CN114089669A - 单通道高压合成试验同步控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单通道高压合成试验同步控制系统,数字信号集成处理电路接收微处理电路输送的进行合成试验或者关合试验的动作参数数据;时序系统向数字信号集成处理电路输出触发信号后,数字信号集成处理电路开始接收击穿信号采集电路采集到的试品关合或者开断时产生的击穿电流/电压信号并进行计算处理,按照预定试验的动作参数,发出动作信号给关合试验控制电路或者合成试验控制电路,关合试验控制电路或者合成试验控制电路通过电光信号转换电路控制电火箱点火,进行相应的试验。通过本发明的使用,能够在强磁强、强电场的工况下进行合成试验的同步控制,提高了试验的效率,增强了试验的安全性能。

Description

单通道高压合成试验同步控制系统
技术领域
本发明涉及高压电气工程技术领域,具体的说,是一种单通道高压合成试验同步控制系统。
背景技术
高压电器的开断和关合能力的合成试验系统较为复杂,控制精准度要求极高。试验一次回路中的电压等级高,工作环境复杂且存在强电场和强磁场。因此,对控制设备以及电路的设计要求较高,不仅要求控制系统能够在这种环境下稳定工作,可靠性还要好,控制精度不受环境影响,在工作过程中不能有多余的误动作,否则会造成设备的损伤和试验系统的故障,影响试验和控制设备的正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种单通道高压合成试验同步控制系统,用于高压电器试验室的关合试验、合成试验的同步控制系统,提高控制速度和精准度,防范试验过程中的误动作,避免在上电或断电过程中出现设备损伤和事故发生。
为实现上述目的,本发明所采取的技术方案为:
一种单通道高压合成试验同步控制系统,包括分别与功能选择电路和击穿信号采集电路相连接的数字信号集成处理电路,功能选择电路与击穿信号采集电路和微处理电路相连接,微处理电路与数字信号集成处理电路通过采用串口SPI通信协议连接,数字信号集成处理电路还与时序系统、关合试验控制电路、合成试验控制电路相连接,关合试验控制电路和合成试验控制电路分别与电光信号转换电路相连接,电光信号转换电路与电火箱相连接;功能选择电路给击穿信号采集电路、微处理电路和数字信号集成处理电路输出进行合成试验或者关合试验的指令,数字信号集成处理电路接收微处理电路输送的进行合成试验或者关合试验的动作参数数据;时序系统向数字信号集成处理电路输出触发信号后,数字信号集成处理电路开始接收击穿信号采集电路采集到的高压电器试品关合或者开断时产生的击穿电流/电压信号,并计算处理击穿电流/电压信号,数字信号集成处理电路按照预定的合成试验或者关合试验的动作参数数据,发出动作信号给关合试验控制电路或者合成试验控制电路,关合试验控制电路或者合成试验控制电路发出指令给电光信号转换电路,电光信号转换电路控制电火箱点火,进行相应的试验。
优选的,所述数字信号集成处理电路与电源处理模块相连接,电源处理模块包括±15V、±5V和﹢5V三路相互隔离的输出电源,给数字信号集成处理电路供电。
优选的,所述数字信号集成处理电路包括FPGA芯片和模数转换电路芯片AD9226,芯片AD9226的输入端与击穿信号采集电路相连接,将击穿信号采集电路采集到的瞬间短路电流/电压模拟信号转换成数字信号,芯片AD9226的ADC口连接到FPGA芯片的输入引脚,FPGA芯片对数字信号进行带符号12位的编译,FPGA芯片输出IO引脚连接到输出的关合试验控制电路和合成试验控制电路中,利用FPGA芯片的同步触发算法构成编码器,进行超快速计算。
优选的,所述微处理电路采用51单片机,51单片机与数字信号集成处理电路中的FPGA芯片采用串口SPI通信协议连接,读取和接收数字信号集成处理电路的数据。
优选的,所述功能选择电路中预设合成试验和关合试验过程的动作模式。
优选的,所述微处理电路还与LED显示屏相连接。
本发明通过数字信号集成处理电路对接收到的试品关合或者开断时产生的击穿电流/电压信号斜率的连续性的采集和计算处理,按照预定的合成试验或者关合试验的动作参数,发出动作信号给关合试验控制电路或者合成试验控制电路,关合试验控制电路或者合成试验控制电路发出指令给电光信号转换电路,电光信号转换电路控制电火箱点火,进行相应的试验。
本发明通过模块化的设计,利用数字信号集成处理电路中FPGA电路的同步计算特点,运行速度超快,能够精确控制电火箱的点火时间,高效、可靠地完成合成试验和关合试验的同步控制。
