CN203606437U - 智能型变压器变比仿真测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能型变压器变比仿真测试装置，包括主控模块，与主控模块连接的变比仿真测试模块和通信模块。其中，变比仿真测试模块包括单片机、与单片机连接的信号收发电路、串口电路以及电源电路；单片机控制串口电路接收外部被测品的测试信号；测试信号经过串口电路的转换发送至信号收发电路；单片机控制信号收发电路将测试信号发送至主控模块；通信模块用于与外部主机设备进行数据交互。该智能型变压器变比仿真测试装置可以在低压情况下，对高压仿真变压器及仿真互感器的故障情况进行模拟训练，适合用于电力系统的仿真培训、接线比赛、接线演示等相关场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能型变压器变比仿真测试装置，属于电力系统仿真技术领域。
背景技术
电力系统的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，它包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等。二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电气上的联系。
在电压互感器和电流互感器中，线圈内部接头接触不良，线圈之间的连接点引至高、低压侧套管的接点接触不良，会产生局部过热，破坏绝缘，发生短路或断路。此时所产生的高温电弧会使绝缘油分解，产生大量气体，变压器内压力增加。当压力超过瓦斯断路器保护定值而不跳闸时，会发生爆炸。由于线圈出现故障一般会表现在变比的改变上，因此变比的测量对于高压设备具有重要的意义。
在现有技术中，存在多种变比测试的装置，如专利号为ZL201120555031.5的中国实用新型中公开的变压器自动变比测试仪，以及申请号为200710150391.5的中国发明申请中公开的基于虚拟仪器的变压器变比测量系统。然而，现有变压器变比测试装置多集中于对变压器变比的测试，对故障仿真较少。由于高压电气设备检修容错率低，高电压下存在危险，新学员很难操作和掌握。因此，需要提供一种集变比测试和故障模拟功能于一身的仿真测试装置，在低压状态操作，模拟各种电气故障，以满足电力培训、接线比赛、接线演示等相关场合的需要。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种智能型变压器变比仿真测试装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种智能型变压器变比仿真测试装置，包括主控模块，与所述主控模块连接的变比仿真测试模块和通信模块；其中，所述变比仿真测试模块包括单片机、与所述单片机连接的信号收发电路、串口电路以及电源电路；
所述单片机控制所述串口电路接收外部被测品的测试信号；测试信号经过所述串口电路的转换发送至所述信号收发电路；所述单片机控制所述信号收发电路将测试信号发送至所述主控模块；
所述通信模块用于与外部主机设备进行数据交互。
其中较优地，所述主控模块包括微处理器、与所述微处理器连接的存储单元以及输入/输出接口。
其中较优地，所述主控模块包括ARM6410开发板。
其中较优地，所述微处理器通过USB接口连接无线网卡，通过232接口连接所述变比仿真测试模块。
本实用新型提供的智能型变压器变比仿真测试装置，既可以与仿真的电力设备（如仿真变压器、仿真互感器）进行接线模拟及变比测试，同时还可以与外部主机设备配合实现设备故障模拟。利用该智能型变压器变比仿真测试装置，在低压状态操作，可以模拟测量高压仿真设备的变比，并可以模拟一系列常见故障，适合用于电力培训、接线比赛、接线演示等相关场合。
附图说明
图1为本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置的功能框图；
图2为本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置的内部结构原理图；
图3为本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置的面板示意图；
图4为本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置中，变比仿真测试模块的内部原理示意图；
图5为本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置进行接线测试的数据流向图；
图6为本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置与外部主机设备实现故障模拟的数据流向图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置进行说明。
如图1所示，本实用新型提供的智能型变压器变比仿真测试装置同时具有测试变比的基本功能和故障模拟的功能。具体来说，该智能型变压器变比仿真测试装置可以测量仿真变压器及仿真互感器等高压仿真设备的单相变比及三相变比；同时，该智能型变压器变比仿真测试装置还可以在低压下操作，实现高压仿真设备的故障模拟，例如可以模拟线圈短路，线圈开路等故障情形。通过在低压环境下对高压仿真设备进行故障模拟，可以使操作人员对高压故障情形熟悉和了解，尤其适用于新学员的培训，因此可广泛应用于电力培训、接线比赛、接线演示等相关场合。
结合图2和图3可知，该智能型变压器变比仿真测试装置，包括主控模块、与主控模块连接的无线网卡模块、变比仿真测试模块、打印模块、键盘操作模块及显示模块。其中，主控模块通过无线网卡模块与外部主机设备实现数据交互，可用于下载测试程序及上传测试结果，用于实现变比测试及故障模拟。变比仿真测试模块与外部被测品（仿真变压器、仿真互感器）相连，并通过232接口实现数据交互。变比仿真测试模块中包括测试模块和故障模拟模块，分别用于实现接线测试、变比测试和故障模拟。打印模块和显示模块用于显示或输出测试程序及测试结果。键盘操作模块用于按键输入，设置测试参数及故障模拟模式选择等。
