CN105785197A - 配电自动化装置综合测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电自动化装置综合测试仪，包括机箱和电路装置；电路装置包括用于测试主控和提供操作界面的工控机；用于实现人机信息交互的液晶触摸屏；与工控机和I/O单元信息交互、用于处理开关量信号和根据设定参数产生和输出电压、电流信号的信号处理单元；用于开关量信号的输入/输出的I/O单元；用于输出可调交流电压的电压放大器、用于输出可调交流电流的电流放大器以及用于提供电源的电源单元。本发明体积小、重量轻、易携带、成本较低且使用时接线方便、节约工时、能够对被测配电自动化装置进行较高精度检测。

Description

配电自动化装置综合测试仪

技术领域

本发明涉及配电自动化领域，具体涉及一种配电自动化装置综合测试仪。

背景技术

随着社会发展和技术的进步，配电网中自动化装置的使用日益普遍。配电自动化装置一般具有遥信、遥测、遥控及继电保护功能。配电自动化装置在新装或改造过程中，均需要对其性能和状态进行检测，尤其是需要对DTU(DataTransferunit，专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备)进行采样、保护定值校验、时间测量、信号回路检查、联动试验及与调度通道对调等工作。目前对配电自动化装置进行测试通常采用保护校验仪、直流电源和模拟断路器等至少3种测试设备进行，其中，保护校验仪用于对被测装置加电流、电压量进行模拟量精度测量以及对被测装置的继电保护功能进行测试；模拟断路器用于对被测装置的遥控回路、开关量回路进行测试；直流电源用于给被测装置提供工作电源。其存在的不足之处在于：一是常见采用的保护校验仪主要由调压器和移相器组合而成，体积和重量较大，测试精度不高；二是工作时需要同时携带三套测试设备，且三套设备均为体积和重量较大的设备，工作时携带十分不便；三是现场测试点多量大，采用三套设备进行测试，需要反复进行拆接线，严重影响工作效率，延长停电时间；四是采用三套设备成本较高。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中的问题，提供一种体积小、重量轻、易携带、成本较低且使用时接线方便、能够对被测装置进行较高精度检测的配电自动化装置综合测试仪。

本发明的技术方案是：本发明的配电自动化装置综合测试仪，包括机箱和电路装置；机箱包括机箱面板；其结构特点是：上述的电路装置包括工控机、液晶触摸屏、信号处理单元、I/O单元、电压放大器、电流放大器和电源单元；其中：

工控机，用于测试主控和提供操作界面；

液晶触摸屏，用于实现人机信息交互，液晶触摸屏与工控机双向信号电连接；

信号处理单元，与工控机以及I/O单元信息交互，用于处理开关量信号、根据设定参数产生和输出电压、电流信号；信号处理单元与工控机双向信号电连接；

I/O单元，用于开关量信号的输入/输出；I/O单元与信号处理单元双向信号电连接；

电压放大器，用于对信号处理单元发送的电压信号进行功率放大，输出3路0～120V可调交流电压；电压放大器的输入端与信号处理单元电连接；

电流放大器，用于对信号处理单元发送的电流信号进行功率放大，输出3路0～30A可调交流电流；电流放大器的输入端与信号处理单元电连接；

电源单元，包括AC/DC模块、变压器和整流滤波模块；其中，AC/DC模块，用于将AC220V市电转化为DC110V电源输出；变压器，用于将AC220V市电转化为3路交流电源输出；整流滤波模块，用于将变压器输出的3路交流电源经整流、滤波处理后，输出2路交流电源和1路直流电源；其中1路交流电源为电压放大器提供工作电源，另1路交流电源给电流放大器提供工作电源；1路直流电源用于给信号处理单元、I/O单元、工控机以及液晶触摸屏提供工作电源。

进一步的方案是：上述的信号处理单元包括依次串接的MCU模块、DSP模块、D/A模块和运算放大器；其中：

MCU模块，用于信号和操作命令的处理；信号处理单元由其MCU模块分别与工控机和I/O单元双向信号电连接；

DSP模块，用于对MCU模块传送的电压/电流信号的相位和幅值的处理；

D/A模块，用于将DSP模块发送的数字信号转换成模拟信号；

运算放大器，用于将D/A模块发送的模拟信号进行放大，输出3路电压信号和3路电流信号。

进一步的方案是：上述的信号处理单元的D/A模块为16位D/A转换模块。

进一步的方案是：上述的电路装置还包括设置在机箱面板上的电源开关、交流电压输出接线端子组、电流输出接线端子组、直流电压输出接线端子组、开入量接线端子组以及开出量接线端子组；

