专利名称：变电站直流系统级差配合测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种应用于电カ变电站各种直流电源系统级差配合校验测试的变电站直流系统级差配合测试装置。
背景技术：
在电カ系统中，直流电源系统作为继电保护、自动装置、控制操作回路、灯光音响 信号及事故照明等电源之用，是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。目前变电站的直流馈电网络多采用树状结构，并用直流熔断器和断路器作直流系统各出线过流和短路故障的主要保护元件，起断开和隔离馈线回路供电网络的作用。从蓄电池到站内用电设备，一般经过三级配电，每级配电大多采用直流断路器作为保护电器；如果上下级直流断路器保护动作特性不匹配，在直流系统运行过程中，当下级用电设备出现短路故障时，就会引起上ー级直流断路器的越级跳闸，从而引起其它馈电线路的断电事故，进而引起变电站一次设备如高压开关、变压器、电容器等的事故。为防止因直流断路器及其它直流保护电器动作特性不匹配带来的隐患，国家电网公司规定，对于新装和运行中的直流保护电器，必须保证其直流回路级差配合的正确性。DL/T5044-2003《电カエ程直流技术设计规程》規定，变电站直流系统中的直流断路器的级差配合方案应满足选择性保护的要求。2005年发布的《直流电源系统运行规范》第十二条第八款規定“直流熔断器和空气断路器应采用质量合格的产品，其熔断体或定值应按有关规定分级配置和整定，并定期进行核对，防止因其不正确动作而扩大事故”。目前国内直流系统级差配合测试方法，主要有两种ー种是利用直流断路器安秒特性测试设备，测试各个断路器安秒特性曲线，再预估直流系统短路电流，来判断其级差配合是否满足要求，但馈线支路短路电流影响因素众多，很难准确预估，误差很大；另ー种是人工利用时间继电器、直流接触器、分流器、快速记录仪等设备现场模拟短路试验，来检验直流断路器级差配合情况，但该方法具有设备笨重、不便携帯、接线复杂、操作繁琐、安全性低等缺点，并且需要大量人工干预、计算才能完成。因此迫切需要ー种便携轻便、自动化程度高的变电站直流系统级差配合测试装置，以便进行直流系统级差配合校验测试，保证直流系统和电网的运行安全。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有断路器安秒特性及人工现场短路模拟测试方法的不足，提供ー种适合变电站现场使用的直流系统级差配合测试装置，来解决直流系统级差配合现场校验测试的难题。本实用新型解决其技术问题的技术方案是变电站直流系统级差配合测试装置，由电流传感器、电流放大器、微处理器、光电耦合器和IGBT�？樽槌桑⒋砥骰古浔赣邪醇跋允静糠郑涮卣髟谟贗GBT�？榫缌鞔衅鞣直鸾颖涞缯局绷飨低炒饫∠呋芈返拇獾愣下菲飨楼淼摹� + 输出端，微处理器通过光电耦合器和IGBT�？榭刂票涞缯局绷飨低炒饫∠呋芈吠ǘ希缌鞔衅鹘觳獾降拇饫∠呋芈返牟馐缘缌餍藕磐ü缌鞣糯笃鞔莞⒋砥鹘惺荽矸治觯膳浔傅陌醇跋允静糠质凳毕允静馐越峁糜谂卸媳涞缯局绷飨低炒饫∠呋芈犯骷抖下菲骷浼恫钆浜鲜欠衤阊≡裥缘囊�。本实用新型解决其技术问题的具体技术方案是所述的IGBT模块的型号为FZ3600R12KE3，3600A 1200V ;光电耦合的型号为G3VM-61BR型MOS-FET继电器，其电流负载能力2· 5A, O. I导通电阻，用于隔离驱动IGBT�？椋坏缌鞔衅魑秃臫BC2500A，输入0-2500A，输出0-5V的霍尔电流传感器；电流放大器采用运放LM358 ;微处理器型号为Atmegal28，具有128K的片内FLASH，4K片内SRAM，微处理器配备型号为DMT64480T056的带串行USART接ロ的智能显示终端加5. 7吋触摸屏的按键及显示部分，变电站直流系统待测馈线回路的待测点断路器下ロ的“ + ”输出端穿过电流变送器 TBC2500A 与 IGBT �？� FZ3600R12KE3 的 C 极连接，IGBT �？� FZ3600R12KE3 的 E 极连接变电站直流系统待测馈线回路的待测点断路器下ロ的“-”输出端，而构成测试主回路；电流传感器TBC2500A穿心干“ + ”输出端与IGBT�？镕Z3600R12KE3的C极的的连接线，其二次信号输出连接信号调理电流运放LM358的同相输入端，电流运放LM358输出端连接微处理器Atmegal28 —个A/D输入脚而构成电流采样回路；微处理器Atmegal28通过I/O脚和光耦MOS-FET继电器G3VM-61BR的输入相连，光耦MOS-FET继电器G3VM-61BR输出连接IGBT�？镕Z3600R12KE3的控制G极，而构成测试控制回路；微处理器Atmegal28串ロ I的RXDU TXDl脚连接智能显示终端DMT64480T056的串行USART接ロ，构成按键及显示回路，完成按键 呆作和屏.显不功能。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点①完全采用现场直流系统及实际馈线回路，测试过程与实际开关短路脱扣故障状况完全相同，测试结果准确可靠；②采用IGBT�？榭刂撇馐灾骰芈吠ǘ希焕�、无明火、速度快，安全可靠；③自动记录相关数据并绘制断路器动作特性曲线，省时省力，无需人工干预；④体积小、重量轻，接线简单，便于携带和现场使用。
