[實(shí)用新型]一種基于DSP的小電流接地故障測試儀

有效

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• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN206671469U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘本仁;王冠南;桂小智;萬勇;楊越
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江西省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所36122
• 代理人: 姚伯川

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于DSP的小電流接地故障測試儀，屬電力系統(tǒng)設(shè)備測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

國內(nèi)配電網(wǎng)常采用中性點(diǎn)小電流接地方式，該接地方式下發(fā)生單相接地故障的電流特征不突出，給故障處理造成了困難，目前涉及小電流接地故障檢測和處理的常見設(shè)備有小電流接地選線裝置、配電自動(dòng)化終端、暫態(tài)錄波故障指示器等，這類設(shè)備絕大多數(shù)以基于暫態(tài)信號處理算法為主，接地故障瞬間以及弧光接地或間歇性接地系統(tǒng)狀態(tài)持續(xù)性突變時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生明顯的暫態(tài)諧振過程。暫態(tài)原理是通過比較各出線暫態(tài)電流幅值、極性、功率方向等關(guān)系的一種故障處理方法，適用于不接地系統(tǒng)與經(jīng)不同類型消弧線圈接地的系統(tǒng)，其信號特征受配電網(wǎng)運(yùn)行方式、接地方式和故障類型影響很大，通用的測試儀只能輸入固定的穩(wěn)態(tài)和諧波故障信號，無法滿足小電流接地故障測試的要求，傳統(tǒng)測試方法是針對預(yù)先想象的特定場景，場景設(shè)計(jì)存在局限性，不能充分考慮配電網(wǎng)及設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行工況，也無法真實(shí)輸出單相接地故障發(fā)生時(shí)的動(dòng)態(tài)和暫態(tài)分量，測試環(huán)境、測試流程、測試規(guī)范都不具有針對性，不能適應(yīng)于小電流接地故障的現(xiàn)場性能測試。電網(wǎng)運(yùn)維人員缺少具有針對性的單相接地現(xiàn)場便攜式測試儀，能夠方便的將其帶到實(shí)際現(xiàn)場，針對待測設(shè)備所在的電網(wǎng)架構(gòu)和運(yùn)行工況，當(dāng)場進(jìn)行一對一的特定檢驗(yàn)，直接校核該選線設(shè)備的性能是否能滿足工作要求，對于設(shè)備的參數(shù)設(shè)定，缺少整定依據(jù)，特別是當(dāng)配電網(wǎng)的網(wǎng)架容易發(fā)生變化，那么故障檢測和處理設(shè)備的參數(shù)設(shè)置也應(yīng)該隨之進(jìn)行調(diào)整。往往有些檢測設(shè)備在剛剛投運(yùn)時(shí)，準(zhǔn)確率還較高，但是在一段時(shí)間后，特別網(wǎng)架發(fā)生變化后，可靠性大幅降低。這將勢必對電網(wǎng)特定保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)以及安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不可估量的后果。

因此，設(shè)計(jì)一種基于DSP的小電流接地故障測試儀器，與現(xiàn)場待測故障檢測設(shè)備行成閉環(huán)測試系統(tǒng)，可供運(yùn)維人員在現(xiàn)場檢驗(yàn)其性能，以及處理策略和參數(shù)設(shè)定的合理性，簡化測試操作流程，自動(dòng)完成閉環(huán)性能測試，提高設(shè)備運(yùn)維檢修效率和水平，提高故障處理的準(zhǔn)確性，大大縮短用戶停電時(shí)間及提高居民用戶供電可靠率的目的，并推動(dòng)配網(wǎng)單相接地故障檢測終端的應(yīng)用乃至配電自動(dòng)化領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，為了實(shí)現(xiàn)小電流接地選線裝置、配電自動(dòng)化終端、暫態(tài)錄波故障指示器等設(shè)備的現(xiàn)場閉環(huán)測試以及功能策略校驗(yàn)，提供一種基于DSP的小電流接地故障測試儀，

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種基于DSP的小電流接地故障測試儀，包括嵌入式人機(jī)界面模塊、DSP主控模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制模塊、可編程開入開出控制模塊、通信控制模塊和功率放大器。

DSP主控模塊通過并行總線分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換控制模塊、可編程開入開出控制模塊、通信控制模塊互聯(lián)；嵌入式人機(jī)界面模塊通過通信控制模塊與DSP主控模塊進(jìn)行信息交互；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出0-3V小電壓信號，通過功率放大器輸出0-150V的電壓信號和0-20A的電流信號，從而獲得電網(wǎng)發(fā)生單相故障時(shí)相對應(yīng)的電壓和電流模擬信號，提供給待測設(shè)備進(jìn)行測試；可編程開入開出控制模塊與開入開出隔離電路互聯(lián)。

DSP主控模塊，基于TMS320F28335研發(fā)的嵌入式硬件平臺，TMS320F28335具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，6個(gè)DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF，有多達(dá)18路的PWM輸出，實(shí)現(xiàn)儀器主控程序和測試應(yīng)用軟件的運(yùn)行，結(jié)合用戶選擇的測試項(xiàng)目形成具體的測試流程和步驟；自動(dòng)控制測試過程，并形成測試數(shù)據(jù)和結(jié)果，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動(dòng)閉環(huán)性能策略的生成及測試流程的控制。

嵌入式人機(jī)界面模塊，基于ARM嵌入式控制平臺，以簡潔、美觀、方便的嵌入式GUI作為人機(jī)界面，通過RS485通信方式與主控模塊進(jìn)行信息交互，用于設(shè)置測試參數(shù)、設(shè)計(jì)測試流程以及瀏覽查看測試波形文件和測試報(bào)告。

數(shù)模轉(zhuǎn)換控制模塊基于FPGA平臺設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA采用基于NIOS軟核的EP4C20芯片，數(shù)模轉(zhuǎn)換采用16位DAC8562高速轉(zhuǎn)換芯片，用于將接地故障特征電壓、電流數(shù)字信號通過16位DA芯片轉(zhuǎn)換為0-3V模擬小電壓信號，再經(jīng)信號調(diào)理和隔離電路至功率放大器。

可編程開入開出控制模塊基于CPLD芯片設(shè)計(jì)，包括8路開關(guān)量輸入電路和8路開關(guān)量輸出回路，開關(guān)量輸入電路可兼容空接點(diǎn)和0～250V電位接點(diǎn)。電位方式時(shí)0～9V為合，18～250V為分，開入量分辨率可到200納秒。開關(guān)量可以方便地對各相開關(guān)觸頭的動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作時(shí)間差進(jìn)行測量。