CN113341244B - 消弧线圈测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了消弧线圈测试装置及测试方法，装置中，程控电源生成可调交流电源，电流输出继电器连接程控电源以电流输出到待测的消弧线圈；电容控制板经由电压输出继电器连接程控电源以电压输出到待测的消弧线圈，电容投切模块连接第一主控MCU以投入或切换预定电容，测控主板连接程控电源以读取程控电源的电压输出数据和电流输出数据，且控制程控电源的开机与停机，第二主控MCU连接第二通讯模块、第二电源管理模块和按键输入模块，第二主控MCU基于第二预定电压运行，响应于指令，第二主控MCU生成第一信号发送第一主控MCU，第一主控MCU基于第一信号控制电容投切模块投入或切除预定电容。

Description

消弧线圈测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于消弧线圈技术领域，特别是一种消弧线圈测试装置及测试方法。

背景技术

随着我国经济快速增长，配电网大多数采用经消弧线圈接地的方式，随着电缆的大量运用，消弧线圈控制器成套装置持续投入到整个电网系统中运行，长期之后其运行状态可能存在偏差，整个电力系统得不到正确的补偿，从而使得故障范围扩大。但对该装置本身的运行状态除厂家提供的运行指示信号外，缺乏第三方的直观测试手段。特别是生产厂家繁多，调节方式多种类型，消弧装置故障类型复杂。为提升消弧装置的运行可靠性和检修效率，需要采取综合检测手段，实现对消弧系统进行测试和故障准确排查。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种消弧线圈测试装置及测试方法。克服了目前变电站定期对消弧线圈检测，检测精度差、测试繁琐，人机操作不友好，实现了对消弧线圈装置智能评估，且检测精度高，抗干扰能力强，易于推广应用。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，消弧线圈测试装置包括，

程控电源，其生成可调交流电源，电流输出继电器连接所述程控电源以电流输出到待测的消弧线圈；

电容控制板，其经由电压输出继电器连接所述程控电源以电压输出到待测的消弧线圈，所述电容控制板包括，

第一电源管理模块，其提供第一预定电压，

第一主控MCU，连接所述第一电源管理模块以基于第一预定电压运行，

电容投切模块，其连接所述第一主控MCU以投入或切换预定电容，所述电容投切模块包括继电器与薄膜电容构成的多路电容组，

测控主板，其连接所述程控电源以读取所述程控电源的电压输出数据和电流输出数据，且控制所述程控电源的开机与停机，所述测控主板包括，

第二通讯模块，其连接所述程控电源和所述电容控制板以与测控主板通讯交互，

第二电源管理模块，其提供第二预定电压，

按键输入模块，其配置成输入指令，

第二主控MCU，其连接所述第二通讯模块、第二电源管理模块和按键输入模块，第二主控MCU基于第二预定电压运行，响应于所述指令，第二主控MCU生成第一信号发送所述第一主控MCU，所述第一主控MCU基于所述第一信号控制电容投切模块投入或切除预定电容，

显示模块，其连接所述第二主控MCU以显示信息，所述信息至少包括电压输出数据、电流输出数据和/或预定电容。

所述的消弧线圈测试装置中，所述第二主控MCU包括比较单元，当待测消弧线圈反馈的电压值偏离所述电压输出数据超过第一预定阈值、待测消弧线圈反馈的电流值偏离所述电流输出数据超过第二预定阈值，和/或待测消弧线圈反馈的电容值偏离所述预定电容超过第三预定阈值，所述第二主控MCU发出故障信号。

所述的消弧线圈测试装置中，所述程控电源包括交流整流成直流的AC/DC单元、隔离DC/DC单元以及直流转换为交流的DC/AC逆变单元。

所述的消弧线圈测试装置中，测控主板通过RS485总线连接及控制所述程控电源和所述电容控制板。

所述的消弧线圈测试装置中，电容控制板集成交流电桥。

所述的消弧线圈测试装置中，第一主控MCU或第二主控MCU为单片机。

所述的消弧线圈测试装置中，第一预定电压或第一预定电压分别为5V或3.3V。

所述的消弧线圈测试装置中，显示模块为单色显示器。

所述的消弧线圈测试装置中，所述继电器为固态继电器。

根据本发明另一方面，一种利用所述的消弧线圈测试装置的测试方法包括以下步骤，

消弧线圈设有消弧线圈控制屏，所述消弧线圈依次串联第一电流互感器和第二电流互感器，所述第二电流互感器一端为接地端，所述消弧线圈远离所述第一电流互感器的一端以及所述第二电流互感器与接地端之间设有所述消弧线圈的测试接入点，