图I是变电站直流系统级差配合测试装置原理框图；图2是变电站直流系统级差配合测试装置电路图；图中I为变电站直流系统待测馈线回路，2为IGBT�？椋�3为电流传感器，4为待测点断路器，5为智能显示终端。
具体实施方式
如图I所示，本装置由“ + ”、“-”输出端、IGBT�？�、光电耦合、电流变送、信号调理、微处理器、按键及显示部分组成。“ + 输出端采用的红、黑接线柱各一个；IGBT�？椴捎糜⒎闪韫镜腇Z3600R12KE3,3600A 1200V ;光电耦合是G3VM-61BR型M0S-FET继电器，电流负载能力2. 5A，0. I导通电阻，用于隔离驱动IGBT�？椋坏缌鞅渌筒捎没舳缌鞔衅鳎秃盼�、TBC2500A，输入0-2500A，输出0-5V ;信号调理主要包括电流放大，采用运放LM358 ;微处理器采用Atmegal28，它是ATMEL公司8位系列最高配置的一款单片机，先进的RISC结构，128K的片内FLASH，4K片内SRAM，ー个8通道的10位的A/D转换器，两个可编程的串行USART ;按键及显示部分采用带串行USART接ロ的智能显示终端加5. 7吋触摸屏，型号为DMT64480T056。上述各部分连接方式如下“ + ”输出端红接线柱穿过电流变送器TBC2500A与IGBT�？镕Z3600R12KE3的C极连接，IGBT�？镕Z3600R12KE3的E极连接“-”输出端黑接线柱，而构成测试主回路；电流变送器TBC2500A穿心干“ + ”输出端红接线柱与IGBT模块FZ3600R12KE3的C极的的连接线，其二次信号输出连接信号调理电流运放LM358的同相输入端，电流运放LM358输出端连接微处理器Atmegal28 —个A/D输入脚而构成电流采样回路；微处理器Atmegal28通过I/O脚和光耦M0S-FET继电器G3VM-61BR的输入相连，光耦MOS-FET继电器G3VM-61BR输出连接IGBT�？镕Z3600R12KE3的控制G极，而构成测试控制回路；微处理器Atmegal28串ロ I的RXD1、TXD1脚连接智能显示终端DMT64480T056的串行USART接ロ，构成按键及显示回路，完成按键操作和屏幕显示功能。控制过程如下断开待测点直流断路器，解开其下ロ负荷，该断路器下ロ“-”极连接级差配合测试装置“ + ”输出端红接线柱，该断路器下ロ“ + ”极连接级差配合测试装置“-”输出端黑接线柱，然后闭合待测点直流断路器，接通测试装置工作电源，通过智能显示终端DMT64480T056的触摸屏设定工作參数，设置完成启动测试后，微处理器Atmegal28自动通过光耦MOS-FET继电器G3VM-61BR驱动IGBT�？镕Z3600R12KE3控制测试主回路接通，在待测点直流断路器下ロ模拟短路，待测点断路器或待测馈线回路其他断路器保护脱扣，在此过程中，电流传感器把短路电流强电信号隔离转变为O 5V弱电信号传递给信号调理电路电流运放LM358，经LM358放大调理后，传递给微处理器Atmegal28的ー个A/D输入脚，微处理器Atmegal28自动记录脱扣前后整个过程的电流值和分断时间，通过串行通讯在智能显示终端DMT64480T056显示报表、动作特性曲线等。如图2所示，ATMEGA128单片机的GND、AGND与电源地相连接；VCC、AVCC、接VCC高电平。 C4并联于ATMEGA128的AREF和AGND脚之间，起滤波作用。单片机ATMEGA128的XTAL1、XTAL2脚分别与电容C2、C3的一端相连，电容的另一端接地，并且在XTAL1、XTAL2之间接ー个8M晶振Mx，为系统提供主时钟信号，使单片机正常工作。单片机ATMEGA128的RESET脚与电阻Rll的一端及电容Cl的一端相连接，Rll的另一端接VCC高电平，Cl的另一端接地，完成上电复位功能。ATMEGA128的RXDl脚与智能显示终端DMT64480T056的TX脚相连，TXDl脚与智能显示终端的RX脚相连，DMT64480T056的GND脚接地，构成按键和显示回路。