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专利名称：用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统计算分析仪器，具体涉及ー种用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪。
背景技术：
电流互感器(TA)是变电站中将一次大电流传变为二次小电流的设备。电流互感器(TA)如果发生二次绕组匝间短路，特别是少量绕组短路，传统的变比测量或其他试验方 法是难于发现此种隐患，而这种匝间短路对继电保护的危害极大，它将引起保护的拒动和误动。而二次绕组的电流互感器(TA) 二次负担及伏安特性测量是发现电流互感器(TA) ニ次绕组匝间短路的有效方法，通过TA 二次绕组伏安特性測量可以准确地发现TA 二次绕组的此种隐患。目前电カ系统对电流互感器的二次负担及伏安特性的核算全部靠人工核算，由于从业人员水平參差不齐、计算过程繁琐复杂，对操作人员的专业依赖性强，经常会得到错误的结论，不利于电网安全稳定运行。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供ー种对操作人员的专业依赖性低、分析结果可靠、操作简单、携帯方便的用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为一种用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，它包括依次相连的输入単元、中央处理单元和结果输出単元，所述中央处理单元包括用于计算电流互感器拐点电压的拐点电压计算�？�、用于将输入的实际拐点电压与计算得到的拐点电压进行比较分析并输出分析结论及建议的拐点电压分析模块，所述拐点电压计算�？榈氖淙攵擞胧淙氲ピ�相连，所述拐点电压分析�？榈氖淙攵朔直鹩胧淙雲g元、拐点电压计算�？橄嗔�，所述拐点电压分析模块的输出端与结果输出単元相连。作为上述技术方案的进ー步改进所述结果输出单元包括用于输出所述分析结论及建议的液晶显示单元，所述液晶显示单元的输入端与拐点电压分析�？橄嗔�。所述结果输出单元还包括用于向计算机输出分析结论及建议的串ロ通信接ロ单元，所述串ロ通信接ロ単元的输入端与拐点电压分析�？橄嗔�。本实用新型还包括用于提供电源的电源供应单元，所述电源供应单元包括相互连接的稳压电路和电池单元，所述稳压电路的输出端分别与输入単元、中央处理单元、结果输出单元相连。所述电池单元为可充电式电池�？椋�所述电源供应单元还包括用于提供电源以及给电池单元充电的USB接ロ�？椋�所述USB接ロ�？橛胛妊沟缏返氖淙攵讼嗔�。所述输入単元为矩阵键盘输入组件。本实用新型具有下述优点[0012]I、本实用新型作为ー种手持式设备，能够在工作人员将试验数据输入后通过拐点电压计算�？榧扑愕缌骰ジ衅鞴盏愕缪梗�拐点电压分析�？榻�输入的实际拐点电压与计算得到的拐点电压进行比较分析并通过结果输出单元输出分析结论，而且如果比较分析得出伏安特性数据不合格，本实用新型还可以给出合理的建议，具有分析结果可靠、操作简单、携帯方便、结构紧凑的优点。2、本实用新型能够通过专业人员针对比较得出的不同结论预先设置对应的建议，即使非专业的操作人员也能够使用，对操作人员的专业依赖性低。3、本实用新型的结果输出单元进ー步包括液晶显示单元和串ロ通信接ロ单元中的任意ー种或者多种，输出形式多祥，适用范围广。4、本实用新型进ー步包括采用电池単元供电的电源供应单元，电源容易得到且更换方便，能够进ー步简化结构，增强设备的便携性；而且电源供应单元还进一歩包括USB接 ロ�？椋�能够方便地通过计算机或者其他USB主机设备获取电源，并且可以给可充电式电池�？榻�行充电，电能补充简单方便，便携性好。

图I为本实用新型实施例的框架结构示意图。图例说明1、输入单元；2、中央处理单元；21、拐点电压计算�？椋�22、拐点电压分析�？椋�3、结果输出单元；31、液晶显示单元；32、串ロ通信接ロ单元；4、电源供应单元；41、稳压电路；42、电池单元；43、USB接ロ�？椋�5、时钟回路。
