CN218331919U - 一种便携式小电流接地选线装置测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式小电流接地选线装置测试仪，包括测试仪主体、DSP模块与电源，所述测试仪主体连接有电源、三路电压功放模块、合并模块与开入模块，所述DSP模块连接有AVR单片机、AT控制数字处理器、功放过热告警机构、第一波形回采保护告警机构、六路D/A转换模块、第二波形回采保护告警机构、开出模块与开入模块，所述第二波形回采保护告警机构连接有三路电流功放模块，所述第一波形回采保护告警机构连接有三路电压功放模块。本实用新型所述的一种便携式小电流接地选线装置测试仪，可以较好的满足35kV及以下电压等级小电流接地选线装置测试工作，又可以减轻现场工作人员配备校验仪器方面的负担，操作简单、方便携带。

Description

一种便携式小电流接地选线装置测试仪

技术领域

本实用新型涉及电流接地选线装置测试领域，特别涉及一种便携式小电流接地选线装置测试仪。

背景技术

小电流接地选线装置测试仪是一种进行接地线路测试的支撑设备，小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式，小电流接地系统发生单相接地后线电压和负荷电流仍然对称，接地电流为该电网所有设备对地电容电流之和，接地电流远远小于负荷电流，它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认故障出在哪一条线路上，由于这种故障引起的相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁，必须迅速查出故障线路并加以排除，当前，国内大多数小电流接地选线装置都采用提取采集的零序电压和所有零序电流的暂态数据进行滤波、排序、判断、经过多次综合分析后，选出接地线路，随着科技的不断发展，人们对于小电流接地选线装置测试仪的制造工艺要求也越来越高。

现有的小电流接地选线装置测试仪在使用时存在一定的弊端，小电流接地选线装置调试及选线测试使用的是通用继电保护测试仪，没有专用的小电流接地选线测试工具，继电保护测试仪功能强大，通用性强，可调试各种继电保护装置及安全自动装置，应用在小电流接地选线装置测试时许多功能得不到充分利用，出现“大马拉小车”的现象；且该仪器体积大、重量沉，至少需两人搬运，调试时接线复杂，加重了检修人员的劳动强度，降低了小电流接地选线的测试效率，小电流接地选线装置现场测试只需要加一相电流和一相电压，现有测试仪普遍是三相或六相电流、电压，测试仪体积大、重量大、不方便携带使用，为此，我们提出一种便携式小电流接地选线装置测试仪，它可以较好的满足35kV及以下电压等级小电流接地选线装置测试工作，又可以减轻现场工作人员配备校验仪器方面的负担。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种便携式小电流接地选线装置测试仪，可以较好的满足35kV及以下电压等级小电流接地选线装置测试工作，又可以减轻现场工作人员配备校验仪器方面的负担，操作简单、方便携带，可以有效解决背景技术中的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种便携式小电流接地选线装置测试仪，包括测试仪主体、DSP模块与电源，所述测试仪主体连接有电源、三路电压功放模块、合并模块与开入模块，所述DSP模块连接有AVR单片机、AT控制数字处理器、功放过热告警机构、第一波形回采保护告警机构、六路D/A转换模块、第二波形回采保护告警机构、开出模块与开入模块，所述第二波形回采保护告警机构与合并模块之间连接有三路电流功放模块，所述第一波形回采保护告警机构、六路D/A转换模块均连接有三路电压功放模块。

作为本申请一种优选的技术方案，所述AVR单片机的位置连接有串口、键盘、宽屏液显与测试机构，所述AT控制数字处理器的位置连接有机器状态指示灯。

作为本申请一种优选的技术方案，所述电源的位置提供电源，所述功放过热告警机构的输出端与DSP模块的输入端电性连接，所述三路电压功放模块的输出端与第一波形回采保护告警机构、测试仪主体的输入端电性连接，所述第一波形回采保护告警机构的输出端与DSP模块的输入端电性连接。

作为本申请一种优选的技术方案，所述六路D/A转换模块与DSP模块之间双向电性连接，所述六路D/A转换模块的输出端与三路电压功放模块、三路电流功放模块的输入端电性连接，所述三路电流功放模块的输出端与合并模块、第二波形回采保护告警机构的输入端电性连接，所述合并模块的输出端与测试仪主体的输入端电性连接，所述第二波形回采保护告警机构的输出端与DSP模块的输入端电性连接。