通过本发明的使用,能够在强磁强、强电场的工况下进行合成试验的同步控制,提高了试验的效率,增强了试验的安全性能。
附图说明
图1是本发明的控制电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
一种单通道高压合成试验同步控制系统,包括分别与功能选择电路和击穿信号采集电路相连接的数字信号集成处理电路,功能选择电路与击穿信号采集电路和微处理电路相连接,微处理电路与数字信号集成处理电路通过采用串口SPI通信协议连接,数字信号集成处理电路还与时序系统、关合试验控制电路、合成试验控制电路相连接,关合试验控制电路和合成试验控制电路分别与电光信号转换电路相连接,电光信号转换电路与电火箱相连接。
数字信号集成处理电路与电源处理模块相连接,电源处理模块包括±15V、±5V和﹢5V三路相互隔离的输出电源,给数字信号集成处理电路供电。
数字信号集成处理电路包括FPGA芯片和模数转换电路芯片AD9226,芯片AD9226的输入端与击穿信号采集电路相连接,将击穿信号采集电路采集到的瞬间短路电流/电压模拟信号转换成数字信号,芯片AD9226的ADC口连接到FPGA芯片的输入引脚,FPGA芯片对数字信号进行带符号12位的编译,FPGA芯片输出IO引脚连接到输出的关合试验控制电路和合成试验控制电路中,利用FPGA芯片的同步触发算法构成编码器,进行超快速计算。
微处理电路采用51单片机,51单片机与数字信号集成处理电路中的FPGA芯片采用串口SPI通信协议连接,读取和接收数字信号集成处理电路的数据。
功能选择电路中预设合成试验和关合试验过程的动作模式。
微处理电路还与LED显示屏相连接。
实施例1合成关合试验同步控制
首先,作业人员通过功能选择电路给击穿信号采集电路、微处理电路和数字信号集成处理电路均输出关合试验的相关动作信号。根据关合试验设定的动作指令,数字信号集成处理电路接收微处理电路输送的进行关合试验的动作参数数据,微处理电路驱动LED显示屏,将接收到的数字信号集成处理电路中的数据和试验动作数据写入到LED显示屏中;时序系统向数字信号集成处理电路输出触发信号后,数字信号集成处理电路开始接收击穿信号采集电路采集到的电流或电压信号。击穿信号采集电路采集试品关合时瞬间击穿电流或电压信号,输送给数字信号集成处理电路,由于高压断路器合闸过程中触头上产生的击穿电流/电压产生的时间一般在1-5ms,因此采集时长控制在300ms以内。
数字信号集成处理电路开始接收击穿电流/电压模拟信号,接收信号的采集频率可以达到30MHz,并将击穿电流/电压模拟信号通过芯片AD9226转换成带符号的12位数字信号,数字信号集成处理电路以可以在击穿电流/电压信号出现的100μs内判断出有效的击穿电流信号,同时开始高速计算;数字信号集成处理电路按照预定的关合试验的动作参数,发出关合动作信号给关合试验控制电路,关合试验控制电路发出指令给电光信号转换电路,电光信号转换电路控制电火箱点火,进行关合试验。
该系统在试品的现场试验中,成功率可以达到90%以上。对不同种类试品同一试验参数进行反复的测试,得到的试验结果符合正态分布规律,表明该试验系统的设计是合理的,试验误差在50μs以内,满足标准GB/T 4473-2018《高压交流断路器的合成试验》的要求。
实施例2
首先,作业人员通过功能选择电路给击穿信号采集电路、微处理电路和数字信号集成处理电路均输出合成试验的相关动作信号。根据合成试验设定的动作指令,数字信号集成处理电路接收微处理电路输送的进行合成试验的动作参数数据,微处理电路驱动LED显示屏,将接收到的数字信号集成处理电路中的数据和动作数据写入到LED显示屏中;时序系统向数字信号集成处理电路输出触发信号后,数字信号集成处理电路开始接收击穿信号采集电路采集到的电流信号。击穿信号采集电路采集试品关合时瞬间击穿电流信号,输送给数字信号集成处理电路,采集时长控制在300ms以内。
数字信号集成处理电路先将接收到的击穿电流模拟信号转换成数字信号,再高速计算判断击穿电流信号的零点,在下一个零点之前或者之后的某个时刻开始延弧点火动作,然后在下一个电流零点之前的某一时刻发出主回路点火动作信号,完成合成试验。
利用本发明进行的合成试验性能稳定,合成试验的动作误差可控制在50μs内,因为本发明采用的是FPGA数字处理电路芯片,运算速度可以达到60MHz,有效地降低了动作误差。
通过本发明的使用,能够在强磁强、强电场的工况下进行合成试验的同步控制,提高了试验的效率,增强了试验的安全性能。

