CN104215913A - 直流电源模拟接地测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力用直流接地测试装置，具体为直流电源模拟接地测试仪。解决目前市场上没有专用的直流电源模拟接地测试装置的问题。该测试仪包括盒体，盒体内有测试电路，测试电路包括型号为 stc12c5a60s2的单片机、控制电路和电阻切换电路，单片机的输入端子连接开关组Z1-Z9，所述控制电路包括七个控制支路，每个控制支路包括一个三极管、一个继电器，三极管的发射极接地，各控制支路中的三极管的基极分别与单片机的输出端子相连；电阻切换电路包括六个相互并联的电阻支路，每一电阻支路由电阻和继电器的常开触点串联而成。本发明结构设计新颖、独特，是现场作业人员进行电力用直流源模拟接地测试的得力助手。

Description

直流电源模拟接地测试仪

技术领域

本发明涉及电力用直流接地测试装置，具体为直流电源模拟接地测试仪。

背景技术

电力直流电源系统主要用于电力系统中的发电厂、水电站和各类变电站，用于断路器分合闸及向二次回路中的仪器、仪表、继电保护、事故照明和不可断电装置等负载提供工作直流电源，它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行，随着电力系统自动化、计算机控制和电力电子技术的发展及实际现场运行和维护的需要，对直流电源系统安全性的要求也相应提高。而且，由于现场情况复杂，直流用电设备较多，电力直流电源接地的情况时有发生。为了保障设备的正常运行，需要定期对直流电源系统进行模拟接地测试来保障其功能正常。当前的模拟接地测试只是简单的将固定阻值的电阻接入直流电源系统正负极和大地之间，不能调整电阻大小，试验人员手工对地后不能直观的显示对地电压，不仅效率低、测试不完整而且存在安全隐患。目前市场上还没有专用的直流电源模拟接地测试仪。

发明内容

本发明解决目前市场上没有专用的直流电源模拟接地测试装置的问题，提供一种便携式直流电源模拟接地测试仪。

本发明是采用如下技术方案实现的：直流电源模拟接地测试仪，包括盒体，盒体内有测试电路，测试电路包括型号为 stc12c5a60s2的单片机、控制电路和电阻切换电路，单片机的1－9号信号输入端子分别经过一个手动开关与供电电源相连，九个手动开关形成开关组Z1-Z9，开关组Z1-Z9置于盒体的面板上，单片机的22－28号输出端子与控制电路相连，所述控制电路包括七个控制支路，每个控制支路包括一个三极管，三极管的集电极经一个继电器与供电电源相连，三极管的发射极接地，各控制支路中的三极管的基极分别与单片机的22－28号输出端子相连；电阻切换电路包括六个相互并联的电阻支路，各电阻支路中的电阻阻值不同，其中第一电阻支路由第一控制支路中的继电器的常开触点K11与第一电阻R1串联而成，第二电阻支路由第二控制支路中的继电器的常开触点K21与第二电阻R2串联而成，第三电阻支路由第三控制支路中的继电器的常开触点K31与第三电阻R3串联而成，第四电阻支路由第四控制支路中的继电器的常开触点K41与第四电阻R4串联而成，第五电阻支路由第五控制支路中的继电器的常开触点K51与第五电阻R5串联而成，第六电阻支路由第六控制支路中的继电器的常开触点K61与第六电阻R6、第七电阻R7串联并在第七电阻R7的两端并联第七控制支路中的继电器的常开触点K71而成；任一电阻支路的一端与第一限流电阻Ra相连，第一限流电阻Ra的另一端连接两根引出盒体外的导线，其中一根导线连接测试线夹，另一根导线连接正表笔端，第一限流电阻Ra的另一端还与型号为AD8275的电压转换芯片的输入相连；任一电阻支路的另一端与第二限流电阻Rb相连，第二限流电阻Rb的另一端连接两根引出盒体外的导线，其中一根导线连接接地线夹，另一根导线连接负表笔端，第二限流电阻Rb的另一端还与型号为AD8275的电压转换芯片的输入相连；型号为AD8275的电压转换芯片的输出与单片机的38和39端子相连；单片机的14端子与地之间连接有工作LED，单片机的21端子与地之间连接有报警LED。

