高压断路器分合闸时间特性的测试装置、系统、方法与流程

1.本发明涉及高压断路器分合闸时间特性技术领域，具体地涉及一种高压断路器分合闸时间特性的测试装置、系统、方法。

背景技术：

2.高压断路器的分、合闸时间特性是高压断路器重要的例行检修项目，是检验断路器性能是否完好的重要依据。
3.对于高压断路器的时间特性常用的试验方法是解开断路器两端一侧的接地导线，然后在断路器两端悬挂测试线进行测试。此种方法一方面需要临时改变安全措施，存在安全隐患；另一方面悬挂测试线往往要借助绝缘拉杆，有一定的倒杆碰触相邻带电部位的风险，尤其是对于500kv断路器拉杆的长度长、重量大、操作风险高、劳动强度大、作业效率低，是影响500kv断路器例行检修作业效率和劳动安全的重要因素之一。
4.本技术发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的上述方案具有存在安全隐患以及作业效率低缺陷。

技术实现要素：

5.本发明实施例的目的是提供一种高压断路器分合闸时间特性的测试装置、系统、方法，该高压断路器分合闸时间特性的测试装置、系统、方法具有安全性高以及作业方便且效率高的功能。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种高压断路器分合闸时间特性的测试装置，包括：
7.高频信号电源模块，用于输出高频电源信号；
8.耦合装置模块，与所述高频信号电源模块连接，用于将所述高频电源信号耦合进高压断路器一侧的接地线内并生成感应电流；
9.信号采集模块，设置在所述高压断路器的另一侧的接地线上，用于采集所述感应电流的信号。
10.另一方面，本发明还提供一种高压断路器分合闸时间特性的测试系统，包括：
11.高压断路器；
12.两个接地线，两个所述接地线的一端分别与所述高压断路器的两端连接，两个所述接地线的另一端接地；
13.如上任一所述的测试装置。
14.再一方面，本发明还提供一种高压断路器分合闸时间特性的测试方法，包括：
15.构建变电站的开关场模型，以获取所述开关场模型产生的工频磁场对高压断路器处的磁感应强度；
16.根据所述工频磁场对高压断路器处的磁感应强度，设置相应的电磁屏蔽材料；
17.获取所述高压断路器另一侧的接地线上的感应电流值；
18.根据所述接地上的感应电流值以及所述罗氏线圈的结构获取罗氏线圈上的感应电流，并获取所述感应电流的时间离散信号；
19.根据所述时间离散信号获取所述高压断路器的时间特性。
20.通过上述技术方案，本发明提供的高压断路器分合闸时间特性的测试装置、系统、方法通过高频信号电源模块输出高频电源信号，并通过耦合装置模块将高频信号耦合至高压断路器一侧的接地线内部，以生成感应电流，在高压断路器合闸的情况下，高压断路器及两侧的接地线形成闭合回路，信号采集模块能够检测到感应电流，反之就没有感应电流；因此，可根据信号采集模块的采集结果，来确定高压断路器的分合闸时间特性，且该测试装置的安全性高，不需要进行复杂的操作，同时也提高对高压断路器时间特性测试的效率和效果。
21.本发明实施例的其它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
22.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，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发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
23.图1是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试装置的示意图；
24.图2是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试装置中高频信号电源模块的电路图；
25.图3是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法的流程图；
26.图4是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中计算工频磁场磁感应强度的流程图；
27.图5是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中获取罗氏线圈感应电流的流程图；
28.图6是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试装置中叠加电流信号仿真图；
29.图7是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试装置中不同幅值电流信号叠加图；
30.图8是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试装置中耦合线圈的示意图；
31.图9是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试装置的示意图；
32.图10是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中接线方式示例图；
33.图11是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中5601罗氏线圈输出电压波形；
34.图12是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中
5602罗氏线圈输出电压波形；
35.图13是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中金属支柱简化模型图；
36.图14是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中带电导体在空间任意点产生磁场的示意图；
37.图15是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中检修状态下磁场二维分布图；
38.图16是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中5601高压断路器下方空间磁感应强度分布图；