交流电压输出接线端子组与电压放大器的输出端电连接；电流输出接线端子组与电流放大器的输出端电连接；直流电压输出接线端子组与电源单元的AC/DC模块的输出端电连接；开入量接线端子组和开出量接线端子组均与I/O单元信号电连接；电源开关用于控制测试仪外接AC220V市电电源的通断。

进一步的方案是：上述的电压放大器的3路输出中的1路可切换输出0～250V可调直流电压；电流放大器的3路输出中的1路可切换输出0～15A可调直流电流。

进一步的方案还有：上述的电路装置还包括设置在机箱面板上的用于使用时外接通信设备的通信接口和外接USB设备的USB接口；通信接口和USB接口分别与工控机双向信号电连接。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的配电自动化装置综合测试仪，其不仅具备现有技术中现场校验配网自动化装置的保护校验仪、直流电源和模拟断路器的所有功能，而且本发明为单体设备，体积小，重量轻，携带方便。（2）本发明的配电自动化装置综合测试仪，其在使用时，由于是单体设备，输入输出拆接线十分方便，较之于现有技术中的三套设备，能够大幅节约因频繁拆接线带来的时间浪费，有效提高工作效率，缩短停电检测时间。（3）本发明的配电自动化装置综合测试仪，其在使用时，根据被测试的配电自动化装置和项目的不同，工作人员只需要通过液晶触摸屏方便地设置好参数，测试仪即相应自动输出所需的电压、电流信号完成测试，并通过液晶触摸屏方便地查看相应的检测结果，较之于现有技术，测试精度更高，劳动强度大幅降低。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意框图；

图2为本发明的机箱面板及设置在机箱面板上的相关电路装置的结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

机箱面板1，液晶触摸屏2，电源开关3，交流电压输出接线端子组4，电流输出接线端子组5，直流电压输出接线端子组6，开入量接线端子组7，开出量接线端子组8，通信接口9，USB接口10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1和图2，本实施例的配电自动化装置综合测试仪，其主要由机箱和电路装置组成。机箱具有箱体（附图中未画出）和机箱面板1。电路装置主要由设置在机箱内的电源单元、信号处理单元、I/O单元、电压放大器、电流放大器和工控机以及设置在机箱面板1上的液晶触摸屏2、电源开关3、交流电压输出接线端子组4、电流输出接线端子组5、直流电压输出接线端子组6、开入量接线端子组7、开出量接线端子组8、通信接口9和USB接口10组成。

电源单元主要由AC/DC模块、变压器和整流滤波模块组成。AC/DC模块用于将使用时外接的AC220V市电转化为DC110V电源，为使用时被测的配电自动化装置提供工作电源；变压器用于将使用时外接的AC220V市电转化为3路交流电源输出给整流滤波模块，变压器优选采用线性变压器；整流滤波模块将变压器提供的3路交流电源经整流、滤波处理后，输出2路交流电源和1路直流电源：其中1路交流电源给电压放大器，另1路交流电源给电流放大器；1路直流电源用于给信号处理单元、I/O单元、工控机以及液晶触摸屏2提供工作电源；AC/DC模块和变压器的输入端经串接的电源开关3外接AC220V市电；AC/DC模块的输出端与直流电压输出接线端子组6电连接；整流滤波模块的输入端与变压器的输出端串接；整流滤波模块的1个输出端与电压放大器的电源电连接；整流滤波模块的另1个输出端与电流放大器的电源电连接。

信号处理单元用于与工控机的交互、开关量信号的处理以及输出测试用的电压、电流信号；信号处理单元主要由依次串接的MCU模块、DSP模块、D/A模块和运算放大器组成；其中，MCU模块用于信号和操作命令的处理；DSP模块（DSP即数字信号处理的英文缩写）利用其速度快、精度高的特点，根据MCU模块传送的设定参数，对需要输出的电压/电流信号进行相位和幅值处理，产生相应的电压/电流的波形信号；DSP模块处理后的信号经D/A模块转换成模拟信号后发送给运算放大器进行信号放大；运算放大器设有3路电压信号输出端和3路电流信号输出端；D/A模块为16位DA转换模块。