该测试仪使用时需配备一台万用表，将万用表档位选择开关旋转到直流电压档。将盒体面板上的开关组中的一个或几个手动开关按下，开关组中不同手动开关的组合，对应单片机的22－28号输出端子的其中一个端子或几个为高电平（当然单片机完成此过程需相应的软件支持，该软件编制是所属领域的常规技术或者是所属领域技术人员容易实现的），使相应的控制支路中的三极管导通、继电器带电，对应的电阻支路中的常开触点闭合，实现不同电阻组合的切入或切换。接地线夹夹到“大地”上，测试线夹夹到直流系统的正极或负极上，正表笔端和负表笔端直接插入万用表的电压测量孔和公共端COM孔。借助万用表的电压指示及盒体面板上的手动开关的组合可直观的显示直流系统正极或负极在不同电阻下对地的电压，极大的方便了测试人员观测。第一限流电阻Ra和第二限流电阻Rb起到输入保护作用。

工作时引起母线对地电压波动值应在一定的范围，一般情况不应超过23V(母线电压的10%)。单片机在相应软件的支持下，通过电压转换芯片采集不同电阻下对地的电压（即万用表上显示的电压），当电压波动超过许可值时，单片机的21端子会驱动报警LED闪动，实现报警。单片机实现上述过程的软件流程为：1、上电。2、CPU自检正常后点亮工作指示灯。3、初始化寄存器和中断向量。4、检测z1-z9按键有无按下，没有则循环监测按键。5、有按键按下则转至 相应的键处理程序。闭合相应的继电器，组合出对应的阻值。6、有按键按下则打开定时器和AD采样中断。7、读取记录最大、最小电压值。8、在定时到后判断最大最小值差是否超标，超标则报警LED灯点亮，并进入下一个定时循环。附图5－8进一步给出了该软件的主程序和子程序的流程图。可以看出，所述的软件是常规的选择，或者是所属领域的技术人员容易实现的。

本发明给出了直流电源模拟接地测试仪，添补了现有技术的空白，规范了接地测试的过程。切换模拟接地电阻直观方便，现场测试人员可以在万用表上直观的读出对地电压，同时还具有报警功能，为观测直流母线对地电压波动提供了了极大的方便。本发明结构设计新颖、独特，是现场作业人员进行电力用直流源模拟接地测试的得力助手。

附图说明

图1为本发明测试电路中的单片机及电阻切换电路的原理图；

图2为本发明测试电路中的控制电路的原理图；

图3为本发明测试电路的电源电路原理图；

图4为本发明使用接线图；

图5为主程序流程图；

图6为定时到子程序流程图；

图7为键处理子程序流程图；

图8为AD中断子程序流程图。

图中：1－测试线夹，2－正表笔端，3－接地线夹，4－负表笔端。

具体实施方式

直流电源模拟接地测试仪，包括盒体，盒体内有测试电路，测试电路包括型号为 stc12c5a60s2的单片机、控制电路和电阻切换电路，单片机的1－9号信号输入端子分别经过一个手动开关与供电电源相连，九个手动开关形成开关组Z1-Z9，开关组Z1-Z9置于盒体的面板上，单片机的22－28号输出端子与控制电路相连，所述控制电路包括七个控制支路，每个控制支路包括一个三极管，三极管的集电极经一个继电器与供电电源相连，三极管的发射极接地，各控制支路中的三极管的基极分别与单片机的22－28号输出端子相连；电阻切换电路包括六个相互并联的电阻支路，各电阻支路中的电阻阻值不同，其中第一电阻支路由第一控制支路中的继电器的常开触点K11与第一电阻R1串联而成，第二电阻支路由第二控制支路中的继电器的常开触点K21与第二电阻R2串联而成，第三电阻支路由第三控制支路中的继电器的常开触点K31与第三电阻R3串联而成，第四电阻支路由第四控制支路中的继电器的常开触点K41与第四电阻R4串联而成，第五电阻支路由第五控制支路中的继电器的常开触点K51与第五电阻R5串联而成，第六电阻支路由第六控制支路中的继电器的常开触点K61与第六电阻R6、第七电阻R7串联并在第七电阻R7的两端并联第七控制支路中的继电器的常开触点K71而成；任一电阻支路的一端与第一限流电阻Ra相连，第一限流电阻Ra的另一端连接两根引出盒体外的导线，其中一根导线连接测试线夹1，另一根导线连接正表笔端2，第一限流电阻Ra的另一端还与型号为AD8275的电压转换芯片的输入相连；任一电阻支路的另一端与第二限流电阻Rb相连，第二限流电阻Rb的另一端连接两根引出盒体外的导线，其中一根导线连接接地线夹3，另一根导线连接负表笔端4，第二限流电阻Rb的另一端还与型号为AD8275的电压转换芯片的输入相连；型号为AD8275的电压转换芯片的输出与单片机的38和39端子相连；单片机的14端子与地之间连接有工作LED，单片机的21端子与地之间连接有报警LED。所述的工作LED和报警LED置于盒体面板上，以便观察。

