CN106300647A - 一种户外测试仪自切换供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种户外测试仪自切换供电方法，涉及供电装置与户外测试仪，包括以下步骤：（1）确定户外测试仪所需电源类型和电压等级；（2）将供电装置和户外测试仪进行连接，并将供电装置接入交流电源，分别启动供电装置和户外测试仪，开始供电；（3）供电装置实时检测输入电压，如果正常，继续供电，如果不正常，切换到其他回路继续供电，从而完成自切换供电。使用本方法实现就近取电，且当某回路的电压不正常时，能自动切换到其他回路，当所有回路电压都不满足要求时，切换到电池单元由电池进行供电，操作简单，便携实用，可靠性强，适用范围广。

Description

一种户外测试仪自切换供电方法

技术领域

本发明涉及电力仪器测试和供电技术领域，尤其涉及一种户外测试仪自切换供电方法。

背景技术

近年来随着我国社会经济快速发展和人民生活水平不断提高,用电需求逐渐攀升，致使供电线路出现多处低电压问题，准确诊断低电压问题并解决是各大供电公司面临的难题。按照相关规定目前大多使用户外测试仪对低电压区进行测试 ，进一步根据测试数据进行诊断、解决。如电能质量分析仪是对电网运行质量进行检测及分析的专用便携式产品，可提供电力运行中的谐波分析及功率品质分析，能够对电网运行进行长时间的数据采集监测，同时配备电能质量数据分析软件，对上传至计算机的测量数据进行各种分析。

现有技术中使用户外测试仪进行线路测试时，由于很多户外测试仪并未自带供电电源，工作时须用线盘从较远处获取供电电源给其供电。

上述远距离拉线获取供电电源给户外测试仪供电，供电线路容易受损，造成测试中断、数据丢失；若测试点在偏远地区，无法找到合适的电源给户外测试仪供电，电压过低或不稳定, 会造成户外测试仪仪工作异常，测试数据丢失等故障；加之远距离拉线供电以及测试回路接线多而复杂，是整个测试过程困难重重。

发明内容

本发明提供的一种户外测试仪自切换供电方法，实现就近取电，且当某回路的电压不正常时，能自动切换到其他回路，当所有回路电压都不满足要求时，切换到电池单元由电池进行供电，操作简单，便携实用，可靠性强，适用范围广。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种户外测试仪自切换供电方法，涉及供电装置与户外测试仪，所述供电装置为所述户外测试仪提供电源，包括以下步骤：

S1：确定户外测试仪所需电源类型和电压等级，所述电源类型和电压等级为24V或48V的直流电以及220V或380V的交流电；

S2：将供电装置和户外测试仪进行连接，并将供电装置接入交流电源，分别启动供电装置和户外测试仪，开始供电；

S3：供电装置实时检测输入电压，如果正常，继续供电，如果不正常，切换到其他回路继续供电；

完成自切换供电。

优选的，所述供电装置包括四条输入端子、四条供电端子、检测单元、回路切换单元、换能单元、电池单元、控制单元和显示单元；所述检测单元用于对外部输入电压进行采样，当当前输入电压低于某一限值时就向所述控制单元发出切换信号，所述控制单元控制所述回路切换单元进行相应的回路切换；当外部输入电压都不满足要求时，切换到电池单元由电池进行供电；所述换能单元用于将外部输入电压转变为多种输出电压；所述显示单元用于实时显示外部输入电压及电池单元电压并实时显示，同时显示当前供电回路以及换能单元工作模式信息；所述显示单元与所述控制单元连接；所述检测单元的输入端和所述回路切换单元的输入端对应连接，并与所述四条输入端子对应相连；所述四条供电端子与所述换能单元连接，所述控制单元分别通过数字量输入/输出接口与所述检测单元、回路切换单元、换能单元连接；所述户外测试仪具有与所述供电端子相匹配的电源端子。

优选的，所述检测单元采用A/D芯片对输入的A、B和C三相交流电压及电池单元电压进行采样及反馈，所述A/D芯片是型号为ADS7886的模拟-数字转换器。

优选的，所述回路切换单元采用具有一常开触点和一常闭触点的功率继电器，所述功率继电器与所述四条输入端子连接。

优选的，所述回路切换采用软硬件实现，硬件部分是将A相常开触点与B相常闭触点串联，B相常开触点与C相常闭触点串联，C相常开触点与A相常闭触点串联；软件部分是通过程序设置一死区时间，所述死区时间为5ms，对于死区时间引起的供电中断由电池单元作为后备补充，实现供电不间断。

