智能控制器测试电路和装置

技术领域

本公开涉及控制器测试技术领域，具体地，涉及一种智能控制器测试电路和装置。

背景技术

在风电机组中，框架断路器安装于发电机定子绕组出口处，起到过流保护的作用。一般风电机组需要通过箱式变压器升压上网，在箱式变压器的低压侧同样需要配备一台框架断路器。因此每台风电机组基本都配置了两台框架断路器。框架断路器在风电机组发生过载、过流故障时实现保护人和保护设备的功能。

智能控制器作为框架断路器的“大脑”，决定是否启动保护以及发送跳闸指令。目前框架断路器的控制器品牌多样，少部分厂家有自己的专有控制器测试设备，可以来定期检测断路器的控制器是否正常。但仍有相当部分的厂家无此控制器测试设备，导致该部分框架断路器的控制器无法定期校验检测，故无法确定断路器的控制器是否正常，这会给机组的安全运行带来隐患和不确定性。

发明内容

本公开的目的是提供一种智能控制器测试电路和装置，该电路和装置能够对框架断路器的控制器实现通用检测，判断框架断路器的控制器是否能够正常工作，以及指标是否达标，从而能够消除机组安全运行的隐患和不确定性。

为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种智能控制器测试电路，所述电路包括：第一可变电阻器、第一电流表、第一单刀双掷开关、第一开关量转换器、第二开关量转换器以及第一计时器；

所述第一可变电阻器的第一端用于连接三相交流电源的第一相电源，所述第一可变电阻器的第二端连接所述第一电流表的第一端；

所述第一电流表的第二端连接所述第一单刀双掷开关的公共端，所述第一单刀双掷开关的第一掷位端用于连接所述三相交流电源的零线；

所述第一单刀双掷开关的第二掷位端通过所述第一开关量转换器连接所述第一计时器的第一控制端；

所述第一单刀双掷开关的第二掷位端还用于连接所述框架断路器的第一CT的脱扣器的第一端以及所述控制器的第一相二次电流输入端；

所述第二开关量转换器的第一端连接所述第一计时器的第二控制端，所述第二开关量转换器的第二端用于连接所述框架断路器的第一CT的脱扣器的第二端。

可选地，所述电路还包括：第二可变电阻器、第二电流表、第二单刀双掷开关、第三开关量转换器、第四开关量转换器以及第二计时器；

所述第二可变电阻器的第一端用于连接所述三相交流电源的第二相电源，所述第二可变电阻器的第二端连接所述第二电流表的第一端；

所述第二电流表的第二端连接所述第二单刀双掷开关的公共端，所述第二单刀双掷开关的第一掷位端用于连接所述三相交流电源的零线；

所述第二单刀双掷开关的第二掷位端通过所述第三开关量转换器连接所述第二计时器的第一控制端；

所述第二单刀双掷开关的第二掷位端还用于连接所述框架断路器的第二CT的脱扣器的第一端以及所述控制器的第二相二次电流输入端；

所述第四开关量转换器的第一端连接所述第二计时器的第二控制端，所述第四开关量转换器的第二端用于连接所述框架断路器的第二CT的脱扣器的第二端。

可选地，所述电路还包括：第三可变电阻器、第三电流表以及第三单刀双掷开关、第五开关量转换器、第六开关量转换器以及第三计时器；

所述第三可变电阻器的第一端用于连接所述三相交流电源的第三相电源，所述第三可变电阻器的第二端连接所述第三电流表的第一端；

所述第三电流表的第二端连接所述第三单刀双掷开关的公共端，所述第三单刀双掷开关的第一掷位端用于连接所述三相交流电源的零线；

所述第三单刀双掷开关的第二掷位端通过所述第五开关量转换器连接所述第三计时器的第一控制端；

所述第三单刀双掷开关的第二掷位端还用于连接所述框架断路器的第三CT的脱扣器的第一端以及所述控制器的第三相二次电流输入端；

所述第六开关量转换器的第一端连接所述第三计时器的第二控制端，所述第六开关量转换器的第二端用于连接所述框架断路器的第三CT的脱扣器的第二端。

可选地，所述计时器的第一控制端用于启动所述计时器开始计时；

所述计时器的第二控制端用于停止所述计时器计时。

可选地，所述计时器包括复位按钮，所述复位按钮用于所述计时器清零。

可选地，所述单刀双掷开关的刀闸的默认状态处于悬空位置。

可选地，所述框架断路器采用外部直流电源供电，所述控制器的二次电流输入端子的零线端子连接所述三相交流电源的零线。

可选地，所述三相交流电源包括24V三相交流电源。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种智能控制器测试装置，所述装置基于第一方面中任一项所述的智能控制器测试电路，所述装置包括：

