瞬動保護測試儀及其運行方法
【專利摘要】本發明瞬動保護測試儀及其運行方法，涉及用于限制過電流或過電壓而不切斷電路的緊急保護電路裝置，該測試儀由控制部分和執行部分構成，其中，控制部分包括由單片機、電壓互感器、電流互感器、二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路、電壓提升電路、按鍵、LCD顯示器和芯片74LS04電路構成；執行部分包括MOC3021光耦構成的驅動電路和雙向可控硅；能直接自動檢測電力系統電壓的頻率以及電力系統的功率因數角，實現對系統的選相分合閘，在電力系統合閘之后，實時地檢測通過電器產品電流的大小以及電流通過電器產品的時間，并通過人機交互界面進行顯示，同時具有后備保護的功能，即定時分閘的功能。
【專利說明】瞬動保護測試儀及其運行方法
【技術領域】
[0001]本發明的技術方案涉及用于限制過電流或過電壓而不切斷電路的緊急保護電路裝置，具體地說是瞬動保護測試儀及其運行方法。
【背景技術】
[0002]電力系統中開關設備的操作會產生可能危及電力設備正常運行的電磁暫態現象，例如過電壓和過電流等，其嚴重程度常與開關分合閘時電壓或電流的相角有關。因此早在70年代，人們就開始研究選相分合閘技術，即如何通過控制分合閘相角以減小乃至消除這種現象。CN201789337U公開了一種選相分合閘控制裝置，包括CPU模塊、交流模擬量輸入插件、開關量變送器信號輸入插件、電源模塊和開關量輸出插件，該實用新型技術存在的缺陷是，電流采樣精度差，抗干擾能力差。另外，現有技術的瞬動保護測試試驗中存在操作不靈活、測量精度低、人機交互功能差的缺點。另外對現有的選相分合閘技術的爭論也一直持續到今，爭論的焦點是其在經濟和技術的可行性及產品的可靠性。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:提供瞬動保護測試儀及其運行方法，以單片機為核心構成控制部分，能直接自動檢測電力系統電壓的頻率以及電力系統的功率因數角，實現對系統的選相分合閘，在電力系統合閘之后，實時地檢測通過電器產品電流的大小以及電流通過電器產品的時間，并通過人機交互界面進行顯示，同時具有后備保護的功能，即定時分閘的功能。
[0004]本發明解決該技術問題所采用的技術方案是:瞬動保護測試儀，由控制部分和執行部分構成，其中，控制部分包括由單片機、電壓互感器、電流互感器、二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路、電壓提升電路、按鍵、LCD顯示器和芯片74LS04電路構成；執行部分包括M0C3021光耦構成的驅動電路和雙向可控硅；上述部件的連接方式是，由單片機分別與電壓提升電路和芯片74LS04電路相連接，芯片74LS04電路再與同頻矩形波轉換電路相連，電壓提升電路和同頻矩形波轉換電路分別與兩路二階帶通濾波電路相連接，加之兩路二階帶通濾波電路又分別與電壓互感器和電流互感器相連接，由此形成電壓、電流和頻率采集電路，由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，由單片機與IXD顯示器和按鍵相連形成人機交互模塊。
[0005]上述瞬動保護測試儀，所用電壓互感器用IC法獲得采樣電壓，所用電流互感器用IC法獲得米樣電流。
[0006]上述瞬動保護測試儀，所述單片機中存有操作軟件，其總體流程是:
[0007]
開始一初始化一頻率檢測并顯示各個參數一檢測頻率是否正常？ I報警并顯示故障原因一返回主程序；i檢測按鍵是否按下？i返回主程序；鍵I按下:設定參數一返回主程序；鍵2按下:相角檢測一返回主程序；鍵3按下:選相合閘一返回主程序。
[0008]上述瞬動保護測試儀，所述單片機中存有操作軟件，其選相分合閘子程序的流程是:
開始一初始化一檢測電流過零點一延時T1—合丨同一定時時間T>T2?否 > 檢測電流幅值及計時通電時間T3—返回時間T>T2?; ^分閘并顯示測量值一返回。
[0009]上述瞬動保護測試儀，所述單片機中存有操作軟件，其測量功率因數角的子程序流程是:開始一初始化一檢測電壓過零點一開定時器O —檢測電流過零點一關定時器O —讀取定時器定時時間一顯示相角一返回。
