瞬动保护测试仪及其运行方法
【专利摘要】本发明瞬动保护测试仪及其运行方法，涉及用于限制过电流或过电压而不切断电路的紧急保护电路装置，该测试仪由控制部分和执行部分构成，其中，控制部分包括由单片机、电压互感器、电流互感器、二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路、电压提升电路、按键、LCD显示器和芯片74LS04电路构成；执行部分包括MOC3021光耦构成的驱动电路和双向可控硅；能直接自动检测电力系统电压的频率以及电力系统的功率因数角，实现对系统的选相分合闸，在电力系统合闸之后，实时地检测通过电器产品电流的大小以及电流通过电器产品的时间，并通过人机交互界面进行显示，同时具有后备保护的功能，即定时分闸的功能。
【专利说明】瞬动保护测试仪及其运行方法
【技术领域】
[0001]本发明的技术方案涉及用于限制过电流或过电压而不切断电路的紧急保护电路装置，具体地说是瞬动保护测试仪及其运行方法。
【背景技术】
[0002]电力系统中开关设备的操作会产生可能危及电力设备正常运行的电磁暂态现象，例如过电压和过电流等，其严重程度常与开关分合闸时电压或电流的相角有关。因此早在70年代，人们就开始研究选相分合闸技术，即如何通过控制分合闸相角以减小乃至消除这种现象。CN201789337U公开了一种选相分合闸控制装置，包括CPU模块、交流模拟量输入插件、开关量变送器信号输入插件、电源模块和开关量输出插件，该实用新型技术存在的缺陷是，电流采样精度差，抗干扰能力差。另外，现有技术的瞬动保护测试试验中存在操作不灵活、测量精度低、人机交互功能差的缺点。另外对现有的选相分合闸技术的争论也一直持续到今，争论的焦点是其在经济和技术的可行性及产品的可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供瞬动保护测试仪及其运行方法，以单片机为核心构成控制部分，能直接自动检测电力系统电压的频率以及电力系统的功率因数角，实现对系统的选相分合闸，在电力系统合闸之后，实时地检测通过电器产品电流的大小以及电流通过电器产品的时间，并通过人机交互界面进行显示，同时具有后备保护的功能，即定时分闸的功能。
[0004]本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:瞬动保护测试仪，由控制部分和执行部分构成，其中，控制部分包括由单片机、电压互感器、电流互感器、二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路、电压提升电路、按键、LCD显示器和芯片74LS04电路构成；执行部分包括M0C3021光耦构成的驱动电路和双向可控硅；上述部件的连接方式是，由单片机分别与电压提升电路和芯片74LS04电路相连接，芯片74LS04电路再与同频矩形波转换电路相连，电压提升电路和同频矩形波转换电路分别与两路二阶带通滤波电路相连接，加之两路二阶带通滤波电路又分别与电压互感器和电流互感器相连接，由此形成电压、电流和频率采集电路，由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，由单片机与IXD显示器和按键相连形成人机交互模块。
[0005]上述瞬动保护测试仪，所用电压互感器用IC法获得采样电压，所用电流互感器用IC法获得米样电流。
[0006]上述瞬动保护测试仪，所述单片机中存有操作软件，其总体流程是:
[0007]
开始一初始化一频率检测并显示各个参数一检测频率是否正常？ I报警并显示故障原因一返回主程序；i检测按键是否按下？i返回主程序；键I按下:设定参数一返回主程序；键2按下:相角检测一返回主程序；键3按下:选相合闸一返回主程序。
[0008]上述瞬动保护测试仪，所述单片机中存有操作软件，其选相分合闸子程序的流程是:
开始一初始化一检测电流过零点一延时T1—合丨同一定时时间T>T2?否 > 检测电流幅值及计时通电时间T3—返回时间T>T2?; ^分闸并显示测量值一返回。
[0009]上述瞬动保护测试仪，所述单片机中存有操作软件，其测量功率因数角的子程序流程是:开始一初始化一检测电压过零点一开定时器O —检测电流过零点一关定时器O —读取定时器定时时间一显示相角一返回。
