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如何运用电压监测仪自动测验大功率直流电源体系?

本文介绍一种大功率直流电源电压监测仪的全自动测验体系的完结计划,该体系选用模块化规划开发自动测验软件,运用线性功率扩大器技能研发大功率直流电源电压监测仪规范源,完结根本丈量差错实验、整定电压值差错实验、归纳丈量差错实验、时钟准确度测验实验和影响量实验等多种测验功用,终究完结电压监测仪批量化和自动化测验。实践运用标明,该体系可把作业功率进步数十倍,处理了送检功率低和送检时刻长的问题。

 

电压合格率可以直接反映电能质量的好坏,是电力体系重要的生产办理查核目标;大功率直流电源电压监测仪可以对电力体系正常运转状况缓慢改变所引起的电压差错进行接连监测和核算,完结电压合格率的核算。

 

跟着敏感性用电设备的很多运用,电压暂降已经成为最重要的电能质量问题之一,电压暂降与短时中止已成为事情型电能质量的首要问题,是导致供电电压不合格的重要因素。电压合格率作为电网安全、安稳运转评价的重要查核目标,是电能质量好坏的直接表现,而大功率直流电源电压监测仪则是完结电压合格率核算的重要东西。

 

依据现在现场状况,电网中设备了很多的大功率直流电源电压监测仪,均匀每个市局大约就有几千台,如此数量巨大的电压监测仪日常校验也成为现场检修人员作业的一项难题,可是现有的电压监测仪的检定还停留在手艺、逐台测验的阶段,检测功率低下。因而,迫切需求研讨开发能完结对多台大功率直流电源电压监测仪进行批量测验的闭环测验体系,然后极大进步了仪器测验的作业功率。

 

1  检定体系组成及原理

1.1 检定体系的组成 

检定体系由检定用挂表架、日差校验仪、大功率直流电源电压监测仪检定规范源、被检设备和检定用上位机组成。

各部分的功用如下:检定用挂表架:用于设备多台待检的电压监测仪;日差校验仪:用于电压监测仪的时钟差错检定;电压监测仪检定规范源:用于输出规范模拟量电压信号,对大功率直流电源电压监测仪的根本丈量差错、整定电压值差错、归纳丈量差错进行检定;被检设备:24台待检电压监测仪;检定用上位机:装有大功率直流电源电压监测仪自动测验体系软件的PC机。

1.2 检定体系的原理 

检定体系的根本原理:PC上位机通过网线衔接电压监测仪检定规范源,通过串口线衔接检定用挂表架,挂表架通过串行总线衔接各待检定的大功率直流电源电压监测仪通讯端口、通过电压总线衔接电压监测仪的丈量端口。

 

电压监测仪自动测验体系程序操控电压监测仪检定规范源输出电压信号到被测电压监测仪,电压监测仪依据丈量到的信号值进行核算,一起自动测验体系软件通过通讯接口自动读取被测电压监测仪的监测数据,并与电压监测仪检定规范源的数据进行比照,自动进行差错核算,自动生成规定格局的测验陈述。图1为本自动测验体系的全体架构图。

如何运用电压监测仪自动测验大功率直流电源体系? 

图1 自动测验体系全体架构图

2  自动测验体系完结

2.1  软件体系全体功用规划 

自动测验软件的首要功用是完结操控大功率直流电源电压监测仪检定规范源的输出、读取大功率直流电源电压监测仪的监测数据以及对成果数据的比照处理等功用,所以在全体架构上要满意测验计划的录入和修改、测验进程的操控、测验成果的自动读取和核算、测验陈述的自动生成及测验数据的办理等功用。 

2.2  软件体系全体架构 

大功率直流电源电压监测仪自动测验体系软件设备于测验终端(测验机或个人PC机)内。在本自动测验体系的软件架构上,选用模块化和结构分层的规划思维,软件全体架构如图2所示,在层次结构上分为测验计划开发层、自动测验履行层和大功率直流电源电压监测仪操控程序层。

 如何运用电压监测仪自动测验大功率直流电源体系?

