一種選相開關校驗裝置的製作方法
2023-05-05 10:25:31
專利名稱：一種選相開關校驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電氣設備自動化技術領域，具體涉及一種電氣開關自動檢驗和校驗中使用的選相開關的校驗裝置。
背景技術：
選相開關，尤其是高精度的高壓三相交流開關，如真空斷路器，可根據每相開關分合動作的固有延時和需要分合的相位，事先計算出提前發給它們分合信號的時間，並按這個時間控制開關分合，實現開關在指定相位的選相分合。這種開關可用於有選相分合要求的場合，如無功補償電容器投切，電氣化鐵路電源投切，能改善開關分合過程的瞬態過程，降低對電網和設備的衝擊，延長設備壽命。工頻選相開關分合時間精度要求在微秒級，檢驗其分合的時間精度需要的專用設備，如開關試驗儀，安秒特性測試儀等，加上外圍接口設備，如經分壓的三相電源等，操作和使用不方便；如果用通用的示波器，加上外圍設備，判讀分合時間耗費人工大，易出錯，操作繁瑣。校準選相開關是在檢驗各相開關固有動作延時的基礎上，根據需要分合的相位，人工計算需要提前發出分合控制信號的時間，用計算機通過通訊接口與開關控制器連接，人工在計算機上輸入計算好的時間參數，同樣存在耗費人工大，易出錯，操作繁瑣的問題。目前，沒有專門的設備能同時完成選相開關的檢驗和校準，選相開關的校驗是利用多種設備，先檢驗後校準的人工過程。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種選相開關校驗裝置，能實現三相選相開關分合時間的自動檢驗和校準，替代人工操作判讀，降低差錯，提高工效，降低成本，保證精度。採用的技術方案是一種選相開關校驗裝置，包括單片機MCU、濾波與隔離變換電路BI、隔離電路B2、上位計算機PC和三相選相開關PSS，見附圖I ;單片機MCU的串行通訊接口 COMl和三相選相開關PSS的串行通訊接口 COM2與上位機PC的串行通訊接口 COMO接口連接；單片機MCU的POl接口與濾波與隔離變換電路BI的SO的信號輸入接口連接，濾波與隔離變換電路BI的IS信號輸出接口與三相選相開關PSS的IP2接口連接；單片機MCU的D01、D02、DlU D12和D13接口分別與隔離電路B2的H)信號輸入接口、HO信號輸入接口、Al信號輸出接口、BI信號輸出接口和Cl信號輸出接口對應連接；隔離電路B2的IF信號輸出接口、IH信號輸出接口、0A信號輸入接口和OC信號輸入接口分別與三相選相開關PSS的IF2接口、IH2接口、0B2接口和0C2接口對應連接。採用選相開關校驗裝置實現選相開關校準的方法是該裝置中單片機MCU通過內部編程在PWM輸出接口輸出已知相位的模擬正弦波信號，對其它埠做時序檢測和控制，包括在DOl 口輸出分合閘控制信號，在D11、D12和D13接口輸入相開關分合狀態信號，通過串行通訊接口，即COMl 口，與三相選相開關通訊發出參數設置命令，與上位計算機通訊上報檢驗校驗結果信息；三相選相開關為同步參數可設置的開關，接收正弦同步參考信號，分合閘控制信號，並以幹節點形式輸出各相開關的狀態信號，同時通過三相選相開關PSS的串行通訊接口，即COM2 口，接收來自單片機MCU的參數設置命令；上位計算機PC通過串行通訊口，即COMO 口，接收來自單片機的檢測校驗結果信息； 濾波隔離電路BI和隔離電路B2的具體時序檢測和控制信號說明如下單片機MCU輸出3個信號(I)通過POl 口輸出已知相位的模擬正弦波的PWM輸出信號S0;(2)通過DOl 口輸出分閘控制信號FO ;(3)通過D02 口輸出合閘控制信號HO。單片機接收3個信號(I)通過DIl 口接收三相選相開關的A相開關分合信號Al ；(2)通過DI2 口接收三相選相開關的B相開關分合信號BI ；(3)通過DI3 口接收三相選相開關的C相開關分合信號Cl。三相選相開關PSS輸入3個信號(I)正弦同步參考信號IS輸出接口，接選相開關的同步信號輸入端IP2 ；(2)分閘控制信號IF信號輸出接口，接三相選相開關的分閘控制輸入端IF2 ；(3)合閘控制信號IH信號輸出接口，接三相選相開關的合閘控制輸入端IH2。