作为本申请一种优选的技术方案，所述DSP模块的输出端与开出模块的输入端电性连接，所述DSP模块的输入端与开入模块的输出端电性连接，所述开入模块的输入端与测试仪主体的输出端电性连接，所述DSP模块与AVR单片机、AT控制数字处理器之间双向电性连接。

作为本申请一种优选的技术方案，所述AT控制数字处理器的输出端与机器状态指示灯的输入端电性连接，所述AVR单片机与串口、键盘、宽屏液显、测试机构之间电性连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种便携式小电流接地选线装置测试仪，具备以下有益效果：该一种便携式小电流接地选线装置测试仪，可以较好的满足35kV及以下电压等级小电流接地选线装置测试工作，又可以减轻现场工作人员配备校验仪器方面的负担，操作简单、方便携带，整个小电流接地选线装置测试仪结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

图1为本实用新型一种便携式小电流接地选线装置测试仪的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种便携式小电流接地选线装置测试仪中测试仪主体与DSP模块连接的结构示意图。

图3为本实用新型一种便携式小电流接地选线装置测试仪中硬件结构示意图。

图中：1、测试仪主体；2、电源；3、三路电压功放模块；4、第一波形回采保护告警机构；5、功放过热告警机构；6、DSP模块；7、六路D/A转换模块；8、AVR单片机；9、串口；10、键盘；11、宽屏液显；12、测试机构；13、机器状态指示灯；14、AT控制数字处理器；15、第二波形回采保护告警机构；16、开出模块；17、开入模块；18、三路电流功放模块；19、合并模块。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所示，一种便携式小电流接地选线装置测试仪，包括测试仪主体1、DSP模块6与电源2，测试仪主体1连接有电源2、三路电压功放模块3、合并模块19与开入模块17，DSP模块6连接有AVR单片机8、AT控制数字处理器14、功放过热告警机构5、第一波形回采保护告警机构4、六路D/A转换模块7、第二波形回采保护告警机构15、开出模块16与开入模块17，第二波形回采保护告警机构15与合并模块19之间连接有三路电流功放模块18，第一波形回采保护告警机构4、六路D/A转换模块7均连接有三路电压功放模块3。

进一步的，AVR单片机8的位置连接有串口9、键盘10、宽屏液显11与测试机构12，AT控制数字处理器14的位置连接有机器状态指示灯13。

进一步的，电源2的位置提供电源，功放过热告警机构5的输出端与DSP模块6的输入端电性连接，三路电压功放模块3的输出端与第一波形回采保护告警机构4、测试仪主体1的输入端电性连接，第一波形回采保护告警机构4的输出端与DSP模块6的输入端电性连接。

进一步的，六路D/A转换模块7与DSP模块6之间双向电性连接，六路D/A转换模块7的输出端与三路电压功放模块3、三路电流功放模块18的输入端电性连接，三路电流功放模块18的输出端与合并模块19、第二波形回采保护告警机构15的输入端电性连接，合并模块19的输出端与测试仪主体1的输入端电性连接，第二波形回采保护告警机构15的输出端与DSP模块6的输入端电性连接。

进一步的，DSP模块6的输出端与开出模块16的输入端电性连接，DSP模块6的输入端与开入模块17的输出端电性连接，开入模块17的输入端与测试仪主体1的输出端电性连接，DSP模块6与AVR单片机8、AT控制数字处理器14之间双向电性连接。

进一步的，AT控制数字处理器14的输出端与机器状态指示灯13的输入端电性连接，AVR单片机8与串口9、键盘10、宽屏液显11、测试机构12之间电性连接。

实施例：

一、AVR单片机ATmega128控制数字处理器

装置采用高速、高性能数字处理器ATmega128芯片作为控制微机，ATmega128为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间，ATmega128的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾，ATmega128有丰富的片内资源，它带有8路10位的AD转换，128K的FLASH程序存储空间，4K的RAM数据存储空间，4K的EPROM掉电保存数据空间，可通过SPI实现系统内编程，ATmega128采用了Harvard结构，具有独立的数据和程序总线，从而使得处理器指令和数据并行，大大提高了处理效率。程序存储器的指令通过一级流水线运行。