优选的，所述换能单元采用的是全控型电力电子器件IGBT。

优选的，所述电池单元包括逆变器和蓄电池，所述逆变器输入端与所述IGBT输出端并联，所述逆变器输出端与所述蓄电池串联。

优选的，所述控制单元采用单片16/32位ARM微处理器LPC2148，所述显示单元采用2.2寸液晶显示器，所述液晶显示器通过RS232串行接口与所述控制单元连接。

优选的，所述步骤S2具体为：

S21：选择合适的户外测试仪电源端子与供电装置相应的供电端子对应连接；

S22：将供电装置的四条输入端子分别与三相四线交流电A、B、C和N对应连接；

S23：分别启动供电装置和户外测试仪，开始供电。

优选的，所述步骤S3具体为：所述检测单元对输入的A、B和C三相交流电压进行采样，若当前输入电压低于某一限值时就向所述控制单元发出切换信号，所述控制单元控制所述回路切换单元进行相应的回路切换，由其他电压正常的回路进行供电；当三相输入电压都不满足要求时，切换到电池单元由电池进行供电。

相比于现有技术，本发明一种户外测试仪自切换供电方法，实现就近取电，且当某回路的电压不正常时，能自动切换到其他回路，当所有回路电压都不满足要求时，切换到电池单元由电池进行供电，操作简单，便携实用，可靠性强，适用范围广。

附图说明

图1 是本发明一种户外测试仪自切换供电方法提供的供电装置和户外测试仪结构示意图；

其中：1—输入端子，2—检测单元，3—回路切换单元，4—换能单元，5—控制单元，6—显示单元，7—供电端子，8—蓄电池，9—逆变器，10—户外测试仪，11—户外测试仪电源端子。

具体实施方式

一种户外测试仪自切换供电方法，涉及供电装置与户外测试仪10，所述供电装置为所述户外测试仪10提供电源，包括以下步骤：

S1：确定户外测试仪10所需电源类型和电压等级，所述电源类型和电压等级为24V或48V的直流电以及220V或380V的交流电；

S2：将供电装置和户外测试仪10进行连接，并将供电装置接入交流电源，分别启动供电装置和户外测试仪10，开始供电；

S3：供电装置实时检测输入电压，如果正常，继续供电，如果不正常，切换到其他回路继续供电；

完成自切换供电。

如图1所示，所述供电装置包括四条输入端子，即A`、B`、C`和N`，四条供电端子，即①、②、③和④，检测单元2，回路切换单元3，控制单元5，换能单元4，电池单元和显示单元6。所述显示单元6与所述控制单元5连接；所述检测单元2的输入端和所述回路切换单元3的输入端对应连接，并与所述四条输入端子A`、B`、C`和N`对应相连，所述四条供电端子①、②、③和④的输入端与所述换能单元4连接，所述控制单元5分别通过数字量输入/输出（DI/DO）接口与所述检测单元2、回路切换单元3和换能单元4连接；所述户外测试仪10具有与所述供电端子7相匹配的电源端子11。

检测单元2采用A/D芯片对输入电压进行采样及利用辅助触点进行反馈。检测单元2与控制单元5采用数据总线和数字量输入/输出（DI/DO）接口进行连接，实现了A、B、C三相电压及电池单元电压的采样及工作模式的检测，检测A、B、C三相电压是否正常，如果当前输入电压低于某一限值就进行相应切换；在通常情况下若电池单元电压低于某一限值，就利用换能单元4进行AC-DC变换给电池单元进行充电；若A、B、C三相电压都不满足要求，就切换到电池单元由电池单元给户外测试仪进行供电，这样就实现了供电的自动切换，从而实现高可靠地供电。本实施例中，检测单元2采用的是型号为ADS7886的12位，1-MSPS模拟-数字转换器(ADC)，该设备包括一个基于带有固有采样保持的A / D变换器的SAR 电容器，每个设备的串行接口是由CS和时钟信号SCLK控制微处理器和数字信号处理系统相联系的免黏结逻辑，输入的采样信号由CS非的下降沿决定，SCLK用于转换和串行数据输出。该设备工作在从2.35 V至5.25 V的一个广泛的供应范围，设备的低功耗使它适用于电池供电的应用。该设备还包括一个降压特性，在较低的转换速度下能够储蓄功率。同时，高水平输入设备的数字信号不被装置的VDD信号限制。这意味着输入的数字信号在装置提供2.35V电压时能够运行高达至5.25V，当来自不同供应标准的电路产生的数字信号时以上特性就会被用到，这也减少了启动顺序的限制。