[0010]上述瞬动保护测试仪，所述控制部分中的单片机及各个电路的供电电源通过220V交流电整流得到，实现±5V供电，功率可达5W。
[0011]上述瞬动保护测试仪，其中所涉及的零部件均是本【技术领域】的技术人员所熟知并可以商购获得的，所涉及的元器件和电路的连接方法是本【技术领域】的技术人员所熟知的。
[0012] 上述瞬动保护测试仪的运行方法，其实现瞬动保护的过程是:电压互感器和电流互感器将分别检测到的电力系统的电压信号和电流信号经二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路以及芯片74LS04电路输入到单片机信号捕捉端口，通过捕捉电压信号和电流信号的零点时间差测量出电力系统的频率及功率因数角，将测得的数据保存到单片机EEPROM中并通过液晶屏显示；单片机在执行分合闸之前会设定功率因数角和通电时间的大小，并且在掉电复位后数据不会丢失；由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，通过按键指令执行合闸指令，合闸过程包括:检测电压信号零点，延时一个功率因数角的时间合闸，合闸之后通过单片机中10位精度的A/D转换实时地检测电流信号，直到断路器断开或者达到设定的通电时间值，最后分闸并计算出电流的峰值、有效值以及断路器的通电时间，将测量值显示在液晶屏上；用户通过控制部分上的按键来完成功率因数角的测定和设定功率因数角、通电时间的大小以及电源频率的阈值；单片机将实时监测是否有按键即时按下，若有，则根据即时按下的按键指令进行参数设定或功能执行；若没有按键即时按下，单片机则循环检测电压频率；单片机将当前时刻的系统电源的频率值与上述的预先设定的频率值相比较，若当前时刻的系统电源的频率值超出了设定值的范围，即电源出现异常，单片机发出电源故障警告，提醒操作人员。
[0013]本发明的有益效果是:与现有技术相比本发明的突出的实质性特点是:
[0014](I)本发明的瞬动保护测试仪与CN201789337U公开的一种选相分合闸控制装置有实质性的区别:①CN201789337U公开的选相分合闸控制装置只具有选相控制功能，而本发明的瞬动保护测试仪除具有选相控制功能外，主要是实现对瞬动试验电流以及动作时间的检测，可以对合闸相角、关断时间等参数进行设定；@CN201789337U公开的选相分合闸控制装置的微处理器为CPU模块，本发明的瞬动保护测试仪的微处理器为PIC16系列单片机，本发明的瞬动保护测试仪以此单片机为核心构成控制部分，能直接自动检测电力系统电压的频率以及电力系统的功率因数角，实现对电力系统的选相分合闸在电路设计上两者也完全不同，CN201789337U没有滤波电路，抗干扰能力较差，本发明中二阶带通滤波电路能起到很好的抗干扰作用。CN201789337U的电流采样精度差，本发明中单片机的10位精度A/d转换实时地检测电流信号，极大地提高了电流的精度。本发明的瞬动保护测试仪中所用的带通滤波电路为二阶带通滤波电路，对直流信号、20Hz以下的交流信号和150Hz以上的交流信号有很好的抑制作用；所用同频矩形波转换电路的矩形波的陡度在10μ s以内，使得采集的频率和相角的误差降低到100μ s以下。
[0015](2)本发明的瞬动保护测试仪中所用电压互感器和电流互感器用IC法分别获得采样电压信号和电流信号。
[0016](3)本发明瞬动保护测试仪及其运行方法具有电力系统故障报警和防止系统“跑飞”的软件复位功能。
[0017]本发明的有益效果，与现有技术相比本发明的显著进步如下:
[0018](I)本发明瞬动保护测试仪及其运行方法，既检测出了电力系统的频率和功率因数角，还可以削弱甚至消除暂态电磁的影响，对电器产品的动作时间和通电电流进行实时检测。
[0019](2)本发明瞬动保护测试仪以单片机为核心，IXD带背光中文显示，轻触按键操作，通过控制部分上的按键用户可以对以下参数控制:功率因数角、通电时间和频率阈值进行设定，并直接从液晶屏上可看到设定结果，方便人们对系统的监控。
