CN211698026U

CN211698026U - 一种配电终端的测试装置

Info

Publication number: CN211698026U
Application number: CN201922500126.6U
Authority: CN
Inventors: 丁春安; 黄招桂; 张健
Original assignee: Guangzhou Deyuan Power Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Deyuan Power Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种配电终端的测试装置，包括微控制器模块、电池模块、开入量模块、开出量模块、电流输出模块和显示界面模块；所述开入量模块的输出端口与所述微控制器的第一端口连接；所述开出量模块的输入端口与所述微控制器模块的第二端口连接；所述微控制器模块的第三端口与所述显示界面模块的控制端口连接；所述微控制器模块的第四端口与所述电流输出模块的输入端口连接；本实用新型通过模拟电力系统中电流互感器的二次绕组线圈输出电流模拟量至配电终端，以检测配电终端是否正常运行；本实用新型功能全面，简单易用，便于携带；具有重负载、大电流、长时间的工作能力。本实用新型可应用于配电自动化系统测试领域。

Description

一种配电终端的测试装置

技术领域

本实用新型涉及配电自动化系统测试领域，尤其是一种配电终端的测试装置。

背景技术

配电终端是配电自动化系统的重要组成部分，为保证设备可靠运行，配电自动化终端投运前一项关键任务就是对其进行测试。新建线路送电之前，由于现场没电，往往不具备测试条件，传统的测试方法是送电之后再停电测试，这样会导致时间长短不定的停电，从而使正常工作遭到破坏，影响了居民用户以及工业用户的生活与生产。

工作人员在调试，测试，运维配电终端时，常常会利用继电保护测试仪，但是经常会碰到以下问题：(1)继电保护测试仪太重太大了，携带不方便；(2)现有的继电保护测试仪功能繁杂，操作界面难用；(3)调试时现场无电源，配电终端尚未供电，又投运了，现场要带发电机等问题。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本实用新型的目的在于提供一种配电终端的测试装置。

本实用新型所采取的技术方案是：本实用新型实施例包括一种配电终端的测试装置，包括微控制器模块、电池模块、开入量模块、开出量模块、电流输出模块和显示界面模块；

所述微控制器模块的受电端、开入量模块的受电端、开出量模块的受电端、电流输出模块的受电端和显示界面模块的受电端分别与所述电池模块的供电端连接；所述开入量模块的输出端口与所述微控制器的第一端口连接；所述开出量模块的输入端口与所述微控制器模块的第二端口连接；所述微控制器模块的第三端口与所述显示界面模块的控制端口连接；所述微控制器模块的第四端口与所述电流输出模块的输入端口连接；

所述微控制器模块通过所述第二端口输出控制信号至所述开出量模块；

所述电流输出模块与外部配电终端连接，以输出电流至外部配电终端；

所述开入量模块与外部配电终端连接，以采集外部配电终端的电压信号，并通过开入量模块的输出端口将采集到的所述电压信号输出给所述微控制器模块；

所述开出量模块与外部配电终端连接，以输出所述控制信号至外部配电终端。

进一步地，所述电流输出模块包括电流放大电路，所述电流放大电路包括三极管和场效应管；所述电流放大电路的输出端口与外部配电终端的输入端口连接。

进一步地，所述微控制器模块包括D/A转换器，所述D/A转换器的输出端口作为所述微控制器模块的第四端口，所述D/A转换器通过所述第四端口输出电流至所述电流输出模块，所述电流经过所述电流放大电路处理后被输出至外部配电终端。

进一步地，还包括第一电平转换电路和第二电平转换电路，所述微控制器模块的第一端口通过所述第一电平转换电路与所述开入量模块的输出端口连接；所述微控制器模块的第二端口通过所述第二电平转换电路与所述开出量模块的输入端口连接。

进一步地，所述第一电平转换电路包括第一光电隔离转换器，所述第二电平转换电路包括第二光电隔离转换器；所述第一光电隔离转换器的输入端口与所述开入量模块的输出端口连接，所述第一光电隔离转换器的输出端口与所述微控制器模块的第一端口连接；所述第二光电隔离转换器的输入端口与所述微控制器模块的第二端口连接，所述第二光电隔离转换器的输出端口与所述开出量模块的输入端口连接。

进一步地，所述微控制器模块包括单片机；所述显示界面模块包括触摸屏；所述单片机的串口作为所述微控制器模块的第三端口与所述触摸屏的串口连接；所述触摸屏的串口为所述显示界面模块的控制端口。

