一个U盘盘符，可以导出U盘中的试验数据文件。

如果U盘是外置方式，试验数据记录也就存在此U盘中，可以将U盘插入电脑，可以导出试验数据文件。

6．系统参数设置

在主界面上按“系统设置”按钮，可以进入系统设置管理界面，如图：

图22

系统设置管理界面有“系统日历时钟调整”、“厂家设置系统参数”、“试验操作注意事项”三个子菜单。

（1）系统日历时间调整

在系统设置管理界面上按“系统日历时钟调整”按钮，可以进行系统日历时间调整，如图：

图23

（2）厂家设置系统参数

在系统设置管理界面上按“厂家设置系统参数”按钮，可以进入厂家设置系统参数界面。

此界面为厂家调试人员使用，用户无需进入，以免修改出厂时的校验参数，如图：

图24

（3）试验操作注意事项

在系统设置管理界面上按“试验操作注意事项”按钮，可以进入试验操作注意事项界面。

如图：

图25

此界面为试验操作提供接线参考和注意事项，有内同步接线图、外同步接线图、空接点接线图、断口接线图、直线传感器安装图、角速度传感器安装图、注意事项。

八、上位机软件操作说明

1.软件安装

（1）请将随机光盘放入光驱中，将“开关软件”文件夹拷贝到电脑硬盘中。

（2）打开硬盘中的“开关软件\安装控件”文件夹,首先双击“注册控件.bat”文件，注册MSComm控件。

然后双击“msxml4.exe”文件，安装msxml4包。

（3）打开“开关软件”文件夹，在“开关软件.exe”文件上右键选择“发送到\桌面快捷方式”命令，产生桌面快捷方式，软件安装完成。

2.打开软件

双击桌面上的“开关软件”快捷方式，可以打开本软件，如图：

图26

顶端为命令区，命令区里有“数据管理”、“串口设置”、“仪器界面”、“帮助文档”、“退出系统”。

底端为状态区，显示版本、时间等内容。

3.联机操作

（1）连USB转串口线

将USB转串口线一头插入电脑U口，一头接上仪器的串口上。

第一次接线时，电脑会提示添加此线的驱动，请将电脑搜索位置设置到“开关软件\安装控件\USBTO　RS232”文件夹自动安装驱动。

驱动安装结束后，记下映射的串口号。

（2）设置串口

单击“串口设置”命令，打开串口设置界面，如图：

图27

通过“