CN102435799B

CN102435799B - 一种精密大电流的发生装置

Info

Publication number: CN102435799B
Application number: CN201110094199.5A
Authority: CN
Inventors: 陈卫; 胡志琳; 李治兵
Original assignee: BEIJING PONOVO POWER Co Ltd
Current assignee: BEIJING PONOVO POWER Co Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: CN102435799A

Abstract

本发明涉及一种精密大电流的发生装置及其发生方法。该装置由可调电源、DC高能储能单元、功率放大单元、负载电压采集单元、中心处理单元、D/A转换器、A/D转换器、USB接口、开关量输入/输出接口、LCD显示屏和输入设备构成，体积小、稳定性高。基于该装置的方法采用恒压限流、储能供电、恒流输出的方式提供精密大电流，具有输出功率大、波形失真小等特点。

Description

一种精密大电流的发生装置

技术领域

本发明属于电力系统测试技术领域，特别涉及一种精密大电流的发生装置及其发生方法。

背景技术

随着我国电力工业的迅猛发展，110KV及以上高电压大型互感器在电网中运行的数量越来越多，这些互感器不可避免地会受到短路事故的威胁。当发生短路故障时，绕组中将流过几十倍到上百倍的短路电流。在短路电流的作用下，一方面产生巨大的电动力，使绕组发生变形，甚至将器身和互感器损坏；另一方面，强大的短路电流会造成绕组过热而烧坏绝缘。因此互感器必须具有足够的动稳定及热稳定性能，以保证互感器安全运行。

为了确保互感器在电力系统中能够安全稳定的运行，必须对其进行动、热稳定性测试。国标GB 1208-2006《电流互感器》规定：在二次绕组短路的情况下，电流互感器能承受其电磁力的作用而无电气或机械损伤的最大一次电流峰值称为额定动稳定电流。

目前大多数生产中用于互感器的动稳测试，一般是通过人工手动调压的方式给定被测电流互感器的试验电流，然后人为采用万用表测量该电流互感器的次级电压，这样一方面会造成过大的人为误差，难以保证高精度的测试结果，也给试验测试人员带来一些安全隐患；另一方面对于投入运行后的互感器缺乏有效现场动稳测试手段，其瓶颈主要在于大电流发生的方法和装置。

而且随着国内对互感器动稳校验的需求越来越多，不仅要求此类电源的输出电流能够在几安至几千安的大范围内连续可调，而且还要按照国家标准输出给定波形的大电流，同时保证输出电流的高精度、高稳定度；以及为了满足现场测试的需求，保证此类电源体积小、重量轻、可靠性高。然而目前还没有满足上述全部要求的大电流发生的装置和方法。

发明内容

(一)技术问题

本发明解决了继电保护及电力自动化设备CT回路动稳定性测试问题。

(二)技术方案

本发明公开了一种精密大电流的发生装置，所述装置包括一个可调电源、一个DC高能储能单元、一个功率放大单元、一个负载电压采集单元、一个中心处理单元、二个D/A转换器、二个A/D转换器、一个USB接口、一个开关量输入/输出接口、LCD显示屏和输入设备，所述可调电源、所述DC高能储能单元和所述功率放大单元依次相连，所述中心处理单元分别通过第一所述D/A转换器和第二所述D/A转换器与所述可调电源和所述功率放大单元相连，所述功率放大单元还通过第一所述A/D转换器与所述中心处理单元相连，所述负载电压采集单元并联于所述功率放大单元的输出端，同时所述负载电压采集单元通过第二所述A/D转换器与所述中心处理单元相连，所述中心处理单元还分别与所述USB接口、所述开关量输入/输出接口、所述LCD显示屏和所述输入设备相连，

所述可调电源，用于连接普通工频交流电源，并在所述中心处理单元发出的电压信号的控制下，对所述DC高能储能单元进行充电，

所述DC高能储能单元，用于向所述功率放大单元供电，

所述功率放大单元，用于将所述中心处理单元发出的经过数模转换的正弦半波电流控制信号进行放大，向负载发出大电流，并通过所述第一A/D转换器将所述大电流模数转换成大电流值后发送至所述中心处理单元，所述大电流值通过所述LCD显示屏被显示，

所述负载电压采集单元，用于采集负载电压，并将所述负载电压经所述第二A/D转换器模数转换成负载电压值后发送至所述中心处理单元，所述负载电压值通过所述LCD显示屏被显示，

所述中心处理单元，用于通过所述第一D/A转换器数模转换后，向所述可调电源发出控制电压信号；还用于通过所述第二D/A转换器数模转换后，向所述功率放大单元发送正弦半波电流控制信号，