39.图17是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中5602高压断路器下方空间磁感应强度分布图；
40.图18根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试方法中时间特性测试的软件主界面的示意图。
41.附图标记说明
42.01、高频信号电源模块02、耦合装置模块
43.03、高压断路器04、信号采集模块
44.05、接地线06、电网滤波器
45.07、整流电路08、逆变电路
46.09、滤波电路10、辅助电源
47.11、控制电路12、驱动电路
48.13、保护电路
具体实施方式
49.以下结合附图对本发明实施例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发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
50.图1是根据本发明的一个实施方式的高压断路器分合闸时间特性的测试装置的示意图。在图1中，该测试装置可以包括高频信号电源模块01、耦合装置模块02以及信号采集模块04。
51.高频信号电源模块01用于输出高频电源信号；耦合装置模块02与高频信号电源模块01连接，用于将高频电源信号耦合进高压断路器03一侧的接地线05内并生成感应电流。信号采集模块04设置在高压断路器03的另一侧的接地线05上，用于采集感应电流的信号。
52.当高压断路器03处于检修状态时，将高压断路器03置于分位置，其两侧的隔离开关需置于断开状态，且在检修过程中需在断路器两侧悬挂接地线。此时，高压断路器03、导线、地网以及两个接地线(包括其上的接地刀闸)组成一个通流体回路。在需要对高压断路器03的分合闸的时间特性进行测试前，先将耦合装置模块02设置在高压断路器03一侧的接地线05上，再将高频信号电源模块01与耦合装置模块02连接。在需要对高压断路器03的分合闸的时间特性进行测试时，高频信号电源模块01启动并发出高频电源信号，并通过耦合装置模块02将高频电源信号耦合至对应的接地线05的内部，以生成感应电流。若此时高压断路器03为合闸状态，信号采集模块04在高压断路器03的另一侧即可检测到感应电流；若
此时高压断路器03为分闸状态，信号采集模块04在高压断路器03的另一侧即检测不到感应电流。根据以上特性，可根据信号采集模块04对感应电流的检测曲线，以此获得高压断路器分合闸的时间特性。
53.传统的高压断路器的时间特性常用的试验方法是解开断路器两端一侧的接地导线，然后在断路器两端悬挂测试线进行测试。但是此种方法一方面需要临时改变安全措施，存在安全隐患；另一方面悬挂测试线往往要借助绝缘拉杆，有一定的倒杆碰触相邻带电部位的风险，尤其是对于500kv断路器拉杆的长度长、重量大、操作风险高、劳动强度大、作业效率低。在本发明的该实施方式中，采用高频信号电源模块01、耦合装置模块02以及信号采集模块04配合对高压断路器03的闭合回路进行感应电流检测的方式，能够实现对高压断路器03分合闸的时间特性的精确测试，同时该测试装置操作简单，安全性高，不需要悬挂测试线，进而也使得其测试的效率大大提高。
54.在本发明的该实施方式中，该信号采集模块04可以包括罗氏线圈和数据采集卡。
55.罗氏线圈设置在断路器03的另一侧的接地线05上，用于识别并采集感应电流的信号。数据采集卡与罗氏线圈的积分器连接，用于将感应电流的信号传输至控制器。具体地，控制器包括电脑主机。
56.在本发明的该实施方式中，对于高频信号电源模块01的作用，主要是负责输出一个高频信号，将高频信号通过耦合装置模块02耦合进高压断路器03一侧的接地线05中，使得高压断路器03通流体回路中得到一个高频信号，该信号的通流与否由高压断路器03的开合来控制。使用高频信号既为了与高压断路器03通流体回路中产生的感应电流区分开，又为了满足现场测试对测试系统的精度的要求。
57.在本发明的该实施方式中，如图2所示，该高频信号电源模块01可以包括电网滤波器06、整流电路07、逆变电路08、滤波电路09、驱动电路12、控制电路11、辅助电源10以及保护电路13。
58.电网滤波器06的输入端与电网的输出端连接，整流电路07的输入端与电网滤波器06的输出端连接，用于对电网电压进行整流。逆变电路08的输入端与整流电路07的输出端连接，用于将电网的直流电逆变成交流电。滤波电路09的输入端与逆变电路08的输出端连接，用于对交流电进行滤波以形成正弦波。驱动电路12与整流电路07、逆变电路08以及滤波电路09连接，用于驱动整流电路07、逆变电路08以及滤波电路09启停。控制电路11与驱动电路12连接，用于控制驱动电路12启停，辅助电源10与控制电路11连接，用于向控制电路11提供电能。保护电路13与辅助电源10、控制电路11以及驱动电路12连接，用于对辅助电源10、控制电路11以及驱动电路12进行保护。
59.交流输入电压(电网中220v交流电压，频率50hz)经电网滤波器06进行滤波，再通过整流电路07整流成280v左右的直流电压，经逆变电路08逆变成高频交流电压，最后经滤波电路09滤波后，得到高质量、高品质的交流电压。
60.在本发明的该实施方式中，对于电网滤波器06的具体结构包括但不限于emi滤波器。
61.在本发明的该实施方式中，对于逆变电路08的具体结构包括但不限于igbt全桥逆变电路。
62.在本发明的该实施方式中，对于滤波电路09的具体结构包括但不限于lc滤波电
路。
63.在本发明的该实施方式中，高压断路器03通流回路受到变电站内电磁场的影响，回路中会产生感应电流。该感应电流的存在会影响向通流回路中输入电信号的选择，因此需要选择合适的高频信号输出电流值。
64.通过multisim软件仿真，将高频信号叠加到工频电压上，具体地叠加电流信号的仿真示意图可以图6所示。
65.在工频电流信号设置为5a，高频信号分别设置为1a、5a、10a，信号叠加到工频交流电时的图像分别如图7所示。
66.由图7可知，当高频信号电流在5a以上，与5a原始信号有非常明显的区别，因此向高压断路器通流体回路中输入的电流要在5a以上，即感应电流大于5a。