三相選相開關輸出3個信號(I)通過三相選相開關的A相開關接點引出端0A2，輸出A相開關狀態信號OA ；(2)通過三相選相開關的B相開關接點引出端0B2，輸出B相開關狀態信號OB ；(3)通過三相選相開關的C相輸出接點引出端0C2，輸出C相開關狀態信號0C。單片機MCU輸出的模擬正弦波的PWM輸出信號SO通過濾波與隔離變換電路BI處理後，送出正弦同步參考信號IS，給選相開關的同步信號輸入端IP2。分閘控制信號F0，合閘控制信號HO，連接三相選相開關的A，B, C相接點的相開關狀態信號0A，OB, 0C，通過隔離電路B2處理後輸出分閘控制信號IF，合閘控制信號IH，A相開關分合信號Al, B相開關分合信號BI, C相開關分合信號Cl。採用本實用新型實現選相開關的校驗具體方法是(I)選相開關的自動檢驗方法使用的硬體是選相開關校驗裝置，包括①相互連接的基本單片機MCU，濾波與隔離變換電路BI、隔離電路B2，上位計算機PC和三相選相開關PSS，見附圖I ;②單片機通過內部編程在PWM輸出接口輸出已知相位的模擬正弦波信號，對其它埠做時序檢測和控制，包括在D01、D02 口輸出分合閘控制信號，在D11、D12和D13 口輸入各相開關分合狀態信號，通過串行通訊接口，即COMl 口，與三相選相開關通訊發出參數設置命令，與上位計算機通訊上報檢驗校驗結果信息；③三相選相開關為同步參數可設置的開關，接收正弦同步參考信號，分合閘控制信號，並以幹節點形式輸出各相開關的狀態信號，同時通過串行通訊接口，即COM2 口，接收來自單片機的參數設置命令；上位計算機通過串行通訊口，即COMO 口，接收來自單片機的檢測校驗結果信息；[0038]④單片機輸出的模擬正弦波的PWM輸出信號SO通過濾波與隔離變換電路BI處理後，送出正弦同步參考信號IS，給選相開關的同步信號輸入端IP2 ；⑤分閘控制信號F0，合閘控制信號HO，連接三相選相開關的A，B, C相接點的相開關狀態信號0A，OB, 0C，通過隔離電路B2處理後輸出分閘控制信號IF，合閘控制信號IH，A相開關分合信號Al, B相開關分合信號BI, C相開關分合信號Cl ；(2)選相開關自動檢驗和校準方法包括檢驗步驟，校準步驟，上報結果3個步驟，通過單片機編程後自動順序執行，見附圖4，下面是本方法的具體實施步驟，其中各個參數的是以MS為單位的時間①檢驗步驟A)校驗裝置通過串行通訊接口給三相選相開關的選相參數置零，使thl, th2,th3, tfl, td2, tf3 均為零；B)分斷三相選相開關的各相開關，啟動PWM輸出，記錄一個PWM模擬正弦信號的過零點時刻TO ；C)發出關合信號，關合選相開關的各相，選相開關按照選相參數關合各相開關，校驗裝置檢測返回的開關狀態信號，記錄A，B，C相關合時刻TH1，TH2, TH3 ；D)發出分斷信號，分斷選相開關的各相，選相開關按照選相參數分斷各相開關，校驗裝置檢測返回的開關狀態信號，記錄A，B，C相分斷時刻TF1，TF2，TF3 ；②校準步驟校準步驟一校驗裝置以A，B，C三相開關在工頻參考信號過零時刻以後分別經過THA，THB，THC時間後立即關合為目標，按照以下方法計算各相關合參數thl，th2，th3，參見附圖5 ；A)記 Tl=THA, T2=THB, T3=THC ；B)計算，TXl=THl-TO, TX2=TH2_T0，TX3=TH3-T0 ；C)取 TXl，TX2, TX3 的最小值 t=MIN(TXl, TX2, TX3)；D)計算 t/20，取整數部分 N=INT (T/20)；E)取 TX1-N*20， TX2_N*20， TX3_N*20 的最大值 T=MAX(TXl_N*20， TX2_N*20，TX3-N*20)；F)計算 T/20，取整數部分 M=INT (T/20)；G)計算 tl=(M+N+l)*20+TI-TXl，t2=(M+N+l)*20+T2_TX2，t3=(M+N+l)*20+T3-TX3 ；H)取 thl=tl, th2=t2, th3=t3 ；校準步驟二 