CN205229287U - 10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电流检测技术领域，尤其涉及一种10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统。本实用新型是以数字信号处理器DSP为核心，主要包括永磁机构11、控制面板5、高精度传感器1、光耦隔离电路2、信号调理电路3、DSP？4、通讯电路9、编程接口7、仿真器8、显示单元6和上位机10。本实用新型能够实现电流的实时采集和信号传输，具有测量精度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点，可以显著提高检测效率，为永磁机构智能控制和高压断路器智能化技术的发展奠定基础。
Description
技术领域
本实用新型属于电流检测技术领域，尤其涉及一种10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统。
背景技术
10kV高压配电装置在煤矿电网中起到控制和保护双重作用，能够按照控制指令切断空载或负载电流，同时还具有故障检测和动作的功能。目前，10kV高压配电装置真空断路器操作机构主要有弹簧机构和永磁机构两种，弹簧机构机械部件多、累计运动公差大、可靠性低、维护工作量大，且运动过程不可控。永磁机构是近些年新兴的技术，它利用永磁体在磁场中受力运动的原理，运动不减少、结构简单、可控性强。开展对永磁机构本体优化设计和操作过程可靠控制是10kV高压配电装置真空断路器操作机构技术领域研究的热点，稳定电流检测系统是对其可靠控制的基础。
实用新型内容
为达上述目的，本实用新型提出一种10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，其目的是为了提达到电流的实时采集和信号传输，测量精度高、稳定性好、抗干扰能力强，检测效率高的一种检测系统。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：
10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，是以数字信号处理器DSP为核心，主要包括永磁机构、控制面板、高精度传感器、光耦隔离电路、信号调理电路、DSP、通讯电路、编程接口、仿真器、显示单元和上位机；其中，控制面板的输出端与DSP的信号输入端相连接，高精度传感器的输出端与光耦隔离电路的输入端相连接，光耦隔离电路的输出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端与DSP的信号输入端相连接，DSP内部的通讯模块信号输出端与通讯电路相连接，通讯电路的信号输出端与上位机的通讯端口相连接，编程接口的输入端通过仿真器与上位机线连接，编程接口的输出端与DSP4的程序输入端口相连接，显示单元的输入端与DSP的输出端相连接。
所述的高精度传感器为霍尔型电流传感器CHF-200B，DSP选择型号为TMS320F2812，光耦隔离电路为线性光耦型号为HCNR201，DSP仿真器选择型号为YXDSP-XD510。
所述的控制面板5发送信号采集开始和停止信号，同时具有急停功能；高精度传感器负责将永磁机构电流信号转换成模拟信号输出；光耦隔离电路起到将传感器输出信号与DSP隔离的作用；通讯电路将DSP内部的通讯模块与上位机相连接，实现永磁机构电流信号传递给上位机；编程接口实现DSP程序调试和烧写的作用；显示单元用于显示永磁机构的电流值，为外界提供最直观的数据；上位机负责DSP数据采集程序调试和永磁机构电流显示。
所述的信号调理电路将电流模拟信号线性转换成DSP能够接收的信号，进行信号幅值调。
所述的DSP负责接收控制指令、采集和处理电流信号，同时利用通讯模块将电流信息发送给上位机。
本实用新型的优点及有益效果是：
本实用新型能够实现电流的实时采集和信号传输，具有测量精度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点，可以显著提高检测效率，为永磁机构智能控制和高压断路器智能化技术的发展奠定基础。
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步加以详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中信号调理电路图；
图3为本实用新型中DSP与上位机通讯电路图；
图4为本实用新型中电流计算软件程序流程图。
其中：1、永磁机构；2、光耦隔离电路；3、信号调理电路；4、DSP；5、控制面板；6、显示单元；7、编程接口；8、仿真器；9、通讯电路；10、上位机；11、永磁机构。
具体实施方式
本实用新型是一种10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，如图1所示，图1为本实用新型的结构示意图。该系统以数字信号处理器(digitalsignalprocessor，以下简称DSP)为核心，主要包括永磁机构11、控制面板5、高精度传感器1、光耦隔离电路2、信号调理电路3、DSP4、通讯电路9、编程接口7、仿真器8、显示单元6和上位机10。其中，控制面板5的输出端与DSP4的信号输入端相连接，高精度传感器1的输出端与光耦隔离电路2的输入端相连接，光耦隔离电路2的输出端与信号调理电路3的输入端相连接，信号调理电路3的输出端与DSP4的信号输入端相连接，DSP4内部的通讯模块信号输出端与通讯电路9相连接，通讯电路9的信号输出端与上位机10的通讯端口相连接，编程接口7的输入端通过仿真器8与上位机10线连接，编程接口7的输出端与DSP4的程序输入端口相连接，显示单元6的输入端与DSP4的输出端相连接。
本实用新型所述的高精度传感器1选择霍尔型电流传感器CHF-200B，DSP选择型号为TMS320F2812，光耦隔离电路2选择线性光耦型号为HCNR201，DSP仿真器选择型号为YXDSP-XD510。
