CN110441726A - 冲击过电流试验装置 - Google Patents
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Abstract
冲击过电流试验装置，解决了传统冲击电流试验和过电流试验无法整合为一台装置的技术问题。冲击电流主电路采用R‑L‑C充放电原理，应用脉宽调制闭环反馈技术，产生要求的冲击电流；过电流主电路采用闭环升流检测控制原理，可对不同负载进行自动识别、校准，产生要求的过电流。冲击电流试验和过电流试验通过嵌入式ARM系统、ADC采样反馈以及逻辑算法处理，按预置时间和次数输出冲击电流波形和过电流波形。冲击过电流试验装置，根据GB/T 17215.321‑2008短时过电流影响试验为主导进行设计，试验主电路依据电磁兼容性理论，采用特殊屏蔽、接地和隔离等措施。本发明适用于冲击电流和过电流试验领域。
Description
技术领域
本发明涉及冲击过电流试验领域。
背景技术
随着结构设计思想和方法的不断发展改进，以及高新技术的不断应用，智能电能表短时过电流影响试验中所遇到的应用问题备受关注。
目前，国内对于冲击电流试验和过电流试验的技术难点不仅在于电路结构上无法将两个同类试验整合为一台装置，以及保护措施不够完善，而且还存在试验电流输出精度不高、输出波形完整度不够、带负载能力不足等问题，试验稳定性、试验时间及次数等技术要求也缺乏良好响应。
发明内容
本发明是为了解决在智能电能表冲击过电流影响试验中，无法单台设备同时进行冲击电流和过电流两个试验的问题。本发明提高了试验电流输出精度、试验稳定度以及带负载能力；增加了负载智能识别、试验数据自动采录、检测报告自动生成、试验时间和次数直接预置以及数据的可视化服务等功能。
冲击过电流试验装置，它包括操控/显示电路1、通讯电路2、CPU 3、电源电路4、冲击电流ADC充电采集电路5、充电可控硅控制电路6、放电可控硅控制电路7、电解电容储能/滤波电路8、冲击电流ADC放电采集电路9、保护/放电电路10、DAC模拟信号控制电路11、正弦波升压电路12、升流器升流电路13、过电流ADC放电采集电路14；
操控/显示电路1的控制信号输出端连接通讯电路2的控制信号输入端，操控/显示电路1的显示信号输入端连接通讯电路2的显示信号输出端，所述通讯电路2的通信信号输入或输出端连接CPU 3的通信信号输出或输入端，电源电路4的信号输出端连接CPU 3的一号电信号输入端；
CPU 3的一号电信号输出端连接充电可控硅控制电路6的电信号输入端，CPU 3的二号电信号输出端连接放电可控硅控制电路7的电信号输入端，充电可控硅控制电路6的电信号输出端和放电可控硅控制电路7的电信号输出端分别连接电解电容储能/滤波电路8的一号电信号输入端和二号电信号输入端，电解电容储能/滤波电路8的一号电信号输出端连接冲击电流ADC 充电采集电路5的电信号输入端，电解电容储能/滤波电路8的二号电信号输出端连接保护/放电电路10的电信号输入端，冲击电流ADC充电采集电路5的电信号输出端连接CPU 3的二号电信号输入端，保护/放电电路10的电信号输出端连接冲击电流负载的电信号输入端，冲击电流负载的电信号输出端连接冲击电流ADC放电采集电路9的电信号输入端，所述冲击电流ADC放电采集电路9的电信号输出端连接CPU 3的三号电信号输入端；
CPU 3的三号电信号输出端连接DAC模拟信号控制电路11的电信号输入端，DAC模拟信号控制电路11的电信号输出端连接正弦波升压电路12的电信号输入端，正弦波升压电路12的电信号输出端连接升流器升流电路13的电信号输入端，升流器升流电路13的电信号输出端连接过电流负载的电信号输入端，过电流负载的电信号输出端连接过电流ADC放电采集电路14的电信号输入端，所述过电流ADC放电采集电路14的电信号输出端连接CPU 3的四号电信号输入端。
本发明从电路主结构上实现了冲击电流试验和过电流试验的功能整合，实现了电流高精度检测、大电流输出、放电波形信号采集、强带载能力、自动识别负载等技术需求，试验稳定度同比提高10%，功耗同比降低5%，可靠性同比提高15%。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的冲击过电流试验装置，它包括操控/显示电路1、通讯电路2、CPU 3、电源电路4、冲击电流ADC充电采集电路5、充电可控硅控制电路6、放电可控硅控制电路7、电解电容储能/滤波电路8、冲击电流ADC放电采集电路9、保护/放电电路10、DAC模拟信号控制电路11、正弦波升压电路12、升流器升流电路13、过电流ADC放电采集电路14；
操控/显示电路1的控制信号输出端连接通讯电路2的控制信号输入端，操控/显示电路1的显示信号输入端连接通讯电路2的显示信号输出端，所述通讯电路2的通信信号输入或输出端连接CPU 3的通信信号输出或输入端，电源电路4的信号输出端连接CPU 3的一号电信号输入端；
