本发明公开一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪及操作方法，包括220V交流电源D、隔离变压器组、总开关K、档位控制开关K1、单分单合开关K2、延时控制继电器Y、光电隔离器G1、光电隔离器G2和继电器J。本发明通过设置三级隔离变压器以及采用光电隔离器，能够有效地降低受到的电磁干扰；能够在强电磁干扰情况下，实现精确控制断路器操作机构进行单分、单合、延时分合等功能，携带方便、操作简单与测试安全、准确为一体，这可大大提高入网电子式互感器的可靠性，大大减少由于电子式互感器受到电磁干扰给电网所带来的损失。
1.一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪，其特征在于，包括交流电源D、隔离变压器组、总开关K、档位控制开关K1、单分单合开关K2、延时控制继电器Y、光电隔离器G1、光电隔离器G2和继电器J；
交流电源D串联隔离变压器组；所述隔离变压器组包括依次串联的一级隔离变压器T1、二级隔离变压器T2、三级隔离变压器T3；
隔离变压器组的输出端的零线连接总开关K的端子1；隔离变压器组的输出端的火线连接档位控制开关K1的端子1，档位控制开关K1的端子2连接总开关K的端子2；档位控制开关K1的端子1、2连接在一起；
档位控制开关K1的端子3连接延时控制继电器Y的端子1，延时控制继电器Y的端子2连接零线；延时控制继电器Y的端子1、2为电源输入端；档位控制开关K1的端子3连接延时控制继电器Y的端子3和点端子4，延时控制继电器Y的端子5连接光电隔离器G1的二极管输入端，光电隔离器G1的二极管输出端接零线；
档位控制开关K1的端子4连接单分单合开关K2的端子2；单分单合开关K2的端子4连接光电隔离器G2的二极管输入端，光电隔离器G2的二极管输出端接零线；
档位控制开关K1有左中右三个档位，分别为合-t-分档、空档和单分单合档；合-t-分档时，档位控制开关K1的端子1、2接通档位控制开关K1的端子3；空档时，档位控制开关K1的端子1、2与档位控制开关K1的端子3、4断开；单分单合档时，档位控制开关K1的端子1、2接通档位控制开关K1的端子4；
光电隔离器G1和光电隔离器G2并联，用于控制继电器J上通电或者断电；
档位控制开关K1的端子3和5连接在一起；档位控制开关K1的端子5依次串联电阻R1、LED1至零线；档位控制开关K1的端子4和5连接在一起；档位控制开关K1的端子6依次串联LED2、电阻R2至零线；单分单合开关K2的端子3依次串联电阻R3、LED3至零线；单分单合开关K2的端子4依次串联LED4、电阻R4至零线；总开关K的端子2依次串联电阻R5、LED5至零线。
2.根据权利要求1所述的一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪，其特征在于，电源的火线串接保险丝F后连接一级隔离变压器的火线输入端、光电隔离器G1的光敏三极管的发射极、光电隔离器G2的光敏三极管的发射极；电源的零线连接一级隔离变压器的零线输入端、继电器J的一端；继电器J的另一端连接光电隔离器G1的光敏三极管的集电极、光电隔离器G2的光敏三极管的集电极。
3.根据权利要求1所述的一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪，其特征在于，所述断路器操作控制仪包括壳体，总开关K、档位控制开关K1和单分单合开关K2、延时控制继电器Y的延时显示/设置屏幕设置在壳体的前面板上。
4.根据权利要求1所述的一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪，其特征在于，所述断路器操作控制仪包括壳体，LED1、LED2、LED3、LED4、LED5设置在壳体的前面板上。
5.权利要求1所述的一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作方法，其特征在于，包括：将档位控制开关K1的档位扭至合-t-分档，档位控制开关K1的端子1、2接通档位控制开关K1的端子3，延时控制继电器Y的端子3、5接通，电源信号首先经过延时控制继电器Y后，控制光电隔离器G1合，使控制信号通过光电隔离器G1控制继电器J的通电，从而控制断路器合端口上电，使断路器进行合操作；接着延时继电器Y经过所设置的延时时间t后，延时控制继电器Y的端子3、5断开，延时控制继电器Y的端子3、4连接；从而切断电源信号对光电隔离器G1的供电，切断了控制信号对继电器J的供电，最终通过继电器J的分合操作进行换挡，使控制断路器分端口上电，使断路器进行分操作。
