線路參數絕緣、核相一體化測試裝置製造方法
2023-09-22 08:02:45
線路參數絕緣、核相一體化測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種線路參數絕緣、核相一體化測試裝置，包括高壓直流電源模塊[1]、DC-DC模塊[2]、信號採集電路[3]、控制處理系統[4]，選相控制電路[5]；其選相控制電路[5]可以實現在線路絕緣核相中一次將線路的三相接至儀器的A、B、C端子上，在整個絕緣核相過程中只需操作線路對側是否接地既可完成線路核相。其特徵在於可利用單片機控制高壓直流電源[11]驅動電壓輸出多檔位測試電壓；通過選相控制電路[42]控制要測試相與高壓電源的導通；通過在高壓直流測試迴路中串聯由單片機控制的多採樣電阻值I/V轉換電路[31]從而實現測量中智能化多量程切換；LCD顯示電路[43]和由微型印表機構成的列印模塊[44]可將測試數據通過液晶顯示、列印輸出。
【專利說明】線路參數絕緣、核相一體化測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及線路核相儀表領域，特指一種線路參數絕緣、核相一體化測試裝置。
技術背景
[0002]新發電站併網，新變電站投產前，輸變電工程擴建、改造或主設備大修後，竣工投運現場經常要做核相試驗，即所謂的定相，包括核對相序和核對相位。核對相序，主要是為了發電機、電動機的正常工作。在電力生產實踐中，發電機併網前必須做核對相序和相位的試驗，相序和相位不對，發電機是無法併網的，強行併網會造成設備損壞，此類事故的性質是相當嚴重的。在電網的改造中，也經常注意保持電網原有的相序，以免給用戶帶來麻煩。
[0003]目前國內高壓線路核相均採用有線方式，核相時需要4人進行，一人擔任指揮，兩人穿絕緣靴、戴絕緣手套擔任核相員，一人儀表記錄。核相工作根據指揮人員的命令進行，高壓操作員將高壓引線固定在絕緣棒上，長短適宜，用絕緣棒引高壓線接觸高壓電源點時，動作協調，兩人相互照應，以免出現差錯，這種操作具有一定危險且操作步驟較多，容易造成誤操作。本實用新型研究了一種線路參數絕緣、核相一體化測試裝置以完善和解決現有僅採用搖表核相存在的缺陷和不足。開發一種在線路絕緣核相中一次將線路的三相接至儀器的A、B、C端子上，在整個絕緣核相過程中只需操作線路對側是否接地既可完成線路核相。
【發明內容】
[0004]本發明針對上述現有技術的缺點及不足，發明一種體積小、電池容量大、攜帶方便、具有很強的數據處理能力，能方便測量線路參數絕緣和核對線路相別的儀器。
[0005]本發明採用的技術方案為:當測試人員按下開機按鈕時，蓄電池與DC-DC模塊的供電迴路導通，由DC-DC模塊對整個裝置進行供電，裝置開始工作，首先由測試人員通過按鍵選擇需要進行測試的測試電壓、測試項目等指令後，單片機根據測試人員的指令通過控制多路開關電路控制高壓直流電源的驅動電壓從而控制高壓直流電源輸出電壓，選相控制電路控制要測量相導通，使其與線路、保護電阻、I/V電路形成測試迴路；然後利用由高壓直流電源所提供測試電壓，通過信號採集電路將測試迴路電流信號轉換成該電壓信號並進行數據處理後傳入單片機；單片機根據接收到的信號快速地對其分析、計算，然後將數據結果傳送至LCD顯示屏顯示並通過控制選相電路判斷高壓電源與相線間的導通，並依次提示測試人員是否將試驗數據等信息列印輸出、是否存儲本次測試數據；然後提示測量是否完成，測試未完成則繼續測量未測試相，測試完成後測試人員選擇後完成本次測試。
[0006]作為本發明的進一步改進:
[0007]所述DC-DC模塊由2塊DC-DC轉換晶片組成。由於智能多功能高壓兆歐表的整個電子系統種各電子元器件的供電電壓分別為+5V，-5V和+12V，因此要把蓄電池輸出的12V電壓變換為系統所需要的電壓，在變換中我們選用2塊DC-DC晶片實現電壓的轉換，在變換後只要加上電源濾波電路，就可以實現各電子元器件對不同供電電壓的需求。
[0008]所述高壓直流電源模塊中，鑑於智能多功能高壓兆歐表的電池容量不能太小，在此我們選用12V的蓄電池作為高壓電源的供電電源，這樣就可以保證系統對電池容量的要求。高壓電源模塊可通過輸入12V直流電壓，對其進行逆變、倍壓、整流轉換後可輸出O?5000V的直流電壓。
