一种多功能直流电源系统校验仪的制作方法

本实用新型涉及校验装置，尤其涉及一种直流电源系统监测设备的校验装置。

背景技术：

直流电源系统为负载电路提供正常运行用电源和故障后快速恢复的事故用电源，是保障发电厂升压站、变电站、换流站等安全运行的重要组成设备。为监测和保障直流电源系统的正常运行，直流绝缘监测装置现已全面应用，成为发电厂升压站、变电站、换流站内的重要设备。当直流电源系统出现控合母电压降低、正负极接地、交流电源窜入等故障造成的电压异常时，直流绝缘监测装置可以对其进行监测和发出告警，其重要性不言而喻。然而，目前现有的直流电源系统均未对绝直流绝缘监测装置做出过有效的校验判断，更无法对其判断控合母电压降低、直流馈线绝缘降低、接地和交流窜入的功能做出量化性评价。因此，如何获取一种能够模拟直流电源系统控合母电压降低、直流馈线绝缘降低、接地和交流窜入直流等故障，从而校验直流绝缘监测装置功能完整性和正确性的直流电源系统校验仪是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种多功能直流电源系统校验仪，其包括：交流调压模块、直流整流模块、电阻调节模块和功能选择模块；其中所述交流调压模块，接收外部输入的交流电压并进行调节，输出调节后交流电压至所述直流整流模块和所述功能选择模块；所述直流整流模块，将所述调节后交流电压整流为直流电压并传输至所述功能选择模块；所述电阻调节模块，由多个不同调节范围的电阻调节器组成，输出可调电阻值至所述功能选择模块；所述功能选择模块，选择性输出所述交流电压、所述直流电压或所述可调电阻值至外部负载系统。

本实用新型所述的多功能直流电源系统校验仪，通过多个可调节的功能模块，以及可以选择性输出多个功能模块输出信号的功能选择模块，可以根据校验环境的要求输出任意可调数值的交流电压值、直流电压值、电阻值，模拟直流电源系统的多种故障，从而校验直流绝缘监测装置功能的完整性和正确性。进一步，在直流电源系统崩溃的情况下，使用该校验仪可以输出稳定的直流电压值，做短时直流电源使用。

附图说明

图1是本实用新型的多功能直流电源系统校验仪的系统组成图；

图2是本实用新型一种多功能直流电源系统校验仪的电路原理图；

图3是本实用新型一种多功能直流电源系统校验仪的外观组成图；

图4是本实用新型功能选择开关的俯视示意图；

图5是图4所示功能选择开关的沿A-A线的剖视图；

图6是图5所示功能选择开关的沿B-B线的剖视图；

图7是图5所示功能选择开关的局部放大图；

图8是本实用新型一种多功能直流电源系统校验方法的流程图。

附图中的标记如下：1-多功能直流电源系统校验仪，2-交流调压模块，3-直流整流模块，4-电阻调节模块，5-功能选择模块，6-统一输出接口，7-外部电源开关，8-交流输入接口，9-把手，10-锁扣，21-单相交流调压器，22-调压旋钮，23-交流电压表，31-直流逆变器，32-直流电压表，41-电阻调节器，42-电阻调节旋钮，51-第一位置开关，52-第二位置开关，53-第三位置开关，54-芯部，55-旋转指针，56-输出电路，58-第一滑槽，59-第二滑槽，60-第三滑槽，541-第一支撑环，542-第二支撑环，543-第一旋臂，544-第二旋臂，545-第三旋臂，546-第一操纵磁铁，547-第二操纵磁铁，548-第三操纵磁铁，571-底座，572-顶盖，573-外筒，574-内筒，575-中心支柱，576-第一环形腔，577-第二环形腔，581-第一导电触片，582-第二导电触片，583-第一导电环，584-第二导电环，611-第一接头，612-第二接头，621-第三接头，622-第四接头，631-第五接头，632-第六接头，641-第七接头，642-第八接头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。这种描述是通过示例而非限制的方式介绍了与本实用新型的原理相一致的具体实施方式，这些实施方式的描述是足够详细的，以使得本领域技术人员能够实践本实用新型，在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下可以使用其他实施方式并且可以改变和/或替换各要素的结构。因此，不应当从限制性意义上来理解以下的详细描述。

