[发明专利]一种断路器线圈匝间非金属性短路故障激励装置及方法

权利要求书

1.一种断路器线圈匝间非金属性短路故障激励装置，其特征在于：包括激励源（1）、控制按键（2）、控制电路（3）、脉冲发生单元（4）、数据采集单元（5）、故障判断及定位单元（6）和壳体（8）；

所述的激励源（1）、控制电路（3）、脉冲发生单元（4）、数据采集单元（5）、故障判断及定位单元（6）分别安装在壳体（8）内；所述的控制按键（2）安装在壳体（8）上；所述的壳体（8）上还安装有变压器（7）、总开关（9）、电源接口（10）、显示器（12）和一对连接端（11）；所述的电源接口（10）通过总开关（9）与变压器（7）相连接；

所述的激励源（1）、控制按键（2）、脉冲发生电路分别与控制电路（3）电相连；所述的数据采集单元（5）与故障判断及定位单元（6）电相连；所述的连接端（11）与激励源（1）的输出端、脉冲发生单元（4）的输出端、数据采集单元（5）的输入端相连；所述的控制电路（3）与故障判断及定位单元（6）电相连；所述的显示器（12）与所述的故障判断及定位单元（6）电相连；所述的激励源（1）、控制电路（3）、脉冲发生单元（4）、数据采集单元（5）、故障判断及定位单元（6）、显示器（12）分别与变压器（7）电相连；

所述的控制电路（3）包括电路板、以及集成在电路板上的单片机和存储器；所述的激励源（1）主要由电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q、继电器K组成；所述的电阻R1的一端与直流电源相连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、单片机的I/O接口相连接，电阻R2的另一端与NPN型三极管Q的基极相连，NPN型三极管Q的发射极与地相连；NPN型三极管Q的集电极与继电器K控制端的一端相连，继电器K控制端的另一端与直流电源相连，继电器K的电磁开关端的一端与220V市电的火线端相连，继电器K的电磁开关端的另一端与断路器分合闸线圈的一端相连，断路器分合闸线圈的另一端与220V市电的零线端相连；

所述的故障判断及定位单元（6）主要由ZyPi可重构电脑组成，ZyPi可重构电脑集成有ZYNQ7020芯片；

所述的壳体（8）内安装有隔板（13），隔板（13）将壳体（8）内部分隔出四个独立空间；所述的激励源（1）、控制电路（3）、脉冲发生单元（4）和数据采集单元（5）分别安装在壳体（8）内的不同空间中；所述的故障判断及定位单元（6）和控制电路（3）安装在同一空间中。

2.根据权利要求1所述的一种断路器线圈匝间非金属性短路故障激励装置，其特征在于：所述的脉冲发生单元（4）为脉冲发生器。

3.根据权利要求1所述的一种断路器线圈匝间非金属性短路故障激励装置，其特征在于：所述的数据采集单元（5）为脉冲采集模块。

4.一种断路器线圈匝间非金属性短路故障激励方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，脉冲发生单元（4）输出两路完全相同的重复脉冲特征波至断路器分合闸线圈两端，同时激励源（1）给断路器分合闸线圈两端施加激励电压；

步骤二，数据采集单元（5）采集断路器分合闸线圈两侧重复脉冲特征波的反射波和折射波，并将重复脉冲特征波波形通过通信总线发送给故障判断及定位单元（6）；

步骤三，故障判断及定位单元（6）根据内置的判断算法对测试获取的重复脉冲特征波进行故障诊断，若断路器分合闸线圈存在非金属性故障时，在激励源（1）施加的激励电压作用下，故障点将产生放电通道使阻抗产生较大的变化，导致重复脉冲特征波发生变形，从而可以判断被测断路器分合闸线圈是否发生非金属性短路故障，并根据该波形的断路器分合闸线圈短路故障信息获取故障线圈位置；

在步骤三中判断算法的步骤具体为：

步骤1），故障判断及定位单元（6）将获取的重复脉冲特征波转换为特征波函数，若断路器分合闸线圈不存在非金属性故障时，将会转化得到如下述的波函数表达式：

；

步骤2），若断路器分合闸线圈存在非金属性故障时，相应时间段内波函数与异常波进行叠加，会导致波函数在对应时间段内发生变形，通过确定波函数变形的时间段，故障判断及定位单元（6）根据重复脉冲特征波的传播速度即可计算故障线圈位置。