CN207992351U - 线圈类设备电气试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线圈类设备电气试验装置，包括主控单片机和与所述主控单片机通信连接的试验电源系统、测量系统、输入输出系统、第一存储器和外部通信系统，所述试验电源系统采用数字电源，所述测量系统采用电压互感器和电流互感器作为传感器，所述传感器连接在所述试验电源的临近电源输出端子的前端线路上，所述外部通信系统包括有线通信模块和无线通信模块，所述主控单片机通过所述外部通信系统连接有便携式控制终端。本实用新型能完成多项电气试验，减少因需要频繁更换试验仪器所做的搬运工作、接线操作，并减少因多种试验仪器数据格式不统一给后期统计分析带来的麻烦，且安全性好，支持数据同步远传。

Description

线圈类设备电气试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种线圈类设备(如各类变压器、互感器等)电气试验用仪器，尤其是能在一台设备上完成多项电气试验的试验装置。

背景技术

目前用于互感器和电力变压器等线圈类设备的电气试验的仪器都是专用仪器，即一台仪器一般只能完成一项电气试验。因此在需要进行多项电气试验时，需要多次更换仪器、多次连接和拆卸线路，仪器占用空间多，运输不方便，试压操作工作量大、效率低。由于现有的试验仪器的试验电源通常由自耦调压器提供，通常需要人工操作调节，因此对操作人员要求较高，人工成本也高，并且，只能本地操作进行调节，对操作人员来说安全性较低。

发明内容

本实用新型旨在提供一种线圈类设备电气试验装置，能完成多项电气试验，提高电气试验效率，方便后期的数据分析，且操作安全性好，并支持数据同步远传。

本实用新型的主要技术方案有：

一种线圈类设备电气试验装置，包括主控单片机和与所述主控单片机通信连接的试验电源系统、测量系统、输入输出系统、第一存储器和外部通信系统，所述试验电源系统采用数字电源，所述测量系统采用电压互感器和电流互感器作为传感器，所述传感器连接在所述试验电源的临近电源输出端子的前端线路上，所述外部通信系统包括有线通信模块和无线通信模块，所述主控单片机通过所述外部通信系统连接有便携式控制终端。

所述无线通信模块可以包括蓝牙模块、wifi数传模块、ZIGBEE模块、GPRS模块中的一种或多种，所述有线通信模块采用网卡和RJ45网线接口模块。

所述试验电源系统设有隔离变压器，所述数字电源的输出端连接所述隔离变压器的输入端，所述隔离变压器的输出线路的终端构成为所述试验电源的电源输出端子，所述传感器连接在所述隔离变压器的输出线路上。

所述数字电源为可调频调幅的三相变频数字电源，其中设有顺次连接的SPWM控制器、大功率IPM开关模块和低通滤波器，所述主控单片机与所述SPWM控制器通信连接，所述低通滤波器的输出端构成为所述数字电源的输出端，所述大功率IPM开关模块的电源输入端连接一整流器，所述整流器的输入为50Hz、220V交流市电。

所述SPWM控制器的核心组件包括调频调幅正弦波发生器、三角调制波发生器和比较器，所述调频调幅正弦波发生器和三角调制波发生器的输出端均连接至所述比较器的输入端。

所述测量系统还可以包括顺次连接的自适应放大电路、模数转换器和单片机，所述传感器的输出端连接所述自适应放大电路的输入端，所述单片机的数据输出端通过串口连接所述主控单片机的测量数据输入端，所述单片机还连接有第二存储器。

所述输入输出系统可以包括显示器、按键和打印机，它们各自通过串口与所述主控单片机通信连接。

所述显示器优选为液晶显示器，所述打印机可以为微型打印机。

所述整流器的前端与市电输入端子之间的线路上优选设置有使所在线路通断的电子开关，所述电子开关的驱动端连接所述主控单片机。

所述线圈类设备电气试验装置可以设有铝合金机壳，所述机壳上可以设有主面板，所述输入输出系统的显示部分和手动操作部分设置在所述主面板上，例如所述显示器的显示屏和所述按键优选设置在所述主面板上。

所述线圈类设备电气试验装置还可以设有与所述主控单片机通信连接的报警系统，所述报警系统可以采用蜂鸣器和指示灯作为信号指示装置，所述指示灯优选设置在所述主面板上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用数字电源作为试验电源，可以通过程序控制获得各种幅值和频率的试验电压，因此可以轻松达到多种不同电气试验的试验电源要求，使一台仪器可以适用于多种试验，由此节约了仪器投资，减少了搬运、接线等工作量，降低劳动强度，提高工作效率。

由于一台仪器可以进行多种试验，使各种试验的测试结果可以按照统一的数据格式输出，方便了后续针对这些数据的统计分析。

采用外部通信系统，可以方便将测试数据实时向上位机传输，方便了数据的统一存储、管理，也从一定程度上确保数据的真实有效，提高数据的可信度。

通过便携式控制终端，操作人员可以进行试验前的参数设定和调整，也可以方便地观察测试结果数据，而不必一定在试验仪器的主面板处进行本地操作，扩大了操作的自由度和灵活性。提高了操作的安全性，改善了操作过程中的舒适度。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图；

