直流電源模擬接地測試儀的製作方法
2023-05-31 05:37:51
直流電源模擬接地測試儀的製作方法
【專利摘要】本發明涉及電力用直流接地測試裝置，具體為直流電源模擬接地測試儀。解決目前市場上沒有專用的直流電源模擬接地測試裝置的問題。該測試儀包括盒體，盒體內有測試電路，測試電路包括型號為stcl2c5a60s2的單片機、控制電路和電阻切換電路，單片機的輸入端子連接開關組Z1-Z9,所述控制電路包括七個控制支路，每個控制支路包括一個三極體、一個繼電器，三極體的發射極接地，各控制支路中的三極體的基極分別與單片機的輸出端子相連；電阻切換電路包括六個相互並聯的電阻支路，每一電阻支路由電阻和繼電器的常開觸點串聯而成。本發明結構設計新穎、獨特，是現場作業人員進行電力用直流源模擬接地測試的得力助手。
【專利說明】直流電源模擬接地測試儀
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力用直流接地測試裝置，具體為直流電源模擬接地測試儀。
【背景技術】
[0002] 電力直流電源系統主要用於電力系統中的發電廠、水電站和各類變電站，用於斷 路器分合閘及向二次迴路中的儀器、儀表、繼電保護、事故照明和不可斷電裝置等負載提供 工作直流電源，它的正常與否直接影響電力系統的安全可靠運行，隨著電力系統自動化、計 算機控制和電力電子技術的發展及實際現場運行和維護的需要，對直流電源系統安全性的 要求也相應提高。而且，由於現場情況複雜，直流用電設備較多，電力直流電源接地的情況 時有發生。為了保障設備的正常運行，需要定期對直流電源系統進行模擬接地測試來保障 其功能正常。當前的模擬接地測試只是簡單的將固定阻值的電阻接入直流電源系統正負極 和大地之間，不能調整電阻大小，試驗人員手工對地後不能直觀的顯示對地電壓，不僅效率 低、測試不完整而且存在安全隱患。目前市場上還沒有專用的直流電源模擬接地測試儀。
【發明內容】
[0003] 本發明解決目前市場上沒有專用的直流電源模擬接地測試裝置的問題，提供一種 可攜式直流電源模擬接地測試儀。
[0004] 本發明是採用如下技術方案實現的：直流電源模擬接地測試儀，包括盒體，盒體內 有測試電路，測試電路包括型號為Stc 12c5a60s2的單片機、控制電路和電阻切換電路，單 片機的1 一 9號信號輸入端子分別經過一個手動開關與供電電源相連，九個手動開關形成 開關組Z1-Z9,開關組Z1-Z9置於盒體的面板上，單片機的22 - 28號輸出端子與控制電路 相連，所述控制電路包括七個控制支路，每個控制支路包括一個三極體，三極體的集電極經 一個繼電器與供電電源相連，三極體的發射極接地，各控制支路中的三極體的基極分別與 單片機的22 - 28號輸出端子相連；電阻切換電路包括六個相互並聯的電阻支路，各電阻支 路中的電阻阻值不同，其中第一電阻支路由第一控制支路中的繼電器的常開觸點K11與第 一電阻R1串聯而成，第二電阻支路由第二控制支路中的繼電器的常開觸點K21與第二電阻 R2串聯而成，第三電阻支路由第三控制支路中的繼電器的常開觸點K31與第三電阻R3串聯 而成，第四電阻支路由第四控制支路中的繼電器的常開觸點K41與第四電阻R4串聯而成， 第五電阻支路由第五控制支路中的繼電器的常開觸點K51與第五電阻R5串聯而成，第六電 阻支路由第六控制支路中的繼電器的常開觸點K61與第六電阻R6、第七電阻R7串聯並在 第七電阻R7的兩端並聯第七控制支路中的繼電器的常開觸點K71而成；任一電阻支路的 一端與第一限流電阻Ra相連，第一限流電阻Ra的另一端連接兩根引出盒體外的導線，其中 一根導線連接測試線夾，另一根導線連接正表筆端，第一限流電阻Ra的另一端還與型號為 AD8275的電壓轉換晶片的輸入相連；任一電阻支路的另一端與第二限流電阻Rb相連，第二 限流電阻Rb的另一端連接兩根引出盒體外的導線，其中一根導線連接接地線夾，另一根導 線連接負表筆端，第二限流電阻Rb的另一端還與型號為AD8275的電壓轉換晶片的輸入相 連；型號為AD8275的電壓轉換晶片的輸出與單片機的38和39端子相連；單片機的14端子 與地之間連接有工作LED，單片機的21端子與地之間連接有報警LED。