67.在本发明的该实施方式中，耦合装置模块02的作用是将高频电源信号发出的电信号传递到高压断路器通流体回路中，其功能相当于小型变压器。具体地，对于耦合装置模块02的具体结构可以包括将导线缠绕到磁芯材料上，磁芯设置为可开口式的。具体地，该种结构方便嵌套在高压断路器两端的接地线上。
68.在本发明的该实施方式中，对于耦合装置模块02的磁芯材料选用的是锰锌铁氧体。锰锌铁氧体的微观结构方面，烧结密度高，晶粒结构均匀，晶界里面有充足的ca粒子，传导性好，锰锌铁氧体软磁材料具有较高的磁导率，尤其在高频时磁滞损耗较少。锰锌铁氧体具有以下特点：(1)高饱和磁感应强度(bs)，锰锌铁氧体是铁酸锰(mnfe2o4)和铁酸锌(znfe2o4)形成的固溶体，铁酸锰本身会相对有较高的饱和磁化强度(ms)，加入锌离子后，二价的锌离子通常会占据尖晶石四面体的a位，加入的少量锌离子会使ms增大，因而增大锰锌铁氧体的饱和磁感应强度；(2)高磁导率(μ)，锰锌铁氧体有着较高的磁导率和磁滞回线，特别是在高频时；(3)低损耗(p)，损耗包括涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗。而涡流损耗与电阻率成反比，对于锰锌铁氧体来说，其电阻率相对较大，减少了涡流损耗，因此在高频领域通常使用锰锌铁氧体作为各种电子仪器和设备的磁性体；(4)高稳定性，锰锌铁氧体的性质比较稳定，在常温或者较高温度下不会和空气中的气体发生反应。
69.在本发明的该实施方式中，对于耦合装置模块02的线圈匝数，可以按照小型变压器每伏匝数计算公式，具体地可以公式(8)所示，
[0070][0071]
其中，n
*
为每伏匝数，f为交流电频率，b
*
为磁通密度(一般因材料而异)，s
*
为铁芯截面积(平方厘米)。经过计算，当使用高频信号时，磁通密度按照0.4来计算，铁芯截面积为2平方厘米，因此每伏匝数计算结果为0.07。具体地，高频信号电源模块01发出的电压按照最低150v计算，因此匝数为10匝。一般在现场试验时，接地线的匝数缠绕为2匝，根据理想变压器变比u1/u2＝n1/n2、i1/i2＝n2/n1，其中的u1、u2、i1、i2、n1、n2分别代表线圈原边与副边的电压、电流、匝数。由耦合装置模块02的匝数比为5：1可知，理想状态下耦合进断路器通流体回路中的电压、电流分别将是电源信号的五分之一、五倍。由于高压断路器03通流体回路内存，在感应电流，因此要求高频信号电源模块01的输出电流在2a以上；由于高压断路器03通流体回路中存在电阻、电感，高频电源信号的输出电压要在150v以上。具体地耦合装置模块可以如图8所示。
[0072]
在本发明的该实施方式中，信号采集模块04使用罗氏线圈，将罗氏线圈的线圈部分套在高压断路器另一侧的接地线上，罗氏线圈的积分器与采集卡连接，将结果输出。罗氏线圈是均匀密绕在一个由非磁性材料(例如聚酰胺材料)构成的环型骨架上，线圈两端接终端电阻rs，进行电流测量。电流线圈的输出是一个感应电压，是被测导体中流过的电流关于时间的微分。
[0073]
在本发明的该实施方式中，对于测试装置的具体形式包括将高频电源、罗氏线圈、采集卡封装到一个箱子里面，箱子的外壳使用铝合金制成，外壳上打孔设置标准接口，可以用来连接220v工频电源和其他设备，在外壳上设置一个接地处，将高频信号源的接地与外壳接地连接在一起，接地可以起到保护作用，具体地可以如图9所示。
[0074]
另一方面，本发明还提供一种高压断路器分合闸时间特性的测试系统，可以如图1所示。具体地，在图1中，该测试系统可以包括高压断路器03、两个接地线05以及测试装置。具体地，该测试装置可以包括高频信号电源模块01、耦合装置模块02以及信号采集模块04。
[0075]
两个接地线05的一端分别与高压断路器03的两端连接，两个接地线05的另一端接地。高频信号电源模块01用于输出高频电源信号；耦合装置模块02与高频信号电源模块01连接，用于将高频电源信号耦合进高压断路器03一侧的接地线05内并生成感应电流。信号采集模块04设置在高压断路器03的另一侧的接地线05上，用于采集感应电流的信号。
[0076]
当高压断路器03处于检修状态时，将高压断路器03置于分位置，其两侧的隔离开关需置于断开状态，且在检修过程中需在断路器两侧悬挂接地线。此时，高压断路器03、导线、地网以及两个接地线(包括其上的接地刀闸)组成一个通流体回路。在需要对高压断路器03的分合闸的时间特性进行测试前，先将耦合装置模块02设置在高压断路器03一侧的接地线05上，再将高频信号电源模块01与耦合装置模块02连接。在需要对高压断路器03的分合闸的时间特性进行测试时，高频信号电源模块01启动并发出高频电源信号，并通过耦合装置模块02将高频电源信号耦合至对应的接地线05的内部，以生成感应电流。若此时高压断路器03为合闸状态，信号采集模块04在高压断路器03的另一侧即可检测到感应电流；若此时高压断路器03为分闸状态，信号采集模块04在高压断路器03的另一侧即检测不到感应电流。根据以上特性，可根据信号采集模块04对感应电流的检测曲线，以此获得高压断路器分合闸的时间特性。
[0077]
再一方面，本发明还提供一种高压断路器分合闸时间特性的测试方法，测试方法可以如图3所示。具体地，在图3中，该测试方法可以包括：
[0078]
在步骤s10中，构建变电站的开关场模型，以获取开关场模型产生的工频磁场对高压断路器处的磁感应强度。其中，在变电站中，对于高压敞开式断路器，由于其直接暴露在变电站复杂的电磁环境下，受环境影响尤为严重，其内部产生的感应电流更大。这对高压断路器检修作业人员的安全带来了极大隐患；在后续的测量高压断路器分合闸时间时也会向断路器内耦合电信号，高压断路器通流体回路中产生的感应电流会影响对耦合信号的判断，因此需要提前测量流过高压断路器一端接地线内的感应电流。此外，对高压断路器分合闸时间特性测量所需要的装置也可以在变电站现场使用，变电站的工频磁场也会对其的测量形成干扰。
[0079]
在步骤s11中，根据工频磁场对高压断路器处的磁感应强度，设置相应的电磁屏蔽材料。其中，在获得变电站的工频磁场对高压断路器处产生的磁感应强度，可设置相应的电
磁屏蔽材料在高压断路器以及测试装置上，以降低甚至消除工频磁场对高压断路器通流体回路中感应电流的影响。
[0080]
在步骤s12中，获取高压断路器另一侧的接地线上的感应电流值。
[0081]