6.权利要求1所述的一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作方法，其特征在于，包括：将档位控制开关K1扭至单分单合档位，档位控制开关K1的端子1、2接通端子4；电源信号串接至单分单合开关K2；将单分单合开关K2转至单分档，单分单合开关K2的端子1和端子3接通，此时光电隔离器G1和光电隔离器G2均不工作，继电器J失电，断路器处于分状态。
7.权利要求1所述的一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作方法，其特征在于，包括：将档位控制开关K1扭至单分单合档位，档位控制开关K1的端子1、2接通端子4；电源信号串接至单分单合开关K2；将单分单合开关K2转至单分档，单分单合开关K2的端子1和端子4接通，此时光电隔离器G2接通，继电器J上电，对断路器进行合操作。
用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪及操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统电磁兼容研究领域，涉及一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪及操作方法。【背景技术】
[0002] 随着电力工业迅速发展、变电站电压等级不断提高，基于微电子检测技术和计算机控制技术的弱电设备被越来越广泛地应用于变电站，电磁兼容不再仅仅是一个与电气利用相关的技术问题，而已成为一个对社会安全稳定、生存环境的质量保障等具有重要意义的社会、经济问题。
[0003] 2009年美国的奥巴马总统提出了投资智能电网的发展规划，正式将智能电网建设作为一项新能源发展战略纳入了美国国家经济发展规划，欧盟与日本等国也继美国之后纷纷出台了自己的智能电网发展规划。国家电网公司也于2009年公布了我国智能电网的发展规划，我国的智能电网被定义为“坚强智能电网”。目前，我国的坚强智能电网正在全面的建设中，目标就是建设以特高压电网为骨干网架，其它各等级电网协调稳定发展的坚强电网，它能够实现资源和能源在较大范围内的优化配置，能保障安全可靠的电力供应，并且要在坚强电网的基础上实现电网的信息化、自动化和互动化，这就是坚强智能电网“智能”的含义。智能电网的“三化”特征，基础就是电子技术，这就要求在电力系统中起检测作用的电子式互感器必须能够适应智能电网的需求。
[0004] 作为电力系统中最为重要的开关设备，对电力线路和电力设备起着控制、调节和保护的重要作用，它的身影遍布电力系统的各个角落，然而在变电站中，产生电磁骚扰，并导致电子式互感器发出错误信号，进而引起保护误动作的事故，甚至严重时造成设备无法投运的事故，以隔离开关最为典型，而且随着电压等级的不断升高、电网容量的不断增大，隔离开关操作产生的骚扰越来越强。在电力系统运行时开关要经常操作，如隔离开关切合高压空载母线、断路器切合高压母线、断路器切合高压线路、断路器投切电容器组、还有空载变压器及电抗器的投切操作等，在开关操作时，在高压母线上会产生复杂的瞬态电压和电流，并且在母线周围空间产生瞬态电磁场。这些瞬态电磁过程不仅幅值较高，而且包含的频率分量从几十KHZ到上百MHZ，这就会对变电站内工作的电子式互感器产生电磁骚扰，从而影响电子式互感器的正常工作，进而造成电网保护误动或损坏。因此，面对电网快速发展的现实，进行电子式互感器的电磁骚扰特性测试研究势在必行。
[0005] 电子式互感器测量精度高、暂态响应范围广、绝缘结构简单、体积小、质量轻、无饱和现象，以及输出信号可以直接输入微机化计量和保护设备接口等优势，作为传统互感器的替代品已经广泛应用在智能变电站中。但在应用的过程中，暴露出可靠性方面严重的问题，其中最为突出的就是现场电磁环境的适应问题，例如，多次出现断路器或隔离开关操作引起继电保护误动作的情况，并且在GIS变电站中更为突出，阻碍了电子式互感器在电力系统中进一步的推广应用。目前，电子式互感器型式试验中已经规定了电磁兼容试验，但现有试验标准参考了二次设备标准，在试验内容和评价标准上与电子互感器实际电磁环境有较大差异。据统计，2000年投运以来，国网公司系统110kV及以上电压等级的电子式电流互感器共发生故障155台·次，主要有电磁兼容引起的采集器故障、温度变化引起的误差故障、振动引起的光纤故障和激光供电故障等；国网公司系统110kV及以上电子式电压互感器共发生故障51台·次，其中绝缘和电磁干扰是引起故障率最高的，从而使某些变电站在隔离开关投切操作时，发生因电磁兼容导致电子式互感器采集器故障而无法投运的事故。虽然目前投运的电子互感器厂家都通过了国标规定的型式试验，但在运行过程中仍然出现不少问题，这说明2007年实施的电子式互感器国家标准规定的检测项目不能完全满足目前智能变电站的运行要求，也说明电子式互感器在设计生产中存在较大的个体差异。因此，如何提高电子式互感器的电磁兼容性能，以及提高电子式互感器长期稳定性成为了目前电力系统关注的热点。