[0020](3)本发明瞬动保护测试仪及其运行方法以单片机为核心构成控制部分，能直接自动检测系统电压的频率以及电力系统精确的功率因数角，能实现对系统的选相分合闸。在电力系统合闸之后，实时地检测通过电器产品的电流大小以及电流通过电器产品的时间，并通过人机交互界面进行显示。控制部分做到后备保护的功能，即定时分闸的功能。软件功能实现了对功率因数角和通电时间的自由设定。从而克服了现有技术的瞬动试验中操作不灵活，测量精度低，人机交互功能差的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0022]图1是本发明瞬动保护测试仪组成框图。
[0023]图2是本发明瞬动保护测试仪运行方法过程示意图。
[0024]图3是本发明瞬动保护测试仪的二阶带通滤波电路构成原理图。
[0025]图4是本发明瞬动保护测试仪的同频矩形波转换电路构成原理图。
[0026]图5是本发明瞬动保护测试仪的电压提升电路构成原理图。
[0027]图6是本发明瞬动保护测试仪的控制部分中的单片机及各个电路的供电电源电路原理图。
[0028]图7是本发明瞬动保护测试仪的M0C3021光耦构成的驱动电路的构成原理图。
[0029]图8是本发明瞬动保护测试仪的单片机中存有的操作软件的总体流程图。
[0030]图9是本发明瞬动保护测试仪的单片机中存有的操作软件中的选相分合闸子程序的流程图。
[0031]图10是本发明瞬动保护测试仪的单片机中存有的操作软件中的检测电力系统功率因数角子程序的流程图。
【具体实施方式】[0032]图1所示实施例表明，本发明的瞬动保护测试仪由控制部分和执行部分构成，其中，控制部分包括由单片机、电压互感器、电流互感器、带通滤波电路、同频矩形波转换电路、电压提升电路、按键、IXD显示器和芯片74LS04电路构成；执行部分包括M0C3021光耦构成的驱动电路和双向可控硅；如图中的箭头所示，由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关。
[0033]图2所示实施例表明，本发明瞬动保护测试仪运行方法过程是:电压信号经过电压互感器、二阶带通滤波电路和电压提升电路至单片机，电流信号依次经过电流互感器、二阶带通滤波电路和电压提升电路至单片机，二阶带通滤波电路又分别依次连接同频矩形波转换电路和芯片74LS04电路至单片机，交流220V依次经过桥式整流、滤波电路和LM317和LM337电源集成电路至单片机，单片机连接M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅，单片机又分别与液晶屏和按键连接；电压信号和电流信号分别经过电压互感器和电流互感器、二阶带通滤波电路和电压提升电路至单片机，二阶带通滤波电路又分别依次连接同频矩形波转换电路和芯片74LS04电路至单片机，由此测出频率与功率因数角，在液晶屏上进行显示；用按键对功率因数角以及通电时间进行修改，液晶屏能够实时显示，然后发出合闸命令以控制执行电路，在经过一定的功率因数角的时间，由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，通过按键指令执行合闸指令，直到断路器断开或者达到所设定的时间断开。
[0034]图3所示实施例表明，本发明瞬动保护测试仪的二阶带通滤波电路的构成是，带通滤波电路的设计使本发明瞬动保护测试仪具有带通滤波功能。该带通滤波电路采用CA3140高精度运算放大器，在运放供电电源旁加去耦和退阻电容来阻值电路的能量反馈。为了使得频带在IOHz到150Hz之间，要求C103、C104的电容值足够精确，误差要小。
[0035]图4所示实施例显示了本发明瞬动保护测试仪的同频矩形波转换电路构成。该电路的作用在于:本发明瞬动保护测试仪为了便于测量频率和相角，需要将交流电信号转化作矩形波，通过单片机的CCP模块的捕捉功能实现频率和相角的检测。本电路的运算放大器使用0P275GP，转换精度高，反应时间短，使得输出的矩形波陡度窄，误差小。后面串联两个反向器保证了矩形波没有毛刺和干扰。