所述USB接口，用于输出测试结果，或者与PC相连，实现远程控制，

所述开关量输入/输出接口，用于接收开入量，及输出开出量，

所述输入设备，用于测试参数设置。

进一步，所述DC高能储能单元为超级电容。

进一步，所述中心处理单元为DSP、MCU或单片机。

进一步，所述输入设备为键盘、旋转编码器之一或其组合。

本发明还公开了一种精密大电流的发生方法，所述方法包括以下步骤：

第一步，设定控制电压值和测试电流值；

第二步，将所述控制电压值数模转换成控制电压信号后发送至所述可调电源，以及基于所述测试电流值，计算出所述测试电流值对应的正弦半波电流值，并将所述正弦半波电流值数模转换成正弦半波电流控制信号后发送至功率放大单元；

第三步，所述可调电源基于所述控制电压信号，对DC高能储能单元进行充电；

第四步，所述DC高能储能单元向所述功率放大单元供电；

第五步，所述功率放大单元放大所述正弦半波电流控制信号，输出所述测试电流值对应的大电流。

(三)有益效果

本发明提供的一种新型的精密大电流的发生装置及其方法，特别适用于继电保护及电力自动化设备CT回路的动稳定性测试，通过本发明方法发生的大电流功率大、波形失真小，而本发明装置的特点在于体积小、重量轻，使用220/5KVA的实验室电源即可进行实验，并且通过LCD显示屏和输入设备实现灵活地测试操作，还可用USB口连接PC机，输出给定波形、远程控制测试的全过程、输出测试报告等。

附图说明

图1为一种精密大电流的发生装置的原理结构图。

图2为一种精密大电流的发生方法的流程图。

具体实施方式

本发明的精密大电流的发生装置及其发生方法，结合附图和实施例详细说明如下。

如图1所示，本发明公开的一种精密大电流的发生装置101包括一个可调电源102、一个DC高能储能单元103、一个功率放大单元104、一个负载电压采集单元105、一个中心处理单元106、二个D/A转换器107、二个A/D转换器108、一个USB接口109、一个开关量输入/输出接口110、LCD显示屏111和输入设备112，可调电源102、DC高能储能单元103以及功率放大单元104依次相连，中心处理单元106分别通过第一、第二D/A转换器107与可调电源102和功率放大单元104相连，功率放大单元104还通过第一个A/D转换器108与中心处理单元106相连，负载电压采集单元105并联于功率放大单元104的输出端，同时负载电压采集单元105通过第二个A/D转换器108与中心处理单元106相连，中心处理单元106还分别与USB接口109、开关量输入/输出接口110、 LCD显示屏111和输入设备112相连，

可调电源102，用于连接普通工频交流电源(50/60HZ)，并在中心处理单元106发出的电压信号的控制下，对DC高能储能单元103进行充电，可调电源102工作于恒压限流的模式下，使得动稳试验时DC高能储能单元103在短时间内输出满足测试要求的直流电流，此外可调电源102还用作本装置101其它单元或装置的电源，

DC高能储能单元103，用于为功率放大单元104供电，DC高能储能单元103为超级电容，或者为多个大电容的并联组合，

功率放大单元104，用于将中心处理单元106发出的经过数模转换的正弦半波电流控制信号进行放大，向该功率放大单元104输出端连接的负载发出大电流，功率放大单元104工作于恒流模式下，并通过第一个A/D转换器108将该大电流模数转换成大电流值后发送至中心处理单元106，随后，该大电流值通过LCD显示屏111被显示，功率放大单元104可产生高达160KW的输出功率，A/D转换器108为16位高精度模数转换器，

负载电压采集单元105，用于采集负载电压，并将采集的负载电压经第二个A/D转换器108模数转换成负载电压值后发送至中心处理单元106，随后，该负载电压值通过LCD显示屏111被显示，A/D转换器108为16位高精度模数转换器，

中心处理单元106，用于通过第一个D/A转换器107数模转换后，向可调电源102发出控制电压信号；还用于通过第二个D/A转换器107数模转换后，向功率放大单元104发送正弦半波电流控制信号，中心处理单元为DSP、单片机或MCU，D/A转换器107为16位高精度数模转换器，

USB接口109，用于输出测试结果，或与PC相连，实现远程控制，输出单个方波或其它设定的任意波型，

开关量输入/输出接口110，连接开关量装置，如继电器，用于接收开入量，及输出开出量，

输入设备112，用于测试参数设置，例如与本装置101相连的负载所需的测试电流值，以及可调电源102的控制电压值等，输入设备112为键盘、旋转编码器之一或其组合，也可为其它类型的输入设备。