本实用新型各部分功能描述如下：
控制面板5发送信号采集开始和停止信号，同时具有急停功能；高精度传感器1负责将永磁机构11电流信号转换成模拟信号输出；光耦隔离电路2起到将传感器输出信号与DSP4隔离的作用；通讯电路9将DSP内部的通讯模块与上位机10相连接，实现永磁机构11电流信号传递给上位机10；编程接口7实现DSP4程序调试和烧写的作用；显示单元6用于显示永磁机构11的电流值，为外界提供最直观的数据；上位机10负责DSP4数据采集程序调试和永磁机构11电流显示。
信号调理电路3将电流模拟信号线性转换成DSP4能够接收的信号，起到信号幅值调理作用，本实用新型中信号调理电路如图2所示。
DSP4负责接收控制指令、采集和处理电流信号，同时利用通讯模块将电流信息发送给上位机10，本实用新型中DSP与上位机通讯电路图如图3所示。
如图4所示，图4为本实用新型中电流计算软件程序流程图。
具体步骤如下：
(1)中断入口；
(2)保护现场；
(3)清除中断标志；
(4)读RESULT寄存器中的采样值T1(k)；
(5)读TREG寄存器中预先存储的比例系数K；
(6)I(k)＝T1(k)*K；
(7)I(k)存储到数据区；
(8)恢复现场；
(9)返回。
DSP4电流计算过程如下：高精度传感器1输出的模拟信号经过光耦隔离和信号调理后输入给DSP4，DSP4在每个PWM周期对高精度传感器1输出的电压信号进行一次采样，经过软件计算转换成对应的电流值。通过DSP4的定时器采用连续增减计数方式时周期匹配事件启动ADC转换来实现。ADC中断与定时器下溢中断同时启动，然后对采集的电压信号进行一次A/D转换。具体来说设定时器中断周期为0.02ms，电流环闭环调节周期为0.02ms。在中断服务子程序中还要置相应的标志位，通过判断各个标志位后，转入响应的中断子程序，然后返回程序。最后计数器复位，等待进行下一次判断。DSP4的参考电压是3.3V，即3.3V对应的A/D值为212，根据如式(1)的比例对应关系，计算可得1V电压对应的A/D值为212/3.3，通过采集到的电压值可转换成正确的A/D数据。
式(1)中A表示电压值，D表示A/D数据。
DSP4是定点型处理器，若要完成上述含有小数的数据运算，就必须采用Q格式对数据进行规范化处理。为达到精度要求，本系统在软件设计中采用Q12格式。电流传感器输出1伏电压对应的电流值为75安，电流的采样值为：
式(2)中I表示电流，D表示A/D数据。
Claims (5)
1.10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，其特征是：以数字信号处理器DSP为核心，主要包括永磁机构（11）、控制面板（5）、高精度传感器（1）、光耦隔离电路（2）、信号调理电路（3）、DSP（4）、通讯电路（9）、编程接口（7）、仿真器（8）、显示单元（6）和上位机（10）；其中，控制面板（5）的输出端与DSP（4）的信号输入端相连接，高精度传感器（1）的输出端与光耦隔离电路（2）的输入端相连接，光耦隔离电路（2）的输出端与信号调理电路（3）的输入端相连接，信号调理电路（3）的输出端与DSP（4）的信号输入端相连接，DSP（4）内部的通讯模块信号输出端与通讯电路（9）相连接，通讯电路（9）的信号输出端与上位机（10）的通讯端口相连接，编程接口（7）的输入端通过仿真器（8）与上位机（10）线连接，编程接口（7）的输出端与DSP（4）的程序输入端口相连接，显示单元（6）的输入端与DSP（4）的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，其特征是：所述的高精度传感器（1）为霍尔型电流传感器CHF-200B，DSP选择型号为TMS320F2812，光耦隔离电路（2）为线性光耦型号为HCNR201，DSP仿真器选择型号为YXDSP-XD510。
3.根据权利要求1所述的10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，其特征是：所述的控制面板（5）发送信号采集开始和停止信号，同时能够急停；高精度传感器（1）将永磁机构（11）电流信号转换成模拟信号输出；光耦隔离电路（2）将传感器输出信号与DSP（4）隔离；通讯电路（9）将DSP内部的通讯模块与上位机（10）相连接，实现永磁机构（11）电流信号传递给上位机（10）；编程接口（7）实现DSP（4）程序调试和烧写；显示单元（6）显示永磁机构（11）的电流值，为外界提供最直观的数据；上位机（10）负责DSP（4）数据采集程序调试和永磁机构（11）电流显示。
4.根据权利要求1所述的10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，其特征是：所述的信号调理电路（3）将电流模拟信号线性转换成DSP（4）能够接收的信号，进行信号幅值调。
5.根据权利要求1所述的10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，其特征是：所述的DSP（4）负责接收控制指令、采集和处理电流信号，同时利用通讯模块将电流信息发送给上位机（10）。
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|---|---|---|---|---|
| CN105510814A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-20 | 国家电网公司 | 10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统 |
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2015
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