[0036]图5所示实施例显示了本发明瞬动保护测试仪的本发明瞬动保护测试仪的电压提升电路的构成。该电路的作用在于:本发明瞬动保护测试仪为了测量流过电器产品的电流大小，在经过电流互感器、带通滤波电路之后还需要将电压信号进行提升，使得输入到单片机中的模拟信号在0-5V范围之内，为了留出一定的富余量，该电压抬升电路的电压平均值在2.5V左右。
[0037]图6所示实施例表明，本发明瞬动保护测试仪的控制部分中的单片机及各个电路的供电电源直接通过交流电整流得到。交流电源通过整流桥、滤波电容、电源集成电路LM317T和LM337T输出±5V，功率到达5W以上。LM317T芯片和LM337T芯片组合使用可以得到稳定可调的正负电压，稳定性能好、噪声低和纹波抑制比高。与其他开关电源相比，本电源成本低、体积小和功率大，适合于本发明瞬动保护测试仪的控制部分的供电。供电电源的输出端装有两个发光二极管，根据发光二极管的亮度可以提示操作人员供电电源的正常与否。
[0038]图7所示实施例显示了本发明瞬动保护测试仪的M0C3021光耦构成的驱动电路的构成。该电路的作用在于:本发明瞬动保护测试仪通过驱动KS双向可控硅实现系统的分合闸，本电路是驱动双向可控硅的驱动电路，使用的主要芯片为M0C3021光电双向可控硅驱动器。它可用直流低电压和小电流来控制交流高电压和大电流。用该器件触发晶闸管，具有结构简单、成本低和触发可靠的优点。
[0039]图8所示实施例表明，本发明瞬动保护测试仪的单片机中存有的操作软件的总体流程是:
开始一初始化一频率检测并显示各个参数一检测频率是否正常？ 报警并显示故障原因一返回主程序；检测按键是否按下？ i返回主程序；i键I按下:设定
参数一返回主程序；键2按下:相角检测一返回主程序；键3按下:选相合闸一返回主程
[0040]图9所示实施例表明，本发明瞬动保护测试仪的单片机中存有的操作软件中的选相分合闸子程序的流程的流程是:开始一初始化一检测电流过零点一延时T1—合闸一定时τ2—
时间T>T2? ^检测电流幅值及计时通电时间T3—返回时间T>T2?; ^分闸并显示测量值一返回。
[0041]图10所示实施例表明，本发明瞬动保护测试仪的单片机中存有的操作软件中的检测电力系统功率因数角子程序的流程是:开始一初始化一检测电压过零点一开定时器
O—检测电流过零点一关定时器O —读取定时器定时时间一显不相角一返回。
[0042]实施例1
[0043]本实施例的瞬动保护测试仪，由控制部分和执行部分构成，其中，控制部分包括由单片机、电压互感器、电流互感器、二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路、电压提升电路、按键、IXD显示器和芯片74LS04电路构成；执行部分包括M0C3021光耦构成的驱动电路和双向可控硅；上述部件的连接方式是，由单片机分别与电压提升电路和芯片74LS04电路相连接，芯片74LS04电路再与同频矩形波转换电路相连，电压提升电路和同频矩形波转换电路分别与二阶带通滤波电路相连接，加之二阶带通滤波电路又分别与电压互感器和电流互感器相连接，由此形成电压、电流和频率采集电路，由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，由单片机与LCD显示器和按键相连形成人机交互模块。其中，所用电压互感器用IC法获得采样电压，所用电流互感器用IC法获得采样电流；所用二阶带通滤波电路的构成如图3所示；同频矩形波转换电路的构成如图4所示；电压提升电路的构成如图5所示；M0C3021光耦构成的驱动电路的构成如图7所示；控制部分中的单片机及各个电路的供电电源电路的构成如图6所示；存入单片机的操作软件具有图
8、图9和图10所示的操作软件流程；所用IXD显示器的型号为0CMJ48C-3，是一种带有字库的液晶显示器。该瞬动保护测试仪用外接电源为其中的单片机和其他电路供电提供所需要的电力。
