專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式直流大電流調(diào)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)超高壓直流電流互感器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的裝置；尤其涉及一種適用于直流特高壓一次額定電流為3000A —3250A的直流CT的精度及線性度測(cè)試用的便攜式直流大電流調(diào)試裝置。
背景技術(shù)：
國(guó)家電網(wǎng)“十一五”規(guī)劃建設(shè)，我國(guó)高壓直流輸電工程陸續(xù)開(kāi)建。高壓直流輸電工程的建設(shè)為進(jìn)一步落實(shí)國(guó)家能源戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)西電東送總體規(guī)劃目標(biāo)，促進(jìn)資源優(yōu)化配置。 隨著高壓直流輸電工程建設(shè)的快速發(fā)展，其相應(yīng)的電氣實(shí)驗(yàn)檢修技術(shù)與設(shè)備也應(yīng)配套完善，如直流換流站直流CT測(cè)量準(zhǔn)確度要求達(dá)到O. 5級(jí)甚至O. 2級(jí)，因此現(xiàn)場(chǎng)對(duì)直流電流電CT的誤差檢驗(yàn)應(yīng)為O. 5級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)器的配置應(yīng)為O. I級(jí)。為了開(kāi)展直流換流站電流電壓傳感器的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，需研究現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)用電壓源和電流源、適用于現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)裝置類(lèi)型和結(jié)構(gòu)、測(cè)量線路及高電壓大電流計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置。目前，用于直流空氣開(kāi)關(guān)測(cè)試的直流大電流發(fā)生裝置的最大輸出電流一般在500A，開(kāi)口電壓小于5V。在現(xiàn)場(chǎng)需要較長(zhǎng)電流測(cè)試線時(shí)，由于開(kāi)口電壓的限制，其輸出電流往往無(wú)法達(dá)到額定輸出電流值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述缺陷和不足，提供一種能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)特高壓直流站的直流電流互感器額定電流試驗(yàn)要求的便攜式直流大電流調(diào)試裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的便攜式直流大電流調(diào)試裝置，包括用于產(chǎn)生設(shè)定電流值的恒流源模塊、用于采樣并計(jì)算控制的微處理器，以及用于輸出數(shù)據(jù)的液晶屏、鍵盤(pán)和打印機(jī)，所述液晶屏、鍵盤(pán)和打印機(jī)分別與所述微處理器的輸出端相連，所述微處理器的輸出端連接有用于電氣上隔離的控制調(diào)節(jié)模塊，所述控制調(diào)節(jié)模塊輸出端與所述恒流源模塊輸入端連接，所述恒流源模塊輸出端連接有電流傳感器，電流傳感器的輸出端與所述微處理器連接。上述恒流源模塊包括多個(gè)恒流源電路，每個(gè)恒流源電路包括橋式整流電路、開(kāi)關(guān)管、高頻大電流變壓器、濾波電路、分流器、脈寬調(diào)制控制回路和溫控開(kāi)關(guān)，所述橋式整流電路的輸入端與220V市電連接，所述橋式整流電路的輸出端與所述開(kāi)關(guān)管連接，所述開(kāi)關(guān)管的輸入端連接有脈寬調(diào)制控制回路，所述脈寬調(diào)制控制回路的輸入端與溫控開(kāi)關(guān)連接，溫控開(kāi)關(guān)與微處理器的D/A輸出端連接，所述開(kāi)關(guān)管的輸出端與所述高頻大電流變壓器的輸入端連接，所述高頻大電流變壓器的輸出端與濾波電路連接，所述濾波電路的輸出端與分流器連接，所述分流器的輸出端與連接有脈寬調(diào)制控制回路的輸入端連接構(gòu)成反饋回路，所述恒流源電路的輸出端由分流器的輸出端引出。上述恒流源模塊由多個(gè)恒流源電路由多個(gè)O — 150A的恒流源電路并聯(lián)組成，多個(gè)恒流源電路通過(guò)銅排硬連接將輸出端引出。上述電流傳感器穿芯通過(guò)恒流源模塊輸出端的正極，電流傳感器的信號(hào)端通過(guò)引線接入微處理器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并計(jì)算并控制調(diào)節(jié)恒流源模塊輸出電流大小。上述控制調(diào)節(jié)電路由高速隔離光耦和線性隔離光耦組成，將微處理器與恒流源電路在電氣上隔尚開(kāi)。上述鍵盤(pán)上設(shè)有設(shè)置恒流源電路的輸出直流值大小的按鍵，以及設(shè)有控制輸出直流電流開(kāi)斷的按鍵；所述操作鍵盤(pán)上還設(shè)有實(shí)現(xiàn)對(duì)被試設(shè)備性能測(cè)試和控制的選擇按鍵，以及控制打印機(jī)打印輸出出測(cè)試數(shù)據(jù)的按鍵。