[0005] 該測試儀使用時需配備一臺萬用表，將萬用表檔位選擇開關旋轉到直流電壓檔。 將盒體面板上的開關組中的一個或幾個手動開關按下，開關組中不同手動開關的組合，對 應單片機的22 - 28號輸出端子的其中一個端子或幾個為高電平（當然單片機完成此過程 需相應的軟體支持，該軟體編制是所屬領域的常規技術或者是所屬領域技術人員容易實現 的)，使相應的控制支路中的三極體導通、繼電器帶電，對應的電阻支路中的常開觸點閉合， 實現不同電阻組合的切入或切換。接地線夾夾到"大地"上，測試線夾夾到直流系統的正極 或負極上，正表筆端和負表筆端直接插入萬用表的電壓測量孔和公共端COM孔。藉助萬用 表的電壓指示及盒體面板上的手動開關的組合可直觀的顯示直流系統正極或負極在不同 電阻下對地的電壓，極大的方便了測試人員觀測。第一限流電阻Ra和第二限流電阻Rb起 到輸入保護作用。
[0006] 工作時引起母線對地電壓波動值應在一定的範圍，一般情況不應超過23V(母線 電壓的10%)。單片機在相應軟體的支持下，通過電壓轉換晶片採集不同電阻下對地的電壓 (即萬用表上顯示的電壓)，當電壓波動超過許可值時，單片機的21端子會驅動報警LED閃 動，實現報警。單片機實現上述過程的軟體流程為：1、上電。2、CPU自檢正常後點亮工作指 示燈。3、初始化寄存器和中斷向量。4、檢測zl-z9按鍵有無按下，沒有則循環監測按鍵。5、 有按鍵按下則轉至相應的鍵處理程序。閉合相應的繼電器，組合出對應的阻值。6、有按鍵 按下則打開定時器和AD採樣中斷。7、讀取記錄最大、最小電壓值。8、在定時到後判斷最大 最小值差是否超標，超標則報警LED燈點亮，並進入下一個定時循環。附圖5 - 8進一步給 出了該軟體的主程序和子程序的流程圖。可以看出，所述的軟體是常規的選擇，或者是所屬 領域的技術人員容易實現的。
[0007] 本發明給出了直流電源模擬接地測試儀，添補了現有技術的空白，規範了接地測 試的過程。切換模擬接地電阻直觀方便，現場測試人員可以在萬用表上直觀的讀出對地電 壓，同時還具有報警功能，為觀測直流母線對地電壓波動提供了 了極大的方便。本發明結構 設計新穎、獨特，是現場作業人員進行電力用直流源模擬接地測試的得力助手。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發明測試電路中的單片機及電阻切換電路的原理圖； 圖2為本發明測試電路中的控制電路的原理圖； 圖3為本發明測試電路的電源電路原理圖； 圖4為本發明使用接線圖； 圖5為主程序流程圖； 圖6為定時到子程序流程圖； 圖7為鍵處理子程序流程圖； 圖8為AD中斷子程序流程圖。
[0009] 圖中：1 -測試線夾,2 -正表筆端，3 -接地線夾，4 -負表筆端。
【具體實施方式】
[0010] 直流電源模擬接地測試儀，包括盒體，盒體內有測試電路，測試電路包括型號為 Stcl2c5a6〇S2的單片機、控制電路和電阻切換電路，單片機的1 一 9號信號輸入端子分別 經過一個手動開關與供電電源相連，九個手動開關形成開關組Z1-Z9,開關組Z1-Z9置於盒 體的面板上，單片機的22 - 28號輸出端子與控制電路相連，所述控制電路包括七個控制支 路，每個控制支路包括一個三極體，三極體的集電極經一個繼電器與供電電源相連，三極體 的發射極接地，各控制支路中的三極體的基極分別與單片機的22 - 28號輸出端子相連；電 阻切換電路包括六個相互並聯的電阻支路，各電阻支路中的電阻阻值不同，其中第一電阻 支路由第一控制支路中的繼電器的常開觸點K11與第一電阻R1串聯而成，第二電阻支路由 第二控制支路中的繼電器的常開觸點K21與第二電阻R2串聯而成，第三電阻支路由第三控 制支路中的繼電器的常開觸點K31與第三電阻R3串聯而成，第四電阻支路由第四控制支路 中的繼電器的常開觸點K41與第四電阻R4串聯而成，第五電阻支路由第五控制支路中的繼 電器的常開觸點K51與第五電阻R5串聯而成，第六電阻支路由第六控制支路中的繼電器的 常開觸點K61與第六電阻R6、第七電阻R7串聯並在第七電阻R7的兩端並聯第七控制支路 中的繼電器的常開觸點K71而成；任一電阻支路的一端與第一限流電阻Ra相連，第一限流 電阻Ra的另一端連接兩根引出盒體外的導線，其中一根導線連接測試線夾1，另一根導線 連接正表筆端2,第一限流電阻Ra的另一端還與型號為AD8275的電壓轉換晶片的輸入相 連；任一電阻支路的另一端與第二限流電阻Rb相連，第二限流電阻Rb的另一端連接兩根引 出盒體外的導線，其中一根導線連接接地線夾3,另一根導線連接負表筆端4,第二限流電 阻Rb的另一端還與型號為AD8275的電壓轉換晶片的輸入相連；型號為AD8275的電壓轉換 晶片的輸出與單片機的38和39端子相連；單片機的14端子與地之間連接有工作LED，單 片機的21端子與地之間連接有報警LED。所述的工作LED和報警LED置於盒體面板上，以 便觀察。