图1是本实用新型一种多功能直流电源系统校验仪的系统组成图。在图1中，所述校验仪1包括：交流调压模块2、直流整流模块3、电阻调节模块4和功能选择模块5。其中，所述交流调压模块2，接收外部输入的交流电压IN并进行调节，输出调节后交流电压至所述直流整流模块2和所述功能选择模块5。

所述直流整流模块3，将所述调节后交流电压整流为直流电压并传输至所述功能选择模块5。

所述电阻调节模块4，由多个不同调节范围的电阻调节器组成，输出可调电阻值至所述功能选择模块5。优选地，所述电阻调节模块4中电阻调节器的组合方式可以为串联或是并联，和所述交流调压模块2以及所述直流整流模块3无电连接。在本实用新型中，通过调整各个电阻调节器的电阻调节旋钮来得到最终需要输出的阻值。优选地，所述电阻调节模块4由两个不同电阻范围的电阻调节器串联组成。此外，本领域技术人员可知，所述电阻调节器的电阻范围可以根据实际需要自行选择，以能够输出预期电阻值为准。

所述功能选择模块5，选择性输出所述交流电压、所述直流电压或所述可调电阻值至外部负载系统。优选地，所述功能选择模块5具体为功能选择开关，由三位置选择把手组成。在本实用新型中，为了进一步降低电路的复杂度，采用三位置开关作为功能选择模块5，以实现不同类型的输出，表1给出了所述三位置开关中各位置状态和该开关输出信号之间的关系。

表1

由表1可知，当功能选择开关把手位置打在位置1时，外部负载系统连接交流调压模块2输出，输出OUT为交流电压；当功能选择开关把手位置打在位置2时，外部负载系统连接直流整流模块3输出，输出OUT为直流电压；当功能选择开关把手位置打在位置3时，外部负载系统连接电阻调节模块4输出，输出OUT为电阻值。

优选地，所述外部负载可以为直流绝缘监测装置，所述直流绝缘监测装置从所述功能选择模块5接收信号OUT，并根据该输入信号OUT来判断输出何种提示，例如给出告警信息，即该校验仪1通过模拟直流电源系统的各种故障情况，并将相应情况下所述直流电源系统的输出传输给直流绝缘监测装置，以使得直流绝缘监测装置判断是否给出告警等信号。

综合上述内容可知，本实用新型所述的多功能直流电源系统校验仪，通过使用多个可调节的功能模块，以及可以选择性输出多个功能模块输出信号的功能选择模块(一个选择开关)，即可以根据校验环境的要求输出任意可调数值的交流电压值、直流电压值、电阻值，快速实现模拟直流电源系统的多种故障，从而校验直流绝缘监测装置功能的完整性和正确性。该校验仪整体电路设计简单、清晰，有利于实际应用中的制作和推广。

在本实用新型的一些实施方式中，所述校验仪进一步还可以包括统一输出接口，该统一输出接口用于接收功能选择模块的输出，并将其传输至外部负载系统。统一输出接口的使用，一方面可以简化所述校验仪的外部设计，另一方面简化了所述校验仪和外部负载系统之间的信号转换复杂度。

图2是本实用新型多功能直流电源系统校验仪的电路原理图。在图2所示的校验仪1中，交流调压模块由单相交流调压器21、调压旋钮22(如图3所示)和交流电压表23组成。外部的交流输入IN接入交流输入接口8，通过外部电源开关7与所述单相交流调压器21连接，所述单相交流调压器21与交流电压表23和直流逆变器31连接，所述交流电压表23可显示调节后交流电压的数值。当用户使用该校验仪1用于输出一定数值的交流电压时，闭合所述外部电源开关7以接入外部交流输入IN，正向或反向旋转调压旋钮22，观察所述交流电压表23表盘示数，当示数达到期望值时，停止操作所述调压旋钮22，此时调整功能选择模块的开关位置，使统一输出接口6和所述交流调压模块的输出连接，将固定幅值的交流电压传输至外部负载系统。

直流整流模块由直流逆变器31和直流电压表32组成，其中，所述直流逆变器31和所述单相交流调压器21连接，用于将调节后交流电压逆变为直流电压，所述直流逆变器31与所述直流电压表32连接，所述直流电压表32用于显示直流电压数值。当用户使用该校验仪1用于输出一定数值的直流电压时，正向或反向旋转调压旋钮22，观察所述直流电压表32表盘示数，当示数达到期望值时，停止操作所述调压旋钮22，此时调整所述功能选择模块的开关位置，使统一输出接口6和所述直流整流模块的输出连接，将固定幅值的直流电压传输至外部负载系统。

