专利名称：中压电网中的真空断路器基于dsp的机械特性测试方法
技术领域：
本发明涉及中压电网测试领域，特别涉及中压电网中断路器性能测试技术领域，具体是 指一种中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法。
背景技术：
现代社会中，随着电力系统的不断完善和发展，在当前的电力系统中，断路器是电力系 统继电保护的终端设备。断路器性能的可靠性直接关系到电力系统的可靠运行，使用过程中 需经常检查、调整和維护。真空断路器以其卓越的性能和突出的优点获得迅速发展并很快在 6~35kV电压等级中成为主导产品。真空断路器的可靠性在很大程度上取决于其机械操动系 统的可靠性。制造产品出厂检验和用户检修试验，都把机械特性的测试作为重要的试验项目。
因此，真空断路器作为电力输配电系统中应用最为普遍的开关电器设备，对其进行机械 特性监测是必要的，也是提高供、配电可靠性，保障电力系统安全的必由之路。
但是，在现有技术中，没有一种非常完善的手段对断路器进行全面的机械性能测试，这 样就无法充分了解断路器的工作性能，无法完全保障整个电力系统的安全，给电力系统的运 行留下了 一定的安全隐患，给人们的工作和生活也带来了很大的障碍。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够对真空断路器的机械特性 进行完整测试、使用过程简单快捷、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的中压电网中的 真空断路器基于DSP的机械特性测试方法。
为了实现上述的目的，本发明的中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法 如下
该中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，其主要特点是，所述的方法 包括以下步骤
(1 )系统进行初始化操作； (2 )系统进行测试参数设置；(3 )系统判断是否能够开始测试；
(4 )如果是，则进行真空断路器机械特性测试处理；
(5 )系统判断是否需要将测试结果传输至外部通信模块；
(6) 如果是，则将传输结果传输至外部通信;f莫块；
(7) 如果否，则返回上述步骤(2)。
该中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法中的真空断路器机械特性测试 处理，包括以下步骤
(11) 系统检测断路器的分合闸线圏触发信号；
(12) 系统启动定时器；
(13) 系统持续扫描断口状态；
(14 )根据断口状态进行相应的记录断口状态的操作； (15)系统判断检测操作是否完成； U6)如果完成，则将测试结果返回； (17)如果未完成，则返回上述步骤U3)。
该中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法中的记录断口状态的操作，包 括以下步骤
(21) 系统判断断口状态是否有变化；
(22) 如果有变化，则记录断口号、断口状态和时间信息；
(23) 如果没有变化，则返回上述步骤(13)。
该中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法中的外部通信模块为USB通 信模块。
采用了该发明的中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，由于其能够很 好地测量真空断路器对应的扭4成特性参数，并能计算和显示相应时间的动触头运动速度和行 程以及相应行程动触头运动的速度和时间，从而保证了能够对真空断路器进行全面的机械特 性测试，而且整个测试过程的抗干扰性能较好，系统的稳定性和测量精度较高，同时使用过 程简单快捷，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
图1为本发明的中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。 请参阅图l所示，该中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，其主要特 点是，所述的方法包括以下步骤 (1 )系统进行初始化操作；
(2) 系统进行测试参数设置；
(3) 系统判断是否能够开始测试；
(4) 如果是，则进行真空断路器机械特性测试处理，包括以下步骤
(a) 系统检测断路器的分合闸线圈触发信号；
(b) 系统启动定时器；
(c) 系统持续扫描断口状态；
(d) 根据断口状态进行相应的记录断口状态的操作，包括以下步骤
(i) 系统判断断口状态是否有变化；
(ii) 如果有变化，则记录断口号、断口状态和时间信息；