[0044] 本实施例的瞬动保护测试仪的运行方法，其实现瞬动保护的过程是:电压互感器和电流互感器将分别检测到的电力系统的电压信号和电流信号经二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路以及芯片74LS04电路输入到单片机信号捕捉端口，通过捕捉电压信号和电流信号的零点时间差测量出电力系统的频率及功率因数角，将测得的数据保存到单片机EEPROM中并通过液晶屏显示；单片机在执行分合闸之前会设定功率因数角和通电时间的大小，并且在掉电复位后数据不会丢失；由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，通过按键指令执行合闸指令，合闸过程包括:检测电压信号零点，延时一个功率因数角的时间合闸，合闸之后通过单片机中10位精度的A/D转换实时地检测电流信号，直到断路器断开或者达到设定的通电时间值，最后分闸并计算出电流的峰值、有效值以及断路器的通电时间，将测量值显示在液晶屏上；用户通过控制部分上的按键来完成功率因数角的设定；单片机将实时监测，确定有按键即时按下，根据即时按下的按键指令进行功能执行；单片机将当前时刻的系统电源的频率值与上述的预先设定的频率值相比较，确定当前时刻的系统电源的频率值没有超出设定值的范围，即电源无异常。
[0045]上述瞬动保护测试仪的运行方法中，更加具体部分的工作方式如下:
[0046]电压互感器将检测到的电力系统电压通过二阶带通滤波电路之后经过电压提升电路后输入到单片机模拟输入端口 RA0，经过同频矩形波转换电路后输入到单片机端口CCPl0电流互感器将检测到的电力系统电流通过二阶带通滤波电路之后经过电压抬升电路后输入到单片机模拟输入端口 RA1，经过同频矩形波转换电路后输入到单片机端口 CCP2。
[0047]单片机对输入的电压信号做如下处理:(I)单片机利用其A/D转换模块采用等时间间隔采集模拟电压信号，进行A/D转换得到若干序列的离散采样值，然后应用均方根算法从这些序列的采样值来获得等效于输入电压信号的有效值；(2)利用单片机CCP模块的捕捉功能，通过中断的方法实时检测电压的过零点测量系统的电压频率，与检测到的电流过零点配合完成功率因数角的测量。
[0048]单片机对输入的电流信号做如下处理:(I)单片机利用其A/D转换模块采用等时间间隔采集模拟电流信号，实时比较电流采集数字量并保存最大值，直到电器产品断开或者分闸。(2)利用单片机CCP模块的捕捉功能，通过中断的方法实时检测电流的过零点，与检测到的电压过零点配合完成功率因数角的测量。
[0049]本实施例的瞬动保护测试仪运行过程中实现的功能有:参数设定、频率及功率因数角检测和选相分合闸。
[0050]参数设定功能的实现是:通过四个按键分别设定功率因数角、通电时间以及频率阈值并且保存到单片机EEPROM中。
[0051]频率和功率因数角检测的实现是:初始化CCPl并开中断，当电压矩形波的第一个上升沿到来之后，开定时器O并使能中断，定时器O每产生一次中断标志位自动加1，当电压矩形波第六个上升沿到来之后，读取TMRlH =TMRlL的值，并加上定时器O定时周期乘以标志位的值，通过测量五个周期求平均值得到准确的电压频率；初始化CCP1、CCP2并开中断，当电压矩形波的第一个上升沿到来之后，开定时器O并使能中断，定时器O每产生一次中断标志位自动加1，当电流矩形波第一个上升沿到来之后，读取TMRlH =TMRlL的值，并加上定时器O定时周期乘以标志位的值，得到功率因数角值。
[0052]选相分合闸的实现是:将保存在单片机EEPROM中的功率因数角转换成时间T1，初始化CCPl并开中断，当电压矩形波的第一个上升沿到来之后，开定时器O设定定时时间T1,定时时间T1到合闸，关定时器O ;合闸之后再次开定时器O并设定定时时间T2，然后检测出现电流的开始时间，开定时器I并初始化AD转换模块，实时检测电流值和电流的截至时间，最后记录下流过电器的电流峰值和通电时间T3 ;定时时间T2到分闸，如果T3=T2在液晶屏上显示电器产品故障无动作，如果τ3〈τ2在液晶屏上显示流过电器的电流峰值、有效值以及通电时间T3。
[0053]实施例2
[0054]本实施例所用瞬动保护测试仪同实施例1。
