專利名稱：微機型繼電保護測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測試裝置，尤其涉及一種微機型繼電保護測試裝置。
背景技術：
以往的繼電保護實驗系統中所需的實驗信號一般由模擬設備產生，這些模擬設備主要包括模擬斷路器、三相調壓器、單相調壓器、三相移相器、滑線電阻和大量測試儀表等， 這些設備體積龐大、笨重、成本高，攜帶不便，操作繁瑣。
實用新型內容本實用新型針對上述缺陷，目的在于提供一種體積小、攜帶方便的微機型繼電保護測試儀。為此本實用新型采用的技術方案是本實用新型包括中央處理單元及和中央處理單元連接的通訊單元、開關量單元和D/A轉換單元，D/A轉換單元通過信號調整單元、功率放大單元連接繼電保護裝置。所述功率放大單元包括電壓放大單元和電流放大單元；所述電壓放大單元包括開關電源、放大器，放大器包括電壓輸入信號、輸入信號通過信號調理電路、電壓型放大器輸出到電壓顯示屏顯示，開關電源連接到電壓型放大器；所述電流放大單元包括開關電源、放大器，放大器包括電流輸入信號、輸入信號通過信號調理電路、電流型放大器輸出到電流顯示屏顯示，開關電源連接到電流型放大器。電壓型放大器和電壓輸入信號之間設電容式光隔電路。所述電壓型放大器包括有IGBT放大模塊，信號調理電路包括有D/A轉換器。電流型放大器和電流輸入信號之間設電容式光隔電路。所述電流型放大器包括有IGBT放大模塊，信號調理電路包括有D/A轉換器。本實用新型的優點是1)本微機型繼電保護試驗測試儀取代以往的測試設備，可大大減少整個繼電保護試驗培訓系統的體積，降低成本，試驗接線簡單；2)本微機型繼電保護試驗測試儀由內嵌控機或外接PC機控制，采用單機箱模塊化結構，8. 4彩色LCD顯示，操作界面簡單，備有擴展串口 USB 口與其他PC機通訊，試驗結果可上傳；4)本實用新型采用線性特點的放大器和開關電源，具有功率因素高、質輕、體積小、發熱量小等缺點；5)本實用新型設置電容式光隔電路，使輸入的高次諧波得到有效的抑制；6)本實用新型采用線性特點的放大器和開關電源，具有功率因素高、質輕、體積小、發熱量小等缺點；7)本實用新型設置電容式光隔電路，使輸入的高次諧波得到有效的抑制。
圖1為本實用新型的系統框圖。圖2為本實用新型實施例的結構圖。圖3為本實用新型電壓型放大器的結構示意圖。[0014]圖4為本實用新型電流型放大器的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括中央數字信號處理單元、通訊單元、開關量單元、D/A 轉換單元，功率放大單元，中央數字信號處理單元分別與通訊單元、開關量單元、D/A轉換單元連接，用于產生試驗所需的模擬和數字信號；通訊單元與中央數字信號處理單元相連，用于與PC機進行通信，以接受PC機的工作指令；開關量單元與中央數字信號處理單元相連， 用于輸出開關量和輸入開關量；D/A轉換單元與中央數字信號處理單元相連，用于將中央數字信號處理單元輸出的數字信號轉換成模擬信號；功率放大單元與D/A轉換單元連接， 用于將D/A轉換單元輸出的模擬信號進行放大。本測試儀器中央處理單元采用美國TI公司的數字信號處理器(DSP)， TMS320VC5502作為控制核心，D/A轉換單元采用美國Burr — Brow公司的高性能4通道16 位寬的并行接口芯片DAC7744，它能很好地DSP的高建運行相匹配，與TMS320VC5502接口時通過譯碼電路，將芯片映襯到TMS320VC5502的I/O地址。D/A轉換之后合成的模擬正弦波信號進入功率放大之前通過有源低通，濾波器以消除高頻信號的影響。功率放大單元主要由電流功率放大電路和電壓功率放大電路組成，核心芯片采用日本三菱公司的CM200DY -12H和日本富士公司的ZSK1020，其采用直接耦合放大，交直流兩用，能很好地仿真電力系統的暫態過程、超大的電流輸出功率及良好的寬頻幅頻特性。本測試儀產生正常狀態和故障狀態下信號的過程如下處理器通過I/O片選線和數據線，經驅動電路、光耦隔離電路后與D/A轉換芯片DAC7744相連，其中D/A轉換芯片的片選信號、控制信號都是通過譯碼電路映射到處理器的I/O空間，D/A轉換芯片經譯碼選中后，開始接收數據總線上傳來的數字波形信號，隨后統一轉換成幅值100內可調的模擬正弦波量。模擬波形經一組有源低通濾波器濾去IOKHz以上的高頻諧波，再進入功率放大電路對信號進一步放大。本測試儀共有12路D/A轉換，分別產生12路模擬波形信號，其中六路為電壓信號，送入電壓功率放大電路，另外六路為電流信號，送入電流功率放大電路。