一種繼電保護用的模擬斷路器測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種繼電保護用模擬斷路器測試裝置，它包括采集模塊、處理器、執行模塊、顯示模塊、設置模塊、報警模塊和電源模塊。處理器在內嵌程序的控制下，接收處理采集模塊輸入的繼電器保護裝置命令指示執行模塊模擬實際斷路器分、合閘操作及顯示相關狀態變化。所設置模塊依據設定的分閘、合閘整定電流，調整采集模塊中命令識別基準電壓，并將設置的分閘、合閘時間存儲到處理器中。顯示模塊在處理器的控制下顯示模擬斷路器狀態。本實用新型可以實現對繼電保護設備的單相跳、合閘及三相跳合閘的測試及斷路器操作箱防跳測試。本儀器能更可靠模擬現場斷路器針對于繼電保護設備的相關運行情況及進行保護設備的調試。
【專利說明】一種繼電保護用的模擬斷路器測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種模擬斷路器測試裝置，尤其涉及一種繼電保護用模擬斷路器測試裝置。
【背景技術】
[0002]在變電站繼電保護裝置預試、改造時，常常由于一次斷路器設備不具備傳動條件而無法進行保護裝置的動作特性調試和回路整組傳動試驗工作。一次斷路器設備具備傳動條件需要經過檢修、試驗后等多套工序流程，這當中還不包括處理開關臨時缺陷等所耗用的時間。等一次斷路器設備具備傳動條件后，留給保護進行開關整組傳動試驗的時間常常已所剩無幾。因此，經常會由于搶工期而省略保護性能測試，回路整組試驗工作等作業步驟，留下安全隱患。但是減少一次開關設備的檢修、試驗時間又不現實。即使時間充裕，也會因為停工等待，影響工作效率；同時由于對保護設備性能測試需傳動多次開關，增加了斷路器發生故障的概率，對一次設備的安全性也會造成一定程度的影響。
[0003]另外，許多繼電保護裝置實訓基地僅配有單一裝置，沒有實際的斷路器，不能正確模擬現場設備運行狀態，進行保護性能測試、回路整組試驗工作。因此，實訓基地迫切需要適用于保護裝置用的能夠模擬實現斷路器性能的儀器設備，從而達到更好的培訓教學的目的。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種繼電保護用的模擬斷路器測試裝置，能夠輔助進行保護裝置的動作特性調試和回路整組傳動試驗。
[0005]本實用新型所采取的技術方案是:
[0006]一種繼電保護用模擬斷路器測試裝置，包括采集模塊、處理器、執行模塊、顯示模塊、電源模塊、設置模塊、報警模塊和測試插孔模塊；所述測試插孔模塊包括107AU07B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C 插孔；
[0007]所述采集模塊與執行模塊的連接處設有命令檢測點；所述命令檢測點包括包括繼電保護裝置107A命令檢測點KM107A1、107B命令檢測點KM107B1、107C命令檢測點KM107C1U37A命令檢測點KM137A1、137B命令檢測點KM137B1、137C命令檢測點KM137C1、237A命令檢測點KM237A1、237B命令檢測點KM237B1和237C命令檢測點KM237C1 ；
[0008]所述采集模塊的輸入端接所述命令檢測點，輸出端接所述處理器，對采集到的信號進行處理后，將識別出的繼電保護裝置命令輸出至所述處理器；
[0009]所述處理器接所述執行模塊，對所接收的繼電保護裝置命令進行處理后，指示所述執行模塊進行模擬合閘或分閘操作；
[0010]所述執行模塊接在所述接所述測試插孔模塊和命令檢測點之間，另一端接所述處理器，在其控制下完成模擬合閘或分閘操作；
[0011]所述顯示模塊包括模擬斷路器狀態顯示單元，接所述處理器，在其控制顯示斷路器的狀態；還包括整定時間顯示單元，連接所述整定時間設置單元，顯示其設置的合閘和分閘時間；
[0012]所述設置模塊，包括整定電流設置單元和整定時間設置單元；
[0013]所述整定電流設置單元，連接在所述命令檢測點和采集模塊之間，設定所述模擬斷路器合閘整定電流和分閘整定電流，限制所述執行模塊的工作電流，向所述采集模塊提供命令識別基準電流；
[0014]所述整定時間設置單元接所述處理器，將所設定的合閘整定時間和分閘整定時間存儲至所述處理器中；
[0015]所述報警模塊接所述處理器，在其控制下發出報警提示；
[0016]所述電源模塊為上述各模塊提供電源。
[0017]所述電源模塊提供直流+5￥、+2價、+22(^、+11(^、-11(^和+2.5V輸出。
[0018]所述電源模塊包括開關電源MOD1、M0D2、M0D3，將外部交流220V電源分別經轉換為直流5V、24V、220V輸出；
[0019]所述電源模塊包括直流24V/2.5V轉換電路，包括電壓調節器Ul和電阻R10，所述電壓調節器Ul的4腳接地，8腳經所述電阻RlO接直流+24V電源，同時作為直流+2.5V的輸出端使用；
