本發(fā)明涉及一種開關(guān)測試儀，具體涉及一種有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀。

背景技術(shù)：

高壓開關(guān)是發(fā)電廠、變電站的電器設(shè)備中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，當(dāng)設(shè)備和線路發(fā)生故障時(shí)能快速切除故障，保證無故障部分正常運(yùn)行，起運(yùn)行保護(hù)作用。高壓開關(guān)依靠機(jī)械部件完成開合線路動(dòng)作，為保證高壓開關(guān)安全運(yùn)行，必須對其機(jī)械部件的機(jī)械特性進(jìn)行檢測，現(xiàn)有技術(shù)多額外設(shè)置顯示器、按鍵等來完成人機(jī)交互模式，這種處理方式不僅復(fù)雜，而且精度不高，而且檢測有一定延遲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、合理，能增強(qiáng)高壓開關(guān)機(jī)械特性檢測的精度和實(shí)時(shí)性，電路可靠性高、成本低的有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

上述的有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀，包括PC機(jī)、ARM處理器、可編程門陣列單元、信號調(diào)理及采樣電路、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、高壓開關(guān)控制電路、電流傳感器和位移傳感器；所述PC機(jī)通過以太網(wǎng)接口連接ARM處理器；所述ARM處理器通過網(wǎng)絡(luò)接口連接所述可編程門陣列單元；所述可編程門陣列單元連接所述信號調(diào)理及采樣電路且還連接所述高壓開關(guān)控制電路；所述可編程門陣列單元還通過光電耦合器連接所述采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；所述信號調(diào)理及采樣電路分別連接所述電流傳感器、位移傳感器和高壓開關(guān)；所述信號調(diào)理及采樣電路與所述高壓開關(guān)之間傳送開關(guān)量數(shù)據(jù)；所述高壓開關(guān)控制電路、電流傳感器和位移傳感器均與高壓開關(guān)連接。

所述有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀，其中：所述可編程門陣列單元包括行程AD采樣模塊、電壓AD采樣模塊、電流AD采樣模塊、開關(guān)量采集模塊、接口模塊、讀寫仲裁器、讀寫控制器和外部存儲(chǔ)器；所述行程AD采樣模塊連接所述電壓AD采樣模塊，所述電壓AD采樣模塊連接所述電流AD采樣模塊，所述電流AD采樣模塊連接所述開關(guān)量采集模塊并通過所述開關(guān)量采集模塊連接所述高壓開關(guān)控制電路；所述行程AD采樣模塊、電壓AD采樣模塊和電流AD采樣模塊均一端連接所述讀寫仲裁器，另一端連接所述接口模塊并通過所述接口模塊連接所述ARM處理器；所述讀寫仲裁器還分別連接所述開關(guān)量采集模塊、接口模塊和讀寫控制器；所述讀寫控制器與所述外部存儲(chǔ)器連接。

所述有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀，其中：所述信號調(diào)理及采樣電路是由芯片U1、電阻R1～R11、三極管Q1～Q2、電容C1～C2和運(yùn)算放大器U2連接組成；所述芯片U1的1號引腳連接三極管Q2的集電極，所述三極管Q2的基極通過所述電阻R9連接所述運(yùn)算放大器U2的輸出端，所述三極管Q2的發(fā)射極接地；所述芯片U1的2號引腳連接通過所述電阻R8接地；所述電阻R10為可調(diào)電阻且包括滑片和一對接線端；所述電阻R10其中一個(gè)接線端連接所述三極管Q1的發(fā)射極，另一個(gè)接線端接地，滑片連接所述芯片U1的3號引腳；所述芯片U1的4號引腳連接所述三極管Q1的基極，所述三極管Q1的集電極所述電阻R1連接所述芯片U1的8號引腳；所述電容C2一端接地，另一端連接所述芯片U1的4號引腳；所述電阻R2一端連接所述芯片U1的1號引腳，另一端連接所述芯片U1的8號引腳；所述芯片U1的5號引腳接地，所述芯片U1的6號引腳為輸出端，所述芯片U1的7號引腳連接電源VCC；所述電阻R3一端接地，另一端連接所述運(yùn)算放大器U2的同相輸入端；所述電阻R11一端連接所述運(yùn)算放大器U2的輸出端，另一端連接所述運(yùn)算放大器U2的同相輸入端；所述電阻R4一端連接所述芯片U1的8號引腳，另一端連接所述運(yùn)算放大器U2的同相輸入端；所述電阻R5一端連接所述芯片U1的8號引腳，另一端連接所述運(yùn)算放大器U2的反相輸入端；所述電阻R6一端連接負(fù)電壓輸入端，另一端連接所述運(yùn)算放大器U2的反相輸入端；所述電阻R7一端連接所述運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，另一端連接所述電容C2并通過所述電容C2連接所述運(yùn)算放大器U2的輸出端。