Claims (6)

1.一种单通道高压合成试验同步控制系统,其特征在于:包括分别与功能选择电路和击穿信号采集电路相连接的数字信号集成处理电路,功能选择电路与击穿信号采集电路和微处理电路相连接,微处理电路与数字信号集成处理电路通过采用串口SPI通信协议连接,数字信号集成处理电路还与时序系统、关合试验控制电路、合成试验控制电路相连接,关合试验控制电路和合成试验控制电路分别与电光信号转换电路相连接,电光信号转换电路与电火箱相连接;功能选择电路给击穿信号采集电路、微处理电路和数字信号集成处理电路输出进行合成试验或者关合试验的指令,数字信号集成处理电路接收微处理电路输送的进行合成试验或者关合试验的动作参数数据;时序系统向数字信号集成处理电路输出触发信号后,数字信号集成处理电路开始接收击穿信号采集电路采集到的高压电器试品关合或者开断时产生的击穿电流/电压信号,并计算处理击穿电流/电压信号,数字信号集成处理电路按照预定的合成试验或者关合试验的动作参数数据,发出动作信号给关合试验控制电路或者合成试验控制电路,关合试验控制电路或者合成试验控制电路发出指令给电光信号转换电路,电光信号转换电路控制电火箱点火,进行相应的试验。
2.根据权利要求1所述的单通道高压合成试验同步控制系统,其特征在于:所述数字信号集成处理电路与电源处理模块相连接,电源处理模块包括±15V、±5V和﹢5V三路相互隔离的输出电源,给数字信号集成处理电路供电。
3.根据权利要求1或2所述的单通道高压合成试验同步控制系统,其特征在于:所述数字信号集成处理电路包括FPGA芯片和模数转换电路芯片AD9226,芯片AD9226的输入端与击穿信号采集电路相连接,将击穿信号采集电路采集到的瞬间短路电流/电压模拟信号转换成数字信号,芯片AD9226的ADC口连接到FPGA芯片的输入引脚,FPGA芯片对数字信号进行带符号十二位的编译,FPGA芯片输出IO引脚连接到输出的关合试验控制电路和合成试验控制电路中,利用FPGA芯片的同步触发算法构成编码器,进行超快速计算。
4.根据权利要求3所述的单通道高压合成试验同步控制系统,其特征在于:所述微处理电路采用51单片机,51单片机与数字信号集成处理电路中的FPGA芯片采用串口SPI通信协议连接,读取和接收数字信号集成处理电路的数据。
5.根据权利要求4所述的单通道高压合成试验同步控制系统,其特征在于:所述功能选择电路中预设合成试验和关合试验过程的动作模式。
6.根据权利要求5所述的单通道高压合成试验同步控制系统,其特征在于:所述微处理电路还与LED显示屏相连接。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106154202A (zh) * 2016-07-26 2016-11-23 东莞市广安电气检测中心有限公司 一种电器短路试验测量系统的校准方法
CN107271895A (zh) * 2017-08-01 2017-10-20 江苏省电力试验研究院有限公司 一种高压断路器测试系统校验的时间基准装置及校验系统
CN111239599A (zh) * 2020-01-17 2020-06-05 四川明星电力股份有限公司 断路器分合闸时间在线监测装置和方法
CN113625160A (zh) * 2021-08-06 2021-11-09 甘肃电器科学研究院 126kv高压交流断路器合成试验同步控制系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106154202A (zh) * 2016-07-26 2016-11-23 东莞市广安电气检测中心有限公司 一种电器短路试验测量系统的校准方法
CN107271895A (zh) * 2017-08-01 2017-10-20 江苏省电力试验研究院有限公司 一种高压断路器测试系统校验的时间基准装置及校验系统
CN111239599A (zh) * 2020-01-17 2020-06-05 四川明星电力股份有限公司 断路器分合闸时间在线监测装置和方法
CN113625160A (zh) * 2021-08-06 2021-11-09 甘肃电器科学研究院 126kv高压交流断路器合成试验同步控制系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李鹏 等: "一种用于合成试验中预测短路电流零点的方法", 高压电器, vol. 50, no. 7, 31 July 2014 (2014-07-31), pages 57 - 61 *

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