RU2777300C2

RU2777300C2 - Stand for testing the function of high-voltage voltage transducers

Info

Publication number: RU2777300C2
Application number: RU2021114326A
Authority: RU
Inventors: Михаил Владимирович Федотов; Владимир Александрович Воронков; Владимир Альбертович Киреев; Елена Анатольевна Моисеева
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-08-02

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to measuring equipment and can be used to test the function of voltage transducers intended for measuring and converting a primary DC voltage signal in the 0 to 1,500 V range into a proportional current signal in the 0 to 5 mA range. The stand includes a measured signal unit, a meter unit, a data recording unit, and a power supply unit, interconnected by means of electric cables, wherein the measured signal unit and the meter unit are placed in a control panel made in the form of an industrial body. The measured signal unit is made in the form of a miniature high-voltage DC voltage source, and an interface converter unit is additionally installed between the meter unit and the data recording unit, intended for galvanic isolation of the series interface and protection of the USB port against pulse interference.

EFFECT: arrangement of a workplace for testing the function of voltage transducers with a high DC input voltage in the 0 to 1,500 V range without applying large-sized high-voltage equipment, thereby ensuring the electrical and fire safety during work and leading to a reduction in the overall dimensions of the stand, as well as allowing testing of the function of high-voltage transducers both in the manual and automatic modes.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проверки функционирования высоковольтных преобразователей напряжения измерительных, предназначенных для измерения и преобразования первичного сигнала напряжения постоянного тока в диапазоне от 0 до 1500 В в пропорциональный токовый сигнал в диапазоне от 0 до 5 мА, например, преобразователей напряжения измерительных ПН1, предназначенных для измерения электрических параметров работы железнодорожного тягового подвижного состава.The invention relates to the field of measuring technology and can be used to test the operation of high-voltage measuring voltage converters designed to measure and convert a primary DC voltage signal in the range from 0 to 1500 V into a proportional current signal in the range from 0 to 5 mA, for example, converters voltage measuring PN1, designed to measure the electrical parameters of the railway traction rolling stock.

Известен стенд контроля измерительных преобразователей «Крона-703», представляющий собой аппаратно-программный комплекс настольного исполнения, работающий под управлением компьютера и предназначенный для калибровки и технического обслуживания измерительных преобразователей типа Ш78 и Ш79, используемых в системах регулирования и управления технологическими процессами. Стенд позволяет проводить настройку и метрологический контроль в соответствии с требованиями нормативно-технической документации на преобразователи. Для этого в стенде имеются программно-управляемые задатчики напряжения, сопротивления и программно-управляемый прецизионный вольтметр. Стенд обеспечивает подачу напряжения питания 220 В на преобразователь, контроль исправности преобразователя, настройку преобразователя, определение амплитуды пульсаций выходного сигнала преобразователя, контроль сопротивления изоляции гальванически разделенных цепей преобразователя. Программное обеспечение позволяет автоматизировать процесс настройки и калибровки преобразователей, обеспечивает документирование и архивирование результатов калибровки, имеет возможность автоматической проверки исправности стенда в режиме самоконтроля. Программное обеспечение содержит редактор и отладчик программ, позволяющий составить и отладить новые программы настройки и контроля преобразователей (см. интернет-сайт www.npk-krona.ru/ products/krona-703).Known control bench measuring transducers "Krona-703", which is a desktop hardware and software complex, running a computer and designed for calibration and maintenance of measuring transducers type Sh78 and Sh79 used in control systems and process control. The stand allows for tuning and metrological control in accordance with the requirements of the regulatory and technical documentation for the transducers. To do this, the bench has program-controlled voltage and resistance transmitters and a program-controlled precision voltmeter. The stand provides supply voltage of 220 V to the converter, control of the converter's serviceability, adjustment of the converter, determination of the amplitude of the ripples of the output signal of the converter, control of the insulation resistance of galvanically separated circuits of the converter. The software allows you to automate the process of setting up and calibrating the transducers, provides documentation and archiving of the calibration results, and has the ability to automatically check the health of the bench in the self-control mode. The software contains a program editor and debugger that allows you to create and debug new programs for setting up and controlling converters (see the website www.npk-krona.ru/products/krona-703).