在步骤s13中，根据接地上的感应电流值以及罗氏线圈的结构获取罗氏线圈上的感应电流，并获取感应电流的时间离散信号。其中，不同结构的罗氏线圈所能产生的感应电流也不一样，因为需要针对不同结构的罗氏线圈进行相应分析。
[0082]
在步骤s14中，根据时间离散信号获取高压断路器的时间特性。其中，对于高压断路器在分合闸过程中的时间离散信号，需要进行时频变换，以获得高压断路器时间特性的波形，根据该时间特性的波形即可获取高压断路器的分合闸时间。
[0083]
在步骤s10至步骤s14中，先根据变电站的整体布局，构建变电站的开关场模型，并计算出变电站中工频磁场对高压断路器处产生的磁感应强度。根据该磁感应强度，在测试装置以及高压断路器上设置相应的电磁屏蔽材料。再通过对罗氏线圈的分析计算，获取高压断路器分合闸过程中感应电流的时间离散信号。最后根据该时间离散信号，获取高压断路器的时间特性，即高压断路器的分合闸时间。采用该种测试方法，能够降低甚至消除工频磁场对高压断路器分合闸测试时间的影响，使得测试更加精确，且测试可靠性更高。
[0084]
在本发明的该实施方式中，现场试验通过测量高压断路器双端接地的状态下，将罗氏线圈套在高压断路器另一侧的接地线上，罗氏线圈的积分器连接到示波器上，在断路器处于合闸状态时，观察记录示波器的波形，重复记录3-4次。通过比较示波器的波形可以得到：在断路器处于合闸时，测量出的是周围磁场环境在通流回路中产生的感应电流的幅值与频率。
[0085]
针对高压断路器通流体回路感应电流的测量，以某500kv高压变电站为例。变电站有550kv敞开式高压断路器组6组分别为501、502、503、504、505、506，出线采用3/2接线方式，即每一组包含有a、b、c三相，每一相采用三台断路器形成一串(如5061、5062、5063)，如图10所示。在实际现场测量过程中，501—504 500kv断路器组正常工作，5053、5063断路器正常工作，500kv母线ⅱ正常工作。5061、5062停电例行检修，相邻500kv母线ⅰ停电。在现场测量时，与被测量的接地线并联的接地刀闸处于断开位置，保证感应电流全部是从接地线上流入接地网。
[0086]
由高压断路器、导线、地网和两个接地线与接地刀闸组成的通流体回路，在不同高压断路器组a、b、c三相断路器接地线内，由5061罗氏线圈测量到的感应电流经积分器输出电压波形如图11图所示，由5062罗氏线圈测量到的感应电流经积分器输出电压波形如图12图所示。具体地，由图11和图12可知，5061罗氏线圈a相输出电压的峰峰值为11.8mv，频率为50hz；5061罗氏线圈b相输出电压的峰峰值为16mv，频率为50hz；5061罗氏线圈c相输出电压的峰峰值为12mv，频率为50hz。5062罗氏线圈a相输出电压的峰峰值为13.6mv，频率为50hz；5062罗氏线圈b相输出电压的峰峰值为22.0mv，频率为50hz；5062罗氏线圈c相输出电压的峰峰值为17.4mv，频率为50hz。此外，5061罗氏线圈和5062罗氏线圈不同相高压断路器通流体回路感应电流的测量结果可以如表1所示，
[0087]
表1不同相高压断路器通流体回路感应电流
[0088]
断路器电流峰峰值/a断路器电流峰峰值/a5061a相4.105062a相4.53
5061b相4.335062b相7.335061c相3.855063c相5.93
[0089]
由表1可知，通流体回路中产生的感应电流峰峰值在3.85～7.33a范围之间，5061断路器组通流体回路在变电站电磁场环境影响下产生的感应电流比5062断路器组通流体回路产生的感应电流小，5062b相通流体回路产生的感应电流最大，峰峰值达到了7.33a。罗氏线圈的输出波形图片上显示的频率为50hz，受到变电站500kv开关场周围电磁场叠加影响，通流体回路产生的感应电流波形呈现出三角波形，通过对5061b相高压断路器测量数据进行函数拟合，可以得到感应电流与时间的关系如公式(9)所示，
[0090]
f(t)＝2.9458sin(314.3t+0.8908)+1.035sin(628.6t+0.535)+0.5253sin(5.068t-0.8034)，(9)
[0091]
其中，f(t)为感应电流，t为时刻。具体地，通流体回路中产生的感应电流受到变电站开关场内磁场叠加的影响，其输出频率主要是受到工频磁场的影响。由电磁感应定律可知，当高压断路器处于闭合状态时，由高压断路器、导线、地网和两个接地线与接地刀闸等组成的一个通流体回路内将产生感应电流，当断路器通流体回路内阻抗相差不大，测量到的感应电流越大时，说明高压断路器所处的空间位置磁感应强度越强，因此在现场测量时，5062b相500kv高压断路器所在位置空间磁感应强度要高于其他位置。不同高压断路器组a、b、c三相断路器接地线内流过的感应电流不同，说明了不同断路器所处位置空间的磁感应强度分布不同。
[0092]
在本发明的该实施方式中，为了获取变电站中工频磁场在高压断路器处产生的磁感应强度，还需要建立变电站的开关场模型，并对变电站中带电导体在高压断路器处产生的磁场进行计算，具体地步骤可以如图4所示。具体地，在图4中，该测试方法可以包括：
[0093]
在步骤s20中，构建变电站的空间模型。其中，cdegs软件由是加拿大ses公司研发而成，是解决电力系统接地、电磁场、和电磁干扰等工程问题的强大软件。cdegs软件可以计算地上或者地下任意位置的带电导体组成的网状结构在正常、故障、雷电和暂态过程中产生的接地电位、导线电位和电磁场。cdegs也可以为裸露在外和套有绝缘外皮的金属管道、金属导体、各种电缆和埋藏在复杂土壤结构中的导线网络建立计算模型。变电站开关场内设备众多，大量集中分布了高压断路器、电流电压互感器、避雷器等电力设备以及这些电力设备对应的金属接地支柱。变电站内部包含大量不同的设备，电流流通的地方多且分布广，因此直接对变电站开关场内的工频磁场进行研究分析会存在计算量大、磁场叠加复杂、建立设备模型复杂等问题。在实际运行的变电站开关场中，各种电气设备都在变电站内发挥着不同的作用，在进行仿真计算时，很难对所有设备进行完整的建模，在建立变电站开关场的三维模型时，需要对电气设备进行筛选，将一些对变电站开关场内磁场影响较小的设备进行忽略。在对电气设备进行建模时，在满足实际工程需求与磁场分布误差的情况下，将变电站内的电气设备进行简化建模处理，简化处理原则：
[0094]