二、单片机

①接收DSP送出的送量标志、报警信号，控制设备的状态，如输出指示灯、故障指示灯、声音提示；

②在设备故障，但是DSP不能及时切断送量时，控制切断电压和电流输出的端口与外界的连接；

③在设备上电时，在DSP工作正常后，接通端口继电器的工作电源；

④在设备工作时，监测DSP工作状态，当DSP工作不正常，给出复位信号；

⑤IO线数量，I线3根、O线6根。(I线：送量标志、DSP报警信号、DSP方波(计数器输入)，O线：DSP灯、输出灯、报警灯、DSP复位、喇叭控制、继电器电源控制，即I线3根，O线6根)。外部中断线1根(跳闸中断)。

三、DSP和6路DA

仪器加电后，DSP首先将EPROM中程序装载到RAM中，然后对DSP进行一些数字量初始化，对仪器中的电压放大器、电流放大器进行一些初始化操作，完成之后就等待与PC机进行通讯，当通信建立起来之后，就根据PC机端发送的命令进行一些模拟量的输出、数字量的输出与输入，最终再根据PC机端的命令完成试验。

它接收来自ATmega128的命令，通过DSP的HPI接口接收、解析命令，形成相应要求的随时间变化的数字序列，这些数字序列经过DA(数字转模拟)，形成幅度在±10V内的波形信号。DSP在发出数字序列形成模拟信号的同时，发出数字输出信号，如开出信号、电流和电压已送出信号等；也可接收数字输入信号，如开入电路发出的开入信号，报警电路发出的报警信号，复位信号等。

DSP承担的工作：通过PC104总线接收AVR ATmega128的数据；按点输出波形；

与DA芯片、数字电路配合送出相位、频率、幅值可变的DA信号；接收报警信号；

接收开入数字信号；送出开出数字信号；提供IO信号。

四、功率功放电路

电压功放电路承担的工作：接收DA信号；把DA信号放大到125V、0.6A的模拟量送出；提供功放输出的采样信号。

电流功放电路承担的工作：接收DA信号；把DA信号转换放大到20A的模拟量送出；提供功放输出的采样信号。

电压功放接收幅度在±10V内小模拟量信号，经过电压功放线性放大转化成可输出AC幅度0-125V，功率可达75VA的电压源，提供三路电压输出Ua、Ub、Uc。

电流功放接收幅度在±10V内小模拟量信号，经过电流功放电压功放线性放大转化成可输出AC幅度0-20A电流源，提供三路电流输出Ia、Ib、Ic，如果输出处于大量程的范围(0-60A)，通过电流合并电路的控制，三路电流合并成一路，形成大量程的输出的电流源；如果输出处于小量程的范围(0-500mA)，通过电流合并电路的控制，仅使用Ia一路，形成小量程的输出的电流源。因为电流功放使用采样电阻提供反馈，每路功放输出最大20A，在采样电阻阻值为0.05Ω，既能保证整个范围的线性度，也能提供合适的反馈电压，也可选用到合适体积的电阻。另外，功率放大器的散热器上都设计有限制温度的报警功能。

功率放大器是继电保护测试仪的核心部分，用于输出大功率的电压、电流信号，以驱动继电保护装置，其要求信号不失真，在波形精度、输出功率和运行稳定性方面都有较高要求。功率放大器把从DSP控制板产生的小信号放大到具有足够功率可以驱动继电保护装置的电压、电流信号，从而保证测试工作的顺利进行。

五、电流合并电路

电流合并电路承担的工作：把三相电流功放的20A输出合并成一路60A的输出，提供小电流输出。

六、波形回采保护报警

该部分电路接收同一路功放的DA信号和从功率放大器上返回的与实时输出成线性关系的反馈信号，报警电路经过波形对比，若DA信号与反馈信号波形相差较大，就产生该路的报警信号。该报警电路可提供短路、过载、畸变、失真保护。

波形回采保护报警承担的工作：利用功放输出的采样信号和DA信号的波形对比，可提供波形失真、过载、短路、畸变保护。

七、利用DSP提供的IO信号，可实现功放过热保护。

八、开入、开出部分

开入电路接收空接点信号、保护装置的接点信号或有源接点信号(跳/合闸信号)，经过开入电路的处理，形成DSP可接收的数字输入信号；开出部分接收DSP发出的数字输出信号，经过电路处理，形成信号以便控制外部设备的接通或断开的信号。

