弧光保护装置测试仪制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种弧光保护装置测试仪，其主要硬件包括CPU，光强采集电路，数字化光强调节电路，光源控制方向切换电路，内部通讯电路、人机交互界面以及数据存储单元，所述光强采集单元包括光强反馈探头和模拟信号处理电路，可见光源、紫外光源位于弧光保护装置的两路光学探头正前方，光强反馈探头位于两路光学探头的一侧且相互靠近，同时光强反馈探头另一端通过光纤与所述模拟信号处理电路连接，所述数字化光强调节电路包括DA转换器、分压电阻对、运算放大器、N沟道增强型MOS管、被控光源和功率电阻。本发明专利技术提供的光源精度高，工作稳定可靠；可精确测量各种弧光保护装置的光学性能，进而检验保护设备是否符合国家规范。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种弧光保护装置测试仪，属于分析及测量控制

技术介绍
电流检测方法在电力系统中应用较早，属于传统电力在线检测技术。其主要技术优点是测量准确可靠，误触发几率较低。但近些年随着我国高压、特高压电力技术的普及，这种传统的电力继电保护方式难以适应发展需求，主要因为电流检测法反应过于迟缓，在高压及特高压电力设备中，往往没来得及继电动作，被保护的电力设备（如开关柜等）已被电力击伤或损毁。因而针对高压电力设备,需要有一种更迅速可靠地检测方式，这是弧光检测法产生的背景前提。当前市面上流行的电弧光保护装置（以下简称保护装置）大都采用双判据监测方法，即电流监测和弧光监测。电流监测用以实时测量被保护对象的电流回路有无过流情况，而弧光监测则用以捕捉故障弧光。大多数保护装置生产厂家采用双判据与的方式，即两者同时出现时，才能使得保护装置上对应通道对外输出继电保护信号。弧光检测方案在国内刚起步，虽然有电力设备制造商已经设计出弧光保护装置，但与之配套的光学检测设备却是空白。这使得各个厂商之间生产的保护装置在光学特性上相差很大，产品质量参差不齐。为适应新国标《弧光保护装置技术要求》和《弧光保护装置通用技术条件》的要求，使得保护装置更可靠稳定地工作，有必要研发弧光保护装置测试仪来对保护装置光学层面进行检测。光学检测主要分为两个方面：（1）保护装置各通道动作阈值光强；（2）各通道动作反应时间。前者主要用以检测保护装置各通道实际动作阈值光强，而后者则用以检测各通道动作反应时间。通过光学检测可以判定该设备弧光检测部分是否符合相关国家及行业标准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于检测弧光保护装置的测试仪。本专利技术采取的技术方案是：一种弧光保护装置测试仪，其包括CPU，光强采集单元，数字化光强调节电路，光源切换电路，内部通讯电路，人机交互界面以及数据存储单元，所述光强采集单元包括可见光源、紫外光源、光强反馈探头和模拟信号处理电路，所述可见光源、紫外光源位于弧光保护装置的两路光学探头正前方，光强反馈探头位于两路光学探头的一侧且相互靠近，同时光强反馈探头另一端通过光纤与所述模拟信号处理电路连接，所述数字化光强调节电路包括DA转换器、分压电阻对、运算放大器、N沟道增强型MOS管、被控光源和功率电阻，DA转换器的输入端连接CPU，输出端连接分压电阻对，所述分压电阻对的中间分压端连接运算放大器的同相输入端，运算放大器的输出端连接N沟道增强型MOS管的栅极，N沟道增强型MOS管的漏极连接所述被控光源，被控光源为可见光源和紫外光源，N沟道增强型MOS管的源极分别连接功率电阻和运算放大器的反相输入端。所述CPU上连接有光源控制方向切换电路、设备外部继电信号采集单元，所述光源控制方向切换电路用以设定两种光源的启闭形式，该启闭形式包括由内部启闭或是由外部触发，所述设备外部信号采集单元用以检测外部信号，该外部信号包括是否收到被检保护装置的继电器信号。所述光强反馈探头用于捕捉内部可见光源或紫外光源的光强信息并传输至模拟信号处理电路，而主控制板依据内部算法及标定数据表反算出当前两路光学探头附近光强，主控制板上经光电转换后的电信号大小随光强的不同而不同，内部标定数据表为两个一维数组，已预先存入存储器内部，其中一个数组是光学探头附近实际光强值，另一个则是与之对应的CPU光电转换信号采样值。根据所述标定结果采用分段线性插值算法来反算实际光强值；用户通过设定人机交互界面给出光强设定值后，主控制板上的CPU会给光源一个初始光强驱动值，而后根据实测的光强值与设定值之间的差距做微调减小误差。所述CPU采用两个外部中断，第一个外部中断对应于光信号开启，此时CPU内部定时器开始计时，直至测试仪接收到另一个外部中断，即收到保护装置继电保护信号，此时定时器停止计时，并在人机交互界面上显示指定通道动作时间。所述可见光源、紫外光源和两路光学探头之间设有一个快门，当内置光强反馈探头检测到当前光信号已稳定时，主控制板会触发快门动作，其反应时间小于1mS，此种方法可以保证光学探头附近的标准光瞬时启闭。本专利技术的有益效果是：该测试仪提供的光源精度高，工作稳定可靠。适应我国电力行业弧光继电保护技术发展需求，可精确测量各种弧光保护装置的光学性能，进而检验保护设备是否符合国家规范，因此应用前景广阔。本测试仪能够测量保护装置指定通道动作时间和动作阈值光强，并可以与外部继电保护测试仪联机调试。其作为弧光保护装置配套的光学检测设备，通过对保护装置光学层面进行检测，使得保护装置更可靠稳定地工作。