电阻切换电路被7个继电器控制7个电阻的串并联，单片机根据开关组z1-z9的输入,计算后相应控制输出高电平让不同的继电器动作，实现最终组合电阻值。其中第七控制支路中的继电器的常开触点K71用于电阻值的微调。

单片机选择40脚的STC单片机系列，内部具有时钟电路，IO口具有足够的驱动能力驱动继电器，外围电路简单。

在测试端和接地端分别串接Ra、Rb电阻，起到输入保护作用。

电阻R1-R7可以根据需要测试时精度要求选择。一般选择：R1=5K、R2=15K、R3=20K、R4=30K、R5=50K、R6=100K、R7=50K 可以满足110-220KV直流系统测试用电阻。

AD电压转换芯片采集电压，并且连续监视电压的波动，当电压波动大于23V时，发出报警信号，报警LED点亮。

整机使用9V叠层电池通过电源开关供电，DC-DC电源变换电路输出5V供单片机和继电器,开关组长时间没有转动时系统自动进入深度休眠状态。

Claims (2)

1.一种直流电源模拟接地测试仪，其特征在于：包括盒体，盒体内有测试电路，测试电路包括型号为 stc12c5a60s2的单片机、控制电路和电阻切换电路，单片机的1－9号信号输入端子分别经过一个手动开关与供电电源相连，九个手动开关形成开关组（Z1-Z9），开关组（Z1-Z9）置于盒体的面板上，单片机的22－28号输出端子与控制电路相连，所述控制电路包括七个控制支路，每个控制支路包括一个三极管，三极管的集电极经一个继电器与供电电源相连，三极管的发射极接地，各控制支路中的三极管的基极分别与单片机的22－28号输出端子相连；电阻切换电路包括六个相互并联的电阻支路，各电阻支路中的电阻阻值不同，其中第一电阻支路由第一控制支路中的继电器的常开触点（K11）与第一电阻（R1）串联而成，第二电阻支路由第二控制支路中的继电器的常开触点（K21）与第二电阻（R2）串联而成，第三电阻支路由第三控制支路中的继电器的常开触点（K31）与第三电阻（R3）串联而成，第四电阻支路由第四控制支路中的继电器的常开触点（K41）与第四电阻（R4）串联而成，第五电阻支路由第五控制支路中的继电器的常开触点（K51）与第五电阻（R5）串联而成，第六电阻支路由第六控制支路中的继电器的常开触点（K61）与第六电阻（R6）、第七电阻（R7）串联并在第七电阻（R7）的两端并联第七控制支路中的继电器的常开触点（K71）而成；任一电阻支路的一端与第一限流电阻（Ra）相连，第一限流电阻（Ra）的另一端连接两根引出盒体外的导线，其中一根导线连接测试线夹（1），另一根导线连接正表笔端（2），第一限流电阻（Ra）的另一端还与型号为AD8275的电压转换芯片的输入相连；任一电阻支路的另一端与第二限流电阻（Rb）相连，第二限流电阻（Rb）的另一端连接两根引出盒体外的导线，其中一根导线连接接地线夹（3），另一根导线连接负表笔端（4），第二限流电阻（Rb）的另一端还与型号为AD8275的电压转换芯片的输入相连；型号为AD8275的电压转换芯片的输出与单片机的38和39端子相连；单片机的14端子与地之间连接有工作LED，单片机的21端子与地之间连接有报警LED。

2.根据权利要求1所述的直流电源模拟接地测试仪，其特征在于：第一电阻（R1）为5K、第二电阻（R2）为15K、第三电阻（R3）为20K、第四电阻（R4）为30K、第五电阻（R5）为50K、第六电阻（R6）为100K、第七电阻（R7）为50K。