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全自动互感器校验仪整体检定系统设计及应用

作者: 发布日期:2021/5/17 14:04:23 浏览:

摘要:提出了一种由计算机控制的全自动互感器校验仪整体检定系统的设计方案,该装置由计算机、全自动互感器校验仪整检装置和标准通讯协议等组成,计算机硬件部分采用DSP处理芯片TMS320LF2407A为控制器,软件部分采用友好、直观的虚拟仪器软件为人机交互界面,同时该系统还采用高精度数控线性变频变压电源作为交流测试信号电源。目前本全自动互感器校验仪整检系统样机在江苏省电力公司电科院、国网电科院使用情况良好,极大地提高了工作效率。

0 引 言
目前国内互感器校验仪检定工作完全由手动操作完成,接线完毕后,人工调节互感器校验仪整检装置输出,记录互感器校验仪显示数据,修约化整,计算误差,来判断互感器校验仪是否合格。从开始按照JJG169-1993《互感器校验仪检定规程》的要求去检定一台互感器校验仪,到最终出具检定证书,一个熟练的检定人员大约要半天的时间,检定工作量大、效率低且容易出错。针对以上情况,按照我国《互感器校验仪检定规程》的详细要求,本文提出了一种由计算机控制的全自动互感器校验仪整体检定系统的设计方案。该系统通过计算机预先设定的检定规则来自动进行测量,在整个检定的过程中无需人工干预即可在较短的时间内自动完成互感器校验仪的检定工作,并且具有自动处理误差数据、存储、输出检定证书和MIS连接等功能。
1 全自动互感器校验仪整检系统的构成及特点本系统主要是由计算机、全自动互感器校验仪整检装置和标准通信协议等构成。计算机硬件方面采用DSP处理芯片LF2407A为控制器,该芯片是一种特别适用于进行数字信号处理运算的微处理器,可以实时快速地实现各种数字信号处理算法。软件方面以虚拟仪器软件为人机交互界面,可实现试验的自动化、智能化、虚拟化、无纸化。

整检系统的具体操作步骤如下:计算机按照预设检定规则所规定的检定点,逐一下发通讯指令,来控制互感器校验仪整检系统按预设检定规则规定的检定点输出,互感器校验仪整检装置响应指令后,根据指令规定的输出值,调节内部标准源输出,并发送指令至互感器校验仪,互感器校验仪响应指令,开始采集、计算标准源输出的百分表、比差和角差,然后互感器校验仪按照标准协议将显示的数据传送至计算机,计算机在完成接收、计算、修约化整等数据处理之后,在专用软件上显示测量数据和判断结果,最后根据要求选择保存或出具检定证书。
1.1 全自动互感器校验仪整检装置的设计
该全自动互感器校验仪整检装置采用全程控标准电源输出工作电压或电流。DSP控制DDS芯片产生50Hz交流电压信号,此信号通过运放组成的整形和滤波电路产生精准电压源接入D/A(14位)基准,微处理器在接收到输出指令后,调节D/A增益控制电平,改变D/A输出电压幅值,信号经幅值放大、功率放大后,再接入精密升压PT输出(电压输出范围0~200V);电流则进入U/I变换,再接入精密CT隔离输出,实现工作电压或工作电流的全自动升降和百分表全自动输出.
为了保证互感器校验仪的智能整体检定标准装置的智能化,需要从软件上认真设计,编制软件和硬件的通讯平台,建立互感器校验仪的检定通讯规约,设计出人性化、友好的人机操作控制系统,使其具有自动测量、数据处理、自动出具检定证书等功能。按上述要求设计出的软件界面图略。

2 系统中运用的关键技术

2.1 高精度数控线性变频变压电源
过去的整检装置直接采用220V市电为测试电源,市电的频率和幅值稳定性比较差,只能保证15%电压幅值精度要求,市电波动和市电含有的大量谐波对测试结果都有很大的影响。
本项目装置所用的交流测试信号电源采用了高精度数控线性变频变压电源。电源由DDS芯片、14位D/A转换器、数字程控功率放大电路和14位A/D采样电路等4大部分组成,其中DDS芯片控制正弦波的生成,D/A转换器控制幅值,通过DSP芯片可以对电源的输出幅值和频率进行闭环控制,其精度可达0.2%以上。
电源的功率放大级采用甲类放大方式,相比于甲乙类、乙类、D类、T类等放大方式具有波形失真小、幅值频率稳定等优点,满足0.2%的精度和稳定性要求。 2.2 采用CAN总线的通讯系统CAN(Controllers Area Network)总线,即控制器局域网络,是现场总线中的一种,最初主要是为汽车监
测、控制系统而设计的。现场总线是面向工业控制网络的通信标准,它建立在开放系统互连(OSI)参考模型上,是一种工业环境中的通信标准。CAN总线以其卓越的特性,低廉的价格,极高的可靠性和灵活的结构,使其应用范围不再局限于汽车工业,而向机械工业、过程工业等领域发展,更适合现地级工业过程监控设备的互联。CAN总线已被公认为有前途的现场总线之一。

3 整检装置的应用情况
《全自动互感器校验仪整体检定装置研究及应用》为江苏省电力公司2009年重点科技项目,该项目已于2011年10月份结项。课题组利用本项目研制的全自动互感器校验仪整体检定系统逐步开展对互感器校验仪的校验工作,从试运行结果来看,可以达到预期的设计要求,可以对试品开展合理、有效的校验工作,同时使得校验工作更加便捷。在经济效益方面,该项目的开展可带来经济效益,更重要的是有利于提升在高压计量试验技术领域的技术水平,为电网建设做出更大的贡献。

4 结束语
全自动互感器校验仪整体检定系统的研制已完
成,下一步课题组将开展如下相关内容的研究:
(1) 对于互感器校验仪的原理进行深入系统研究,建立数学模型;
(2)研究全自动互感器校验仪整体检定系统采取软件抗干扰措施的可行性;
(3)计划将以电子式原理的来设计,将控制部分、线性电源、比差角差信号电路包含在一个装置内,其体积和重量适合便携应用。对于精度和稳定性,采用内部自校准电路,完全解决装置需要定期送检和校准的麻烦.

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