(iii) 如果没有变化，则返回上述步骤(c); (e )系统判断检测操作是否完成；
(f) 如果完成，则将测试结果返回；
(g) 如果未完成，则返回上述步骤(c);
(5) 系统判断是否需要将测试结果传输至外部通信模块，该外部通信模块为USB通信
模块；
(6) 如果是，则将传输结果传输至外部通信模块；
(7) 如果否，则返回上迷步骤(2)。
在实际使用当中，作为本发明的系统总体设计，真空断路器的机械特性参数主要指机械 操动装置带动的动、静触头分合闸过程中的一些性能指标，主要有行程、接触行程、分合闸 速度、分合闸平均速度、分合闸时间、三相分闸同期性、合闸触头平均速度、合闸触头弹跳 时间、动静触头累计允许磨损厚度等。
真空断路器机械特性测试系统总体结构中，下位机是以数字信号处理器 (Digi-talSignalProcessor， DSP)为核心的断路器机械特性测试仪，上位机为PC机。整个测 试系统的硬件主要由各传感器、信号采集调理电路、DSP和PC机组成；系统以DSP最小系 统为核心，外围扩展了检测、分合闸控制电路和通信电路。
下位机实现断路器机械特性的开关量信号和模拟量的采集、处理，通过串行口传送给上位机；上位机实现对测试仪的相关参数设置及修改，并发送测试的控制和触发信息，接收下 位机发送的测试数据和反馈信息；显示部分由PC机通过采用虚拟仪器技术来实现。 下面是硬件系统设计
1、 DSP最小工作系统
DSP最小工作系统是整个测控单元的核心部分，由CPU ( TMS320LF2407 ), RAM (CY7C1021V33 )、电源模块TPS73HD318和8MHz晶振组成，其主要功能为依据一定的算 法和逻辑判断对采集到的数据进行实时分析处理，并才艮据处理结果完成相应的控制功能。
2、 主要传感器的选择
针对真空断路器机械特性的检测，需要测量的参量有6个，即动触头的行程-时间曲线、 分闸和合闸线圈电流，分闸和合闸线圈电压，三相端口开关量，线圈触发信号。
测量动触头的行程-时间曲线最直接的方法是在动触头下或触头的绝缘拉杆下安装直线 位移传感器，但是对于40.5kV及以下电压等级的高压设备。其结构非常紧凑.在动触头和绝 缘拉杆附近可用来安装传感器的空间非常有限而且传感器如装在动触头处还存在高电位隔离 问题，考虑到断路器的动触头在分合闸过程中的运动行程规律与主轴连动杆运动行程规律之 间有着固定的联系，因而可通过在主轴上安装角位移传感器测量断路器主轴的分合闸角位移 -时间曲线，间接得到动触头的直线位移-时间曲线，本设计选用的角位移传感器型号为 WDD35D-4,输出平滑性< 0.1 % 。直线位移传感器为13FLP50A导电塑料直线位移传感器， 预期寿命达上百万次，独立线性为±2.0% ~3.0%,分辨率为无穷小，传感器直接安装于断路 器本体上。
线圈电压的测量采用的是VSM500D霍尔磁平衡式电压传感器，响应时间〈40ps,线性 度<0.4%，测量精度可达0.5%,传感器的输入端通过引线直接连接于线圏两端；对分合闸 线圏的测量电流采用的是CSM200LT霍尔磁平衡式电流传感器，响应时间〈lps,线性度< 0.2% ，传感器安装于断路器操动机构的分合闸操作回路中。断路器断口状态的检测采用在断 口两端加直流电压，并在电路中串一限流电阻来实现。
断口状态的输出信号经信号调理并经光电隔离后输入至DSP的1/0模块，各传感器的输 出信号经信号调理电路转换成0-4.096V电压信号输入至A/D模块；分合闸控制电路由该 DSP的数模输出口经光耦隔离驱动继电器来控制断路器的动作。
当发出合闸命令时，DSP的10PC7输出高电平，光电耦合导通，合闸继电器的线圈带电， 继电器常开节点闭合，高压真空配电装置的电动机旋转，机构进行合间运动。同理，当发出 分闸命令时，输出高电平，光电耦合导通，分闸继电器的线圏带电，常开触点闭合，机构进行分闸运动。
3、模数转换
在微机保护电路和模拟量遥测信息采集电路中选择ADC芯片主要考虑分辨率、转换误 差、转换时间3项技术指标(1 )分辨率。分辨率是指ADC对输入信号的分辨能力，用输出 二进制(或十进制)数的位数表示。当最大输入电压一定时，输出位数越多，则分辨率越高。 (2 )转换误差。转换误差表示ADC实际输出的数字量和理论上应输出的数字量间的差 别。常用输出最低有效位的倍数表示。
(3 )转换时间。转换时间是指ADC从控制信号到来，到输出端得到稳定的数字信号所 需的时间。转换时间越短，ADC的转换速度越高。
由于对其精度和速度要求不是太高，这里用MAX1034A/D转换器进行转换。MAX1034 是多量程、低功耗、14位逐次逼近型ADC,采用+5V单电源供电，转换速率高达115KSPS。 独立的数字电源允许通过SPI兼容的串行口与2.7 ~ 5.25V系统连接。完全关断模式可将电源 电流降至1.3mA (典型值)。MAX1034提供8路(单端)或路(真差分)模拟输入通道 每 个模拟输入通道都可通过软件独立编程设置为7种单端输入范围和3种差分输入范围。ADC 与DSP的接口电^各
