技术领域
[0001] 本
发明的技术方案涉及
电路断路器的测试装置，具体地说是断路器过载测试装置及其运行方式。
背景技术
[0002] 随着国民经济和人民生活
水平的迅速提高，工业企业的电
气化和自动化程度提高，保护类电器的作用越来越重要。断路器就属于保护类电器，主要应用于家用及配电线路终端，当用电设备发生过载或
短路一类故障时，断路器能自动
切除故障，起到保护用电设备及人身安全的目的，而其可靠性的高低直接影响到低压配电系统是否可以正常运行并且与千家万户的日常生活息息相关，所以断路器过载试验的研究受到普遍重视。
[0003]
现有技术中,断路器
电流过载特性检测装置的设计结构比较复杂，研制工作量大，造价高，并且在测试过程中没有实时显示，不能时刻了解此时过载的测试电流，并且当
电网电压发生
波动或者环境发生变化后不能实现实时调节过载的测试电流，会导致测试电流及测试结果不准确，这就极大地影响了测试效率、速度和测试的准确度。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供断路器过载测试装置及其运行方式，以
单片机为核心构成控制部分，通过采集程序得到即时通过断路器的测试电流，随时监控电流值变化并进行逻辑判断，当电网电压出现波动或者要求的测试电流发生变化时，单片机会驱动电动调压器转动，以使通过被测试断路器的测试电流达到符合测试条件的要求，从而克服了不能随意改变测试条件及测试准确度得不到保证的缺点。
[0005] 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：断路器过载测试装置，包括控制部分和执行部分，其中，控制部分由单片机及其内部存储的操作
软件、电流互感器、升流器、电流调理电路、直流
电动机智能调控电路、电流变比智能切换电路、
人机交互电路和
触摸屏构成，执行部分由电动调压器和继电器构成；上述部件的连接方式是：由单片机通过与电流调理电路、电流互感器、被测试断路器、升流器和电动调压器的依次相连形成
数据采集电路，又由单片机通过与直流电动机智能调控电路和电动调压器的依次相连形成测试电流调控电路，又单片机通过人机交互电路与触摸屏相连形成人机交互模
块，又有电动调压器、升流器和电流互感器依次相连接形成一条外围调控电路，另外，单片机与电流变比智能切换电路和继电器依次相连，以使单片机通过电流变比智能切换电路控制继电器。
[0006] 上述断路器过载测试装置，所述单片机内部存储的操作软件的总体流程是：开始→初始化→设定测试电流→数据采集→电流实际值是否满足
精度要求？→是，测试断路器的过载特性；否，直流电动机智能调动，使实际值满足精度要求→测试断路器的过载特性，并智能稳流→是否有断路器脱扣？→是，记录测试时间，启动旁路继续测试其他断路器，并智能稳流；否，继续测试，并智能稳流→规定时间内停止测试→返回。
[0007] 上述断路器过载测试装置，所述的电流调理电路主要是由电流互感器TA1905、滤波电路和基准电压源电路组成的模拟电路。
[0008] 上述断路器过载测试装置，所述的电流变比智能切换电路主要是由TLP521型光电
耦合器、
三极管8050和功率继电器HG4231组成的模拟电路。
[0009] 上述断路器过载测试装置，使用外接电源为其中的单片机和其他电路提供所需要的
电能。
[0010] 上述断路器过载测试装置，所涉及的零部件和元器件均是
本技术领域的技术人员所熟知并可以商购获得的，线路的连接方式是本技术领域的技术人员所能掌握的。
[0011] 上述断路器过载测试装置的运行方式是：把AC220V作为电动调压器的输入，经过电动调压器调节
输出电压，再经过升流器产生过载电流，用于对断路器进行过载试验，同时利用电流互感器使过载电流变换成模拟电路可处理的电流，再经过电流调理电路将电流
信号经过处理变成稳定电压信号，单片机将输入的电压信号作如下处理：单片机利用其本身自带的A/D转换功能采用500μs的等时间间隔采集模拟电压信号，进行A/D转换得到离散
采样值，然后应用傅氏
算法从这些序列的采样值来获得等效于输入电压信号的有效值，同时单片机通过采集到电压有效值再利用对应关系得到此时通过断路器的实际电流值，从而实现单片机对主回路电流的实时监控；当外界电流值发生波动或者需要测试不同电流值时，会通过电动调压器随时对通过被测断路器的电流进行调节，使装置在测试过程中始终有稳定且符合目的要求的测试电流；当外界的测试电流变化幅度较大的时候，单片机会自动启用电流变比智能切换功能，使采集到的电压有效值始终保持在可以调控的范围；在整个测试的过程中会在触摸屏上实时显示电流值和时间参数，并且触摸屏会实现计时显示功能、对历史数据的查询功能和对测试电流的
