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AS-500A直流斷路器安秒特性測試儀

一、 產品概述
1．前言
隨著國民經濟的飛速發展，民用和工業用電量的急劇增大，保障國家電網的安全運行工作越來越重要，在電力系統中，直流電源系統作為繼電保護、自動裝置、控制操作回路、燈光音響信號及事故照明等電源之用。其正確工作控制與斷路器動作性能息息相關。目前變電站的直流饋電網絡多采用樹狀結構，從蓄電池到站內用電設備，一般經過三級配電，每級配電大多采用直流斷路器作為保護電器。由于上下級直流斷路器保護動作特性不匹配，在直流系統運行過程中，當下級用電設備出現短路故障時，經常引起上一級直流斷路器的越級跳閘，從而引起其它饋電線路的斷電事故，進而引起變電站一次設備如高壓開關、變壓器、電容器等的事故。為防止因直流斷路器及其它直流保護電器動作特性不匹配帶來的隱患，國家電網公司對于新裝和運行中的直流保護電器，規定了必須進行安秒特性測試，保證性能與設計相符，以確保直流回路級差配合的正確性。國家電網生技[2005]400號文《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》中第十一、十三項反事故措施明文提出了加強對各種斷路器、熔斷器的事故預防和管理工作要求。同時《預防直流電源系統事故措施》第4.3條規定：“直流系統熔斷器應分級配置，上下級熔體應滿足選擇性配合要求。一個站的直流熔斷器或自動空氣斷路器，原則上應選用同一制造廠系列產品。使用前宜進行安秒特性和動作電流抽檢，同一條支路上的空氣開關和熔斷器不宜混合使用"。
但目前電力系統中使用的直流斷路器的技術指標都是生產廠家在設備出廠時提供的數據。現場檢修維護人員因不具備相應的檢測手段，難以確認直流斷路器安秒特性是否符合要求。而且運行實踐證明，隨著時間的推移，設備的安秒特性也會發生變化，特別是投運3年后，設備的技術指標發生偏移，典型后果是斷路器特性發生變化，從而造成拒動、誤動或越級跳閘，引起其他饋電線路的斷電事故，使故障進一步擴大，嚴重危及電網的安全運行。為了防止這種事故發生，有必要對直流系統中的各直流斷路器安秒特性安秒特性進行測試，確定在不同短路電流下斷路器的脫扣時間，有效的對直流斷路器安秒特性以及保護等級配合進行分析，從而核對直流系統上下級斷路器之間的級差配合是否合理。
目前國內進行直流斷路器安秒特性檢測的機構和生產廠家用于直流空開安秒特性檢測的設備均為固定設備，如固定的大電流電源、大型負載電阻，體積大、重量大，不便于移動檢測，分析儀表均為常規儀表如電壓表、電流表、示波器等，接線復雜，使用不便，不適應各變電站移動檢測需要。為解決現場對直流斷路器實際特性檢測的問題，本公司推出了一種適合變電站現場使用、便于攜帶、自動化程度高的“SGAS-500A直流斷路器安秒特性測試儀"，可以為運行維護部門提供直流保護電器動作特性的測試手段，對直流保護電器的動作特性以及級差配合進行校驗，以便提高直流系統運行的可靠性，保證電網的安全可靠運行。SG是專為變電站試驗、檢修、維護工作而設計。滿足直流斷路器的超載和短路特性測試，從而提高變電站直流系統的健康水平，避免直流配電網絡出現越級跳閘和引發的大面積停電事故。
二、 裝置結構
本儀器采用一體化設計，高性能工控機、大尺寸液晶屏，配合鍵盤、觸摸板輸入，操作簡單、使用方便。體積小、重量輕，便于攜帶，適用于變電站現場測試。
儀器面板結構圖如下：