[0009]所述多路開關電路由多路開關選擇器、繼電器、4個分壓電阻組成；所述繼電器通過接受單片機發出的開斷或閉合信號，控制多路開關電路的關斷、導通；所述多路開關選擇器可通過接受單片機的選路信號，選則導通對應的電壓信號迴路傳入高壓直流電源模塊作為驅動電壓，實現通過單片機控制高壓直流電源輸入的驅動電壓從而控制高壓直流電源輸出電壓的功能。
[0010]所述信號採集電路的由I/V轉換電路、放大電路、濾波電路和A/D電路的構成。I/V轉換電路由一個標準採樣電阻以及繼電器組成，可由單片機控制繼電器導通相應的採樣迴路；兆歐表的採樣電阻一般不大，流經採樣電阻的電流大多數μ A級的，所以經採樣電阻後得到的是很微弱的信號，同時現場也存在很大的幹擾，對放大器的選擇就要選用抗幹擾能力較強的差分放大器，由於放大電路存在零點漂.移和溫度漂移，放大的級數越多，這兩種漂移對信號的影響就越大，在這裡我們選用一級放大倍數可調的放大電路，跟據測量範圍不同選用不同的放大倍數。因為經過放大後所得到的信號還以比較弱的，同時考慮單片機的引腳多少和系統對A/D速度的要求，在後面的A/D選擇中就選用了低速串行16位的A/D轉換器。同時為了減少幹擾，在放大和A/D之間加入的低通濾波電路，並可以通過單片機控制調整A/D轉換器的放大倍數，從而達到擴大量程的目的。
[0011]所述選相控制電路[5]可以實現在線路絕緣核相中一次將線路的三相接至儀器的Α、B、C端子上，在整個絕緣核相過程中只需操作線路對側是否接地既可完成線路核相。
[0012]本發明具有下述優點:
[0013]本發明可以有效地克服以往大多電子式兆歐表在線路絕緣核相中存在的不足和缺點；在測量時通過一次接線既可完成三相的核相操作。本發明裝置具有測量原理簡單、適用範圍廣、操作較安全、簡便易用、測量時間短、測量結果準確，更適合於現場工作，且抗幹擾能力強，實現了智能化測量等特點，具有較高的推廣應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本裝置的硬體電路原理示意圖；
[0015]圖2為本裝置的軟體流程示意圖；
[0016]圖3為本裝置實施例中高壓直流電源的電路原理示意圖；
[0017]圖4為本裝置實施例中DC-DC模塊的電路原理示意圖；
[0018]圖5為本裝置實施例中I/V轉換、差分放大電路原理示意圖；
[0019]圖6為本裝置實施例中A/D轉換電路原理示意圖；
[0020]圖7為本裝置選相控制電路原理圖；
[0021]圖8為本發明實施例中控制處理系統的電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發明的智能多功能高壓數字絕緣電阻測試儀主要由高壓直流電源模塊[1]、DC-DC模塊[2]、信號採集電路[3]、控制處理系統[4]組成。DC-DC模塊由DC-DC晶片[21]、DC-DC晶片[22]、蓄電池[20]構成，由兩塊DC-DC晶片[21]、[22]將蓄電池[20]的電壓轉換至電子系統的工作電壓以供電子元器件工作；高壓直流電源模塊[I]包括高壓直流電源[11]與保護電阻[12]，由保護電阻[12]可以有效保證高壓直流電源穩定輸出電壓，減少電壓衰減並為高壓直流電源[11]提供保護；信號採集電路[3]包括I/V轉換電路
[31]、差分放大電路[32]、A/D轉換電路[33]，該電路可將採集測試數據並進行處理後傳輸至單片機[40]以供其分析計算；控制處理系統[4]由單片機模塊[40]、鍵盤模塊[41]、選相控制電路[42]、LCD顯示電路[43]、列印模塊[44]組成，由單片機模塊[40]對整個裝置進行控制和數據分析計算，並可由鍵盤模塊[41]接受測試人員指令進行相應測試，還可通過IXD顯示電路[43]、列印模塊[44]將測試結果傳送給測試人員。
[0023]圖2為本發明裝置的軟體流程示意圖。本裝置開機後，系統進行初始化設置，然後等待測試人員對選擇測試相；然後由單片機控制高壓直流電源進行工作，通過信號採集電路對信號進行採集和前期處理並將數據傳送至單片機中，由單片機對數據進行分析計算後關閉高壓直流電源以保證測試安全，然後由單片機控制將測試結果通過LCD顯示，依次提示是否列印和是否存儲數據，最後提示是否三相測試是否完成，若「否」則重複上述測試步驟，若「是」則結束測試。