修改功能。
[0012] 上述断路器过载测试装置的运行方式，其测试过程是：
[0013] 第一步，上电后，对单片机通用寄存器和专用寄存器进行初始化，其中包括
定时器模块、A/D转换模块和
脉宽调制功能模块的初始化，以及触摸屏控
制模块和
液晶显示模块的初始化，初始化完成后转第二步；
[0014] 第二步，通过触摸屏的输入功能设定被测试断路器的测试电流，设置完毕后转第三步；
[0015] 第三步，此时单片机会进行采值，来得到通过被测试断路器的实际电流值，如果该实际电流值和第二步的设定被测试断路器的测试电流值不同，则通过单片机驱动电动调压器进行智能调动，当满足精度要求后转第四步；
[0016] 第四步，此时进行被测试断路器的过载特性测试，在测试过程中，单片机会随时检测通过被测试断路器的实际电流值，当与第二步的设定被测试断路器的测试电流值出现偏差超出精度要求时，会通过直流电动机智能调控电路进行实时调节以防止偏差，当有被测试断路器脱扣时，会记录此被测试断路器的测试时间，并启动旁路电路继续测试其它被测试断路器，转第五步；
[0017] 第五步，在规定的时间停止过载特性的测试，并且在整个测试的过程中，触摸屏都会实时显示通过被测试断路器的实际电流值和测试时间，并且可以通过触摸屏输入不同的设定被测试断路器的测试电流值，达到智能测试的目的。
[0018] 本发明的有益效果是：与现有技术相比本发明的优点如下：
[0019] （1）本发明断路器过载测试装置及其运行方式，实现了对通过断路器的测试电流值的实时监测，保证了测试的准确度。
[0020] （2）本发明断路器过载测试装置及其运行方式，当测试电流发生波动后，通过电动调压器的智能调动快速准确得到目的电流。本发明以单片机为核心，触摸屏具有触摸和实时显示功能，通过触摸屏可以随时设定测试的电流值，并且在触摸屏上可看到设定结果和此时通过断路器的实际电流值，并显示测试时间，方便了测试人员对断路器的过载特性测试情况的监测。
[0021] （3）本发明断路器过载测试装置及其运行方式，具有电流变比智能切换功能，当测试的电流值变化幅度很大时，断路器过载测试装置会自动设定不同的电流变比，使单片机采集到的数据有效值始终保持在可以调控的范围。
[0022] （4）本发明断路器过载测试装置及其运行方式，可以对多个被测试断路器同时进行过载特性的测试，当其中某一个被测试断路器发生脱扣时，会自动启动旁路电路，不会影响其它被测试断路器的继续测试，直到规定的测试时间为止。
[0023] 总之，本发明断路器过载测试装置及其运行方式，以单片机为核心构成控制部分，通过采集程序得到即时通过断路器的测试电流，随时监控电流值变化并进行逻辑判断，当电网电压出现波动或者要求的测试电流发生变化时，单片机会驱动电动调压器转动，以使通过被测试断路器的测试电流达到符合测试条件的要求，从而克服了不能随意改变测试条件及测试准确度得不到保证的缺点。
附图说明
[0024] 下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明。
[0025] 图1是本发明断路器过载测试装置组成示意
框图。
[0026] 图2是本发明断路器过载测试装置构成部分的连接方式示意图。
[0027] 图3是本发明断路器过载测试装置中的电流调理电路原理图。
[0028] 图4是本发明断路器过载测试装置中的直流电动机智能调动电路原理图。
[0029] 图5是本发明断路器过载测试装置中的电流变比智能切换电路原理图。
[0030] 图6是本发明断路器过载测试装置中的人机交互电路原理图。
[0031] 图7是本发明断路器过载测试装置的运行方式的操作软件总体
流程图。
[0032] 图8是本发明断路器过载测试装置的运行方式中的直流电动机智能调控电路的流程图。
具体实施方式
[0033] 图1所示实施例表明，本发明断路器过载测试装置包括控制部分和执行部分，其中，控制部分由单片机、电流互感器、升流器、电流调理电路、直流电动机智能调控电路、电流变比智能切换电路、触摸屏和人机交互电路构成，执行部分由电动调压器和继电器构成。
[0034] 图2所示实施例表明，本发明断路器过载测试装置构成部分的连接方式是，由单片机通过与电流调理电路、电流互感器、被测试断路器、升流器和电动调压器的依次相连形成数据采集电路，又由单片机通过与直流电动机智能调控电路和电动调压器的依次相连形成测试电流调控电路，又单片机与触摸屏相连形成一个所谓的人机交互电路，又有电动调压器、升流器和电流互感器依次相连接形成一条外围调控电路，另外，单片机与电流变比智能切换电路和继电器依次相连，以使单片机通过电流变比智能切换电路控制继电器。