进一步地，所述触摸屏用于设置测试参数数据，并通过串口输送给所述单片机，所述单片机处理所述数据并转换成控制信号，并输送给所述开出量模块。

进一步地，所述单片机接收并处理所述触摸屏输送的数据后，还通过串口回送反馈信号至所述触摸屏，以完成上下位机的通讯。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过模拟电力系统中电流互感器的二次绕组线圈输出电流模拟量至配电终端，以检测配电终端是否正常运行；包括电池模块，无需现场电源支持便可进行调试、测试工作，可大大提高工作效率，功能全面，简单易用，便于携带；具有重负载、大电流、长时间的工作能力，且具有高稳定性与高可靠性。

附图说明

图1为本实用新型配电终端的测试装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例中电流放大电路的电路图；

图3为本实用新型实施例中电平转换电路的电路图；

图4为本实用新型实施例中触摸屏通信串口电路图。

具体实施方式

参照图1，一种配电终端的测试装置，包括微控制器模块、电池模块、开入量模块、开出量模块、电流输出模块和显示界面模块；

本实用新型的实施例中，所述电池模块采用锂电池，用直流14.8V电源给锂电池充电，可支持待机运行12小时，无须现场提供电源。电池通过电源处理后分别给微控制器模块、开入量模块、开出量模块、电流输出模块和显示界面模块供电。

由于本实用新型所需要实现的功能对模拟信号切换速率以及运算性能要求不是很高，但功能比较复杂，所述微控制控制模块如果使用STC89C52单片机的话难以实现其智能控制功能，而使用DSP单片机的话会性能过剩，其价格比较贵，根据系统需要实现的功能综合考虑，本实用新型实施例中所述微控制控制模块采用STM32单片机，可以实现本系统控制功能，并且成本较低。STM32单片机是32bit系列的单片机，它是由ST公司采用ARM公司的cortex-M 为核心研制而成的。其寄存器和外设功能接近了计算机的CPU，功能上比PIC、8051和AVR 要全面完整得多。STM32单片机具有很多优点，它不仅集成度高，开发简易，而且性能高、实时性强、数字信号处理速度快、功耗低；因此被广泛使用于各种微型电子产品、汽车电子、数据通讯、工业控制、手机、路由器等。从性能上，STM32系列中即使是最基本的STM32F101R6 型号单片机也远优于STC89C52单片机。STM32单片机内含D/A转换器，能够将STM32单片机接收到的数字信号转成模拟信号。

进一步作为优选的实施方式，所述电流输出模块包括电流放大电路，所述电流放大电路包括三极管和场效应管；所述电流放大电路的输出端口与外部配电终端的输入端口连接；

所述微控制器模块包括D/A转换器，所述D/A转换器的输出端口作为所述微控制器模块的第四端口，所述D/A转换器通过所述第四端口输出电流至所述电流输出模块，所述电流经过所述电流放大电路处理后被输出至外部配电终端。

本实施例中，STM32单片机内含D/A转换器，能够将STM32单片机接收到的数字信号转成模拟信号。微控制器模块的第四端口与电流输出模块的输入端口连接，以输出电流至电流输出模块，电流输出模块与外部的配电终端连接，以将所述电流输出至配电终端。电流通过D/A转换器输出到电流输出模块中的电流放大电路，电流放大电路对电流信号进行放大再输出至外部配电终端，能获得更好的测试效果。参照图2，为本实用新型实施例中电流放大电路的电路图，图中包括电流输入端和电流输出端，单片机的D/A转换器的输出端口经过一个电阻输出一路电流IA作为电流放大电路的输入端，IA通过U1002B与R1028组成的负反馈电路输出更加稳定的电流，可以改善放大器的性能；然后，反馈输出电流经过U1002A、T1005 和T1006组成的正反馈电路提高放大器的放大系数，再经过U1001A和U1003A控制输出电压，输出电压经过电阻R1013和R1007去驱动mosfet管T1001和T1003导通输出电流IAOUT；其中T1001控制弦波正半周期电流输出，T1003控制正弦波负半周期电流输出。

本实用新型所述的配电终端的测试装置还包括电平转换电路，所述电平转换电路包括光电隔离转换器，在电平转换电路中，导通阻抗为50Ω，关断耐压为DC250V；所述微控制器模块的第一端口通过所述电平转换电路与所述开入量模块的输出端口连接；所述微控制器模块的第二端口通过所述电平转换电路与所述开出量模块的输入端口连接。

所述第一电平转换电路包括第一光电隔离转换器，所述第二电平转换电路包括第二光电隔离转换器；所述第一光电隔离转换器的输入端口与所述开入量模块的输出端口连接，所述第一光电隔离转换器的输出端口与所述微控制器模块的第一端口连接；所述第二光电隔离转换器的输入端口与所述微控制器模块的第二端口连接，所述第二光电隔离转换器的输出端口与所述开出量模块的输入端口连接。

