一種匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的系統及其方法與流程
2023-04-28 10:03:13
本發明涉及計量校準領域，並且更具體地，涉及一種匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的的系統及其方法。
背景技術：
在現有技術中，對於高壓開關動作特性測試儀時間量校準的技術方案更偏向於校準方法的實現，大部分文獻以及專利將重點放在時間校準方式方法的研究上，內容包括時間量標準方案、控制電路的設計等，但是這一系列研究都是基於對電壓觸發類型的測試儀的校準，也未對其觸發原理設計進行詳述，同時在實際的校準工作中，也存在基於電流信號觸發的高壓開關動作特性測試儀。傳統的觸發方式設計對基於電流觸發類型的測試儀通常是束手無策，無法匹配不同類型高壓開關動作特性測試儀的同步觸發方式。本發明基於實際校準應用，針對上述弊端，提供一種適應不同類型觸發信號、觸發方式的系統設計。
技術實現要素：
為了解決背景技術存在的缺少匹配高壓開關動作特性測試儀不同類型觸發信號和觸發方式的系統的技術問題，本發明提供一種匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的系統及其方法。本發明所述的匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的系統包括：
同步觸發方式切換單元，其用於在高壓開關動作特性測試儀的內同步觸發方式無法滿足現場檢測要求時，將高壓開關動作特性測試儀的觸發方式轉換為外同步觸發方式；
觸發信號產生模塊，其用於當同步觸發方式切換單元轉換為外同步觸發方式時，根據信號處理模塊發出的斷口合閘或者分閘的指令產生匹配高壓開關動作特性測試儀的觸發信號，所述觸發信號包括電壓信號和電流信號；
上位機，其用於設置觸發信號產生的時間間隔；
信號處理模塊，其用於接收上位機傳輸的數據、實現信號同步控制、檢測以及復位，並在高壓開關動作特性測試儀的觸發方式為外同步觸發方式時發出斷口合閘或者分閘的指令；
系統復位單元，其用於觸發信號處理模塊完成對當前所有狀態清零和對系統設置的數據復位；
狀態復位單元，其用於觸發信號處理模塊，使信號處理模塊將當下狀態復位至設置數據下傳後的狀態，但不對設置的數據清零；
同步檢測單元，其用於對觸發信號產生模塊或者高壓開關動作特性測試儀產生的觸發信號進行檢測，並輸出信號處理模塊能夠識別的信號；
定時器，其用於根據信號處理模塊設置的觸發信號產生的時間間隔，對同步檢測單元轉換的信號進行計時；
電子模擬開關，其用於根據信號處理模塊發出的開關閉合或者斷開的指令完成斷口的合閘或者分閘操作。
優選地，所述信號處理模塊採用arm結合fpga的硬體框架，其中，arm用於接收上位機傳輸的數據，並發送到fpga，以及信號同步的控制、檢測和復位，fpga用於發出斷口合閘或者分閘的命令以完成斷口定時輸出。
優選地，所述系統還包括光電隔離單元，其用於將觸發信號產生模塊產生的觸發信號傳輸至信號處理模塊。
優選地，所述觸發信號產生模塊包括電源、調壓模塊和負載電阻，其中，觸發電壓信號由調壓模塊產生，並由電源供電從而產生可調的直流電壓，觸發電流信號由觸發電壓信號串接負載電阻產生。
優選地，所述系統可同時具備的同步檢測單元不少於1個，與之相對應，所述系統同時具備與同步檢測單元數量相同的定時器和電子隔離開關，並輸出16組斷口信號。當系統中包括光電隔離單元，所述系統還同時具備與同步檢測單元數量相等的光電隔離單元。所述系統通過高速隔離的控制和驅動設計，使得所述系統具備高速輸出和足夠的帶載能力。
根據本發明的另一方面，本發明提供一種匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的方法，所述方法包括：
步驟1、上位機設置觸發信號產生的時間間隔並發送至信號處理模塊；
步驟2、判斷高壓開關動作特性測試儀是否能滿足現場測試需求，當待測高壓開關動作特性測試儀能滿足現場測試要求時，跳轉到步驟3，當待測高壓開關動作特性測試儀無法滿足現場測試要求時，跳轉到步驟4；
步驟3、啟動同步觸發方式切換單元，將待測高壓開關動作特性測試儀的觸發方式切換為內同步觸發方式，高壓開關動作特性測試儀內部產生觸發信號的分閘或者合閘指令，使觸發電源按照上位機設置的觸發信號產生的時間間隔生成觸發信號，並跳轉至步驟7；
步驟4、啟動同步觸發方式切換單元，將待測高壓開關動作特性測試儀的觸發方式切換為外同步觸發方式，信號處理模塊發出產生觸發信號的分閘或者合閘指令以及高壓開關動作特性測試儀進行檢測的指令；
步驟5、信號處理模塊將上位機設置的觸發信號產生的時間間隔發送至觸發信號產生模塊；
步驟6、觸發信號產生模塊根據接收的時間間隔產生觸發信號；
步驟7、同步檢測單元對觸發信號進行檢測，並將其轉換為信號處理模塊能夠識別的信號；