箱体，

所述电路位于所述箱体内；以及

控制面板，

第一电流表、第二电流表和第三电流表分别位于所述控制面板的最上面一排；

第一可变电阻器的调节旋钮、第二可变电阻器的调节旋钮和第三可变电阻器的调节旋钮分别位于三个电流表下方；

第一单刀双掷开关的控制旋钮、第二单刀双掷开关的控制旋钮和第三单刀双掷开关的控制旋钮分别位于三个可变电阻器的调节旋钮下方；

第一计时器、第二计时器和第三计时器分别位于三个单刀双掷开关的控制旋钮下方。

可选地，所述单刀双掷开关的控制旋钮的右侧具有两个档位，分别为调节档位和测试档位；

所述调节档位对应所述单刀双掷开关的第一掷位端；

所述测试档位对应所述单刀双掷开关的第二掷位端。

综上所述，本公开实施例提供一种智能控制器测试电路，所述电路包括：第一可变电阻器、第一电流表、第一单刀双掷开关、第一开关量转换器、第二开关量转换器以及第一计时器；所述第一可变电阻器的第一端用于连接三相交流电源的第一相电源，所述第一可变电阻器的第二端连接所述第一电流表的第一端；所述第一电流表的第二端连接所述第一单刀双掷开关的公共端，所述第一单刀双掷开关的第一掷位端用于连接所述三相交流电源的零线；所述第一单刀双掷开关的第二掷位端通过所述第一开关量转换器连接所述第一计时器的第一控制端；所述第一单刀双掷开关的第二掷位端还用于连接所述框架断路器的第一CT的脱扣器的第一端以及所述控制器的第一相二次电流输入端；所述第二开关量转换器的第一端连接所述第一计时器的第二控制端，所述第二开关量转换器的第二端用于连接所述框架断路器的第一CT的脱扣器的第二端，能够对框架断路器的控制器实现通用检测，判断框架断路器的控制器是否能够正常工作，以及指标是否达标，从而能够消除机组安全运行的隐患和不确定性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种智能控制器测试电路的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种智能控制器测试装置的控制面板的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。

需要理解的是，本文使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的端口、装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些端口、装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。下面结合具体实施例对本公开进行说明。

首先，对本公开的应用场景进行说明。框架断路器作为风电机组电流保护的重要单元，对于风电机组的安全运行至关重要。其通常安装于风电机组的出口，当风电机组内部发生过流故障时分断触头，切断风电机组与电网的连接，将危害降低到最小。

框架断路器的基本结构包括：触头系统、灭弧系统、操动机构、电流互感器(CT)、控制器、辅助开关、线圈等组成。

其中控制器的工作原理为：智能控制器作为框架断路器的大脑，决定是否启动保护、发送跳闸指令。它的供电有两种来源：1.由外界230VAC不间断电源经过变压器变至24VDC供电；2.由电流互感器(CT)的P线圈供电：当外部电源出现故障时，确保控制器仍然能够得电。控制器采集三相母排的二次电流(CT二次电流)，进行矢量计算，当计算的电流值大于或等于保护设定值时，控制器输出跳闸指令至磁通变换器(脱扣器)，推动断路器分闸机构进行分闸，使动静触头机构断开，切断风电机组与电网的连接。

智能控制器目前共存在两种测试方法。其一是少部分框架断路器存在厂家自研的专用检测校验装置，通过检测校验装置发送测试信号，判断控制器是否发送跳闸指令，以此判断控制器是否正常；其二是通过给断路器一次母排通以相应的保护定值电流(保护定值一般在800-10000安培左右)，查验控制器是否发出跳闸指令，脱扣器是否跳闸，从而判断控制器是否正常。表1为1500kW机组常见保护设定值。

表1

第一种测试方法：框架断路器厂家自研专用控制器检测校验装置具有自主知识产权，控制器测试装置只针对厂家自有型号断路器的控制器，厂家自研专用控制器检测校验装置的型号较少，且无法实现通用。

第二种测试方法：框架断路器二次CT变比一般在2000:1，故通以一次母排相应保护定值电流较大，往往需要上千安培，需要采用专用设备，而且危险程度较高，不适合风电场现场推广使用。