本实施例中，所述开入量模块采集到的外部配电终端的电压信号通过所述光电隔离转换器处理后传送至所述微控制器模块；所述微控制器模块输出的控制信号通过所述光电隔离转换器处理后传送至所述开出量模块。

本实施例中，单片机通过电平转换电路与开入量模块连接，单片机还通过电平转化电路与开出量模块连接。参照图3，本实用新型实施例中电平转换电路的电路图，主要包括光电隔离转换器；通过单片机的RELAY(PD0)端口电平去控制继电器动作(COIL接继电器线圈负极)和LED灯；当RELAY＝1时，N1导通，从而导通光耦U1，N3也导通，其集电极对地电压为零或接近于零，LED1灯亮，继电器线圈通电闭合；当RELAY＝0时，N1截止，光耦U1不导通，N3也截止，此时N3集电极对地电压不为零，不能点亮LED灯，继电器线圈失电断开；5G和12G起隔离地的作用。开入量模块与外部配电终端连接，以采集外部配电终端的电压信号，也就是跳合闸出口信号；采集到的电压信号通过电平转换电路中的光电隔离转换器处理后输入到单片机中，可加强抗干扰能力；同样地，单片机与开出量模块连接，以输出控制信号至开出量模块，所述控制信号包括位置接点信号(分位/合位)；开出量模块与外部配电终端连接，以输出控制信号给外部配电终端；单片机输出的控制信号也通过电平转换电路中的光电隔离转换器处理后传送至开出量模块，也可加强抗干扰能力。

本实施例中，显示界面模块采用高清触摸屏，触摸屏采用异步、全双工串口(UART)，串口模式为8n1，即每个数据传送采用十个位，包括1个起始位，8个数据位，1个停止位。串口的所有指令或数据都是16进制(HEX)格式。系统调试串口模式固定为8N1，波特率可以设置，数据帧由5个数据块组成，参照下表1，为所述数据帧的结构表。

表1数据帧结构表

本实施例中，在触摸屏上下载好配电终端测试系统(软件)，并在触摸屏上执行测试系统。也就是说触摸屏作为一个上位机，与单片机连接，单片机相当于下位机。单片机的串口与触摸屏的串口通过连接线连接，实现上下位机的通信。通电后，触摸屏上的设置的测试信号会通过串口传送给单片机，单片机把以上数据处理完之后，再通过串口输出信号反馈给触摸屏，从而实现上下位机的通信；同时，单片机接收到测试信号经过处理后，会传送控制信号给开出量模块，开出量模块再输出到外部配电终端；单片机接收到测试信号经过处理后，单片机还会输出相应的电流至电流输出模块，电流输出模块将相应的电流输出给外部配电终端，从而进行对外部配电终端的测试。

具体地，外部配电终端包括电流绕组端子、跳合闸出口信号接点和遥测信号合位；电流绕组端子与测试装置的电流输出模块连接，以接收测试装置输出的电流；跳合闸出口信号接点与测试装置的开入量模块连接，以输出配电终端的跳合闸出口信号或者说电压信号；遥测信号合位与测试装置的开出量模块连接，以接收测试装置发出的位置接点信号(分位/合位)。

参照图4，为本实用新型实施例中触摸屏通信串口电路图；图中的TXD4和RXD4分别与单片机对应的串口PC10和PC11连接，TXD和RXD分别与单片机对应的串口PA9和PA10 连接，TXD4和RXD4通过6pin串口线分别与触摸屏串口的屏信号接收脚(RXD4)和屏信号发送脚(TXD4)连接，TXD和RXD通过6pin串口线分别与触摸屏串口的屏信号接收脚 (RXD)和屏信号发送脚(TXD)连接。5V和12G为电源和电源地，通过6pin串口线分别与触摸屏串口的VIN和GND连接；其中R1056电阻和L5上拉磁珠起抗干扰作用。触摸屏通过与单片机连接完成上下位的通讯。

本实施例中，触摸屏设备的内置电池容量为5600mAh，通过锂电池工作电流与电池电压对电池剩余容量进行估算，将容量显示在触摸屏的屏幕上；电量显示图标可分为0％、20％、 40％、60％、80％、100％六种显示效果，其中20％～40％之间采用低电量黄色图标提示，0％～20％采用红色图标警示，低于0％后自动关机。