校驗裝置以A，B，C三相開關在工頻參考信號過零時刻以後分別經過TFA，TFB，TFC時間後立即分斷為目標，按照以下方法計算各相分斷參數tfl，tf2，tf3，參見附圖5 ；A)記 Tl=TFA, T2=TFB，T3=TFC ；B)計算，TXl=TFl-TO, TX2=TF2_T0，TX3=TF3_T0 ；C)取 TXl，TX2, TX3 的最小值 t=MIN(TXl，TX2, TX3)；D)計算 t/20，取整數部分 N=INT (T/20)；[0065]E)取 TX1-N*20，TX2_N*20，TX3_N*20 的最大值 T=MAX (TXl_N*20，TX2_N*20，TX3-N*20)；F)計算 T/20，取整數部分 M=INT (T/20)；G)計算 tl=(M+N+l)*20+TI-TXl，t2=(M+N+l)*20+T2_TX2，t3=(M+N+l)*20+T3_TX3 ;I)取 tfl=tl, tf2=t2, tf3=t3 ；校準步驟三校驗裝置通過串行通訊接口給三相選相開關發去新的選相參數thl，th2，th3，tfl, td2，tf3，然後做如下檢測A)分斷三相選相開關的各相開關，啟動PWM輸出，記錄一個PWM模擬正弦信號的過零點時刻TO ；B)發出關合信號，關合選相開關的各相，選相開關按照選相參數關合各相開關，校驗裝置檢測返回的開關狀態信號，記錄A，B，C相關合時刻TH1，TH2, TH3 ；C)發出分斷信號，分斷選相開關的各相，選相開關按照選相參數分斷各相開關，校驗裝置檢測返回的開關狀態信號，記錄A，B，C相分斷時刻TF1，TF2，TF3 ；(3)、上報結果上報結果步驟一校驗裝置按照以下方法計算各相關合相位誤差A)記 Tl=THA, T2=THB, T3=THC ；B)計算，TXl=Tl-TO, TX2=T2_T0，ΤΧ3=Τ3_Τ0 ；C)取 TXl，TX2, TX3 的最小值 t=MIN(TXl, TX2, TX3)；D)計算 t/20，取整數部分 N=INT (T/20)；E) txl=TXl-N*20,tx2=TX2_N*20, tx3=TX3_N*20 ；F) Ahl= I txl-THA 丨，Ah2= | tx2_THB 丨，Ah3= | tx3_THC |上報結果步驟二 校驗裝置按照以下方法計算各相分斷相位誤差A)記 Tl=TFA, T2=TFB, T3=TFC ；B)計算，TXl=Tl-TO, TX2=T2_T0，Τ3=Τ3_Τ0 ；C)取 TXl，TX2, TX3 的最小值 t=MIN(TXl, TX2, TX3)；D)計算 t/20，取整數部分 N=INT (T/20)；E) txl=TXl-N*20,tx2=TX2-N*20, tx3=TX3-N*20 ;F) Afl= I txl-TFA | , Δ f2= | tx2_TFB | , Δ f3= | tx3_TFC | ；上報結果步驟三校驗裝置通過串行通訊接口向上位計算機上報校準誤差Ahl, Ah2, Ah3和Afl, Af2，Λ f3 ;上位計算機記錄各選相誤差Ahl，Ah2, Ah3和Afl，Af2，Af3。本實用新型的優點在於採用本實用新型對三相選相開關進行校驗過程為自動化過程，利用單片機能夠發出已知相位的PWM信號，經過濾波隔離後送給選相開關做同步信號，再由單片機測控選相開關的動作時序，並通過通訊接口發給選相開關補償參數，達到自動檢驗和校驗的目的，本方法替代先檢驗後校準的人工過程，簡化了校驗工作，利用本方法製造專門的設備進行自動校驗，不需人工繁瑣操作，避免了人為出錯，提高了校驗效率。
[0097]圖[0098]圖[0099]圖[0100]圖[0101]圖
具體實施方式