如图2所示，本发明还公开了一种精密大电流的发生方法，该方法主要基于上述装置101来实现大电流的输出，具体的实现步骤如下：

步骤1，设定控制电压值和测试电流值；

步骤2，将该控制电压值数模转换成控制电压信号后发送至可调电源，以及基于该测试电流值，计算出该测试电流值对应的正弦半波电流值，再将该正弦半波电流值数模转换成正弦半波电流控制信号后发送至功率放大单元；

步骤3，该可调电源基于该控制电压信号，对DC高能储能单元进行充电；

步骤4，该DC高能储能单元向该功率放大单元供电；

步骤5，该功率放大单元放大该正弦半波电流控制信号，输出该测试电流值对应的大电流。

下面对本发明的精密大电流的发生装置101的工作过程进行简单介绍。

一、通过输入设备112设置控制电压值和测试电流值；

二、该控制电压值被中心处理单元106发送至第一个D/A转换器107，该第一个D/A转换器107将该控制电压值数模转换成控制电压信号，并将该控制电压信号传送至可调电源102，同时，中心处理单元106利用正弦半波的产生方法，如查表，将该测试电流值处理为正弦半波电流值，并将得到的正弦半波电流值发送至第二个D/A转换器107，第二个D/A转换器107将该正弦半波值数模转换成正弦半波电流控制信号，并把该正弦半波电流控制信号发送至功率放大单元104；

三、与普通工频交流电源相连的可调电源102基于该控制电压信号，工作于恒压限流模式下，对DC高能储能单元103进行充电；

四、DC高能储能单元103向功率放大单元104供电；

五、功率放大单元104放大该正弦半波电流控制信号，从而向与其连接的负载发出该测试电流值对应的大电流，同时，将产生的该大电流信号通过第一个A/D转换器108模数转换成大电流值后发送至中心处理单元106，中心处理单元106通过LCD显示屏111将该大电流值显示；

六、负载电压采集单元105采集负载电压，并将采集到的该负载电压发送至第二个A/D转换器108，该第二个A/D转换器108将该负载电压模数转换成负载电压值，并将该负载电压值发送至中心处理单元106，中心处理单元106通过LCD显示屏111将该负载电压值显示。

本发明公开的一种精密大电流的发生装置及其发生方法特别适用于GB1208-2006《电流互感器》以及GB7261-2008《继电保护和安全自动装置基本试验方法》标准中关于继电保护及电力自动化设备CT回路250倍额定电流动稳定性试验的要求，测试电流的幅值范围达到0至2121A，电流互感器作为负载，与功率放大单元的输出端相连，通过上述过程可实现对电流互感器回路的动稳定性测试，通过LCD显示屏可显示实际输出电流、电压幅值(即大电流值和负载电压值)的数字和波形，通过USB接口可导出测试报告，与PC相连时，利用PC机可以实现对电流互感器测试装置输出的控制，输出电流波形、幅值、持续时间的设置和控制，还可以编辑任意波形，并可控制该装置高精度输出任意指定的电流波形。

本发明还可通过加入EMC滤波器和PFC来提高装置的抗干扰性能。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种精密大电流的发生装置，其特征在于，所述装置包括一个可调电源、一个DC高能储能单元、一个功率放大单元、一个负载电压采集单元、一个中心处理单元、二个D/A转换器、二个A/D转换器、一个USB接口、一个开关量输入/输出接口、LCD显示屏和输入设备，所述可调电源、所述DC高能储能单元和所述功率放大单元依次相连，所述中心处理单元分别通过第一所述D/A转换器和第二所述D/A转换器与所述可调电源和所述功率放大单元相连，所述功率放大单元还通过第一所述A/D转换器与所述中心处理单元相连，所述负载电压采集单元并联于所述功率放大单元的输出端，同时所述负载电压采集单元通过第二所述A/D转换器与所述中心处理单元相连，所述中心处理单元还分别与所述USB接口、所述开关量输入/输出接口、所述LCD显示屏和所述输入设备相连，

所述DC高能储能单元，用于向所述功率放大单元供电，

所述输入设备，用于测试参数设置。

2.根据权利要求1所述的精密大电流的发生装置，其特征在于，所述DC高能储能单元为超级电容。

3.根据权利要求1或2所述的精密大电流的发生装置，其特征在于，所述中心处理单元为DSP、MCU或单片机。

4.根据权利要求3所述的精密大电流的发生装置，其特征在于，所述输入设备为键盘、旋转编码器之一或其组合。

5.根据权利要求1所述的精密大电流的发生装置，其特征在于，所述输入设备为键盘、旋转编码器之一或其组合。