附图说明图1是本专利技术的光学结构图。图2是数字化光强调节电路连接图。图3是光强闭环控制策略图。图中：1-两路光学探头，2-快门，3-光强反馈探头，4-可见光源，5-紫外光源，6-安装机架，7-运算放大器，8-供电电源，9-N沟道增强型MOS管，10-功率电阻，11-分压电阻对。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1至图3所示，一种弧光保护装置测试仪，其包括CPU控制单元，光强采集单元，数字化光强调节电路，光源切换电路，内部通讯电路、人机交互界面以及数据存储单元，所述光强采集单元包括可见光源4、紫外光源5、光强反馈探头3和模拟信号处理电路，可见光源4、紫外光源5位于弧光保护装置的两路光学探头1正前方，光强反馈探头3位于两路光学探头1的一侧且相互靠近，同时光强反馈探头的另外一端通过光纤与所述模拟信号处理电路连接。所述数字化光强调节电路包括DA转换器、分压电阻对11、运算放大器7、N沟道增强型MOS管9、被控光源和功率电阻10，DA转换器的输入端连接CPU，输出端连接分压电阻对11，所述分压电阻对11的中间分压端连接运算放大器7的同相输入端，运算放大器7的输出端连接N沟道增强型MOS管9的栅极，N沟道增强型MOS管9的漏极连接所述被控光源，被控光源为可见光源4和紫外光源5，N沟道增强型MOS管9的源极分别连接功率电阻10和运算放大器7的反相输入端。本专利技术中，所述光源控制方向切换电路用以设定两种光源的启闭形式，该启闭形式包括由内部启闭或是由外部触发，所述设备外部信号采集单元用以检测外部信号，该外部信号包括是否收到被检保护装置的继电器信号。所述光强反馈探头用于捕捉两路光学探头附近光强信息并传输至模拟信号处理电路，而主控制板据此反算出当前光学探头附近光强，主控制板上经光电转换后的电信号大小随光强的不同而不同，CPU可以通过标定数据表找到当前探头附近光强与光电信号之间的对应关系；光学标定结果为两个一维数组，其中一个数组是光学探头附近实际光强值，另一个则是与之对应的主控板光电转换信号采样值。根据所述标定结果采用分段线性插值算法来反算实际光强值；用户通过设定人机交互界面给出光强设定值后，主控制板上的CPU会给出一个初始光强设定值，而后根据实测的光强值与设定值之间的差距做微调减小误差。本专利技术的功能及特征如下：光学机构设计。该测试仪有可见光与紫外光两种光源供用户选择使用，每个光源可同时给保护装置两路光学通道提供标准光源。如图1所示，两个光源与两路光学探头呈“十”字交叉装安装布置，这样的结构可以保证两路光学探头获得的光源光强大小一致。光学标定方式。在测试仪内部靠近两路光学探头附近有一根光强反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弧光保护装置测试仪，其特征在于：包括CPU，光强采集单元，数字化光强调节电路，光源切换电路，内部通讯电路，人机交互界面以及数据存储单元，所述光强采集单元包括可见光源、紫外光源、光强反馈探头和模拟信号处理电路，所述可见光源、紫外光源位于弧光保护装置的两路光学探头正前方，光强反馈探头位于两路光学探头的一侧且相互靠近，同时光强反馈探头另一端通过光纤与所述模拟信号处理电路连接，所述数字化光强调节电路包括DA转换器、分压电阻对、运算放大器、N沟道增强型MOS管、被控光源和功率电阻，DA转换器的输入端连接CPU，输出端连接分压电阻对，所述分压电阻对的中间分压端连接运算放大器的同相输入端，运算放大器的输出端连接N沟道增强型MOS管的栅极，N沟道增强型MOS管的漏极连接所述被控光源，被控光源为可见光源和紫外光源，N沟道增强型MOS管的源极分别连接功率电阻和运算放大器的反相输入端。

【技术特征摘要】
1.一种弧光保护装置测试仪，其特征在于：包括CPU，光强采集单元，数字化光强调节电路，光源切换电路，内部通讯电路，人机交互界面以及数据存储单元，所述光强采集单元包括可见光源、紫外光源、光强反馈探头和模拟信号处理电路，所述可见光源、紫外光源位于弧光保护装置的两路光学探头正前方，光强反馈探头位于两路光学探头的一侧且相互靠近，同时光强反馈探头另一端通过光纤与所述模拟信号处理电路连接，所述数字化光强调节电路包括DA转换器、分压电阻对、运算放大器、N沟道增强型MOS管、被控光源和功率电阻，DA转换器的输入端连接CPU，输出端连接分压电阻对，所述分压电阻对的中间分压端连接运算放大器的同相输入端，运算放大器的输出端连接N沟道增强型MOS管的栅极，N沟道增强型MOS管的漏极连接所述被控光源，被控光源为可见光源和紫外光源，N沟道增强型MOS管的源极分别连接功率电阻和运算放大器的反相输入端。2.根据权利要求1所述的弧光保护装置测试仪，其特征在于：所述CPU上连接有光源控制方向切换电路、设备外部继电信号采集单元，所述光源控制方向切换电路用以设定两种光源的启闭形式，该启闭形式包括由内部启闭或是由外部触发，所述设备外部信号采集单元用以检测外部信号，该外部信号包括是否收到被检保护装置的继电器信号。3.根据权利要求1所述的弧光保护装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙军，戚新星，方城，耿开胜，
申请(专利权)人：南京五石金传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32