图2为本实用新型的测量系统结构组成示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种线圈类设备电气试验装置，如图1所示，包括主控单片机(例如32位ARM单片机)和与所述主控单片机通信连接的试验电源系统、测量系统、输入输出系统、第一存储器和外部通信系统。所述试验电源系统采用数字电源，通过所述主控单片机的数字化控制，为被测试线圈类设备提供连续可调的正弦波试验电压。所述测量系统采用电压互感器和电流互感器作为传感器，所述传感器连接在所述试验电源的临近电源输出端子的前端线路上。所述输入输出系统中输入部分用于本地的参数设定和操作，输出部分主要用于测量结果的显示。所述第一存储器主要用于实时保存测量结果。所述外部通信系统包括有线通信模块和无线通信模块，主要用于向上位机上传测量数据和向主控单片机远程传输控制指令。所述主控单片机通过所述外部通信系统连接有便携式控制终端，接线后，操作人员可以通过便携式控制终端方便地进行非本地操作、调试，提高操作人员作业时的安全性和舒适度。所述主控单片机主要用于根据设定的电源参数生成控制指令从而控制试验电源系统的输出、读取测量系统的测量结果数据以及控制数据结果的显示、存储以及传输等。

所述无线通信模块可以包括蓝牙模块、wifi数传模块、ZIGBEE模块、GPRS模块中的一种或多种，所述有线通信模块采用网卡和RJ45(LAN ISDN)网线接口模块。由此，所述外部通信系统支持多种通信方式。

所述试验电源系统设有隔离变压器，所述数字电源的输出端连接所述隔离变压器的输入端，所述隔离变压器的输出线路的终端构成为所述试验电源的电源输出端子，所述传感器以现有的连接方式连接在所述隔离变压器的输出线路上。

所述数字电源为可调频调幅的三相变频数字电源，输出电压频率稳定性好。其中设有顺次连接的SPWM控制器、大功率IPM开关模块和低通滤波器，所述主控单片机与所述SPWM控制器通信连接，所述低通滤波器的输出端构成为所述数字电源的输出端，所述大功率IPM开关模块的电源输入端连接一整流器，所述整流器的输入为50Hz、220V交流市电。所述SPWM控制器在所述主控单片机的控制下，生成要求幅值和频率的驱动电压信号输入到大功率IPM开关模块。该数字电源运用数字波形合成技术以及大功率SPWM脉宽调制技术，实现调幅电源输出。所述大功率IPM开关模块内部集成有过电压、过流和过热等故障检测电路，因此即使发生负载事故或使用不当，也可以保证IPM开关模块自身不损坏。

所述SPWM控制器的核心组件包括调频调幅正弦波发生器、三角调制波发生器和比较器，所述调频调幅正弦波发生器和三角调制波发生器的输出端均连接至所述比较器的输入端。所述调频调幅正弦波发生器用于产生两个极性相反的参考正弦波，所述三角调制波发生器用于产生双向三角载波，所述比较器的作用是使参考正弦波与双向三角载波交截产生功率开关驱动信号。

波形发生器可以采用数字波形合成的原理，即用ROM存储波形数据，用时钟发生器产生的脉冲驱动计数器，控制计数器以不同的增量进行计数，使计数值与预读取的ROM的地址相对应，通过计数器的输出扫描ROM的地址线，读取相应的波形数据，再将ROM中按波形变化的数据输出至D/A转换器，在D/A转换器的输出端就可以得到与该波形数据相对应的模拟信号。

按波形变化的数据输出至D/A转换器时，主控单片机通过设置D/A转换器的数据就可以完成信号的调幅功能。因此所述调频调幅正弦波发生器由主控单片机控制产生可调频调幅正弦波信号。所述试验电源系统在所述主控单片机的控制下，输出电压、频率连续可调的正弦波，因此可以满足多项电气试验时的试验电源要求，为在一台仪器上实现多项电气试验提供基础和关键条件。

如图2所示，所述测量系统还包括顺次连接的自适应放大电路、模数转换器和单片机，所述传感器的输出端连接所述自适应放大电路的输入端，所述单片机的数据输出端通过串口连接所述主控单片机的测量数据输入端。每一个传感器对应一套所述自适应放大电路和模数转换器。通常每一相都至少使用一个电压互感器和电流互感器。所述单片机分别对试验时通过所述传感器采集的电压、电流信号进行实时采样计算，根据采样数据按照电工学原理进行计算得到各电参数的测量结果，包括电压、电流、有功功率、功率因数及频率等电参量。所述模数转换器优选为不低于16位的模数转换器，作为主要的数据采集芯片，为测量的高精度以及电压和电流信号采样的同步提供保障。所述单片机还连接第二存储器，以便将采样数据保存在第二存储器中。