CPU 3的一号电信号输出端连接充电可控硅控制电路6的电信号输入端，CPU 3的二号电信号输出端连接放电可控硅控制电路7的电信号输入端，充电可控硅控制电路6的电信号输出端和放电可控硅控制电路7的电信号输出端分别连接电解电容储能/滤波电路8的一号电信号输入端和二号电信号输入端，电解电容储能/滤波电路8的一号电信号输出端连接冲击电流ADC 充电采集电路5的电信号输入端，电解电容储能/滤波电路8的二号电信号输出端连接保护/放电电路10的电信号输入端，冲击电流ADC充电采集电路5的电信号输出端连接CPU 3的二号电信号输入端，保护/放电电路10的电信号输出端连接冲击电流负载的电信号输入端，冲击电流负载的电信号输出端连接冲击电流ADC放电采集电路9的电信号输入端，所述冲击电流ADC放电采集电路9的电信号输出端连接CPU 3的三号电信号输入端；
CPU 3的三号电信号输出端连接DAC模拟信号控制电路11的电信号输入端，DAC模拟信号控制电路11的电信号输出端连接正弦波升压电路12的电信号输入端，正弦波升压电路12的电信号输出端连接升流器升流电路13的电信号输入端，升流器升流电路13的电信号输出端连接过电流负载的电信号输入端，过电流负载的电信号输出端连接过电流ADC放电采集电路14的电信号输入端，所述过电流ADC放电采集电路14的电信号输出端连接CPU 3的四号电信号输入端。
上述实施方式中，冲击电流主电路采用R-L-C充放电原理，应用脉宽调制闭环反馈技术，产生要求的冲击电流；过电流主电路采用闭环升流检测控制原理，可对不同负载进行自动识别、校准，产生要求的过电流。冲击电流试验和过电流试验通过嵌入式ARM系统、ADC采样反馈以及逻辑算法处理，按预置时间和次数输出冲击电流波形和过电流波形。冲击过电流试验装置，根据GB/T 17215.321-2008短时过电流影响试验为主导进行设计，试验主电路依据电磁兼容性理论，采用特殊屏蔽、接地和隔离等措施。
所发明的冲击过电流试验装置，硬件方面主控制电路采用32位高性能低功耗嵌入式ARM系统，外围电路包括高精度ADC、DAC模数信号检测控制电路和高速运算放大电路等，冲击电流充放电主电路采用大功率整流桥、爱普科斯电解电容、大功率单向/双向可控硅等元器件，组成有整流电路、电容器组储能电路、滤波电路、泄放电路以及可控硅触发电路等；过电流主电路采用大功率升流器、高频调压器、高精密模拟信号控制电路等；装置实现大电流的高准确度输出，整个试验系统采取低功耗、高可靠性、硬件EMC抗干扰等设计，保证试验装置可靠运行。软件方面使用兼容性较高的C语言，在程序中采用多层逻辑纠错处理方法以及高效的编程算法，提高程序的运行效率、可靠性以及数据分析计算的准确性。试验装置配置以太网、RS485和RS232通信接口，可远程获取试验过程数据、结果数据等信息，实现检测流程的远程操控以及试验设备的状态感知。同时可将检测数据与全性能试验自动检测系统设备数据深度集成与融合，利用上下贯通的检测数据进行分析应用，有效支撑电测量设备自动检测实时在线管控，实现一体化操控平台。
具体实施方式二：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，电解电容储能/滤波电路8中的冲击电流大于600A且小于6000A，升流器升流电路13中的过电流大于24A且小于200A。
具体实施方式三：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，操控/显示电路1用于设置试验电流、试验次数、试验时间等参数，以及用于显示冲击电流和过电流试验结果以及放电波形。
具体实施方式四：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，通讯电路2用于以太网、RS485和RS232通讯，可实现本地人机界面交互操控、远程操控以及数据上传等功能。
具体实施方式五：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，CPU 3用于完成本地和远程操控连接及数据传递、接收并处理ADC模拟信号、运行高效的逻辑算法、向冲击过电流主电路输出控制信号等功能，实现系统输出冲击过电流的智能闭环检测及控制。
具体实施方式六：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，充电可控硅控制电路6用于通过控制可控硅导通角的大小来控制充电电流的快慢。
具体实施方式七：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，冲击电流ADC放电采集电路9用于对冲击电流放电电流进行采集，进而计算出放电电流峰值以及绘制放电波形图。
具体实施方式八：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，保护/放电电路10采用两级串联单向可控硅电路用于对冲击电流进行放电处理，可对正常或异常放电情况执行保护放电的功能。
具体实施方式九：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，DAC模拟信号控制电路11用于输出幅度较小的模拟电压控制信号，用以线性控制正弦波升压电路12输出，进而控制升流器升流电路13输出预置的过电流。