[0035] 图3所示实施例显示本发明断路器过载测试装置中的电流调理电路的原理是：其中测试被测试断路器的测试电流经过电流互感器后变换成单片机可以处理的电流信号，将变换的电流信号接入
母线内置式小型交流电流互感器TA1905-04，该电流互感器机械和耐环境性能好，电压隔离能
力强，额定输入/输出电流为5A/1.25mA，再经过
放大器、
电阻和电容的滤波和优化后，转变成稳定的电压
正弦波，经过单片机的RA1端口进行AD采值，采用傅氏算法计算有效值，并且可以通过一个对应关系，折合得到此时通过断路器的测试电流值，达到对外界测试电流的实时监测功能。在此电路设计中，采用了精密的2.5V基准电压源LM336，基准电压源是当代模拟集成电路极为重要的组成部分，为
串联型稳压电路、A/D和D/A转化器提供基准电压，也是大多数
传感器的稳压供电电源或激励源。另外，基准电压源也可作为标准
电池、仪器表头的刻度标准和精密电流源，在模拟集成电路中占有很重要的地位，它直接影响着
电子系统的性能和精度，更大限度地保证了转换的精度。
[0036] 图4所示实施例显示本发明断路器过载测试装置中的直流电动机智能调动电路原理是：此电路的目的是当通过被测试断路器的测试电流发生波动或者需要更改目的电流时，可以通过此电路进行电流的智能调动，使通过被测试断路器的测试电流值快速准确的达到要求。单片
机芯片PIC16F877的第15、16、17引脚，分别与L298的第7、6、5引脚连接，通过PIC16F877的CCP模块的脉宽调制功能发出PWM波信号来实现直流电动机的智能调动。在此直流电动机智能调动电路中设计直流电动机两端放置了四个快速恢复
二极管，可以提高直流
电机的运行平稳性和保护驱动放大集成电路，对整个设计具有很大的作用。
[0037] 图5所示实施例显示本发明断路器过载测试装置中的电流变比智能切换电路原理是：该电流变比智能切换电路主要是由TLP521型光电耦合器、三极管8050和功率继电器HG4231组成的模拟电路由于被测试断路器的型号不同，其测试电流也相对不同，而我们需要准确得到通过被测试断路器的测试电流值，外部电路中电流表的测试范围不可能随着被测试断路器测试电流范围的不同而改变，所以电流变比智能切换电路非常重要。当外界的测试电流发生较大变化时，单片机会给此电路一个信号，此时会根据实际情况切换到最合适的变比。在此电路设计中，用到了TLP521-1型光电耦合器、三极管8050和功率继电器HG4231，光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，实现了输入和输出两部分电路的电气隔离，使之前端与负载完全隔离，从而可有效地抑制电干扰，增加安全性，减化电路设计。功率继电器HG4231是具有隔离功能的自动
开关元件，广泛应用于遥控、通讯、自动控制、
机电一体化及电力电子设备中，是对被控电路输出部分“通”、“断”控制的执行机构，并且是在继电器的输入部分和输出部分之间，有对输入量进行耦合隔离、功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构，实现了该电流变比智能切换电路的安全通断功能并降低了电路设计难度。
[0038] 图6所示实施例显示本发明断路器过载测试装置中的人机交互电路原理是：通过该人机交互电路使得单片机与触摸屏进行连接。该电路中选用的是电阻式触摸屏OCMJ15X20D，OCMJ15X20D中文液晶显示模块内部含有一个10位的模拟-数字转换器及数个模拟开关，可以直接与四线电阻式触摸式面板的XL、XR、YU、YD相连。在实际的触摸
位置确定时，首先通过模拟开关切换让模拟-数字转换器读取电阻上的电压值，再由单片机读取模拟-数字转换器的转换值，通过分析处理得到被触摸的位置。电阻式触摸屏具有对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘、水汽和油污，可以用任何物体来触摸，可以用来写字画画，并且它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也很好。选用触摸屏可以使本发明断路器过载测试装置的操作人员方便快捷地查询电流值、时间值及对电流整定值输入和修改。在测试断路器过载特性时，实时显示主电路的电流值和时间值。
[0039] 图7所示实施例表明，本发明断路器过载测试装置的运行方式的操作软件总体流程是：开始→初始化→设定测试电流→数据采集→电流实际值是否满足精度要求？→是，测试断路器的过载特性；否，直流电动机智能调动，使实际值满足精度要求→测试断路器的过载特性，并智能稳流→是否有断路器脱扣？→是，记录测试时间，启动旁路继续测试其他断路器，并智能稳流；否，继续测试，并智能稳流→规定时间内停止测试→返回。
