高辉¹，韩婷²

摘要：电子脱扣器已广泛应用于低压电器中，根据国家和企业相关标准必须先对电子脱扣器进行性能参数检测，合格后方能组装成整机。针对电子脱扣器检测装置各为独立，检测过程繁琐，效率低下，检测质量难以保证的问题，提出一种基于嵌入式触控PC的电子式脱扣器检测装置。该装置采用模块化组装方式，可检测不同类别的电子脱扣器多个性能指标，减少检测设备费用。实际应用表明，该装置提高了检测的效率、可靠性和一致性，便于检测数据的储存和管理。

关键词：电子脱扣器，嵌入式触控PC，检测装置。

中图分类号：TP39 文献标识码：B

Design and Realization of Electronic Tripping Deviece for Low-voltage Electrical Appliance Detection Device

Gao Hui¹，Han Ting²

(1. Tianjin Benefo Electric Co., Ltd, Tianjin 300385, China 2. College of Aeronautical Automation of Civil Aviation University of China, Tianjin , 300300)

Abstract:Electronic trip device has been widely used in low-voltage electrical appliances, which can only be assembled into the machine while passing the detection of performance parameters.

Due to many defects, such as the independent work of trip unit, complicate detection process, inefficient, difficult to ensure the detect quality, exist in traditional detecting device, an electronic

trip detection device based on embedded PC's touch was designed. The device, using modular assembly methods, can detect multiple performance indices in different categories of electronic trip

units and reduce the cost of testing equipment. Practical application showed that the device improves the detection efficiency, reliability and consistency, facilitate the store and manage of test data.

Keywords: Electronic tripping device; Embedded touch PC; Detection device

近几年，随着社会经济快速的发展，信息技术水平的提高，各种新技术以及新工艺的推广与应用，使得低压电器设备也逐渐向集成化与智能化方向发展。目前，已有部分低压电器采用电子脱扣器。电子脱扣器以主回路中的互感器为信号源，完成低压电器的四段保护和其他功能。根据相关标准，在成品组装前必须对其电子脱扣器进行性能参数检测，检测合格后装成整机，方便后期处理^[1]。

在传统测试或检测过程中，用模拟电流和电压发生电路替代互感器，人工通过示波器测试参数和查看波形，并利用时间测试设备测试时间特性^[2,3]。由于测试设备各为独立对于测试带来了很大的成本压力，以及各个设备之间没有相互联系无法准确测定时间特性，对于结果也无法详细记录。

鉴于此，自行设计了一台人机界面友好、稳定可靠的低压电器电子脱扣器检测装置。该装置基于嵌入式触控PC，并采用升稳电流电路与升稳电压电路、试品安装紧固装置和数字信号控制器等模块组成基本测试平台，监测分析电子脱扣器测试点信号。检测装置对不同类型的电子脱扣器的各项电气参数及保护功能分别进行全面的自动检验。所有测试步骤自动完成，连接局域网或外界存储器和打印机等设备，可将测试数据存盘和打印。实际应用表明，该装置解决了传统测试或检验过程中出现的问题。

1 测试装置设计分析

电子脱扣器是用电子元件构成的电路，检测主电路电流，放大动作信号、推动脱扣器动作。当主回路用电设备发生过载，短路故障时，主回路互感器二次侧变

送的电流，通过模拟电路放大，处理器运算，当达到电子脱扣器整定值时，脱扣器将通过预制延时，驱动断开主回路，用来实现四段保护中的过载长延时、短路短延时以及短路瞬时保护；而当线路设备有单相对地短路时，主回路各相电流互感器的电流通过脱扣器的加法模拟电路计算的电流矢量和不等于零，产生电压，并经集成电路放大，处理器运算，达到整定值时，通过脱扣器在0.1秒内切断电源，从而起到保护用电设备的作用最终实现四段保护。电子脱扣器检测装置是测试电子脱扣器性能的重要装置。因此，检测装置应该满足一下功能要求：

(1)不同规格的电子线路板需固定在特制的装置上，且各测试点与顶针接触良好。

(2)提供不同规格电子脱扣器检测需要的准确模型信号调理电路。

(3)提供稳流稳压检测调节功能保护电路。

(4)方便人员操作的设备和界面。

(5)测试数据，图形和结果的保存及打印。

2 测试装置总体结构设计

测试装置的组成框图如图1所示，它主要包括：试品安装紧固装置、升稳电流电路与升稳电压电路、数字信号控制器、嵌入式触控PC、局域网或外接存储器和打印机等。

图1 测试装置总体结构

Fig.1 General structure of the test device

嵌入式触控PC采用ARM构架作为系统硬件，内存为64MB，存储空间为128MB，同时支持SD卡扩展大容量文件存储，实现了传统测试装置所不具有的实验数据存储功能。采用Windows系统作为主操作系统，只需采用VC++设计，即可完成各种仪器显

示、控制、存储、触控等操作。采用3.5英寸触控显示屏，分辨率达1024*768，反应时间小于5ms，人员操作方便，反应速度快。具备USB接口，可接打印机对实验数据进行打印。