[0020]所述電源模塊包 括電流傳感器Ull，102、202、-110V插孔，所述電流傳感器Ull的兩個IP-引腳連接后接開關電源M0D3的負極輸出端，兩個IP+引腳連接與直流+220V電源連接。
[0021]所述整定電流設置單元包括合閘整定電流設置電路和分閘整定電流設置電路；
[0022]所述合閘整定電流設置電路包括107A合閘電流控制回路、107B合閘電流控制回路和107C合閘電流控制回路；
[0023]所述基準合閘電流控制回路包括旋轉開關K10，電阻R82-R85組成，所述電阻R82-R85依次串聯后一端接直流2.5V電源正極，另一端接地，其分壓端分別接所述旋轉開關KlO的I檔至4檔引腳；所述旋轉開關KlO的5檔引腳為基準合閘比較電壓輸出端V ON ；
[0024]所述107A合閘電流控制回路包括旋轉開關Kll和K12，電阻R74-R76 ;旋轉開關對應于四個不同的合閘電流設定值；通過各電阻的串并聯關系的不同，實現了整個電路通路電流值的不同。以圖示為例，所述旋轉開關Kll的5檔引腳和旋轉開關K12的5檔引腳連接后接直流220V電源負極，所述旋轉開關Kll的2檔引腳與4檔引腳連接后經所述電阻R75與所述107A繼電保護裝置命令檢測點連接，所述旋轉開關K12的2檔引腳與3檔引腳連接后經所述電阻R75與所述107A繼電保護裝置命令檢測點連接，所述電阻R74連接在所述107A繼電保護裝置命令檢測點和220直流電源正極之間；107B合閘電流控制回路和107C合閘電流控制回路結構與所述107A合閘電流控制回路設定支路結構完全相同，分別連接在所述繼電保護裝置107BU07C命令檢測點和直流+220V電源之間；所述旋轉開關KlO至K16的動臂聯動；
[0025]所述分閘整定電流設置電路包括137A主用分閘電流控制回路、137B主用分閘電流控制回路和137C主用分閘電流控制回路、237A備用分閘電流控制回路、237B備用分閘電流控制回路和237C備用分閘電流控制回路；
[0026]所述基準分閘電流支路結構與所述合閘電流支路結構完全相同，其5檔引腳為基準分閘電壓輸出端V OFF ；
[0027]所述137A主用分閘電流控制回路、137B主用分閘電流控制回路和137C主用分閘電流控制回路、237A備用分閘電流控制回路、237B備用分閘電流控制回路和237C備用分閘電流控制回路電路結構和所述107A合閘電流控制回路設定支路結構完全相同，所述分閘整定電流設置電路中各支路旋轉開關的動臂聯動。
[0028]所述整定時間設置單元包括合閘整定時間設置電路和分閘整定時間設置電路；所述合閘整定時間設置電路包括旋轉編碼開關K1，其I腳和4腳接地，2腳、3腳和5腳作為輸出端，分別接所述處理器的I/O 口 ；所述分閘整定時間設置電路與所述合閘整定時間設置電路結構完全相同。
[0029]所述采集模塊包括107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B 和 237C 命令檢測單元；107A命令檢測單元包括107A分壓器和107A命令識別電路，所述107A分壓器由電阻Rl和Rll串聯組成，一端接所述107A繼電保護裝置命令檢測點，另一端接地，所述電阻Rl和Rll的接點作為107A分壓器的分壓輸出端IN ONA ;所述107A命令識別電路包括運算放大器U2A、光電耦合器NS和電阻R27，所述運算放大器U2A的同相輸入端接所述107A分壓器的分壓輸出端IN 0ΝΑ，反相輸入端接所述設置模塊中的基準合閘電壓輸出端V 0N，其輸出端接所述光電耦合器NS的陰極，所述光電耦合器NS的陽極經所述電阻R27接直流+24V電源，發射極接地，集電極作為輸出端，接所述處理器I/O 口 ；其余8個命令檢測單元與第一命令檢測單元結構完全相同。
[0030]所述執行模塊包括107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C 執行電路；
[0031]所述107A執行電路包括繼電器KM5、二極管D13、晶體管耦合器NlO和電阻R51，所述晶體管耦合器NlO的正極經所述電阻R51接直流+5V電源，負極作為控制輸入端，連接所述處理器I/O 口，發射端接地，集電極端接所述繼電器KM5的線圈負極，所述繼電器KM5的線圈正極接直流+24V電源，其公共端與所述107A插孔連接，常閉端接所述繼電保護裝置107A命令檢測點，所述二極管D13反向連接聯在繼電器KM5的線圈正極與負極之間；所述107B和107C執行電路與所述107A執行電路的電路結構完全相同；除所述繼電保護裝置命令檢測點接在繼電器的常開端外，137A、137B、137C、237A、237B、237C執行電路與所述107A執行電路的電路結構完全相同。
[0032]所述顯示模塊中模擬斷路器狀態顯示單元包括并聯在+5V直流電源和地之間，結構完全相同的A相合閘指示電路、B相合閘指示電路、C相合閘指示電路、A相分閘指示電路、B相分閘指示電路和C相分閘指示電路，所述A相合閘指示電路由場效應晶體管D1、發光二極管D2和電阻R37串聯組成，所述場效應晶體管Dl的柵極作為控制端，接處理器的I/
