新型便携式零压升起装置的制作方法

本实用新型涉及变电运维设备与技术领域，尤其涉及便携式零压升起装置。

背景技术：

在电力系统中，新建或改扩建输变电设备竣工投运时，一般采用加额定电压的方法进行实验。调整系统运行方式的调度、操作程序繁杂，费时费力。新设备有故障时，还会产生很大的短路电流，对系统的稳定性影响较大。

申请为200810005156.3的专利提供一种升压电路(12)生成将作为升压对象提供的低电压输出加以升压的升压输出，同时将作为自身的输出的升压输出的一部分作为工作能量反馈给自己。另一方面，辅助升压电路(13)将根据低电压输出生成的启动能量作为升压电路(12)启动需要的启动能量对升压电路(12)输出。

申请为201510107874.1的专利涉及电压转换装置。本实用新型旨在不停止转换器的升压操作的情况下，在电池电压传感器与转换器的输入电压传感器之间针对异常进行区分。电压转换装置被配备电池、转换器、电池电压传感器、用于检测转换器的输入电压VL的电压传感器、用于检测电抗器电流的电流传感器、以及控制单元。控制单元在不停止转换器的升压操作的情况下，基于根据电抗器电流计算的VL推定值、转换器的输入电压VL以及电池电压VB，判定是电池电压传感器还是输入电压传感器异常。

申请为201610671948.9的专利公开了一种变换电压的装置。本实用新型提供的变换电压的装置由降压电路和升压电路级联而成，采用本实用新型提供的变换电压的装置既可以进行降压，也可以进行升压，还可以进行升降压，输入电压与输出电压的极性相同，避免了开关管电压应力过高，同时减少了电子元件数量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是设计一种便携式零压升起装置，其可调的额定电压能够满足加压实验的需求，额定电流很小，不会产生很大的短路电流影响系统的稳定性，携带方便、操作灵活、快捷。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：便携式零压升起装置，包括设备箱本体，所述本体上设置显示模块和输出端口，所述输出端口连接信号发生单元，所述显示模块和所述信号发生单元分别与控制器连接；所述控制器设置在所述本体内部，所述控制器包括MCU模块以及分别与其连接的检测模块、滤波模块；所述本体上部设置折叠式提手，所述本体底部设置移动机构；所述移动机构为伸缩可调节式，其下部设置滚轮，所述滚轮为带有制动构件的万向轮。

进一步地，所述信号发生单元包括稳压单元以及分别与所述稳压单元连接的可调式电流信号发生器、可调式电压信号发生器和脉冲电压源。

进一步地，所述稳压单元包括桥式整形电路和两级放大电路。

进一步地，所述MCU模块包括单片机芯片以及分别与其连接的模数转换芯片、数据寄存单元。

进一步地，所述检测模块包括电压互感器与电流互感器，所述电流互感器为零序电流互感器，所述电流互感器的铁芯磁性材料采用坡莫合金。

进一步地，所述滤波模块包括ARM处理器与有源低通滤波器。

进一步地，所述显示模块包括数码显示单元，所述数码显示单元分别连接串行通信接口、人机接口单元和存储器，所述数码显示单元包括数据设定面板及LED显示模块，所述数据设定面板包括若干个数据输入按钮及指令按钮。

进一步地，所述本体上设置电源模块，所述电源模块分别与所述控制器、所述显示模块、所述信号发生单元连接。

进一步地，所述电源模块包括光伏阵列板，所述光伏阵列板连接蓄电池，所述光伏阵列版设置于所述本体表面。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型装置以便携式设计，综合了检测与输出两大功能，其中，零压升起依靠的是输出功能，通过信号发生单元对电压及电流发生装置进行稳压可调处理，实现待定信号的输出，而且电压与电流的输出源进行分离，在满足额定电压需求时，不会产生较大的额定电流。