[0010]上述瞬動保護測試儀，所述控制部分中的單片機及各個電路的供電電源通過220V交流電整流得到，實現±5V供電，功率可達5W。
[0011]上述瞬動保護測試儀，其中所涉及的零部件均是本【技術領域】的技術人員所熟知并可以商購獲得的，所涉及的元器件和電路的連接方法是本【技術領域】的技術人員所熟知的。
[0012] 上述瞬動保護測試儀的運行方法，其實現瞬動保護的過程是:電壓互感器和電流互感器將分別檢測到的電力系統的電壓信號和電流信號經二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路以及芯片74LS04電路輸入到單片機信號捕捉端口，通過捕捉電壓信號和電流信號的零點時間差測量出電力系統的頻率及功率因數角，將測得的數據保存到單片機EEPROM中并通過液晶屏顯示；單片機在執行分合閘之前會設定功率因數角和通電時間的大小，并且在掉電復位后數據不會丟失；由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，通過按鍵指令執行合閘指令，合閘過程包括:檢測電壓信號零點，延時一個功率因數角的時間合閘，合閘之后通過單片機中10位精度的A/D轉換實時地檢測電流信號，直到斷路器斷開或者達到設定的通電時間值，最后分閘并計算出電流的峰值、有效值以及斷路器的通電時間，將測量值顯示在液晶屏上；用戶通過控制部分上的按鍵來完成功率因數角的測定和設定功率因數角、通電時間的大小以及電源頻率的閾值；單片機將實時監測是否有按鍵即時按下，若有，則根據即時按下的按鍵指令進行參數設定或功能執行；若沒有按鍵即時按下，單片機則循環檢測電壓頻率；單片機將當前時刻的系統電源的頻率值與上述的預先設定的頻率值相比較，若當前時刻的系統電源的頻率值超出了設定值的范圍，即電源出現異常，單片機發出電源故障警告，提醒操作人員。
[0013]本發明的有益效果是:與現有技術相比本發明的突出的實質性特點是:
[0014](I)本發明的瞬動保護測試儀與CN201789337U公開的一種選相分合閘控制裝置有實質性的區別:①CN201789337U公開的選相分合閘控制裝置只具有選相控制功能，而本發明的瞬動保護測試儀除具有選相控制功能外，主要是實現對瞬動試驗電流以及動作時間的檢測，可以對合閘相角、關斷時間等參數進行設定；@CN201789337U公開的選相分合閘控制裝置的微處理器為CPU模塊，本發明的瞬動保護測試儀的微處理器為PIC16系列單片機，本發明的瞬動保護測試儀以此單片機為核心構成控制部分，能直接自動檢測電力系統電壓的頻率以及電力系統的功率因數角，實現對電力系統的選相分合閘在電路設計上兩者也完全不同，CN201789337U沒有濾波電路，抗干擾能力較差，本發明中二階帶通濾波電路能起到很好的抗干擾作用。CN201789337U的電流采樣精度差，本發明中單片機的10位精度A/d轉換實時地檢測電流信號，極大地提高了電流的精度。本發明的瞬動保護測試儀中所用的帶通濾波電路為二階帶通濾波電路，對直流信號、20Hz以下的交流信號和150Hz以上的交流信號有很好的抑制作用；所用同頻矩形波轉換電路的矩形波的陡度在10μ s以內，使得采集的頻率和相角的誤差降低到100μ s以下。
[0015](2)本發明的瞬動保護測試儀中所用電壓互感器和電流互感器用IC法分別獲得采樣電壓信號和電流信號。
[0016](3)本發明瞬動保護測試儀及其運行方法具有電力系統故障報警和防止系統“跑飛”的軟件復位功能。
[0017]本發明的有益效果，與現有技術相比本發明的顯著進步如下:
[0018](I)本發明瞬動保護測試儀及其運行方法，既檢測出了電力系統的頻率和功率因數角，還可以削弱甚至消除暫態電磁的影響，對電器產品的動作時間和通電電流進行實時檢測。
[0019](2)本發明瞬動保護測試儀以單片機為核心，IXD帶背光中文顯示，輕觸按鍵操作，通過控制部分上的按鍵用戶可以對以下參數控制:功率因數角、通電時間和頻率閾值進行設定，并直接從液晶屏上可看到設定結果，方便人們對系統的監控。