1、将母线、变电站的进出线、设备之间相连的导线均简化为长度有限的若干段直导线组成，由于导线长度有限，故忽略导线的弧垂效应，导线视为理想导线，不计算线路上的损耗，导线内流过的电流沿线路没有变化；
[0095]
2、建模分析时，开关场内电气设备的绝缘瓷套、陶瓷外壳等绝缘介质对开关场内工频磁场的影响忽略不计；
[0096]
3、在建模时对断路器、隔离开关、接地刀闸、电流互感器、电压互感器等主要配电装置，将根据其实际的外形特点及几何尺寸进行简化,采用各种线性导体代替,设置相应的边界条件；
[0097]
4、变电站开关场内用于支撑高压断路器等电气设备的金属支柱采用多股直导线来模拟计算，在设置边界条件时这些导线的电位设置为零；
[0098]
5、变电站地面为平整地面，接地电阻很小不予考虑，大地表面电位设置为零，视为导体。
[0099]
在现场实际测量过程中测量点高度为1.5m，因此在设置cdegs的工频磁场观测面时将高度设置为1.5m。
[0100]
由于变电站开关场内的母线、进出线的高度远远大于分裂导线之间的几何尺寸，在实际工程仿真建模时，将分裂导线看作为一根导线，分裂导线的等效半径可以根据公式(10)计算，
[0101][0102]
其中，re为等效半径，r为分裂导线的半径，n为分裂导线的分裂数，r为分裂导线的子导线半径。通常由于输电距离很远时，受到导线自重的影响在两端支撑点之间的导线会形成一定的弧度，使得导线呈弯曲状，但是在变电站开关场内的导线两个支撑点之间距离较小，导线几乎没有弧垂效应，因此对工频磁场的影响可以忽略不记，不考虑弧垂效应对仿真结果工频磁场的分布不会对结果产生较大影响。
[0103]
此外，在开关场内有众多的金属接地体，这些金属接地体有些是导线的支柱，也有是高压断路器、隔离开关、电流互感器等设备的支撑柱，这些支柱与地面接触的部分是金属柱体，上面的电气设备是非金属的瓷柱。金属柱体会对变电站开关场内的工频电磁场的分布造成影响。在进行简化建模时需要将这些金属支柱也搭建模型，考虑它们对开关场内电磁场分布的影响，使得结果接近变电站开关场内实际工频磁场的分布。在对金属支柱建模时，将支柱上方的绝缘部分忽略不计只考虑金属接地体对周围工频电磁场的影响，在建模时简化金属接地体的模型结构，在建模过程中，使用圆柱状多根导线模拟金属支柱的模型结构。在进行参数设置时金属支柱的半径设置为0.15m，金属支柱的电位设置为零。不同的电气设备金属支柱高度设置也不同：隔离开关、高压断路器、接地刀闸、电流互感器和电压互感器金属支柱高度分别设置为5.1m、4m、5.1m、3.2m。
[0104]
以现场测试感应电流的变电站为例，500kv开关场有两母线和十二回出线，导线类型为4
×
lgj400-35钢芯铝绞线，等效半径为0.204m。两回母线的纵向延长线与出线端点横向延长线交叉的位置设置为坐标原点，以水平方向设置为x轴，竖直方向设置为y轴，垂直于地面方向设置为z轴。每回母线在x轴方向长度设置为168m，母线高度为16.2m，设置a、b、c三相之间相隔6.5米，其中c相在右侧，每一回都按照c相、b相、a相排列，第一回母线a、b、c三相在y轴上的坐标点依次设置为37、30.5、24；第二回母线a、b、c三相在y轴上的坐标点依次设置为133、126.5、120。每回出线在y轴方向上长度设置为143m，出线相间7.5m，出线高度23m，六回出线c相依次在x轴坐标点为15.5、43.5、71.5、99.5、127.5和155.5，其对应的b、a相依次沿x轴正方向移动7.5m，其余设置不变。两回进线高度为25m，a相与b相间距8m、b相与c相间距14m。导线下方设置金属支柱的简化模型，所建模型如图13所示。
[0105]
在步骤s21中，获取变电站中高压断路器的空间坐标进行标定。
[0106]
在步骤s22中，获取带电导体的起始点和终止点的坐标。其中，能够根据带电导体的坐标以及高压断路器的坐标确定高压断路器处工频磁场的大小。
[0107]
在步骤s23中，根据公式(1)计算带电导体在高压断路器处的磁感应强度，
[0108][0109]
其中，为带电导体在高压断路器处的磁感应强度，μ0为真空磁导率，且μ0＝π
·
10-7
h/m，i
ab
为带电导体上流过的电流，r为的长度，为电流元到高压断路器的距离，θa为带电导体的起始点和高压断路器的连线与高压断路器与带电导体的起始点和终止点连线的夹角，θb为带电导体的终止点和高压断路器的连线与高压断路器与带电导体的起始点和终止点连线的夹角。具体地，如图14所示，对于带电导体的起始点和高压断路器的连线与高压断路器与带电导体的起始点和终止点连线的夹角的正弦值，可以根据公式(11)计算得出，
[0110][0111]
其中，sin(θa)为带电导体的起始点和高压断路器的连线与高压断路器与带电导体的起始点和终止点连线的夹角的正弦值，t为高压断路器与带电导体的起始点和终止点连线的垂点，a为带电导体的起始点，l
at
为带电导体的起始点和垂点的位移，l
za
为高压断路器和带电导体的起始点的位移。
[0112]
对于带电导体的终止点和高压断路器的连线与高压断路器与带电导体的起始点和终止点连线的夹角的正弦值可以根据公式(12)计算得出，
[0113][0114]
其中，sin(θb)为带电导体的终止点和高压断路器的连线与高压断路器与带电导体的起始点和终止点连线的夹角的正弦值，b为带电导体的终止点，z为高压断路器的空间坐标，l
ab
为带电导体的起始点和终止点的位移，l
at
为带电导体的起始点和垂点的位移，l
zb
为高压断路器和带电导体的终止点的位移。
[0115]
具体地，在静磁场中载有电流的导线元段称之为电流元，为了得到不同的载流导体所产生的静磁场b，需要首先求出电流元所产生的元磁场db的计算公式。设流过导线的电流为i，载流导线上任意有向元段使用矢量dl代表(dl与电流流过的方向相同)，那么可以使用idl定量描述该载流元段(idl对应于点电荷的q)。因为电流需要存在闭合回路，所以恒定的电流元不会单独存在，只是通过实验也无法测出恒定电流元的磁场。由于磁场也遵循叠加原理，那么任何形状的载流导体的磁场都可以使用所有元段的磁场矢量和来叠加。电流元idl所产生的元磁场db可以由公式(13)表示(国际单位制)，
[0116][0117]