九、电源部分

使用线性电源的原理，通过变压器与外界市电220V隔离，二次绕组经过全波整流、滤波、可调稳压或固定稳压，形成各部分电源。电源按用途分为用于模拟信号的±5V、±15V电源，用于风扇的+12V电源，用于继电器工作的电源，用于开入电路的+5V电源。这四个部分的电源各自成回路，彼此间没有互联。

使用开关电源的原理，直接把外界市电220V，转换成辅助直流+220V、+110V的输出。

主要技术指标

①输入电源AC220V 50HZ

②标称容量1KVA

③输出

④测量范围

测电压范围 0—300V

测交流电流范围 0—500mA

0—5A

0—100A

测直流电流范围 0—500mA

0—5A

测时间范围 0—999.999S(分辨率为1MS)

⑤标准度 0.2％

⑥尺寸 272MM+180MM+250MM

⑦重量 10KG

使用环境 --20度到+50度。

应用前景

便携式小电流接地选线装置测试仪操作灵活、方便携带，大大减轻了现场工作人员工作压力，和常规测试仪对比如下表：

综上所述，本项目研究成果能够完成小电流接地选线装置等需要电压、电流较少的装置现场测试工作，具有较高的性价比和实用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种便携式小电流接地选线装置测试仪，包括测试仪主体(1)、DSP模块(6)与电源(2)，其特征在于：所述测试仪主体(1)连接有电源(2)、三路电压功放模块(3)、合并模块(19)与开入模块(17)，所述DSP模块(6)连接有AVR单片机(8)、AT控制数字处理器(14)、功放过热告警机构(5)、第一波形回采保护告警机构(4)、六路D/A转换模块(7)、第二波形回采保护告警机构(15)、开出模块(16)与开入模块(17)，所述第二波形回采保护告警机构(15)与合并模块(19)之间连接有三路电流功放模块(18)，所述第一波形回采保护告警机构(4)、六路D/A转换模块(7)均连接有三路电压功放模块(3)。

2.根据权利要求1所述的一种便携式小电流接地选线装置测试仪，其特征在于：所述AVR单片机(8)的位置连接有串口(9)、键盘(10)、宽屏液显(11)与测试机构(12)，所述AT控制数字处理器(14)的位置连接有机器状态指示灯(13)。

3.根据权利要求1所述的一种便携式小电流接地选线装置测试仪，其特征在于：所述电源(2)的位置提供电源，所述功放过热告警机构(5)的输出端与DSP模块(6)的输入端电性连接，所述三路电压功放模块(3)的输出端与第一波形回采保护告警机构(4)、测试仪主体(1)的输入端电性连接，所述第一波形回采保护告警机构(4)的输出端与DSP模块(6)的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种便携式小电流接地选线装置测试仪，其特征在于：所述六路D/A转换模块(7)与DSP模块(6)之间双向电性连接，所述六路D/A转换模块(7)的输出端与三路电压功放模块(3)、三路电流功放模块(18)的输入端电性连接，所述三路电流功放模块(18)的输出端与合并模块(19)、第二波形回采保护告警机构(15)的输入端电性连接，所述合并模块(19)的输出端与测试仪主体(1)的输入端电性连接，所述第二波形回采保护告警机构(15)的输出端与DSP模块(6)的输入端电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种便携式小电流接地选线装置测试仪，其特征在于：所述DSP模块(6)的输出端与开出模块(16)的输入端电性连接，所述DSP模块(6)的输入端与开入模块(17)的输出端电性连接，所述开入模块(17)的输入端与测试仪主体(1)的输出端电性连接，所述DSP模块(6)与AVR单片机(8)、AT控制数字处理器(14)之间双向电性连接。

6.根据权利要求2所述的一种便携式小电流接地选线装置测试仪，其特征在于：所述AT控制数字处理器(14)的输出端与机器状态指示灯(13)的输入端电性连接，所述AVR单片机(8)与串口(9)、键盘(10)、宽屏液显(11)、测试机构(12)之间电性连接。

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