专利名称：便携式直流系统综合测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子技术，更具体地说，涉及一种便携式直流系统综合测试 仪。
背景技术：
在电力变电站、通信基站、机房中，直流系统处于核心地位，起着极为重要的作用， 电力、通信等系统都设立了专门的运维部对直流系统进行检测、维护和管理，并制定了专门 的技术规程，如电力系统的DL/T724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技 术规程》等。在这些技术文件中，对直流电源系统的充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系 数、谐波电流以及蓄电池容量等技术指标及试验提出了明确的规定和技术要求。传统方式下，运维部对直流系统进行检测和维护，需要几个人，一部车，携带大量 的设备，如放电仪、安时计、综合特性测试仪、电能质量分析仪、示波器、纹波表等，现场测试 过程极为繁琐，测试时间很长。近年来，由于国民经济的快速发展，电力变电站、通信基站、 机房的数量在快速增长，检修维护部门的工作量急剧增加，采用传统的方式进行检测、维护 已无法满足要求。现场急需一种智能化程度高、携带方便、综合性的直流系统检测仪表，在 保证满足规范要求的情况下，实现对直流电源系统的快速测试。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述对直流系统检测和维护 时所用的设备多、过程繁琐、测试时间长的缺陷，提供一种智能化程度高、携带方便的直流 系统的测试仪。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种便携式直流系统综合 测试仪，所述直流系统包括充电装置和蓄电池组，所述充电装置包括若干个并联的充电模 块，该测试仪包括用于检测所述直流系统的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流的检测 单元；用于对所检测的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流进行处理的处理 单元；用于根据处理后的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流计算充电装置 的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平衡度、谐波电流、谐波电压，及 蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量的分析单元。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，述检测单元包括钳形电流互 感器和电压测试线夹。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述处理单元包括依次连接 的滤波子单元、放大子单元、模数转换子单元。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述滤波子单元包括电流低
3通滤波器、电压低通滤波器和电压高通滤波器。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述测试仪还包括用于设置 或修改测试参数的输入单元。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述测试仪还包括用于输出 所计算的充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平衡度、谐波 电流、谐波电压，及蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量的输出单元。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述输出单元为显示屏和/ 或打印器。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述测试仪还包括用于存储 所述分析单元所计算的充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不 平衡度、谐波电流、谐波电压及蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量数据的存储单兀。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述测试仪还包括用于实现 与计算机进行通信的通信单元。在本实用新型所述的便携式直流系统综合测试仪中，所述通信单元为RS232/485、 LAN、USB中的至少一种。实施本实用新型的便携式直流系统综合测试仪，可计算出充电装置的稳压精度、 稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平衡度、谐波电流、谐波电压及蓄电池组放电 过程中的电流、电压和放电容量的参数，使得维护人员在对直流电源系统的进行检测或维 护时，不需要多套笨重的测试设备，且该测试仪携带方便。