所述输入输出系统可以包括显示器、按键和打印机，它们各自通过串口与所述主控单片机通信连接。所述显示器用于设定参数的显示和测量结果数据的显示，包括数据形式和图像形式。按键用于参数输入和调整以及指令的确认等。打印机用于信息的打印输出，通常是测量结果数据的打印输出。

所述显示器可以为液晶显示器，所述打印机可以为微型打印机。

所述主控单片机还可以连接有USB接口模块，可用于连接外部存储器，也可为便携式控制终端充电。

所述线圈类设备电气试验装置设有铝合金机壳，质量轻，刚性好，耐腐蚀。所述机壳上设有主面板。所述主面板作为重要的人机交互区域，所述输入输出系统的显示部分(例如显示器的显示屏)和手动操作部分(例如按键)设置在所述主面板上。

所述线圈类设备电气试验装置还可以设有与所述主控单片机通信连接的报警系统，所述报警系统采用蜂鸣器和指示灯作为信号指示装置，所述指示灯也可以设置在所述主面板上。当所述线圈类设备电气试验装置中某个部分发生故障等异常情况时，通过所述主控单片机的控制，相应的自检电路的输出信号触发所述报警系统发出信号指示。

所述整流器的前端与市电输入端子之间的线路上设置有使所在线路通断的开关，所述电子开关的驱动端连接所述主控单片机的通断电控制输出端。该开关用于接通或断开整流器与市电。所述开关优选采用电子开关。可以在程序控制中，利用故障信号触发所述开关的断开，以此保护该试验装置。所述主面板上还可以设置紧急停止按钮，紧急停止按钮通过电接线与所述开关连接。紧急情况下，可以通过按该紧急停止按钮，切断市电与所述整流器的连接，使试验电源的输出迅速回零。

所述便携式控制终端主要为手持式终端设备，可以是专用设备，也可以采用安装有专用控制软件的手机、pad、平板电脑等智能设备。当然，所述便携式控制终端上设有的通信模块类型与主控单片机上连接的通信模块相配套。所述便携式控制终端与所述主控单片机之间可以通过有线通信模块和无线通信模块进行通信，只是实践中采用无线通信的应用场合更多，也能更好地体现可移动特点。

本实用新型能用于电压互感器的耐压(感应耐压或工频耐压)、空载电流、伏安特性等试验，还能用于变压器的空载试验、负载试验以及耐压试验。

Claims (10)

1.一种线圈类设备电气试验装置，其特征在于：包括主控单片机和与所述主控单片机通信连接的试验电源系统、测量系统、输入输出系统、第一存储器和外部通信系统，所述试验电源系统采用数字电源，所述测量系统采用电压互感器和电流互感器作为传感器，所述传感器连接在所述试验电源的临近电源输出端子的前端线路上，所述外部通信系统包括有线通信模块和无线通信模块，所述主控单片机通过所述外部通信系统连接有便携式控制终端。

2.如权利要求1所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：所述无线通信模块包括蓝牙模块、wifi数传模块、ZIGBEE模块、GPRS模块中的一种或多种，所述有线通信模块采用网卡和RJ45网线接口模块。

3.如权利要求2所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：所述试验电源系统设有隔离变压器，所述数字电源的输出端连接所述隔离变压器的输入端，所述隔离变压器的输出线路的终端构成为所述试验电源的电源输出端子，所述传感器连接在所述隔离变压器的输出线路上。

4.如权利要求3所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：所述数字电源为可调频调幅的三相变频数字电源，其中设有顺次连接的SPWM控制器、大功率IPM开关模块和低通滤波器，所述主控单片机与所述SPWM控制器通信连接，所述低通滤波器的输出端构成为所述数字电源的输出端，所述大功率IPM开关模块的电源输入端连接一整流器，所述整流器的输入为50Hz、220V交流市电。

5.如权利要求4所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：所述SPWM控制器的核心组件包括调频调幅正弦波发生器、三角调制波发生器和比较器，所述调频调幅正弦波发生器和三角调制波发生器的输出端均连接至所述比较器的输入端。

6.如权利要求5所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：所述测量系统还包括顺次连接的自适应放大电路、模数转换器和单片机，所述传感器的输出端连接所述自适应放大电路的输入端，所述单片机的数据输出端通过串口连接所述主控单片机的测量数据输入端，所述单片机还连接有第二存储器。

7.如权利要求6所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：所述输入输出系统包括显示器、按键和打印机，它们各自通过串口与所述主控单片机通信连接。

8.如权利要求7所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：所述整流器的前端与市电输入端子之间的线路上设置有使所在线路通断的电子开关，所述电子开关的驱动端连接所述主控单片机的通断电控制输出端。

9.如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：其设有铝合金机壳，所述机壳上设有主面板，所述输入输出系统的显示部分和手动操作部分设置在所述主面板上。

10.如权利要求9所述的线圈类设备电气试验装置，其特征在于：还设有与所述主控单片机通信连接的报警系统，所述报警系统采用蜂鸣器和指示灯作为信号指示装置，所述指示灯设置在所述主面板上。