CN103364657A - 用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置，包括：核心板模块7、***人机界面模块8、电流源模块10、开关量控制模块12，通过光电隔离与核心板模块7连接和供电电源模块13。本发明的免解电流回路母差保护试验装置，在进行母差保护试验时安全、简单、精确。

Description

用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置

技术领域

本发明涉及一种用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置。

背景技术

母差保护是指电力***母线上的一种电流差动保护方法。如图1所示，母线1、母线2上连接有多条支路3，每条支路中串联支路开关4与电流互感器5。有的支路电流流进母线，有的支路电流流出母线。根据能量守恒定理，母线在正常运行情况下，所有支路上流入的电流应等于流出母线的电流。在母线故障时，部分电流从故障点流出，使得母线上所有支路开关流入电流不等于流出电流。母线上产生差电流。

母差保护装置6：母差保护装置用以监测母差上的差动电流是否在合格范围内。母线上所有支路开关的电流经互感器转换后，输入到母差保护装置以差动方式计算，通过差动保护装置差动电流矢量是否大于整定值，当大于整定值时，母差保护装置动作，跳开母线上所有开关，隔离故障点。

母差保护试验：是母线保护定期检验的一个基本项目，模拟流入电流不等于流出电流时，母差保护装置是否启动跳闸。母差保护试验时，通常母线上的开关仍在运行状态，因此串联在开关上的电流互感器也在运行状态，应采取措施防止电流互感器二次侧开路。

母差保护试验方法一：母差保护定检前，工作人员将输入到母差保护装置里的电流回路短接，然后解开电流连片，使得所有支路电流互感器的二次电流都不输入到母差保护装置里。然后向母差保护装置的多个间隔里加入电流，调节电流方向与幅值，使多个间隔上的电流产生差流，在差流大于整定值时，母差保护装置应发出母差保护动作信号，并启动跳闸跳开母线上的开关。试验结束后，还应连上电流连片，拆除电流回路短接线。

母差保护试验方法二：在母差保护装置的一个空间隔上，加入电流，调节电流方向与幅值，使得差动电流大于整定值，从而启动母差保护装置。由于所有支路的电流互感器在运行状态，电流互感器的二次电流输入到了母差保护装置，通常需对母差保护装置加入很大的电流才能启动母差保护装置。

对于方法一：在运行的电流回路上短接电流回路，解开电流连片，作业风险很大；操作不当，会引起电流互感器二次回路开路，烧毁电流互感器，甚至开路的二次回路电击伤人。

对于方法二：没有在运行的电流回路上操作的风险，但盲目加入大电流，没能校验出当时母差保护的动作值，试验结果不够精确。

也就是说，现有的母差保护装置的设计存在不足之处，使得其在进行母差保护试验时或者作业风险大，或者复杂且试验结果不够精确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置，其在进行母差保护试验时安全、简单、试验结果精确。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置，其特征是包括：

核心板模块7，为双核处理器OMAPL138，基于ARM926EJ-S^TM和C674x DSP核心，核心板模块7引出两个SPI总线接口外接4片AD7606信号采集芯片和1片AD5362DA芯片；AD5362DA芯片具有八通道，其中3通道作为三相50Hz交流电压信号输出、3通道作为三相50Hz交流电流信号输出；AD7606信号采集芯片具有八通道的ADC输入，3通道是三相交流电压AD采集、3通道是三相交流电流AD采集；

***人机界面模块8，为一块基板、位于核心板模块7下并与核心板模块7连接，其上外接了人机界面的接口，分别接有面板键盘、800×600LCD真彩显示器、SD卡存储器、RD232通讯接口、10M/100M以太网接口和USB2.0Host接口；

电压源模块9，输入AD5362DA芯片的三相50Hz交流电压信号输出；

电流源模块10，输入AD5362DA芯片的三相50Hz交流电流信号输出；

3个AD采集模块11，输入外部钳形互感器的输入、经8路电流信号前端处理后分别输出至3个AD7606信号采集芯片；

开关量控制模块12，通过光电隔离与核心板模块7连接，具有：开关量输入端子：5对空接点或有源接点，输入电压0～250VDC，电流1～20mA；开关量输出端子：5对无源接点，接点额定值AC125V0.5A,DC30V1A；