步驟8、定時器根據信號處理模塊接收的觸發信號產生的時間間隔，對同步檢測單元轉換的信號進行計時；
步驟9、當定時器完成計定時讀數時，電子模擬開關根據信號處理模塊發出的開關閉合或者斷開的指令完成斷口的合閘或者分閘操作，實現對待測高壓開關動作特性測試儀觸發信號的輸出或切斷。
優選地，觸發信號產生模塊根據接收的時間間隔產生觸發信號是由觸發信號產生模塊內設的電源、調壓模塊和串接負載電阻來實現的。
本發明所提供的技術方案與現有技術相比，本發明的技術方案的觸發電壓信號由觸發信號產生模塊內設的調壓模塊產生，並由系統電源供電，能產生可調的直流電壓，同時觸發電流信號由觸發電壓信號串接負載電阻產生，並且，當高壓開關動作特性測試儀的內同步觸發方式無法滿足測試現場的需求時，本發明所述的系統能夠提供直流電源，從而保證高壓開關動作特性測試儀的正常工作，較好地匹配了高壓開關動作特性測試儀不同類型的觸發信號和觸發方式。
附圖說明
通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發明的示例性實施方式：
圖1是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的系統的結構圖；
圖2是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的方法的流程圖；
圖3是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀內同步觸發方式的工作原理圖；
圖4是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀外同步觸發方式的工作原理圖。
具體實施方式
現在參考附圖介紹本發明的示例性實施方式，然而，本發明可以用許多不同的形式來實施，並且不局限於此處描述的實施例，提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發明，並且向所屬技術領域的技術人員充分傳達本發明的範圍。對於表示在附圖中的示例性實施方式中的術語並不是對本發明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標記。
除非另有說明，此處使用的術語(包括科技術語)對所屬技術領域的技術人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術語，應當被理解為與其相關領域的語境具有一致的含義，而不應該被理解為理想化的或過於正式的意義。
圖1是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的系統的結構圖。如圖1所示，在本實施例中，本發明所述的匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的系統100包括：
同步觸發方式切換單元101，其用於在高壓開關動作特性測試儀的內同步觸發方式無法滿足現場檢測要求時，將高壓開關動作特性測試儀的觸發方式轉換為外同步觸發方式；
觸發信號產生模塊102，其用於當同步觸發方式切換單元101轉換為外同步觸發方式時，根據信號處理模塊發出的分閘或者合閘的指令產生匹配高壓開關動作特性測試儀的觸發信號，所述觸發信號包括電壓信號和電流信號；
上位機103，其用於設置觸發信號產生的時間間隔；
信號處理模塊104，其用於接收上位機103傳輸的數據、實現信號同步控制、檢測以及復位，並在高壓開關動作特性測試儀的觸發方式為外同步觸發方式時發出斷口合閘或者分閘的指令；
系統復位單元105，其用於觸發信號處理模塊104完成對當前所有狀態清零和對系統設置的數據復位；
狀態復位單元106，其用於觸發信號處理模塊104，使信號處理模塊104將當下狀態復位至設置數據下傳後的狀態，但不對設置的數據清零；
16個同步檢測單元107-1至107-16，其用於對觸發信號產生模塊102或者高壓開關動作特性測試儀產生的觸發信號進行檢測，並輸出信號處理模塊能夠識別的信號；
16個定時器108-1至108-16，其用於根據信號處理模塊104設置的觸發信號產生的時間間隔，對同步檢測單元107轉換的信號進行計時；
16個電子模擬開關109-1至109-16，其用於根據信號處理模塊104發出開關閉合或者斷開的指令完成斷口的合閘或者分閘。
優選地，所述信號處理模塊104採用arm結合fpga的硬體框架，其中，arm用於接收上位機103傳輸的數據，並發送到fpga，以及信號同步的控制、檢測和復位，fpga用於發出斷口合閘或者分閘的命令以完成斷口定時輸出。
優選地，所述系統還包括16個光電隔離單元110-1至110-16，其用於將觸發信號產生模塊102產生的觸發信號傳輸至信號處理模塊104。