[0020](3)本發明瞬動保護測試儀及其運行方法以單片機為核心構成控制部分，能直接自動檢測系統電壓的頻率以及電力系統精確的功率因數角，能實現對系統的選相分合閘。在電力系統合閘之后，實時地檢測通過電器產品的電流大小以及電流通過電器產品的時間，并通過人機交互界面進行顯示。控制部分做到后備保護的功能，即定時分閘的功能。軟件功能實現了對功率因數角和通電時間的自由設定。從而克服了現有技術的瞬動試驗中操作不靈活，測量精度低，人機交互功能差的缺點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0022]圖1是本發明瞬動保護測試儀組成框圖。
[0023]圖2是本發明瞬動保護測試儀運行方法過程示意圖。
[0024]圖3是本發明瞬動保護測試儀的二階帶通濾波電路構成原理圖。
[0025]圖4是本發明瞬動保護測試儀的同頻矩形波轉換電路構成原理圖。
[0026]圖5是本發明瞬動保護測試儀的電壓提升電路構成原理圖。
[0027]圖6是本發明瞬動保護測試儀的控制部分中的單片機及各個電路的供電電源電路原理圖。
[0028]圖7是本發明瞬動保護測試儀的M0C3021光耦構成的驅動電路的構成原理圖。
[0029]圖8是本發明瞬動保護測試儀的單片機中存有的操作軟件的總體流程圖。
[0030]圖9是本發明瞬動保護測試儀的單片機中存有的操作軟件中的選相分合閘子程序的流程圖。
[0031]圖10是本發明瞬動保護測試儀的單片機中存有的操作軟件中的檢測電力系統功率因數角子程序的流程圖。
【具體實施方式】[0032]圖1所示實施例表明，本發明的瞬動保護測試儀由控制部分和執行部分構成，其中，控制部分包括由單片機、電壓互感器、電流互感器、帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路、電壓提升電路、按鍵、IXD顯示器和芯片74LS04電路構成；執行部分包括M0C3021光耦構成的驅動電路和雙向可控硅；如圖中的箭頭所示，由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關。
[0033]圖2所示實施例表明，本發明瞬動保護測試儀運行方法過程是:電壓信號經過電壓互感器、二階帶通濾波電路和電壓提升電路至單片機，電流信號依次經過電流互感器、二階帶通濾波電路和電壓提升電路至單片機，二階帶通濾波電路又分別依次連接同頻矩形波轉換電路和芯片74LS04電路至單片機，交流220V依次經過橋式整流、濾波電路和LM317和LM337電源集成電路至單片機，單片機連接M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅，單片機又分別與液晶屏和按鍵連接；電壓信號和電流信號分別經過電壓互感器和電流互感器、二階帶通濾波電路和電壓提升電路至單片機，二階帶通濾波電路又分別依次連接同頻矩形波轉換電路和芯片74LS04電路至單片機，由此測出頻率與功率因數角，在液晶屏上進行顯示；用按鍵對功率因數角以及通電時間進行修改，液晶屏能夠實時顯示，然后發出合閘命令以控制執行電路，在經過一定的功率因數角的時間，由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，通過按鍵指令執行合閘指令，直到斷路器斷開或者達到所設定的時間斷開。
[0034]圖3所示實施例表明，本發明瞬動保護測試儀的二階帶通濾波電路的構成是，帶通濾波電路的設計使本發明瞬動保護測試儀具有帶通濾波功能。該帶通濾波電路采用CA3140高精度運算放大器，在運放供電電源旁加去耦和退阻電容來阻值電路的能量反饋。為了使得頻帶在IOHz到150Hz之間，要求C103、C104的電容值足夠精確，誤差要小。
[0035]圖4所示實施例顯示了本發明瞬動保護測試儀的同頻矩形波轉換電路構成。該電路的作用在于:本發明瞬動保護測試儀為了便于測量頻率和相角，需要將交流電信號轉化作矩形波，通過單片機的CCP模塊的捕捉功能實現頻率和相角的檢測。本電路的運算放大器使用0P275GP，轉換精度高，反應時間短，使得輸出的矩形波陡度窄，誤差小。后面串聯兩個反向器保證了矩形波沒有毛刺和干擾。