2、本装置利用控制器连接的检测模块，实时监测短路、断路等异常情况，利用控制芯片及时进行处理分析，进行稳压处理，保证系统的稳定性。

3、本装置还兼容了显示功能，能够实时检测试验体的电压电流信号以及本装置的输出信号，并通过数码显示单元进行直观显示，数码显示单元上的数据设定面板可以连接信号发生单元，并对发生单元进行指令传输，从而时操作更加直观。

4、本装置通过设置提手与移动机构，可以实现快速移动功能，整个装置轻便使用，布局合理，操作灵活，值得广泛推广与使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，新型便携式零压升起装置，包括设备箱本体，本体上设置显示模块1和输出端口2，输出端口2连接信号发生单元3，显示模块1和信号发生单元3分别与控制器4连接；控制器4设置在本体内部，控制器4包括MCU模块5以及分别与其连接的检测模块6、滤波模块7。信号发生单元3包括稳压单元8以及分别与稳压单元8连接的可调式电流信号发生器9、可调式电压信号发生器10和脉冲电压源11。稳压单元8包括桥式整形电路和两级放大电路。MCU模块5包括单片机芯片12以及分别与其连接的模数转换芯片13、数据寄存单元14。检测模块6包括电压互感器15与电流互感器16，电流互感器为零序电流互感器，电流互感器的铁芯磁性材料采用坡莫合金。滤波模块7包括ARM处理器17与有源低通滤波器18。显示模块1包括数码显示单元19，数码显示单元19分别连接串行通信接口20、人机接口单元21和存储器22，数码显示单元包括数据设定面板及LED显示模块，数据设定面板包括若干个数据输入按钮及指令按钮。本体上设置电源模块，电源模块分别与控制器、显示模块、信号发生单元连接。电源模块包括光伏阵列板，光伏阵列板连接蓄电池，光伏阵列版设置于本体表面。本体上部设置折叠式提手，本体底部设置移动机构。

本实用新型的控制核心为控制器中包括的单片机芯片与ARM处理器，它们主要用来对电压电流信号进行检测处理，便于显示模块进行显示，同时对信号发生单元的信号输出提供指导依据。控制器包括MCU模块以及分别与其连接的检测模块、滤波模块；MCU模块包括单片机芯片以及分别与其连接的模数转换芯片、数据寄存单元。

在具体操作时，装置采集试验设备的电压和电流信号，得到模拟信号经过滤波器处理输入到A/D转换器，经过模数转换，把模拟信号转换成数字信号，单片机读取转换的结果，并以电力性能指标为基础，完成电压、电流、功率等相应的运算；再由ARM通过串口通信向单片机发送命令，单片机回送测量的数据及运算结果；同时，通过单片机还可以实现等同于过流检测功能，过流信号的检测由零序电流互感器来完成，它可将检测到的被保护线路的过载电流，并转换成毫伏级的交流电压信号，再通过信号整流、放大和滤波得到一个直流电压，配合相应的控制电路来驱动执行回路，以实现及时切断保护线路达到过流保护的目的；ARM处理器上移植嵌入式实时操作系统，实现多任务调度，通过以太网上传到上位机，并且通过触摸屏人机交互界面在本地显示，这样的双处理器结构能够通过32位ARM处理器和单片机芯片构成主从式并行处理系统，由ARM处理器完成对各种外设的管理和通信，单片机完成数据采集运算，两种芯片的优势都可以得到充分发挥，工作效率高。用于传感检测的电流互感器采用高性能的坡莫合金作为铁芯的磁性材料，特点是在弱磁场下有较高的导磁率，这一特性超过普通硅铁铁芯甚至铁氧体磁芯，以确保电流互感器输出在一定的范围内具有良好的线性。影响系统可靠性的因素主要是线路工频奇数倍谐波电流，故滤波模块采用一组有源低通滤波器，该滤波器主要滤去奇次谐波交流分量，然后进行交直流变换处理，以确保装置的正确动作。