[0024]圖3為高壓直流電源[11]電路圖，13為繼電器，14為多路開關選擇器。當單片機的P0.0向繼電器[13]發送高電平信號後繼電器[13]閉合(單片機P0.0向繼電器[13]發送低電平信號後可使其開斷)，使LO導通LI ;然後P1.0與Pl.1向多路開關選擇器[14]發送選路導通信號，當Pl.0 = O, Pl.1 = O時，LI與L2導通，Vin與G兩端電壓為12V，此時高壓直流電源輸出電壓為5000V;當P1.0 = 0，Pl.1 = I時，LI與L3導通，Vin與G兩端電壓為6V，此時高壓直流電源輸出電壓為2500V ;當Pl.0 = 1，Pl.1 = O時，LI與L4導通，Vin與G兩端電壓為2.4V，此時高壓直流電源輸出電壓為1000V ;當P1.0 = LPL I =I時，LI與L5導通，Vin與G兩端電壓為1.2V，此時高壓直流電源輸出電壓為500V ;通過該模塊可由單片機P0.0、Pl.0、Pl.1對高壓直流電源進行開、關、輸出電壓的控制。
[0025]圖4為DC-DC模塊[2]，21、22為DC-DC晶片。當SI閉合時，12V蓄電池開始給DC-DC晶片[21]、[22]供電，當DC-DC晶片[21]的Vin和GND之間接入12V的電壓時，DC-DC晶片[21]的+Vout端向外提供+5V(VCC，相對O端)的電壓，-Vout端向外提供-5V (VEE)的工作電壓；當DC-DC晶片[22]的Vin和GND之間接入12V的電壓時，DC-DC晶片[21]的+Vout向外提供+12V(相對O端)的電壓；採用DC-DC晶片後可將蓄電池的12V電源轉變為穩定的+5V、-5V和+12V電壓，為整個裝置的電子元件提供可靠的工作電壓，也具有很強的幹擾能力。
[0026]圖5為I/V轉換電路[31]、放大電路[32]，311是繼電器，322是差分放大器。I/V轉換電路中R6通過與繼電器[311]配合由單片機P0.1控制繼電器[311]選擇進行採樣及關閉採樣，通過在測試迴路串聯的採樣電阻R6可以將測試迴路中電流信號I轉換成電阻兩端的電壓信號U，並將其傳送至差分放大器[321]，經差分放大器[321]放大後的信號U '由OUT傳入A/D轉換電路中進行數模轉換。
[0027]圖6所示電路為A/D轉換電路[33]，其中331為AD780電壓基準晶片，332為AD7715 A/D轉換器，Yl為2.4576MHz晶振晶片為U4工作提供時鐘信號，接入單片機Pl.2口，接入單片機Pl.3 口，DOUT接入單片機PL 4 口，DIN接入單片機PL 5 口，SCLK接入單片機Pl.6 口，接入單片機Pl.7 口，圖3中的OUT傳送的數據接入AIN+從而傳入A/D轉換器[332]中進行A/D轉換。其工作原理如下:當單片機PL 3 口發出低電平信號時，A/D轉換器[332]開始工作，接受由單片機Pl.5 口發送的A/D轉換控制信號以及單片機Pl.6 口發送的串行時鐘信號，根據控制信號對AIN+ 口數據進行相應的A/D轉換，此時輸出變為高電平，待A/D轉換完成後，A/D轉換器[332]通過向單片機P1.2 口發送低電平信號，表示當前A/D轉換有效，單片機[40]根據Pl.2 口接收的低電平信號通過Pl.5 口向A/D轉換器[332]發送讀取控制信號，A/D轉換器[332]接收到由Pl.5發出的讀取控制信號後，由DOUT向單片機Pl.4 口發送A/D轉換數據，單片機接收完傳送的A/D轉換信號後由Pl.3 口向A/D轉換器[332]發送高電平信號，使其停止工作，至此，一次A/D轉換工作完成；當單片機所得的A/D轉換信號過大或過小時，可由單片機控制Pl.5 口傳輸控制信號至AD7715的DIN 口，調整A/D轉換中的信號放大倍數，並重複上述工作步驟，從而實現了智能化調整量程，提高了測量精度。