[0040] 图8所示实施例表明，本发明断路器过载测试装置的运行方式中的直流电动机智能调控电路流程是：开始→I/O端口初始化→CCP模块初始化→设定测试电流→AD采值→电流实际值是否满足精度要求？→是，停止调流，并智能稳流→返回；否，电流实际值与测试值比较？→满足精度要求，停止调流，并智能稳流→返回；大，直流电动机反转，使实际值满足精度要求→返回；小，直流电动机正转，使实际值满足精度要求→停止调流，并智能稳流→返回。
[0041] 按照图2、3、4、5和6所示实施例构成本实施例的断路器过载测试装置，存入单片机的操作软件具有图7所示的操作软件总体流程。
[0042] 本实施例的断路器过载测试装置的运行方式，即用本实施例的断路器过载测试装置测试断路器过载特性的运行方式是：把AC220V作为电动调压器的输入，经过电动调压器调节输出电压，再经过升流器产生过载电流，用于对断路器进行过载试验，同时利用电流互感器使过载电流变换成模拟电路可处理的电流，再经过电流调理电路将电流信号经过处理变成稳定电压信号，单片机将输入的电压信号作如下处理：单片机利用其本身自带的A/D转换功能采用500μs的等时间间隔采集模拟电压信号，进行A/D转换得到离散采样值，然后应用傅氏算法从这些序列的采样值来获得等效于输入电压信号的有效值，同时单片机通过采集到电压有效值再利用对应关系得到此时通过断路器的实际电流值，从而实现单片机对主回路电流的实时监控；当外界电流值发生波动或者需要测试不同电流值时，会通过电动调压器随时对通过被测断路器的电流进行调节，使装置在测试过程中始终有稳定且符合目的要求的测试电流；当外界的测试电流变化幅度较大的时候，单片机会自动启用电流变比智能切换功能，使采集到的电压有效值始终保持在可以调控的范围；在整个测试的过程中会在触摸屏上实时显示电流值和时间参数，并且触摸屏会实现计时显示功能、对历史数据的查询功能和对测试电流的修改功能。
[0043] 本实施例的断路器过载测试装置的运行方式的测试过程是：
[0044] 第一步，上电后，对单片机通用寄存器和专用寄存器进行初始化，其中包括定时器模块、A/D转换模块和脉宽调制功能模块的初始化，以及触摸屏
控制模块和液晶显示模块的初始化，初始化完成后转第二步；
[0045] 第二步，通过触摸屏的输入功能设定被测试断路器的测试电流，设置完毕后转第三步；
[0046] 第三步，此时单片机会进行采值，来得到通过被测试断路器的实际电流值，如果该实际电流值和第二步的设定被测试断路器的测试电流值不同，则通过单片机驱动电动调压器进行智能调动，当满足精度要求后转第四步；
[0047] 第四步，此时进行被测试断路器的过载特性测试，在测试过程中，单片机会随时检测通过被测试断路器的实际电流值，当与第二步的设定被测试断路器的测试电流值出现偏差超出精度要求时，会通过直流电动机智能调控电路进行实时调节以防止偏差，当有被测试断路器脱扣时，会记录此被测试断路器的测试时间，并启动旁路电路继续测试其它被测试断路器，转第五步；
[0048] 第五步，在规定的时间停止过载特性的测试，并且在整个测试的过程中，触摸屏都会实时显示通过被测试断路器的实际电流值和测试时间，并且可以通过触摸屏输入不同的设定被测试断路器的测试电流值，达到智能测试的目的。
[0049] 用本实施例的断路器过载测试装置测试多台DZ47-63/C10型的小型断路器的过载特性的操作过程是：
[0050] 第一步，连接好所有装置和设备，并检测通电安全，将要被测试的多台DZ47-63/C10型的小型断路器安装在测试位置，即升流器和电流互感器之间，准备进行过载特性测试，转到第二步；
[0051] 第二步，将本实施例的断路器过载测试装置启动，此时触摸屏上会显示上述被测试小型断路器过载电流和测试时间的初始设定值，现在就可以通过触摸屏的输入功能进行设定，此时输入的过载电流值依次为11.3A、14.5A和25.5A，并且在11.3A和14.5A的测试时间分别为1小时，在25.5A的测试时间为60秒，完成后转到第三步；
[0052] 第三步，开始测试，在整个测试过程中，本实施例的断路器过载测试装置会实时调整过载电流，使其符合测试目的要求。如果上述多个被测试小型断路器中有一个脱扣，此时会启动旁路电路，将此脱扣断路器旁路，不影响上述其他未脱扣被测试小型断路器继续进行测试，并记录脱扣被测试小型断路器的编号和脱扣时间，以便以后分析。当测试电流为11.3A时，其中1台被测试小型断路器在32分16秒脱扣，不合格，旁路启动，继续测试，达到了智能测试的目的。