Недостатком данного стенда является то, что диапазон установки напряжения на входе контролируемого преобразователя изменяется от минус 5,77 мВ до 31,67 мВ, что является ограничением для проверки на стенде преобразователей с высоким входным напряжением (до 1500 В).The disadvantage of this stand is that the voltage setting range at the input of the controlled converter varies from minus 5.77 mV to 31.67 mV, which is a limitation for testing converters with high input voltage (up to 1500 V) at the stand.

Техническим результатом настоящего изобретения является организация рабочего места по проверке функционирования преобразователей напряжения измерительных с высоким входным напряжением постоянного тока от 0 до 1500 В без применения крупногабаритного высоковольтного оборудования, что обеспечит электробезопасность, пожаробезопасность при проведении работ и приведет к уменьшению габаритных размеров стенда, а также позволит проводить проверку функционирования высоковольтных преобразователей не только в ручном, но и в автоматическом режимах.The technical result of the present invention is the organization of a workplace for checking the functioning of measuring voltage converters with a high DC input voltage from 0 to 1500 V without the use of large-sized high-voltage equipment, which will ensure electrical safety, fire safety during work and lead to a reduction in the overall dimensions of the stand, and also allow check the functioning of high-voltage converters not only in manual, but also in automatic modes.

Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для проверки функционирования высоковольтных преобразователей напряжения измерительных, включающем блок измеряемых сигналов, блок измерителя, предназначенный для измерения и преобразования силы тока и напряжения в цепях постоянного тока в выходные унифицированные сигналы постоянного тока и последовательный цифровой интерфейс RS485, блок регистрации данных, в который записана программа для проверки функционирования высоковольтных преобразователей напряжения измерительных, предусматривающая возможность выполнения проверки в автоматическом и ручном режимах и контроля входного напряжения, блок источника питания, соединенные между собой посредством электрических кабелей, блок измеряемых сигналов выполнен в виде миниатюрного высоковольтного источника постоянного напряжения и встроен в переднюю панель пульта, выполненного в виде корпуса промышленного исполнения, внутри которого установлен блок измерителя, причем блок измерителя подключен к блоку регистрации данных через блок преобразователя интерфейсов, установленный между блоком измерителя и блоком регистрации данных и предназначенный для гальванической изоляции последовательного интерфейса и обеспечения защиты USB-порта от импульсных помех.The specified technical result is achieved by the fact that in the stand for testing the functioning of high-voltage measuring voltage converters, including a block of measured signals, a meter block designed to measure and convert the current and voltage in DC circuits into output unified DC signals and a serial digital interface RS485, data recording unit, in which a program is written for checking the functioning of high-voltage measuring voltage converters, providing for the possibility of performing tests in automatic and manual modes and controlling the input voltage, a power supply unit connected to each other by means of electric cables, the unit of measured signals is made in the form of a miniature high-voltage source DC voltage and is built into the front panel of the console, made in the form of an industrial housing, inside which the meter unit is installed, and the meter unit is under connected to the data logging unit through an interface converter unit installed between the meter unit and the data logging unit and designed for galvanic isolation of the serial interface and protection of the USB port from impulse noise.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The essence of the invention is illustrated in the drawing.

На фиг. изображена схема стенда для проверки функционирования высоковольтных преобразователей напряжения измерительных (далее -стенда).In FIG. the scheme of the stand for checking the functioning of high-voltage measuring voltage converters (hereinafter referred to as the stand) is shown.

