用于测量直流断路器断口两端电压的装置和方法制造方法及图纸

公开了一种用于测量直流断路器断口两端电压的装置和方法，用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，续流模块包括反向串联的二极管D1和二极管D2以测量直流断路器断口两端在不同工况下所产生的不同方向的电压；泄能模块包括串联的电阻R1和电阻R2；双向高压脉冲吸收模块包括分别吸收直流断路器的断口两端所承受的不同方向的电压冲击的电容C1和电容C2，泄能模块和续流模块并联后再串联双向高压脉冲吸收模块，电压隔离采样模块包括前级采样电阻R5、线性光耦和后级采样电阻R6，前级采样电阻R5与线性光耦的前级相连接，后级采样电阻R6和线性光耦的后级相连接。线性光耦的后级相连接。线性光耦的后级相连接。

【技术实现步骤摘要】
用于测量直流断路器断口两端电压的装置和方法


[0001]本专利技术属于开关电器设备电压测量
，特别是一种用于测量直流断路器断口两端电压的装置和方法。

技术介绍

[0002]特高压直流输电系统凭借其在可再生能源整合、电力系统扩容、提高电网稳定性等方面的优异性能受到了各方瞩目。而直流断路器，尤其是中高压等级的直流断路器，作为直流电力系统中的工程骨干设备，负责完成直流输电系统运行方式切换和线路故障清除，对保障直流电力系统安全、经济、灵活运行意义重大。尤其是在轨道交通领域，直流断路器作为轨道牵引直流供电系统不可或缺的关键保护器件，随着轨道交通的大规模建设，轨道牵引直流供电系统应用越来越广泛，对具有良好开断能力的中高压直流断路器需求也越来越大。
[0003]电弧电压是一种能够在很大程度上反映中高压直流断路器灭弧性能的重要参数，同时，电弧电压还可以较准确的反映断路器动静触头在分闸过程中的动作状态，这有利于许多人工过零型高电压、大容量直流断路器的设计和研发。因此，众多的科研学者和工程设计人员多年来一直对它的测量很感兴趣。
[0004]然而，在当前的实际工程应用中，由于直流断路器所处的系统电压等级较高，以中、高压直流断路器为例，其系统电压至少在千伏级以上，最高甚至可达几十千伏，鉴于断路器一旦进行分闸操作，所形成的动静触头断口两端所承受的便是相应的系统电压，因此对其动静触头断口两端的电压测量显然就不能采用普通的低压测量手段；但若采用高压探头等高压测量手段，考虑到高压探头的量程大，分度值高，对于断路器动静触头在分闸过程中所形成的断口之间的电弧电压测量，很难保证结果的精确性，误差很大。
[0005]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种用于测量直流断路器断口两端电压的装置和方法，克服了现有测量装置或测量仪器的缺陷与不足，既能比较准确的测量出断路器动静触头在分闸过程中所形成的断口之间的电弧电压，又可以承受在断路器完成分闸后，加在动静触头断口两端的系统电压，保护后端测量电路不被较高的系统电压而损坏。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，一种用于测量直流断路器断口两端电压的装置包括续流模块、泄能模块、双向高压脉冲吸收模块、多级浪涌防护模块和电压隔离采样模块，其中，
[0008]所述续流模块包括反向串联的二极管D1和二极管D2以测量直流断路器断口两端在不同工况下所产生的不同方向的电压；
[0009]所述泄能模块包括串联的电阻R1和电阻R2；
[0010]所述双向高压脉冲吸收模块包括分别吸收直流断路器的断口两端所承受的不同方向的电压冲击的电容C1和电容C2，所述泄能模块和续流模块并联后再串联所述双向高压脉冲吸收模块，电阻R1和电阻R2分别作为电容C1、电容C2的泄能电阻；
[0011]多级浪涌防护模块包括，
[0012]第一级浪涌防护模块，其包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和气体放电管，其中，压敏电阻RV1和压敏电阻RV2串联，气体放电管一端接入压敏电阻RV1和压敏电阻RV2的等电位联结点，另一端接地；
[0013]第二级浪涌防护模块，其包括串联的安规电容C3和安规电容C4，其中，安规电容C3和安规电容C4的等电位联结点接地；
[0014]第三级浪涌防护模块，其包括并联在所述第二级浪涌防护模块两端的瞬态电压抑制二极管TVS；
[0015]所述电压隔离采样模块包括前级采样电阻R5、线性光耦和后级采样电阻R6，前级采样电阻R5与线性光耦的前级相连接，后级采样电阻R6和线性光耦的后级相连接。
[0016]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述双向高压脉冲吸收模块和压敏电阻RV1、压敏电阻RV2之间分别设有限流电阻R3和限流电阻R4。
[0017]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述二极管D3连接于限流电阻R3和压敏电阻RV1之间，所述二极管D4连接于限流电阻R4和压敏电阻RV2之间。
[0018]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述第一级浪涌防护模块和第二级浪涌防护模块之间还包括限制电路中的电流流向的二极管D3和二极管D4。
[0019]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述限流电阻R3和限流电阻R4的取值相等，且不高于千欧级。
[0020]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述电阻R1、电容C1、限流电阻R3、压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、限流电阻R4、电容C2和电阻R2依次串联形成环路。