校验仪1中的电阻调节模块由多个不同调节范围的电阻调节器41串联连接，通过调节不同电阻调节器41的数值实现总电阻输出；所述的交流电压输出、直流电压输出和电阻输出接入到功能选择开关5的输入，通过功能选择开关5的把手位置决定输出交流电压、直流电压或电阻值；所述功能选择开关5与统一输出接口6连接，所述统一输出接口6的输出与外部负载系统接线连接，用以实现输出。

优选地，所述外部负载系统可以为直流绝缘监测装置，也可以为其他负载系统。当所述外部负载系统为其他负载系统时，所述校验仪1可以在直流电源系统崩溃的情况下，代替所述直流电源系统，使用其输出稳定的直流电压值，做短时直流电源使用，以确保所述其他负载系统的正常运行。

在一些情况下，当需要多功能直流电源系统校验仪1模拟直流系统控合母电压降低时(例如模拟控母电压为70V)，使用电源线将外部单相220V交流电接入交流输入接口8，打开外部电源开关7，旋转电压旋钮22，观察直流电压表32表盘示数，当示数达到70V时，停止操作调压旋钮22，将功能选择开关把手打在位置2，用外部试验线插入统一输出接口6，连接到直流绝缘监测装置，完成测试所述直流绝缘监测装置的过程。

在另一些情况下，当需要多功能直流电源系统校验仪1模拟交流进线电压降低时(例如模拟交流进线为50V)，使用电源线将外部单相220V交流电接入交流输入接口8，打开外部电源开关7，旋转调压旋钮22，观察交流电压表23表盘示数，当示数达到50V时，停止操作调压旋钮22，将功能选择开关把手打在位置1，用外部试验线插入统一输出接口6，连接到直流绝缘监测装置，完成测试所述直流绝缘监测装置的过程。

在另一些情况下，当需要多功能直流系统校验仪模拟直流馈线绝缘降低时(例如模拟直流馈线电阻达到20Ω)，旋转电阻调节器41的电阻调节旋钮42(如图3所示)，使其指向20Ω，旋转另一个电阻调节器41的旋钮，使其指向0kΩ，将功能选择开关把手打在位置3，用外部试验线插入统一输出接口6，连接到直流绝缘监测装置，完成测试所述直流绝缘监测装置的过程。

通过上述内容可知，本实用新型在使用所述多功能直流系统校验仪对直流绝缘监测装置进行测试时，只需要通过简单的操作调压按钮或者是电阻器旋钮即可以实现对直流电源系统多种故障情况的精准模拟，从而判断出所述直流绝缘监测装置的灵活性、完整性等功能，操作简单，使用简明，功能多样，结果准确度高。

图3是本实用新型所述多功能直流电源系统校验仪的外观组成图。在图3中，多功能直流电源系统校验仪1由便携式手提箱封装，其中封装材料可使用绝缘材料来确保校验仪的安全性。手提箱包括把手9、锁扣10，其侧面有交流输入接口8和外部电源开关7。优选地，所述交流输入接口8和所述电源开关7的位置可以任意设置。

手提箱的内部绝缘面板上依次布置有调压旋钮22、直流电压表32、交流电压表23、电阻调节旋钮42、功能选择开关5和统一输出接口6，内部绝缘面板和所述手提箱的内部封装有交流调压模块、直流整流模块、电阻调节模块、功能选择模块的其他部分。

通过上述内容可知，本实用新型的校验仪使用便携式手提箱封装，设计轻便简洁，外部封装材料和内部面板均使用绝缘材质，质量轻、韧性和安全性高、且成本低廉，具有较高的经济性。此外，由于内部组成元器件生产条件成熟、技术可靠、价格低，校验仪同时也具有较高的可推广性。

进一步，本实用新型的功能选择开关5的结构如图4-7所示，其中图4是功能选择开关5的俯视示意图，图5是图4所示功能选择开关5的沿A-A线的剖视图，图6是图5所示功能选择开关5的沿B-B线的剖视图，图7是图5所示功能选择开关5的局部放大图。