Проверяемый на стенде высоковольтный преобразователь 1 напряжения измерительный предназначен для гальванического разделения и преобразования первичного сигнала напряжения постоянного тока в диапазоне от 0 до 1500 В в пропорциональное значение тока от 0 до 5 мА. Стенд включает блок 2 измеряемых сигналов, выполненный в виде миниатюрного высоковольтного источника постоянного напряжения, блок 3 измерителя, представляющий собой прибор щитовой цифровой электроизмерительный, предназначенный для измерения и преобразования напряжения в цепях постоянного тока в выходные унифицированные сигналы постоянного тока и последовательный цифровой интерфейс RS485, блок 4 регистрации данных, предназначенный для установки входного напряжения преобразователей напряжения измерительных в диапазоне от 0 до 1000 В, измерения токового выходного сигнала в диапазоне от 0 до 5 мА, контроля выключения стенда для проверки преобразователей напряжения измерительных при повышении напряжения на входе, сохранения результатов измерений, вывода результатов на экран монитора и формирования отчета, в качестве которого может быть использован персональный компьютер или ноутбук, блок 5 источника питания, представляющий собой источник питания постоянного тока, предназначенный для подачи питания на высоковольтный преобразователь 1 напряжения измерительный. Блок 2 измеряемых сигналов и блок 3 измерителя объединены в пульте 6, выполненном в виде корпуса промышленного исполнения, причем блок 2 измеряемых сигналов встроен в переднюю панель пульта 6 для обеспечения электробезопасности. Блок 3 измерителя расположен внутри пульта 6. Стенд содержит блок 7 преобразователя интерфейсов, установленный между блоком 3 измерителя и блоком 4 регистрации данных и предназначенный для гальванической изоляции последовательного интерфейса и обеспечения защиты USB-порта от импульсных помех. Блок 2 измеряемых сигналов, блок 3 измерителя, блок 4 регистрации данных, блок 5 источника питания соединены между собой посредством электрических кабелей.The high-voltage measuring voltage converter 1 tested at the stand is designed for galvanic separation and conversion of the primary DC voltage signal in the range from 0 to 1500 V into a proportional current value from 0 to 5 mA. The stand includes a block 2 of the measured signals, made in the form of a miniature high-voltage DC voltage source, a block 3 of the meter, which is a panel digital electrical measuring device designed to measure and convert voltage in DC circuits into output unified DC signals and a serial digital RS485 interface, a block 4 data logging, designed to set the input voltage of measuring voltage converters in the range from 0 to 1000 V, measure the current output signal in the range from 0 to 5 mA, control the shutdown of the stand for testing measuring voltage converters when the input voltage rises, save measurement results, displaying the results on the monitor screen and generating a report, which can be used as a personal computer or laptop, power supply unit 5, which is a DC power source designed to supply power supply to the high-voltage measuring voltage converter 1. Block 2 of the measured signals and block 3 of the meter are combined in the console 6, made in the form of an industrial housing, and the block 2 of the measured signals is built into the front panel of the console 6 to ensure electrical safety. Unit 3 of the meter is located inside the control panel 6. The stand contains an interface converter unit 7 installed between the unit 3 of the meter and the data recording unit 4 and designed for galvanic isolation of the serial interface and protection of the USB port from impulse noise. Block 2 of the measured signals, block 3 of the meter, block 4 of data recording, block 5 of the power source are interconnected by means of electric cables.

Заявленный стенд работает следующим образом.The claimed stand works as follows.

Для проведения проверки высоковольтного преобразователя 1 напряжения измерительного его вход соединяют с блоком 2 измеряемых сигналов, а выход с блоком 3 измерителя, подключают к блоку 5 источника питания. Подают напряжение 220 В на пульт 6, включив тумблер на его корпусе, включают блок 5 источника питания и блок 4 регистрации данных. Стенд готов к проведению проверки высоковольтного преобразователя 1 напряжения измерительного.To test the high-voltage measuring voltage converter 1, its input is connected to the block 2 of the measured signals, and the output to the block 3 of the meter is connected to the block 5 of the power source. 220 V is supplied to the remote control 6 by turning on the toggle switch on its body, the power supply unit 5 and the data recording unit 4 are switched on. The stand is ready to test the high-voltage measuring voltage converter 1.

На блоке 4 регистрации данных запускают программу для проверки функционирования высоковольтных преобразователей 1 напряжения измерительных. На вход высоковольтного преобразователя 1 напряжения измерительного от блока 2 измеряемых сигналов подается напряжение от 0 до 1000 В. Токовый выходной сигнал с преобразователя 1 напряжения измерительного поступает на вход блока 3 измерителя. Измеренное значение тока отображается на индикаторе блока 3 измерителя и передается по последовательному цифровому интерфейсу RS485 через блок 7 преобразователя интерфейсов на USB-вход блока 4 регистрации данных.On block 4 data recording run a program to test the operation of high-voltage converters 1 measuring voltage. A voltage from 0 to 1000 V is supplied to the input of the high-voltage converter 1 of the measuring voltage from the block 2 of the measured signals. The current output signal from the converter 1 of the measuring voltage is fed to the input of the block 3 of the meter. The measured current value is displayed on the indicator block 3 of the meter and is transmitted via a serial digital interface RS485 through block 7 of the interface converter to the USB input of block 4 of data registration.