对于PC机与DSP的串行通信过程如下
本测试仪中采用了串行通信进行数据传送。通信接口釆用USB串行通信
USB协议的实现基于网络的思想，是一种共享式的总线，在总线上数据以包(Packet) 的形式发送。USB的数据传送有4种模式块传输、中断传输、同步传输和控制传输。当需 要快速传输大批量的准确数据时， 一般采用块传输模式；当传输实时性较强的数据时，采用 中断传输模式。传输由事务组成，事务由包组成，包又由域组成。
由于本系统选用高性能的DSP处理器作为核心，对数据传输的实时性和传输速度有较高 的要求，故选用ISP-1581接口芯片。
ISP.1581与系统微控制器/微处理器的通信是通过一个高速的通用并行接口来实现的，ISP -1581内置了多种结构的DMA模块。此外，其内部还集成了许多特性，包括SoftConnectTM、 低频晶体振荡器和集成的终止寄存器。由TMS320LF2407和ISP.1581构成的USB2.0接口电 路。
在本发明的方法中，DSP主程序设计如下
本测试系统DSP主要任务是采集数据，其流程图请参阅图1所示。断口状态的测量采用 循环扫描的方式，当检测到有断口的状态发生改变时，记录下该断口的断口号，时间及变化后的状态。
采用了上述的中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，由于其能够很好 地测量真空断路器对应的机械特性参数，并能计算和显示相应时间的动触头运动速度和行程 以及相应行程动触头运动的速度和时间，从而保证了能够对真空断路器进行全面的机械特性 测试，而且整个测试过程的抗干扰性能较好，系统的稳定性和测量精度较高，同时使用过程 简单快捷，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种 修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限 制性的。
权利要求
1、一种中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤(1)系统进行初始化操作；(2)系统进行测试参数设置；(3)系统判断是否能够开始测试；(4)如果是，则进行真空断路器机械特性测试处理；(5)系统判断是否需要将测试结果传输至外部通信模块；(6)如果是，则将传输结果传输至外部通信模块；(7)如果否，则返回上述步骤(2)。
2、 根据权利要求1所述的中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，其 特征在于，所述的真空断路器机械特性测试处理，包括以下步骤(11 )系统检测断路器的分合闸线圈触发信号；(12) 系统启动定时器；(13) 系统持续扫描断口状态；(14) 根据断口状态进行相应的记录断口状态的操作；(15) 系统判断检测操作是否完成； U6)如果完成，则将测试结果返回； (17)如果未完成，则返回上述步骤(13)。
3、 根据权利要求2所述的中压电网中的真空断路器基亍DSP的机械特性测试方法，其 特征在于，所述的记录断口状态的操作，包括以下步骤(21 )系统判断断口状态是否有变化；(22) 如果有变化，则记录断口号、断口状态和时间信息；(23) 如果没有变化，则返回上述步骤(13)。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性 测试方法，其特征在于，所述的外部通信模块为USB通信才莫块。
全文摘要
本发明涉及一种中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，包括系统进行初始化操作、进行测试参数设置、判断是否能够开始测试、进行真空断路器机械特性测试处理、判断是否需要将测试结果传输至外部通信模块、如果是则将传输结果传输至外部通信模块。采用该种中压电网中的真空断路器基于DSP的机械特性测试方法，由于其能够很好地测量真空断路器对应的机械特性参数，并能计算和显示相应时间的动触头运动速度和行程以及相应行程动触头运动的速度和时间，从而保证了能够对真空断路器进行全面的机械特性测试，而且整个测试过程的抗干扰性能较好，系统的稳定性和测量精度较高，同时使用过程简单快捷，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
文档编号G01M99/00GK101441248SQ200810207630
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者煜 凌, 刘永辉, 王道宏, 芦定军 申请人:上海德力西集团有限公司