另外，该测试仪的智能化程度高， 大大简化了测试过程，使测试的工作量和测试时间大为缩短。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型便携式直流系统综合测试仪实施例一的逻辑图；图2是本实用新型便携式直流系统综合测试仪实施例二的逻辑图；图3是本实用新型便携式直流系统综合测试仪中的分析单元实施例一的逻辑图；图4是采用本实用新型的便携式直流系统综合测试仪对直流系统进行测试实施 例一的逻辑图；图5是采用本实用新型的便携式直流系统综合测试仪对直流系统进行测试实施 例二的逻辑图；图6是采用本实用新型的便携式直流系统综合测试仪对直流系统进行测试实施 例三的逻辑图。
具体实施方式
如图1所示，在本实用新型便携式直流系统综合测试仪实施例一的逻辑图中，首 先应当说明的是，该直流系统包括充电装置和蓄电池组，所述充电装置包括若干个并联的 充电模块。该测试仪包括依次连接的检测单元100、处理单元200和分析单元300，其中，检 测单元100用于检测直流系统的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流；处理单
4元200用于对所检测的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流进行处理；分析单 元300用于根据处理后的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流计算充电装置的 稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平衡度、谐波电流、谐波电压，及蓄 电池组放电过程中的电流、电压和放电容量。优选地，检测单元100包括电压测试线夹和钳形电流互感器，分别用于测试输入 侧交流电压、输出侧直流电压及输入侧交流电流、输出侧直流电流。优选地，处理单元200包括依次连接的滤波子单元、放大子单元、模数转换子单 元，其中，滤波子单元包括电流低通滤波器、电压低通滤波器和电压高通滤波器，电流低通 滤波器的上限截止频率为100kHz，电压低通滤波器的上限截止频率为5kHz，电压高通滤波 器下限截止频率为5kHz。模数转换子单元可选频率为6MHz的12位并行AD转换器THS1206。在图2示出的本实用新型便携式直流系统综合测试仪实施例二的逻辑图中，该测 试仪包括检测单元100、处理单元200、分析单元300、输入单元400、输出单元500、存储单 元600和通信单元700，其中，该实施例中的检测单元100、处理单元200和分析单元300与 实施例一的检测单元100、处理单元200和分析单元300相同，在此不做赘述，以下仅说明 输入单元400、输出单元500、存储单元600和通信单元700。输入单元400与分析单元300 连接，用于设置或修改测试参数，优选地，输入单元400可为按键；输出单元500与分析单 元300连接，用于输出分析单元300所计算的充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若 干充电模块的均流不平衡度、谐波电流、谐波电压及蓄电池组放电过程中的电流、电压和放 电容量，优选地，输出单元500可为显示屏和/或打印器。另外，输入单元400和输出单元 500还可整合为触摸屏；存储单元600与分析单元300连接，用于存储分析单元300所计算 的充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平衡度、谐波电流、谐 波电压和蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量等数据，优选地，存储单元600可为 SRAM、FLASH、EEPROM ；通信单元700与分析单元300连接，用于实现与计算机进行通信，进 而实现数据交换及设备程序更新，优选地，通信单元700为RS232/485、LAN、USB中的至少一 种。分析单元300作为测试仪的核心，优选地，在图3示出的测试仪的分析单元300 中，分析单元300由主CPU 330、从CPU 310和双口 RAM 320组成，其中，从CPU 310采用TI 公司DSP芯片TMS302C5402，完成数字信号的运算、分析、处理等任务，其与处理单元200连 接；主CPU 330可采用NXP半导体公司(NXP Semiconductors，由飞利浦创建的独立半导体 公司)的ARM7TDMI-S为内核的微控制器LPC2478，完成控制、存储、显示、通信等任务；主 CPU 330、从CPU 310分别和双口 RAM 320相连，通过双口 RAM 320交换数据；从CPU310的计 算结果通过双口 RAM 320传送给主CPU 330后，主CPU再分别将数据传送给输出单元500、 存储单元600、通信单元700等。以下具体说明测试仪是如何完成对直流系统进行测试的1.放电测试图4是采用本实用新型的便携式直流系统综合测试仪对直流系统进行测试实施 例一的逻辑图，如图4所示，该直流系统包括充电装置1和蓄电池组，充电装置包括5个并 联的充电模块11、12、13、14、15，但本实用新型并不局限5个充电模块。当测试仪作为安时 计使用时，该测试仪对蓄电池组的放电过程进行测试。在测试时用测试仪的电压测试夹检