I/O单元用于输入/输出的连接转换；I/O单元与信号处理单元的MCU模块双向信号电连接；I/O单元与开入量接线端子组7和开出量接线端子组8信号电连接。

电压放大器用于对信号处理单元的运算放大器发送的3路电压信号进行功率放大，输出3路0～120V可调交流电压，其中1路可切换为输出0～250V可调直流电压；供测试使用；电压放大器的输入端与信号处理单元的运算放大器电连接；电压放大器的输出端与交流电压输出接线端子组4电连接；电压放大器从电源模块取得工作电源。

电流放大器用于对信号处理单元的运算放大器发送的3路电流信号进行功率放大，输出3路0～30A可调交流电流，其中1路可切换为输出DC0～15A可调直流电流；用于使用时供直流继电器或相应的直流电流测试使用；电流放大器的输入端与信号处理单元的运算放大器电连接；电流放大器的输出端与电流输出接线端子组5电连接；电流放大器从电源模块取得工作电源。

工控机用于实现测试主控、和提供操作界面；工控机内置有配电自动化装置综合测试程序，通过液晶触摸屏2显示操作界面；工控机分别与信号处理单元的MCU模块、液晶触摸屏2、通信接口9以及USB接口10双向信号电连接。

液晶触摸屏2用于通过操作界面实现人机信息交互，如测试参数和工作过程的设定、测试相关参数的显示、测试项目的选择、测试的启动和停止等。

电源开关3用于控制测试仪的外接电源的通断。

交流电压输出接线端子组4包括UA、UB、UC和UN共4个接线端子；使用时本测试仪通过交流电压输出接线端子组4的4个接线端子用电缆与被测的配电自动化装置电连接，输出3路0～120V可调交流电压或切换输出1路0～120V可调直流电压。

电流输出接线端子组5包括IA、IB、IC和IN共4个接线端子；使用时本测试仪通过电流输出接线端子组5的4个接线端子用电缆与被测的配电自动化装置电连接，输出3路0～30A可调交流电流或切换输出1路可0～15A可调直流电流；。

直流电压输出接线端子组6包括正极和负极共2个接线端子；使用时本测试仪通过直流电压输出接线端子组6用电缆与被测的配电自动化装置电连接，输出DC110V电源。

开入量接线端子组7包括A、B、C、R、a、b、c、r8组共16个接线端子；开出量接线端子组8包括4组共8个接线端子，使用时本测试仪通过开入量接线端子组7和开出量接线端子组8用电缆与被测的配电自动化装置电连接，实现开关量信号的输入和输出。

通信接口9用于使用时外接相关的通信设备，外接的通信设备通过通信接口9与工控机交互；USB接口10用于使用时外接相关的USB设备。USB设备通过USB接口10与工控机交互。

本实施例的配电自动化装置综合测试仪，其工作原理简述如下：

当机箱面板1上的电源开关3合上时，测试仪启动，电源单元向被测装置输出DC110V工作电源；工控机通过液晶触摸屏2显示操作主菜单，当选择某一测试项目后，工控机打开电压放大器和电流放大器的电源软开关，此时若按下液晶触摸屏2显示的功放按钮，则电压放大器和/或电流放大器功放电源投进，功放能正常工作；工控机据测试项目及所设置参数，计算好各种状态电压、电流波形数据，并发送给信号处理单元，经信号处理单元的MCU模块发送给DSP模块调相、调幅处理产生相应的电压、电流波形信号后由D/A模块转换成模拟信号经运算放大器进行信号放大，放大后的电压/电流信号经电压放大器和/或电流放大器进行电压/电流功放放大，再从机箱面板1上的交流电压输出接线端子组4和/或电流输出接线端子组5输出至被测装置；同时，与被测装置交互的开关量信号经开入量接线端子组7和/或开出量接线端子组8、I/O单元、信号处理单元的MCU模块后与工控机交互，工控机在送数的同时不断查询I/O模块，直至测试完毕。

（应用例）

前述实施例的配电自动化装置综合测试仪，其用于配电自动化装置之一的高压断路器的测试过程简述如下：

1、打开测试仪电源，通过液晶触摸屏2进行参数设置，设定交流电压输出57.5V，交流电流输出5A；

2、将测试仪通过电压、电流线接入高压断路器二次电压、电流测量回路；查看高压断路器继电保护装置显示测量电压值是否为57.5V，电流是否为5A；显示正常，则说明高压断路器继电保护装置测量回路正常；