三、功能特點
1．主要特點：
主控部分采用高性能工控機，Windows XP操作系統，實時顯示各項參數曲線圖及數值。
鍵盤、觸摸板輸入（可外接USB鼠標）；5.7寸TFT真彩液晶屏顯示。操作簡單、界面美觀，所有參數一目了然。
開關恒流控制技術，新型功率器件，1A～500A自主設定恒流輸出，恒流精度高，負載能力強，可長時間穩定工作。
適用于額定電流1A～500A直流斷路器的安秒特性測試，并可用于6A～100A直流熔斷器的安秒特性測試。
測量方式采用全點測試或抽點測試，響應速度快，測試精度高，安全可靠。
儀器具有過熱、過流、過壓保護功能，電磁兼容性好，抗干擾能力強。
測試管理軟件可自動完成直流斷路器的安秒特性的測試，并分析測試數據繪制出斷路器保護特性曲線（安秒曲線）、以及生成報表輸出。
工控機自帶4G存儲空間，可任意存儲測試記錄，并配備了兩個USB接口，方便測試記錄的提取和打印。
儀器采用一體化設計，便于攜帶。
2．主要功能
按照GB10963-1999家用及類似場所用過電流保護斷路器標準規定斷路器應做脫扣特性試驗。
1）時間-電流特性試驗
①從冷態開始，對斷路器通以1.13In（約定不脫扣電流）的電流至約定時間，斷路器不應脫扣。然后在5s內把電流穩定升至1.45In（約定脫扣電流）的電流，斷路器應在約定時間內脫扣。
②從冷態開始，對斷路器的各級通以2.55In的電流，斷開時間應大于1s，并且對于額定電流小于等于63A的斷路器斷開時間應小于60s，對于額定電流大于63A的斷路器斷開時間應小于120s。
2）瞬時脫扣試驗
①對于B型斷路器：從冷態開始，對斷路器的各級通以3In的電流，斷開時間應大于0.1s；然后再從冷態開始，對斷路器的各級通以5In的電流，斷開時間應小于0.1s。
②對于C型斷路器：從冷態開始，對斷路器的各級通以5In的電流，斷開時間應大于0.1s；然后再從冷態開始，對斷路器的各級通以10In的電流，斷開時間應小于0.1s。
③對于D型斷路器：從冷態開始，對斷路器的各級通以10In的電流，斷開時間應大于0.1s；然后再從冷態開始，對斷路器的各級通以50In的電流，斷開時間應小于0.1s。這兩個試驗均應滿足時間-電流動作特性表。

　　　　　　　　　　　　　　時間-電流動作特性
注：⑴電流5s內穩定至設定值。
⑵冷態指試驗前未帶負載，而且在基準的校準溫度下進行。
四、 技術指標
工作電壓：AC220V、50Hz
環境溫度：-20℃～50℃
工作濕度：≤90%RH
測試電流：1～500A
測試電流紋波系數：< 2%
輸出電流穩定性：≤±1%
時間記錄范圍：1ms～1000s
zui小時間分辨率：0.1ms
操作方式：鍵盤、觸摸板（可外接USB鼠標）
外形尺寸：530mm×470mm×200mm
儀器重量：25kg
儀器外殼：鋁合金儀表箱
五、 操作說明
1． 測試準備
將儀器平穩放置在臺面上，然后取出附件包中的大電流線將直流斷路器與儀器的背后的正負接線柱連接起來。若直流斷路器為雙聯開關，則需要用附件中的短接線將直流斷路器的一端短接起來。插上電源線，開啟儀器背后的電源開關，儀器正常開機后初始化WindowsXP操作系統，并自動運行直流斷路器安秒特性測試系統。
2．界面介紹

圖1 直流斷路器安秒特性測試系統主界面
如圖1所示，直流斷路器安秒特性測系統的主界面包括標題欄、菜單欄、工具欄和工作窗口。
1）標題欄，顯示軟件的名稱。

2）菜單欄，單擊菜單欄的每一項都可打開下級子菜單?！拔募?項下級菜單中可執行打印功能，包括打印預覽，打印設置和退出（如圖2）；“設置"項在主界面下無效，在測試界面中才可設置斷路器準備時間和通訊設置（如圖3）；“操作"項為該軟件可執行的各項功能（如圖4）；“查看"項的下級菜單可執行工具欄和狀態欄的顯示和隱藏（如圖5）；“幫助"項為該軟件的的版本號。
3）工具欄，為該軟件的可執行的各項功能，用戶可直接點
擊工具欄上的圖標打開，也可執行菜單欄中“操作"項的下級菜單打開。
4）工作窗口，在主界面中工作窗口為歡迎界面，當點擊工具欄上的各項功能后，工作窗口會相應的改變或彈出對話框。
3. 測試方法
直流斷路器安秒特性測系統是集設備信息管理與現場測試為一體的系統，方便用戶管理不同廠家不同型號的直流斷路器的設備信息與詳細的測試記錄。用戶在使用本儀器測試直流斷路器時首先需要將被測斷路器的生產廠家，型號和基本參數信息添加到系統的廠站管理和設備管理中，然后在測試界面中的“廠家名稱"和“斷路器編號"里進行選擇，zui后設置好測試方式和實驗電流比就可以進行測試，具體方法如下：
1) 添加廠站信息
點擊工具欄上的廠站管理圖標（或點擊“操作"項下級菜單“廠站管理"）會彈出廠站管理的對話框如圖6所示，對話框內會以表格的形式顯示各廠站的信息，對話框的下方有“添加"、“修改"、“刪除"、“確定"、“取消"等操作按鈕。

