智能型变压器分接开关仿真测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能型变压器分接开关仿真测试装置。该装置包括主控模块、通信模块、测试电路模块和按键模块；主控模块分别与测试电路模块、通信模块和按键模块相连接；测试电路模块将外部被测品的测试数据转换处理后发送至主控模块；通信模块将外部主机设备的测试数据发送至主控模块；主控模块根据按键模块的设置信息，对测试电路模块或通信模块发送的测试数据进行处理。本实用新型尤其适合应用于电力系统的仿真培训中，不仅可以锻炼学员的实际操作能力，还可以培养学员的故障分析能力。
【专利说明】智能型变压器分接开关仿真测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能型变压器分接开关仿真测试装置，属于电力系统仿真【技术领域】。
【背景技术】
[0002]分接开关是一种为变压器在负载变化时提供恒定电压的开关装置，其基本原理就是在保证不中断负载电流的情况下，实现变压器绕组中分接头之间的切换，从而改变绕组的匣数，即变压器的电压比，最终实现调压的目的。在输变电行业中，大型变压器普遍安装了分接开关，其对保证用户的电压质量起到了重要的作用。
[0003]然而，分接开关常见的故障有:1.分接开关接触不良引起局部过热，这主要是分接开关弹簧压力不够或触头表面接触不良造成的；2.分接开关飞弧或火花放电，这主要是由于分接开关动触头接触没到位放电或分接开关操作杆操作过程中断开，动触头没到位放电。
[0004]分接开关通常在高电压环境下运行。在现场进行试验时，高压设备大部分处于运行状态，实际带电操作存在着一定的危险性。对于参加培训的学员来说，人身安全得不到保障，培训的目的也难以实现。随着仿真技术在电力系统的广泛应用，通过计算机进行仿真培训能随时为学员提供更多的培训机会，降低培训过程中可能接触高压的危险性。但是，现有仿真培训技术单纯利用计算机进行虚拟操作，学员对真实的电气试验测试设备没有一个直观的接触和认识。因此，如何在安全的环境中增强学员的感性认识，提高学员的实际操作技能仍然是现阶段亟待解决的问题。
[0005]在申请号为201210346065.2的中国发明申请中，公开了一种电气试验设备模拟装置。该装置由M⑶处理单元、显示单元、微型打印机、按键、数据通信单元数据通信单元、控制通信单元等组成，可与高压电气设备仿真模型结合使用，以实现实体仿真培训。但该技术方案的不足之处在于学员无法进行接线等实际操作。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种智能型变压器分接开关仿真测试
R- O
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用下述的技术方案:
[0008]一种智能型变压器分接开关仿真测试装置，包括主控模块、通信模块、测试电路模块和按键模块；
[0009]所述主控模块包括微处理器、与所述微处理器连接的存储单元以及输出/输入接口 ；所述测试电路模块包括电源电路、微控制器控制电路、串口电路和数字信号收发电路；
[0010]所述主控模块分别与所述测试电路模块、所述通信模块和所述按键模块相连接；
[0011]所述测试电路模块将外部被测品的测试数据转换处理后发送至所述主控模块；
[0012]所述通信模块将外部主机设备的测试数据发送至所述主控模块。[0013]其中较优地，所述微控制器控制电路控制所述串口电路接收外部被测品的测试数据，所述测试数据经所述串口电路的转换发送至所述数字信号收发电路，所述微控制器控制电路控制所述数字信号收发电路将测试数据发送至所述主控模块。
[0014]本实用新型所提供的智能型变压器分接开关仿真测试装置在低压状态下操作，可以模拟各种电气故障，尤其适合应用于电力系统的仿真培训中，不仅可以锻炼学员的实际操作能力，还可以培养学员的故障分析能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本智能型变压器分接开关仿真测试装置的操作面板示意图；
[0016]图2为本智能型变压器分接开关仿真测试装置的结构图；
[0017]图3为测试电路模块的原理示意图；
[0018]图4为信号收发电路中，数据发送通道的示意图；
[0019]图5为信号收发电路中，数据接收通道的示意图；
[0020]图6为本实用新型处理数据的流程图；
[0021]图7为本实用新型与外部主机设备实现故障仿真的流程图。
【具体实施方式】
[0022]本实用新型所提供的智能型变压器分接开关仿真测试装置(简称仿真测试装置)，主要用在高压测试仿真工作中。如图1所示，该仿真测试装置的操作面板包括天线端、连接变压器的三相和中性点、仪器接地端、显示屏、打印机以及电源插座和开关。其中，接线端子A、B、C、N分别接黄、绿、红、黑等不同颜色的测试线。
[0023]如图2所示，该仿真测试装置主要包括主控模块、通信模块、测试电路模块、打印模块、按键模块以及显示模块。其中主控模块分别与测试电路模块、通信模块、显示模块、打印模块以及按键模块相连，为本仿真测试装置的核心部分，用于协调各个模块之间的相互配合；测试电路模块与外部被测品(变压器分接开关)进行数据通信，将其测试数据转换处理后发送至主控模块；通信模块与外部主机设备进行数据通信，将外部主机设备的测试数据发送至主控模块。主控模块根据按键模块的设置信息，对测试电路模块或通信模块发送的测试数据进行处理后显示并打印。