O 口。
[0033]所述顯示模塊中的整定時間顯示單元包括合閘整定時間顯示電路和分閘整定時間顯示電路；所述合閘整定時間顯示電路包括數碼管LED1、移位寄存器U8和電阻R29-R36 ；所述移位寄存器U8的7腳至I腳分別經所述電阻R29-R35接所述數碼管LEDl的A腳至G腳，其15腳經所述電阻R36接所述數碼管LEDl的DP腳，8腳接地，16腳接直流+5V電源；所述分閘整定時間顯示電路結構與合閘整定時間顯示電路結構完全相同；所述移位寄存器UlO的14腳與移位寄存器U8的9腳短接后連接處理器的I/O 口，所述移位寄存器UlO的11腳、12腳與移位寄存器U8的11腳和12腳短接后連接所述處理器的I/O 口。
[0034]所述報警模塊包括晶體管陣列U7和蜂鳴器ZD ;所述晶體管陣列U7的8腳接+5V直流電源，9腳接地，4腳至7腳與所述處理器的I/O 口，13腳接所述蜂鳴器。
[0035]所述顯示模塊中合閘整定時間顯示電路中的數碼管LEDl的DIGl腳至DIG3腳分別與分閘整定時間顯示電路中的數碼管LED2的對應引腳連接后與所述報警模塊中晶體管陣列U7的10腳至12腳連接。
[0036]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:
[0037]1、本實用新型能夠模擬各電壓等級變電站現場實際的斷路器針對繼電保護設備動作機理所具有的功能，能代替實際斷路器進行保護裝置的性能測試工作，實現現場繼電保護裝置對一次斷路器設備進行保護校驗、回路傳動調試，待一次斷路器設備具備條件后只需進行簡單的保護裝置跳、合閘試驗就可以達到保護裝置整組開關傳動試驗的工序質量和要求，并減少了開關的動作次數，提高了勞動效率。
[0038]2、本實用新型能夠自行提供斷路器控制電源，變電站現場使用時，斷路器操作箱無需再接入變電站直流系統電源，這樣在現場可完全將保護裝置的斷路器跳合閘回路與現場實際的斷路器直流運行控制系統隔離，即使現場實際應用儀器發生故障，也不會對整個變電站直流運行系統產生干擾，保證了實際設備及二次系統的安全性，提高了實際應用的安全性。
[0039]3、本實用新型可進行檢查保護裝置合分閘及相關部分二次回路的正確性及斷路器操作箱的防跳試驗，并具有報警功能。
[0040]4、本實用新型如同實際斷路器動作特性一樣，本儀器三相之間互相獨立，沒有相關性。
[0041]5、本實用新型可配合繼電保護培訓基地的繼電保護設備所需要的斷路器進行培訓教學工作。
[0042]6、本實用新型能夠針對實際斷路器的情況，設定合閘、分閘整定電流和時間，能可靠模擬現場斷路器的運行情況，進行保護設備的調試。
[0043]7、處理器中的內嵌程序及其精簡，運算速度快，符合現場調試要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1是本實用新型的電路方框圖；
[0045]圖2是本實用新型實施例的電流模塊原理圖；
[0046]圖3是本實用新型實施例的采集模塊電路原理圖；
[0047]圖4是本實用新型實施例的執行模塊電路原理圖；
[0048]圖5是本實用新型實施例的合閘整定電流設置電路原理圖；
[0049]圖6是本實用新型實施例的分閘整定電流設置電路原理圖；
[0050]圖7是是本實用新型實施例的顯示模塊電路原理圖；
[0051]圖8是本實用新型實施例的報警模塊電路原理圖；
[0052]圖9是本實用新型實施例的顯示模塊電路原理圖；
[0053]圖10是本實用新型實施例的處理器電路原理圖。【具體實施方式】
[0054]實施例:如圖1所示，一種繼電保護用模擬斷路器測試裝置，包括采集模塊1、處理器2、執行模塊3、顯不模塊4、電源模塊5、設置模塊6、報警模塊7和測試插孔模塊8 ；
[0055]所述測試插孔模塊8 包括 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C 插孔；
[0056]所述采集模塊I與執行模塊3的連接處設有命令檢測點9 ;所述命令檢測點9包括繼電保護裝置107A命令檢測點KM107A1、107B命令檢測點KM107B1、107C命令檢測點KM107C1U37A命令檢測點KM137A1、137B命令檢測點KM137B1、137C命令檢測點KM137C1、237A命令檢測點KM237A1、237B命令檢測點KM237B1和237C命令檢測點KM237C1 ；
[0057]所述采集模塊I的輸入端接所述命令檢測點9，輸出端接所述處理器2，對采集到的信號進行處理后，將識別出的繼電保護裝置命令輸出至所述處理器2 ；
[0058]所述處理器2接所述執行模塊3，對所接收的繼電保護裝置命令進行處理后，指示所述執行模塊3進行模擬合閘或分閘操作；
[0059]所述執行模塊3接在所述接所述測試插孔模塊8和命令檢測點9之間，另一端接所述處理器2，在其控制下完成模擬合閘或分閘操作；