具体实施方式十：本实施方式对具体实施方式一所述的冲击过电流试验装置的进一步限定，本实施方式中，过电流ADC放电采集电路14用于对过电流放电电流进行采集，进而计算出放电电流平均值以及绘制放电波形图。
Claims (10)
1.冲击过电流试验装置，其特征在于：它包括操控/显示电路（1）、通讯电路（2）、CPU（3）、电源电路（4）、冲击电流ADC充电采集电路（5）、充电可控硅控制电路（6）、放电可控硅控制电路（7）、电解电容储能/滤波电路（8）、冲击电流ADC放电采集电路（9）、保护/放电电路（10）、DAC模拟信号控制电路（11）、正弦波升压电路（12）、升流器升流电路（13）、过电流ADC放电采集电路（14）；操控/显示电路（1）的控制信号输出端连接通讯电路（2）的控制信号输入端，操控/显示电路（1）的显示信号输入端连接通讯电路（2）的显示信号输出端，所述通讯电路（2）的通信信号输入或输出端连接CPU （3）的通信信号输出或输入端，电源电路（4）的信号输出端连接CPU（3）的一号电信号输入端；CPU（3）的一号电信号输出端连接充电可控硅控制电路（6）的电信号输入端，CPU （3）的二号电信号输出端连接放电可控硅控制电路（7）的电信号输入端，充电可控硅控制电路（6）的电信号输出端和放电可控硅控制电路（7）的电信号输出端分别连接电解电容储能/滤波电路（8）的一号电信号输入端和二号电信号输入端，电解电容储能/滤波电路（8）的一号电信号输出端连接冲击电流ADC 充电采集电路（5）的电信号输入端，电解电容储能/滤波电路（8）的二号电信号输出端连接保护/放电电路（10）的电信号输入端，冲击电流ADC充电采集电路（5）的电信号输出端连接CPU （3）的二号电信号输入端，保护/放电电路（10）的电信号输出端连接冲击电流负载的电信号输入端，冲击电流负载的电信号输出端连接冲击电流ADC放电采集电路（9）的电信号输入端，所述冲击电流ADC放电采集电路（9）的电信号输出端连接CPU（3）的三号电信号输入端；CPU（3）的三号电信号输出端连接DAC模拟信号控制电路（11）的电信号输入端，DAC模拟信号控制电路（11）的电信号输出端连接正弦波升压电路（12）的电信号输入端，正弦波升压电路（12）的电信号输出端连接升流器升流电路（13）的电信号输入端，升流器升流电路（13）的电信号输出端连接过电流负载的电信号输入端，过电流负载的电信号输出端连接过电流ADC放电采集电路（14）的电信号输入端，所述过电流ADC放电采集电路（14）的电信号输出端连接CPU （3）的四号电信号输入端。
2.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：电解电容储能/滤波电路(8)中的冲击电流大于600A且小于6000A，升流器升流电路(13)中的过电流大于24A且小于200A。
3.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：操控/显示电路(1)用于设置试验电流、试验次数、试验时间等参数，以及用于显示冲击电流和过电流试验结果以及放电波形。
4.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：通讯电路(2)用于以太网、RS485和RS232通讯，可实现本地人机界面交互操控、远程操控以及数据上传等功能。
5.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：CPU (3)用于完成本地和远程操控连接及数据传递、接收并处理ADC模拟信号、运行高效的逻辑算法、向冲击过电流主电路输出控制信号等功能，实现系统输出冲击过电流的智能闭环检测及控制。
6.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：充电可控硅控制电路(6)用于通过控制可控硅导通角的大小来控制充电电流的快慢。
7.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：冲击电流ADC放电采集电路（9）用于对冲击电流放电电流进行采集，进而计算出放电电流峰值以及绘制放电波形图。
8.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：保护/放电电路（10）采用两级串联单向可控硅电路用于对冲击电流进行放电处理，可对正常或异常放电情况执行保护放电的功能。
9.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：DAC模拟信号控制电路（11）用于输出幅度较小的模拟电压控制信号，用以线性控制正弦波升压电路（12）输出，进而控制升流器升流电路（13）输出预置的过电流。
10.根据权利要求1所述的冲击过电流试验装置，其特征在于：过电流ADC放电采集电路（14）用于对过电流放电电流进行采集，进而计算出放电电流平均值以及绘制放电波形图。
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