[0055]本实施例的瞬动保护测试仪的运行方法，其实现瞬动保护的过程是:电压互感器和电流互感器将分别检测到的电力系统的电压信号和电流信号经二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路以及芯片74LS04电路输入到单片机信号捕捉端口，通过捕捉电压信号和电流信号的零点时间差测量出电力系统的频率及功率因数角，将测得的数据保存到单片机EEPROM中并通过液晶屏显示；单片机在执行分合闸之前会设定功率因数角和通电时间的大小，并且在掉电复位后数据不会丢失；由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，通过按键指令执行合闸指令，合闸过程包括:检测电压信号零点，延时一个功率因数角的时间合闸，合闸之后通过单片机中10位精度的A/D转换实时地检测电流信号，直到断路器断开或者达到设定的通电时间值，最后分闸并计算出电流的峰值、有效值以及断路器的通电时间，将测量值显示在液晶屏上；用户通过控制部分上的按键来完成功率因数角的测定；单片机将实时监测确定没有按键即时按下，单片机则循环检测电压频率；单片机将当前时刻的系统电源的频率值与上述的预先设定的频率值相比较，确定当前时刻的系统电源的频率值超出了设定值的范围，即电源出现异常，单片机发出电源故障警告，提醒操作人员。
[0056]其他同实施例1。
[0057]实施例3
[0058]本实施例所用瞬动保护测试仪同实施例1。
[0059]本实施例所用瞬动保护测试仪的运行方法，其实现瞬动保护的过程是:电压互感器和电流互感器将分别检测到的电力系统的电压信号和电流信号经二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路以及芯片74LS04电路输入到单片机信号捕捉端口，通过捕捉电压信号和电流信号的零点时间差测量出电力系统的频率及功率因数角，将测得的数据保存到单片机EEPROM中并通过液晶屏显示；单片机在执行分合闸之前会设定功率因数角和通电时间的大小，并且在掉电复位后数据不会丢失；由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，通过按键指令执行合闸指令，合闸过程包括:检测电压信号零点，延时一个功率因数角的时间合闸，合闸之后通过单片机中10位精度的A/D转换实时地检测电流信号，直到断路器断开或者达到设定的通电时间值，最后分闸并计算出电流的峰值、有效值以及断路器的通电时间，将测量值显示在液晶屏上；用户通过控制部分上的按键来完成设定功率因数角、通电时间的大小以及电源频率的阈值；单片机将实时监测确定没有按键即时按下，单片机则循环检测电压频率；单片机将当前时刻的系统电源的频率值与上述的预先设定的频率值相比较，确定当前时刻的系统电源的频率值超出了设定值的范围，即电源出现异常，单片机发出电源故障警告，提醒操作人员。
[0060]其他同实施例1。
[0061]实施例4
[0062]本实施例所用瞬动保护测试仪同实施例1。
[0063]本实施例所用瞬动保护测试仪的运行方法，其实现瞬动保护的过程是:电压互感器和电流互感器将分别检测到的电力系统的电压信号和电流信号经二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路以及芯片74LS04电路输入到单片机信号捕捉端口，通过捕捉电压信号和电流信号的零点时间差测量出电力系统的频率及功率因数角，将测得的数据保存到单片机EEPROM中并通过液晶屏显示；单片机在执行分合闸之前会设定功率因数角和通电时间的大小，并且在掉电复位后数据不会丢失；由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，通过按键指令执行合闸指令，合闸过程包括:检测电压信号零点，延时一个功率因数角的时间合闸，合闸之后通过单片机中10位精度的A/D转换实时地检测电流信号，直到断路器断开或者达到设定的通电时间值，最后分闸并计算出电流的峰值、有效值以及断路器的通电时间，将测量值显示在液晶屏上；用户通过控制部分上的按键来完成设定功率因数角、通电时间的大小以及电源频率的阈值；单片机将实时监测，确定有按键即时按下，根据即时按下的按键指令进行参数设定；单片机将当前时刻的系统电源的频率值与上述的预先设定的频率值相比较，确定当前时刻的系统电源的频率值没有超出设定值的范围，即电源无异常。
[0064]其他同实施例1。