[0060]所述顯示模塊4包括模擬斷路器狀態顯示單元，接所述處理器2，在其控制顯示模擬斷路器的狀態；還包括括整定時間顯示單元，連接所述整定時間設置單元，顯示其設置的合閘和分閘時間；
[0061]所述設置模塊6，包括整定電流設置單元和整定時間設置單元；
[0062]所述整定電流設置單元，連接在所述命令檢測點9和采集模塊I之間，設定所述模擬斷路器合閘整定電流和分閘整定電流，限制所述執行模塊3的工作電流，向所述采集模塊I提供命令識別基準電流；
[0063]所述整定時間設置單元接所述處理器2，將所設定的合閘整定時間和分閘整定時間存儲至所述處理器2中；
[0064]所述報警模塊7接所述處理器2，在其控制下發出報警提示；
[0065]所述電源模塊5為上述各模塊提供電源。
[0066]如圖2所示，所述電源模塊5提供直流+5V、+24V、+220V、+110V、-110V和+2.5V輸出。
[0067]所述電源模塊5包括開關電源MOD1、M0D2、M0D3，將外部交流220V電源分別經轉換為直流+5V、+24V、-220V輸出；
[0068]所述電源模塊5包括直流+24V/+2.5V轉換電路，包括電壓調節器Ul和電阻R10，所述電壓調節器Ul的4腳接地，8腳經所述電阻RlO接直流+24V電源，同時作為直流+2.5V的輸出端使用；
[0069]所述電源模塊5包括電流傳感器Ull，102、202、-110V插孔，所述電流傳感器Ull的兩個IP-引腳連接后接開關電源M0D3的負極輸出端，兩個IP+引腳連接后接地，所述102、202、-110V插孔均接地；
[0070]所述電源模塊5還包括101，201，+1IOV和地端子插孔，所述101，201，+1IOV插孔連接在一起后經電阻R95和地端子插孔接地，所述地端子插孔連接開關電源M0D3的正極輸出端。如同變電站直流系統一樣，在正、負及之間通過分壓電阻連接，中性點引出接地端子(注:此接地端子與開關電源內部接地點不一致，二者不能短接)，方便使用時測量各測試回路的電位；101、102端子作為斷路器第一組控制電源輸出，接入斷路器操作箱第一組控制電源，201、202端子作為斷路器第二組控制電源輸出，接入斷路器操作箱第二組控制電源。在本實施例中，所述電壓調節器Ul為M285-2.5，電流傳感器Ull為ACS712，電阻RlO為4k歐姆，R95和R96均為200k歐姆。
[0071]所述整定電流設置單元包括合閘整定電流設置電路和分閘整定電流設置電路；
[0072]如圖5所示，所述合閘整定電流設置電路包括基準合閘電流支路、107A合閘電流控制回路設定支路、107B合閘電流控制回路設定支路和107C合閘電流控制回路設定支路；
[0073]所述基準合閘電流子支路包括旋轉開關K10，電阻R82-R85組成，所述電阻R82-R85依次串聯后一端接直流+2.5V電源，另一端接地，其分壓端分別接所述旋轉開關KlO的I檔至4檔引腳；所述旋轉開關KlO的5檔引腳為基準合閘電壓輸出端V ON ;在本實施例中，電阻R82-R85均為Ik歐姆。
[0074]所述107A合閘電流控制回路設定支路包括旋轉開關Kll和K12，電阻R74-R76，所述旋轉開關Kll的5檔引腳和旋轉開關K12的5檔引腳連接后接直流+220V電源，所述旋轉開關Kll的2檔引腳與4檔引腳連接后經所述電阻R75與所述107A繼電保護裝置命令檢測點連接，所述旋轉開關K12的2檔引腳與3檔引腳連接后經所述電阻R75與所述107A繼電保護裝置命令檢測點連接，所述電阻R74連接在所述107A繼電保護裝置命令檢測點和直流+220V電源之間；107B合閘電流控制回路和107C合閘電流控制回路結構與所述107A合閘電流控制回路設定支路結構完全相同，分別連接在所述繼電保護裝置107BU07C命令檢測點和直流+220V電源之間；所述旋轉開關KlO至K16的動臂聯動；在本實施例中，電阻R74和R76為220歐姆，R75為440歐姆。
[0075]如圖6所示，所述分閘整定電流設置電路包括基準分閘電流支路、107A主用分閘電流控制回路、107B主用分閘電流控制回路和107C主用分閘電流控制回路、107A備用分閘電流控制回路、107B備用分閘電流控制回路和107C備用分閘電流控制回路；所述基準分閘電流支路結構與所述合閘電流支路結構完全相同，其5檔引腳為基準分閘電壓輸出端VOFF;采集模塊將繼電保護設備分閘控制電路的電流信息裝換為電壓信息與基準合閘比較電壓比較來分析、判斷是正常運行信息還是保護設備發出的合閘命令信息。
[0076]所述107A主用分閘電流控制回路、107B主用分閘電流控制回路和107C主用分閘電流控制回路、107A備用分閘電流控制回路、107B備用分閘電流控制回路和107C備用分閘電流控制回路電路結構和所述107A合閘電流控制回路設定支路結構完全相同，所述分閘整定電流設置電路中各支路旋轉開關的動臂聯動。