所述有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀，其中：所述芯片U1的型號為UC1845，所述運(yùn)算放大器U2的型號為LM741J。

所述有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀，其中：所述信號調(diào)理及采樣電路中的信號調(diào)理包括隔離、緩沖與放大。

所述有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀，其中：所述高壓開關(guān)控制電路采用交流接觸器實(shí)現(xiàn)直流控制交流電路的分合，以控制所述高壓開關(guān)。

有益效果：

本發(fā)明有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、合理，其以ARM處理器和可編程門陣列單元為下位機(jī)系統(tǒng)，以PC機(jī)為上位機(jī)系統(tǒng)，充分發(fā)揮了ARM處理器2的處理能力強(qiáng)、接口豐富、系統(tǒng)軟件開發(fā)便捷的優(yōu)點(diǎn)以及可編程門陣列單元在多路數(shù)據(jù)并行采樣上精度高的優(yōu)勢，增強(qiáng)了高壓開關(guān)機(jī)械特性檢測的精度和實(shí)時(shí)性；同時(shí)，信號調(diào)理及采樣電路是由芯片U1、電阻R1～R11、三極管Q1～Q2、電容C1～C2和運(yùn)算放大器U2連接組成，有效避免了對負(fù)電壓采樣的繁瑣處理，提高了電路可靠性，降低了成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀的可編程門陣列單元與ARM處理器、高壓開關(guān)控制電路及高壓開關(guān)之間的連接框圖；

圖3為本發(fā)明有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀的信號調(diào)理及采樣電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1至3所示，本發(fā)明有載調(diào)壓分接開關(guān)測試儀，包括PC機(jī)1、ARM處理器2、可編程門陣列單元3、信號調(diào)理及采樣電路4、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5、高壓開關(guān)控制電路6、電流傳感器7和位移傳感器8。

該P(yáng)C機(jī)為上位機(jī)系統(tǒng)，其通過以太網(wǎng)接口連接ARM處理器2。

該ARM處理器2和可編程門陣列單元3為上位機(jī)系統(tǒng)；其中，該ARM處理器2通過Bank接口連接可編程門陣列單元3。

該可編程門陣列單元3還分別連接信號調(diào)理及采樣電路4和高壓開關(guān)控制電路6；該可編程門陣列單元3還通過光電耦合器連接采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5，加入光電耦合器以隔離可編程門陣列單元3與采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5之間的電氣連接。其中，該可編程門陣列單元3包括行程AD采樣模塊31、電壓AD采樣模塊32、電流AD采樣模塊33、開關(guān)量采集模塊34、接口模塊35、讀寫仲裁器36、讀寫控制器37和外部存儲(chǔ)器38；該行程AD采樣模塊31連接電壓AD采樣模塊32，該電壓AD采樣模塊32連接電流AD采樣模塊33，該電流AD采樣模塊33連接開關(guān)量采集模塊34并通過開關(guān)量采集模塊34連接高壓開關(guān)控制電路6；該行程AD采樣模塊31、電壓AD采樣模塊32和電流AD采樣模塊33均一端連接讀寫仲裁器36，另一端連接接口模塊35并通過接口模塊35連接ARM處理器2；該讀寫仲裁器36還分別連接開關(guān)量采集模塊34、接口模塊35和讀寫控制器37；該讀寫控制器37與外部存儲(chǔ)器38連接。

該信號調(diào)理及采樣電路4分別連接電流傳感器7、位移傳感器8和高壓開關(guān)9；其中，該信號調(diào)理及采樣電路4與高壓開關(guān)9之間傳送開關(guān)量數(shù)據(jù)；該信號調(diào)理及采樣電路4中的信號調(diào)理包括隔離、緩沖與放大。

該高壓開關(guān)控制電路6、電流傳感器7和位移傳感器8均與高壓開關(guān)9連接；其中，該高壓開關(guān)控制電路6在合閘操作前，對彈簧操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行儲(chǔ)能的電機(jī)是交流電機(jī)；該高壓開關(guān)控制電路6采用靈敏度高、控制功率低及電磁干擾小的交流接觸器實(shí)現(xiàn)直流控制交流電路的分合以控制高壓開關(guān)9。

