CN102944862A - 便携式直流大电流调试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式直流大电流调试装置，包括用于产生设定电流值的恒流源模块、用于采样并计算控制的微处理器，以及用于输出数据的液晶屏、键盘和打印机，所述液晶屏、键盘和打印机分别与所述微处理器的输出端相连，所述微处理器的输出端连接有用于电气上隔离的控制调节模块，所述控制调节模块输出端与所述恒流源模块输入端连接，所述恒流源模块输出端连接有电流传感器，电流传感器的输出端与所述微处理器连接。本发明能够满足现场对特高压直流站的直流电流互感器额定电流试验要求，可输出额定输出电流值，满足所需的精度要求，提高现场试验的工作效率。

Description

便携式直流大电流调试装置

技术领域

本发明涉及一种对超高压直流电流互感器进行现场校验的装置；尤其涉及一种适用于直流特高压一次额定电流为3000A—3250A的直流CT的精度及线性度测试用的便携式直流大电流调试装置。

背景技术

国家电网“十一五”规划建设，我国高压直流输电工程陆续开建。高压直流输电工程的建设为进一步落实国家能源战略，实现国家电网西电东送总体规划目标，促进资源优化配置。

随着高压直流输电工程建设的快速发展，其相应的电气实验检修技术与设备也应配套完善，如直流换流站直流CT测量准确度要求达到0.5级甚至0.2级，因此现场对直流电流电CT的误差检验应为0.5级，标准器的配置应为0.1级。为了开展直流换流站电流电压传感器的现场校验，需研究现场校验用电压源和电流源、适用于现场校验用的标准装置类型和结构、测量线路及高电压大电流计量标准装置。

目前，用于直流空气开关测试的直流大电流发生装置的最大输出电流一般在500A，开口电压小于5V。在现场需要较长电流测试线时，由于开口电压的限制，其输出电流往往无法达到额定输出电流值。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷和不足，提供一种能够满足现场对特高压直流站的直流电流互感器额定电流试验要求的便携式直流大电流调试装置。

为实现上述目的，本发明设计的便携式直流大电流调试装置，包括用于产生设定电流值的恒流源模块、用于采样并计算控制的微处理器，以及用于输出数据的液晶屏、键盘和打印机，所述液晶屏、键盘和打印机分别与所述微处理器的输出端相连，所述微处理器的输出端连接有用于电气上隔离的控制调节模块，所述控制调节模块输出端与所述恒流源模块输入端连接，所述恒流源模块输出端连接有电流传感器，电流传感器的输出端与所述微处理器连接。

上述恒流源模块包括多个恒流源电路，每个恒流源电路包括桥式整流电路、开关管、高频大电流变压器、滤波电路、分流器、脉宽调制控制回路和温控开关，所述桥式整流电路的输入端与220V市电连接，所述桥式整流电路的输出端与所述开关管连接，所述开关管的输入端连接有脉宽调制控制回路，所述脉宽调制控制回路的输入端与温控开关连接，温控开关与微处理器的D/A输出端连接，所述开关管的输出端与所述高频大电流变压器的输入端连接，所述高频大电流变压器的输出端与滤波电路连接，所述滤波电路的输出端与分流器连接，所述分流器的输出端与连接有脉宽调制控制回路的输入端连接构成反馈回路，所述恒流源电路的输出端由分流器的输出端引出。

上述恒流源模块由多个恒流源电路由多个0－150A的恒流源电路并联组成，多个恒流源电路通过铜排硬连接将输出端引出。

上述电流传感器穿芯通过恒流源模块输出端的正极，电流传感器的信号端通过引线接入微处理器进行模数转换并计算并控制调节恒流源模块输出电流大小。

上述控制调节电路由高速隔离光耦和线性隔离光耦组成，将微处理器与恒流源电路在电气上隔离开。

上述键盘上设有设置恒流源电路的输出直流值大小的按键，以及设有控制输出直流电流开断的按键；所述操作键盘上还设有实现对被试设备性能测试和控制的选择按键，以及控制打印机打印输出出测试数据的按键。

本发明具有下列优点和积极效果：

1、本发明满足开口电压为10V的前提下输出电流值最大可以达到1500A，在输出1000A电流的情况下持续长时间工作；

2、本发明具有自动保护、自动放电功能，确保设备安全可靠运行；

3、本发明采用集成回路电阻测试功能，可以测试接触点的电阻值判断是否接触良好，具备现场输电线直流融冰功能；

4、本发明装置的输出设备具备友好的交互界面，操作简单，从而加强现场试验的规范性，提高现场试验的工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构方框图；