[0077]如圖7所示，所述整定時間設置單元包括合閘整定時間設置電路和分閘整定時間設置電路；所述合閘整定時間設置電路包括旋轉編碼開關K1，其I腳和4腳接地，2腳、3腳和5腳作為輸出端，分別接所述處理器的I/O 口 ；所述分閘整定時間設置電路與所述合閘整定時間設置電路結構完全相同。
[0078]如圖3所示，采集模塊I將繼電保護設備分閘控制電路的電流信息裝換為電壓信息與基準合閘比較電壓比較來分析、判斷是正常運行信息還是保護設備發出的合閘命令信息。所述采集模塊 I 包括 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B 和 237C 命令檢測單元；107A命令檢測單元包括107A分壓器和107A命令識別電路，所述107A分壓器由電阻Rl和RlI串聯組成，一端接所述107A繼電保護裝置命令檢測點，另一端接直流-220V電源；所述電阻Rl和Rll的接點作為107A分壓器的分壓輸出端IN ONA ;所述107A命令識別電路包括運算放大器U2A、光電耦合器NS和電阻R27，所述運算放大器U2A的同相輸入端接所述107A分壓器的分壓輸出端IN 0ΝΑ,反相輸入端接所述設置模塊6中的基準合閘電壓輸出端V 0N，其輸出端接所述光電耦合器NS的陰極，所述光電耦合器NS的陽極經所述電阻R27接直流+24V電源，發射極接地，集電極作為輸出端，接所述處理器I/O 口 ；其余8個命令檢測單元與第一命令檢測單元結構完全相同。在本實施例中，運算放大器U2A為LM393芯片，光電耦合器N8為TLP127芯片，電阻Rl為200k歐姆，Rll為4.5k歐姆，R27為5k歐姆。
[0079]如圖4 所示，所述執行模塊 3 包括 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C執行電路；
[0080]所述107A執行電路包括繼電器KM5、二極管D13，晶體管耦合器NlO和電阻R51，所述晶體管耦合器NlO的正極經所述電阻R51接直流+5V電源，負極作為控制輸入端，連接所述處理器I/O 口，發射端接地，集電極端接所述繼電器KM5的線圈負極，所述繼電器KM5的線圈正極接直流+24V電源，其公共端與所述107A插孔連接，常閉端接所述繼電保護裝置107A命令檢測點，所述二極管D13反向連接聯在繼電器KM5的線圈正極與負極之間；所述107B和107C執行電路與所述107A執行電路的電路結構完全相同；除所述繼電保護裝置命令檢測點接在繼電器的常開端外，137A、137B、137C、237A、237B、237C執行電路與所述107A執行電路的電路結構完全相同。在本實施例中，繼電器KM5為943-1C-XDS芯片，二極管D13為IN4007芯片，晶體管耦合器NlO為TLP181芯片，電阻R51為Ik歐姆。
[0081]所述顯示模塊4中模擬斷路器狀態顯示單元包括并聯在+5V直流電源和地之間，結構完全相同的A相合閘指示電路、B相合閘指示電路、C相合閘指示電路、A相分閘指示電路、B相分閘指示電路和C相分閘指示電路，所述A相合閘指示電路由場效應晶體管D1、發光二極管D2和電阻R37串聯組成，所述場效應晶體管Dl的柵極作為控制端，接處理器的I/O 口。在本實施例中，場效應晶體管Dl為2n7002芯片，發光二極管D2為LED 二極管，電阻R37為300歐姆。
[0082]所述顯示模塊4中的整定時間顯示單元包括合閘整定時間顯示電路和分閘整定時間顯示電路；所述合閘整定時間顯示電路包括數碼管LED1、移位寄存器U8和電阻R29-R36 ;所述移位寄存器U8的7腳至I腳分別經所述電阻R29-R35接所述數碼管LEDl的A腳至G腳，其15腳經所述電阻R36接所述數碼管LEDl的DP腳，8腳接地，16腳接直流+5V電源；所述分閘整定時間顯示電路結構與合閘整定時間顯示電路結構完全相同；所述移位寄存器UlO的14腳與移位寄存器U8的9腳短接后連接處理器的I/O 口，所述移位寄存器UlO的11腳、12腳與移位寄存器U8的11腳和12腳短接后連接所述處理器的I/O 口。在本實施例中，移位寄存器U8為hc595芯片，電阻R29至R36均為300歐姆。
[0083]如圖8所示，所述報警模塊7包括晶體管陣列U7和蜂鳴器ZD ;所述晶體管陣列U7的8腳接+5V直流電源，9腳接地，4腳至7腳與所述處理器的I/O 口，13腳接所述蜂鳴器。在本實施例中，晶體管陣列U7為ULN2003芯片。