Проверку функционирования высоковольтных преобразователей 1 напряжения измерительных можно проводить в автоматическом и ручном режимах за счет установки блока измерителя и программного обеспечения, записанного в блок регистрации данных.Checking the functioning of high-voltage measuring voltage transducers 1 can be carried out in automatic and manual modes by installing a measuring unit and software recorded in the data recording unit.

При проведении проверки в автоматическом режиме программа устанавливает входное напряжение высоковольтного преобразователя 1 напряжения измерительного, которое подается с блока 2 измерительных сигналов согласно значениям в контрольных точках, и фиксирует результаты измерений в виде протокола измерений.When checking in automatic mode, the program sets the input voltage of the high-voltage measuring voltage converter 1, which is supplied from the measuring signal unit 2 according to the values at the control points, and records the measurement results in the form of a measurement protocol.

При проведении проверки в ручном режиме предусмотрена возможность задать произвольное значение входного напряжения в диапазоне от 20 до 1000 В с шагом 10 В. При этом в обоих режимах проверки функционирования программа отображает не только измеренное значение напряжения, но и рассчитанное отклонение измеренного значения от заданного в процентах. В том случае, если рассчитанное отклонение хотя бы в одной измерительной точке превышает 1%, то делается вывод о неисправности проверяемого высоковольтного преобразователя напряжения измерительного.When testing in manual mode, it is possible to set an arbitrary value of the input voltage in the range from 20 to 1000 V in increments of 10 V. At the same time, in both modes of testing the operation, the program displays not only the measured voltage value, but also the calculated deviation of the measured value from the specified value in percent . In the event that the calculated deviation at least at one measuring point exceeds 1%, then a conclusion is made about the malfunction of the tested high-voltage measuring voltage converter.

После окончания всех проверок отключают блок 5 источника питания и отсоединяют высоковольтный преобразователь 1 напряжения измерительный от стенда.After all checks are completed, the power supply unit 5 is turned off and the high-voltage measuring voltage converter 1 is disconnected from the stand.

Таким образом, выполнение заявленного стенда позволит организовать рабочее место по проверке функционирования преобразователей напряжения измерительных с высоким входным напряжением постоянного тока от 0 до 1500 В без применения крупногабаритного высоковольтного оборудования, что обеспечит электробезопасность, пожаробезопасность при проведении работ и приведет к уменьшению габаритных размеров стенда, а также позволит проводить проверку функционирования высоковольтных преобразователей не только в ручном, но и в автоматическом режимах за счет установки блока измерителя и программною обеспечения, записанного в блок регистрации данных.Thus, the implementation of the declared stand will allow organizing a workplace for checking the functioning of measuring voltage converters with a high DC input voltage from 0 to 1500 V without the use of large-sized high-voltage equipment, which will ensure electrical safety, fire safety during work and lead to a decrease in the overall dimensions of the stand, and It will also allow checking the functioning of high-voltage converters not only in manual, but also in automatic modes by installing a measuring unit and software recorded in the data recording unit.

Claims

Stand for testing the functioning of high-voltage measuring voltage converters, including a block of measured signals, a meter block designed to measure and convert the current and voltage in DC circuits into output unified DC signals and a serial digital RS485 interface, a data recording block in which the program is recorded for testing the functioning of high-voltage measuring voltage converters, providing for the possibility of performing tests in automatic and manual modes and controlling the input voltage, a power supply unit connected to each other by means of electric cables, characterized in that the unit of measured signals is made in the form of a miniature high-voltage DC voltage source and is built-in in the front panel of the control panel, made in the form of an industrial housing, inside which the meter unit is installed, and the meter unit is connected to the data recording unit through an interface converter unit installed between the meter unit and the data logging unit and designed for galvanic isolation of the serial interface and protection of the USB port from impulse noise.