[0006] 用于电力系统电子设备的基础标准是GB17626电磁兼容试验和测量技术系列标准，GB17626标准是等效采用IEC61000电磁兼容试验和测量技术标准，最新IEC61000标准是在2000年左右颁布实施。电子式互感器的电磁兼容试验是按GB17626有关条款进行试验。目前存在的突出问题是：电子式互感器按标准通过了电磁兼容试验并试验结果合格，但用于变电站实际中出现了较高的电磁防护故障率，这将严重影响智能电网的快速建设和发展，为此需要对变电站的实际暂态电磁环境进行测试、分析研究，以掌握电子式互感器应用的真实电磁环境，改进电磁兼容试验方法和标准，使电子式互感器按改进的电磁兼容试验方法及标准进行试验后，其电磁兼容性满足安全稳定的运行要求。因此急需能够应用于电子式互感器抗扰度性能测试的，与实际现场情况一致的，可控的强磁场源的研究，其中最关键的就是能够用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪装置的研制。【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪及操作方法,能够在强电磁干扰情况下，实现精确控制断路器操作机构进行单分、单合、延时分合功能。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] 一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪，包括交流电源D、隔离变压器组、总开关K、档位控制开关K1、单分单合开关K2、延时控制继电器Y、光电隔离器G1、光电隔离器G2和继电器J；
[0010] 交流电源D串联隔离变压器组；所述隔离变压器组包括依次串联的一级隔离变压器T1、二级隔离变压器T2、三级隔离变压器T3；
[0011] 隔离变压器组的输出端的零线连接总开关K的端子1；隔离变压器组的输出端的火线连接档位控制开关K1的端子1，档位控制开关K1的端子2连接总开关K的端子2；控制开关K1的端子1、2连接在一起；
[0012] 档位控制开关K1的端子3连接延迟控制器Y的端子1，延迟控制器Y的端子2连接零线；延迟控制器Y的端子1、2为电源输入端；档位控制开关K1的端子3连接延迟控制器Y的端子3和点端子4，延迟控制器Y的端子5连接光电隔离器G1的二极管输入端，光电隔离器G1的二极管输出端接零线；
[0013] 档位控制开关K1的端子4连接单分单合开关K2的端子2；单分单合开关K2的端子4连接光电隔离器G2的二极管输入端，光电隔离器G2的二极管输出端接零线；
[0014] 档位控制开关K1有左中右三个档位，分别为合-t-分档、空档和单分单合档；合-t-分档时，档位控制开关K1的端子1、2接通档位控制开关K1的端子3；空档时，档位控制开关K1的端子1、2与档位控制开关K1的端子3、4断开；单分单合档时，档位控制开关K1的端子1、2接通档位控制开关K1的端子4；
[0015] 光电隔离器G1和光电隔离器G2并联，用于控制继电器J上通电或者断电；
[0016] 所述继电器J用于控制断路器分合；
[0017] 档位控制开关K1的端子3和5连接在一起；档位控制开关K1的端子5依次串联电阻R1、LED1至零线；档位控制开关K1的端子4和5连接在一起；档位控制开关K1的端子6依次串联LED2、电阻R2至零线；单分单合开关K2的端子3依次串联电阻R3、LED3至零线；单分单合开关K2的端子4依次串联LED4、电阻R4至零线；总开关K的端子2依次串联电阻R5、LED5至零线。
[0018] 本发明进一步的改进在于：电源的火线串接保险丝F后连接一级隔离变压器的火线输入端、光电隔离器G1的光敏三极管的发射极、光电隔离器G2的光敏三极管的发射极；电源的零线连接一级隔离变压器的零线输入端、继电器J的一端；继电器J的另一端连接光电隔离器G1的光敏三极管的集电极、光电隔离器G2的光敏三极管的集电极。
[0019] 本发明进一步的改进在于：所述断路器操作控制仪包括壳体，总开关K、档位控制开关K1和单分单合开关K2、延时控制继电器Y的延时显示/设置屏幕设置在壳体的前面板上。