在该智能型变压器变比仿真测试装置中，主控模块为本仿真测试装置的核心部分，用于协调各个模块之间的相互配合。主控模块采用ARM6410开发板，在Linux平台上搭建测试仿真系统，其包括微处理器、存储单元以及输入/输出接口。其中存储单元采用256M的DDR RAM(双倍数据速率的存储器)以及1G的SLG Nand FLASH。DDR RAM用于存放变比仿真测试模块的配置程序。Nand FLASH用于存储用户编写的仿真测试装置的操作系统。输入/输出接口包括I/O口、232接口以 及USB接口等。微处理器通过USB接口连接无线网卡，通过I/O口连接按键操作系统，通过232接口连接变比仿真测试模块。此外，主控模块还包括与微处理器连接的外围电路，例如：电源电路、复位电路和程序下载电路等。
在该智能型变压器变比仿真测试装置中，变比仿真测试模块中包括测试电路，测试电路中设有用于与外部被测品的高压侧、低压侧及接地侧连接的接线端子以及接地端子（参见图3）。其中，测试电路通过接线端子A、B、C、O、a、b、c、o分别与外部被测品的高压侧和低压侧连接，接地端子对应24V接地。
如图4所示，变比仿真测试模块包括单片机、与单片机连接的信号收发电路、串口电路以及电源电路；单片机控制串口电路接收外部被测品的测试信号；测试信号经过串口电路的转换发送至信号收发电路；单片机控制信号收发电路将测试信号发送至主控模块。其中，信号收发电路为16位32路数据收发通道。
变比仿真测试模块包括测试模块和故障模拟模块两个功能模块。测试模块中设置有变比测试模式、相应的测试参数等测试资源，故障模拟模块中设置有故障类型及相应的故障表现形式等故障资源。在本仿真测试装置进行测试时，需要用户设定测试方式。主控模块接收外部主机设备的测试数据后，根据变比仿真测试模块中的模式选择信息，调用相应的变比测试程序对数据进行处理分析。在故障模拟时，外部主机设备设定故障类型并发送故障数据，主控模块接收故障数据根据故障模拟模块中的故障信息调用故障模拟程序，计算当前故障电气值并判断当前的故障类型进行显示。
在该实施例中，智能型变压器变比仿真测试装置包括无线网卡驱动和按键驱动两种驱动方式。智能型变压器变比仿真测试装置通过与仿真设备连接可以进行接线测试以及变比测试。同时，该智能型变压器变比仿真测试装置通过与外部被测品及外部主机设备进行数据交互，可以进行故障模拟。具体实现过程参见下述说明。
该智能型变压器变比仿真测试装置用于测试各种变压器的变比，同时可以进行接线测试。在进行变比测量之前需要进行设备接线，通过测试电缆把测试装置和外部被测品连接在一起，进行对Y型绕组变 压器一次接线测直流电阻，也可模拟助磁法测试d型绕组的各相直流电阻，同时也可模拟四端法测量直流电阻，测试方式灵活多样。其测试过程可参见图5的数据流向图，首先，进行通讯通断检测，判断通讯是否连接，当通讯未连接时，判断接线错误，返回；接着，当确定通讯连接时，进行试验编号判断，并根据对应的试验编号，分别发送相关的测试数据。在该试验过程中，可以直接通过按键操作系统输入测试参数、测试模式等进行试验，也可以通过无线网卡从外部主机设备上下载对应的程序进行试验。
在接线测试完毕，按照高压检修规程，上电测量。如图6所示，进入智能型变压器变比仿真测试装置界面后，通过键盘操作设置相关的电流电压参数。系统会将所设置的参数通过无线方式下发至外部主机设备，后台主机接收到来自智能型变压器变比仿真测试装置下发的数据后，有相应的数据模型库对数据进行分析和匹配，然后通过无线方式发送相对应的测试数据至智能型变压器变比仿真测试装置上，并通过显示屏显示出来，完成数据的收发过程。另外，可通过主机设定故障，即下发相应的故障数据，供分辨故障类型之用，具体故障主要通过下发的故障数据来体现，故障类型包括：引线的焊接或连接质量问题，绕组匝间短路或开路等。
综上所述，该智能型变压器变比仿真测试装置，既可以与外部被测品进行接线测试、变比测试，同时还可以与外部主机配合对变比测试的测试过程以及设备故障进行模拟。利用该智能型变压器变比仿真测试装置，在低压状态操作，可以模拟测量高压仿真设备的变比，并可以模拟一系列常见故障（线圈短路，线圈开路等），适合用于电力培训、接线比赛、接线演示等相关场合。
以上对本实用新型所提供的智能型变压器变比仿真测试装置进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所作的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (7)
1.一种智能型变压器变比仿真测试装置，包括主控模块，其特征在于还包括与所述主控模块连接的变比仿真测试模块和通信模块；其中，所述变比仿真测试模块包括单片机、与所述单片机连接的信号收发电路、串口电路以及电源电路；
所述单片机控制所述串口电路接收外部被测品的测试信号；测试信号经过所述串口电路的转换发送至所述信号收发电路；所述单片机控制所述信号收发电路将测试信号发送至所述主控模块；
所述通信模块用于与外部主机设备进行数据交互。
2.如权利要求1所述的智能型变压器变比仿真测试装置，其特征在于还包括与所述主控模块连接的按键操作模块。
3.如权利要求1所述的智能型变压器变比仿真测试装置，其特征在于还包括分别与所述主控模块连接的显示模块和打印模块。
4.如权利要求1所述的智能型变压器变比仿真测试装置，其特征在于：
所述通信模块是无线网卡。
5.如权利要求1所述的智能型变压器变比仿真测试装置，其特征在于：
所述主控模块包括微处理器、与所述微处理器连接的存储单元以及输入／输出接口。
6.如权利要求5所述的智能型变压器变比仿真测试装置，其特征在于：
所述主控模块包括ARM6410开发板。
7.如权利要求5所述的智能型变压器变比仿真测试装置，其特征在于：
所述微处理器通过USB接口连接无线网卡，通过232接口连接所述变比仿真测试模块。
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