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果I、本發(fā)明滿足開(kāi)口電壓為IOV的前提下輸出電流值最大可以達(dá)到1500A，在輸出 1000A電流的情況下持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作；2、本發(fā)明具有自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)放電功能，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行；3、本發(fā)明采用集成回路電阻測(cè)試功能，可以測(cè)試接觸點(diǎn)的電阻值判斷是否接觸良好，具備現(xiàn)場(chǎng)輸電線直流融冰功能；4、本發(fā)明裝置的輸出設(shè)備具備友好的交互界面，操作簡(jiǎn)單，從而加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的規(guī)范性，提高現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的工作效率。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本發(fā)明恒流源電路的原理框圖；圖3是本發(fā)明恒流源電路輸出采樣原理圖；圖中1、恒流源模塊；1. I、橋式整流電路；1. 2、開(kāi)關(guān)管；1. 3、高頻大電流變壓器；I. 4、濾波電路；1. 5、分流器；1. 6、脈寬調(diào)制控制回路；2、電流傳感器；3、控制調(diào)節(jié)模塊；4、打印機(jī)；5、液晶屏；6、鍵盤(pán)；7、微處理器；7. I、D/A輸出端；8、220V市電。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖I所示的便攜式直流大電流調(diào)試裝置，便攜式直流大電流調(diào)試裝置，包括用于產(chǎn)生設(shè)定電流值的恒流源模塊I、用于采樣并計(jì)算控制的微處理器7，以及用于輸出數(shù)據(jù)的液晶屏5、鍵盤(pán)6和打印機(jī)4，液晶屏5、鍵盤(pán)6和打印機(jī)4分別與微處理器7的輸出端相連，微處理器7的輸出端連接有用于電氣上隔離的控制調(diào)節(jié)模塊3，控制調(diào)節(jié)模塊3輸出端與恒流源模塊I輸入端連接，恒流源模塊I輸出端連接有電流傳感器2，電流傳感器2的輸出端與微處理器7連接。恒流源模塊I由多個(gè)恒流源電路由多個(gè)O — 150A的恒流源電路并聯(lián)組成，多個(gè)恒流源電路通過(guò)銅排硬連接將輸出端引出。每個(gè)恒流源電路包括橋式整流電路1.1、開(kāi)關(guān)管I. 2、高頻大電流變壓器I. 3、濾波電路I. 4、分流器I. 5、脈寬調(diào)制控制回路I. 6和溫控開(kāi)關(guān)I. 7，橋式整流電路I. I的輸入端與220V市電8連接，橋式整流電路I. I的輸出端與開(kāi)關(guān)管I. 2連接，開(kāi)關(guān)管I. 2的輸入端連接有脈寬調(diào)制控制回路I. 6，脈寬調(diào)制控制回路I. 6的輸入端與溫控開(kāi)關(guān)I. 7連接，溫控開(kāi)關(guān)I. 7與微處理器7的D/A輸出端7. I連接，開(kāi)關(guān)管I. 2的輸出端與高頻大電流變壓器I. 3的輸入端連接，高頻大電流變壓器I. 3的輸出端與濾波電路I. 4連接，濾波電路I. 4的輸出端與分流器I. 5連接，分流器I. 5的輸出端與連接有脈寬調(diào)制控制回路I. 6的輸入端連接構(gòu)成反饋回路，恒流源電路的輸出端由分流器I. 5的輸出端引出。電流傳感器2穿芯通過(guò)恒流源模塊I輸出端的正極，電流傳感器2的信號(hào)端通過(guò)引線接入微處理器7進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并計(jì)算并控制調(diào)節(jié)恒流源模塊I輸出電流大小?？刂普{(diào)節(jié)電路3由高速隔離光耦和線性隔離光耦組成，將微處理器7與恒流源電路I在電氣上隔離開(kāi)。鍵盤(pán)6上設(shè)有設(shè)置恒流源電路I的輸出直流值大小的按鍵，以及設(shè)有控制輸出直流電流開(kāi)斷的按鍵；操作鍵盤(pán)6上還設(shè)有實(shí)現(xiàn)對(duì)被試設(shè)備性能測(cè)試和控制的選擇按鍵，以及控制打印機(jī)4打印輸出出測(cè)試數(shù)據(jù)的按鍵。本發(fā)明各個(gè)模塊在整個(gè)裝置中作用如下·
