CN105510772A - 一种10kv配电故障指示器测试平台 - Google Patents

一种10kv配电故障指示器测试平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种10kv配电故障指示器测试平台，包括：微处理器，主要负责模拟输出三路50Hz正玄交流0-3V信号，以模拟实际配电网中交流电源的频率、相位、幅值信号，每路信号均可独立输出，同时负责驱动LCD显示屏显示当前平台状态及模拟参数信息，以及检测按键阵列输入信息；LCD显示屏，主要用于显示模拟平台目前工作状态及模拟参数显示信息；按键阵列，为7个轻触按键，分别为：菜单键、上移键、下移键、左功能键、右功能键、确认键、取消键；信号功率放大器，主要用于将微处理器输出的0-3V交流信号进行功率放大以便模拟配电网故障电流；模拟输出线圈，主要采用漆包铜线进行绕制，在方形骨架上顺时针绕50圈。本发明能够使故障指示器测试更加简易、安全、快速。

Description

一种10kv配电故障指示器测试平台
技术领域
本发明涉及10kv配电故障指示器的技术领域，尤其是指一种10kv配电故障指示器测试平台。
背景技术
我国配电网架空线路故障判断定位方法一般均是通过在架空线路上安装接地短路故障指示器来进行故障定位判断，目前国内故障指示器种类多样，产品性能无法保证，特别是生产厂家需要面临产品成品检测等问题，如：故障模拟测试，由于故障检测器一般应用于配网10kv线路，如需模拟故障需把故障指示器安装在10kv高压线路上进行模拟测试，这种测试方法需要厂家搭建10kv高压线路进行测试，不但测试效率不高，危急人身安全，且容易引起安全事故。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种10kv配电故障指示器测试平台，使故障指示器测试更加简易、安全、快速。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种10kv配电故障指示器测试平台，包括：
微处理器，主要负责模拟输出三路50Hz正玄交流0-3V信号，以模拟实际配电网中交流电源的频率、相位、幅值信号，每路信号均可独立输出，同时负责驱动LCD显示屏显示当前平台状态及模拟参数信息，以及检测按键阵列输入信息；
LCD显示屏，主要用于显示模拟平台目前工作状态及模拟参数显示信息；
按键阵列，为7个轻触按键，分别为：菜单键、上移键、下移键、左功能键、右功能键、确认键、取消键；
信号功率放大器，主要用于将微处理器输出的0-3V交流信号进行功率放大以便模拟配电网故障电流；
模拟输出线圈，主要采用漆包铜线进行绕制，在方形骨架上顺时针绕50圈，以实现对信号功率放大器输出电流进行放大50倍；
其中，所述10kv配电故障指示器测试平台能够模拟：短路、接地、异常、开路故障，故障模拟设置参数分为6段，每段参数包括有：
六段电流大小：i1、i2、i3、i4、i5、i6，单位:安
六段持续时间：t1、t2、t3、t4、t5、t6，单位:毫秒
通过按键输入对应段当前电流大小和持续时间进行各类故障模拟，其中短路、接地、过流、异常、开路故障直接调用模拟，其他故障情况通过自定义模式进行手动编辑模拟；
短路故障主要是指配电线路上出现两相或三相间短路跳闸故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间小于Δt2，随后线路电流变为0且时间持续超过t3后，判定为短路故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1，突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均能够通过按键阵列进行输入设定模拟；
接地故障主要是指配电线路上出现单相接地故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间大于Δt2，随后线路电流不为0，且时间持续超过t3后，判定为接地故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均能够通过按键阵列进行输入设定模拟；
异常故障主要是指配电线路上出现异常故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间小于Δt2，随后线路电流不为0，且时间持续超过t3后，判定为异常故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均能够通过按键阵列进行输入设定模拟；
开路故障主要是指配电线路上出现开路故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路电流变为0，且时间持续超过t2后，判定为开路故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,开路持续时间t2均能够通过按键阵列进行输入设定模拟。
所述信号功率放大器采用LM3886作为功率放大芯片，该信号功率放大器最大功率达68瓦，其输出端为外接绕制10圈的环形输出线圈，该线圈为功率放大器的输出负责，内阻为4欧姆，根据公式P＝I2R计算出信号功率放大器最大线圈输出电流为4.1安培，经过50圈绕制最大达200安培。