[0021]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述电阻R1和电阻R2的取值不低于兆欧级；所述电容C1和电容C2的取值相等，且不低于微法级。
[0022]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述压敏电阻RV1、压敏电阻RV2动作电压阈值保持一致，并高于气体放电管的动作电压阈值。
[0023]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置中，所述安规电容C3相同于安规电容C4。
[0024]所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置的测量方法包括以下步骤，
[0025]S1：将所述用于测量直流断路器断口两端电压的装置接入直流断路器动静触头两端，此时断口电压为Uab；
[0026]S2：当直流断路器合闸时，断口电压Uab＝0；
[0027]S3：当直流断路器分闸时；
[0028]若直流断路器开断的是正向电流，则断口电压Uab＞0，此时直流断路器断口两端从燃弧状态开始，断口电压Uab就是电弧电压，二极管D1承受反向电压截止，二极管D2承受正向电压导通，由于电弧电压小于各级浪涌防护模块的动作电压，断口电压Uab信号经过电容Cl、限流电阻R3、二极管D3，到达前级采样电阻R5，所述线性光耦将前级采样电阻R5上的电压信号通过光电转换，传输到后级采样电阻R6，前后级采样电阻的电压值之间存在固定
的传输比，通过对于后级采样电阻R6电压值的测量，实现对于直流断路器动静触头断口两端电弧电压的测量；
[0029]当直流断路器熄灭电弧后，断口两端电压等于系统电压，其值大于各级浪涌防护模块的动作电压，压敏电阻、气体放电管、瞬态电压抑制管动作逐级限压，最终将后端采样电阻R6的电压钳位在承受范围内，保护线性光耦及后端测量电路不被系统电压损坏；
[0030]当系统电压下降时，电容C1经过泄能电阻R1、压敏电阻RV1、限流电阻R3形成的泄能回路释放储存的能量，为下次测量做准备；
[0031]若直流断路器开断的是反向电流，则断口电压Uab＜0，直流断路器断口两端从燃弧状态开始，二极管D1承受正向电压导通，二极管D2承受反向电压截止，断口电压Uab信号经过电容C2、限流电阻R4、二极管D4，到达前级采样电阻R5；
[0032]当直流断路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量直流断路器断口两端电压的装置，其特征在于，其包括续流模块、泄能模块、双向高压脉冲吸收模块、多级浪涌防护模块和电压隔离采样模块，其中，所述续流模块包括反向串联的二极管D1和二极管D2以测量直流断路器断口两端在不同工况下所产生的不同方向的电压；所述泄能模块包括串联的电阻R1和电阻R2；所述双向高压脉冲吸收模块包括分别吸收直流断路器的断口两端所承受的不同方向的电压冲击的电容C1和电容C2，所述泄能模块和续流模块并联后再串联所述双向高压脉冲吸收模块，电阻R1和电阻R2分别作为电容C1、电容C2的泄能电阻；多级浪涌防护模块包括，第一级浪涌防护模块，其包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和气体放电管，其中，压敏电阻RV1和压敏电阻RV2串联，气体放电管一端接入压敏电阻RV1和压敏电阻RV2的等电位联结点，另一端接地；第二级浪涌防护模块，其包括串联的安规电容C3和安规电容C4，其中，安规电容C3和安规电容C4的等电位联结点接地；第三级浪涌防护模块，其包括并联在所述第二级浪涌防护模块两端的瞬态电压抑制二极管TVS；所述电压隔离采样模块包括前级采样电阻R5、线性光耦和后级采样电阻R6，前级采样电阻R5与线性光耦的前级相连接，后级采样电阻R6和线性光耦的后级相连接。2.根据权利要求1所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置，其特征在于，优选的，所述双向高压脉冲吸收模块和压敏电阻RV1、压敏电阻RV2之间分别设有限流电阻R3和限流电阻R4。3.根据权利要求2所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置，其特征在于，所述二极管D3连接于限流电阻R3和压敏电阻RV1之间，所述二极管D4连接于限流电阻R4和压敏电阻RV2之间。4.根据权利要求1所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置，其特征在于，所述第一级浪涌防护模块和第二级浪涌防护模块之间还包括限制电路中的电流流向的二极管D3和二极管D4。5.根据权利要求2所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置，其特征在于，所述限流电阻R3和限流电阻R4的取值相等，且不高于千欧级。6.根据权利要求2所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置，其特征在于，所述电阻R1、电容C1、限流电阻R3、压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、限流电阻R4、电容C2和电阻R2依次串联形成环路。7.根据权利要求1所述的用于测量直流断路器断口两端电压的装置，其特征在于，所述电阻R1和电阻R2的取...

【专利技术属性】
技术研发人员：何海龙，吴翊，姚超越，纽春萍，荣命哲，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：