供电电源模块13，分别向核心板模块7、高速DAC、电压源模块9和电流源模块10提供电源，为现有产品，输入：AC90～265V；总功率≤778。

所述的电压源模块9的组成和连接关系为：

SIN_IN_U是通过AD5362DA芯片D/A转换的模拟小信号输入端，并经第101电容C101接地；U_OUT是本模块的输出端，并经第105电容C105和第103电阻R103后接地；

第101三极管Q101：基极经第101电阻R101后输入180V电压、发射极直接输入180V电压、基极和集电极之间接有第103电容C103；

第102三极管Q102：基极经第102电容C102后输入模拟小信号且经第102电阻R102后接地，集电极接第101三极管Q101基极，发射极经第106电阻R106、第107电阻R107后接地；

第103三极管Q103：基极经第102可调电阻RP102和第104电容C104正极后接地，集电极经第104电阻R104后接180V电压，发射极接第102三极管Q102的发射极；

第104三极管Q104：基极经第101可调电阻RP101后接第101三极管Q101的集电极和本身的发射极，集电极直接接第101三极管Q101的集电极；

第105三极管Q105：基极经第112电阻R112后又分别经第116电阻R116和第106二极管D106负极后输出，集电极经第101二极管D101负极后接第104三极管Q104集电极，发射极直接输出；

第106三极管Q106：基极经第113电阻R113后分别经第117电阻R117和第107二极管D107的正极后输出，发射极直接输出，集电极经第102二极管D102输出至第101光耦U101的正输入端；

第107三极管Q107：基极接第104三极管Q104的集电极并经第101二极管D101的正极接第105三极管Q105的集电极，集电极接180电压，发射极经第111电阻R111、第103可调二极管D103后输出；

第108三极管Q108：基极接第104三极管Q104的发射极且经第108电阻R108后接在第106电阻R106和第107电阻R107之间，发射极经第110电阻R110和第104二极管D104的负极后输出，集电极分别经第115电阻R115、第114电阻R114和第103二极管的负极后接-180电压；

第109MOS管Q109，漏极接180V电压，栅极接第103可调二极管D103的负极、源极端经第116电阻R116后输出；

第110MOS管Q110，漏极接第107二极管D107的正极，栅极接-180V电压，源极经第114电阻R114后接第108三极管Q108的集电极；

第101光耦U101，输入端负极接第108三极管Q108的基极、正极经第102二极管D102的负极后到第106三极管Q106的集电极，经第118电阻R118后输出到CPU检测短路保护。

所述的电流源模块10的组成和连接关系为：

SIN_IN_I是通过AD5362DA芯片D/A转换的模拟小信号输入端，经第201电容C201后接地；

第201A比较放大器U201A，正相输入端经第201电阻R201后输入SIN_IN，输出反馈至负相输入端并至第202电阻R202的一端；

第201B比较放大器U201B，正相输入端接第202电阻R202的另一端并经第203电阻R203接地、负相输入端分别经第204电阻R204和第202电容C202接地；

第201三极管Q201，基极接第201B比较放大器U201B的输出，集电极经第205电阻R205后接7.5V电压；

第202三极管Q202，基极接第201B比较放大器U201B的输出，集电极经第206电阻R206后接-7.5V电压，发射极和第201三极管Q201发射极连接；

第201三极管Q201和第202三极管Q202的集电极之间还通过第207电阻R207连接；

第202A比较放大器U202A的负相输入端经第208电阻R208后接第201三极管的集电极，正相输入端经第210电阻R210和第214电阻R214后接7.5V电压；

第202B比较放大器U202B，负相输入端经第211电阻R211和第215电阻R215后接-7.5V电压，正相输入端经第209电阻R209后接第202三极管的集电极；