因此为了保障机组的安全运行，亟需要有一种通用智能控制器测试装置来测试框架断路器的控制器能否正常工作，以及判断其保护功能指标是否正常。

图1是根据一示例性实施例示出的一种智能控制器测试电路的示意图。如图1所示，本公开实施例提供一种智能控制器测试电路，该电路包括：第一可变电阻器VR1、第一电流表A1、第一单刀双掷开关K1、第一开关量转换器AD1、第二开关量转换器AD2以及第一计时器T1；第一可变电阻器VR1的第一端用于连接三相交流电源的第一相电源L1，第一可变电阻器VR1的第二端连接第一电流表A1的第一端；第一电流表A1的第二端连接第一单刀双掷开关K1的公共端，第一单刀双掷开关K1的第一掷位端用于连接三相交流电源的零线N；第一单刀双掷开关K1的第二掷位端通过第一开关量转换器AD1连接第一计时器T1的第一控制端；第一单刀双掷开关K1的第二掷位端还用于连接框架断路器的第一CT的脱扣器TK1的第一端以及控制器的第一相二次电流输入端C1；第二开关量转换器AD2的第一端连接第一计时器T1的第二控制端，第二开关量转换器AD2的第二端用于连接框架断路器的第一CT的脱扣器TK1的第二端。

其中，第一开关量转换器AD1和第二开关量转换器AD2用于将电压或电流的模拟量转换为数字开关量，用以控制计时器T1的启动计时和停止计时。示例性的，计时器T1的第一控制端可以为启动计时控制端，计时器T1的第二控制端可以为停止计时控制端。当第一单刀双掷开关K1的刀闸打到第二掷位端时，第一开关量转换器AD1输出为高电平，计时器T1启动计时，当第一CT的脱扣器TK1断开时，第二开关量转换器AD2输出为低电平，计时器T1停止计时。

此电路用于模拟等效于一次电流动作定值的CT二次电流，对框架断路器的控制器进行测试校验，示例性的，将第一单刀双掷开关K1的刀闸打到第一掷位端，此时调节第一可变电阻器VR1的阻值，观察第一电流表A1的读数到达需要模拟的CT二次电流数值时停止阻值调节，该二次电流数值等于一次电流与CT变比的比值，例如，一次电流为800A，CT变比为2000，则该二次电流数值为800/2000＝0.4A。然后将第一单刀双掷开关K1的刀闸打到第二掷位端，观察框架断路器的第一CT的脱扣器TK1是否断开，以及计时器T1的读数是否满足表1的要求。如果用模拟的CT二次电流等效的一次电流达到动作定值的情况下，脱扣器TK1能够在规定的动作时限之内完成跳闸保护，则可以判定控制器以及断路器跳闸保护机构正常，控制器保护指标达标。如果用模拟的CT二次电流等效的一次电流达到动作定值的情况下，脱扣器TK1不能跳闸，或者脱扣器TK1不能在规定的动作时限之内完成跳闸保护，则可以判定控制器或断路器跳闸保护机构不正常，控制器保护指标不达标。

综上所述，本公开实施例提供一种智能控制器测试电路，所述电路包括：第一可变电阻器、第一电流表、第一单刀双掷开关、第一开关量转换器、第二开关量转换器以及第一计时器；所述第一可变电阻器的第一端用于连接三相交流电源的第一相电源，所述第一可变电阻器的第二端连接所述第一电流表的第一端；所述第一电流表的第二端连接所述第一单刀双掷开关的公共端，所述第一单刀双掷开关的第一掷位端用于连接所述三相交流电源的零线；所述第一单刀双掷开关的第二掷位端通过所述第一开关量转换器连接所述第一计时器的第一控制端；所述第一单刀双掷开关的第二掷位端还用于连接所述框架断路器的第一CT的脱扣器的第一端以及所述控制器的第一相二次电流输入端；所述第二开关量转换器的第一端连接所述第一计时器的第二控制端，所述第二开关量转换器的第二端用于连接所述框架断路器的第一CT的脱扣器的第二端，能够对框架断路器的控制器实现通用检测，判断框架断路器的控制器是否能够正常工作，以及指标是否达标，从而能够消除机组安全运行的隐患和不确定性。