該信號調(diào)理及采樣電路4是由芯片U1、電阻R1～R11、三極管Q1～Q2、電容C1～C2和運(yùn)算放大器U2連接組成；其中，該芯片U1型號為UC1845，該運(yùn)算放大器U2型號為LM741J。該芯片U1的1號引腳連接三極管Q2的集電極，該三極管Q2的基極連接電阻R9并通過電阻R9連接運(yùn)算放大器U2的輸出端，該三極管Q2的發(fā)射極接地；該芯片U1的2號引腳連接電阻R8并通過電阻R8接地；該電阻R10為可調(diào)電阻且包括一對接線端和滑片；該電阻R10其中一個(gè)接線端連接三極管Q1的發(fā)射極，另一個(gè)接線端接地，滑片連接芯片U1的3號引腳；該芯片U1的4號引腳連接三極管Q1的基極，該三極管Q1的集電極連接電阻R1并通過電阻R1連接芯片U1的8號引腳；該電容C2一端接地，另一端連接芯片U1的4號引腳；該電阻R2一端連接芯片U1的1號引腳，另一端連接芯片U1的8號引腳；該芯片U1的5號引腳接地，6號引腳為輸出端，7號引腳連接電源VCC；該電阻R3一端接地，另一端連接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端；該電阻R11一端連接運(yùn)算放大器U2的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端；該電阻R4一端連接芯片U1的8號引腳，另一端連接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端；該電阻R5一端連接芯片U1的8號引腳，另一端連接運(yùn)算放大器U2的反相輸入端；該電阻R6一端連接負(fù)電壓輸入端，另一端連接運(yùn)算放大器U2的反相輸入端；該電阻R7一端連接運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，另一端連接電容C2并通過電容C2連接運(yùn)算放大器U2的輸出端。

其中，如圖3，當(dāng)電壓輸入端電壓減小，即輸出負(fù)載減小，輸出電流增大時(shí)，運(yùn)算放大器U2的反相輸入端的電位升高，與運(yùn)算放大器U2同相輸入端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，運(yùn)算放大器U2輸出端的電位降低，致使芯片U1的1號引腳電壓增大，即芯片U1的6號引腳的輸出脈沖的脈寬增大；當(dāng)電壓輸入端電壓增大，即輸出負(fù)載增大，輸出電流減小時(shí)，運(yùn)算放大器U2的反相輸入端的電位降低，與運(yùn)算放大器U2同相輸入端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，運(yùn)算放大器U2輸出端的電位升高，致使芯片U1的1號引腳電壓減小，即芯片U1的6號引腳的輸出脈沖的脈寬減小。

本發(fā)明的工作原理：

本發(fā)明需要同時(shí)采集多路模擬及數(shù)字信號量并將采集的信號量存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)器38中，可編程門陣列單元3掛接在ARM處理器2的Bank接口，ARM處理器2通過讀寫接口模塊35來實(shí)現(xiàn)同可編程門陣列單元3的通信；接口模塊35需要完成ARM處理器2讀寫時(shí)序及命令解析；當(dāng)ARM處理器2向接口模塊35寫入分/合閘命令后，通過接口模塊35驅(qū)動(dòng)外圍電路執(zhí)行高壓開關(guān)分/合閘動(dòng)作，并在監(jiān)測到分/合閘線圈帶電后立即發(fā)出采樣請求信號到行程AD采樣模塊31、電壓AD采樣模塊32和電流AD采樣模塊33；行程AD采樣模塊31、電壓AD采樣模塊32和電流AD采樣模塊33將對采樣請求信號進(jìn)行應(yīng)答。為提高外部存儲(chǔ)器38利用率，減少可編程門陣列單元3讀寫外部存儲(chǔ)器38的次數(shù)，將兩次或多次AD采樣值合并為一組32bit據(jù)再送給讀寫仲裁器模塊發(fā)起一次外部存儲(chǔ)器38寫請求，因外部存儲(chǔ)器38讀寫客戶端多,且同一時(shí)間只能處理一次讀或?qū)懻埱螅孕枰ㄟ^讀寫仲裁器36進(jìn)行仲裁，仲裁完成后將請求、地址、數(shù)據(jù)送給讀寫控制,37，讀寫控制器37負(fù)責(zé)完成對外部存儲(chǔ)器38的讀寫操作；分/合閘動(dòng)作完成后采樣還將持續(xù)一定時(shí)間，以確保開關(guān)動(dòng)觸頭穩(wěn)定，采樣徹底完成后，接口模塊35將給ARM處理器2送出中斷，ARM處理器2就會(huì)從外部存儲(chǔ)器38中讀取采樣數(shù)據(jù)封裝后送給PC機(jī)1處理。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、合理，能增強(qiáng)高壓開關(guān)機(jī)械特性檢測的精度和實(shí)時(shí)性，電路可靠性高、成本低，適于推廣與應(yīng)用。