恒流源模塊I內(nèi)部有10個(gè)150A恒流源電路并聯(lián)之后通過(guò)外部銅排連接，輸出的開(kāi)口電壓為10V，可最大輸出1500A直流。電流傳感器2的將采集的恒流源模塊I輸出反饋到微處理器7，通過(guò)微處理器7的采樣計(jì)算來(lái)確定是否需要調(diào)節(jié)恒流源電路I實(shí)現(xiàn)輸出電流的閉環(huán)控制。電流傳感器2由一個(gè)量程200A的電流傳感器和一個(gè)1500A的電流傳感器組成?？梢蕴岣唠娏髦档臏y(cè)量精度?？刂普{(diào)節(jié)電路3由高速隔離光耦和線性隔離光耦組成，將微處理器3與恒流源電路I在電氣上隔離開(kāi)。微處理器7采用C8051f020。C8051F系列單片機(jī)是集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)SOCSystem on chip，具有與MCS-51內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器。除了具有標(biāo)準(zhǔn)8051的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件。C8051F系列單片機(jī)的功能部件包括可編程增益放大器，ADC, DAC，可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，陣列PCA定時(shí)器，數(shù)字I/O端口，電源監(jiān)視器，看門(mén)狗定時(shí)器WDT和時(shí)鐘振蕩器等。所有器件都有內(nèi)置的FLASH存儲(chǔ)器和256字節(jié)的內(nèi)部RAM，有些器件還可以訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM即XRAM0 C8051F系列單片機(jī)是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)SOC，CPU有效地管理模擬和數(shù)字外設(shè)可以關(guān)閉單個(gè)或全部外設(shè)以節(jié)省功，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器還具有在系線重新編程的能力，既可用作程序存儲(chǔ)器又可用作于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，應(yīng)用程序可以使用MOVC和MOVX指令對(duì)FLASH進(jìn)行讀或改寫(xiě)。打印機(jī)4、液晶屏5、鍵盤(pán)6與微處理器3連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各種輸出顯示及其相應(yīng)功能。本發(fā)明的工作原理如下恒流源電路的工作原理如圖2所示，通過(guò)控制脈寬調(diào)制控制回路I. 6輸出頻率，控制開(kāi)關(guān)管I. 2的開(kāi)通和關(guān)斷，以輸出高頻率電流至高頻大電流變壓器I. 3降壓，降壓后經(jīng)過(guò)濾波電路I. 4濾波，濾除后的電壓經(jīng)過(guò)分流器I. 5取樣和輸出。本發(fā)明采用模擬控制作為反饋控制，并采用用誤差放大器來(lái)減小輸出電壓與參考電壓的誤差，反饋控制芯片采用TL494，設(shè)計(jì)為恒壓恒流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩個(gè)閉環(huán)共用一個(gè)脈寬調(diào)制控制回路I. 6實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)恒壓調(diào)節(jié)和恒流調(diào)節(jié)功能。TL494的兩個(gè)誤差放大器，一個(gè)用于電壓穩(wěn)定控制，一個(gè)用于電流限制，TL494用作電壓反饋和電流反饋的放大器被設(shè)計(jì)成“或”的關(guān)系。分流器I. 5為電流采樣電阻，采用200A/75mV標(biāo)準(zhǔn)采樣電阻，輸出電壓大小的調(diào)節(jié)，用改變電壓反饋取樣電阻的分壓比實(shí)現(xiàn)，電流限制調(diào)節(jié)采用同樣方法。本發(fā)明恒流源電路通過(guò)檢驗(yàn)電路中的溫控開(kāi)關(guān)I. 7通斷實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)，溫控開(kāi)關(guān)I. 7處于常通狀態(tài)，一旦溫度過(guò)熱，超過(guò)額定值，溫控開(kāi)關(guān)I. 7開(kāi)關(guān)會(huì)斷開(kāi)，通斷的信號(hào)會(huì)反饋到控制電路中，達(dá)到過(guò)熱保護(hù)的作用。微處理器7通過(guò)控制調(diào)節(jié)模塊3實(shí)現(xiàn)對(duì)恒流源模塊I的控制。恒流源模塊I通過(guò)電流傳感器2將恒流源模塊I輸出的電流采樣后送微處理器7，微處理器7通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)算后判斷是否對(duì)恒流源模塊I進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。微處理器7與液晶屏5、打印機(jī)4、鍵盤(pán)6相連。通過(guò)操作鍵盤(pán)6控制裝置工作，液晶屏5用來(lái)顯示輸出電流值以及相關(guān)信息，打印機(jī)4完成數(shù)據(jù)的打印輸出。液晶屏5采用 友好的交互界面，通過(guò)鍵盤(pán)6上的按鍵調(diào)節(jié)輸出電流大小，最大可以輸出高達(dá)1500A的直流電流。本發(fā)明輸出電流具有自動(dòng)檢測(cè)跟蹤調(diào)節(jié)功能，電流穩(wěn)定性可以達(dá)到O. 5%精度。
權(quán)利要求