在一些实施方式中，电路还包括：第二可变电阻器VR2、第二电流表A2、第二单刀双掷开关K2、第三开关量转换器AD3、第四开关量转换器AD4以及第二计时器T2；第二可变电阻器VR2的第一端用于连接三相交流电源的第二相电源L2，第二可变电阻器VR2的第二端连接第二电流表A2的第一端；第二电流表A2的第二端连接第二单刀双掷开关K2的公共端，第二单刀双掷开关K2的第一掷位端用于连接三相交流电源的零线N；第二单刀双掷开关K2的第二掷位端通过第三开关量转换器AD3连接第二计时器T2的第一控制端；第二单刀双掷开关K2的第二掷位端还用于连接框架断路器的第二CT的脱扣器TK2的第一端以及控制器的第二相二次电流输入端C2；第四开关量转换器AD4的第一端连接第二计时器T2的第二控制端，第四开关量转换器AD4的第二端用于连接框架断路器的第二CT的脱扣器TK2的第二端。

此电路工作原理和过程与实施例1中的电路工作原理类似，不再赘述。只不过实施例1中电路用于测试校验控制器的第一相CT电流检测及保护控制功能是否正常，保护指标是否达标，而本实施例电路用于测试校验控制器的第一相以及第二相CT电流检测及保护控制功能是否正常，保护指标是否达标。

在一些实施方式中，电路还包括：第三可变电阻器VR3、第三电流表A3以及第三单刀双掷开关K3、第五开关量转换器AD5、第六开关量转换器AD6以及第三计时器T3；第三可变电阻器VR3的第一端用于连接三相交流电源的第三相电源L3，第三可变电阻器VR3的第二端连接第三电流表A3的第一端；第三电流表A3的第二端连接第三单刀双掷开关K3的公共端，第三单刀双掷开关K3的第一掷位端用于连接三相交流电源的零线N；第三单刀双掷开关K3的第二掷位端通过第五开关量转换器AD5连接第三计时器T3的第一控制端；第三单刀双掷开关K3的第二掷位端还用于连接框架断路器的第三CT的脱扣器TK3的第一端以及控制器的第三相二次电流输入端C3；第六开关量转换器AD6的第一端连接第三计时器T3的第二控制端，第六开关量转换器AD6的第二端用于连接框架断路器的第三CT的脱扣器TK3的第二端。

此电路工作原理和过程与实施例1中的电路工作原理类似，不再赘述。只不过实施例1中电路用于测试校验控制器的第一相CT电流检测及保护控制功能是否正常，保护指标是否达标，而本实施例电路用于测试校验控制器的第一相、第二相以及第三相CT电流检测及保护控制功能是否正常，保护指标是否达标。

在一些实施方式中，计时器的第一控制端用于启动计时器开始计时；计时器的第二控制端用于停止计时器计时。值得一提的是，本公开实施例中的计时器T1、T2、T3均可以通过商业途径获得，并均由自身电池供电。

在一些实施方式中，计时器包括复位按钮，复位按钮用于计时器清零。值得一提的是，本公开实施例中的计时器T1、T2、T3均可以通过商业途径获得，并均由自身电池供电。

在一些实施方式中，单刀双掷开关K1、K2、K3的刀闸的默认状态处于悬空位置。这样可以确保电路不会自动启动。只有在人为调整了单刀双掷开关K1、K2、K3的刀闸的位置后才能启动，确保安全。

在一些实施方式中，框架断路器采用外部直流电源供电，示例性的，可以采用24VDC直流电源供电，控制器的二次电流输入端子的零线端子连接三相交流电源的零线N。这样可以确保控制器可以单独工作，并且可以控制脱扣器TK1、TK2、TK3动作。

在一些实施方式中，三相交流电源包括24V三相交流电源。这样可以通过较小的交流电压配合可变电阻器模拟产生CT二次电流，成本较低，且便于获得。

图2是根据一示例性实施例示出的一种智能控制器测试装置的控制面板的示意图。如图2所示，本公开实施例提供一种智能控制器测试装置，装置基于上述的智能控制器测试电路，装置包括：箱体(图中未示出)，电路位于箱体内；以及控制面板100；