[0084]如圖9所示，所述顯示模塊4中合閘整定時間顯示電路中的數碼管LEDl的DIGl腳至DIG3腳分別與分閘整定時間顯示電路中的數碼管LED2的對應引腳連接后與所述報警模塊7中晶體管陣列U7的10腳至12腳連接。[0085]如圖10所示，在本實施例中，處理器為STC 48單片機，41腳接直流+2.5V電源，18腳接地，15腳、16腳接晶振電路，40腳接電源模塊5中ACS712芯片7腳，8腳、39-31腳、43 腳分別接 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C 命令識別電路的輸出端；20-24 腳、26-28 腳、44 腳接 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C 執行電路的控制端；45-47腳、2-4腳分別接A相合閘指示電路、B相合閘指示電路、C相合閘指示電路、A相分閘指示電路、B相分閘指示電路和C相分閘指示電路的控制端；9腳、29腳、32腳接合閘整定時間設置電路輸出端，5腳、10腳、30腳接分閘整定時間設置電路輸出端，10-14腳接報警模塊，7腳、24腳、31腳接整定時間顯示單元。
[0086]在本實施例中，107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C執行回路中的繼電器分別為繼電器 KM5、KMl、KM2、KM3、KM4、KM6、KM7、KM8、KM9。
[0087]本實用新型通過二次回路試驗線接與繼電保護操作箱的合閘回路和分閘回路連接在一起。開啟電源時，在單片機控制下，斷路器狀態設置為分閘狀態，點亮分閘指示燈，熄滅合閘指示燈。
[0088]模擬斷路器合閘、分閘整定電流通過旋轉開關設定，在本實施例中設置1A、1.5A、2A、2.5A四檔，設定檔位與旋轉開關動臂短接，將對應分壓電阻提供的電壓送入采集模塊I中運算放大器的反相輸入端，作為基準合閘、分閘電壓。旋轉撥碼開關設定的合閘、分閘整定時間送入單片機存儲，在單片機的控制下，數碼管LEDl和LED2分別顯示合閘、分閘整定時間。
[0089]下面以107A合閘操作為例說明本實用新型合閘操作過程。模擬斷路器啟動時，繼電器KM5短接107A插孔和107A命令檢測點，繼電保護操作箱發出合閘命令時，107A 二次回路試驗線出現大電流，經繼電器KM5的常閉端流向107A命令檢測結點，再經107A分壓器分壓輸出到運算放大器U2A的同相輸入端，如果U2A的同相輸入端電壓高于反相輸入端輸入的基準合閘電壓V 0N,則識別為A相合閘命令出現，經光電耦合器輸入到處理器P31端，單片機判斷與上次A相動作的時間間隔是否小于0.5s，如果不小于0.5s，延時所設定的合閘整定時間后，則單片機控制繼電器K5、K3和K7吸合，點亮分閘指示燈，熄滅合閘指示燈。否則，單片機控制繼電器K5、K3和K7釋放，點亮合閘指示燈，熄滅分閘指示燈。
[0090]下面以137A分閘操作為例說明本實用新型合閘操作過程。模擬斷路器儀器啟動時，故137A插孔和137A命令檢測點之間斷路，此時檢測不到繼電保護操作箱發出分閘命令。模擬斷路器合閘操作后，繼電器K3處于吸合狀態，將137A插孔和137A命令檢測點連接在一起，之后，繼電保護操作箱再發出分閘命令時，137A 二次回路試驗線出現大電流，經繼電器KM5的常閉端流向137A命令檢測結點，再經137A分壓器分壓輸出到運算放大器U3B的同相輸入端，如果U3B的同相輸入端電壓高于反相輸入端輸入的基準分閘電壓V 0FF，則識別為A相分閘命令出現，經光電耦合器輸入到處理器P37端，單片機判斷與上次A相動作的時間間隔是否小于0.5s，如果不小于0.5s，則單片機控制繼電器K5、K3和K7吸合，延時所設定的分閘整定時間后，熄滅分閘指示燈，點亮合閘指示燈。否則，單片機控制繼電器K5、K3和K7釋放，熄滅合閘指示燈，點亮分閘指示燈。
[0091]本實用新型還模擬了斷路器的防跳功能，即當分、合閘回路同時短接導通的狀態時要求斷路器應置位于分閘狀態而不能合閘。依據運行經驗，因不同繼電器的動作延時情況，其可能同時導通的時間不大于10ms，本實用新型單片機通過程序檢驗與上次動作時間間隔是否大于預設閾值0.ls，來判定是否同時動作發生。當檢測到有分閘、合閘命令同時輸入時，立即驅動相應繼電器，將斷路器置位于分閘狀態，此時即使依然存在合閘命令信號輸入也不會發生狀態改變，若持續時間超過10ms，儀器會鳴叫報警，意味著防跳功能失敗。實現操作箱防跳測試及報警功能也是本裝置的一個優點。
[0092]保護設備操作斷路器的動作行為過程基本上都是在毫秒級以下，為了能夠精確的檢測各種控制信息，本儀器所用單片機要求其主頻率應在100兆赫以上。單片機應包含輸入、輸出數據接口及RAM、ROM、EPROM等存儲器，含有A\D轉換接口。
【權利要求】