所述微处理器采用32位处理器STM32F051R8T6做主控CPU，集成有RS232串口输出接口，用于与电脑端上位机软件通信。
所述模拟输出线圈主要采用1.2毫米直径的漆包铜线进行绕制，在长10厘米，宽10厘米的方形骨架上进行顺时针绕50圈。
所述LCD显示屏为128*64LCD液晶。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明通过采用32位处理器STM32F051R8T6作为主控微处理器，进行模拟输出正玄波交流信号，使得输出信号波形幅值大小、频率、相位等参数均可通过按键阵列进行输入设置，故障模拟根据灵活方便，兼容各种故障判据的故障指示器。
2、本发明通过采用128*64的LCD液晶屏幕作为平台状态显示及参数输入、修改展示及按键阵列的应用，可方便快捷的与配电故障指示器测试平台进行交互。
3、本发明通过采用LM3886功率放大芯片对微处理器输出的小信号进行无失真放大，以提高配电故障指示器测试平台的故障电流输出能力，更能适应各类故障指示器的故障模拟测试。
4、本发明采用1.2毫米直径的漆包铜线进行绕制50圈，以实现对信号功率放大器输出电流进行放大50倍，使得被测故障指示器更能灵敏检测到故障电流数据。
附图说明
图1为本发明的10kv配电故障指示器测试平台的结构示意图。
图2为按键阵列布局图。
图3为信号功率放大器的电路图。
图4为模拟输出线圈的示意图。
图5为模拟参数示意图。
图6为短路故障波形示意图。
图7为接地故障波形示意图。
图8为异常故障波形示意图。
图9为开路故障波形示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例所述的10kv配电故障指示器测试平台，包括如下功能模块：微处理器、LCD显示屏、按键阵列、三相型号功率放大器及三组模拟输出线圈(A、B、C)。
微处理器：主要负责模拟输出三路50Hz正玄交流0-3V信号，以模拟实际配电网中交流电源的频率、相位、幅值等信号，每路信号均可独立输出。同时负责驱动LCD显示屏显示当前平台状态及模拟参数等信息，以及检测按键阵列输入信息。该微处理器采用32位处理器STM32F051R8T6做主控CPU，集成有RS232串口输出接口，用于与电脑端上位机软件通信。
LCD显示屏：主要用于显示模拟平台目前工作状态及模拟参数显示等信息，为128*64LCD液晶。
按键阵列：按键阵列为7个轻触按键，分别为：菜单键、上移键、下移键、左功能键、右功能键、确认键、取消键；按键布局如图2所示。
信号功率放大器：主要用于将微处理器输出的0-3V交流信号进行功率放大以便可模拟配电网故障电流，这里采用LM3886作为功率放大器的放大芯片，其电路如图3所示，该信号功率放大器最大功率可达68瓦，由于信号功率放大器输出端为外接绕制10圈的环形输出线圈，该线圈为功率放大器的输出负责，内阻为4欧姆，根据公式P＝I2R可计算出信号功率放大器最大可在线圈输出电流为：4.1安培，经过50圈绕制最大可达200安培，足够模拟线路故障电流要求。
模拟输出线圈：主要采用1.2毫米直径的漆包铜线进行绕制，在长10厘米，宽10厘米的方形骨架上进行顺时针绕50圈(如图4所示)，以实现对信号功率放大器输出电流进行放大50倍，使得被测故障指示器更能灵敏检测到故障电流数据。
所述10kv配电故障指示器测试平台能够模拟：短路、接地、异常、开路等故障类型，故障模拟设置参数分为6段，每段参数包括有：
六段电流大小：i1、i2、i3、i4、i5、i6，单位:安
六段持续时间：t1、t2、t3、t4、t5、t6，单位:毫秒
通过按键输入对应段当前电流大小和持续时间进行各类故障模拟，其中短路、接地、过流、异常、开路故障可直接调用模拟，其他故障情况可通过自定义模式进行手动编辑模拟，模拟参数如图5所示。
下面通过对短路、接地、过流、异常、开路故障的模拟控制波形来详细说明配电故障指示器测试平台的故障模拟功能：
短路故障模拟：短路故障主要是指配电线路上出现两相或三相间短路跳闸故障，其电流特征一般表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在一定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间小于Δt2，随后线路电流变为0且时间持续超过t3后，判定为短路故障，其故障模拟波形如图6所示。其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均可通过按键阵列进行输入设定模拟。
接地故障模拟：接地故障主要是指配电线路上出现单相接地故障，其电流特征一般表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在一定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间大于Δt2，随后线路电流不为0，且时间持续超过t3后，判定为接地故障，其故障模拟波形如图7所示。其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均可通过按键阵列进行输入设定模拟。