優選地，所述觸發信號產生模塊102包括電源121、調壓模塊122和負載電阻123，其中，觸發電壓信號由調壓模塊122產生，並由電源121供電從而產生可調的直流電壓，觸發電流信號由觸發電壓信號串接負載電阻123產生。
優選地，所述系統可同時具備的同步檢測單元不少於1個，與之相對應，所述系統同時具備與同步檢測單元數量相同的定時器和電子隔離開關，並輸出16組斷口信號。當系統中包括光電隔離單元，所述系統還同時具備與同步檢測單元數量相等的光電隔離單元。所述系統通過高速隔離的控制和驅動設計，使得所述系統具備高速輸出和足夠的帶載能力。
圖2是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的方法的流程圖。如圖2所示，本發明所述的匹配高壓開關動作特性測試儀觸發信號和觸發方式的方法200從步驟201開始。
在步驟201，上位機設置觸發信號產生的時間間隔並發送至信號處理模塊；
在步驟202，判斷高壓開關動作特性測試儀是否能滿足現場測試需求，當待測高壓開關動作特性測試儀能滿足現場測試要求時，跳轉到步驟203，當待測高壓開關動作特性測試儀無法滿足現場測試要求時，跳轉到步驟204；
在步驟203，啟動同步觸發方式切換單元，將待測高壓開關動作特性測試儀的觸發方式切換為內同步觸發方式，高壓開關動作特性測試儀內部產生觸發信號的分閘或者合閘指令使觸發電源按照上位機設置的觸發信號產生的時間間隔生成觸發信號，並跳轉至步驟7；
在步驟204，啟動同步觸發方式切換單元，將待測高壓開關動作特性測試儀的觸發方式切換為外同步觸發方式，信號處理模塊發出生成觸發信號的分閘或者合閘指令以及高壓開關動作特性測試儀進行檢測的指令；
在步驟205，信號處理模塊將上位機設置的觸發信號產生的時間間隔發送至觸發信號產生模塊；
在步驟206，觸發信號產生模塊根據接收的時間間隔產生觸發信號；
在步驟207，同步檢測單元對觸發信號進行檢測，並將其轉換為信號處理模塊能夠識別的信號；
在步驟208，定時器根據信號處理模塊接收的觸發信號產生的時間間隔，對同步檢測單元轉換的信號進行計時；
在步驟209，當定時器完成計定時讀數時，電子模擬開關根據信號處理模塊發出的開關閉合或者斷開的指令完成斷口的合閘或者分閘操作，實現對待測高壓開關動作特性測試儀觸發信號的輸出或切斷。
圖3是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀內同步觸發方式的工作原理圖。結合圖2和圖3可知，當高壓開關動作特性測試儀為內同步觸發方式時，上位機設置觸發信號產生的時間間隔並發送至信號處理模塊，啟動同步觸發方式切換單元，將待測高壓開關動作特性測試儀的觸發方式切換為內同步觸發方式，高壓開關動作特性測試儀內部發出產生觸發信號的分閘或者合閘指令，使觸發電源按照上位機設置的觸發信號產生的時間間隔生成觸發信號，同步檢測單元對觸發信號進行檢測，並將其轉換為信號處理模塊能夠識別的信號；定時器根據信號處理模塊接收的觸發信號產生的時間間隔，對同步檢測單元轉換的信號進行計時；當定時器完成計定時讀數時，電子模擬開關根據信號處理模塊發出的開關閉合或者斷開的指令完成斷口的合閘或者分閘操作，實現對待測高壓開關動作特性測試儀觸發信號的輸出或切斷。
圖4是本發明具體實施方式的匹配高壓開關動作特性測試儀外同步觸發方式的工作原理圖。結合圖2和圖4可知，當高壓開關動作特性測試儀為外同步觸發方式時，上位機設置觸發信號產生的時間間隔並發送至信號處理模塊；啟動同步觸發方式切換單元，將待測高壓開關動作特性測試儀的觸發方式切換為外同步觸發方式，信號處理模塊生成觸發信號的分閘或者合閘指令以及觸發高壓開關動作特性測試儀進行檢測的指令；信號處理模塊將上位機設置的觸發信號產生的時間間隔發送至觸發信號產生模塊；觸發信號產生模塊根據接收的時間間隔產生觸發信號；同步檢測單元對觸發信號進行檢測，並將其轉換為信號處理模塊能夠識別的信號；定時器根據信號處理模塊接收的觸發信號產生的時間間隔，對同步檢測單元轉換的信號進行計時；當定時器完成計定時讀數時，電子模擬開關根據信號處理模塊發出的開關閉合或者斷開的指令完成斷口的合閘或者分閘操作，實現對待測高壓開關動作特性測試儀觸發信號的輸出或切斷。
優選地，觸發信號產生模塊根據接收的時間間隔產生觸發信號是由觸發信號產生模塊內設的電源、調壓模塊和串接負載電阻來實現的。
通常地，在權利要求中使用的所有術語都根據他們在技術領域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考「一個/所述/該【裝置、組件等】」都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實例，除非另外明確地說明。這裡公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準確的順序運行，除非明確地說明。