1.一種繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:包括采集模塊(I)、處理器(2)、執行模塊(3)、顯示模塊(4)、電源模塊(5)、設置模塊(6)、報警模塊(7)和測試插孔模塊(8);所述測試插孔模塊(8)包括 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C 插孔； 所述采集模塊(I)與執行模塊(3)的連接處設有命令檢測點(9);所述命令檢測點(9)包括繼電保護裝置107A命令檢測點KM107A1、107B命令檢測點KM107B1、107C命令檢測點KM107C1U37A命令檢測點KM137A1、137B命令檢測點KM137B1、137C命令檢測點KM137C1、237A命令檢測點KM237A1、237B命令檢測點KM237B1和237C命令檢測點KM237C1 ； 所述采集模塊(I)的輸入端接所述命令檢測點(9)，輸出端接所述處理器(2)，對采集到的信號進行處理后，將識別出的繼電保護裝置命令輸出至所述處理器(2); 所述處理器(2 )接所述執行模塊(3 )，對所接收的繼電保護裝置命令進行處理后，指示所述執行模塊(3)進行模擬合閘或分閘操作； 所述執行模塊(3 )接在所述接所述測試插孔模塊(8 )和命令檢測點(9 )之間，另一端接所述處理器(2)，在其控制下完成模擬合閘或分閘操作； 所述顯示模塊(4)包括模擬斷路器狀態顯示單元，接所述處理器(2)，在其控制顯示斷路器的狀態；還包括整定時間顯示單元，連接所述整定時間設置單元，顯示其設置的合閘和分閘時間； 所述設置模塊(6)，包括整定電流設置單元和整定時間設置單元； 所述整定電流設置單元，連接在所述命令檢測點(9)和采集模塊(I)之間，設定所述模擬斷路器合閘整定電流和分閘整定電流，限制所述執行模塊(3)的工作電流，向所述采集模塊(I)提供命令識別基準電流； 所述整定時間設置單元接所述處理器(2)，將所設定的合閘整定時間和分閘整定時間存儲至所述處理器(2)中； 所述報警模塊(7)接所述處理器(2)，在其控制下發出報警提示； 所述電源模塊(5)為上述各模塊提供電源。
2.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述電源模塊(5)提供直流+5￥、+2價、+22(^、+11(^、-11(^和 +2.5V 輸出。
3.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述電源模塊(5)包括開關電源M0D1、M0D2、M0D3，將外部交流220V電源分別經轉換為直流5V、24V、220V輸出； 所述電源模塊(5)包括直流24V/2.5V轉換電路，包括電壓調節器Ul和電阻RlO，所述電壓調節器Ul的4腳接地，8腳經所述電阻RlO接直流+24V電源，同時作為直流+2.5V的輸出端使用； 所述電源模塊(5)包括電流傳感器Ull，102、202、-1IOV插孔，所述電流傳感器UlI的兩個IP-引腳連接后接開關電源MOD3的負極輸出端，兩個IP+引腳連接與直流+220V電源連接。
4.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述整定電流設置單元包括合閘整定電流設置電路和分閘整定電流設置電路； 所述合閘整定電流設置電路包括107A合閘電流控制回路、107B合閘電流控制回路和107C合閘電流控制回 路；所述基準合閘電流控制回路包括旋轉開關K10，電阻R82-R85組成，所述電阻R82-R85依次串聯后一端接直流2.5V電源正極，另一端接地，其分壓端分別接所述旋轉開關KlO的I檔至4檔引腳；所述旋轉開關KlO的5檔引腳為基準合閘比較電壓輸出端V ON ； 所述107A合閘電流控制回路包括旋轉開關Kll和K12，電阻R74-R76 ;旋轉開關對應于四個不同的合閘電流設定值；通過各電阻的串并聯關系的不同，實現了整個電路通路電流值的不同；以圖示為例，所述旋轉開關Kll的5檔引腳和旋轉開關K12的5檔引腳連接后接直流220V電源負極，所述旋轉開關Kll的2檔引腳與4檔引腳連接后經所述電阻R75與所述107A繼電保護裝置命令檢測點連接，所述旋轉開關K12的2檔引腳與3檔引腳連接后經所述電阻R75與所述107A繼電保護裝置命令檢測點連接，所述電阻R74連接在所述107A繼電保護裝置命令檢測點和220直流電源正極之間；107B合閘電流控制回路和107C合閘電流控制回路結構與所述107A合閘電流控制回路設定支路結構完全相同，分別連接在所述繼電保護裝置107BU07C命令檢測點和直流+220V電源之間；所述旋轉開關KlO至K16的動臂聯動； 所述分閘整定電流設置電路包括137A主用分閘電流控制回路、137B主用分閘電流控制回路和137C主用分閘電流控制回路、237A備用分閘電流控制回路、237B備用分閘電流控制回路和237C備用分閘電流控制回路； 所述基準分閘電流支路結構與所述合閘電流支路結構完全相同，其5檔引腳為基準分閘電壓輸出端V OFF ； 所述137A主用分閘電流控制回路、137B主用分閘電流控制回路和137C主用分閘電流控制回路、237A備用分閘電流控制回路、237B備用分閘電流控制回路和237C備用分閘電流控制回路電路結構和所述107A合閘電流控制回路設定支路結構完全相同，所述分閘整定電流設置電路中各支路旋轉開關的動臂聯動。