[0020] 本发明进一步的改进在于：所述断路器操作控制仪包括壳体，LED1、LED2、LED3、LED4、LED5设置在壳体的前面板上。
[0021] 用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作方法，包括：将档位控制开关K1的档位扭至合-t-分档，档位控制开关K1的端子1、2接通档位控制开关K1的端子3，延时控制继电器Y的端子3、5接通，电源信号首先经过延时控制继电器Y后，控制光电隔离器G1合，使控制信号通过光电隔离器G1控制继电器J的通电，从而控制断路器合端口上电，使断路器进行合操作；接着延时继电器Y经过所设置的延时时间t后，延时控制继电器Y的端子3、5断开，延时控制继电器Y的端子3、4连接；从而切断电源信号对光电隔离器G1的供电，切断了控制信号对继电器J的供电，最终通过继电器J的分合操作进行换挡，使控制断路器分端口上电，使断路器进行分操作。
[0022] 用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作方法，包括：将档位控制开关K1扭至单分单合档位，档位控制开关K1的端子1、2接通端子4；电源信号串接至单分单合开关K2；将单分单合开关K2转至单分档，单分单合开关K2的端子1和端子3接通，此时光电隔离器G1和光电隔离器G2均不工作，继电器J失电，断路器处于分状态。
[0023] 用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作方法，包括：将档位控制开关K1扭至单分单合档位，档位控制开关K1的端子1、2接通端子4；电源信号串接至单分单合开关K2；将单分单合开关K2转至单分档，单分单合开关K2的端子1和端子4接通，此时光电隔离器G2接通，继电器J上电，对断路器进行合操作。
[0024] 相对于现有技术，本发明具有以下优点：
[0025] 本发明一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪及操作方法，通过设置三级隔离变压器以及采用光电隔离器，能够有效地降低受到的电磁干扰；能够在强电磁干扰情况下，实现精确控制断路器操作机构进行单分、单合、延时分合等功能，携带方便、操作简单与测试安全、准确为一体，这可大大提高入网电子式互感器的可靠性，大大减少由于电子式互感器受到电磁干扰给电网所带来的损失。【附图说明】
[0026] 图1(a)为本发明一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的控制系统原理图；
[0027] 图1(b)为本发明一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作界面图；
[0028] 图2(a)为本发明一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作按键图；
[0029] 图2(b)为本发明一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的输入输出端口图。【具体实施方式】
[0030] 请参阅图1(a)所示，本发明一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪，包括220V交流电源D、隔离变压器组、总开关K、档位控制开关K1、单分单合开关K2、延时控制继电器Y、光电隔离器G1、光电隔离器G2和继电器J。
[0031] 隔离变压器组包括依次串联的一级隔离变压器T1、二级隔离变压器T2、三级隔离变压器T3。
[0032] 断路器操作控制仪的电源输入后，电源的火线串接了10A的保险丝F，用于在内部有短路的情况下，最大限度保护内部电子器件，接着连续串接了三级最大绝缘耐受电压为5000V，功率为50W的隔离变压器，用以滤除掉通过电源进入的高频干扰信号。
[0033] 电源的火线串接保险丝F后连接1级隔离变压器的火线输入端、光电隔离器G1的光敏三极管的发射极、光电隔离器G2的光敏三极管的发射极；电源的零线连接1级隔离变压器的零线输入端、继电器J的一端；继电器J的另一端连接光电隔离器G1的光敏三极管的集电极、光电隔离器G2的光敏三极管的集电极。
[0034] 隔离变压器T3的输出端的零线连接总开关K的端子1；隔离变压器T3的输出端的火线连接档位控制开关K1的端子1，档位控制开关K1的端子2连接总开关K的端子2。控制开关K1的端子1、2连接在一起。