5测蓄电池组的电压，用测试仪的钳形电流互感器检测蓄电池组的电流，所检测的电压信号 经电压低通滤波器滤除高频干扰信号后送入放大子单元进行放大，AD转换器再将放大后的 电压信号转换为数字信号并送入分析单元300，同样地，所检测的电流信号经电流低通滤波 器滤除高频干扰信号后送入放大子单元进行放大，AD转换器再将放大后的电流信号转换为 数字信号并送入分析单元300，分析单元根据下面公式计算放电容量C = / oT i(t) dt其中，i (t)为所检测的电流。然后将蓄电池组在放电过程中测试仪所检测的电流、电压和放电容量通过显示屏 显示或通过打印器打印出来，这样就可清楚地记录蓄电池组在放电过程中电流、电压、放电 容量分别随时间变化的趋势图，测试结束后，还可将测试结果存储至存储单元600。2.纹波测试当使用测试仪对直流系统进行纹波测试时，如图4所示，用测试仪的电压测试夹 检测充电装置的输出电压，图4中钳形电流互感器无需检测电流，所检测的电压信号经电 压高通滤波器滤除低频干扰信号后送入放大子单元进行放大，AD转换器再将放大后的电压 信号转换为数字信号并送入分析单元300，分析单元300进行以下计算纹波电压=Upp/2，纹波系数δ pp = Upp/2Udc X 100 %其中，Upp为纹波电压峰_峰值，Udc为所检测的输出电压的平均值。在测试过程中，可通过输出单元显示或打印所检测的直流电压、所计算的纹波电 压、纹波系数。在测试结束后，还可将测试结果存储至存储单元600。3.综合特性测试当使用测试仪对直流系统进行综合特性测试时，如图4所示，用测试仪的电压测 试夹检测充电装置的输出电压，用测试仪的钳形电流互感器检测充电装置的输出电流，所 检测的电流信号经电流低通滤波器滤除高频干扰信号后送入放大子单元进行放大，AD转换 器再将放大后的电流信号转换为数字信号并送入分析单元300，分析单元300通过下面公 式计算充电装置的稳流精度δ j = (ΙΜ-Ιζ)/ΙζΧ100%其中，Im为所检测的输出电流的波动极限值，Iz为所检测的输出电流的整定值。所检测的电压信号分为两路，一路经电压低通滤波器滤除高频干扰信号后送入 放大子单元进行放大，AD转换器再将放大后的电压信号转换为数字信号并送入分析单元 300，分析单元300通过下面公式计算充电装置的稳压精度δ v = (Um-Uz) /Uz X 100 %其中，Um为所检测的输出电压的波动极限值，Uz为所检测的输出电压的整定值。所检测的电压信号中的另一路经电压高通滤波器滤除低频干扰信号后送入放大 子单元进行放大，AD转换器再将放大后的电压信号转换为数字信号并送入分析单元300， 分析单元300进行以下计算纹波电压=Upp/2，纹波系数δ pp = Upp/Udc X 100 %其中，Upp为纹波电压峰_峰值，Udc为所检测的输出电压的平均值。
6[0054]在测试过程中，可通过输出单元显示或打印所检测的直流电压、直流电流、所计算 的稳压精度、稳流精度、纹波电压、纹波系数。在测试结束后，还可将测试结果存储至存储单 元 600。4.均流测试图5是采用本实用新型的便携式直流系统综合测试仪对直流系统进行测试实施 例二的逻辑图，图5所示的直流系统与图4所示的直流系统的逻辑结构相同，在此不做赘 述。当使用测试仪进行充电模块均流测试时，用测试仪的钳形电流互感器分别检测每个充 电模块的输出电流，例如图5示出的检测充电模块11的输出电流，然后将所检测的每台充 电模块的输出电流分别经电流低通滤波器滤除高频干扰信号后送入放大子单元进行放大， AD转换器再将放大后的电流信号转换为数字信号并送入分析单元300，分析单元300通过 下面公式计算充电模块的均流不平衡度δ j = (Im-Iz)/IeX100%其中，Im为各个充电模块输出电流波动最大值；IZ为各个充电模块输出电流平均 值；Ie为各个模块额定输出电流值。在测试过程中，可通过输出单元显示或打印所计算的均流不平衡度。在测试结束 后，还可将测试结果存储至存储单元600。5.谐波测试图6是采用本实用新型的便携式直流系统综合测试仪对直流系统进行测试实施 例三的逻辑图，图6所示的直流系统与图4所示的直流系统的逻辑结构相同，在此不做赘 述。如图6所示，当使用测试仪进行谐波测试时，用测试仪的电压测试夹检测充电装置的输 入电压，用测试仪的钳形电流互感器检测充电装置的输入电流，所检测的电压信号经电压 低通滤波器滤除高频干扰信号后送入放大子单元进行放大，AD转换器再将放大后的电压信 号转换为数字信号并送入分析单元300，同样地，所检测的电流信号经电流低通滤波器滤除 高频干扰信号后送入放大子单元进行放大，AD转换器再将放大后的电流信号转换为数字信 号并送入分析单元300，分析单元300分别对处理后的电压信号和电流信号进行傅立叶变 换，计算出基波和2-50次谐波的真有效值、谐波含有率、总畸变率等参数，并且对测试数据 进行输出和存储记录。5.