所述程控电源依次经由电压输出继电器和电容控制板电压输出到待测的消弧线圈，所述消弧线圈控制屏显示的待测消弧线圈反馈的电压值偏离所述电压输出数据超过第一预定阈值，第二主控MCU发出故障信号；

所述程控电源经由电流输出继电器电流输出所述电流输出数据到待测的消弧线圈，所述消弧线圈控制屏显示的待测消弧线圈反馈的电流值偏离所述电流输出数据超过第二预定阈值，第二主控MCU发出故障信号；

按键输入模块输入指令，响应于所述指令，第二主控MCU生成第一信号发送所述第一主控MCU，所述第一主控MCU基于所述第一信号控制电容投切模块投入或切除预定电容，所述消弧线圈控制屏显示的待测消弧线圈反馈的电容值偏离所述预定电容超过第三预定阈值，所述第二主控MCU发出故障信号。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明测量装置检测消弧线圈采用高精度的程控电源，投接线简单，避免然人工检测造成的检测困难，检测精度低，周期性差，步骤繁多，操作复杂，实现困难等问题，本发明设计简洁、集成度与智能化高；界面友好、操作简单、触控操作，便于升级和移植；本发明可靠性高、本发明体积小，重量轻，易于携带，便于操作，可供调试通讯检修等各项工作使用。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是本发明的消弧线圈测试装置测试连接的结构示意图；

图2是本发明的消弧线圈测试装置的结构示意图；

图3是本发明的消弧线圈测试装置的测控主板的结构示意图；

图4是本发明的消弧线圈测试装置的电容控制板的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图图1至图4更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，如图1至图4所示，消弧线圈测试装置包括，

程控电源4，其生成可调交流电源，电流输出继电器3连接所述程控电源4以电流输出到待测的消弧线圈23；

电容控制板5，其经由电压输出继电器2连接所述程控电源4以电压输出到待测的消弧线圈，所述电容控制板5包括，

第一电源管理模块6，其提供第一预定电压，

第一主控MCU7，连接所述第一电源管理模块6以基于第一预定电压运行，

电容投切模块8，其连接所述第一主控MCU7以投入或切换预定电容，所述电容投切模块8包括继电器与薄膜电容构成的多路电容组，

测控主板1，其连接所述程控电源4以读取所述程控电源4的电压输出数据和电流输出数据，且控制所述程控电源4的开机与停机，所述测控主板1包括，

第二通讯模块9，其连接所述程控电源4和所述电容控制板5以与测控主板1通讯交互，

第二电源管理模块10，其提供第二预定电压，

按键输入模块11，其配置成输入指令，

第二主控MCU12，其连接所述第二通讯模块9、第二电源管理模块10和按键输入模块11，第二主控MCU12基于第二预定电压运行，响应于所述指令，第二主控MCU12生成第一信号发送所述第一主控MCU7，所述第一主控MCU7基于所述第一信号控制电容投切模块8投入或切除预定电容，

显示模块13，其连接所述第二主控MCU12以显示信息，所述信息至少包括电压输出数据、电流输出数据和/或预定电容。

所述的消弧线圈测试装置的优选实施例中，所述第二主控MCU12包括比较单元，当待测消弧线圈反馈的电压值偏离所述电压输出数据超过第一预定阈值、待测消弧线圈反馈的电流值偏离所述电流输出数据超过第二预定阈值，和/或待测消弧线圈反馈的电容值偏离所述预定电容超过第三预定阈值，所述第二主控MCU12发出故障信号。

