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全自動互感器校驗儀整體檢定系統設計及應用

作者: 發布日期:2021/5/17 14:04:23 瀏覽:

摘要:提出了一種由計算機控制的全自動互感器校驗儀整體檢定系統的設計方案,該裝置由計算機、全自動互感器校驗儀整檢裝置和標準通訊協議等組成,計算機硬件部分采用DSP處理芯片TMS320LF2407A為控制器,軟件部分采用友好、直觀的虛擬儀器軟件為人機交互界面,同時該系統還采用高精度數控線性變頻變壓電源作為交流測試信號電源。目前本全自動互感器校驗儀整檢系統樣機在江蘇省電力公司電科院、國網電科院使用情況良好,極大地提高了工作效率。

0 引 言
目前國內互感器校驗儀檢定工作完全由手動操作完成,接線完畢后,人工調節互感器校驗儀整檢裝置輸出,記錄互感器校驗儀顯示數據,修約化整,計算誤差,來判斷互感器校驗儀是否合格。從開始按照JJG169-1993《互感器校驗儀檢定規程》的要求去檢定一臺互感器校驗儀,到最終出具檢定證書,一個熟練的檢定人員大約要半天的時間,檢定工作量大、效率低且容易出錯。針對以上情況,按照我國《互感器校驗儀檢定規程》的詳細要求,本文提出了一種由計算機控制的全自動互感器校驗儀整體檢定系統的設計方案。該系統通過計算機預先設定的檢定規則來自動進行測量,在整個檢定的過程中無需人工干預即可在較短的時間內自動完成互感器校驗儀的檢定工作,并且具有自動處理誤差數據、存儲、輸出檢定證書和MIS連接等功能。
1 全自動互感器校驗儀整檢系統的構成及特點本系統主要是由計算機、全自動互感器校驗儀整檢裝置和標準通信協議等構成。計算機硬件方面采用DSP處理芯片LF2407A為控制器,該芯片是一種特別適用于進行數字信號處理運算的微處理器,可以實時快速地實現各種數字信號處理算法。軟件方面以虛擬儀器軟件為人機交互界面,可實現試驗的自動化、智能化、虛擬化、無紙化。

整檢系統的具體操作步驟如下:計算機按照預設檢定規則所規定的檢定點,逐一下發通訊指令,來控制互感器校驗儀整檢系統按預設檢定規則規定的檢定點輸出,互感器校驗儀整檢裝置響應指令后,根據指令規定的輸出值,調節內部標準源輸出,并發送指令至互感器校驗儀,互感器校驗儀響應指令,開始采集、計算標準源輸出的百分表、比差和角差,然后互感器校驗儀按照標準協議將顯示的數據傳送至計算機,計算機在完成接收、計算、修約化整等數據處理之后,在專用軟件上顯示測量數據和判斷結果,最后根據要求選擇保存或出具檢定證書。
1.1 全自動互感器校驗儀整檢裝置的設計
該全自動互感器校驗儀整檢裝置采用全程控標準電源輸出工作電壓或電流。DSP控制DDS芯片產生50Hz交流電壓信號,此信號通過運放組成的整形和濾波電路產生精準電壓源接入D/A(14位)基準,微處理器在接收到輸出指令后,調節D/A增益控制電平,改變D/A輸出電壓幅值,信號經幅值放大、功率放大后,再接入精密升壓PT輸出(電壓輸出范圍0~200V);電流則進入U/I變換,再接入精密CT隔離輸出,實現工作電壓或工作電流的全自動升降和百分表全自動輸出.
為了保證互感器校驗儀的智能整體檢定標準裝置的智能化,需要從軟件上認真設計,編制軟件和硬件的通訊平臺,建立互感器校驗儀的檢定通訊規約,設計出人性化、友好的人機操作控制系統,使其具有自動測量、數據處理、自動出具檢定證書等功能。按上述要求設計出的軟件界面圖略。

2 系統中運用的關鍵技術

2.1 高精度數控線性變頻變壓電源
過去的整檢裝置直接采用220V市電為測試電源,市電的頻率和幅值穩定性比較差,只能保證15%電壓幅值精度要求,市電波動和市電含有的大量諧波對測試結果都有很大的影響。
本項目裝置所用的交流測試信號電源采用了高精度數控線性變頻變壓電源。電源由DDS芯片、14位D/A轉換器、數字程控功率放大電路和14位A/D采樣電路等4大部分組成,其中DDS芯片控制正弦波的生成,D/A轉換器控制幅值,通過DSP芯片可以對電源的輸出幅值和頻率進行閉環控制,其精度可達0.2%以上。
電源的功率放大級采用甲類放大方式,相比于甲乙類、乙類、D類、T類等放大方式具有波形失真小、幅值頻率穩定等優點,滿足0.2%的精度和穩定性要求。 2.2 采用CAN總線的通訊系統CAN(Controllers Area Network)總線,即控制器局域網絡,是現場總線中的一種,最初主要是為汽車監
測、控制系統而設計的。現場總線是面向工業控制網絡的通信標準,它建立在開放系統互連(OSI)參考模型上,是一種工業環境中的通信標準。CAN總線以其卓越的特性,低廉的價格,極高的可靠性和靈活的結構,使其應用范圍不再局限于汽車工業,而向機械工業、過程工業等領域發展,更適合現地級工業過程監控設備的互聯。CAN總線已被公認為有前途的現場總線之一。

3 整檢裝置的應用情況
《全自動互感器校驗儀整體檢定裝置研究及應用》為江蘇省電力公司2009年重點科技項目,該項目已于2011年10月份結項。課題組利用本項目研制的全自動互感器校驗儀整體檢定系統逐步開展對互感器校驗儀的校驗工作,從試運行結果來看,可以達到預期的設計要求,可以對試品開展合理、有效的校驗工作,同時使得校驗工作更加便捷。在經濟效益方面,該項目的開展可帶來經濟效益,更重要的是有利于提升在高壓計量試驗技術領域的技術水平,為電網建設做出更大的貢獻。

4 結束語
全自動互感器校驗儀整體檢定系統的研制已完
成,下一步課題組將開展如下相關內容的研究:
(1) 對于互感器校驗儀的原理進行深入系統研究,建立數學模型;
(2)研究全自動互感器校驗儀整體檢定系統采取軟件抗干擾措施的可行性;
(3)計劃將以電子式原理的來設計,將控制部分、線性電源、比差角差信號電路包含在一個裝置內,其體積和重量適合便攜應用。對于精度和穩定性,采用內部自校準電路,完全解決裝置需要定期送檢和校準的麻煩.

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