从图4中可以看出，该功能选择开关5包括固定连接有旋转指针55的芯部54、位于圆柱形支撑主体上的第一位置开关51、第二位置开关52、第三位置开关53以及输出电路56。具体地，所述第一位置开关51、第二位置开关52和第三位置开关53的电路组成相同，且所述旋转指针55可旋转。当用户拨动所述旋转指针55旋转到某个指定位置开关时，与该位置开关连接的外部电路和所述输出电路56相连，使得所述输出电路56输出所述外部电路的输出。

具体地，所述功能选择开关5包括圆柱形支撑主体(如图5所示)，该圆柱形支撑主体包括底座571、顶盖572、内筒574、外筒573和中心支柱575，其中所述底座571、顶盖572、内筒574、外筒573限定第一环形腔576，所述底座571、顶盖572、内筒574和中心支柱575限定第二环形腔577。进一步，在第一环形腔576中设有相互之间夹角均为120度的第一滑槽58、第二滑槽59和第三滑槽60，其中，第一滑槽58、第二滑槽59和第三滑槽60均由外筒573的内壁、内筒574的外壁、顶板、底板、前板和后板限定，且所述三个滑槽均包括一可滑动的滑动磁铁。进一步，在所述三个滑槽的底板上均设置有从外筒573的内壁延伸至内筒574的外壁的凹槽，以使得分别设置在所述第一滑槽58、第二滑槽59和第三滑槽60中的滑动磁铁沿所述凹槽滑动。

优选地，所述三个滑槽中分别设置的滑动磁铁被带有凸出的绝缘框包裹，所述凸出在所述底板上的凹槽内滑动，进而实现滑动磁铁在所述滑槽中来回往返运动。其中凹槽和凸出的配合使用，可以固定滑动磁铁在滑槽中的位置，确保滑动磁铁滑动至内筒外壁时，电路能够正常、准确接通。本领域技术人员可知，其中所述凸出和凹槽的形状可以自行设置，以可以固定滑动磁铁的运动为准则。

在每个滑动磁铁的可接触所述内筒574外壁的一端，从上往下设有第一导电触片581和第二导电触片582(如图7所示)，第一导电触片581和第二导电触片582各自通过导线与引线电连接。且在内筒574的外壁上对应于第一导电触片581和第二导电触片582的位置处分别设有环绕内筒574的第一导电环583和第二导电环584，所述两个导电环583、584使得当滑动磁铁沿滑槽滑动至内筒574的外壁处时，第一导电触片581和第二导电触片582分别与第一导电环583和第二导电环584电连接。其中，所述第一导电触片581和第二导电触片582部分被所述绝缘框包裹，其余部分裸露在外部以便于和所述两个导电环583、584接触实现电路导通。

所述第一导电环583和所述第二导电环584分别通过导线与第七接头641和第八接头642电连接。其中所述第七接头641、第八接头642和外部负载系统连接，当所述两个导电环和一个滑动磁铁的两个导电触片接触时，所述外部负载系统通过所述第七接头641和第八接头642实现电路导通。

具体地，所述功能选择开关5的芯部54(如图6所示)包括由第一支撑环541、第二支撑环542以及分别从第一支撑环541外壁延伸至第二支撑环542内壁的第一旋臂543、第二旋臂544和第三旋臂545，其中芯部54、第一环形腔576和第二环形腔577共轴，第一支撑环541以可旋转的方式套接在中心支柱575的顶端，第一支撑环541的顶端向上延伸穿过顶盖572的中心孔并与旋转指针55的固定端固定连接，使得在拨动旋转指针55旋转时带动芯部54在第二环形腔577中绕中心支柱575旋转。其中，所述第一旋臂543、第二旋臂544和第三旋臂545相互之间的夹角均为120度，并且在各自的与第二支撑环542内壁接近的端部分别设有第一操纵磁铁546、第二操纵磁铁547和第三操纵磁铁548，其中第一操纵磁铁546的N极朝外延伸至第二支撑环542的外壁表面，第二操纵磁铁547和第三操纵磁铁548的S极朝外延伸至第二支撑环542的外壁表面。

具体地，设置滑槽中的三个滑动磁铁的南北极放置方向为S极朝向所述内筒574方向，N极朝向所述外筒573方向。三个滑动磁铁的南北极放置方向使得在所述芯部54(或旋转指针55)旋转的过程中，当一个旋臂中的磁铁和一个滑动磁铁因相互吸引而接近时，其余两个旋臂磁铁和其他两个滑动磁铁是相互排斥的状态，即确保在芯部54(或旋转指针55)旋转过程中，只有一个位置开关是导通的，其余两个位置开关是不导通的。