所述的消弧线圈测试装置的优选实施例中，所述程控电源4包括交流整流成直流的AC/DC单元、隔离DC/DC单元以及直流转换为交流的DC/AC逆变单元。

所述的消弧线圈测试装置的优选实施例中，测控主板1通过RS485总线连接及控制所述程控电源4和所述电容控制板5。

所述的消弧线圈测试装置的优选实施例中，第一主控MCU7或第二主控MCU12为单片机。

所述的消弧线圈测试装置的优选实施例中，第一预定电压或第一预定电压分别为5V或3.3V。

所述的消弧线圈测试装置的优选实施例中，显示模块13为单色显示器。

所述的消弧线圈测试装置的优选实施例中，所述继电器为固态继电器。

在一个实施例中，测控主板1通过RS485总线控制程控电源4。程控电源4可以根据测控主板1发出的命令输出电压或者电流。程控电源4由AC/DC单元、隔离DC/DC单元、DC/AC逆变单元构成。主要功能为，将220V/50Hz市电经过AC/DC单元整流为高压直流，再经过DC/AC单元逆变为高精度的可调交流电源，为检测设备提供高精度交流电压源、电流源激励，为检测设备中的关键部件。测控主板1通过RS485总线控制电容控制板5投入与切除电容。投切电容开关采用工业级功率继电器，将投切的电容值通过开关量信号接入主控单元CPU。电容控制板5上边集成了交流电桥，通过隔离运放采样电容电压与电流，计算出电容的容值。

在一个实施例中，测控主板1包括第二主控MCU12、显示模块13、按键与编码器模块、第二电源管理模块10、第二通讯模块9、存储模块和串行接口模块。第二主控MCU12采用STM32F407芯片，其内部资源及外设接口十分丰富，满足设计需求，显示模块13选用5.6寸320*240的单色显示器作为人机界面，按键输入模块11选用3*3矩阵键盘，配合单键飞梭作为人机的输入。存储模块采用E2PROM的存储芯片，用来存储参数，第二电源管理模块10将输入的12V电源转换为主板芯片工作的5V电源与3.3V电源。第二通讯模块9将采用RS485通讯总线，用来给外部的程控电源4以及电容控制板5通讯，串口模块将主控MCU的TTL电平转换为RS232电平，用以给后台计算机通讯。

在一个实施例中，电容控制板5板包括第一主控MCU7、第一电源管理模块6、通讯模块、第一电容测量模块和电容投切转换模块。第一主控MCU7以STM32F072C8T6芯片作为嵌入式处理器。第一电源管理模块6将输入的12V电源转换为主板芯片工作的5V电源与3.3V电源。通讯模块将采用RS485通讯总线，用来跟外部的测控主板1通讯，电容切换模块采用宏发继电器与薄膜电容组成10路电容的投切。可以完成1-200uf的任意电容的切换。步进为1uF，并且设有放电电阻，保护测量电容过程中对电子器件的危害。

在一个实施例中，测控主板1通过RS485总线读取程控电源4中电压电流以及状态位，并且可以控制程控电源4的开机与停机。通过继电器驱动控制继电器投入与切除电容。

在一个实施例中，测控主板1以STM32芯片为核心辅以其他外围设备实现，对外提供模拟信号采集接口、电容投切的开关量输入接口、320240液晶显示接口、按键控制接口、指示灯显示接口。按键板实现3X3按键信号旋转编码器的输入用于人机交互。

在一个实施例中，消弧线圈测试装置的模拟电源采用高精度程控电源4，模拟系统电容采用高压播报莫电容，投切电容开关采用工业级功率继电器，将投切的电容值通过开关量信号接入主控单元CPU。经电容标定值并根据系统电压计算出投切的系统电容电流，与控制装置计算结果进行对比来判断是否符合要求。ARM控制板上电后，完成对测试仪器的初始化并且自检，通过触摸屏选择电压或者电流测试。选择电压测试时候，可以设置电压幅值、相位、频率、步进值、投切电容值等；选择电流测试时候，可以设置电压幅值、相位、频率、步进值等。

一种利用所述的消弧线圈测试装置的测试方法包括以下步骤，

消弧线圈23设有消弧线圈控制屏20，所述消弧线圈依次串联第一电流互感器21和第二电流互感器22，所述第二电流互感器22一端为接地端，所述消弧线圈远离所述第一电流互感器21的一端以及所述第二电流互感器22与接地端之间设有所述消弧线圈的测试接入点，

所述程控电源4依次经由电压输出继电器2和电容控制板5电压输出到待测的消弧线圈，所述消弧线圈控制屏20显示的待测消弧线圈反馈的电压值偏离所述电压输出数据超过第一预定阈值，第二主控MCU12发出故障信号；

所述程控电源4经由电流输出继电器3电流输出所述电流输出数据到待测的消弧线圈，所述消弧线圈控制屏20显示的待测消弧线圈反馈的电流值偏离所述电流输出数据超过第二预定阈值，第二主控MCU12发出故障信号；