一種選相開關校驗裝置，其特徵在於選相開關校驗裝置，包括單片機MCU、濾波與隔離變換電路BI、隔離電路B2、上位計算機PC和三相選相開關PSS，見附圖I ;單片機MCU的串行通訊接口 COMl和三相選相開關PSS的串行通訊接口 COM2與上位機PC的串行通訊接口 COMO接口連接；單片機MCU的POl接口與濾波與隔離變換電路BI的SO的信號輸入接口連接，濾波與隔離變換電路BI的IS信號輸出接口與三相選相開關PSS的IP2接口連接；單片機MCU的D01、D02、DlU D12和D13接口分別與隔離電路B2的H)信號輸入接口、HO信號輸入接口、Al信號輸出接口、BI信號輸出接口和Cl信號輸出接口對應連接；隔離電路B2的IF信號輸出接口、IH信號輸出接口、0A信號輸入接口和OC信號輸入接口分別與三相選相開關PSS的IF2接口、IH2接口、0B2接口和0C2接口對應連接。濾波與隔離變換電路BI見附圖2，該電路由電阻Rl和電阻R2，光電耦合器ELI，鐵芯隔離變壓器B，電容Cl及電容C2組成，外接單片機供電電源VI+，濾波與隔離變換電路的供電電源V2+和V2-，其中，單片機輸出的模擬正弦波的PWM輸出信號SO接ELl的2腳，ELl的I腳接Rl的2腳，Rl的I腳接VI+，ELl的3腳接V2-，ELl的4腳接B的2腳，B的I腳接V2+，B的3腳接V2-，B的4腳接電容Cll腳和電阻R2的I腳，電容Cl的2腳接V2-，電阻R2的2腳和電容C2的I腳接正弦同步參考信號輸出端IS，電容C2的2腳接V2-。濾波與隔離變換電路BI中，光電耦合器ELl起隔離和信號放大作用，信號SO經ELl後，送給隔離和濾波作用的變壓器B，濾除高頻成分，使工頻通過，然後經過由C1，R2，C2組成的π型低通濾波器後，輸出正弦同步信號IS。隔離電路B2，見附圖3，該電路由兩個隔離輸出單元和3個隔離輸入單元組成；第一個隔離輸出單兀由電阻R3，第一光電f禹合器EL1，二極體Dl和第一繼電器Jl組成，負責隔離單片機輸出的分閘控制信號FO和分閘控制信號IF，見附圖3，該電路外接單片機供電電源VI+，隔離電路的供電電源V2+和V2-，其中，分閘控制信號FO接第一光電耦合器ELl的2腳，第一光電耦合器ELl的I腳接電阻R3的2腳，電阻R3的I腳接VI+，第一光電耦合器ELl的3腳接V2-，第一光電耦合器ELl的4腳接Dl的2腳和第一繼電器Jl的2腳，Dl的I腳和第一繼電器Jl的I腳接V2+，第一繼電器Jl的3腳和4腳接IFl和IF2，IFl和IF2以幹節點輸出形式送出IF信號；第二個隔離輸出單元由電阻R4，第二光電耦合器EL2，二極體D2和第二繼電器J2組成，負責隔離單片機輸出的合閘控制信號HO和分閘控制信號IH，該電路外接單片機供電電源VI+，隔離電路的供電電源V2+和V2-，其中，合閘控制信號HO接第二光電耦合器EL2的2腳，第二光電耦合器EL2的I腳接電阻R4的2腳，電阻R4的I腳接VI+，第二光電耦合器EL2的3腳接V2-，第二光電耦合器EL2的4腳接D2的2腳和第二繼電器J2的2腳，D2的I腳和第二繼電器J2的I腳接V2+，第二繼電器J2的3腳和4腳接IHl和IH2，IHl和IH2以幹節點輸出形式送出IH信號；3個隔離輸入單元電路形式相同，以第一個隔離輸入單元電路為例，該隔離輸入單元電路由電阻R6，第三光電耦合器EL3和電阻R5組成，負責隔離三相選相開關的A相開關接點引出的A相開關狀態信號OA與給單片機的選相開關同步信號IP2，該電路外接單片機供電電源VI+，隔離電路的供電電源V2+和V2-，其中，由V2+和OA輸入信號，OA接電阻R6的2腳，電阻R6的I腳接第三光電耦合器EL3的I腳，第三光電耦合器EL3的2腳接V2-，第三光電耦合器EL3的3腳接V1-，EL3的4腳接電阻R5的2腳後輸出AI，R5的I腳接VI+，第二個隔離輸入單元電路和第三個隔離輸入單元電路與第一個隔離輸入單元電路形式和功能相同，這裡省略說明。
權利要求1.一種選相開關校驗裝置，包括單片機MCU、濾波與隔離變換電路BI、隔離電路B2、上位計算機PC和三相選相開關PSS，其特徵在於單片機MCU的串行通訊接口 COMl和三相選相開關PSS的串行通訊接口 COM2與上位機PC的串行通訊接口 COMO接口連接；單片機MCU的POl接口與濾波與隔離變換電路BI的SO的信號輸入接口連接，濾波與隔離變換電路BI的IS信號輸出接口與三相選相開關PSS的IP2接口連接；單片機MCU的DOI、D02、D11、D12和D13接口分別與隔離電路B2的H)信號輸入接口、HO信號輸入接口、AI信號輸出接口、BI信號輸出接口和Cl信號輸出接口對應連接；隔離電路B2的IF信號輸出接口、IH信號輸出接口、0A信號輸入接口和OC信號輸入接口分別與三相選相開關PSS的IF2接口、IH2接口、0B2接口和0C2接口對應連接。
