專利名稱：一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種檢驗裝置，具體涉及一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置。屬于電信號檢驗領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]繼電保護(hù)測試儀模擬被測對象的電壓互感器(PT)、電流互感器(CT)的二次側(cè)信號輸入給繼電保護(hù)裝置，以檢驗繼電保護(hù)裝置是否正常工作。在實際使用中，繼電保護(hù)測試儀設(shè)備簡單，功能強大，操作方便的特點，在繼電保護(hù)測試領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。但由于開發(fā)能力和生產(chǎn)條件各不相同，因此各廠家的測試儀在整機(jī)性能、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、工藝等方面有較大的差距。有些測試儀在軟件設(shè)計、帶載能力、精度、工作穩(wěn)定性及可靠性等方面存在問題。但現(xiàn)在還沒有專門針對繼電保護(hù)測試儀的檢驗裝置。本實用新型針對上述現(xiàn)象，提出一種針對繼電保護(hù)測試儀的檢驗裝置，以檢驗繼電保護(hù)測試儀的性能差異。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，該繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置能夠?qū)^電保護(hù)測試儀的性能進(jìn)行測試。[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案:[0005]一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，包括一電壓信號調(diào)理模塊、一電流信號調(diào)理模塊、一AD同步轉(zhuǎn)換器、一鎖相環(huán)模塊和一控制模塊，所述AD同步轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述電壓信號調(diào)理模塊和電流信號調(diào)理模塊的輸出端連接；所述鎖相環(huán)模塊的一個信號輸入端與電壓信號調(diào)理模塊的輸出端連接，所述鎖相環(huán)模塊的輸出端與AD同步轉(zhuǎn)換器的時鐘輸入通道連接；所述控制模塊的信號輸出通道與所述鎖相環(huán)模塊的另一信號輸入通道連接，所述控制模塊與所述AD同步轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接。[0006]所述電壓信號調(diào)理模塊與繼電保護(hù)測試儀的電壓輸出信號接口連接，所述電流信號調(diào)理模塊與繼電保護(hù)測試儀的電流輸出信號接口連接。[0007]所述繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置還包括一高速靜態(tài)緩存(SRAM)，其與所述控制模塊連接，并與所述AD同步轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接。[0008]所述繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置還包括一通信模塊，所述通信模塊與控制模塊通 目。所述電流信號調(diào)理模塊包括一隔離電路和一容阻濾波電路。[0010]所述電壓信號調(diào)理模塊包括一隔離電路和一容阻濾波電路。[0011]所述鎖相環(huán)模塊包括一正弦方波轉(zhuǎn)換電路和一方波倍頻電路。[0012]本實用新型的工作原理:[0013]本實用新型可以實現(xiàn)自動測量，也可以手動啟動測量。啟動后，控制t旲塊輸出控制信號給AD同步轉(zhuǎn)換器，AD同步轉(zhuǎn)換器同時選通電壓信號和電流信號的采集通道，繼電保護(hù)測試儀的電壓信號經(jīng)過電壓信號調(diào)理模塊調(diào)理后輸送至鎖相環(huán)模塊，鎖相環(huán)模塊對接收到的信號進(jìn)行濾波后產(chǎn)生一個與電網(wǎng)電壓同頻率的方波信號，該方波信號被輸送至方波倍頻電路，根據(jù)控制模塊的控制信號產(chǎn)生AD同步采樣的時鐘信號，輸送至AD同步轉(zhuǎn)換器的時鐘輸入端口。[0014]AD同步轉(zhuǎn)換器啟動將采集到的信號存入高速靜態(tài)緩存(SRAM)中，在采集結(jié)束后由控制模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取?？刂颇K對采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波、基波提取、相位鑒別等綜合處理方法進(jìn)行處理，計算出輸入電壓、電流的頻率、相差、幅值等。[0015]本實用新型的有益效果是，本實用新型的繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置解決了目前還沒有專門針對繼電保護(hù)測試儀的檢驗裝置這一問題，實現(xiàn)了對繼電保護(hù)測試儀的主要性能的測試和檢驗。


