浅析测试高压开关测试仪的原理

  高压开关是电力系统中*重要的控制和保护设备，无论电力线路处于什么状态，当要求高压开关动作时，它都应能可靠地动作。高压开关能够开断、关合及承载运行线路的正常电流，也能在规定时间内开断、关合及承载规定的异常电流，如过载电流和短路电流。虽然有个别单位在尝试建立了一套标准与制定一个国内统一规程规范来保证期量值溯源，但是到目前为止，尚没有形成统一的检测手段和措施，能够对各种高压开关动特性测试设备进行**的检测，也没有制定出国内统一的规程规范来规范对高压开关测试仪的量值进行溯源。因此继续探讨对高压开关测试仪的测量技术仍然有必要，本文主要介绍测试高压开关测试仪的时间特性的基本原理。

1 高压开关测试仪的时间特性分类及含义

目前，市场上使用的高压开关特性测试仪主要测量的时间量包括合闸时间，分闸时间，三相不同期时间和弹跳时间。

( 1) 合闸时间

从接到合闸指令瞬间起到所有极触头都接触瞬间的时间间隔。

( 2) ( 开关的) 分闸时间

从开关分闸操作起始瞬间( 即接到分闸指令瞬间)起到所有极的触头分离瞬间的时间间隔。

( 3) 开关合闸/分闸同期性

开关合闸/分闸时，各极间及( 或) 同一极各断口间的触头接触/分离瞬间的*大时间差异。

( 4) 弹跳时间

开关动触头与静触头在分( 合) 闸操作中，从**次分开( 合上) 开始到*后稳定地分开( 合上) 为止的时间。

2 时间特性测量原理

高压开关测试仪的工作原理是测试处于停电状态的开关，高压开关测试仪在开关的断口端施加适度的电压或者电流，同时产生触发信号到高压开关分合闸线圈控制高压开关的分合闸动作，当开关处于断开时，两端之间会拥有施加给它的电压，当开关闭合的时候，两端连接在一起形成一个导体，从而两端的电压几乎为零。即开关在断开与闭合的一瞬间，开关两端的电压存在电压突变，从而高压开关测试仪就可以利用监测从产生触发信号时刻到电压突变时刻之间的时长来测量分闸、合闸的时间。

根据测量高压开关测试仪的工作原理，可以利用模拟器模拟一个可以设定标准时间的电压突变信号，让高压开关测试仪对这一模拟的标准时间量进行测量，然后把实测值与标准值进行比较，得出高压开关测试仪的测量误差。

3 实现方法比较

比较成熟的有中国测试技术研究院研究的 KG － 11高压开关特性测试仪校准装置，还有中国计量科学研究院电磁所研发的高压开关动作特性测试仪溯源计量标准装置。虽然两套装置都是采用控制器控制信号模块根据设定的时间产生一个高/低压电平，同时启动计时，待设定时间结束后产生一个电平突变，中止计时。高压开关动作特性测试仪溯源计量标准装置时间标准模块由同步检测单元、控制单元、信号产生单元、隔离单元、断口信号输出单元组成; 标准装置上位机软件完成时间标准量的设置，通过 USB 电缆下传到标准装置下位机的时间标准模块。同步检测单元接收到触发信号后，控制系统根据上位机设置的时间标准量控制信号产生单元产生设置时间长度的高电平或低电平信号; 隔壁单元用来实现信号产生单元和断口输出单元间的电气隔离; 断口输出单元与被检测试仪器的时间测量端口连接，输出标准时间信号，模拟高压开关分合闸动作。虽然标准装置可实现高**的定时控制和输出，但是测量准确度可能会依赖于装置的**控制与同步。KG － 11 高压开关特性测试仪校准装置则是虽然有设定时间，但是其工作原理是标准装置和被检高压开关测试仪同时测量设定的时间信号，比较标准装置的读数与被检设备的读数，得出测量误差，这个读数与设定时间有一些出入，但是不影响测量结果，从而减轻了高精度控制的负担，只需实现较好的同步，测量结果更多依赖于晶振频率准确度，但是这种设计也同样带来另一个问题，就是重复性不够好。

4 优化思路

综合两套装置的特点，可以将高压开关测试仪的时间特性测量更直接体现到晶振频率准确度上来，避免控制的**度可能影响到测量的结果。整合两套装置的特点或许是一个更好的选择，即在高压开关动作特性测试仪溯源计量标准装置的基础上在加上一个测量系统，可以与被检设备同时测量设定的时间电平信号，测量结果以标准装置的测量系统测得数据为准，从而可以减轻控制系统对测量结果的影响，因为其测量结果更加直接的依赖于晶振频率的准确度。这样既可以保证其较好的重复性，其测量结果也更直接地依赖于晶振频率，采用同样的晶振，准确度可能会更高。虽然多数高压开关测试仪的测量范围在 0. 1ms ～ 1000ms 之间，高压开关测试仪校准装置所选用晶振频率在 105Hz 以上即可，但是采用同样的晶振获得更好的准确度也是值得研究的。