数字示波器当作为数字示波器使用时，所述测试仪的电压测试夹和钳形电流互感器对电压或 电流信号进行检测，所检测的电流信号经过低通滤波器滤除高频干扰信号后送入放大器进 行放大，再送入AD转换器变为数字信号后送入分析单元300，由分析单元300对处理后信号 进行显示和存贮记录；当需测试低频电压信号时，所检测的电压信号经低通滤波器滤除高 频干扰信号后送入放大子单元进行放大，再送入AD转换器变为数字信号后送入分析单元 300，由分析单元300对处理后信号进行显示和存储记录；当需测试高频电压信号时，所检 测的电压信号经高通滤波器滤除低频信号后送入放大子单元进行放大，再送入AD转换器 变为数字信号后送入分析单元300，由分析单元300对处理后的信号进行显示和存储记录。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求一种便携式直流系统综合测试仪，所述直流系统包括充电装置和蓄电池组，所述充电装置包括若干个并联的充电模块，其特征在于，该测试仪包括用于检测所述直流系统的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流的检测单元；用于对所检测的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流进行处理的处理单元；用于根据处理后的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流计算充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平衡度、谐波电流、谐波电压，及蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量的分析单元。
2.根据权利要求1所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述检测单元包 括钳形电流互感器和电压测试线夹。
3.根据权利要求1所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述处理单元包 括依次连接的滤波子单元、放大子单元、模数转换子单元。
4.根据权利要求1所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述滤波子单元 包括电流低通滤波器、电压低通滤波器和电压高通滤波器。
5.根据权利要求1所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述测试仪还包 括用于设置或修改测试参数的输入单元。
6.根据权利要求1所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述测试仪还包 括用于输出所计算的充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平 衡度、谐波电流、谐波电压，及蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量的输出单元。
7.根据权利要求6所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述输出单元为 显示屏和/或打印器。
8.根据权利要求1所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述测试仪还包 括用于存储所述分析单元所计算的充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模 块的均流不平衡度、谐波电流、谐波电压及蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量数 据的存储单元。
9.根据权利要求1所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述测试仪还包 括用于实现与计算机进行通信的通信单元。
10.根据权利要求9所述的便携式直流系统综合测试仪，其特征在于，所述通信单元为 RS232/485、LAN、USB 中的至少一种。
专利摘要本实用新型涉及一种便携式直流系统综合测试仪，该测试仪包括用于检测所述直流系统的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流的检测单元；用于对所检测的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流进行处理的处理单元；用于根据处理后的输入侧交流电压及电流、输出侧直流电压及电流计算充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、若干充电模块的均流不平衡度、谐波电流、谐波电压，及蓄电池组放电过程中的电流、电压和放电容量的分析单元。实施本实用新型的技术方案，使得维护人员在对直流系统的进行检测或维护时，不需要多套笨重的测试设备，而且该测试仪的智能化程度高，大大简化了测试过程，使测试的工作量和测试时间大为缩短。
文档编号G01R23/16GK201698011SQ20102017726
公开日2011年1月5日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者王汝钢 申请人:深圳市普禄科智能检测设备有限公司