[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；[0017]圖2為電流信號調(diào)理模塊的電路圖；[0018]圖3為電壓信號調(diào)理模塊電路圖；[0019]圖4為鎖相環(huán)模塊中正弦波方波轉(zhuǎn)換電路圖；[0020]圖5為鎖相環(huán)模塊中方波倍頻電路圖；[0021]圖6為AD同步轉(zhuǎn)換器的電路圖；[0022]圖7為控制模塊的電路圖；[0023]圖8為控制模塊中存儲器的電路圖；[0024]其中，2.電壓信號調(diào)理模塊，4.電流信號調(diào)理模塊，5.鎖相環(huán)模塊，6.AD同步轉(zhuǎn)換器，7.控制模塊，8.通信模塊，9.高速靜態(tài)緩存(SRAM)，11.繼電保護(hù)測試儀的三相電壓輸出信號，12.繼電保護(hù)測試儀的三相電流輸出信號，51.運算放大器I，52.運算放大器II，53.比較器。
具體實施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本實用新型，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限定。[0026]如圖1所示，本實用新型包括電壓信號調(diào)理模塊2、電流信號調(diào)理模塊4、鎖相環(huán)模塊5、AD同步轉(zhuǎn)換器6、控制模塊7、通信模塊8、高速靜態(tài)緩存(SRAM) 9。其中，電壓信號調(diào)理模塊2接入繼電保護(hù)測試儀的三相電壓輸出信號11和繼電保護(hù)測試儀的三相電流輸出信號12，這三路電壓輸出信號和電流輸出信號分別經(jīng)過電壓信號調(diào)理模塊2與電流信號調(diào)理模塊4的調(diào)理后，進(jìn)入AD同步轉(zhuǎn)換器6，也就是說，電壓信號調(diào)理模塊2的三路信號輸出通道、電流信號調(diào)理模塊4的三路信號輸出通道分別與AD同步轉(zhuǎn)換器6的六路信號輸入通道連接；電壓信號調(diào)理模塊2的信號輸出通道與鎖相環(huán)模塊5的第一信號輸入通道連接，該鎖相環(huán)模塊5的信號輸出通道與AD同步轉(zhuǎn)換器6的時鐘輸入通道相連；該AD同步轉(zhuǎn)換器6的數(shù)據(jù)總線與控制模塊的數(shù)據(jù)總線、高速靜態(tài)緩存(SRAM)9的數(shù)據(jù)總線分別相連，控制模塊7的通道控制接口與高速靜態(tài)緩存(SRAM) 9的通道控制接口連接，控制模塊7與通信模塊8通信，本實施例中，控制模塊7的以太網(wǎng)接口和光纖接口與外部工業(yè)計算機(jī)8連接，控制模塊7的信號輸出通道與鎖相環(huán)模塊5的第二信號輸入通道連接。[0027]電流信號調(diào)理模塊包括主要由線性光耦組成的隔離電路及容阻濾波，其詳細(xì)電路如圖2所示。二極管D204為瞬態(tài)抑制二極管TSMB6.8CA，起到瞬變和浪涌保護(hù)的作用。二極管D205為電壓抑制二極管GBLC03，將輸入電壓限制在3V內(nèi)。U204為低噪聲精密運算放大器0P27,作用是完成信號的隔離傳輸。電阻R210、電阻R211、電阻R212構(gòu)成同相放大器，放大倍數(shù)為2倍，U201的輸出CT_AnaInPutl跟隨輸入電壓CT_Inputl的變化。[0028]電壓信號調(diào)理模塊包括主要由電壓互感器組成的隔離電路及容阻濾波電路，其詳細(xì)電路如圖3所示。圖4中的U202為精密交流電壓互感器TV1013，其輸入和輸出電流額定值為2mA，起到信號的隔離傳輸作用。由于輸入電壓值約為220V，所以設(shè)計電阻R204為自恢復(fù)保險絲，二極管D202為250V的氣體放電管，兩者都起到起泄放雷電暫態(tài)過電流和限制過電壓作用。電阻R203為采樣電阻，取值為100KΩ時，可將輸入值為220V的電壓信號電壓.1nputO+轉(zhuǎn)換成2.2mA的電流信號，通過互感器傳到后級。電阻R208為互感器TV1013的二次側(cè)采樣電阻，取值為249 Ω，使得互感器二次側(cè)輸出電壓額定值為U=2mAX249 0.5V。D203為瞬態(tài)抑制二極管TSMB6.8CA，為后級的運放起到過電壓保護(hù)作用。[0029]由于輸出電壓將作為鎖相環(huán)的基準(zhǔn)電壓，因此對電壓的精度要求較高，選用了圖中的U203作為為高精度儀表放大器AD8221，并在輸入端采用差分對連接方式，以提高電壓信號傳輸?shù)木龋瑴p少相位偏移。電阻R209為可調(diào)增益電阻，當(dāng)其取值為49.9 Ω時，增益為49.9k/49.9k+l=2,即最后的輸出電壓電壓.1nputO的額定幅值為IV。電阻R206、電阻R207和電容C200、電容C201構(gòu)成低通濾波器，選擇合適的阻值可以濾除有用頻帶以外的信號。[0030]鎖相環(huán)模塊的作用是通過電壓二次側(cè)輸出獲取實時電網(wǎng)頻率，然后通過鎖相環(huán)及倍頻處理后作為AD同步轉(zhuǎn)換器6的時鐘，從而實現(xiàn)對電壓、電流的整周期采樣，電壓信號調(diào)理模塊2輸出的一路電壓信號作為鎖相環(huán)模塊5的輸入，經(jīng)過鎖相環(huán)及倍頻處理后輸出頻率為電網(wǎng)頻率整數(shù)倍的方波信號。