异常故障模拟：异常故障主要是指配电线路上出现异常故障，其电流特征一般表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在一定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间小于Δt2，随后线路电流不为0，且时间持续超过t3后，判定为异常故障，其故障模拟波形如图8所示。其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均可通过按键阵列进行输入设定模拟。
开路故障模拟：开路故障模拟：开路故障主要是指配电线路上出现开路故障，其电流特征一般表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在一定时间后线路电流变为0，，且时间持续超过t2后，判定为开路故障，其故障模拟波形如图9所示。其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,开路持续时间t2均可通过按键阵列进行输入设定模拟。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种10kv配电故障指示器测试平台，其特征在于，包括：
微处理器，主要负责模拟输出三路50Hz正玄交流0-3V信号，以模拟实际配电网中交流电源的频率、相位、幅值信号，每路信号均可独立输出，同时负责驱动LCD显示屏显示当前平台状态及模拟参数信息，以及检测按键阵列输入信息；
LCD显示屏，主要用于显示模拟平台目前工作状态及模拟参数显示信息；
按键阵列，为7个轻触按键，分别为：菜单键、上移键、下移键、左功能键、右功能键、确认键、取消键；
信号功率放大器，主要用于将微处理器输出的0-3V交流信号进行功率放大以便模拟配电网故障电流；
模拟输出线圈，主要采用漆包铜线进行绕制，在方形骨架上顺时针绕50圈，以实现对信号功率放大器输出电流进行放大50倍；
其中，所述10kv配电故障指示器测试平台能够模拟：短路、接地、异常、开路故障，故障模拟设置参数分为6段，每段参数包括有：
六段电流大小：i1、i2、i3、i4、i5、i6，单位:安
六段持续时间：t1、t2、t3、t4、t5、t6，单位:毫秒
通过按键输入对应段当前电流大小和持续时间进行各类故障模拟，其中短路、接地、过流、异常、开路故障直接调用模拟，其他故障情况通过自定义模式进行手动编辑模拟；
短路故障主要是指配电线路上出现两相或三相间短路跳闸故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间小于Δt2，随后线路电流变为0且时间持续超过t3后，判定为短路故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1，突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均能够通过按键阵列进行输入设定模拟；
接地故障主要是指配电线路上出现单相接地故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间大于Δt2，随后线路电流不为0，且时间持续超过t3后，判定为接地故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均能够通过按键阵列进行输入设定模拟；
异常故障主要是指配电线路上出现异常故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路出现突变电流大于设定值ΔI2，且突变时间小于Δt2，随后线路电流不为0，且时间持续超过t3后，判定为异常故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,突变电流ΔI2，突变时间Δt2，电流为0时间t3均能够通过按键阵列进行输入设定模拟；
开路故障主要是指配电线路上出现开路故障，其电流特征表现为：线路故障前应属于上电状态，即线路有初始正常电流i1，持续时间超过t1，在设定时间后线路电流变为0，且时间持续超过t2后，判定为开路故障；其中初始电流i1,初始电流持续时间t1,开路持续时间t2均能够通过按键阵列进行输入设定模拟。
2.根据权利要求1所述的一种10kv配电故障指示器测试平台，其特征在于：所述信号功率放大器采用LM3886作为功率放大芯片，该信号功率放大器最大功率达68瓦，其输出端为外接绕制10圈的环形输出线圈，该线圈为功率放大器的输出负责，内阻为4欧姆，根据公式P＝I2R计算出信号功率放大器最大线圈输出电流为4.1安培，经过50圈绕制最大达200安培。
3.根据权利要求1所述的一种10kv配电故障指示器测试平台，其特征在于：所述微处理器采用32位处理器STM32F051R8T6做主控CPU，集成有RS232串口输出接口，用于与电脑端上位机软件通信。
4.根据权利要求1所述的一种10kv配电故障指示器测试平台，其特征在于：所述模拟输出线圈主要采用1.2毫米直径的漆包铜线进行绕制，在长10厘米，宽10厘米的方形骨架上进行顺时针绕50圈。
5.根据权利要求1所述的一种10kv配电故障指示器测试平台，其特征在于：所述LCD显示屏为128*64LCD液晶。
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