其中，db为元磁场，idl为电流元，r为电流元idl与高压断路器在空间中坐标的距离，er为从电流元idl指向高压断路器在空间中坐标的单位矢量，为库伦定律的国际制表达式。具体地，电流元在空间任意点z(x，y，z)处激发的磁场可以如公式(14)所示，
[0118][0119]
其中，为所电流元激发的磁场，i为源电流，dl为源电流的微分，μ0为真空磁导率，且μ0＝π
·
10-7
h/m，为电流元到高压断路器在空间中坐标位置的距离，θ为dl与的夹角。
[0120]
根据公式(15)计算任意一段长度对高压断路器在空间中坐标位置产生的磁感应强度，
[0121][0122]
其中，为高压断路器在空间中坐标位置产生的磁感应强度，r0为dl指向z点的单位矢量，r为dl指向z点的距离。将公式(15)变量替代后，可得公式(1)。
[0123]
在步骤s24中，根据公式(2)计算高压断路器处的磁场方向，
[0124][0125][0126]
其中，为磁场方向的单位矢量，为带电导体的起始点和终止点连线的单位矢量，为高压断路器和带电导体终止点连线的单位矢量，为带电导体的起始点和终止点连线的向量，为高压断路器和带电导体终止点连线的向量，为变电站的空间坐标上x轴的单位矢量，为变电站的空间坐标上y轴的单位矢量，为变电站的空间坐标上z轴的单位矢量，xa为a点在x轴上的值，ya为a点在y轴上的值，za为a点在z轴上的值，xb为b点在x轴上的值，yb为b点在y轴上的值，zb为b点在z轴上的值，x为高压断路器在x轴上的值，y为高压断路器在y轴上的值，z为高压断路器在z轴上的值。
[0127]
在步骤s25中，对变电站中每个带电导体在高压断路器处的磁感应强度进行矢量叠加，以获得高压断路器处的总的磁感应强度。
[0128]
在步骤s20至步骤s25中，先构建变电站的空间模型，以及高压断路器和带电导体的坐标，并根据该坐标确定工频磁场的对高压断路器回路的磁感应强度。确定了工频磁场对高压断路器处产生的磁感应强度，即可便于后续准确测算高压断路器的分合闸的感应电流，更加地可靠。
[0129]
在本发明的该实施方式中，为了降低或者屏蔽外部工频磁场对高压断路器感应电流的影响，需要计算出工频磁场在高压断路器的闭合回路中产生的感应电动势。具体地，根据公式(3)计算高压断路器的闭合回路的感应电动势，
[0130][0131]
其中，ε为闭合回路的感应电动势，b为高压断路器处的总的磁感应强度，s为闭合回路的面积。具体地，在计算出高压断路器的闭合回路的感应电动势后，根据高压断路器的闭合回路的感应电动势设置相应的电磁屏蔽材料。具体地，本发明的电磁屏蔽材料选择采
用环氧树脂基碳纳米管复合电磁屏蔽材料，该材料是通过对环氧树脂基碳纳米管复合电磁屏蔽材料和碳纳米管有序纳米结构进行了三维导电网络结构构筑，具有优秀的电磁屏蔽功能。此外，该电磁屏蔽材料的电磁屏蔽结构采用孔结构，该结构不仅可以降低材料的密度，减少生产成本，同时还能增强电磁波在泡孔内部的反射，使其以热量的形式耗散。具体地，在本发明的该实施方式中，开关场内的母线与进出线内流过的电流幅值是在一个范围之内动态变化的，因此在对变电站内的工频磁场进行仿真计算时，根据电器设备的电流幅值范围，对每回进线、出线和母线上的各相电流幅值进行设定，每回导线的电流相位角依次滞后120
°
。在变电站现场实际测量感应电流时500kv开关场在检修状态，断路器5061、5062和500kv母线ⅰ是处于停电状态，因此在添加边界条件时，将不工作的导线上流过的电流设置为0。其他边界条件保持不变，仿真计算得到开关场站内地面上方1.5m处工频磁场的分布，具体地可以如图15所示。
[0132]
由图15可知，在500kv开关场处于检修状态下500kv开关场的磁感应强度范围在0.44～8.76μt之间，500kv开关场的磁感应强度较大区域集中分布在第二回500kv母线下方，距离500kv母线ⅱ越远，磁感应强度越低，随着距中间导线距离的增大而迅速降低；靠近母线ⅰ附近区域的磁感应强度比正常工作情况下低。受到母线和出线产生的磁场叠加影响，在第二回母线下方的磁感应强度会出现波峰波谷起伏的现象，并且在504出线c相外侧磁感应强度达到最大8.76μt；由于501-504出线正常工作，且呈对称分布磁场相互抵消，磁场叠加后502、503出线下方的磁感应强度比501、504出线下方的磁感应强度降低。在位置分布上，5061a、b、c三相断路器离正常工作的500kv母线ⅱ的距离比5062a、b、c三相断路器远，因此可以看出5061断路器组所在位置的磁感应强度比5062断路器组低。
[0133]
由高压断路器、导线、地网和两个接地线与接地刀闸组成的通流体回路在变电站500kv开关场内受到磁场变化是空间范围内的变化，因此需要对被测量的通流体回路所处空间的磁感应强度进行仿真计算。仿真计算的磁场在z轴方向上是从0到12.5米高度的，结果如图16和图17以及表2所示。
[0134]
表2空间磁感应强度范围与电流峰峰值
[0135][0136][0137]
由图16和图17可知，高压断路器下方的磁感应强度随着z轴高度的上升呈现增长态势，在靠近断路器所在高度时，磁感应强度最大，越靠近正常工作的500kv母线ⅱ，磁感应
强度范围越大。5061a、b、c三相断路器所在空间位置的磁感应强度范围明显低于5062a、b、c三相断路器所在空间位置的磁感应强度。由表2可知，5062断路器组所在空间位置磁感应强度强度变化范围大，5062b相断路器所在空间位置磁感应强度范围最大为1.480～5.900μt，与之相对应的是在进行通流体回路感应电流实际测量时，5062b相测得的电流峰峰值最大。通过仿真得到的500kv开关场工频磁场在5062b相处所产生的磁感应强度范围最大，在测量断路器通流体回路产生的感应电流结果上也是5062b相产生的感应电流最大，现场实际测量结果与仿真计算结果一致。
[0138]
在本发明的该实施方式中，为了获取罗氏线圈的感应电流，还需要对不同结构的罗氏线圈进行选择和分析，具体地步骤可以如图5所示。具体地，在图5中，该测试方法可以包括：
[0139]
在步骤s30中，判断罗氏线圈的结构是否为矩形心架结构。
[0140]
在步骤s31中，在判断罗氏线圈为矩形心架结构的情况下，根据公式(4)计算罗氏线圈的互感系数，
[0141][0142]
其中，m为罗氏线圈的互感系数，μ0为真空磁导率，n为罗氏线圈单位长度的匝数，h为罗氏线圈的宽度，b为罗氏线圈的外径，a为罗氏线圈的内径