因此，鎖相環(huán)模塊5包括正弦波方波轉(zhuǎn)換電路和方波倍頻電路兩部分。[0031]圖4顯示了鎖相環(huán)模塊5中的正弦波方波轉(zhuǎn)換電路圖，該正弦波方波轉(zhuǎn)換電路包括運算放大器151、運算放大器1152和比較器53，運算放大器151的輸出端經(jīng)電阻R226、電阻R227接運算放大器1152的正向輸入端，運算放大器151的負(fù)向輸入端接運算放大器151的輸出端，電阻R226和電阻R227之間的節(jié)點經(jīng)電容C207接運算放大器1152的負(fù)向輸入端和輸出端，電阻R227和運算放大器II52的節(jié)點經(jīng)電容C204接地，運算放大器II52的輸出端接比較器53的負(fù)向輸入端，該比較器53的正向輸入端經(jīng)電阻R233接地，該比較器53的正向輸入端經(jīng)電阻R234接該比較器53的輸出端，該比較器53的輸出端經(jīng)電阻R232接+3V3D，該比較器53的輸出端接方波倍頻電路的鎖相環(huán)芯片U502的AIN接口。圖4中，U200A和U200B為運算放大器151和運算放大器1152的兩個通道，U200A起到隔離放大器的作用，電阻R226、電阻R227、電容C207、電容C204和U200B構(gòu)成了二階低通濾波器，本實施例中 R226=15K、R227=15K、C207=0.luF、C204=0.22uF，其截止頻率為 70Hz，符合低通濾波的要求。比較器53、電阻R233和電阻R234形成了雙極性過零比較器，將正弦波整形成方波信號PwrFrqln，以作為后級倍頻電路的輸入信號。電阻R232為輸出端的上拉電阻，取值為200歐姆，比較器53輸出電平PwrFrqIn為0-3.3V，與后級的⑶4046的輸入電平匹配。[0032]圖5顯示了鎖相環(huán)模塊5中的方波倍頻電路圖，U502是鎖相環(huán)集成電路芯片CD4046，其工作原理是通過內(nèi)含的壓控振蕩器和相位比較器完成兩信號相位同步的自動控制閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)輸出電壓和輸入電壓同相位，實現(xiàn)相位跟蹤功能。U502的14腳為輸入電壓PwrFrqln，4腳為輸出電壓AD_Clk，作為AD轉(zhuǎn)換器的時鐘。由于⑶4046鎖相環(huán)采用的是RC型壓控振蕩器，所以電阻R502、電阻R504、電容C503作為外接充放電元件，電阻R502和電容C503的阻值決定了芯片的振蕩頻率范圍，當(dāng)電阻R502=30kQ，電容C503=40pF時，振蕩最高頻率為1/RC=8.3MHz。電阻R504、電阻R505、電容C505作為外接低通濾波器，調(diào)整其阻值大小可以實現(xiàn)輸出方波的穩(wěn)定。U501是分頻器74HC4040，通過跳線帽接不同的引腳可以實現(xiàn)不同的采樣頻率，以滿足不同的采樣要求。由于輸入信號為50Hz，所以當(dāng)接4、13、12、14腳時實現(xiàn)的AD時鐘頻率分別為25KHz、50KHz、IOOKHz、200KHz。[0033]圖6顯示了 AD同步轉(zhuǎn)換器6的電路圖，圖中3、4、5號引腳為過采樣選擇端，分別與控制模塊7中LPC2292對應(yīng)的過采樣選擇輸出引腳相連，進(jìn)行過采樣選擇；6號引腳為AD7606-6接口方式選擇，接低電平時選擇并行輸出方式，接高電平選擇串行輸出方式，本設(shè)計中接低電平選擇并行方式；7號引腳為掛起引腳，由控制模塊控制AD7606-6是否掛起，低電平有效；8號引腳為RANGE選擇輸入端，接100K電阻R500接地，同時與控制模塊LPC2292的AD_RangeSel引腳相連，當(dāng)RANGE輸入端為低電平時，采樣范圍為±5V，當(dāng)RANGE輸入端為高電平時，采樣范圍為±10V;23號引腳為VDRIE引腳，采用3.3V ;9、10號引腳為前三路、后三路采樣頻率輸入引腳；11號腳為RST引腳，當(dāng)AD7606-6正常工作前，需要對其進(jìn)行復(fù)位操作，由控制模塊進(jìn)行控制；12、13腳分別為讀取控制數(shù)據(jù)時AD7606-6的讀信號輸入引腳以及片選信號輸入引腳；14號腳為中斷輸出引腳，每次采樣完成，AD7606-6將輸出中斷信號通知LPC2292采樣結(jié)束；15號腳為FirstData標(biāo)志引腳，用于串行輸出方式中起標(biāo)記作用；44、45腳分別為前三路、后三路參考電容引腳，接IOuF電容C504后接46號腳AGND，保證采樣過程中參考電壓波形穩(wěn)定。[0034]控制模塊7包括主控CPU、存儲器及規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊。圖7顯示了控制模塊的主控CPULPC2292的電路圖，繼電器J40、電阻R40、電阻R41、電阻R42、電阻R45和電容C40，共同組成U40的程序下載接口及系統(tǒng)上電復(fù)位電路。42和49腳為串口通信端口，主要與61850規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊通信。