5.如權利要求1所述的繼電保護`用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述整定時間設置單元包括合閘整定時間設置電路和分閘整定時間設置電路；所述合閘整定時間設置電路包括旋轉編碼開關K1，其I腳和4腳接地，2腳、3腳和5腳作為輸出端，分別接所述處理器的I/O 口 ；所述分閘整定時間設置電路與所述合閘整定時間設置電路結構完全相同。
6.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述采集模塊(I)包括 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B 和 237C 命令檢測單元；107A 命令檢測單元包括107A分壓器和107A命令識別電路，所述107A分壓器由電阻Rl和Rll串聯組成，一端接所述107A繼電保護裝置命令檢測點，另一端接地，所述電阻Rl和Rll的接點作為107A分壓器的分壓輸出端IN ONA ;所述107A命令識別電路包括運算放大器U2A、光電耦合器NS和電阻R27，所述運算放大器U2A的同相輸入端接所述107A分壓器的分壓輸出端IN 0ΝΑ，反相輸入端接所述設置模塊(6)中的基準合閘電壓輸出端V 0N，其輸出端接所述光電耦合器NS的陰極，所述光電耦合器NS的陽極經所述電阻R27接直流+24V電源，發射極接地，集電極作為輸出端，接所述處理器I/O 口 ；其余8個命令檢測單元與第一命令檢測單元結構完全相同。
7.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述執行模塊(3)包括 107A、107B、107C、137A、137B、137C、237A、237B、237C 執行電路； 所述107A執行電路包括繼電器KM5、二極管D13，晶體管耦合器NlO和電阻R51，所述晶體管耦合器NlO的正極經所述電阻R51接直流+5V電源，負極作為控制輸入端，連接所述處理器I/O 口，發射端接地，集電極端接所述繼電器KM5的線圈負極，所述繼電器KM5的線圈正極接直流+24V電源，其公共端與所述107A插孔連接，常閉端接所述繼電保護裝置107A命令檢測點，所述二極管D13反向連接聯在繼電器KM5的線圈正極與負極之間；所述107B和107C執行電路與所述107A執行電路的電路結構完全相同；除所述繼電保護裝置命令檢測點接在繼電器的常開端外，137A、137B、137C、237A、237B、237C執行電路與所述107A執行電路的電路結構完全相同。
8.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述顯示模塊(4)中模擬斷路器狀態顯示單元包括并聯在+5V直流電源和地之間，結構完全相同的A相合閘指示電路、B相合閘指示電路、C相合閘指示電路、A相分閘指示電路、B相分閘指示電路和C相分閘指示電路，所述A相合閘指示電路由場效應晶體管D1、發光二極管D2和電阻R37串聯組成，所述場效應晶體管Dl的柵極作為控制端，接處理器的I/O 口。
9.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述顯示模塊(4)中的整定時間顯示單元包括合閘整定時間顯示電路和分閘整定時間顯示電路；所述合閘整定時間顯示電路包括數碼管LEDl、移位寄存器U8和電阻R29-R36 ;所述移位寄存器U8的7腳至I腳分別經所述電阻R29-R35接所述數碼管LEDl的A腳至G腳，其15腳經所述電阻R36接所述數碼管LEDl的DP腳，8腳接地，16腳接直流+5V電源；所述分閘整定時間顯示電路結構與合閘整定時間顯示電路結構完全相同；所述移位寄存器UlO的14腳與移位寄存器U8的9腳短接后連接處理器的I/O 口，所述移位寄存器UlO的11腳、12腳與移位寄存器U8的11腳和12腳短接后連接所述處理器的I/O 口。
10.如權利要求1所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述報警模塊 (7)包括晶體管陣列U7和蜂鳴器ZD ;所述晶體管陣列U7的8腳接+5V直流電源，9腳接地，4腳至7腳與所述處理器的I/O 口，13腳接所述蜂鳴器。
11.如權利要求9所述的繼電保護用模擬斷路器測試裝置，其特征在于:所述顯示模塊(4)中合閘整定時間顯示電路中的數碼管LEDl的DIGl腳至DIG3腳分別與分閘整定時間顯示電路中的數碼管LED2的對應引腳連接后與所述報警模塊(7)中晶體管陣列U7的10腳至12腳連接。
【文檔編號】G01R31/327GK203502556SQ201320580576
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】張惠山, 徐紅元, 楊豐 申請人:國家電網公司, 國網河北省電力公司檢修分公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