图2是本发明恒流源电路的原理框图；

图3是本发明恒流源电路输出采样原理图；

图中：1、恒流源模块；1.1、桥式整流电路；1.2、开关管；1.3、高频大电流变压器；1.4、滤波电路；1.5、分流器；1.6、脉宽调制控制回路；2、电流传感器；3、控制调节模块；4、打印机；5、液晶屏；6、键盘；7、微处理器；7.1、D/A输出端；8、220V市电。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示的便携式直流大电流调试装置,

便携式直流大电流调试装置，包括用于产生设定电流值的恒流源模块1、用于采样并计算控制的微处理器7，以及用于输出数据的液晶屏5、键盘6和打印机4，液晶屏5、键盘6和打印机4分别与微处理器7的输出端相连，微处理器7的输出端连接有用于电气上隔离的控制调节模块3，控制调节模块3输出端与恒流源模块1输入端连接，恒流源模块1输出端连接有电流传感器2，电流传感器2的输出端与微处理器7连接。

恒流源模块1由多个恒流源电路由多个0－150A的恒流源电路并联组成，多个恒流源电路通过铜排硬连接将输出端引出。每个恒流源电路包括桥式整流电路1.1、开关管1.2、高频大电流变压器1.3、滤波电路1.4、分流器1.5、脉宽调制控制回路1.6和温控开关1.7，桥式整流电路1.1的输入端与220V市电8连接，桥式整流电路1.1的输出端与开关管1.2连接，开关管1.2的输入端连接有脉宽调制控制回路1.6，脉宽调制控制回路1.6的输入端与温控开关1.7连接，温控开关1.7与微处理器7的D/A输出端7.1连接，开关管1.2的输出端与高频大电流变压器1.3的输入端连接，高频大电流变压器1.3的输出端与滤波电路1.4连接，滤波电路1.4的输出端与分流器1.5连接，分流器1.5的输出端与连接有脉宽调制控制回路1.6的输入端连接构成反馈回路，恒流源电路的输出端由分流器1.5的输出端引出。

电流传感器2穿芯通过恒流源模块1输出端的正极，电流传感器2的信号端通过引线接入微处理器7进行模数转换并计算并控制调节恒流源模块1输出电流大小。控制调节电路3由高速隔离光耦和线性隔离光耦组成，将微处理器7与恒流源电路1在电气上隔离开。键盘6上设有设置恒流源电路1的输出直流值大小的按键，以及设有控制输出直流电流开断的按键；操作键盘6上还设有实现对被试设备性能测试和控制的选择按键，以及控制打印机4打印输出出测试数据的按键。

本发明各个模块在整个装置中作用如下：

恒流源模块1内部有10个150A恒流源电路并联之后通过外部铜排连接，输出的开口电压为10V，可最大输出1500A直流。

电流传感器2的将采集的恒流源模块1输出反馈到微处理器7，通过微处理器7的采样计算来确定是否需要调节恒流源电路1实现输出电流的闭环控制。电流传感器2由一个量程200A的电流传感器和一个1500A的电流传感器组成。可以提高电流值的测量精度。

控制调节电路3由高速隔离光耦和线性隔离光耦组成，将微处理器3与恒流源电路1在电气上隔离开。

微处理器7采用C8051f020。C8051F系列单片机是集成的混合信号片上系统SOCSystem on chip，具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器。除了具有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。C8051F系列单片机的功能部件包括：可编程增益放大器，ADC，DAC，可编程计数器/定时器，阵列PCA定时器，数字I/O端口，电源监视器，看门狗定时器WDT和时钟振荡器等。所有器件都有内置的FLASH存储器和256字节的内部RAM，有些器件还可以访问外部数据存储器RAM即XRAM。C8051F系列单片机是真正能独立工作的片上系统SOC，CPU有效地管理模拟和数字外设可以关闭单个或全部外设以节省功，FLASH存储器还具有在系线重新编程的能力，既可用作程序存储器又可用作于非易失性数据存储，应用程序可以使用MOVC和MOVX指令对FLASH进行读或改写。

打印机4、液晶屏5、键盘6与微处理器3连接，实现设备的各种输出显示及其相应功能。

本发明的工作原理如下：

恒流源电路的工作原理如图2所示，通过控制脉宽调制控制回路1.6输出频率，控制开关管1.2的开通和关断，以输出高频率电流至高频大电流变压器1.3降压，降压后经过滤波电路1.4滤波，滤除后的电压经过分流器1.5取样和输出。

