CN2779416Y - 微机型继电保护试验测试仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种微机型继电保护试验测试仪，它包括中央处理单元、通讯单元、开关量输入输出单元、D/A转换单元、功率放大单元，中央处理单元分别与通讯单元、开关量输入输出单元、D/A转换单元连接，产生实验所需的模拟和数字信号，通讯单元用于中央处理单元与PC机进行通信，开关量输入输出单元用于输出开关量和输入开关量，D/A转换单元用于将中央处理单元输出的数字信号转换成模拟信号，功率放大单元接D/A转换单元的输出端，用于将D/A转换输出的模拟信号进行放大。本实用新型结构简单，并可输出继电保护实验所需的各种信号，用其取代传统体积庞大、笨重的测试仪表，可大大减小整个继电保护实验培训系统的体积，降低成本。

Description

微机型继电保护试验测试仪
                        技术领域
本实用新型涉及一种测试装置，特别涉及一种微机型继电保护试验测试仪。
                        背景技术
现有的继电保护保护实验系统中所需的实验信号一般由模拟设备产生，这些模拟设备主要包括模拟断路器、三相调压器、三相移相器、单相调相器、滑线电阻和大量测试仪表等，这些设备体积庞大、笨重、成本高、操作繁琐。
                        实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种微机型继电保护试验测试仪，以克服现有继电保护试验设备的笨重、体积大、成本高的缺点。
为实现上述的目的，本实用新型包括：
中央处理单元，与通讯单元、开关量输入输出单元、D/A转换单元连接，用于产生实验所需的模拟和数字信号；
通讯单元，用于与PC机进行通信，以接受PC机的工作指令；
开关量输入输出单元，用于输出开关量和输入开关量；
D/A转换单元，用于将中央处理单元输出的数字信号转换成模拟信号。
上述的微机型继电保护试验测试仪还包括功率放大单元，与D/A转换单元连接，用于将D/A转换单元输出的模拟信号进行放大。
本实用新型的优点：
(1)本微机型继电保护试验测试仪取代体积庞大、笨重的三相调压器、三相移相器、滑线电阻、电感及大量测试仪表，可大大减小整个继电保护实验培训系统的体积，降低成本，而且实验接线非常简单，不需要进行实验准备工作。
(2)本微机型继电保护试验测试仪可输出多种常规继电器特性测试实验、多种微机继电器特性测试实验、微机线路综合保护实验、短线路保护实验、变压器保护实验、发电机保护实验、电动机保护实验、电容器保护实验等所需的信号，功能集中、完善。
(3)本微机型继电保护试验测试仪的电流、电压输出通道均具有直流叠加功能，可在线独立设定0～300ms的直流衰减时间常数。
(4)本微机型继电保护试验测试仪可以为变压器保护综合试验产生空载合闸情况下不同合闸角度、励磁涌流系数和衰减时间常数下的三相励磁电流。
(5)本微机型继电保护试验测试仪可以接收用EMTP电磁暂态程序计算得到的故障仿真数据文件，经过格式转换后产生相应的仿真模拟信号。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
                    附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型实施例的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括中央处理单元、通讯单元、开关量输入输出单元、D/A转换单元、功率放大单元，中央处理单元分别与通讯单元、开关量输入输出单元、D/A转换单元连接，用于产生实验所需的模拟和数字信号；通讯单元与中央处理单元相连，用于与PC机进行通信，以接受PC机的工作指令；开关量输入输出单元与中央处理单元相连，用于输出开关量和输入开关量D/A转换单元与中央处理单元相连，用于将中央处理单元输出的数字信号转换成模拟信号；功率放大单元与D/A转换单元连接，用于将D/A转换单元输出的模拟信号进行放大。
图2为本实用新型的具体结构图，在本测试仪中，中央处理单元可采用美国TI公司的数字信号处理器(DSP)TMS320F206作为控制核心。D/A转换单元可采用美国模拟器件公司稳定性好、16位宽的并行接口芯片AD669，它能很好地与DSP的高速运行相匹配，与TMS320F206接口时通过译码电路，将芯片映射到TMS320F206的I/O地址。D/A转换之后合成的模拟正弦波信号在进入功率放大之前通过有源低通滤波器以消除高频信号的影响。功率放大单元主要由电流功率放大电路和电压功率放大电路组成，核心芯片可采用美国INTERNATIONAL RECTIFIER公司稳定性好且能输出大电流、高电压的IRFP250和IRFP460，运行结果表明，硬件电路设计可靠、运行稳定。
本测试仪产生正常状态和故障状态下信号的过程如下：
处理器通过I/O片选线和数据线，经74HC244驱动电路、光耦隔离电路后与D/A转换芯片AD669相连。其中D/A转换芯片的片选信号、控制信号都是通过译码电路映射到处理器的I/O空间。D/A转换芯片经译码选中后开始接收数据总线上传来的数字波形信号，随后统一转换成幅值10V内可调的模拟正弦波量。
模拟波形首先经一组5阶有源低通滤波器(由一个三阶滤波器和一个二阶滤波器组合而成)滤波后滤去10KHz以上高频谐波，再进入功率放大电路对信号进一步放大。
本测试仪共有八路D/A转换，分别产生八路模拟波形信号，其中四路为电压信号，送入电压功率放大电路，另外四路为电流信号，送入电流功率放大电路。
四路模拟电压波形信号，通过两级放大电路将电压抬升，控制输出级功率放大电路(功率放大级的核心芯片采用IRFP460)，把输入时最高峰值为10V的低压信号放大10倍甚至更高倍数，从而满足模拟电力系统继电保护装置测试所需要电压等级。其中三路波形信号分别对应于电力系统实际情况下的三相电压信号(Ua，Ub，Uc)，另一路电压信号可任意定义，例如可将其定义为零序电压信号。
另外四路模拟波形信号进入电流功率放大电路。通过运算放大器的反馈来控制IRFP250功率管的输出，来实现输出电流波形与输入电压波形的一致。三路波形信号分别对应于电力系统实际情况下的三项电流信号(Ia，Ib，Ic)，另一路波形信号可任意定义，例如可将其定义为零序电流信号。
本测试仪最终输出的电压最大幅值可达100V，电流最大幅值可达30A。用户可通过上位机任意设置幅值许可范围内的电流、电压、相位角、频率的大小，并可模拟电力系统的任意故障模式，将对应的各种故障模式下的电流和电压信号及相关开出量信号送入继电保护装置，同时继电保护装置的动作信息通过开关量输入反馈回测试装置，实现闭环测试的实时控制。

Claims (3)

1、一种微机型继电保护试验测试仪，其特征在于，包括：
中央处理单元，与通讯单元、开关量输入输出单元、D/A转换单元连接，用于产生实验所需的模拟和数字信号；
通讯单元，与中央处理单元相连，用于与PC机进行通信，以接受PC机的工作指令；
开关量输入输出单元，与中央处理单元相连，用于输出开关量和输入开关量；
D/A转换单元，与中央处理单元相连，用于将中央处理单元输出的数字信号转换成模拟信号。
2、根据权利要求1所述的微机型继电保护试验测试仪，其特征在于：还包括功率放大单元，与D/A转换单元连接，用于将D/A转换单元输出的模拟信号进行放大。
3、根据权利要求2所述的微机型继电保护试验测试仪，其特征在于：所述的D/A转换单元与功率放大单元之间串接有低通滤波电路，用以滤掉D/A转换单元输出模拟信号的高频谐波。
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C14 Grant of patent or utility model
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