CN110763934A - 一种继电保护测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种继电保护测试装置，属于继电保护技术领域。继电保护测试装置，包括：人机接口，输入控制信号；主控电路，接收控制信号并转换成相应的电压控制信号、电流控制信号；电压放大电路，接收电压控制信号并对其放大后输出；电流放大电路，接收电流控制信号并对其信号放大；电流放大电路包括恒流控制电路；电压输出信号、电流输出信号连接待检测的继电保护装置。本发明通过人机接口输入装置控制指令，由电压放大电路和电流放大电路将控制信号进行放大，加大测试范围，并且通过设置恒流控制电路保证电流输出信号的稳定性，避免输出信号随负载的变化而变化，提高检测的准确性。

Description

一种继电保护测试装置
技术领域
本发明涉及一种继电保护测试装置，属于继电保护技术领域。
背景技术
继电保护是指当电力系统发生事故或者故障时，通过继电保护元件的动作，断开故障线路或者投入备用电源，以尽快断开短路电流保证供电，减小对电力系统的危害及损失。因此，继电保护元件对保证电力系统的安全运行起着举足轻重的作用。
为了保证继电保护元件长期运行过程中工作的正确性和可靠性，需要对继电保护元件进行各种测试。现有技术中一般采用继电保护测试仪对继电保护元件进行测试，然而随着继电保护元件的现代化生产，在模拟量测试中电流电压的幅值、角度、频率需要根据输入时随时变化，同时要求输出值不随负载变化导致输出畸变，传统的继电保护测试仪已经无法满足测试需求。
为此有人提出一种可以按照需求设置参数的测试设备，例如：授权公告号为CN208818807 U的中国实用新型专利文件，该文件公开了一种出口继电器性能测试设备及测试系统，该系统可任意按需求设置输出电压高低、相位，以及设置输出电流大小、电流输出时间、重复测试次数、重复测试间隔时间，进而全自动地来按测试要求来测试出口继电器，大大减少了测试人员的工作量，提高了测试效率。但是该系统在连接出口继电器后，输出的电流会随着所连接负载(负载即继电保护装置)的变化而变化，无法保证电流测试信号输出的稳定性，使得测试的准确性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交流测试系统，用以解决现有测试系统测试不准确的问题。
为实现上述目的，一种继电保护测试装置，包括：
人机接口，用于输入控制信号；
主控电路，用于接收控制信号并计算得到相应的电压控制信号、电流控制信号；
电压放大电路，用于接收所述电压控制信号并进行放大形成电压输出信号；
电流放大电路，用于接收所述电流控制信号，形成电流输出信号；所述电流放大电路包括恒流控制电路；
电压输出信号、电流输出信号用于连接到待检测的继电保护装置。
有益效果是：本发明对继电保护装置的控制信号通过人机接口输入，提高测试的灵活性，并且通过电压放大电路和电流放大电路将控制信号进行放大，加大测试范围，可以有效的对继电保护装置进行测试，并且通过设置恒流控制电路保证电流输出信号的稳定性，避免随负载的变化而变化，提高检测的准确性。
进一步的，为了提高电流输出信号的稳定性，所述恒流控制电路包括运算放大器和开关管电路，运算放大器的同相输入端接收电流控制信号，运算放大器的输出端驱动连接所述开关管电路，所述开关管电路的输出端连接所述运算放大器的反相输入端，所述开关管电路的输出端通过采样电阻连接运算放大器的同相输入端；开关管电路的输出端形成电流输出信号。
进一步的，为了保证电流输出信号的稳定性，所述开关管电路为三极管推挽电路。
进一步的，为了保证电流控制信号的稳定性，电流控制信号依次连接DAC，隔离放大器和电压跟随器，电压跟随器连接所述运算放大器的同相输入端。
进一步的，为了实现电压控制信号的放大，所述电压放大电路包括用于隔离和放大电压的隔离变压器，所述电压控制信号为PWM信号，PWM信号驱动一个MOSFET电路，MOSFET电路连接隔离变压器。
进一步的，为了实现强弱电的隔离，还包括在PWM信号与MOSFET电路之间的光耦元件。
进一步的，为了实现滤波，MOSFET电路中还包括滤波电容和电感线圈。
进一步的，为了监视测试装置的运行状态，保证装置工作的可靠性，同时还可以实现自校准，主控电路采样连接所述电压输出信号和所述电流输出信号。
附图说明
图1为本发明继电保护测试装置的电路结构图；
图2为本发明恒流控制电路的原理图。
具体实施方式
继电保护测试装置实施例：
本发明提出的继电保护测试装置如图1所示，包括人机接口、主控电路、电压放大电路和电流放大电路。
人机接口用于输入控制信号；主控电路用于接收控制信号并计算得到(也即转换成)相应的电压控制信号、电流控制信号；电压放大电路用于接收电压控制信号并进行放大形成电压输出信号；电流放大电路用于接收电流控制信号，形成电流输出信号；电压输出信号、电流输出信号用于连接到待检测的继电保护装置(即信号源负载)，实现继电保护装置的检测。
本发明为了实现电流输出信号的稳定性，电流放大电路包括恒流控制电路。恒流控制电路如图2所示包括运算放大器U1(高精度运算放大器)和开关管电路，本实施例中，开关管电路为三极管推挽电路，包括达林顿三极管VT1、达林顿三极管VT2(达林顿三极管VT1、达林顿三极管VT2分别为NPN，PNP沟道)，运算放大器U1的同相输入端接收电流控制信号(即波形输入信号)，运算放大器U1的输出端通过电阻R1驱动连接达林顿三极管VT1和达林顿三极管VT2基极，三极管VT1的集电极连接+VCC，三极管VT2的集电极连接-VCC，三极管VT1的发射极连接三极管VT2的发射极(该连接处也即三极管推挽电路的输出端)，三极管推挽电路的输出端连接运算放大器U1的反相输入端，三极管推挽电路的输出端通过采样电阻R2连接运算放大器U1的同相输入端；三极管推挽电路的输出端所形成的信号为电流输出信号。
恒流控制电路的工作原理为：通过所输出的电流控制信号驱动运算放大器U1的同相输入端，运算放大器U1通过限流电阻R1驱动达林顿三极管VT1、达林顿三极管VT2进行电流放大，采样电阻R2与运算放大器U1组成正负反馈电路，控制输出电流与输入电压成线性关系，通过调整直流工作电源电压，测试装置的电流输出信号可以在较大负载情况下保持恒流输出。
当然，作为其他实施方式，本发明对恒流控制电路的具体实现形式并不做限制，只要可以实现恒流输出即可。
人机接口包括九宫格键盘电路和液晶显示器，通过人机接口实现控制信号参数的输入。主控电路包括主控制器，主控制器为ARM处理器，主控制器根据输入的控制信号采用查表和实时计算相结合的方法产生电流控制信号和电压控制信号，本实施例中，电压控制信号为采用PWM调制的PWM信号，通过PWM信号提高驱动能力，电流控制信号为数字信号。
电压放大电路包括用于隔离和放大电压的隔离变压器，PWM信号驱动一个MOSFET电路，MOSFET电路连接隔离变压器。本实施例中，为了实现强弱电的隔离，PWM信号与MOSFET电路之间设置隔离光耦元件(高速光耦)，而且为了实现滤波，MOSFET电路中还包括滤波电容和电感线圈。PWM信号为弱电信号，该弱电信号通过高速光耦驱动MOSFET(MOSFET实现功率放大)输出对应的电压波形，对应的电压波形通过滤波电容、电感线圈和隔离变压器整形后形成电压输出信号(即预设数值的电压波形)。
本实施例中，为了保证电流控制信号的稳定并且对电流控制信号进行放大，电流控制信号依次连接DAC，隔离放大器和电压跟随器，电压跟随器连接运算放大器U1的同相输入端。DAC用于将数字信号转换为模拟信号，该模拟信号通过隔离放大器实现强弱电信号的隔离，隔离后的信号通过电压跟随器驱动运算放大器U1的同相输入端。隔离放大器和电压跟随器的具体实现都可以为运算放大器。
本实施例中，为了监视测试装置的运行状态，保证装置工作的可靠性，同时还可以实现自校准，主控电路采样连接电压输出信号和所述电流输出信号，具体为通过高速ADC器件采样，高速ADC器件的输入端连接电压放大电路和电流放大电路的输出端，高速ADC器件的输出端连接主控电路。主控电路根据主控制器的输出值以及反馈值判断测试装置的稳定性，然后进行相应的补偿实现测试装置的自动校准。当然作为其他实施方式，在保证输出准确的情况下，也可以不对该装置进行自校准。
本发明通过人机接口输入装置控制指令，由电压放大电路和电流放大电路将控制信号进行放大，加大测试范围，并且通过设置恒流控制电路保证电流输出信号的稳定性，避免输出信号随负载的变化而变化，提高检测的准确性。