第203MOS管Q203，漏极经第214电阻R214接7.5V电压、栅极经第212电阻R212接第202A比较放大器U202A的输出、源极输出；

第204MOS管Q204，源极经第215电阻R215接-7.5V电压、栅极经第213电阻R213接第202B比较放大器U202B的输出、漏极输出。

所述的开关量控制模块12的组成和连接关系为：

开关量控制模块12有开出量和开入量两种；

开出量控制由软件CPU输出GPIO_OUT到第301光耦U301的二极管的负端，低电平使光耦导通，电压+12V经第301个继电器K301到第301光耦U301光耦输出开启第301三极管Q301导通，第301三极管Q301集电极电平降低从面使第301个继电器K301有电流通过并启动，第301个继电器K301状态闭合，并检测GPIO_STATE状态信号输入到CPU中判断第301个继电器K301状态断开与闭合的时间；

开入量检测，当第301开关S301闭合，+12V电源经第302二极管D302再第305电阻R305到第302光耦U302并导通，第302光耦U302的4脚由高电平变为低电平，并由GPIO_IN状态信号输入到CPU中判断第301个开关S301状态断开与闭合的时间。

有益效果：本发明的免解电流回路母差保护试验装置，在进行母差保护试验时安全、简单、精确。

附图说明

图1为母差保护原理示意图；

图2为本发明实施例的组成和联系关系示意图；

图3为本发明实施例的电压源模块组成和连接关系示意图；

图4为本发明实施例的测试输入输出波形示意图；

图5为本发明实施例的电流源模块组成和连接关系示意图；

图6为本发明实施例的开关量控制模块组成和连接关系示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明的用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置实施例，包括：

核心板模块7，为双核处理器OMAPL138，基于ARM926EJ-S^TM和C674x DSP核心，核心板模块7引出两个SPI总线接口外接4片AD7606信号采集芯片和1片AD5362DA芯片；AD5362DA芯片具有八通道，其中3通道作为三相50Hz交流电压信号输出、3通道作为三相50Hz交流电流信号输出；AD7606信号采集芯片具有八通道的ADC输入，3通道是三相交流电压AD采集和3通道是三相交流电流AD采集，从而可以调高精度、稳定的电压源和电流源模拟信号输出；

***人机界面模块8，为一块基板、位于核心板模块7下并与核心板模块7连接，其上外接了人机界面的接口，分别接有面板键盘、800×600LCD真彩显示器、SD卡存储器、RS232通讯接口、10M/100M以太网接口和USB2.0Host接口；

电压源模块9，由AD5362DA芯片输入三相50Hz交流电压信号经电压源模块9升压功率放大后输出；

电流源模块10，由AD5362DA芯片输入三相50Hz交流电流信号经电流源模块10电流功率放大后输出；

3个AD采集模块11，由外部钳形互感器的输入、经8路电流信号前端处理后分别输出至3个AD7606；

开关量控制模块12，通过光电隔离与核心板模块7连接，具有：开关量输入端子：5对空接点或有源接点，输入电压0～250VDC，电流1～20mA；开关量输出端子：5对无源接点，接点额定值AC125V0.5A,DC30V1A；

供电电源模块13，分别向核心板模块7、高速DAC、电压源模块9和电流源模块10提供电源，现有产品，输入：AC90～265V；总功率≤778。

电压源模块9的组成和连接关系为：

SIN_IN_U是通过AD5362D/A转换的模拟小信号输入端，并经第101电容C101接地；U_OUT是本模块的输出端，并经第106电容R196和第103电阻R103后接地；

第101三极管：发射极直接输入180V电压、基极经第101电阻R101后输入180V电压、基极和集电极之间接有第103电容；

第102三极管：基极经第102电容C102后输入模拟小信号、以及经第101电容C101接地，集电极接第101三极管基极，发射极经第106电阻、第107电阻后接地；

第103三极管：集电极经第104电阻后接180V电压，发射极接第102三极管的发射极，基极经第106电阻后输出，且经第102可调电阻RP102和第104电容正极后接地；

第104三极管：集电极接第101三极管的集电极，基极经第101可调电阻RP101后接第101三极管的集电极和本身的发射极；

第105三极管：集电极经第101二极管负极后接第104三极管集电极，基极经第112电阻R112后又分别经第116电阻R116和第106二极管D106后输出，发射极直接输出；