继电器是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本实施例中，回路切换单元3采用具有一常开触点和一常闭触点的OMRON功率继电器，该功率继电器具有稳定的接触可靠性和高寿命，安装、配线容易，使用简单。同时，该功率继电器具有多样的接点结构，即使是直流负载开关用，也可根据外露型和用途进行选择。

本实施例中，回路切换单元3与控制单元5通过数字量输入/输出（DI/DO）接口进行连接，实现各供电回路之间的切换，同时利用辅助触点反馈各回路的运行状态。为避免两相切换时可能会引起同时导通而造成相间短路，本实施例采用软硬件双重技术来保证各回路切换供电。其中，硬件部分主要是将A相常开触点与B相常闭触点串联，B相常开触点与C相常闭触点串联，C相常开触点与A相常闭触点串联，软件部分是利用控制单元5通过程序设置一死区时间，对于死区时间引起的供电中断由电池单元作为后备补充，实现供电不间断。死区时间根据具体应用情况进行设置或修改，一般为5ms，这样，就可以实现各回路的准确、可靠切换。

换能单元4用于将外部输入电压转变为多种输出电压。本实施例中，换能单元4内所采用的全控型电力电子器件IGBT均为Infineon公司的IKP20N60T模块。IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是能源变换与传输的核心器件，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上。

换能单元4与控制单元5通过数字量输入/输出（DI/DO）接口进行连接，控制单元5根据检测单元2发出的PWM信号，实时控制IGBT，同时反馈IGBT过流、过压、欠压、过温等故障信号。换能单元4首先利用通用整流桥电路实现AC到DC的转换，接着基于开关电源反激电路原理实现DC到DC的变换，满足直流DC的输出，再基于全桥式逆变电路原理实现DC到AC的变换，满足AC交流的输出。本实施例中，换能单元4可输出2路24V或1路48V的直流电，或者2路220V或1路380V的交流电，从而满足不同户外测试仪的用电需求。

本实施例中，电池单元包括逆变器9和蓄电池8，逆变器9输入端与IGBT输出端并联，逆变器9输出端与蓄电池8串联。通常电池单元处于充电状态，若外部电源输入异常，或当所处测试环境无法找到外界线路或连接外界线路有困难时，才启动电池单元工作，使蓄电池8经由逆变器9输出放电，给户外测试仪10进行供电。

控制单元5是整个供电装置的核心。本实施例中，控制单元5采用小封装、低功耗的PHILIPS单片16/32位ARM微处理器LPC2148。LPC2148是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并带有32kB和512kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。

较小的封装和很低的功耗使LPC2148特别适用于访问控制等小型应用中；由于其内置了宽范围的串行通信接口，从USB 2.0全速器件、多个UART、SPI、SSP到I2C总线和8kB～40kB的片内SRAM，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、软modem、语音识别、低端成像，为这些应用提供大规模的缓冲区和强大的处理功能。多个32位定时器、1个或2个10位ADC、10位DAC、PWM通道、45个高速GPIO以及多达9个边沿电平触发的外部中断管脚，使它们特别适用于工业控制和医疗系统。

显示单元6采用2.2寸液晶显示，内含有显示控制模块，封装了液晶显示所需要的全部硬件和软件，很方便地通过RS232串行接口与控制单元5进行连接，实时更新显示A、B、C三相电压及电池组电压，同时显示当前供电回路以及换能单元4工作模式等相关信息。

使用时，首先确定户外测试仪10所需电源的类型和电压等级，将供电装置的供电端子7与户外测试仪的电源端子11相连，如果户外测试仪10需要24V的直流电，则选择供电装置供电端子①和②或者③和④，如果户外测试仪10需要48V的直流电，则可选择供电装置供电端子①和③；如果户外测试仪10需要220V的交流电，则可选择供电装置供电端子①和②或者③和④，如果户外测试仪10需要380V的交流电，则可选择供电装置供电端子①和③；然后，将供电装置的四个输入端子A`、B`、C`和N`分别与交流电源的三相四线A、B、C和N进行对应连接；最后分别启动供电装置和户外测试仪10，即可开始供电。供电过程中，供电装置的检测单元2实时检测A、B、C三相电压及电池单元电压，如果检测到当前输入电压低于某一限值时，就进行相应切换，由电压正常的回路继续供电；如果A、B、C三相电压都不满足要求，就切换到电池单元由蓄电池8对户外测试仪10进行供电。在通常情况下若电池单元蓄电池8电压低于某一限值时，就利用换能单元4进行AC-DC变换给蓄电池8进行充电。这样就实现了供电的自动切换，从而实现高可靠地供电。