进一步，第一位置开关51、第二位置开关52和第三位置开关53各自的第一导电触片和第二导电触片分别通过导线与第一接头611和第二接头612、第三接头621和第四接头622、第五接头631和第六接头632电连接。

根据上述功能选择开关5的工作原理可知，当该功能选择开关5应用于本实用新型时，可设置所述交流调压模块和第一位置开关51连接，所述直流整流模块和第二位置开关52连接，所述电阻调解模块和第三位置开关54连接，当所述旋转指针55旋转到第一位置开关51处时，则该功能选择开关的输出电路56输出所述交流调压模块输出的交流电压；当所述旋转指针55旋转到第二位置开关52处时，则该功能选择开关的输出电路56输出所述直流整流模块输出的直流电压；当所述旋转指针55旋转到第三位置53开关处时，则该三位置开关的输出电路56输出所述电阻调解模块输出的电阻。

优选地，所述第一环形腔576中的和所述导电触片连接的导线长度可以根据需要进行设置，以保证滑动磁铁在滑槽中可以自由滑动，避免因导线长度不够使得滑动磁铁无法滑动或者导线断开而影响功能选择开关的导通性。

优选地，所述中心支柱575和第一支撑环541的顶端接触的一端设置为凸圆形，所述第一支撑环541的顶端中和所述中心支柱54接触的部分设置为凹圆形，使得当所述中心支柱575和所述芯部54在旋转的过程中减少摩擦阻碍。

优选地，在本实用新型中，所述第一环形腔576、第二环形腔577、第一滑槽58、第二滑槽59和第三滑槽60中充满惰性气体，以保护所述功能选择开关的导电性能。所述惰性气体可以减缓所述功能选择开关的氧化速度，可以为常用的氮气、氖气等。

综合上述内容可知，上述功能选择开关原理简单，磁铁的使用确保了旋转指针在旋转的过程中可以实现电路的高效导通；此外，该功能选择开关本身的腔形设计，减少了开关自身重量，便于在整体电路中应用。

图8是本实用新型的一种多功能直流电源系统校验方法的流程图。在图8中，所述校验方法包括：步骤S100，调节外部输入的交流电压并输出调节后交流电压。在该步骤中，可将从外部接收的交流电压调节为具体测试环境需要的调节后交流电压。

步骤S200，将所述调节后交流电压整流为直流电压进行输出。在该步骤中，通过整流调节后的交流电压来获取测试环境所需的直流电压。

步骤S300，调节多个不同调节范围的电阻调节器，输出可调电阻值。具体在该步骤中，可以设置多个不同调节范围的电阻调节器，以并联或串联的方式来获取测试环境需要的电阻值。

步骤S400，接收所述调节后交流电压、所述直流电压和所述可调电阻值并选择性输出至外部负载系统。将以上步骤获取的多种类型的输出，根据不同测试目的，选择性输出至外部负载系统，以观察所述外部负载系统对于所述多种类型的输出的运行情况。

优选地，所述外部负载可以为直流绝缘监测装置。当所述外部负载系统为直流绝缘监测装置时，所述直流绝缘监测装置接收所述输出信号，并根据该信号来判断输出何种提示，例如给出告警信息，即该校验方法通过模拟直流电源系统的各种故障情况，并将相应情况下所述直流电源系统的输出传输给直流绝缘监测装置，以使得直流绝缘监测装置判断是否给出告警等信号。

由上述内容可知，本实用新型所述的多功能直流电源系统校验方法，通过产生所需的多种类型信号，并选择性输出获取的所述多种类型信号，即可根据校验环境的要求输出任意可调数值的交流电压值、直流电压值、电阻值，快速实现模拟直流电源系统的多种故障，从而校验直流绝缘监测装置功能的完整性和正确性。

此外，根据公开的本实用新型的说明书，本实用新型的其他实现对于本领域的技术人员是明显的。实施方式和/或实施方式的各个方面可以单独或者以任何组合用于本实用新型的系统和方法中。说明书和其中的示例应该是仅仅看作示例性，本实用新型的实际范围和精神由所附权利要求书表示。