[0011] 電阻切換電路被7個繼電器控制7個電阻的串並聯，單片機根據開關組Z1-Z9的 輸入，計算後相應控制輸出高電平讓不同的繼電器動作，實現最終組合電阻值。其中第七 控制支路中的繼電器的常開觸點K71用於電阻值的微調。
[0012] 單片機選擇40腳的STC單片機系列，內部具有時鐘電路，10 口具有足夠的驅動能 力驅動繼電器，外圍電路簡單。
[0013] 在測試端和接地端分別串接Ra、Rb電阻，起到輸入保護作用。
[0014] 電阻R1-R7可以根據需要測試時精度要求選擇。一般選擇：R1=5K、R2=15K、 R3=20K、R4=30K、R5=50K、R6=100K、R7=50K 可以滿足 110-220KV 直流系統測試用電阻。
[0015] AD電壓轉換晶片採集電壓，並且連續監視電壓的波動，當電壓波動大於23V時，發 出報警信號，報警LED點亮。
[0016] 整機使用9V疊層電池通過電源開關供電，DC-DC電源變換電路輸出5V供單片機 和繼電器，開關組長時間沒有轉動時系統自動進入深度休眠狀態。
【權利要求】
1. 一種直流電源模擬接地測試儀，其特徵在於：包括盒體，盒體內有測試電路，測試電 路包括型號為St c12c5a60s2的單片機、控制電路和電阻切換電路，單片機的1 一 9號信號 輸入端子分別經過一個手動開關與供電電源相連，九個手動開關形成開關組（Z1-Z9)，開關 組（Z1-Z9)置於盒體的面板上，單片機的22 - 28號輸出端子與控制電路相連，所述控制 電路包括七個控制支路，每個控制支路包括一個三極體，三極體的集電極經一個繼電器與 供電電源相連，三極體的發射極接地，各控制支路中的三極體的基極分別與單片機的22 - 28號輸出端子相連；電阻切換電路包括六個相互並聯的電阻支路，各電阻支路中的電阻阻 值不同，其中第一電阻支路由第一控制支路中的繼電器的常開觸點（K11)與第一電阻（R1) 串聯而成，第二電阻支路由第二控制支路中的繼電器的常開觸點（K21)與第二電阻（R2)串 聯而成，第三電阻支路由第三控制支路中的繼電器的常開觸點（K31)與第三電阻（R3)串聯 而成，第四電阻支路由第四控制支路中的繼電器的常開觸點（K41)與第四電阻（R4)串聯而 成，第五電阻支路由第五控制支路中的繼電器的常開觸點（K51)與第五電阻（R5)串聯而 成，第六電阻支路由第六控制支路中的繼電器的常開觸點（K61)與第六電阻（R6)、第七電 阻（R7)串聯並在第七電阻（R7)的兩端並聯第七控制支路中的繼電器的常開觸點（K71)而 成；任一電阻支路的一端與第一限流電阻（Ra)相連，第一限流電阻（Ra)的另一端連接兩根 引出盒體外的導線，其中一根導線連接測試線夾（1)，另一根導線連接正表筆端（2)，第一 限流電阻（Ra)的另一端還與型號為AD8275的電壓轉換晶片的輸入相連；任一電阻支路的 另一端與第二限流電阻（Rb)相連，第二限流電阻（Rb)的另一端連接兩根引出盒體外的導 線，其中一根導線連接接地線夾（3)，另一根導線連接負表筆端（4)，第二限流電阻（Rb)的 另一端還與型號為AD8275的電壓轉換晶片的輸入相連；型號為AD8275的電壓轉換晶片的 輸出與單片機的38和39端子相連；單片機的14端子與地之間連接有工作LED，單片機的 21端子與地之間連接有報警LED。
2. 根據權利要求1所述的直流電源模擬接地測試儀，其特徵在於：第一電阻（R1)為 5K、第二電阻（R2)為15K、第三電阻（R3)為20K、第四電阻（R4)為30K、第五電阻（R5)為 50K、第六電阻（R6)為100K、第七電阻（R7)為50K。
【文檔編號】G01R31/40GK104215913SQ201410387612
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】楊愛晟, 白更生, 王卯生, 郭偉, 劉學強, 馮曉軍, 王立新 申請人:國家電網公司, 國網山西省電力公司晉中供電公司