相比于现有技术，本发明提供的一种户外测试仪自切换供电方法，实现就近取电，且当某回路的输入电压低于某一限值时，能自动切换到其他回路，由输入电压正常的回路进行供电，当三个回路的输入电压都不满足要求时，自动切换到电池单元由电池进行供电，操作简单，便携实用，可靠性强，适用范围广。

Claims (10)

1.一种户外测试仪自切换供电方法，涉及供电装置与户外测试仪，所述供电装置为所述户外测试仪提供电源，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定户外测试仪所需电源类型和电压等级，所述电源类型和电压等级为24V或48V的直流电以及220V或380V的交流电；

S2：将供电装置和户外测试仪进行连接，并将供电装置接入交流电源，分别启动供电装置和户外测试仪，开始供电；

S3：供电装置实时检测输入电压，如果正常，继续供电，如果不正常，切换到其他回路继续供电；

完成自切换供电。

2.根据权利要求1所述的户外测试仪自切换供电方法，所述供电装置包括四条输入端子、四条供电端子、检测单元、回路切换单元、换能单元、电池单元、控制单元和显示单元；所述检测单元用于对外部输入电压进行采样，若当前输入电压低于某一限值时就向所述控制单元发出切换信号，所述控制单元控制所述回路切换单元进行相应的回路切换；当外部输入电压都不满足要求时，切换到电池单元由电池进行供电；所述换能单元用于将外部输入电压转变为多种输出电压；所述显示单元用于实时显示外部输入电压及电池单元电压，同时显示当前供电回路以及换能单元工作模式信息；所述显示单元与所述控制单元连接；所述检测单元的输入端和所述回路切换单元的输入端对应连接，并与所述四条输入端子对应相连；所述四条供电端子与所述换能单元连接，所述控制单元分别通过数字量输入/输出接口与所述检测单元、回路切换单元、换能单元连接；所述户外测试仪具有与所述供电端子相匹配的电源端子。

3.根据权利要求2所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述检测单元采用A/D芯片对输入的A、B和C三相交流电压及电池单元电压进行采样及反馈，所述A/D芯片是型号为ADS7886的模拟-数字转换器。

4.根据权利要求2所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述回路切换单元采用具有一常开触点和一常闭触点的功率继电器，所述功率继电器与所述四条输入端子连接。

5.根据权利要求2所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述回路切换采用软硬件实现，硬件部分是将A相常开触点与B相常闭触点串联，B相常开触点与C相常闭触点串联，C相常开触点与A相常闭触点串联；软件部分是通过程序设置一死区时间，所述死区时间为5ms，对于死区时间引起的供电中断由电池单元作为后备补充，实现供电不间断。

6.根据权利要求2所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述换能单元采用全控型电力电子器件IGBT。

7.根据权利要求2所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述电池单元包括逆变器和蓄电池，所述逆变器输入端与所述IGBT输出端并联，所述逆变器输出端与所述蓄电池串联。

8.根据权利要求1所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述控制单元采用单片16/32位ARM微处理器LPC2148，所述显示单元采用2.2寸液晶显示器，所述液晶显示器通过RS232串行接口与所述控制单元连接。

9.根据权利要求1所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S21：选择合适的户外测试仪电源端子与供电装置相应的供电端子对应连接；

S22：将供电装置的四条输入端子分别与三相四线交流电A、B、C和N对应连接；

S23：分别启动供电装置和户外测试仪，开始供电。

10.根据权利要求1所述的户外测试仪自切换供电方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：所述检测单元对输入的A、B和C三相交流电压进行采样，若当前输入电压低于某一限值时就向所述控制单元发出切换信号，所述控制单元控制所述回路切换单元进行相应的回路切换，由其他电压正常的回路进行供电；当三相输入电压都不满足要求时，切换到电池单元由电池进行供电。