[0065]上述所有实施例中，其中所涉及的零部件均是本【技术领域】的技术人员所熟知并可以商购获得的，所涉及的元器件和电路的连接方法是本【技术领域】的技术人员所熟知的，所用断路器是具有过电流脱扣器的断路器。
【权利要求】
1.瞬动保护测试仪，其特征在于:由控制部分和执行部分构成，其中，控制部分包括由单片机、电压互感器、电流互感器、二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路、电压提升电路、按键、IXD显示器和芯片74LS04电路构成；执行部分包括M0C3021光耦构成的驱动电路和双向可控硅；上述部件的连接方式是，由单片机分别与电压提升电路和芯片74LS04电路相连接，芯片74LS04电路再与同频矩形波转换电路相连，电压提升电路和同频矩形波转换电路分别与两路二阶带通滤波电路相连接，加之两路二阶带通滤波电路又分别与电压互感器和电流互感器相连接，由此形成电压、电流和频率采集电路，由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，由单片机与LCD显示器和按键相连形成人机交互模块。
2.根据权利要求1所述瞬动保护测试仪，其特征在于:所用电压互感器用IC法获得采样电压，所用电流互感器用IC法获得采样电流。
3.根据权利要求1所述瞬动保护测试仪，其特征在于:上述瞬动保护测试仪，所述单片机中存有操作软件，其总体流程是: 开始一初始化一频率检测并显示各个参数一检测频率是否正常？ 报警并显示故障原因一返回主程序；i检测按键是否按下？i返回主程序;键I按下:设定 参数一返回主程序；键2按下:相角检测一返回主程序；键3按下:选相合闸一返回主程序。
4.根据权利要求1所述瞬动保护测试仪，其特征在于:所述单片机中存有操作软件，其选相分合闸子程序的流程是:开始一初始化一检测电流过零点一延时T1—合闸一定时T2—时间TXIV? 检测电流幅值及计时通电时间T3—返回时间T>T2?; 分闸并显示测量值一返回。
5.根据权利要求1所述瞬动保护测试仪，其特征在于:所述单片机中存有操作软件，其测量功率因数角子程序的流程是:开始一初始化一检测电压过零点一开定时器O —检测电流过零点一关定时器O —读取定时器定时时间一显示相角一返回。
6.根据权利要求1所述瞬动保护测试仪，其特征在于:所述控制部分中的单片机及各个电路的供电电源通过220V交流电整流得到，实现±5V供电，功率可达5W。
7.权利要求1所述瞬动保护测试仪的运行方法，其特征在于:其实现瞬动保护的过程是:电压互感器和电流互感器将分别检测到的电力系统的电压信号和电流信号经二阶带通滤波电路、同频矩形波转换电路以及芯片74LS04电路输入到单片机信号捕捉端口，通过捕捉电压信号和电流信号的零点时间差测量出电力系统的频率及功率因数角，将测得的数据保存到单片机EEPROM中并通过液晶屏显示；单片机在执行分合闸之前会设定功率因数角和通电时间的大小，并且在掉电复位后数据不会丢失；由单片机通过M0C3021光耦构成的驱动电路与双向可控硅相连形成分合闸开关，通过按键指令执行合闸指令，合闸过程包括:检测电压信号零点，延时一个功率因数角的时间合闸，合闸之后通过单片机中10位精度的A/D转换实时地检测电流信号，直到断路器断开或者达到设定的通电时间值，最后分闸并计算出电流的峰值、有效值以及断路器的通电时间，将测量值显示在液晶屏上；用户通过控制部分上的按键来完成功率因数角的测定和设定功率因数角、通电时间的大小以及电源频率的阈值；单片机将实时监测是否有按键即时按下，若有，则根据即时按下的按键指令进行参数设定或功能执行 ；若没有按键即时按下，单片机则循环检测电压频率；单片机将当前时刻的系统电源的频率值与上述的预先设定的频率值相比较，若当前时刻的系统电源的频率值超出了设定值的范围，即电源出现异常，单片机发出电源故障警告，提醒操作人员。
【文档编号】G01R21/06GK103913659SQ201410123918
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月30日 优先权日:2014年3月30日
【发明者】李文华, 樊二珂, 刘晶, 高涵, 赵靖英, 王楠 申请人:河北工业大学