具体实施方式
如图I所示，本实施例用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪包括依次相连的输入単元I、中央处理单元2和结果输出単元3，中央处理单元2包括用于计算电流互感器拐点电压的拐点电压计算�？�21、用于将输入的实际拐点电压与计算得到的拐点电压进行比较分析并输出分析结论及建议的拐点电压分析�？�22，拐点电压计算�？�21的输入端与输入单元I相连，拐点电压分析�？�22的输入端分别与输入単元I、拐点电压计算模块21相连，拐点电压分析�？�22的输出端与结果输出単元3相连。本实施例的输入单元I为矩阵键盘输入组件，矩阵键盘输入组件具体采用5X5矩阵键盘，采用5X 5矩阵键盘可以实现输入単元I的复用，其复用体现在软件算法中，能够实现多种參数的输入，从而减少输入单元I的体积。本实施例的中央处理单元2包含的拐点电压计算�？�21、拐点电压分析�？�22均通过在同一个单片机上运行的软件代码实现，此外也可以直接通过硬件単独实现，中央处理单元2采用MSP430系列的型号为MSP430F5418的单片机。中央处理单元2通过内部存储器或者外部存储器存储有针对各类分析结论的建议，这些建议可以预先通过专业人员设置好。MSP430系列单片机是TI推出的超低功耗16位RISC混合信号处理器，性能高达8MIPS，工作电压I. 8 3. 6V，静态工作电流仅16uA，被誉为绿色单片机，同时片内集成有丰富的数字和模拟外设，为电池供电的测量应用提供极佳解决方案，其中的MSP430F5XXX是低功耗产品的ー个系列，非常适合设计用IXD显示的各种手持设备。MSP430F5418单片机内部集成有512B RAM和16Kb FlashROM完全满足本设计的软件需求；16位定时器TMR_A、TMR_B可以提供系统基准采样周期和定时，同时定时器的捕捉单元搭配模拟电压比较器完成精确的频率测量。本实施例中，为了提高时钟频率的精度，MSP430F5418单片机在系统时钟设计上采用两个不同的时钟系统内部的基本时钟系统和外部的时钟回路5，内部的基本时钟系统为自带的DCO振荡器，时钟回路5可采用锁相环时钟回路或DCO数字振荡器时钟回路，内部的基本时钟系统和外部的时钟回路5可在指令的控制下打开或关闭。此外，考虑到低功耗设计，也可以直接使用MSP430F5418单片机内部的基本时钟系统，这种情况下则不需要另外设计振荡器，而且能够进一歩降低功耗，实现对总体功耗的控制，只是这样的时钟频率精度相对较低。此外，MSP430F5418单片机的电源电压采用I. 8 3. 6 V低电压，RAM数据保持方式下耗电仅为O. I μ A，活动 模式下耗电为250μΑ/ΜΙΡ3，Ι/0输入端ロ的漏电流最大仅为50 ηΑ。另外，MSP430F5418单片机的芯片采用矢量中断，2个8位端ロ有中断能力，支持十多个中断源，并可任意嵌套。用中断请求将CPU唤醒只需6 μ S。通过合理编程，既可降低系统功耗，又可对外部事件请求作出快速响应。结果输出单元3包括用于输出分析结论及建议的液晶显示单元31,液晶显示单元31的输入端与拐点电压分析�？�22相连。液晶显示单元31用于在输入的实际拐点电压小于计算得到的拐点电压时输出结果信息，结果信息的形式以文字形式，显示“合格”或者“不合格”字样，如果不合格，则显示中央处理单元2输出针对各类分析结论的建议的文字，建议例如増大线径或者采用更大的TA变比。液晶显示单元31包括IXD液晶显示屏及显示驱动电路，LCD液晶显示屏采用CG240128B-V3图形点阵液晶显示�？椋珻G240128B-V3图形点阵液晶显示�？榈姆直媛饰�240 X 128，能够支持直接汉字显示，字体为宋体12号+西文6号，全汉字显示更加直观。CG240128B-V3图形点阵液晶显示�？榫哂泻牡缧〉挠诺悖�本实施例使用CG240128B-V3图形点阵液晶显示�？樽魑�人机对话的界面，由于其耗电小的优点，特别适用于手持終端设备。结果输出単元3还包括用于向计算机输出分析结论及建议的串ロ通信接ロ単元32，串ロ通信接ロ单元32的输入端与拐点电压分析�？�22相连。