[0143]
在步骤s32中，在判断罗氏线圈不是矩形心架结构的情况下，确定罗氏线圈为圆形心架结构，根据公式(5)计算罗氏线圈的互感系数，
[0144][0145]
其中，m为罗氏线圈的互感系数，s为罗氏线圈的截面积，d为罗氏线圈的中心直径，d为圆形截面直径。
[0146]
在步骤s33中，根据公式(6)计算罗氏线圈的感应电动势，
[0147][0148]
其中，e(t)为罗氏线圈的感应电动势，m为互感系数，i1(t)为第t时刻高压断路器另一侧的接地线上流过的电流。具体地，假设载流导体中流过的被测电流为i1(t)/a。若载流导体为一匝时，根据安培环路定律如公式(16)所示，
[0149]
∮hdl＝i1(t)，
ꢀꢀ
(16)
[0150]
其中，h为磁场强度，且磁感应强度b＝μ0h，μ0＝4πx10-7
h/m，l为载流导体的长度。因此磁场强度和磁感应强度可以如公式(17)所示，
[0151][0152]
其中，rc为线圈的中心半径，d＝2rc，根据公式(18)计算线圈获得的感应电动势，
[0153][0154]
其中，ψ为总磁链，且n为罗氏线圈小线匝的总匝数，每匝小线匝铰链的磁
通且因此可得线圈获得的感应电动势如公式(19)所示，
[0155][0156]
令上式右边的系数为罗氏线圈与载流导体则可得到如公式(20)所示，
[0157][0158]
其中，n为罗氏线圈单位长度的匝数，即小线匝密度，上式中互感系数m的表达式是没有考虑罗氏线圈结构参数影响前提下获得的理论值。若不考虑线圈分布电容时，罗氏线圈的自感系数近似于公式(21)所示，
[0159][0160]
上面推导获得的有关罗氏线圈的互感系数和自感系数的表达式是不考虑罗氏线圈结构的参数影响时的理论计算值，感应电动势可以如公式(6)所示。公式(6)表明，罗氏线圈获得的感应电动势正比于被测电流的变化率，比例系数是罗氏线圈与载流导线之间的互感系数。
[0161]
在步骤s34中，根据罗氏线圈的感应电动势获取罗氏线圈的感应电流。
[0162]
在步骤s30至步骤s34中，需要对罗氏线圈的具体结构进行判定，不同的线圈结构对应不同的互感系数，在计算出罗氏线圈的互感系数后，根据该互感系数计算出罗氏线圈上感应电动势，最后根据该感应电动势计算出感应电流。具体地，对应罗氏线圈的匝数，罗氏线圈在加工时，要求必须“回绕”一圈，即沿着任意闭曲面环绕线圈，当绕到终点后在稀疏回绕到起点。绕制时采用回线是为了消除外界磁场的干扰，均匀密绕是为了减少匝间电容对测量的影响。
[0163]
在本发明的该实施方式中，为了获取高压断路器的时间特性，还需要对时间离散信号进行时频转换，具体地步骤可以包括根据公式(7)对高压断路器的分合闸时间离散信号进行快速傅里叶变换，
[0164][0165]
其中，为高压断路器的分合闸时间离散信号进行快速傅里叶变换后的频域特性，gf(k)为时间离散信号中偶数样本经傅里叶变换后的频域特性，hf(k)为时间离散信号中奇数样本经傅里叶变换后的频域特性，n为时间离散信号中样本的总量，为快速傅里叶变换的转换矩阵。具体地，gf(k)和hf(k)都需要进行(n/2)2次复数乘法和(n/2)2次复数加法。而直接计算n点序列的dftxf(k)则需要n2次复数相加和复数相乘。以n＝16为例，直接计算一个16点dft需要n2＝256次乘法和加法。而通过计算gf(k)和hf(k)仅需计算128+16＝144次乘法和加法，进而节省了112次加法和乘法。由此可见快速傅里叶变换极大的提高了傅里叶运算的效率。
[0166]
在对高压断路器的分合闸时间离散信号进行快速傅里叶变换后，根据高压断路器的分合闸时间离散信号进行快速傅里叶变换后的数据确定高压断路器的时间特性。具体地，将数据采集卡采集到的波形数据进行保存，使用matlab软件对数据进行处理，使用快速
傅里叶变换函数将时域分量转换到频域分量，对于频域分量计算感应电流对应的高频分量的值进行选择计算，将所对应的函数分量进行罗列，设置阈值挑选出分合闸前后高频分量对应的权分量，选择出来一个时间区域，将信号进行分解，保证精度要求。三相同期性，同时采集a、b、c三相的感应电流信号，分别计算三相的分合闸时间和分合闸同期性。
[0167]
在本发明的该实施方式中，对于时间特性测试的软件主界面可以如图18所示。
[0168]
通过上述技术方案，本发明提高的高压断路器分合闸时间特性的测试装置、系统、方法通过高频信号电源模块输出高频电源信号，并通过耦合装置模块将高频信号耦合至高压断路器一侧的接地线内部，以生成感应电流，在高压断路器合闸的情况下，高压断路器及两侧的接地线形成闭合回路，信号采集模块能够检测到感应电流，反之就没有感应电流；因此，可根据信号采集模块的采集结果，来确定高压断路器的分合闸时间特性，且该测试装置的安全性高，不需要进行复杂的操作，同时也提高对高压断路器时间特性测试的效率和效果。
[0169]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0170]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：

1.一种高压断路器分合闸时间特性的测试装置，其特征在于，包括：高频信号电源模块(01)，用于输出高频电源信号；耦合装置模块(02)，与所述高频信号电源模块(01)连接，用于将所述高频电源信号耦合进高压断路器(03)一侧的接地线(05)内并生成感应电流；信号采集模块(04)，设置在所述高压断路器(03)的另一侧的接地线(05)上，用于采集所述感应电流的信号。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述信号采集模块(04)包括：罗氏线圈，设置在所述高压断路器(03)的另一侧的接地线(05)上，用于识别并采集所述感应电流的信号；数据采集卡，与所述罗氏线圈的积分器连接，用于将所述感应电流的信号传输至控制器。3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述高频信号电源模块(01)包括：电网滤波器(06)，输入端与电网的输出端连接；整流电路(07)，输入端与所述电网滤波器(06)的输出端连接，用于对所述电网电压进行整流；逆变电路(08)，输入端与所述整流电路(07)的输出端连接，用于将所述电网的直流电逆变成交流电；滤波电路(09)，输入端与所述逆变电路(08)的输出端连接，用于对所述交流电进行滤波以形成正弦波。