[发明专利]一种塑壳式断路器电磁脱扣瞬动校验方法

说明书

技术领域：

本发明属于电器检测技术领域，涉及一种塑壳式断路器校验方法，特别是一种塑壳式断路器电磁脱扣瞬动校验方法，用于对舰用塑壳式断路器瞬动校验。

背景技术：

在低压配电系统中，塑壳断路器的应用非常广泛，一般用于配电馈线控制和保护、小型配电变压器的低压侧出线总开关，动力配电终端控制和保护，以及住宅配电终端控制和保护，也可用于各种生产机械的电源开关。50A以下小容量的塑壳断路器采用非贮能式闭合，手动操纵；大容量断路器的操动机构采用贮能式闭合，手动操纵或电动机实现远程操纵。塑壳断路器的额定电流一般为6～630A，有单极、二极、三极和四极；目前已有额定电流为800～3000A的大型塑壳式断路器。舰用塑壳式断路器的额定电流一般为400A以上。脱扣器是与断路器机械相连或组成整体，用以释放保持机构并使断路器自动断开的装置。按保护类型不同，塑壳式断路器可分为热脱扣延时保护与电磁脱扣瞬时保护，以应对不同大小的过载电流。热脱扣器和电磁脱扣器在工作一段时间后会存在动作值与整定值的偏差，造成脱扣器误动作或者不动作，无法保障舰艇电力系统及用电设备的安全运行，因此，必须对其主要性能指标进行校验。

目前，海军舰艇部队缺乏相应可靠校验装置及校验方法，而国内相关技术设备存在以下问题：1.校验装置不能同时进行热脱扣延时保护特性校验和电磁脱扣瞬时保护特性校验，功能单一；2.大电流发生装置采用多磁路调压、变压系统，体积庞大，调节速度慢，不易实现自动化控制；3.电磁脱扣瞬时保护特性校验时，校验电流存在非周期分量，难以保证准确性。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求提供一种塑壳式断路器电磁脱扣瞬动校验方法，解决在舰用塑壳式断路器进行电磁脱扣瞬时保护特性校验时，由于校验时间短，校验电流存在非周期分量，难以保证准确性的难题，实现未知负载在每次校验时能够输出稳定正弦波形，消除试验过程中非周期分量的影响，有效地提高校验的准确性。

为了实现上述目的，本发明涉及的塑壳式断路器电磁脱扣瞬动校验方法的具体校验步骤为：

(1)设定校验电流大小及时间参数：设定短路器瞬动校验所需的校验电流的大小及时间参数，其中，校验电流为框架等级电流大小的8-12倍；

(2)获得电压电流参数：取校验电流值的三分之一作为额定电流值，并设置时间参数，额定电流时间参数大于校验电流时间参数，然后利用PID控制方法进行闭环调节，得出输出电压及电流的波形、大小和相位；通过显示器向工控机输入额定电流大小及时间参数，其中，额定电流值采用三分之一的校验电流值是经过大量试验所得出的经验值，取二分之一校验电流值进行长时间闭环PID调节，得出的占空比在最终的开环校验过程中使输出电流更精确，但是电流相对值比较大，电路发热严重，需要散热时间长，影响校验的时效性；取值的比例小于三分之一时，电路发热情况不严重，但是因为调制比的增长不是线形增长，导致输出电流的误差相对较大；工控机通过RS232接口向控制器的核心板发出操作指令，控制器的核心板接收操作指令后，由CPU发出正弦波脉宽调制(SPWM)信号，通过驱动板触发主电路中单相桥式逆变电路中绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)，CPU同时通过检测电路采集由电流互感器反馈回来的电流信号，再经过PID调节，保持输出稳定的正弦电流，控制器的核心板通过RS232向工控机反馈系统运行状态，工控机经过分析处理后在显示屏上输出电压及电流的波形、大小和相位，波形输出精度达到2.5％；

(3)获得未知负载回路的阻抗角、功率因数和调制比：根据输出的电流及电压的大小和相位，利用FFT公式(Fast Fourier Transformation，即为快速傅氏变换)得出回路中的功率因数和阻抗角，再得出回路阻抗，并检测回路稳定时的调制比；

(4)确定回路的合闸相位：根据得出的功率因数、阻抗角和设定的额定电流，确定未知负载瞬动校验时的合闸相位；

(5)系数修正：将电流值设为校验电流大小，将调制比放大三倍，并根据试验过程中的经验数据进行系数修正，即乘以修正系数；

(6)开环校验：根据确定的合闸相位进行开环校验，输出校验电流，实现舰用塑壳式断路器的瞬动校验。