MCU模块作为控制器的核心部件，包括单片机、模数转换芯片及数据寄存单元，模数转换芯片是对采样后经过信号处理的电流信号进行数字化转换，以适应单片机的处理需要；数据寄存单元主要是指FLASHROM，用来存储封装在单片机中的子程序代码，在运行过程中不能更改。显示模块包括数码显示单元、串行通信接口、人机接口单元和存储器，数码显示单元用来显示实时电压电流数据，主要由数码驱动电路和LED数显构成，串行通信接口是采用MAXIM公司的MAX422扩展出串行通信口，实现数据传输功能；人机接口电路主要完成输出试验电压或试验电流的设定，是依托单片机而连接扩展的控制面板，可以实现对MCU模块组件数据寄存器的数据整定，存储器采用带电可擦可编程只读存储器EEPROM，用来保存用户数据，运行过程中可以改变，可以实现自行记录的作用，并可以通过端口对外进行数据传输。电源模块上设置光伏阵列板，光伏阵列板连接蓄电池，可以通过太阳能供源，从而增加系统的持续性和绿色环保。

为了实现数据处理的快速性，选择工业级单片机芯片作为检测模块的核心处理器，芯片的晶振可达40MHz，采用3.3V低电源电压，具有32K字的flash，2.5K的RAM，64K字程序区、数据区；具有40个独立可编程通用I/O；串口通信模块（SCI）、2个事件管理器EVA和EVB；具有5个外部中断，分别为电源驱动保护中断、复位中断、不可屏蔽中断等。由于其内置的10位A/D转换模块无法满足电能质量分析的需要，需要外接模数转换芯片，在外部扩充16位精度的6通道同步ADS8364芯片来进行模拟数字转换，提升采样精度。单片机芯片的数据寄存器，可以通过人机接口与显示器、数据设定面板连接，接收数据设定面板所输入的整定值数据，并放入MCU模块中，方便MCU模块的数据处理子程序进行算法采样时调用。其中，MCU模块程序包括主程序、中断服务子程序、定时中断服务子程序、数据处理子程序，均可以采用C语言进行设计，并封装于MCU模块的数据存储器中方便直接调用。其中，系统主程序主要完成端口、定时器、常量、变量及其他量的初始化工作；中断服务子程序主要根据数据寄存器的溢出位状态，判断数据是否溢出，如溢出则转入中断入口子程序；定时中断服务子程序主要完成定时中断采样任务，1 ms进行1次处理，每回连续6次采样，采样结果存入指定内存单元；数据处理子程序主要完成求数据平均值，进行数据比较，从而确定准确测量值；数据设定面板中的数据输入按钮，包括‘0’至‘9’十个阿拉伯数字输入键，指令按钮包括有确认、终端设定、返回、开/关机、自动检测等。

ARM处理器可以采用S3C1440芯片，这是一款基于ARM920T核的处理器，采用16/32位RISC处理器，具有外部存储器控制器，LCD控制器，4通道DMA控制器，三通道UART，2通道SPI，2路全速USB主设备芯片，可以移植LINUX系统和建立WEB服务器。软件开发可以在单片机集成开发环境CCS上采用汇编和C语言混合编程实现；ARM执行整个系统的管理和控制，向单片机发出控制命令，要求传回各种数据和信息，人机交互部分用于实现智能化的菜单式人机界面，方便管理人员查询监测数据，以嵌入式linux为软件开发平台，采用C和C++语言对WEB服务器和QT等应用程序完成开发。

本装置零压升起的实现是依靠信号发生单元，包括稳压单元以及分别与所述稳压单元连接的可调式电流信号发生器、可调式电压信号发生器和脉冲电压源，稳压单元包括桥式整形电路和两级放大电路，其中，以可调式电压信号发生器所执行的耐压试验为例，耐压试验应满足GB/T 17215.211—2006中的要求，试验电压应近似正弦波，频率在45Hz和65Hz之间，施加1min。发生器容量至少应为500VA；试验中不应发生闪络、火花放电和击穿现象。试验中不应发生闪络、火花放电和击穿现象。稳压单元可以提供信号的稳定和放大功能，实时进行输出试验电压的调整，增大可调范围与可调灵敏度，达到最优试验效果。