[0036]圖5所示實施例顯示了本發明瞬動保護測試儀的本發明瞬動保護測試儀的電壓提升電路的構成。該電路的作用在于:本發明瞬動保護測試儀為了測量流過電器產品的電流大小，在經過電流互感器、帶通濾波電路之后還需要將電壓信號進行提升，使得輸入到單片機中的模擬信號在0-5V范圍之內，為了留出一定的富余量，該電壓抬升電路的電壓平均值在2.5V左右。
[0037]圖6所示實施例表明，本發明瞬動保護測試儀的控制部分中的單片機及各個電路的供電電源直接通過交流電整流得到。交流電源通過整流橋、濾波電容、電源集成電路LM317T和LM337T輸出±5V，功率到達5W以上。LM317T芯片和LM337T芯片組合使用可以得到穩定可調的正負電壓，穩定性能好、噪聲低和紋波抑制比高。與其他開關電源相比，本電源成本低、體積小和功率大，適合于本發明瞬動保護測試儀的控制部分的供電。供電電源的輸出端裝有兩個發光二極管，根據發光二極管的亮度可以提示操作人員供電電源的正常與否。
[0038]圖7所示實施例顯示了本發明瞬動保護測試儀的M0C3021光耦構成的驅動電路的構成。該電路的作用在于:本發明瞬動保護測試儀通過驅動KS雙向可控硅實現系統的分合閘，本電路是驅動雙向可控硅的驅動電路，使用的主要芯片為M0C3021光電雙向可控硅驅動器。它可用直流低電壓和小電流來控制交流高電壓和大電流。用該器件觸發晶閘管，具有結構簡單、成本低和觸發可靠的優點。
[0039]圖8所示實施例表明，本發明瞬動保護測試儀的單片機中存有的操作軟件的總體流程是:
開始一初始化一頻率檢測并顯示各個參數一檢測頻率是否正常？ 報警并顯示故障原因一返回主程序；檢測按鍵是否按下？ i返回主程序；i鍵I按下:設定
參數一返回主程序；鍵2按下:相角檢測一返回主程序；鍵3按下:選相合閘一返回主程
[0040]圖9所示實施例表明，本發明瞬動保護測試儀的單片機中存有的操作軟件中的選相分合閘子程序的流程的流程是:開始一初始化一檢測電流過零點一延時T1—合閘一定時τ2—
時間T>T2? ^檢測電流幅值及計時通電時間T3—返回時間T>T2?; ^分閘并顯示測量值一返回。
[0041]圖10所示實施例表明，本發明瞬動保護測試儀的單片機中存有的操作軟件中的檢測電力系統功率因數角子程序的流程是:開始一初始化一檢測電壓過零點一開定時器
O—檢測電流過零點一關定時器O —讀取定時器定時時間一顯不相角一返回。
[0042]實施例1
[0043]本實施例的瞬動保護測試儀，由控制部分和執行部分構成，其中，控制部分包括由單片機、電壓互感器、電流互感器、二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路、電壓提升電路、按鍵、IXD顯示器和芯片74LS04電路構成；執行部分包括M0C3021光耦構成的驅動電路和雙向可控硅；上述部件的連接方式是，由單片機分別與電壓提升電路和芯片74LS04電路相連接，芯片74LS04電路再與同頻矩形波轉換電路相連，電壓提升電路和同頻矩形波轉換電路分別與二階帶通濾波電路相連接，加之二階帶通濾波電路又分別與電壓互感器和電流互感器相連接，由此形成電壓、電流和頻率采集電路，由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，由單片機與LCD顯示器和按鍵相連形成人機交互模塊。其中，所用電壓互感器用IC法獲得采樣電壓，所用電流互感器用IC法獲得采樣電流；所用二階帶通濾波電路的構成如圖3所示；同頻矩形波轉換電路的構成如圖4所示；電壓提升電路的構成如圖5所示；M0C3021光耦構成的驅動電路的構成如圖7所示；控制部分中的單片機及各個電路的供電電源電路的構成如圖6所示；存入單片機的操作軟件具有圖
8、圖9和圖10所示的操作軟件流程；所用IXD顯示器的型號為0CMJ48C-3，是一種帶有字庫的液晶顯示器。該瞬動保護測試儀用外接電源為其中的單片機和其他電路供電提供所需要的電力。