圖6 廠站管理
點擊“添加"按鈕會彈出如圖7所示對話框，用戶可以在對話框中填寫待測斷路器的生產廠家以及等信息如圖8所示。

填寫完成后點擊“添加"按鈕即可完成廠站信息的添加，如圖9所示。

另外在該界面中，用戶還可以對已添加的廠站信息進行修改和刪除。若用戶需要修改已存的廠站信息，首先選中需要修改的廠家，然后點擊“修改"按鈕，在彈出的對話框中對廠站信息進行修改（注意廠站名無法修改），修改完廠站信息后，點擊“修改"即保存修改后的廠站信息，點擊“取消"則不保存。若用戶需要刪除站點信息，選中一條站點信息然后點擊“刪除"按鈕在彈出的對話框中點擊“是"即可刪除，點“否"則不刪除。
2) 添加直流斷路器型號
點擊工具欄上的設備管理圖標（或點擊“操作"項的下級菜單“設備臺賬"）會彈出設備管理的對話框如圖10所示。對話框內會以表格的形式顯示設備的信息，對話框的下方有“添加"、“修改"、“刪除"、“確定"、“取消"等按鈕。

點擊“廠站設備選擇"右邊的下三角按鈕，在彈出的下拉列表中選中剛添加的“廠站3"（如圖11），列表中設備信息也隨之改變，

然后點擊“添加"按鈕，在彈出的圖12的對話框中填寫設備信息?！熬幪?、“啟用日期"、“備注"等用戶可隨意輸入，“品牌"、“產品號"、“類型"等參數用戶則需要參照被測斷路器上的廠家給出的標注進行填寫（如圖13所示）。參數設置完成后點擊“確定"完成設備型號的添加,如圖14所示。

另外在該界面中用戶還可以對已添加的設備信息進行“修改"和“刪除"。若用戶需要修改設備信息，首先選中需要修改的設備編號，然后點擊“修改"按鈕，在彈出的對話框中對斷路器參數信息進行修改，修改完成后，點擊“確定"則保存修改后的設備信息，點擊“取消"不修改。用戶需要刪除設備信息，選中一條設備信息然后點擊“刪除"，在彈出的對話框中點擊“是"即可刪除，點“否"則不刪除。

3) 現場測試
點擊工具欄上的現場測試圖標（或點擊“操作"菜單項的下級菜單“現場測試"）會顯示現場測試的工作界面如圖15所示。


圖15現場測試界面
該界面的工作窗口主要分5個區：信息區、數據區、狀態區、操作按鈕、曲線圖。
信息區：該區域主要顯示被測斷路器的基本參數，用戶需要填寫測試單位和測試人姓名，在“廠站名稱"和“斷路器編號"選項卡中可以選擇已存的所有不同廠家不同型號的斷路器。
數據區：該區域用戶需要選擇測試方式：抽點測試和全點測試。抽點測試是根據測試需要由用戶根據被測試直流斷路器的額定電流，確定測試電流，一般微型斷路器測試電流≥3In，塑殼斷路器測試電流≥5In。若選擇抽點方式表格上顯示的測試數據分5類（如圖16）：序號、開始時間、實驗電流比、測試時長和

圖16 抽點測試數據                                                           圖17 全點測試數據
電流值。全點測試是用戶根據被測試直流斷路器的額定電流，依次設定多個電流值進行測試，測試電流一般取被測試直流斷路器額定電流的整數倍，一般微型斷路器從3In開始，塑殼斷路器從5In開始，然后依次增加，當被測試直流斷路器連續出現兩個瞬時分斷特征時，測試結束。若選擇全點方式后表格上顯示的測試數據分7類（如圖17）：序號、電流比、T1、T2、T3、平均時間、電流值。T1、T2、T3為三次測試的值，平均時間為三次測試完成后的平均值。選擇好測試方式后用戶通過設置電流比來設置電流值，電流值區域會根據用戶輸入的電流比顯示對應的電流值。