首先，电子脱扣器放置在检测位置，触控嵌入式触控PC，PC控制紧固装置工作，测试顶针与电子脱扣器上的所有测试点相接触。然后，嵌入式触控PC将用户预存或设置的参数通过COM串口传输到数字信号控制器，数字信号控制器控制升稳电流电路和升稳电压电路输出可调的电流和电压至电子脱扣器，电子脱扣器产生动作信号传输到嵌入式触控PC。最后，嵌入式触控PC将最终的测试数据及结果和设定参数对比显示，测试报告通过USB接口输入到局域网或外接存储器，如需打印将输出到打印机打印。

3 测试装置硬件电路设计

本测试装置采用模块化设计方法，可有助于简化设计并提高调试效率和成功率。整个硬件电路分为升稳电流电路和升稳电压电路。测试装置硬件电路图如图2所示。升稳电流电路和升稳电压电路均由供电电源(QF1)进行供电。

图2 测试装置硬件电路

Fig.2 Test equipment hardware circuit

3.1 升稳电流电路

升稳电流电路由第一继电器(J1)、单相升压调压器(TV2)、变压器(T1)、第一继电器(J6)、第一互感器(CT1)和第二互感器(CT2)组成。供电电源(QF1)输出端口通过第一继电器(J1)连接至单相升压调压器(TV2)输入端，单相升压器(TV2)由步进电机控制。单相升压调压器(TV2)的输出端连接到变压器(T1)，变压器(T1)输出端短接，并在回路中串接第一互感器(CT1)和第二互感器(CT2)。第一互感器(CT1)作为输出检测信号，第二互感器(CT2)作为数字信号控制器输出检测用电流信号。第一互感器(CT1)输出端通过第六继电器(J6)接入待测试电子脱扣器检测电流信号端口。

3.2 升稳电压电路

升稳电压电路为由第二继电器(J2)、三相升压调压器(TV1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一电流型电压互感器(VT1)、第二电流型电压互感器(VT2)、第三电流型电压互感器(VT3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第三继电器(J3)、第四继电器(J4)和第五继电器(J5)组成。供电电源(QF1)输出端口通过第二继电器(J2)连接至三相升压调压器(VT1)的输入端。三相升压调压器(VT1)由步进电机控制。三相升压调压器(VT1)的输出端分别通过第三、四、五继电器(J3、J4、J5)与待测试电子脱扣器电压信号端口相连。同时，三相升压调压器(VT1)输出端通过第一、二、三电阻(R1、R2、R3)介入第一、二、三电流型电压互感器(VT1、VT2、VT3)，并经过第四、五、六负载电阻(R4、R5、R6)采集电压信号经过调理进入数字信号控制器。

4 测试装置软件设计

测试装置的软件结构简单、明晰，控制流程如图3所示。控制流程简述如下：

(1)嵌入式触控PC根据设定参数判断是否需要电流信号输入。如需要，嵌入式触控PC将通过COM将电流设定传输到数字信号控制器，由数字信号控制器调用稳流程序进行预稳流，稳流完成后数字信号控制器将稳流结果通过COM传输到嵌入式触控PC，否则嵌入式触控PC将跳过稳流部分。

(2)嵌入式触控PC判断试品是否需要电压信号输入。如需要，嵌入式触控PC将通过COM将电压设定传输到数字信号控制器，由数字信号控制器进行预稳压，稳压完成后数字信号控制器将稳压结果通过COM传输到嵌入式触控PC，否则嵌入式触控PC将跳过稳压部分。

(3)输入参数调整完成后，嵌入式触控PC将控制电路接通信号到试品，并记录时间、电流、电压等系列参数。

(4)嵌入式触控PC通过设定参数进行对比判定试品，将设定及测试数据显示。

(5)数据保留后，嵌入式触控PC判断是否完成检测，如果未完成，嵌入式触控PC将重复1、2、3、4 步骤。

(6)测试完成后嵌入式触控PC将最终的测试数据及结果和设定参数对比显示，生成最终测试结果保存到存储介质。

(7)如需要打印将输出到打印机打印，最后控制过程结束。

图3 控制流程

Fig.3 Control process

5 结语

低压电器电子脱扣器检测装置已经完成并投入生产使用。经实际运行表明，检测装置可靠性强，误差小于1.5%；检测过程时间短；检测项目一次完成；检测数据自动保存；全部检验过程自动完成，保证了检测安全；生产效率提高了近2倍；满足了现代低压电器所要求的高效率、高精度检测需要，为提高断路器产品的质量水平和生产效率提供了行之有效的技术手段。 

参考文献

[1] GB14048.2-2000低压开关设备和控制设备 第2部分：低压断路器[s].

[2] 刘仲景，杨庆珠. 新型电子脱扣器测试装置[J].山东冶金, 2000, 21(4).

[3] 张光升. 电子脱扣器二次模拟检测方法[J]. 低压电器, 2004, 7.