第一电流表A1、第二电流表A2和第三电流表A3分别位于控制面板100的最上面一排；

第一可变电阻器VR1的调节旋钮、第二可变电阻器VR2的调节旋钮和第三可变电阻器VR3的调节旋钮分别位于三个电流表A1、A2、A3的下方；

第一单刀双掷开关K1的控制旋钮、第二单刀双掷开关K2的控制旋钮和第三单刀双掷开关K3的控制旋钮分别位于三个可变电阻器VR1、VR2、VR3的调节旋钮下方；

第一计时器T1、第二计时器T2和第三计时器T3分别位于三个单刀双掷开关K1、K2、K3的控制旋钮下方。

在一些实施方式中，单刀双掷开关K1、K2、K3的控制旋钮的右侧具有两个档位，分别为调节档位和测试档位；

调节档位对应单刀双掷开关的第一掷位端；

测试档位对应单刀双掷开关的第二掷位端。

本装置使用方法如下，以第一相测试为例说明，示例性的，如表1所示每一相测试包含四种保护动作检测校验，以CT变比为2000举例说明：

1)接地保护检测校验：

将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到调节位置，此时转动第一可变电阻器VR1的调节旋钮调节第一可变电阻器VR1的阻值，观察第一电流表A1的读数到达需要模拟的CT二次电流数值时停止阻值调节，根据表1，该二次电流数值等于800/2000＝0.4A。然后将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到测试位置，观察计时器T1的读数是否小于或等于0.4S。如果计时器T1的读数一直在跑，没有停止，则可以判定控制器第一相或断路器第一相跳闸保护机构不正常。如果计时器T1的读数停止，且显示值小于或等于0.4S，则可以判定控制器第一相以及断路器第一相跳闸保护机构正常，控制器第一相接地保护指标达标。判断完毕后，按一下计时器T1的复位按钮将计时器T1读数清零，准备下一次测试。

2)短延时保护检测校验：

将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到调节位置，此时转动第一可变电阻器VR1的调节旋钮调节第一可变电阻器VR1的阻值，观察第一电流表A1的读数到达需要模拟的CT二次电流数值时停止阻值调节，根据表1，该二次电流数值等于8000/2000＝4A。然后将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到测试位置，观察计时器T1的读数是否小于或等于0.2S。如果计时器T1的读数一直在跑，没有停止，则可以判定控制器第一相或断路器第一相跳闸保护机构不正常。如果计时器T1的读数停止，且显示值小于或等于0.2S，则可以判定控制器第一相以及断路器第一相跳闸保护机构正常，控制器第一相短延时保护指标达标。判断完毕后，按一下计时器T1的复位按钮将计时器T1读数清零，准备下一次测试。

3)长延时保护检测校验：

将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到调节位置，此时转动第一可变电阻器VR1的调节旋钮调节第一可变电阻器VR1的阻值，观察第一电流表A1的读数到达需要模拟的CT二次电流数值时停止阻值调节，根据表1，该二次电流数值等于1340/2000＝0.67A。然后将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到测试位置，观察计时器T1的读数是否小于或等于30S。如果计时器T1的读数一直在跑，没有停止，则可以判定控制器第一相或断路器第一相跳闸保护机构不正常。如果计时器T1的读数停止，且显示值小于或等于30S，则可以判定控制器第一相以及断路器第一相跳闸保护机构正常，控制器第一相长延时保护指标达标。判断完毕后，按一下计时器T1的复位按钮将计时器T1读数清零，准备下一次测试。

4)瞬时速断保护检测校验：

将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到调节位置，此时转动第一可变电阻器VR1的调节旋钮调节第一可变电阻器VR1的阻值，观察第一电流表A1的读数到达需要模拟的CT二次电流数值时停止阻值调节，根据表1，该二次电流数值等于13000/2000＝6.5A。然后将第一单刀双掷开关K1的控制旋钮打到测试位置，观察计时器T1的读数是否等于0。如果计时器T1的读数一直在跑，没有停止，则可以判定控制器第一相或断路器第一相跳闸保护机构不正常。如果计时器T1的读数停止，且显示值等于0，则可以判定控制器第一相以及断路器第一相跳闸保护机构正常，控制器第一相瞬时速断保护指标达标。判断完毕后，按一下计时器T1的复位按钮将计时器T1读数清零，准备下一次测试。

第二相测试校验的方法与第一相测试校验方法类似，只不过操控对象为第二可变电阻器VR2的调节旋钮和第二单刀双掷开关K2的控制旋钮，以及计时器T2的复位按钮，观察的对象为第二电流表A2的读数和计时器T2的读数。具体过程不再赘述。

第三相测试校验的方法与第一相测试校验方法类似，只不过操控对象为第三可变电阻器VR3的调节旋钮和第三单刀双掷开关K3的控制旋钮，以及计时器T3的复位按钮，观察的对象为第三电流表A3的读数和计时器T3的读数。具体过程不再赘述。

综上所述，本公开实施例提供的智能控制器测试装置，具有通用的测试能力，适用不同厂家的不同类型的智能控制器，可以根据不同指标的测试需求灵活调整测试参数，解决了风电场现场测试的需求，具有结构简单，成本低廉，易于操作的特点，适合推广应用。

当然，可以理解的是本装置在其他场合也可以应用，并不局限于风电场，本公开在此不做限制。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。