[0044] 本實施例的瞬動保護測試儀的運行方法，其實現瞬動保護的過程是:電壓互感器和電流互感器將分別檢測到的電力系統的電壓信號和電流信號經二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路以及芯片74LS04電路輸入到單片機信號捕捉端口，通過捕捉電壓信號和電流信號的零點時間差測量出電力系統的頻率及功率因數角，將測得的數據保存到單片機EEPROM中并通過液晶屏顯示；單片機在執行分合閘之前會設定功率因數角和通電時間的大小，并且在掉電復位后數據不會丟失；由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，通過按鍵指令執行合閘指令，合閘過程包括:檢測電壓信號零點，延時一個功率因數角的時間合閘，合閘之后通過單片機中10位精度的A/D轉換實時地檢測電流信號，直到斷路器斷開或者達到設定的通電時間值，最后分閘并計算出電流的峰值、有效值以及斷路器的通電時間，將測量值顯示在液晶屏上；用戶通過控制部分上的按鍵來完成功率因數角的設定；單片機將實時監測，確定有按鍵即時按下，根據即時按下的按鍵指令進行功能執行；單片機將當前時刻的系統電源的頻率值與上述的預先設定的頻率值相比較，確定當前時刻的系統電源的頻率值沒有超出設定值的范圍，即電源無異常。
[0045]上述瞬動保護測試儀的運行方法中，更加具體部分的工作方式如下:
[0046]電壓互感器將檢測到的電力系統電壓通過二階帶通濾波電路之后經過電壓提升電路后輸入到單片機模擬輸入端口 RA0，經過同頻矩形波轉換電路后輸入到單片機端口CCPl0電流互感器將檢測到的電力系統電流通過二階帶通濾波電路之后經過電壓抬升電路后輸入到單片機模擬輸入端口 RA1，經過同頻矩形波轉換電路后輸入到單片機端口 CCP2。
[0047]單片機對輸入的電壓信號做如下處理:(I)單片機利用其A/D轉換模塊采用等時間間隔采集模擬電壓信號，進行A/D轉換得到若干序列的離散采樣值，然后應用均方根算法從這些序列的采樣值來獲得等效于輸入電壓信號的有效值；(2)利用單片機CCP模塊的捕捉功能，通過中斷的方法實時檢測電壓的過零點測量系統的電壓頻率，與檢測到的電流過零點配合完成功率因數角的測量。
[0048]單片機對輸入的電流信號做如下處理:(I)單片機利用其A/D轉換模塊采用等時間間隔采集模擬電流信號，實時比較電流采集數字量并保存最大值，直到電器產品斷開或者分閘。(2)利用單片機CCP模塊的捕捉功能，通過中斷的方法實時檢測電流的過零點，與檢測到的電壓過零點配合完成功率因數角的測量。
[0049]本實施例的瞬動保護測試儀運行過程中實現的功能有:參數設定、頻率及功率因數角檢測和選相分合閘。
[0050]參數設定功能的實現是:通過四個按鍵分別設定功率因數角、通電時間以及頻率閾值并且保存到單片機EEPROM中。
[0051]頻率和功率因數角檢測的實現是:初始化CCPl并開中斷，當電壓矩形波的第一個上升沿到來之后，開定時器O并使能中斷，定時器O每產生一次中斷標志位自動加1，當電壓矩形波第六個上升沿到來之后，讀取TMRlH =TMRlL的值，并加上定時器O定時周期乘以標志位的值，通過測量五個周期求平均值得到準確的電壓頻率；初始化CCP1、CCP2并開中斷，當電壓矩形波的第一個上升沿到來之后，開定時器O并使能中斷，定時器O每產生一次中斷標志位自動加1，當電流矩形波第一個上升沿到來之后，讀取TMRlH =TMRlL的值，并加上定時器O定時周期乘以標志位的值，得到功率因數角值。
[0052]選相分合閘的實現是:將保存在單片機EEPROM中的功率因數角轉換成時間T1，初始化CCPl并開中斷，當電壓矩形波的第一個上升沿到來之后，開定時器O設定定時時間T1,定時時間T1到合閘，關定時器O ;合閘之后再次開定時器O并設定定時時間T2，然后檢測出現電流的開始時間，開定時器I并初始化AD轉換模塊，實時檢測電流值和電流的截至時間，最后記錄下流過電器的電流峰值和通電時間T3 ;定時時間T2到分閘，如果T3=T2在液晶屏上顯示電器產品故障無動作，如果τ3〈τ2在液晶屏上顯示流過電器的電流峰值、有效值以及通電時間T3。
[0053]實施例2
[0054]本實施例所用瞬動保護測試儀同實施例1。