第106三极管：发射极直接输出，基极经第113电阻后分别经第117电阻和第107二极管的正极后输出；

第107三极管：基极接第104三极管的集电极，发射极经第111电阻、第103可调二极管D103后输出；

第108三极管：基极经第108电阻后接在第106电阻R106和第107电阻R107之间，发射极经第110电阻R110和第104耳机更换的负极后输出，基极经第113电阻R113后分别经第117电阻R117和第107二极管D107后输出；

第109MOS管Q109漏极接180V电压，栅极接第103可调二极管的负极、源极端经第116电阻R116后输出；

第110MOS管Q110漏极接第107二极管的正极，栅极接-180V电压，源极经第114电阻R114后接第108三极管的集电极；

光耦U101的输入端分别接第108三极管的基极和第102二极管的负极，经第118电阻后输出到CPU检测短路保护。

电流源模块10的组成和连接关系为：

SIN_IN_I是通过AD5362D/A转换的模拟小信号输入端，经第201电容后接地；

第201A比较放大器U201A，正相输入端经第201电阻后输入SIN_IN，输出反馈会负相输入端并至第202电阻的一端；

第201B比较放大器U201A，正相输入端接第202电阻的另一端并经第203电阻接地、负相输入端分别经第204电阻和第202电容接地；

第201三极管Q201，基极接第201B比较放大器U201A的输出，集电极经第206电阻后接7.5V电压；

第202三极管Q202，基极接第201B比较放大器U201A的输出，发射极和第201三极管Q201发射极连接，集电极经第206电阻后接-7.5V电压；

第201三极管Q201和第202三极管Q202的集电极之间还通过第207电阻连接；

第202A比较放大器U202A的负相输入端经第208电阻后接第201三极管的集电极，正相输入端经第210电阻和第214电阻后接7.5V电压；

第202B比较放大器U202B，负相输入端经第211电阻和第215电阻后接-7.5V电压，正相输入端经第209电阻后接第202三极管的集电极；

第203MOS管Q203，漏极经第214电阻接7.5V电压、栅极经第212电阻接第202A比较放大器U202A的输出、源极输出；

第204MOS管Q204，源极经第215电阻接-7.5V电压、栅极经第213电阻接第202B比较放大器U202B的输出、漏极输出。

开关量控制模块12的组成和连接关系为：

开关量控制模块12有开出量和开入量两种；

开出量控制由软件CPU输出GPIO_OUT到第301光耦U301的二极管的负端，低电平使光耦导通，电压+12V经第301个继电器K301到第301光耦U301光耦输出开启第301三极管Q301导通，第301三极管Q301集电极电平降低从面使第301个继电器K301有电流通过并启动，第301个继电器K301状态闭合，并检测GPIO_STATE状态信号输入到CPU中判断第301个继电器K301状态断开与闭合的时间；

开入量检测，当第301开关S301闭合，+12V电源经第302二极管D302再第305电阻R305到第302光耦U302并导通，第302光耦U302的4脚由高电平变为低电平，并由GPIO_IN状态信号输入到CPU中判断第301个开关S301状态断开与闭合的时间。

SIN_IN是通过AD5362D/A转换的模拟小信号输入端，信号范围是10±V，U_OUT是功放的输出端，要求大输出最大有效值可达125V、电流0.5A；本模块由三部分构成，分别是前置输入级（差分放大第102三极管Q102、第103三极管Q103）、电压放大级（第102三极管Q101）、功率输出级（第109MOS管Q109、第110MOS管Q110）；

前置输入级对输入小信号具有缓冲作用，整个电路的电压串联反馈引至第103三级管Q103的输入端，使电路能够输出稳定的电压信号，总的放大倍数为：第102电位器RP102；

电压放大级由第101三级管Q101，对差分放大第102三极管Q102输出的信号放大。

功率输出级起到功率输出的作用，第109MOS管Q109、第110MOS管Q110为功率MOSFET管IRFP460，该MOS管漏源级可承受电压VDSS为500V，漏级电流ID可达20A，总耗散功率高达250W。第107三极管Q107、第108三极管Q108是MOS管的驱动管，改变第109电阻R109、第115电阻R115两端的电压从而改变MOS管漏源电压VDS以控制MOS管导通程度，达到控制输出电压的目地。