2.根據權利要求I所述的一種選相開關校驗裝置，其特徵是濾波與隔離變換電路BI由電阻Rl和電阻R2，光電耦合器EL1，鐵芯隔離變壓器B，電容Cl及電容C2組成，外接單片機供電電源VI+，濾波與隔離變換電路的供電電源V2+和V2-，其中，單片機輸出的模擬正弦波的PWM輸出信號SO接ELl的2腳，ELl的I腳接Rl的2腳，Rl的I腳接VI+，ELl的3腳接V2-，ELl的4腳接B的2腳，B的I腳接V2+，B的3腳接V2-，B的4腳接電容Cll腳和電阻R2的I腳，電容Cl的2腳接V2-，電阻R2的2腳和電容C2的I腳接正弦同步參考信號輸出端IS，電容C2的2腳接V2-，濾波與隔離變換電路BI中，光電耦合器ELl起隔離和信號放大作用，信號SO經ELl後，送給隔離和濾波作用的變壓器B，濾除高頻成分，使工頻通過，然後經過由Cl，R2，C2組成的π型低通濾波器後，輸出正弦同步信號IS;隔離電路B2由兩個隔離輸出單元和3個隔離輸入單元組成；第一個隔離輸出單兀由電阻R3,第一光電I禹合器ELl, 二極體Dl和第一繼電器Jl組成，負責隔離單片機輸出的分閘控制信號FO和分閘控制信號IF，該電路外接單片機供電電源VI+，隔離電路的供電電源V2+和V2-，其中，分閘控制信號FO接第一光電耦合器ELl的2腳，第一光電稱合器ELl的I腳接電阻R3的2腳，電阻R3的I腳接VI+，第一光電稱合器ELl的3腳接V2-，第一光電耦合器ELl的4腳接Dl的2腳和第一繼電器Jl的2腳，Dl的I腳和第一繼電器Jl的I腳接V2+，第一繼電器Jl的3腳和4腳接IFl和IF2，IFl和IF2以幹節點輸出形式送出IF信號；第二個隔離輸出單元由電阻R4，第二光電耦合器EL2，二極體D2和第二繼電器J2組成，負責隔離單片機輸出的合閘控制信號HO和分閘控制信號IH，該電路外接單片機供電電源VI+，隔離電路的供電電源V2+和V2-，其中，合閘控制信號HO接第二光電耦合器EL2的2腳，第二光電耦合器EL2的I腳接電阻R4的2腳，電阻R4的I腳接VI+，第二光電耦合器EL2的3腳接V2-，第二光電耦合器EL2的4腳接D2的2腳和第二繼電器J2的2腳，D2的I腳和第二繼電器J2的I腳接V2+，第二繼電器J2的3腳和4腳接IHl和IH2，IHl和IH2以幹節點輸出形式送出IH信號；3個隔離輸入單元電路形式相同，隔離輸入單元電路由電阻R6，第三光電耦合器EL3和電阻R5組成，負責隔離三相選相開關的A相開關接點引出的A相開關狀態信號OA與給單片機的選相開關同步信號IP2，該電路外接單片機供電電源VI+，隔離電路的供電電源V2+和V2-，其中，由V2+和OA輸入信號，OA接電阻R6的2腳，電阻R6的I腳接第三光電耦合器EL3的I腳，第三光電耦合器EL3的2腳接V2-，第三光電耦合器EL3的3腳接VI-，EL3的4腳接電阻R5的2腳後輸出AI，R5的I腳接VI+，第二個隔離輸入單元電路和第三個隔離輸入單元電路與第一個隔離輸入單元電路形式和功能相同。
專利摘要一種選相開關校驗裝置，包括單片機MCU、濾波與隔離變換電路B1、隔離電路B2、上位計算機PC和三相選相開關PSS，單片機MCU的串行通訊接口和三相選相開關PSS的串行通訊接口與上位機PC的串行通訊接口連接；單片機MCU的PO1接口與濾波與隔離變換電路B1的SO的信號輸入接口連接，濾波與隔離變換電路B1的IS信號輸出接口與三相選相開關PSS的IP2接口連接；單片機MCU的D01、D02、D11、D12和D13接口分別與隔離電路B2的對應接口連接。利用本方法製造專門的設備進行自動校驗，不需人工繁瑣操作，避免了人為出錯，提高了校驗效率。
文檔編號G01R31/327GK202748452SQ20122023550
公開日2013年2月20日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者張 浩 申請人:瀋陽華巖電力技術有限公司