[0055]本實施例的瞬動保護測試儀的運行方法，其實現瞬動保護的過程是:電壓互感器和電流互感器將分別檢測到的電力系統的電壓信號和電流信號經二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路以及芯片74LS04電路輸入到單片機信號捕捉端口，通過捕捉電壓信號和電流信號的零點時間差測量出電力系統的頻率及功率因數角，將測得的數據保存到單片機EEPROM中并通過液晶屏顯示；單片機在執行分合閘之前會設定功率因數角和通電時間的大小，并且在掉電復位后數據不會丟失；由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，通過按鍵指令執行合閘指令，合閘過程包括:檢測電壓信號零點，延時一個功率因數角的時間合閘，合閘之后通過單片機中10位精度的A/D轉換實時地檢測電流信號，直到斷路器斷開或者達到設定的通電時間值，最后分閘并計算出電流的峰值、有效值以及斷路器的通電時間，將測量值顯示在液晶屏上；用戶通過控制部分上的按鍵來完成功率因數角的測定；單片機將實時監測確定沒有按鍵即時按下，單片機則循環檢測電壓頻率；單片機將當前時刻的系統電源的頻率值與上述的預先設定的頻率值相比較，確定當前時刻的系統電源的頻率值超出了設定值的范圍，即電源出現異常，單片機發出電源故障警告，提醒操作人員。
[0056]其他同實施例1。
[0057]實施例3
[0058]本實施例所用瞬動保護測試儀同實施例1。
[0059]本實施例所用瞬動保護測試儀的運行方法，其實現瞬動保護的過程是:電壓互感器和電流互感器將分別檢測到的電力系統的電壓信號和電流信號經二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路以及芯片74LS04電路輸入到單片機信號捕捉端口，通過捕捉電壓信號和電流信號的零點時間差測量出電力系統的頻率及功率因數角，將測得的數據保存到單片機EEPROM中并通過液晶屏顯示；單片機在執行分合閘之前會設定功率因數角和通電時間的大小，并且在掉電復位后數據不會丟失；由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，通過按鍵指令執行合閘指令，合閘過程包括:檢測電壓信號零點，延時一個功率因數角的時間合閘，合閘之后通過單片機中10位精度的A/D轉換實時地檢測電流信號，直到斷路器斷開或者達到設定的通電時間值，最后分閘并計算出電流的峰值、有效值以及斷路器的通電時間，將測量值顯示在液晶屏上；用戶通過控制部分上的按鍵來完成設定功率因數角、通電時間的大小以及電源頻率的閾值；單片機將實時監測確定沒有按鍵即時按下，單片機則循環檢測電壓頻率；單片機將當前時刻的系統電源的頻率值與上述的預先設定的頻率值相比較，確定當前時刻的系統電源的頻率值超出了設定值的范圍，即電源出現異常，單片機發出電源故障警告，提醒操作人員。
[0060]其他同實施例1。
[0061]實施例4
[0062]本實施例所用瞬動保護測試儀同實施例1。
[0063]本實施例所用瞬動保護測試儀的運行方法，其實現瞬動保護的過程是:電壓互感器和電流互感器將分別檢測到的電力系統的電壓信號和電流信號經二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路以及芯片74LS04電路輸入到單片機信號捕捉端口，通過捕捉電壓信號和電流信號的零點時間差測量出電力系統的頻率及功率因數角，將測得的數據保存到單片機EEPROM中并通過液晶屏顯示；單片機在執行分合閘之前會設定功率因數角和通電時間的大小，并且在掉電復位后數據不會丟失；由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，通過按鍵指令執行合閘指令，合閘過程包括:檢測電壓信號零點，延時一個功率因數角的時間合閘，合閘之后通過單片機中10位精度的A/D轉換實時地檢測電流信號，直到斷路器斷開或者達到設定的通電時間值，最后分閘并計算出電流的峰值、有效值以及斷路器的通電時間，將測量值顯示在液晶屏上；用戶通過控制部分上的按鍵來完成設定功率因數角、通電時間的大小以及電源頻率的閾值；單片機將實時監測，確定有按鍵即時按下，根據即時按下的按鍵指令進行參數設定；單片機將當前時刻的系統電源的頻率值與上述的預先設定的頻率值相比較，確定當前時刻的系統電源的頻率值沒有超出設定值的范圍，即電源無異常。
[0064]其他同實施例1。
[0065]上述所有實施例中，其中所涉及的零部件均是本【技術領域】的技術人員所熟知并可以商購獲得的，所涉及的元器件和電路的連接方法是本【技術領域】的技術人員所熟知的，所用斷路器是具有過電流脫扣器的斷路器。