测试仪在某些环境下工作时有可能发生电压输出短路，为避免输出短路使MOS管变得过热甚至烧毁，必须对功率放大电路添加限流保护及过热保护，第105三极管Q105、第106三极管Q106在电路中就起到限流作用，以第105三极管Q105为例，当经第109MOS管Q109输出的电流高于0.7/第116电阻R116（假设第105三极管Q105基极－射级电压为0.7V）时，第105三极管Q105导通，从而限制了输出电流。过热保护可采用集成温度开关芯片连接在散热器上，测量电压功率放大管在散热器上产生的温度，如果散热器的温度超过93℃（这时晶体管的结温度TJ靠近150℃半导体熔化点），这时应迅速通过逻辑电平的变化来关断功率电源。

核心板模块7

核心板模块7，这是本***的心脏，是德州仪器(TI)推出的双核处理器OMAPL138，处理器基于一个ARM926EJ-S^TM和一个C674x DSP核心。此核心板载1片DDR2，1GB内存，板载1GB NandFlash掉电不丢失存储器，32MB DataFlash。

除此之外，把双核处理器丰富资源由专业插针全部引出备做其他所需的功能。

采用高精度6层板工艺，使其具有最佳的电气性能和抗干扰性能。

DSP平台上，高精度及宽动态范围提供浮点工作能力以及能实现更高性能的定点工作能力。可为开发人员提供了高度的灵活性，从而使他们能够为其应用添加直观易用的人机接口、触摸屏或网络功能。***的数据采集、与数据输出信号处理在DSP平台上采用FFT傅立叶算法；

ARM9平台上，Linux为内核的操作***平台。采用QT图形界面，人性化，方便、快捷、直观。

***人机界面模块8

在核心板下是一块基板，基于ARM9平台上的人机界面模块8。在基板上外接了人机界面的接口，分别有面板键盘(6键)、800×600LCD真彩显示、SD卡存储器、RS232通讯、10M/100M以太网接口、USB2.0Host(支持鼠标、键盘、U盘)等。基板除了人机界面接口外还有一些GPIO控制继电器、开关量控制与检测和ADC采集与DAC波形发生的接口SPI。

本***通过核心板引出的两个SPI总线接口来接4片AD7606信号采集芯片和1片AD5362信号生成的DA芯片。

AD5362八通道、电压输出16位DAC。具有与

QSPI^TM、MICROWIRE^TM和DSP接口标准兼容的高速串行接口，能够处理高达50MHz的时钟速度。通过将LDAC输入拉低，所有输出可以同时更新。每个通道都具有可编程增益和失调调整寄存器。

AD7606是一款集成式16位、8通道同步采样模数数据采集***(DAS)。器件内置模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐次逼近型ADC、灵活的数字滤波器、2.5V基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口。采用5V单电源供电，可以处理±10V和±5V真双极性输入信号，同时所有通道均能以高达200kSPS的吞吐速率采样。输入箝位保护电路可以耐受最高达±16.5V的电压。无论以何种采样频率工作，AD7606的模拟输入阻抗均为1MΩ。它采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，因此无需驱动运算放大器和外部双极性电源。AD7606抗混叠滤波器的3dB截止频率为22kHz；当采样速率为200ksps时，它具有40dB抗混叠抑制特性。灵活的数字滤波器采用引脚驱动，可以改善信噪比(SNR)，并降低3dB带宽。

在基板上还设计了一片AD5362八通道的DAC输出，3通道作为三相50Hz交流电压信号输出和3通道作为三相50Hz交流电流信号输出，这分别为电压源模块和电流源模块的信号输入。

在基板上还设计了一片AD7606八通道的ADC输入，3通道是三相交流电压AD采集和3通道是三相交流电流AD采集，从而可以调高精度、稳定的电压源和电流源模拟信号输出。