串ロ通信接ロ单元32包括串行通信接ロ逻辑控制器和RS232通信接ロ，串行通信接ロ逻辑控制器与拐点电压分析�？�22相连，并通过RS232通信接ロ与计算机相连，能够将分析结论及建议直接输出给计算机，以便实现后期的数据存储、整理以及分析。本实施例还包括用于提供电源的电源供应单元4,电源供应单元4包括相互连接的稳压电路41和电池单元42，稳压电路41的输出端分别与输入单元I、中央处理单元2、结果输出単元3相连。本实施例中，电池单元42为可充电式电池�？椋�电源供应单元4还包括用于提供电源以及给电池单元42充电的USB接ロ�？�43，USB接ロ�？�43与稳压电路41的输入端相连。合理的电源管理设计是手持終端设备正常、稳定运行的关键，本实施例所采用的低功耗单片机MSP430F5418可由软件配置为5种低功耗模式，且内部有ー个用于系统监测的看门狗定时器(WDT)。由于MSP430F5418工作电压设置在3. 3V，本实施例设计中充分利用了这些低功耗模式且考虑手持终端的小型化，没有再使用复杂的电源监测管理芯片，稳压电路41采用了 TPS78230低压降稳压器，TPS78230低压降稳压器专门设计用于电池単元供电的系统，具有热保护功能，其关闭状态下的静态电流仅为I μ Α，能耗实现低能耗的电压供应。电池单元42具体包括2节AA可充电电池，本实施例使用2节AA电池单元供电，体积小巧，而且可以方便购买以及更换，能够进一歩降低本实施例的体积和重量，携帯性能好，而且通过USB接ロ�？�43不仅可以为整个系统提供电源，还可以为可充电的电池单元42进行充电，使用非常方便。本实施例物理结构上主要包括主机板、IXD液晶显示件、矩阵键盘输入组件和电源板，MSP430F5418单片机及其外围电路设于主机板上，稳压电路41以及电池単元42均设于电源板上，LCD液晶显示件、矩阵键盘输入组件和电源板分别与主机板相连，整体结构简单紧凑、体积小巧、携帯方便，用户只需输入相关參数便可得知TA变比是否合理，方便实用。以大塘冲变电站(TA采用Y型接线)的某一次分析过程为例，本实施例的工作步骤如下I)用户首先通过矩阵键盘输入组件输入变电站的相关信息变电站名称(大塘冲变电站)、电压等级(110KV)、TA变比η (600/5)以及AB相的相-相阻抗Zab (4Q)、BC相的相-相阻抗Zbc (4 Ω )、CA相的相-相阻抗Zca (4 Ω )、AN相的相-相阻抗Zan (4 Ω )、输入实
际拐点电压U。(178V)。2)拐点电压计算�？�21根据用户输入參数计算得到拐点电压U1，具体计算过程如下。2. I)拐点电压计算�？�21预先建立包含变电站名称、电压等级以及对应的最大短路电流信息的数据库，在数据库可以根据变电站的TA接线方式等參数进行人为设置，在工作时则根据输入的变电站名称和电压等级可以从预设的数据库中查询调出最大短路电流し本实施例中输入的变电站名称为大塘冲变电站，电压等级为110KV，查询调出的最大短路电流I1为6000A。2. 2)首先根据下述函数关系式ZAB=ZA+ZB、ZBC=ZB+ZC、ZCA=ZC+ZA以及ZAN=ZA+ZN计算出A相阻抗ZA、B相阻抗ZB、C相阻抗Z。、N相阻抗Zn ;然后根据Zfd，=MAX (ZA, Zb, Zc)计算出相阻抗Zfd，，其中MAX为最大值运算函数；最后根据Zfd= Zfd, +Zn计算出二次负担Zfd，本实施例中计算出的二次负担Zfd为4 Ω。2. 3)将 TA 的二次负担 Zfd (4Ω )、TA 变比 η (600/5)、最大短路电流 I1 (6000Α)代入函数关系式U1= I1* Zfd/n，则可计算得到拐点电压仏为20(^。3)拐点电压分析�？�22将输入实际拐点电压U0与计算得到的拐点电压U1进行比较分析，本实施例大塘冲变电站的TA采用Y型接线，其比较分析过程具体如下如果U1K U0,则分析结论为合格；如果U1) U。，则进ー步将O. 9* U1与输入实际拐点电压U。进行比较如果O. 9*