3、将测试仪电压、电流线接入高压断路器二次电压、电流保护回路；设置高压断路器继电保护装置过流定值5A，查看高压断路器是否从合到分；若是，则说明高压断路器继电保护装置保护回路正常。

前述实施例的配电自动化装置综合测试仪，其用于中低压开关柜或DTU装置测试时，将测试仪通过其开入量接线端子组7和开出量接线端子组8与中低压开关柜或DTU装置侧对应的手车、开关合分位、地刀位置等相连；打开测试仪电源，通过液晶触摸屏2进行相应的参数设置；开始测试后，测试仪反复检测I/O口，如有位置状态变位，测试仪通过液晶触摸屏2及时反应；若一切正常则说明被测装置的位置回路正常。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种配电自动化装置综合测试仪，包括机箱和电路装置；机箱包括机箱面板；其特征在于：所述的电路装置包括工控机、液晶触摸屏、信号处理单元、I/O单元、电压放大器、电流放大器和电源单元；其中：

工控机，用于测试主控和提供操作界面；

液晶触摸屏，用于实现人机信息交互，液晶触摸屏与工控机双向信号电连接；

信号处理单元，与工控机以及I/O单元信息交互，用于处理开关量信号、根据设定参数产生和输出电压、电流信号；信号处理单元与工控机双向信号电连接；

I/O单元，用于开关量信号的输入/输出；I/O单元与信号处理单元双向信号电连接；

电压放大器，用于对信号处理单元发送的电压信号进行功率放大，输出3路0～120V可调交流电压；电压放大器的输入端与信号处理单元电连接；

电流放大器，用于对信号处理单元发送的电流信号进行功率放大，输出3路0～30A可调交流电流；电流放大器的输入端与信号处理单元电连接；

电源单元，包括AC/DC模块、变压器和整流滤波模块；其中，AC/DC模块，用于将AC220V市电转化为DC110V电源输出；变压器，用于将AC220V市电转化为3路交流电源输出；整流滤波模块，用于将变压器输出的3路交流电源经整流、滤波处理后，输出2路交流电源和1路直流电源；其中1路交流电源为电压放大器提供工作电源，另1路交流电源给电流放大器提供工作电源；1路直流电源用于给信号处理单元、I/O单元、工控机以及液晶触摸屏提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的配电自动化装置综合测试仪，其特征在于：所述的信号处理单元包括依次串接的MCU模块、DSP模块、D/A模块和运算放大器；其中：

MCU模块，用于信号和操作命令的处理；信号处理单元由其MCU模块分别与工控机和I/O单元双向信号电连接；

DSP模块，用于对MCU模块传送的电压/电流信号的相位和幅值的处理；

D/A模块，用于将DSP模块发送的数字信号转换成模拟信号；

运算放大器，用于将D/A模块发送的模拟信号进行放大，输出3路电压信号和3路电流信号。

3.根据权利要求2所述的配电自动化装置综合测试仪，其特征在于：所述的信号处理单元的D/A模块为16位D/A转换模块。

4.根据权利要求1所述的配电自动化装置综合测试仪，其特征在于：所述的电路装置还包括设置在机箱面板上的电源开关、交流电压输出接线端子组、电流输出接线端子组、直流电压输出接线端子组、开入量接线端子组以及开出量接线端子组；

交流电压输出接线端子组与电压放大器的输出端电连接；电流输出接线端子组与电流放大器的输出端电连接；直流电压输出接线端子组与电源单元的AC/DC模块的输出端电连接；开入量接线端子组和开出量接线端子组均与I/O单元信号电连接；电源开关用于控制测试仪外接AC220V市电电源的通断。

5.根据权利要求1所述的配电自动化装置综合测试仪，其特征在于：所述的电压放大器的3路输出中的1路可切换输出0～250V可调直流电压；电流放大器的3路输出中的1路可切换输出0～15A可调直流电流。

6.根据权利要求1所述的配电自动化装置综合测试仪，其特征在于：所述的电路装置还包括设置在机箱面板上的用于使用时外接通信设备的通信接口和外接USB设备的USB接口；通信接口和USB接口分别与工控机双向信号电连接。