另外3片AD7606分别在三个“AD采集模块11”，实现每个模块8通道电流信号采集，最多可以达到24通道电流信号采集。

电压源模块9

1组三相交流电压（0～120V/相，50Hz），功率20W/相。

因采用集成功率放大芯片价格昂贵，故采用分立元件制作功放，电压功率放大电路原理图如图3所示。SIN_IN是通过AD5362D/A转换的模拟小信号输入端，信号范围是10±V，U_OUT是功放的输出端，要求大输出最大有效值可达125V、电流0.5A。该电路由三部分构成，分别是前置输入级（差分放大第102三极管Q102、第103三极管Q103）电压放大级（第102三极管Q101）、功率输出级（第109MOS管Q109、第110MOS管Q110）。前置输入级对输入小信号具有缓冲作用，整个电路的电压串联反馈引至第103三级管Q103的输入端，使电路能够输出稳定的电压信号，总的放大倍数为：第102电位器RP102。电压放大级由第101三级管Q101，对差分放大第102三极管Q102输出的信号放大。功率输出级起到功率输出的作用，第109MOS管Q109、第110MOS管Q110为功率MOSFET管IRFP460，该MOS管漏源级可承受电压VDSS为500V，漏级电流ID可达20A，总耗散功率高达250W。第107三极管Q107、第108三极管Q108是MOS管的驱动管，改变第109电阻R109、第115电阻R115两端的电压从而改变MOS管漏源电压VDS以控制MOS管导通程度，达到控制输出电压的目地。

测试仪在某些环境下工作时有可能发生电压输出短路，为避免输出短路使MOS管变得过热甚至烧毁，必须对功率放大电路添加限流保护及过热保护，第105三极管Q105、第106三极管Q106在电路中就起到限流作用，以第105三极管Q105为例，当经第109MOS管Q109输出的电流高于0.7/第116电阻R116（假设第105三极管Q105基极－射级电压为0.7V）时，第105三极管Q105导通，从而限制了输出电流。过热保护可采用集成温度开关芯片连接在散热器上，测量电压功率放大管在散热器上产生的温度，如果散热器的温度超过93℃（这时晶体管的结温度TJ靠近150℃半导体熔化点），这时应迅速通过逻辑电平的变化来关断功率电源。

测试输入输出波形，如图4所示。

电流源模块10

1组三相交流电流（0～20A/相，50Hz），功率150W/相。如图5所示：

该电路前置级是一个推挽电路，取其集电极信号，将信号分成上、下两个半波，传递给放大级的

比较放大器。而射极到运放反相输入端的反馈则保证了放大后的电流波形与输入端电压波形一致。

当有电压信号输入时，推挽电路将信号分成上下两部分，分别送给上半波和下半波的比较放大电路。比较器取第205电阻R205上的电压（下半波则取第206电阻R206上的电压）和0.01采样电压相比较，以控制MOSFET管的导通和截止。工作态放大公式为：

$I_{\mathrm{out}}=\frac{{100R}_{205}}{R_{204}}{V}_{\mathrm{in}}$

该电路设计则引入了“微导通”。它在输入信号为零时，推挽电路截止。由于第205电阻R205、第206电阻R206、第207电阻R207在±7.5V之间构成回路，因此第205电阻R205、第206电阻R206上仍然有微电流流过，比较放大电路输出电压在阀值处，仍然能控制MOSFET管使其处于微导通状态。此时输出电路内部的漏电流为：

$I_{\mathrm{out}}^{,}\≈\frac{{1500R}_{205}}{R_{207}}$

这就使得输入电压信号过零点时输出电流方向可迅速翻转，避免了跃变现象的发生；而且由于无需前置的衰减电路，放大级的输入电压提升了大约20倍，盲区的范围也被极大限度地缩小了。