Claims (8)

1.一种继电保护测试装置，其特征在于，包括：
人机接口，用于输入控制信号；
主控电路，用于接收控制信号并计算得到相应的电压控制信号、电流控制信号；
电压放大电路，用于接收所述电压控制信号并进行放大形成电压输出信号；
电流放大电路，用于接收所述电流控制信号，形成电流输出信号；所述电流放大电路包括恒流控制电路；
电压输出信号、电流输出信号用于连接到待检测的继电保护装置。
2.根据权利要求1所述的继电保护测试装置，其特征在于，所述恒流控制电路包括运算放大器和开关管电路，运算放大器的同相输入端接收所述电流控制信号，运算放大器的输出端驱动连接所述开关管电路，所述开关管电路的输出端连接所述运算放大器的反相输入端，所述开关管电路的输出端通过采样电阻连接运算放大器的同相输入端；开关管电路的输出端形成所述电流输出信号。
3.根据权利要求2所述的继电保护测试装置，其特征在于，所述开关管电路为三极管推挽电路。
4.根据权利要求2或3所述的继电保护测试装置，其特征在于，电流控制信号依次连接DAC，隔离放大器和电压跟随器，电压跟随器连接所述运算放大器的同相输入端。
5.根据权利要求1所述的继电保护测试装置，其特征在于，所述电压放大电路包括用于隔离和放大电压的隔离变压器，所述电压控制信号为PWM信号，PWM信号驱动一个MOSFET电路，MOSFET电路连接隔离变压器。
6.根据权利要求5所述的继电保护测试装置，其特征在于，还包括在PWM信号与MOSFET电路之间的光耦元件。
7.根据权利要求5或6所述的继电保护测试装置，其特征在于，MOSFET电路中还包括滤波电容和电感线圈。
8.根据权利要求1所述的继电保护测试装置，其特征在于，主控电路采样连接所述电压输出信号和所述电流输出信号。
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