CN220773190U - 一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置，包括信号采集单元、信号调理单元、嵌入式处理单元和断路器动作模拟单元，信号采集单元与信号调理单元连接，信号调理单元与嵌入式处理单元连接，嵌入式处理单元与断路器动作模拟单元连接。本实用新型通过利用现有的成套的微机继电保护试验台进行二次开发，降低成本。本实用新型由硬件和软件两部分构成，硬件部分包括信号的采集、调理等电路，参数是固定的，既提供了工程现场实验的经典电路供实验者学习分析，也避免实验者因电路参数设计不合理而无法完成实验。本实用新型的软件部分主要为嵌入式系统，其中初始化代码、AD采样、定时器、I/0口参数配置等固定。
Description
技术领域
本实用新型涉及微机继电保护领域，具体涉及到一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置。
背景技术
微机继电保护是目前我国电力系统中广泛使用的继电保护方式。在微机继电保护中，通过对采集数据的运算和逻辑处理，取代了传统的继电器系统，可靠性、灵活性更高，功能更全面，维护调试更方便。
目前，高校在电力系统继电保护实践教学中普遍采用教学设备厂家生产的成套实验装置，功能较为齐全，但实验只能以验证型实验为主，实验者无法介入微机继电保护装置内部的原理实现过程，整体结构开放性较差。近年来，部分高水平大学自研了开放式微机保护实验系统，但其对实验者的继电保护知识和嵌入式系统开发能力要求都较高。如广州大学公开的专利《一种开放式微机继电保护实验系统及方法》(CN111781440A)，用于供实验者根据待实验微机继电保护项目设计信号调理电路，编写、调试故障测量算法和继电保护算法程序，开放程度高，但要完成实验需要实验者具备较高水平的电路设计和嵌入式软件开发能力，这对普通应用型高校的学生而言难度较大。
针对上述问题，本实用新型提供了一种门槛相对较低的一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置。
实用新型内容
本实用新型提供了一种门槛相对较低的一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置。
本实用新型的目是提供一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置，包括信号采集单元、信号调理单元、嵌入式处理单元和断路器动作模拟单元，信号采集单元与信号调理单元连接，信号调理单元与嵌入式处理单元连接，嵌入式处理单元与断路器动作模拟单元连接。
进一步的，信号采集单元提供装置所需的电压电流数据，通过PT/CT从现有的实验台上进行管理采集。
进一步的，信号调理单元将采集单元获得的信号转换成符合微处理器输入要求的信号。
进一步的，嵌入式处理单元对信号调理电路所提供的信号进行变换采样，并通过内部DMA功能将采样数据存至指定寄存器。
本实用新型具有以下优势：本实用新型通过利用现有的成套的微机继电保护试验台进行二次开发，降低成本。本实用新型由硬件和软件两部分构成，硬件部分包括信号的采集、调理等电路，参数是固定的，既提供了工程现场实验的经典电路供实验者学习分析，也避免实验者因电路参数设计不合理而无法完成实验。本实用新型的软件部分主要为嵌入式系统，其中初始化代码、AD采样、定时器、I/0口参数配置等固定，提供初始阶段的嵌入式系统开发学习环境和全面的数据输出接口，只开放微机保护算法例程设计，降低实验难度。本实用新型的输出保护信号与现有的试验台相互独立，采用单独的继电器模块模拟现有试验台上的断路器，仅做结果显示，不影响现有的试验台运行，让试验台结果与现有的试验台的结果形成鲜明的对比，让实验者分析实验数据和排查实验过程中的问题更方便，
附图说明
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的软件结构框图。
具体实施方式
本实用新型的目是提供一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置，包括信号采集单元、信号调理单元、嵌入式处理单元和断路器动作模拟单元，信号采集单元与信号调理单元连接，信号调理单元与嵌入式处理单元连接，嵌入式处理单元与断路器动作模拟单元连接。
本实施例中，信号采集单元提供装置所需的电压电流数据，通过PT/CT从已有试验台上进行管理采集。
本实施例中，信号调理单元将采集单元获得的信号转换成符合微处理器输入要求的信号。
本实施例中，嵌入式处理单元对信号调理电路所提供的信号进行变换采样，并通过内部DMA功能将采样数据存至指定寄存器。
本实施例中，采用单独的继电器模块模拟现有实验台上的断路器动作情况，继电器模块通过设置于不同的指示灯对应试验台上的断路器分闸和合闸状态。同时采用液晶显示器数据显示数据计算和保护动作结果，避免因实验者设计的方案不正确而导致输入数据发生变化，增加实验者排查问题对难度，如果实验者设计方案正确，则液晶显示屏上的数据与现有实验台上显示数据一一对应，输出给继电器模块的信号应使继电器发生相应动作，状态显示结果应与现有试验台上断路器状态一致，如果设计方案存在问题，则现有试验台上的数据壳作为实验者分析排查问题的依据。
本实施例中，信号采集单元提供实验装置所需的电压电流数据，通过PT/CT从已有试验台上进行隔离采集。根据需求，提供2路三相电压(共6路单相交流电压)、2路三相电流(共6路单相交流电流)和4路开关量状态信息的采集。
本实施例中，装置整体只需提供12V的直流电流，输入信号经PT/CT变换后数值较低，安全性高。
本实施例中，信号采集单元和信号调理单元的电路均采用工程现场应用的经典电路，参数固定，电路图提供给实验者，让实验这能通过分析计算掌握硬件电路设计原理，同时确保微处理的输入信号准确且始终与现有试验台上的数据一一对应。
本实施例中，嵌入式出处理器采用工业控制领域广泛使用的Cotex-M4内核嵌入式处理芯片，提供实时操作系统的工程文件，包括完整的时钟、I/0口、模拟通道、通讯接口等完成实验装置功能所必须的初始化配置，供实验者学习分析，让不熟悉处理芯片开发的实验者也能通过现有代码的学习快速上手。
本实施例中，采用实时操作系统，系统初始化任务，数据采集任务和控制信号输出任务固定且不开放，以独立任务的的方式完成实现微机保护所需的采样数据及计算处理、微机继电保护的逻辑判断、保护信号输出等实验者验证微机保护原理所需功能，各任务只提供调用路径和例程名称，任务内容有实验者根据实验项目要求自行编写代码进行设计。
本实施例中，通过利用现有成套的微机继电保护实验台进行二次开发，降低成本。
虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置，包括信号采集单元、信号调理单元、嵌入式处理单元和断路器动作模拟单元，其特征在于：所述信号采集单元与信号调理单元连接，所述信号调理单元与嵌入式处理单元连接，所述嵌入式处理单元与断路器动作模拟单元连接。
2.如权利要求1所述的一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置，其特征在于：所述信号采集单元提供装置所需的电压电流数据，通过PT/CT从现有的实验台上进行管理采集。
3.如权利要求1所述的一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置，其特征在于：所述信号调理单元将采集单元获得的信号转换成符合微处理器输入要求的信号。
4.如权利要求1所述的一种半开放的电力系统微机继电保护实验装置，其特征在于：所述嵌入式处理单元对信号调理电路所提供的信号进行变换采样，并通过内部DMA功能将采样数据存至指定寄存器。
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