电路输入输出的实际测量值为，如表1所示：

输入电压峰值	输出电流有效值
		5V	20.0A
2V	7.98A
		1V	4.01A
0.5V	1.99A
		0.2V	0.79A
0.1V	0.41A

表1

开关量控制模块12

开关量输入端子：5对空接点或有源接点，输入电压0～250VDC，电流1～20mA；

开关量输出端子：5对无源接点，接点额定值AC125V0.5A,DC30V1A。

如图6所示

开出量控制由软件CPU输出GPIO_OUT控制开出量第301个继电器K301状态的断开与闭合，并检测GPIO_STATE状态信号输入到CPU中判断第301个继电器K301状态断开与闭合的时间；

开入量检测GPIO_IN状态信号输入到CPU中判断第301个开关S301状态断开与闭合的时间；

供电电源模块13

在专业的电源厂商订做的开关电源；

输入：AC90～265V；总功率≤778。

本发明工作原理

母差保护定检作业不需要短接运行间隔电流回路和解开电流回路端子连片。运行间隔CT二次电流直接引入新型测试设备采集多路交流电流量并对电流、差电流、相位进行计算；计算出外加电流动作量，以1.05倍动作量输入到母线差动保护装置的采样中，能正确起动母线差动保护；0.95倍动作量输入到母线差动保护装置的采样中，不能正确起动母线差动保护或可以通过串口直接输出数字电流量至母差保护装置。

Claims (4)

1.一种用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置，其特征是：包括：

核心板模块（7），为双核处理器OMAPL138，基于ARM926EJ-S^TM和C674x DSP核心，核心板模块引出两个SPI总线接口外接4片AD7606信号采集芯片和1片AD5362DA芯片；AD5362DA芯片具有八通道，其中3通道作为三相50Hz交流电压信号输出、3通道作为三相50Hz交流电流信号输出；AD7606信号采集芯片具有八通道的ADC输入，3通道是三相交流电压AD采集、3通道是三相交流电流AD采集；

***人机界面模块（8），为一块基板、位于核心板模块下并与核心板模块连接，其上外接了人机界面的接口，分别接有面板键盘、800×600LCD真彩显示器、SD卡存储器、RD232通讯接口、10M/100M以太网接口和USB2.0Host接口；

电压源模块（9），输入AD5362DA芯片的三相50Hz交流电压信号输出；

电流源模块（10），输入AD5362DA芯片的三相50Hz交流电流信号输出；

3个AD采集模块（11），由外部钳形互感器的输入、经8路电流信号前端处理后分别输出至3个AD7606信号采集芯片；

开关量控制模块（12），通过光电隔离与核心板模块连接，具有：开关量输入端子：5对空接点或有源接点，输入电压0～250VDC，电流1～20mA；开关量输出端子：5对无源接点，接点额定值AC125V0.5A,DC30V1A；

供电电源模块（13），分别向核心板模块、高速DAC、电压源模块和电流源模块提供电源，输入：AC90～265V；总功率≤778。

2.根据权利要求1所述的用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置，其特征是：所述的电压源模块（9）的组成和连接关系为：

SIN_IN_U是通过AD5362DA芯片D/A转换的模拟小信号输入端，并经第101电容（C101）接地；U_OUT是本模块的输出端，并经第105电容（C105）和第103电阻（R103）后接地；

第101三极管（Q101）：基极经第101电阻（R101）后输入180V电压、发射极直接输入180V电压、基极和集电极之间接有第103电容（C103）；

第102三极管（Q102）：基极经第102电容（C102）后输入模拟小信号且经第102电阻（R102）后接地，集电极接第101三极管（Q101）基极，发射极经第106电阻（R106）、第107电阻（R107）后接地；

第103三极管（Q103）：基极经第102可调电阻（RP102）和第104电容（C104）正极后接地，集电极经第104电阻（R104）后接180V电压，发射极接第102三极管（Q102）的发射极；

第104三极管（Q104）：基极经第101可调电阻（RP101）后接第101三极管（Q101）的集电极和本身的发射极，集电极直接接第101三极管（Q101）的集电极；

第105三极管（Q105）：基极经第112电阻(R112)后又分别经第116电阻(R116)和第106二极管(D106)负极后输出，集电极经第101二极管(D101)负极后接第104三极管(Q104)集电极，发射极直接输出；