狀態區：該區域會實時顯示儀器當前狀態，已運行時間，斷路器準備時間?！斑\行提示"部分會根據用戶的按鍵操作顯示相應的工作狀態，“已運行時間"為測試時點擊開始測試后通電流到斷路器斷開之間測試時間，“斷路器準備時間"為指兩次測試之間等待時間，默認為180秒，用戶可自己設置。如圖18所示
點擊“設置"下級菜單中的“斷路器準備時間"就會彈出該對話框，先刪除上面顯示的時間值，然后輸入需要設置的時間，點擊確定設置完成。
操作按鈕：該區域包括“保存數據"、“重新開始"、“開始測試"、“人工終止"、“通信自檢"五個功能。“人工終止"用于測試過程異常時手動停止測試，“通信自檢"用于檢測工控機與控制器之間是否連接正常。
曲線圖：該區域顯示測試電流和分斷時間的曲線關系，曲線縱坐標為時間軸，采用對數坐標，橫坐標為電流倍數。
在斷路器信息區域用戶需要輸入測試單位名稱和測試者姓名，然后選擇之前添加的被測斷路器型號，點擊“廠站名稱"右邊的下三角按鈕，如圖19在彈出的下拉列表中選擇“廠站3"，點擊“斷路器編號"右邊的下三角按鈕，如圖20在彈出的下拉列表中選擇D003，其他參數信息就會相應的顯示出來。


抽點測試和全點測試的方法如下：
4） 抽點測試
步驟1：設置好斷路器信息，輸入實驗電流比，點擊“通信自檢"按鈕會彈出一個對話框顯示通信正常如圖22所示。
步驟2：點擊“開始測試"按鈕，“開始測試"按鈕變成灰色，狀態欄提示開始測試，運行時間開始計時。經過一段時間后，被測試直流斷路器自動斷開，表格上顯示序號1詳細測試結果，斷路器準備時間開始倒計時，曲線圖上顯示測試結果坐標點（如圖23）。
步驟3：等待斷路器準備時間結束，“開始測試"按鈕恢復正?？衫^續測試，用戶需閉合被測試直流斷路器，重復步驟1-2，直到操作者認為可以結束測試為止。



5）全點測試
步驟 1：設置好斷路器信息，輸入實驗電流比，點擊“通信自檢"按鈕會彈出一個對話框顯示通信正常如圖22所示。
步驟2：點擊“開始測試"按鈕，“開始測試"按鈕變成灰色，狀態欄提示開始測試，運行時間開始計時。經過一段時間后，被測試直流斷路器自動斷開，表格上顯示序號1的測試結果，其中T1項顯示測試值，斷路器準備時間開始倒計時。
步驟3：等待斷路器準備時間結束，“開始測試"按鈕恢復正常即可繼續測試，重復步驟2，當T3項顯示測試值，曲線圖上出現一個測試坐標點（如圖24），該測試點的縱坐標等于該電流下三次斷開時間的平均值。
步驟 4：輸入值加1后的實驗電流比，重復2-3的步驟。
步驟5：重復步驟4，當直流斷路器連續出現兩個小于10ms的測試點后，該直流斷路器的全點測試完成。
測試的過程中若遇到異常現象時應及時的點擊“人工停止"按鈕停止測試，避免發生意外。
測試完成后，用戶可以點擊“保存數據"按鈕保存測試結果。
用戶也可點擊“重新開始"按鈕清除測試結果重新測試。

4. 記錄查詢
直流斷路器安秒特性測試系統除現場測試功能外，還能即時保存詳細的測試記錄，方便用戶管理查詢。

點擊工具欄上的記錄查詢圖標（或點擊“操作"項的下級菜單“記錄查詢"）會彈出記錄查詢的對話框如圖24所示。
該界面左邊的工作區上的廠站信息列表里保存了已添加的所有廠家不同型號的直流斷路器的詳細的測試資料。點擊廠家前面的小+號可展開廠家所有型號的直流斷路器的編號，雙擊選中編號可查看該編號下直流斷路器的詳細測試資料（如圖25所示），所有測試的參數信息加上安秒特性曲線，界面簡單直觀，一目了然，用戶可隨意查看。在實驗結論區域，用戶可以對實驗結論加以說明保存。點擊“輸出報表"可以將實驗結果生成word文檔加以保存。若儀器連接了打印機，執行菜單欄中的“文件"下級菜單中的打印即可打印測試結果。


六、 注意事項
1．使用前請檢查儀器是否可靠接地。
2．待測直流短路器是否已經斷開其它電氣連接，是否合閘。
3．本裝置為1～500A直流輸出，務必使每一個接觸點接牢擰緊。
4．結束工作后需拆卸下大電流線并放入附件包中妥善保管。
5．等系統正常關機后，才能關閉儀器背后的電源開關。
七、 保管運輸
1．該儀器裝置屬于精密電子產品，應放于溫度-30～70℃，相對濕度不超過90%，且空氣中不含有足以引起腐蝕的氣體。
2．校驗儀的運輸，應避免劇烈振動和撞擊，并防止雨雪浸濕。

八、 附件清單