1.一種便攜式直流大電流調(diào)試裝置，包括用于產(chǎn)生設(shè)定電流值的恒流源模塊(I)、用于采樣并計(jì)算控制的微處理器(7)，以及用于輸出數(shù)據(jù)的液晶屏(5)、鍵盤(pán)(6)和打印機(jī)(4)，所述液晶屏(5)、鍵盤(pán)(6)和打印機(jī)(4)分別與所述微處理器(7)的輸出端相連，其特征在于所述微處理器(7)的輸出端連接有用于電氣上隔離的控制調(diào)節(jié)模塊(3)，所述控制調(diào)節(jié)模塊(3 )輸出端與所述恒流源模塊(I)輸入端連接，所述恒流源模塊(I)輸出端連接有電流傳感器(2)，電流傳感器(2)的輸出端與所述微處理器(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式直流大電流調(diào)試裝置，其特征在于所述恒流源模塊(I)包括多個(gè)恒流源電路，每個(gè)恒流源電路包括橋式整流電路(I. I)、開(kāi)關(guān)管(I. 2)、高頻大電流變壓器(I. 3)、濾波電路(I. 4)、分流器(I. 5)、脈寬調(diào)制控制回路(I. 6)和溫控開(kāi)關(guān)(I. 7)，所述橋式整流電路(I. I)的輸入端與220V市電(8)連接，所述橋式整流電路(I. I)的輸出端與所述開(kāi)關(guān)管(I. 2)連接，所述開(kāi)關(guān)管(I. 2)的輸入端連接脈寬調(diào)制控制回路(I. 6)，所述脈寬調(diào)制控制回路(I. 6)的輸入端與溫控開(kāi)關(guān)(I. 7)連接，溫控開(kāi)關(guān)(I. 7)與微處理器(7)的D/A輸出端(7. I)連接，所述開(kāi)關(guān)管(I. 2)的輸出端與所述高頻大電流變壓器(1.3)的輸入端連接，所述高頻大電流變壓器(I. 3)的輸出端與濾波電路(I. 4)連接，所述濾波電路(I. 4)的輸出端與分流器(I. 5)連接，所述分流器(I. 5)的輸出端與連接有脈寬調(diào)制控制回路(I. 6)的輸入端連接構(gòu)成反饋回路，所述恒流源電路的輸出端由分流器(I. 5)的輸出端引出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式直流大電流調(diào)試裝置，其特征在于所述恒流源模塊(1)由多個(gè)恒流源電路由多個(gè)O— 150A的恒流源電路并聯(lián)組成，多個(gè)恒流源電路通過(guò)銅排硬連接將輸出端引出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式直流大電流調(diào)試裝置，其特征在于所述電流傳感器(2)穿芯通過(guò)恒流源模塊(I)輸出端的正極，電流傳感器(2)的信號(hào)端通過(guò)引線接入微處理器(7)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并計(jì)算并控制調(diào)節(jié)恒流源模塊(I)輸出電流大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式直流大電流調(diào)試裝置，其特征在于所述控制調(diào)節(jié)電路(3)由高速隔離光耦和線性隔離光耦組成，將微處理器(7)與恒流源電路(I)在電氣上隔離開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式直流大電流調(diào)試裝置，其特征在于所述鍵盤(pán)(6)上設(shè)有設(shè)置恒流源電路(I)的輸出直流值大小的按鍵，以及設(shè)有控制輸出直流電流開(kāi)斷的按鍵；所述操作鍵盤(pán)(6)上還設(shè)有實(shí)現(xiàn)對(duì)被試設(shè)備性能測(cè)試和控制的選擇按鍵，以及控制打印機(jī)(4)打印輸出出測(cè)試數(shù)據(jù)的按鍵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便攜式直流大電流調(diào)試裝置，包括用于產(chǎn)生設(shè)定電流值的恒流源模塊、用于采樣并計(jì)算控制的微處理器，以及用于輸出數(shù)據(jù)的液晶屏、鍵盤(pán)和打印機(jī)，所述液晶屏、鍵盤(pán)和打印機(jī)分別與所述微處理器的輸出端相連，所述微處理器的輸出端連接有用于電氣上隔離的控制調(diào)節(jié)模塊，所述控制調(diào)節(jié)模塊輸出端與所述恒流源模塊輸入端連接，所述恒流源模塊輸出端連接有電流傳感器，電流傳感器的輸出端與所述微處理器連接。本發(fā)明能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)特高壓直流站的直流電流互感器額定電流試驗(yàn)要求，可輸出額定輸出電流值，滿足所需的精度要求，提高現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的工作效率。
文檔編號(hào)G01R35/02GK102944862SQ201210455169
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者王竣, 呂家圣, 夏谷林, 陸春玉, 鄧軍, 陳禾, 郭波, 楊方明, 楚金偉, 宋作森, 霍立海, 劉金亮, 潘濤, 王亮, 竇佳 申請(qǐng)人:中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心, 武漢新電電氣技術(shù)有限責(zé)任公司, 中國(guó)石化集團(tuán)中原石油勘探局