实施例二

新型便携式零压升起装置，包括设备箱本体，本体上设置显示模块和输出端口，输出端口连接信号发生单元，显示模块和信号发生单元分别与控制器连接；控制器设置在本体内部，控制器包括MCU模块以及分别与其连接的检测模块、滤波模块。信号发生单元包括稳压单元以及分别与稳压单元连接的可调式电流信号发生器、可调式电压信号发生器和脉冲电压源。稳压单元包括桥式整形电路和两级放大电路。MCU模块包括单片机芯片以及分别与其连接的模数转换芯片、数据寄存单元。检测模块包括电压互感器与电流互感器，电流互感器为零序电流互感器，电流互感器的铁芯磁性材料采用坡莫合金。滤波模块包括ARM处理器与有源低通滤波器显示模块包括数码显示单元，数码显示单元分别连接串行通信接口、人机接口单元和存储器，数码显示单元包括数据设定面板及LED显示模块，数据设定面板包括若干个数据输入按钮及指令按钮。本体上设置电源模块，电源模块分别与控制器、显示模块、信号发生单元连接。电源模块包括光伏阵列板，光伏阵列板连接蓄电池，光伏阵列版设置于本体表面。本体上部设置折叠式提手，本体底部设置移动机构。与实施例一的不同之处在于：本装置的移动机构为伸缩可调节式，其下部设置滚轮，滚轮为带有制动构件的万向轮。移动机构为伸缩可调节式，在使用过程中可以根据工作条件进行设置适宜的高度，其下部设置滚轮，滚轮为带有制动构件的万向轮，从而可以通过滚轮滑动可以方便转移箱体的位置，并且无噪声，在移动时不会影响他人，制动构件可以选用可调节的橡胶块，靠其显著的摩擦作用使轮子固定。

实施例三

新型便携式零压升起装置，包括设备箱本体，本体上设置显示模块和输出端口，输出端口连接信号发生单元，显示模块和信号发生单元分别与控制器连接；控制器设置在本体内部，控制器包括MCU模块以及分别与其连接的检测模块、滤波模块。信号发生单元包括稳压单元以及分别与稳压单元连接的可调式电流信号发生器、可调式电压信号发生器和脉冲电压源。稳压单元包括桥式整形电路和两级放大电路。MCU模块包括单片机芯片以及分别与其连接的模数转换芯片、数据寄存单元。检测模块包括电压互感器与电流互感器，电流互感器为零序电流互感器，电流互感器的铁芯磁性材料采用坡莫合金。滤波模块包括ARM处理器与有源低通滤波器显示模块包括数码显示单元，数码显示单元分别连接串行通信接口、人机接口单元和存储器，数码显示单元包括数据设定面板及LED显示模块，数据设定面板包括若干个数据输入按钮及指令按钮。本体上设置电源模块，电源模块分别与控制器、显示模块、信号发生单元连接。电源模块包括光伏阵列板，光伏阵列板连接蓄电池，光伏阵列版设置于本体表面。与实施例一或二的不同之处在于：本装置还可以设置远程无线传输单元，可以通过远程无线GPRS通信模块与电力控制中心的数据库连接，读取数据库标准试验参数，并将试验参数与标准参数进行比对，并根据比较误差的大小，得出检测校验报表，并通过连接报表生成单元，生成最终试验报表。报表结论可以分为对比方案与分析方案两部分，对比方案根据试验标准得出的相关数据，进行标准分析比对，看是否符合试验要求；分析方案则提供分析结果，给出相应的误差补偿结构，为后续的试验操作提供可行性参考。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本领域的一般技术人员将认识到，使用本实用新型的方案还可以实现许多可选的实施例。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。