【權利要求】
1.瞬動保護測試儀，其特征在于:由控制部分和執行部分構成，其中，控制部分包括由單片機、電壓互感器、電流互感器、二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路、電壓提升電路、按鍵、IXD顯示器和芯片74LS04電路構成；執行部分包括M0C3021光耦構成的驅動電路和雙向可控硅；上述部件的連接方式是，由單片機分別與電壓提升電路和芯片74LS04電路相連接，芯片74LS04電路再與同頻矩形波轉換電路相連，電壓提升電路和同頻矩形波轉換電路分別與兩路二階帶通濾波電路相連接，加之兩路二階帶通濾波電路又分別與電壓互感器和電流互感器相連接，由此形成電壓、電流和頻率采集電路，由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，由單片機與LCD顯示器和按鍵相連形成人機交互模塊。
2.根據權利要求1所述瞬動保護測試儀，其特征在于:所用電壓互感器用IC法獲得采樣電壓，所用電流互感器用IC法獲得采樣電流。
3.根據權利要求1所述瞬動保護測試儀，其特征在于:上述瞬動保護測試儀，所述單片機中存有操作軟件，其總體流程是: 開始一初始化一頻率檢測并顯示各個參數一檢測頻率是否正常？ 報警并顯示故障原因一返回主程序；i檢測按鍵是否按下？i返回主程序;鍵I按下:設定 參數一返回主程序；鍵2按下:相角檢測一返回主程序；鍵3按下:選相合閘一返回主程序。
4.根據權利要求1所述瞬動保護測試儀，其特征在于:所述單片機中存有操作軟件，其選相分合閘子程序的流程是:開始一初始化一檢測電流過零點一延時T1—合閘一定時T2—時間TXIV? 檢測電流幅值及計時通電時間T3—返回時間T>T2?; 分閘并顯示測量值一返回。
5.根據權利要求1所述瞬動保護測試儀，其特征在于:所述單片機中存有操作軟件，其測量功率因數角子程序的流程是:開始一初始化一檢測電壓過零點一開定時器O —檢測電流過零點一關定時器O —讀取定時器定時時間一顯示相角一返回。
6.根據權利要求1所述瞬動保護測試儀，其特征在于:所述控制部分中的單片機及各個電路的供電電源通過220V交流電整流得到，實現±5V供電，功率可達5W。
7.權利要求1所述瞬動保護測試儀的運行方法，其特征在于:其實現瞬動保護的過程是:電壓互感器和電流互感器將分別檢測到的電力系統的電壓信號和電流信號經二階帶通濾波電路、同頻矩形波轉換電路以及芯片74LS04電路輸入到單片機信號捕捉端口，通過捕捉電壓信號和電流信號的零點時間差測量出電力系統的頻率及功率因數角，將測得的數據保存到單片機EEPROM中并通過液晶屏顯示；單片機在執行分合閘之前會設定功率因數角和通電時間的大小，并且在掉電復位后數據不會丟失；由單片機通過M0C3021光耦構成的驅動電路與雙向可控硅相連形成分合閘開關，通過按鍵指令執行合閘指令，合閘過程包括:檢測電壓信號零點，延時一個功率因數角的時間合閘，合閘之后通過單片機中10位精度的A/D轉換實時地檢測電流信號，直到斷路器斷開或者達到設定的通電時間值，最后分閘并計算出電流的峰值、有效值以及斷路器的通電時間，將測量值顯示在液晶屏上；用戶通過控制部分上的按鍵來完成功率因數角的測定和設定功率因數角、通電時間的大小以及電源頻率的閾值；單片機將實時監測是否有按鍵即時按下，若有，則根據即時按下的按鍵指令進行參數設定或功能執行 ；若沒有按鍵即時按下，單片機則循環檢測電壓頻率；單片機將當前時刻的系統電源的頻率值與上述的預先設定的頻率值相比較，若當前時刻的系統電源的頻率值超出了設定值的范圍，即電源出現異常，單片機發出電源故障警告，提醒操作人員。
【文檔編號】G01R21/06GK103913659SQ201410123918
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月30日 優先權日:2014年3月30日
【發明者】李文華, 樊二珂, 劉晶, 高涵, 趙靖英, 王楠 申請人:河北工業大學
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