第106三极管(Q106)：基极经第113电阻(R113)后分别经第117电阻(R117)和第107二极管(D107)的正极后输出，发射极直接输出，集电极经第102二极管(D102)输出至第101光耦(U101)的正输入端；

第107三极管（Q107）：基极接第104三极管（Q104）的集电极并经第101二极管（D101）的正极接第105三极管（Q105）的集电极，集电极接180电压，发射极经第111电阻(R111)、第103可调二极管(D103)后输出；

第108三极管(Q108)：基极接第104三极管（Q104）的发射极且经第108电阻(R108)后接在第106电阻(R106)和第107电阻(R107)之间，发射极经第110电阻(R110)和第104二极管(D104)的负极后输出，集电极分别经第115电阻(R115)、第114电阻(R114)和第103二极管（D103）的负极后接-180电压；

第109MOS管（Q109），漏极接180V电压，栅极接第103可调二极管（D103）的负极、源极端经第116电阻（R116）后输出；

第110MOS管（Q110），漏极接第107二极管（D107）的正极，栅极接-180V电压，源极经第114电阻(R114)后接第108三极管(Q108)的集电极；

第101光耦（U101），输入端负极接第108三极管（Q108）的基极、正极经第102二极管（D102）的负极后到第106三极管（Q106）的集电极，经第118电阻（R118）后输出到CPU检测短路保护。

3.根据权利要求1所述的用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置，其特征是：所述的电流源模块（10）的组成和连接关系为：

SIN_IN_I是通过AD5362DA芯片D/A转换的模拟小信号输入端，经第201电容(C201)后接地；

第201A比较放大器(U201A)，正相输入端经第201电阻(R201)后输入SIN_IN，输出反馈至负相输入端并至第202电阻(R202)的一端；

第201B比较放大器(U201B)，正相输入端接第202电阻(R202)的另一端并经第203电阻(R203)接地、负相输入端分别经第204电阻(R204)和第202电容(C202)接地；

第201三极管(Q201)，基极接第201B比较放大器(U201B)的输出，集电极经第205电阻(R205)后接7.5V电压；

第202三极管(Q202)，基极接第201B比较放大器(U201B)的输出，集电极经第206电阻(R206)后接-7.5V电压，发射极和第201三极管(Q201)发射极连接；

第201三极管(Q201)和第202三极管(Q202)的集电极之间还通过第207电阻(R207)连接；

第202A比较放大器(U202A)的负相输入端经第208电阻(R208)后接第201三极管(Q201)的集电极，正相输入端经第210电阻(R210)和第214电阻(R214)后接7.5V电压；

第202B比较放大器(U202B)，负相输入端经第211电阻(R211)和第215电阻(R215)后接-7.5V电压，正相输入端经第209电阻(R209)后接第202三极管(Q202)的集电极；

第203MOS管(Q203)，漏极经第214电阻(R214)接7.5V电压、栅极经第212电阻(R212)接第202A比较放大器(U202A)的输出、源极输出；

第204MOS管(Q204)，源极经第215电阻(R215)接-7.5V电压、栅极经第213电阻(R213)接第202B比较放大器(U202B)的输出、漏极输出。

4.根据权利要求1所述的用于电力***母线上的免解电流回路母差保护试验装置，其特征是：所述的开关量控制模块（12）的组成和连接关系为：

开关量控制模块12有开出量和开入量两种；

开出量控制由软件CPU输出GPIO_OUT到第301光耦(U301)的二极管的负端，低电平使光耦导通，电压+12V经第301个继电器(K301)到第301光耦(U301)光耦输出开启第301三极管(Q301)导通，第301三极管(Q301)集电极电平降低从面使第301个继电器(K301)有电流通过并启动，第301个继电器(K301)状态闭合，并检测GPIO_STATE状态信号输入到CPU中判断第301个继电器(K301)状态断开与闭合的时间；

开入量检测，当第301开关(S301)闭合，+12V电源经第302二极管(D302)再第305电阻(R305)到第302光耦(U302)并导通，第302光耦(U302)的4脚由高电平变为低电平，并由GPIO_IN状态信号输入到CPU中判断第301个开关(S301)状态断开与闭合的时间。

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