六路模擬電壓波形信號，其中六路通過兩級放大電路將電壓抬升，控制輸出級功率放大器(功率放大級的核心芯片采用zskl020)，把輸入時最高峰值為IOV的低壓信號放大20倍，從而滿足模擬電力系統繼電保護裝置測試所需要的電壓等級，這中間六路波形信號分別對應于電力系統實際情況下的六相電壓信號(UA、UB、UC、ua、ub、uc)，第四路電壓信號可任意定義，例如可將其定義為零序電壓信號，另外六路模擬波形信號進入電流功率放大電路，通過運算器的反饋來控制 CM200DY-12H功率模塊的輸出，來實現電流波形與輸入電壓波形的一致，六路波形信號分別對應于電力系統實際情況下的六相電流信號(IA、IB、IC、la、lb、Ic)。本測試儀最終輸出的電壓最大幅值可達120V，電流最大幅值可達40A。用戶可通過上位機任意設置幅值許可范圍內的電壓、電流、相位角、頻率的大小，并可模擬電力系統的任意故障模式，將對應的各種故障模式下的電流和電壓信號及相關開入量送入繼電保護裝置，同時繼電保護裝置的動作信息通過開入量輸入反饋回測試裝置，實現測試試驗中的實時控制。[0022]本實用新型的工作過程為本實用新型提供的電壓型功率放大器主要用電力系統實時中，將電磁暫態程序計算的故障數據經過DA轉換后輸入本裝置進行放大從而驅動微機保護裝置進行實時故障仿真。本實用新型的電壓功率放大部分，將故障數據經過DA轉換后送三菱機電的IGBT 模塊放大，本發可同時輸出六路0-120V電壓，相位、頻率的大小可任意調整，并對電力系統進行仿真。本實用新型提供的電流型功率放大器主要用電力系統實時中，將電磁暫態程序計算的故障數據經過DA轉換后輸入本裝置進行放大從而驅動微機保護裝置進行實時故障仿
直
ο本實用新型的電流功率放大部分，將故障數據經過DA轉換后送三菱機電的IGBT 模塊放大，本發可同時輸出六路0-40A電流，相位、頻率的大小可任意調整，并對電力系統進行仿真。本實用新型的電壓放大器工作過程為本實用新型提供的電壓型功率放大器主要用電力系統實時中，將電磁暫態程序計算的故障數據經過D/A轉換后輸入本裝置進行放大從而驅動微機保護裝置進行實時故障仿真。本實用新型的電壓功率放大部分，將故障數據經過D/A轉換后送三菱機電的IGBT 模塊放大，本發可同時輸出六路0-120V電壓，相位、頻率的大小可任意調整，并對電力系統進行仿真。本實用新型提供的電流型放大器主要用電力系統實時中，將電磁暫態程序計算的故障數據經過D/A轉換后輸入本裝置進行放大從而驅動微機保護裝置進行實時故障仿真。本實用新型的電流功率放大部分，將故障數據經過DA轉換后送三菱機電的IGBT 模塊放大，本發可同時輸出六路0-40A電流，相位、頻率的大小可任意調整，并對電力系統進行仿真。
權利要求1.微機型繼電保護測試儀，包括中央處理單元及和中央處理單元連接的通訊單元、開關量單元和D/A轉換單元，D/A轉換單元通過信號調整單元、功率放大單元連接繼電保護裝置。
2.根據權利要求1所述的微機型繼電保護測試儀，其特征在于，所述功率放大單元包括電壓放大單元和電流放大單元；所述電壓放大單元包括開關電源、放大器，放大器包括電壓輸入信號、輸入信號通過信號調理電路、電壓型放大器輸出到電壓顯示屏顯示，開關電源連接到電壓型放大器；所述電流放大單元包括開關電源、放大器，放大器包括電流輸入信號、輸入信號通過信號調理電路、電流型放大器輸出到電流顯示屏顯示，開關電源連接到電流型放大器。
3.根據權利要求2所述的微機型繼電保護測試儀，其特征在于，電壓型放大器和電壓輸入信號之間設電容式光隔電路。
4.根據權利要求2所述的微機型繼電保護測試儀，其特征在于，所述電壓型放大器包括有IGBT放大模塊，信號調理電路包括有D/A轉換器。
5.根據權利要求2所述的微機型繼電保護測試儀，其特征在于，電流型放大器和電流輸入信號之間設電容式光隔電路。
6.根據權利要求2所述的微機型繼電保護測試儀，其特征在于，所述電流型放大器包括有IGBT放大模塊，信號調理電路包括有D/A轉換器。
專利摘要本實用新型涉及一種微機型繼電保護測試裝置。包括中央處理單元及和中央處理單元連接的通訊單元、開關量單元和D/A轉換單元，D/A轉換單元通過信號調整單元、功率放大單元連接繼電保護裝置。本實用新型提供了一種體積小、攜帶方便的微機型繼電保護測試儀。
文檔編號G01R31/00GK202221449SQ201120229510
公開日2012年5月16日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者高榮慶 申請人:揚州市雙寶電力設備有限公司