[0024]在本实用新型的一个实施例中，主控模块采用ARM6410开发板，其包括微处理器、存储单元以及输入/输出接口。微处理器与存储单元以及输出/输入接口连接。其中存储单元优选采用256M的DDR RAM以及IG的SLG Nand FLASH。DDR RAM用于存放各种配置程序，Nand FLASH用于存储用户编写的仿真测试装置的操作系统。本实用新型优选采用Linux操作系统。输入/输出接口包括I/O 口、串口以及USB等接口，用于支持外围设备。例如USB接口连接通信模块的USB无线网卡模块，I/O 口连接按键模块，支持用户对本仿真测试装置进行设置。一个串口连接打印模块，负责打印测试数据，另外一个串口连接测试电路模块，完成电路状态数据的收发。
[0025]通信模块用于本仿真测试装置与外部主机设备的数据交互。通信方式可以是有线通信，也可以是无线通信。本实用新型优选采用无线通信中的W1-Fi方式与外部主机设备进行通信，其优势在于外部主机设备可以通过W1-Fi方式对本仿真测试装置进行远程控制。
[0026]如图3所示，测试电路模块包括微控制器控制电路、电源电路、串口电路和24V数字信号收发电路。其中，微控制器控制电路分别与电源电路、串口电路和24V数字信号收发电路相连。微控制器控制电路的核心部件是单片机，该单片机优选采用atmel 128微处理器。电源电路为各电路模块供电，为24V数字信号收发电路提供24V供电电压，为微控制器控制电路、串口电路等其他电路模块提供5V供电电压。24V数字信号收发电路由单片机IO来控制和采集信息，包括16路接收通道和16路发送通道。图4和图5所示为16路数据发送通道和16路数据接收通道电路图，其中采用的光耦隔离芯片信号为TPL521-4。串口电路优选232串口电路，用于外部被测品与本仿真测试装置进行数据通信。
[0027]除此之外，测试电路模块包括仿真测试和故障模拟两个功能模块。其中，仿真测试模块中包括对过渡时间测量、过渡电阻测量以及过度波形显示。故障模拟模块包括变压器的分接开关弹簧压力不够、分接开关触头表面接触不良、分接开关触头接触没到位放电等测试信息。这两个功能模块可以采用FPGA或者固件方式实现。在本仿真测试装置进行测试时，需要用户设定触发电压、测试电流、滤波选择以及测试方式。主控模块接收外部主机设备的测试数据后调用相应的分接开关测试程序对数据进行处理分析。在故障模拟时，外部主机设备设定故障类型并发送故障数据，主控模块接收故障数据，根据故障模拟模块中的故障信息调用故障模拟程序，分析、判断当前的故障类型并进行显示。
[0028]另外，本仿真测试装置还包括用于支持显示设备的显示模块以及用于支持打印机的打印模块。
[0029]下面对本仿真测试装置的工作原理进行详细说明。本仿真测试装置可以进行变压器分接开关的测试和故障模拟。
[0030]首先介绍变压器分接开关的测试过程:将外部被测品与本仿真测试装置通过测试电缆进行接线。接线完毕后上电测量，进入本仿真测试装置的测试界面，设定相关的电流、电压参数。如图6所示，本装置判断通信是否中断:若通信中断会一直等待。若通信正常，会根据设定的试验模式，将相应的参数发送至外部被测品。外部被测品的测试数据经过测试电路模块的串口转换、数据采集等处理，将测试数据发送至主控模块。主控模块调用测试电路模块中的选择信息，并根据相关的选择信息，调用与选择信息相关的数据处理程序。最终的处理结果通过显示屏进行显示并打印。
[0031]其次介绍模拟测试以及故障仿真的测试过程，如图7所示。上电测试，进入本仿真测试装置的测试界面后，设置设定触发电压、测试电流、滤波选择以及测试方式。主控模块将相关参数通过通信模块发送至外部主机设备。外部主机设备接收仿真测试装置下发的参数后，将参数放入变压器分接开关测试装置的模型进行对比、分析。判断当前是否设置故障:若设置故障，外部主机设备将下发故障测试数据；若没有设置常见故障(正常状态)，外部主机设备下发正常测试数据。测试数据通过无线通信的方式下发至仿真测试装置。仿真测试装置接收测试数据，并将测试数据交由主控模块，进行数据处理。主控模块接收数据后，对其进行分析、处理。若接收的是正常数据，将正常的测试结果显示并打印；若接收的是故障数据，仿真测试装置将故障状态下的电气值以及故障类型显示并打印。
[0032]以上对本实用新型所提供的智能型变压器分接开关仿真测试装置进行了详细的说明，但并非对本实用新型的限制。因此，对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
【权利要求】
1.一种智能型变压器分接开关仿真测试装置，其特征在于包括主控模块、通信模块、测试电路模块和按键模块； 所述主控模块包括微处理器、与所述微处理器连接的存储单元以及输出/输入接口 ；所述测试电路模块包括电源电路、微控制器控制电路、串口电路和数字信号收发电路； 所述主控模块分别与所述测试电路模块、所述通信模块和所述按键模块相连接； 所述测试电路模块将外部被测品的测试数据转换处理后发送至所述主控模块； 所述通信模块将外部主机设备的测试数据发送至所述主控模块。
2.如权利要求1所述的智能型变压器分接开关仿真测试装置，其特征在于: 所述微控制器控制电路控制所述串口电路接收外部被测品的测试数据，所述测试数据经所述串口电路的转换发送至所述数字信号收发电路，所述微控制器控制电路控制所述数字信号收发电路将测试数据发送至所述主控模块。
3.如权利要求1所述的智能型变压器分接开关仿真测试装置，其特征在于: 所述智能型变压器分接开关仿真测试装置还包括打印模块，所述打印模块连接所述主控模块。
4.如权利要求1所述的智能型变压器分接开关仿真测试装置，其特征在于: 所述智能型变压器分接开关仿真测试装置还包括显示模块，所述显示模块连接所述主控模块。
【文档编号】G01R31/327GK203606469SQ201320445457
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】冯斌, 林昌年, 曹云, 江晓林, 孙华, 杨铭, 马晓伟 申请人:北京科东电力控制系统有限责任公司