按键输入模块11输入指令，响应于所述指令，第二主控MCU12生成第一信号发送所述第一主控MCU7，所述第一主控MCU7基于所述第一信号控制电容投切模块8投入或切除预定电容，所述消弧线圈控制屏20显示的待测消弧线圈反馈的电容值偏离所述预定电容超过第三预定阈值，所述第二主控MCU12发出故障信号。

优选地，第一预定阈值为2.0％，第二预定阈值为2.0％，第三预定阈值为5uF。

本发明检测控制装置可以测试消弧线圈的电压、电流、电容准确度且操作简便。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (9)

1.一种消弧线圈测试装置，其特征在于，其包括，

程控电源，其生成可调交流电源，电流输出继电器连接所述程控电源以电流输出到待测的消弧线圈；

电容控制板，其经由电压输出继电器连接所述程控电源以电压输出到待测的消弧线圈，所述电容控制板包括，

第一电源管理模块，其提供第一预定电压，

第一主控MCU，连接所述第一电源管理模块以基于第一预定电压运行，

电容投切模块，其连接所述第一主控MCU以投入或切换预定电容，所述电容投切模块包括继电器与薄膜电容构成的多路电容组，

测控主板，其连接所述程控电源以读取所述程控电源的电压输出数据和电流输出数据，且控制所述程控电源的开机与停机，所述测控主板包括，

第二通讯模块，其连接所述程控电源和所述电容控制板以与测控主板通讯交互，

第二电源管理模块，其提供第二预定电压，

按键输入模块，其配置成输入指令，

第二主控MCU，其连接所述第二通讯模块、第二电源管理模块和按键输入模块，第二主控MCU基于第二预定电压运行，响应于所述指令，第二主控MCU生成第一信号发送至所述第一主控MCU，所述第一主控MCU基于所述第一信号控制电容投切模块投入或切除预定电容，

显示模块，其连接所述第二主控MCU以显示信息，所述信息至少包括电压输出数据、电流输出数据和/或预定电容；

其中，所述第二主控MCU包括比较单元，当待测消弧线圈反馈的电压值偏离所述电压输出数据超过第一预定阈值、待测消弧线圈反馈的电流值偏离所述电流输出数据超过第二预定阈值，和/或待测消弧线圈反馈的电容值偏离所述预定电容超过第三预定阈值，所述第二主控MCU发出故障信号。

2.根据权利要求1所述的消弧线圈测试装置，其中，所述程控电源包括交流整流成直流的AC/DC单元、隔离DC/DC单元以及直流转换为交流的DC/AC逆变单元。

3.根据权利要求1所述的消弧线圈测试装置，其中，测控主板通过RS485总线连接及控制所述程控电源和所述电容控制板。

4.根据权利要求1所述的消弧线圈测试装置，其中，电容控制板集成交流电桥。

5.根据权利要求1所述的消弧线圈测试装置，其中，第一主控MCU或第二主控MCU为单片机。

6.根据权利要求1所述的消弧线圈测试装置，其中，第一预定电压、第二预定电压为5V或3.3V。

7.根据权利要求1所述的消弧线圈测试装置，其中，显示模块为单色显示器。

8.根据权利要求1所述的消弧线圈测试装置，其中，所述继电器为固态继电器。

9.一种利用如权利要求1-8中任一项所述的消弧线圈测试装置的测试方法，其包括以下步骤，

消弧线圈设有消弧线圈控制屏，所述消弧线圈依次串联第一电流互感器和第二电流互感器，所述第二电流互感器一端为接地端，所述消弧线圈远离所述第一电流互感器的一端以及所述第二电流互感器与接地端之间设有所述消弧线圈的测试接入点，

所述程控电源依次经由电压输出继电器和电容控制板电压输出到待测的消弧线圈，所述消弧线圈控制屏显示的待测消弧线圈反馈的电压值偏离所述电压输出数据超过第一预定阈值，第二主控MCU发出故障信号；

所述程控电源经由电流输出继电器电流输出所述电流输出数据到待测的消弧线圈，所述消弧线圈控制屏显示的待测消弧线圈反馈的电流值偏离所述电流输出数据超过第二预定阈值，第二主控MCU发出故障信号；

按键输入模块输入指令，响应于所述指令，第二主控MCU生成第一信号发送至所述第一主控MCU，所述第一主控MCU基于所述第一信号控制电容投切模块投入或切除预定电容，所述消弧线圈控制屏显示的待测消弧线圈反馈的电容值偏离所述预定电容超过第三预定阈值，所述第二主控MCU发出故障信号。

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