Utl，则分析结论为仍然为合格，如果O. 9* U1) Utl，则分析结论为不合格。本实施例中，U1(200V)大于 U。(178V)，需要进ー步将 O. 9* U1 (180V)与 U。(178V)进行比较进行比较，O. 9* U1 (180V)与U。(178乂)显然符合0.9* U1) U。的条件，因此最终向液晶显示单元31输出“不合格”字样，同时还向液晶显示单元31输出如下文字“1、増大TA变比，改为1200/5 ;2、増大二次绕组的导线线径；3、更换TA”。本实施例中TA采用Y型接线，如果TA采用其他的接线方式，则比较分析方法则有所不同，具体计算函数都可以编程写入MSP430F5418单片机，在此不再赘述。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，其特征在于它包括依次相连的输入単元(I)、中央处理单元(2)和结果输出単元(3)，所述中央处理单元(2)包括用于计算电流互感器拐点电压的拐点电压计算�？�(21 )、用于将输入的实际拐点电压与计算得到的拐点电压进行比较分析并输出分析结论及建议的拐点电压分析�？�(22)，所述拐点电压计算�？�(21)的输入端与输入单元(I)相连，所述拐点电压分析�？�(22 )的输入端分别与输入単元(I)、拐点电压计算模块(21)相连，所述拐点电压分析�？�(22)的输出端与结果输出单兀(3)相连。
2.根据权利要求I所述的用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，其特征在干所述结果输出单元(3)包括用于输出分析结论及建议的液晶显示单元(31)，所述液晶显示単元(31)的输入端与所述拐点电压分析�？�(22 )相连。
3.根据权利要求2所述的用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，其特征在于所述结果输出单元(3)还包括用于向计算机输出分析结论及建议的串ロ通信接ロ单元(32 )，所述串ロ通信接ロ单元(32 )的输入端与拐点电压分析�？�(22 )相连。
4.根据权利要求I或2或3所述的用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，其特征在干它还包括用于提供电源的电源供应单元(4)，所述电源供应单元(4)包括相互连接的稳压电路(41)和电池单元(42)，所述稳压电路(41)的输出端分别与输入単元(I)、中央处理单元(2)、结果输出単元(3)相连。
5.根据权利要求4所述的用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，其特征在于所述电池単元(42)为可充电式电池�？椋�所述电源供应单元(4)还包括用于提供电源以及给电池单元(42 )充电的USB接ロ�？�(43 )，所述USB接ロ�？�(43 )与稳压电路(41)的输入端相连。
6.根据权利要求I或2或3所述的用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，其特征在于所述输入単元(I)为矩阵键盘输入组件。
7.根据权利要求5所述的用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，其特征在于所述输入単元(I)为矩阵键盘输入组件。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电流互感器的二次负担及伏安特性智能分析仪，它包括依次相连的输入单元、中央处理单元和结果输出单元，中央处理单元包括用于计算电流互感器拐点电压的拐点电压计算�？�、用于将输入的实际拐点电压与计算得到的拐点电压进行比较分析并输出分析结论及建议的拐点电压分析�？椋�拐点电压计算�？榈氖淙攵擞胧淙氲ピ�相连，拐点电压分析�？榈氖淙攵朔直鹩胧淙氲ピ�、拐点电压计算�？橄嗔�，拐点电压分析�？榈氖涑龆擞虢峁�输出单元相连。本实用新型对操作人员的专业依赖性低，具有分析结果可靠、操作简单、携带方便的优点。
文档编号G01R31/02GK202453443SQ20112047669
公开日2012年9月26日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者周金刚 申请人:湖南省电力公司超高压管理局