本发明采用模拟控制作为反馈控制，并采用用误差放大器来减小输出电压与参考电压的误差，反馈控制芯片采用TL494，设计为恒压恒流双闭环控制系统，两个闭环共用一个脉宽调制控制回路1.6实时处理，实现恒压调节和恒流调节功能。TL494的两个误差放大器，一个用于电压稳定控制，一个用于电流限制，TL494用作电压反馈和电流反馈的放大器被设计成“或”的关系。分流器1.5为电流采样电阻，采用200A/75mV标准采样电阻，输出电压大小的调节，用改变电压反馈取样电阻的分压比实现，电流限制调节采用同样方法。

本发明恒流源电路通过检验电路中的温控开关1.7通断实现过热保护，温控开关1.7处于常通状态，一旦温度过热，超过额定值，温控开关1.7开关会断开，通断的信号会反馈到控制电路中，达到过热保护的作用。

微处理器7通过控制调节模块3实现对恒流源模块1的控制。恒流源模块1通过电流传感器2将恒流源模块1输出的电流采样后送微处理器7，微处理器7通过模数转换、计算后判断是否对恒流源模块1进行调节控制。

微处理器7与液晶屏5、打印机4、键盘6相连。通过操作键盘6控制装置工作，液晶屏5用来显示输出电流值以及相关信息，打印机4完成数据的打印输出。液晶屏5采用友好的交互界面，通过键盘6上的按键调节输出电流大小，最大可以输出高达1500A的直流电流。本发明输出电流具有自动检测跟踪调节功能，电流稳定性可以达到0.5%精度。

Claims (6)

1.一种便携式直流大电流调试装置，包括用于产生设定电流值的恒流源模块（1）、用于采样并计算控制的微处理器（7），以及用于输出数据的液晶屏（5）、键盘（6）和打印机（4），所述液晶屏（5）、键盘（6）和打印机（4）分别与所述微处理器（7）的输出端相连，其特征在于：所述微处理器（7）的输出端连接有用于电气上隔离的控制调节模块（3），所述控制调节模块（3）输出端与所述恒流源模块（1）输入端连接，所述恒流源模块（1）输出端连接有电流传感器（2），电流传感器（2）的输出端与所述微处理器（7）连接。

2.根据权利要求1所述的便携式直流大电流调试装置，其特征在于：所述恒流源模块（1）包括多个恒流源电路，每个恒流源电路包括桥式整流电路（1.1）、开关管（1.2）、高频大电流变压器（1.3）、滤波电路（1.4）、分流器（1.5）、脉宽调制控制回路（1.6）和温控开关（1.7），所述桥式整流电路（1.1）的输入端与220V市电（8）连接，所述桥式整流电路（1.1）的输出端与所述开关管（1.2）连接，所述开关管（1.2）的输入端连接脉宽调制控制回路（1.6），所述脉宽调制控制回路（1.6）的输入端与温控开关（1.7）连接，温控开关（1.7）与微处理器（7）的D/A输出端（7.1）连接，所述开关管（1.2）的输出端与所述高频大电流变压器（1.3）的输入端连接，所述高频大电流变压器（1.3）的输出端与滤波电路（1.4）连接，所述滤波电路（1.4）的输出端与分流器（1.5）连接，所述分流器（1.5）的输出端与连接有脉宽调制控制回路（1.6）的输入端连接构成反馈回路，所述恒流源电路的输出端由分流器（1.5）的输出端引出。

3.根据权利要求2所述的便携式直流大电流调试装置，其特征在于：所述恒流源模块（1）由多个恒流源电路由多个0－150A的恒流源电路并联组成，多个恒流源电路通过铜排硬连接将输出端引出。

4.根据权利要求1所述的便携式直流大电流调试装置，其特征在于：所述电流传感器（2）穿芯通过恒流源模块（1）输出端的正极，电流传感器（2）的信号端通过引线接入微处理器（7）进行模数转换并计算并控制调节恒流源模块（1）输出电流大小。

5.根据权利要求1所述的便携式直流大电流调试装置，其特征在于：所述控制调节电路（3）由高速隔离光耦和线性隔离光耦组成，将微处理器（7）与恒流源电路（1）在电气上隔离开。

6.根据权利要求1所述的便携式直流大电流调试装置，其特征在于：所述键盘（6）上设有设置恒流源电路（1）的输出直流值大小的按键，以及设有控制输出直流电流开断的按键；所述操作键盘（6）上还设有实现对被试设备性能测试和控制的选择按键，以及控制打印机（4）打印输出出测试数据的按键。

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