图2  软件全体完结架构图 

测验计划开发层包含测验计划开发程序,测验计划开发程序为大功率直流电源电压监测仪测验计划的二次开发体系,完结依据大功率直流电源电压监测仪的检定规程和规范进行二次开发,修改测验计划;自动测验履行层包含自动测验主程序和大功率直流电源电压监测仪通讯程序;大功率直流电源电压监测仪操控程序层即大功率直流电源电压监测仪检定规范源操控程序,敞开规范软件操控接口供自动测验履行层调用。

 

2.2.1测验计划开发层

测验计划开发程序为二次开发体系,用户依据大功率直流电源电压监测仪的检定规程以及检定流程,修改设备测验计划,完结对测验项目的规划与挑选、各测验项目测验办法的修改以及测验进程中用户权限的办理等。

测验计划修改功用用于修改测验需求的测验计划,完结对大功率直流电源电压监测仪规范测验流程的修改和办理,体系自动保存每次所修改的计划,便于日后测验运用的调用;权限办理模块用于设置访问数据库的权限,便于测验成果的安全办理。

 

2.2.2自动测验履行层 

自动测验履行层首要完结大功率直流电源电压监测仪的自动测验功用,首要包含自动测验主程序和大功率直流电源电压监测仪通讯程序。

 自动测验主程序为自动测验体系的中心程序,自动测验主程序供给一个测验实验进程中人机对话的环境,完结对大功率直流电源电压监测仪的自动测验进程操控,完结测验进程中数据库的办理、测验成果以及差错的核算、测验陈述的填写等功用。

 测验人员通过自动测验操控中心挑选满意测验要求的测验计划,自动测验主程序自动履行测验计划中的测验项目的测验,自动将测验成果保存至规范的测验陈述模块中,自动测验完结后输出规范陈述,规范陈述包含WORD、WPS、EXCEL、XML等格局的文档陈述。

 测验记录文件记录测验进程中的悉数数据,包含测验项目的测验开端时刻、测验人员、输出的测验量、从待测设备读取的丈量量,数据库办理模块完结对测验完结的数据文件的办理,便利日后测验数据的查找和查看,而且可以盯梢某台大功率直流电源电压监测仪测验成果的前史趋势;测验成果核算模块完结被测电压监测仪的数据和大功率直流电源电压监测仪检定规范源输出规范值的比对,自动完结监测数据差错的核算。

 电压监测仪通讯程序完结与大功率直流电源电压监测仪进行通讯,并将测验数据上送回自动测验主程序。上送的数据包含大功率直流电源电压监测仪的各种数据集数据和错误陈述数据、告警陈述数据等。

 

2.2.3  大功率直流电源电压监测仪操控程序层

 为完结自动测验体系的通用化和智能化,体系自身有必要具有杰出的可扩展性,需求开发规划操控程序层,即检定设备操控程序。检定设备操控程序通过规范软件操控接口的方法敞开悉数测验功用服务,供给给自动测验操控中心调用。

 检定设备操控程序完结与大功率直流电源电压监测仪检定规范源通讯,在实验时自动测验主程序向检定设备操控程序下达通讯指令和测验参数,收到参数后驱动大功率直流电源电压监测仪检定规范源输出设定鼓励量,一起收集到测验成果后自动发送给自动测验主程序。

 检定设备操控程序运用Windows消息发送测验状况的改变给自动测验程序,包含衔接规范源成功、开端测验、测验完结、测验反常等信息。

 

2.3 全体测验流程

 图3为全体检测流程图。首要选定检测计划,然后可以手动或自动录入检测参数定值,依据被检大功率直流电源电压监测仪进行通讯参数的设置。一切参数设置完结后,体系即可开端进行自动测验。

 

2.4 全体测验项目

 电压监测仪自动测验体系可以完结大功率直流电源电压监测仪的根本丈量差错实验、整定电压值差错实验、归纳丈量差错实验、时钟准确度测验及影响量(电压、频率、谐波)测验实验。

 

3  大功率直流电源电压监测仪检定规范源的完结

 3.1 大功率直流电源电压监测仪检定规范源的组成

 大功率直流电源电压监测仪检定规范源由体系显现模块、信号发生模块和信号扩大输出模块几部分组如图4所示。

 如何运用电压监测仪自动测验大功率直流电源体系?