本实用新型实施例所述配电终端测试装置的测试原理为：测试装置通过模拟电力系统中电流互感器的二次绕组线圈输出电流模拟量至配电终端，其中电流模拟量的大小可通过在触摸屏上手动设置，配电终端通流后，配电终端的继电器会进行断开或接通动作，从电流模拟量流入配电终端，到继电器断开或接通这一时间间隔为动作时间；所述动作时间会被反馈回触摸屏上进行显示；配电终端在接收到准电流值后，继电器才会作相应的动作，且有相应的动作时间定值。比如，配电终端的过流保护整定值为5A，动作时间为1S。一般地，当配电终端接收到4.75A-5.25A这个电流范围时，继电器会作相应的动作，且动作时间定值为1S。当手动设置输入的电流模拟量为4.5A时，如果继电器会断开或导通，则检测出配电终端存在问题；如果继电器不动作，设置继续增加电流模拟量至4.75A-5.25A这个电流范围时，此时继电器动作，但反馈回触摸屏的动作时间并不是1S，则同样说明配电终端存在问题；而如果继电器动作且反馈回触摸屏的动作时间为1S，则说明该配电终端检测合格。

本实用新型所述的测试装置中的触摸屏可运行不同的测试系统，也就是说测试方式可根据测试系统而变化，但测试装置通过各模块的连接关系，单片机接收触摸屏(上位机)发送的指令，从而输出不同大小的电流模拟量至配电终端，配电终端接收所述电流后，会反馈相应的信号至测试装置，单片机再处理所述信号后再传送到触摸屏(上位机)上进行显示。

本实用新型实施例中，为了使软件更直观灵活以及提高程序编译执行效率、可读性和可移植性，软件程序选用C语言来编写；使用Keil uVision5集成开发环境编程，使用Altium Designer设计电路原理图和封装图，触摸屏开发软件设计触摸屏界面，下载到单片机上的软件程序包括主程序、定时采样程序和处理中断程序。

综上，本实用新型的技术效果是：

本实用新型通过电流放大电路放大电流信号后再输出给配电终端，能获得更好的测试效果；单片机和开入量模块之间、开出量模块与单片机之间通过电平电路连接，可加强信号传递的抗干扰能力；采用单片机、锂电池、触摸屏等结构组装，重量轻，体积小，携带非常方便；测试装置与配电终端连接后便可根据上位机的指令进行测试，功能全面，简单易用，具有重负载、大电流、长时间的工作能力，且具有高稳定性与高可靠性。

需要说明的是，在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三、第四等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但对本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种配电终端的测试装置，其特征在于，包括微控制器模块、电池模块、开入量模块、开出量模块、电流输出模块和显示界面模块；

2.根据权利要求1所述的一种配电终端的测试装置，其特征在于，所述电流输出模块包括电流放大电路，所述电流放大电路包括三极管和场效应管；所述电流放大电路的输出端口与外部配电终端的输入端口连接。

3.根据权利要求2所述的一种配电终端的测试装置，其特征在于，所述微控制器模块包括D/A转换器，所述D/A转换器的输出端口作为所述微控制器模块的第四端口，所述D/A转换器通过所述第四端口输出电流至所述电流输出模块，所述电流经过所述电流放大电路处理后被输出至外部配电终端。

4.根据权利要求1所述的一种配电终端的测试装置，其特征在于，还包括第一电平转换电路和第二电平转换电路，所述微控制器模块的第一端口通过所述第一电平转换电路与所述开入量模块的输出端口连接；所述微控制器模块的第二端口通过所述第二电平转换电路与所述开出量模块的输入端口连接。

5.根据权利要求4所述的一种配电终端的测试装置，其特征在于，所述第一电平转换电路包括第一光电隔离转换器，所述第二电平转换电路包括第二光电隔离转换器；所述第一光电隔离转换器的输入端口与所述开入量模块的输出端口连接，所述第一光电隔离转换器的输出端口与所述微控制器模块的第一端口连接；所述第二光电隔离转换器的输入端口与所述微控制器模块的第二端口连接，所述第二光电隔离转换器的输出端口与所述开出量模块的输入端口连接。

6.根据权利要求1所述的一种配电终端的测试装置，其特征在于，所述微控制器模块包括单片机；所述显示界面模块包括触摸屏；所述单片机的串口作为所述微控制器模块的第三端口与所述触摸屏的串口连接；所述触摸屏的串口为所述显示界面模块的控制端口。

7.根据权利要求6所述的一种配电终端的测试装置，其特征在于，所述触摸屏用于设置测试参数数据，并通过串口输送给所述单片机，所述单片机处理所述数据并转换成控制信号，并输送给所述开出量模块。

8.根据权利要求7所述的一种配电终端的测试装置，其特征在于，所述单片机接收并处理所述触摸屏输送的数据后，还通过串口回送反馈信号至所述触摸屏，以完成上下位机的通讯。