[0028]圖7所示為本實用新型裝置的線路選擇控制[5]原理圖。圖中D101、D102、D103為型號為IN4007的二極體；Κ101、Κ104、Κ107為型號為SRS-05VDC-SL的繼電器，其線圈電壓為5V可以開斷24V的電壓；Q101、Q102、Q103為型號為9014的二極體；K102、Κ103、Κ105、Κ106、Κ108、Κ109為型號為HVR24-1A15-150的繼電器，其控制電壓為24V，可以正常開斷1kV的電壓，由於線路感應電壓可能較大，與線路直接相連時採用兩個型號為HVR24-1A15-150的繼電器串聯；HV0UT端接高壓電源保護電阻輸出端，A、B、C三個端子分別為線路三相接線端子。在三相線路絕緣核相時，將線路一側的A、B、C三相線路分別用引線引至儀器的A、B、C三個端子上，然後通知工作人員將線路對側A相臨時接地，待確認對方工作人員撤離到安全區域後，儀器控制處理系統打開內部高壓電源，然後將P3.4置高電平，繼電器K101、K102、K103閉合，開始A上核相，此時測得結果為O則表示A相相序正確，然後再將P3.4置低電平，斷開繼電器K101、102、103，通知線路對側工作人員將A相臨時接地取下，再將P3.4置高電平，閉合繼電器KlOl、K102、K103，測試A相絕緣，測試完成後將P3.4置低電平，斷開繼電器K101、K102、K103，再關閉高壓電源。然後進行B相和C相的絕緣核相操作，其步驟與A相操作時相同，在這裡不再敘述。通過以上操作完成三相線路的絕緣核相，在操作中儀器端不用進行換線，只用在線路對側進行接地和取接地線既可完成，提高了絕緣核相的效率。
[0029]圖8所示為本發明裝置的控制處理系統[4]電路原理圖。13為圖3中所示繼電器、14,311為多路開關選擇器、332為圖6中所示16位A/D轉換器、41為鍵盤控制電路、421為線路相序選擇開關、441為微型印表機驅動電路、431為LCD液晶顯示驅動電路、40為單片機晶片。其具體工作如下:當本發明裝置電源開關打開後，測試人員通過鍵盤控制電路[41]對測試電壓進行操作後，由鍵盤控制電路[41]將測試人員的操作指令通過Ρ3.0?Ρ3.3 口傳輸至單片機中，單片機通過所接收到的數據通過Pl.0?Pl.1向多路開關選擇器[14]傳輸控制信號選擇高壓直流電源的輸出電壓，然後由P0.0向繼電器[13]傳輸信號使高壓直流電源開始工作向外界提供所選擇檔位的直流高壓；重複圖7簡介中的開斷繼電器步驟；在測量中電壓電流信號的處理上，然後通過P0.1控制繼電器[331]選擇導通，將採樣信號通過I/V電路傳輸至並通過差分放大器[321]將採樣信號進行放大，然後A/D轉換器[332]對經差分放大器[321]放大的信號進行A/D轉換並通過Pl.4串行傳輸給單片機[40]，單片機[40]對該數據進行計算後，將數據結果傳輸給語音晶片[421]和LCD液晶顯示驅動電路[431]，從而將測試結果通過顯示輸出給測試人員，然後單片機[40]向IXD液晶顯示驅動電路[431]發送數據提示測試人員是否進行列印，測試人員通過鍵盤控制電路[41]進行回應，若「是」，則將測試項目、測試結果等數據傳輸至微型印表機驅動電路[441]進行列印輸出；若「否」，則提示測試人員是否進行數據存儲；當測試人員選擇數據存儲後，單片機[40]將本次測試項目、結果等數據存儲在存儲器中，方便以後調出查閱，然後單片機提示三相操作是否完成，若未完成則等待測試人員進行下一步測試，若完成則此次操作結束。
【權利要求】
1.線路參數絕緣、核相一體化測試裝置，包括高壓直流電源模塊[I]、DC-DC模塊[2]、信號採集電路[3]、控制處理系統[4]，選相控制電路[5];其特徵在於可利用單片機控制高壓直流電源[11]驅動電壓輸出多檔位測試電壓；通過選相控制電路[42]控制要測試相與高壓電源的導通；通過在高壓直流測試迴路中串聯由單片機控制的多採樣電阻值ΙΛ轉換電路[31]從而實現測量中智能化多量程切換；LCD顯示電路[43]和由微型印表機構成的列印模塊[44]可將測試數據通過液晶顯示、列印輸出。
2.根據權利要求1所述的線路參數絕緣、核相一體化測試裝置，其特徵在於:通過其選相控制電路[5]可以實現在線路絕緣核相中一次將線路的三相接至儀器的A、B、C端子上，在整個絕緣核相過程中只需操作線路對側是否接地既可完成線路核相。
3.根據權利要求1所述的線路參數絕緣、核相一體化測試裝置，其特徵在於:由於現場感應電壓可能過高，其選相導通電路[5]採用兩個型號為HVR24-1A15-150的繼電器串聯。
【文檔編號】G01R27/08GK204241578SQ201420274998
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】董新勝, 張東, 莊文兵, 張小軍 申請人:國家電網公司, 國網新疆電力公司電力科學研究院, 新疆電力建設調試所, 董新勝