ATMEGA128的PEO脚通过电阻Rbl和光耦MOS-FET继电器G3VM-61BR Vl 2脚相连，G3VM-61BR的I脚连接VCC高电平，6脚与+15电源连接，G3VM-61BR Vl的4脚与电阻Rcl的一端及IGBT模块FZ3600R12KE3 Ml的G极相连，Rcl的另一端接地，FZ3600R12KE3Ml的E极与“-”输出端黑接线柱相连，FZ3600R12KE3 Ml的C极穿过电流变送器TBC2500A后与“ + ”输出端红接线柱连接，待测点断路器的下ロ的极与测试装置“ + ”输出端红接线柱连接，断路器的下ロ的“ + ”极与测试装置“-”输出端黑接线柱连接，“ + 输 出端红、黑接线柱、IGBT�？镸l、光耦VI、电阻Rbl和Rcl —起构成主测试及其控制电路。电流传感器TBC2500A穿心于“ + ”输出端红接线柱与IGBT�？镕Z3600R12KE3的C极的的连接线，TBC2500A的的+E脚接12V，-E脚接-12V，G脚接地，信号输出端Uz连接电阻RlO的一端，RlO的另一端与AMP2运放LM358的3脚相连，电阻R9的一端接地，另一端与AMP2的2脚及电位器W2的I脚相连，电位器W2的2、3脚与AMP2的I脚及ATMEGA128的ADCO脚相连接，TBC2500A、R9、RIO、W2及AMP2 —起构成电流信号变送调理电路。·
权利要求1.变电站直流系统级差配合测试装置，由电流传感器、电流放大器、微处理器、光电耦合器和IGBT�？樽槌桑⒋砥骰古浔赣邪醇跋允静糠郑涮卣髟谟贗GBT�？榫缌鞔衅鞣直鸾颖涞缯局绷飨低炒饫∠呋芈返拇獾愣下菲飨楼淼摹� + 输出端，微处理器通过光电耦合器和IGBT模块控制变电站直流系统待测馈线回路通断，电流传感器将检测到的待测馈线回路的测试电流信号通过电流放大器传递给微处理器进行数据处理分析，由配备的按键及显示部分实时显示测试结果，用于判断变电站直流系统待测馈线回路各级断路器间级差配合是否满足选择性的要求。
2.根据权利要求I所述的变电站直流系统级差配合测试装置，其特征在于所述的IGBT�？榈男秃盼狥Z3600R12KE3，3600A 1200V ;光电耦合的型号为G3VM-6IBR型MOS-FET继电器，其电流负载能力2. 5�。�0. 1Ω导通电阻，用于隔离驱动IGBT模块；电流传感器为型号TBC2500A，输入0-2500A，输出0-5V的霍尔电流传感器；电流放大器采用运放LM358 ；微处理器型号为Atmegal28，具有128K的片内FLASH，4K片内SRAM，微处理器配备型号为DMT64480T056的带串行USART接ロ的智能显示终端加5. 7吋触摸屏的按键及显示部分，变电站直流系统待测馈线回路的待测点断路器下ロ的“ + ”输出端穿过电流变送器TBC2500A与IGBT�？镕Z3600R12KE3的C极连接，IGBT�？镕Z3600R12KE3的E极连接变电站直流系统待测馈线回路的待测点断路器下ロ的输出端，而构成测试主回路；电流传感器TBC2500A穿心干“ + ”输出端与IGBT�？镕Z3600R12KE3的C极的的连接线，其二次信号输出连接信号调理电流运放LM358的同相输入端，电流运放LM358输出端连接微处理器Atmegal28 ー个A/D输入脚而构成电流采样回路；微处理器Atmegal28通过I/O脚和光率禹MOS-FET继电器G3VM-61BR的输入相连，光耦MOS-FET继电器G3VM-6IBR输出连接IGBT模块FZ3600R12KE3的控制G极，而构成测试控制回路；微处理器Atmegal28串ロ I的RXD1、TXDl脚连接智能显示终端DMT64480T056的串行USART接ロ，构成按键及显示回路，完成按键操作和屏幕显示功能。
专利摘要变电站直流系统级差配合测试装置，由电流传感器、电流放大器、微处理器、光电耦合器和IGBT�？樽槌桑⒋砥骰古浔赣邪醇跋允静糠郑涮卣髟谟贗GBT�？榫缌鞔衅鞣直鸾颖涞缯局绷飨低炒饫∠呋芈返拇獾愣下菲飨驴诘摹�+”、“-”输出端，微处理器通过光电耦合器和IGBT�？榭刂票涞缯局绷飨低炒饫∠呋芈吠ǘ希缌鞔衅鹘觳獾降拇饫∠呋芈返牟馐缘缌餍藕磐ü缌鞣糯笃鞔莞⒋砥鹘惺荽矸治觯膳浔傅陌醇跋允静糠质凳毕允静馐越峁糜谂卸媳涞缯局绷飨低炒饫∠呋芈犯骷抖下菲骷浼恫钆浜鲜欠衤阊≡裥缘囊�。是一种测试结果准确可靠的变电站直流系统级差配合测试装置。
文档编号G01R31/02GK202453445SQ20122002270
公开日2012年9月26日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者崔永中, 徐贵, 王浩彬, 马延强 申请人:徐贵, 河北创科电子科技有限公司
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