[0035] 总开关K的端子2依次串联电阻R5、LED5至零线。
[0036] 档位控制开关K1的端子3和5连接在一起；档位控制开关K1的端子5依次串联电阻R1、LED1至零线；档位控制开关K1的端子3连接延迟控制器Y的端子1，延迟控制器Y的端子2连接零线；延迟控制器Y的端子1、2为电源输入端。档位控制开关K1的端子3连接延迟控制器Y的端子3和点端子4，延迟控制器Y的端子5连接光电隔离器G1的二极管输入端，光电隔离器G1的二极管输出端接零线。
[0037] 档位控制开关K1的端子4和5连接在一起；档位控制开关K1的端子6依次串联LED2、电阻R2至零线；档位控制开关K1的端子4连接单分单合开关K2的端子2；单分单合开关K2的端子3依次串联电阻R3、LED3至零线；单分单合开关K2的端子4依次串联LED4、电阻R4至零线；单分单合开关K2的端子4还连接光电隔离器G2的二极管输入端，光电隔离器G2的二极管输出端接零线。
[0038] 档位控制开关K1有左中右三个档位，分别为左档位(“合-t-分”档，档位控制开关K1的端子1、2接通端子3、5)、中档位(空档)、右档位(“单分单合”档，档位控制开关K1的端子1、2接通端子4、6))。
[0039] 本发明一种用于断路器分合时间控制的断路器操作控制仪的操作方法，包括：
[0040] 当档位控制开关K1的档位扭至“合-t-分”档时，档位控制开关K1的端子1、2接通端子3、5；电源信号经过电阻R1、LED1，LED1点亮，证明档位控制开关K1位于“合-t-分”档；同时，延时控制继电器Y的端子3、5接通，电源信号首先经过延时控制继电器Y后，控制光电隔离器G1合，使控制信号通过光电隔离器G1控制继电器J的通电，从而控制断路器合端口上电，使断路器进行合操作；接着延时继电器Y经过所设置的延时时间t后，延时控制继电器Y的端子3、5断开，延时控制继电器Y的端子3、4连接；从而切断电源信号对光电隔离器G1的供电，则切断了控制信号对继电器J的供电，最终通过继电器J的分合操作进行换挡，使控制断路器分端口上电，使断路器进行分操作。
[0041] 如果档位控制开关K1扭至“单分单合”档位时，档位控制开关K1的端子1、2接通端子4、6；LED2点亮；电源信号串接至单分单合开关K2；当单分单合开关K2转至单分档时，单分单合开关K2的端子1和端子3接通，LED3点亮，此时光电隔离器G1和光电隔离器G2均不工作，继电器J失电，断路器处于分状态。当单分单合开关K2转至单分档时，单分单合开关K2的端子1和端子4接通，LED4点亮，此时光电隔离器G2接通，继电器J上电，对断路器进行合操作。
[0042] 在控制电路中每一种档位操作均有不同颜色指示灯进行指示，从而使操作更加有序。
[0043] 图1(b)为断路器操作控制仪的输入输出控制端口接线图，包括输入控制端口和输出控制端口，交流输入端B连接至断路器的公共端，断路器分端口连接至断路器的分控制端口，断路器合端口连接至断路器的合控制端口。输入控制端口一端悬空，另一端交流输入B接交流输入信号的B相，交流输入A端连接至输出控制端口的交流输入A端，即为继电器J的公共端，且其连接交流输入信号的A相。当需要分操作时，通过图1(a)中继电器J将输出控制端口的交流输入A端与分操作端连接，从而使断路器的分操作端与断路器的公共端连接至电源的A相和B相，使断路器进行分操作；相反，当需要合操作时，输出控制端口的交流输入A端与合操作端连接，断路器进行合操作。
[0044] 如图2(a)所示为断路器操作控制仪的按键图，最右边按键为总开关K，为仪器的开关按键，上边指示灯亮，即为开；指示灯灭，即为关。中间旋钮开关为档位控制开关K1，当其拨至中间时为空档，当仪器暂时不用或关闭时，应拨至该档位；旋钮开关拨至左侧时为“合-t-分”档，当断路器要进行延时操作，即要调节骚扰源电磁脉冲作用时间时，拨至该档位；旋钮开关拨至右侧时为单次档，在断路器只进行单分单合操作时使用，每一个档位上方均有指示灯指示。中间单分单合开关K2，用于档位控制开关K1在单次档位时，进行分、合操作。最左侧的时间继电器的延时显示/设置屏幕，即当旋钮开关拨至“合-t-分”档时，使用时间继电器设置合、分操作的间隔时间，该操作的精度在ms级。
[0045] 图2(b)为断路器操作控制仪的输入输出控制端口图，左上角的Fuse为保险丝F；左下角为电源输入端，用于给控制回路提供电源；中间接地端口用于外接保护地，确保仪器和操作人员的安全；右上角为输入控制端口，右下角为输出控制端口，根据图1(b)所示，将端口线分别连接至断路器的断路器分和断路器合控制端口，用以控制模拟搔扰源的导通和关断。