33腳和99腳為觸發(fā)信號輸入端口，當(dāng)有觸發(fā)信號時，由LPC2292啟動數(shù)據(jù)采樣程序，59、61、68和12腳構(gòu)成SPI通信端口，主控CPU主要通過SPI端口向DA轉(zhuǎn)換器輸出設(shè)定閥值。100腳為AD轉(zhuǎn)換完畢信號，當(dāng)其為低電平時，表明AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，主控CPU可按照規(guī)定時序讀取AD轉(zhuǎn)換值。電容C43、電容C44、特種繼電器JT40和電阻R45構(gòu)成主控CPU的振蕩時鐘，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定時鐘。Exi_DATA0-15系統(tǒng)數(shù)據(jù)線，AD_RangeSel、AD_RST、AD_nSTBY、AD_0verSmpl0-2 及 AD_FstData 在 AD 轉(zhuǎn)換器部分已經(jīng)介紹。xi_ADD0_23 為系統(tǒng)地址線。Exi_nRD、Exi_nWR分別為讀寫控制信號。CS_SRAM和AD_CS分別為存儲器和AD轉(zhuǎn)換器的選通線。圖8顯示了在一種實施方式下，控制模塊的存儲器IS61WV102416BLL的電路圖。[0035]上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本實用新型保護(hù)范圍的限制，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，包括一電壓信號調(diào)理模塊、一電流信號調(diào)理模塊、一AD同步轉(zhuǎn)換器、一鎖相環(huán)模塊和一控制模塊，其特征在于，所述AD同步轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述電壓信號調(diào)理模塊和電流信號調(diào)理模塊的輸出端連接；所述鎖相環(huán)模塊的一個信號輸入端與電壓信號調(diào)理模塊的輸出端連接，所述鎖相環(huán)模塊的輸出端與AD同步轉(zhuǎn)換器的時鐘輸入通道連接；所述控制模塊的信號輸出通道與所述鎖相環(huán)模塊的另一信號輸入通道連接，所述控制模塊與所述AD同步轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，其特征在于，所述電壓信號調(diào)理模塊與繼電保護(hù)測試儀的電壓輸出信號接口連接，所述電流信號調(diào)理模塊與繼電保護(hù)測試儀的電流輸出信號接口連接。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，其特征在于，所述繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置還包括一高速靜態(tài)緩存，其與所述控制模塊連接，并與所述AD同步轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，其特征在于，所述繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置還包括一通信模塊，所述通信模塊與控制模塊通信。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，其特征在于，所述電流信號調(diào)理模塊包括一隔離電路和一容阻濾波電路。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，其特征在于，所述電壓信號調(diào)理模塊包括一隔離電路和一容阻濾波電路。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，其特征在于，所述鎖相環(huán)模塊包括一正弦方波轉(zhuǎn)換電路和一方波倍頻電路。
專利摘要本實用新型公開了一種繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置，該繼電保護(hù)測試儀檢驗裝置能夠?qū)^電保護(hù)測試儀的性能進(jìn)行測試。本實用新型包括一電壓信號調(diào)理模塊、一電流信號調(diào)理模塊、一AD同步轉(zhuǎn)換器、一鎖相環(huán)模塊和一控制模塊，AD同步轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述電壓信號調(diào)理模塊和電流信號調(diào)理模塊的輸出端分別連接；鎖相環(huán)模塊的一個信號輸入端與電壓信號調(diào)理模塊的輸出端連接，鎖相環(huán)模塊的輸出端與AD同步轉(zhuǎn)換器的時鐘輸入通道連接；控制模塊的信號輸出通道與所述鎖相環(huán)模塊的另一信號輸入通道連接，控制模塊與所述AD同步轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接。
文檔編號G01R35/00GK202929190SQ201220696308
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者王昕 , 唐新建, 井雨剛, 孫運濤, 王永波 申請人:山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司