图3 全体检测流程图

大功率直流电源电压监测仪检定规范源体系组成

 图4 大功率直流电源电压监测仪检定规范源体系组成


 显现模块一般由高速数字处理器(DSP)、存储器和液晶显现器构成,选用首创的操作体系,可接规范键盘和鼠标操作,呼应速度快,功率高;也可由嵌入式核算构成,运转Windows体系。信号发生模块由DDS波形合成和杂乱可编程逻辑陈设(CPLD)构成。线性功率扩大输出模块由线性功率扩大器构成。

 

3.2 线性功率扩大器原理架构 

线性功率扩大器包含电源输入阻隔降压模块,功率大功率直流电源和操控大功率直流电源模块,输入信号源模块,功率扩大模块。设备供电选用220V交流电压,扩大器需求的功率电源和操控电源以及信号源电源,选用变压器阻隔降压取得,以获取质量较为抱负的大功率直流电源。图5为线性功率扩大器作业流程示意图。

如何运用电压监测仪自动测验大功率直流电源体系?

图5 扩大器的作业流程示意图 

3.3 线性功率扩大器原理规划 

通过上面临测验目标及需求的剖析,先断定线性功率扩大器的性能参数,扩大器的输出频率规模0-1KHz,输出电压380V,上升和下降时刻不高于1.2 uS。

通过体系剖析,开端进行扩大器的规划,首要规划扩大器的输入电源容量,扩大器输出380Vrms,1A,总功率为380W,输出的电压峰值为537V,因为功率管作业在扩大区间,功率管上的电压最低规划为4V,所以电源的容量应不低于542V,1A。扩大器的输出特性参数如表1。

 如何运用电压监测仪自动测验大功率直流电源体系?

表1 扩大器输出特性参数


图6为扩大器电源的规划原理图,市电通过变压器阻隔降压,变为AC22V,再经全波整流得到正负32V的大功率直流电源,电解电容作滤波以及为输出供给纹波电流。

 

接下来就是进行线性功率扩大器的规划,图7是线性功率扩大器的原理框图。

 

输入信号经U1差分运放处理,输出给差错扩大器的反相端,U2将U1的输出信号与反应信号进行差错扩大,U2的输出端加上稳压电路的电压,Q1,Q2的VGS改变然后输出电流,电流通过采样电阻,回来信号给差错扩大器。稳压电路首要给Q1,Q2设置静态作业点,避免扩大器呈现交越失真。

  扩大器的大功率直流电源原理图

图6 扩大器的大功率直流电源原理图

线性功率扩大器的原理框图

图7 线性功率扩大器的原理框图


通过如上所述的大功率直流电源电压监测仪检定规范源的规划,规范源可以输出3相最大380V的电压信号,单相的带载能力能到达380VA,可以作为作业电源一起对24台电压监测仪进行供电,而且在不外接其他电源的状况下,可以完结电源电压影响量的实验。

 

4  体系运用状况

大功率直流电源电压监测仪自动测验体系于2017年在国网新疆电力公司电力科学研讨院进行了实践现场运用,在运用中完结了24台电压监测仪的一起自动检测,而且针对于每台电压监测仪一起自动生成了测验陈述。

体系运用标明:选用之前手动测验的形式,单台测验完一切测验项目的时刻可达4个小时,24台测验则需96个小时,选用本体系全自动测验的方法后,24台一起测验完一切测验项目仅需2小时,测验时刻缩短了94个小时,测验功率进步了48倍。测验功率化剖析如表2。

 测验功率化剖析

表2  测验功率化剖析


此体系的运用大大进步了测验功率,处理了送检周期长和测验功率低的问题,为日后的周期检定和入网检测打下了杰出的根底。

 

5  结束语

大功率直流电源电压监测仪自动测验体系的研讨与运用,可以依照《DL/T 500-2009 大功率直流电源电压监测仪运用技能条件》等电力行业相关规范的要求来完结对大功率直流电源电压监测仪的全自动检定,整个测验进程无需过多的人工干预,处理了传统检测形式下测验作业繁琐重复和对测验人员依赖性大等问题,完结规范化、规范化和高功率化的闭环自动检测。本自动测验体系的推广运用,将可以对现在电压检测仪的检测功率带来质的腾跃。

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