4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述高频信号电源模块(01)还包括：驱动电路(12)，与所述整流电路(07)、所述逆变电路(08)以及所述滤波电路(09)连接，用于驱动所述整流电路(07)、所述逆变电路(08)以及所述滤波电路(09)启停；控制电路(11)，与所述驱动电路(12)连接，用于控制所述驱动电路(12)启停；辅助电源(10)，与所述控制电路(11)连接，用于向所述控制电路(11)提供电能。5.一种高压断路器分合闸时间特性的测试系统，其特征在于，包括：高压断路器(03)；两个接地线(05)，两个所述接地线(05)的一端分别与所述高压断路器(03)的两端连接，两个所述接地线(05)的另一端接地；如权利要求1至4任一所述的测试装置。6.一种高压断路器分合闸时间特性的测试方法，其特征在于，包括：构建变电站的开关场模型，以获取所述开关场模型产生的工频磁场对高压断路器处的磁感应强度；根据所述工频磁场对高压断路器处的磁感应强度，设置相应的电磁屏蔽材料；获取所述高压断路器另一侧的接地线上的感应电流值；根据所述接地上的感应电流值以及所述罗氏线圈的结构获取罗氏线圈上的感应电流，并获取所述感应电流的时间离散信号；根据所述时间离散信号获取所述高压断路器的时间特性。7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，构建变电站的开关场模型，以获取所述开关场模型产生的工频磁场对高压断路器处的磁感应强度包括：
构建变电站的空间模型；获取所述变电站中高压断路器的空间坐标进行标定；获取带电导体的起始点和终止点的坐标；根据公式(1)计算所述带电导体在所述高压断路器处的磁感应强度，其中，为所述带电导体在所述高压断路器处的磁感应强度，μ0为真空磁导率，且μ0＝π
·
10-7
h/m，i
ab
为所述带电导体上流过的电流，r为的长度，为电流元到所述高压断路器的距离，θ
a
为所述带电导体的起始点和所述高压断路器的连线与所述高压断路器与所述带电导体的起始点和终止点连线的夹角，θ
b
为所述带电导体的终止点和所述高压断路器的连线与所述高压断路器与所述带电导体的起始点和终止点连线的夹角；根据公式(2)计算所述高压断路器处的磁场方向，根据公式(2)计算所述高压断路器处的磁场方向，其中，为所述磁场方向的单位矢量，为所述带电导体的起始点和终止点连线的单位矢量，为所述高压断路器和所述带电导体终止点连线的单位矢量，为所述带电导体的起始点和终止点连线的向量，为所述高压断路器和所述带电导体终止点连线的向量，为所述变电站的空间坐标上x轴的单位矢量，为所述变电站的空间坐标上y轴的单位矢量，为所述变电站的空间坐标上z轴的单位矢量，x
a
为a点在x轴上的值，y
a
为a点在y轴上的值，z
a
为a点在z轴上的值，x
b
为b点在x轴上的值，y
b
为b点在y轴上的值，z
b
为b点在z轴上的值，x为所述高压断路器在x轴上的值，y为所述高压断路器在y轴上的值，z为所述高压断路器在z轴上的值；对变电站中每个所述带电导体在所述高压断路器处的磁感应强度进行矢量叠加，以获得所述高压断路器处的总的磁感应强度。8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，根据所述工频磁场对高压断路器处的磁感应强度，设置相应的电磁屏蔽材料包括：根据公式(3)计算所述高压断路器的闭合回路的感应电动势，其中，ε为所述闭合回路的感应电动势，b为所述高压断路器处的总的磁感应强度，s为所述闭合回路的面积；根据高压断路器的闭合回路的感应电动势设置相应的电磁屏蔽材料。9.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，根据所述接地上的感应电流值以及所述罗氏线圈的结构获取罗氏线圈上的感应电流，并获取所述感应电流的时间离散信号包括：判断所述罗氏线圈的结构是否为矩形心架结构；
在判断所述罗氏线圈为矩形心架结构的情况下，根据公式(4)计算所述罗氏线圈的互感系数，其中，m为所述罗氏线圈的互感系数，μ0为真空磁导率，n为所述罗氏线圈单位长度的匝数，h为所述罗氏线圈的宽度，b为所述罗氏线圈的外径，a为所述罗氏线圈的内径；在判断所述罗氏线圈不是矩形心架结构的情况下，确定所述罗氏线圈为圆形心架结构，根据公式(5)计算所述罗氏线圈的互感系数，其中，m为所述罗氏线圈的互感系数，s为所述罗氏线圈的截面积，d为所述罗氏线圈的中心直径，d为圆形截面直径；根据公式(6)计算所述罗氏线圈的感应电动势，其中，e(t)为所述罗氏线圈的感应电动势，m为所述互感系数，i1(t)为第t时刻所述高压断路器另一侧的接地线上流过的电流；根据所述罗氏线圈的感应电动势获取所述罗氏线圈的感应电流。10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，根据所述时间离散信号获取所述高压断路器的时间特性包括：根据公式(7)对所述高压断路器的分合闸时间离散信号进行快速傅里叶变换，其中，为所述高压断路器的分合闸时间离散信号进行快速傅里叶变换后的频域特性，g
f
(k)为所述时间离散信号中偶数样本经傅里叶变换后的频域特性，h
f
(k)为所述时间离散信号中奇数样本经傅里叶变换后的频域特性，n为所述时间离散信号中样本的总量，为快速傅里叶变换的转换矩阵；根据所述高压断路器的分合闸时间离散信号进行快速傅里叶变换后的数据确定所述高压断路器的时间特性。

技术总结

本发明实施例提供一种高压断路器分合闸时间特性的测试装置、系统、方法，属于高压断路器分合闸时间特性技术领域。所述测试装置包括高频信号电源模块，用于输出高频电源信号；耦合装置模块，与所述高频信号电源模块连接。本发明通过高频信号电源模块输出高频电源信号，并通过耦合装置模块将高频信号耦合至高压断路器一侧的接地线内部，以生成感应电流，在高压断路器合闸的情况下，高压断路器及两侧的接地线形成闭合回路，信号采集模块能够检测到感应电流，反之就没有感应电流；该测试装置的安全性高，不需要进行复杂的操作，同时也提高对高压断路器时间特性测试的效率和效果。高压断路器时间特性测试的效率和效果。高压断路器时间特性测试的效率和效果。