电流保护试验仪的制作方法

本实用新型属于试验仪技术领域，尤其涉及一种电流保护试验仪。

背景技术：

目前，电力系统电流互感器二次回路中电流继电器的定值校验工作，在66kv变电站或智能变电站电流采样回路的继电保护日常设备定检或工程施工工作中占有很大的比重，调试质量的好坏非常重要。因此设计一种工作效果好的电流继电器的定值校验装置，用于电流保护定值调试工作，是尤为重要的。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提供一种工作效果好的电流保护试验仪。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括中央处理器、电流采集部分、三角波发生电路、spwm调制器、半桥驱动电路、滤波电路、电流输出端口、开关稳压电路、模数转换部分、正弦波发生器、开关触发电路和线性稳压电路，其特征在于正弦波发生器的信号输出端口和三角波发生电路的信号输出端口与spwm调制器的信号输入端口相连；

spwm调制器的pwm信号输出端口与半桥驱动电路的pwm信号输入端口相连，半桥驱动电路的电流输入端口与开关稳压电路的电流输出端口相连，半桥驱动电路的输出端口通过滤波电路接电流输出端口；

线性稳压电路的输入端口接开关稳压电路的电压输出端口；

开关触发电路的输出端口接开关稳压电路的控制端口；

模数转换部分的输入端口接电流采集部分的输出端口，模数转换部分的输出端口接中央处理器的信号输入端口；

中央处理器的控制信号输出端口分别与开关稳压电路的控制信号输入端口、开关触发电路的控制信号输入端口、正弦波发生器的控制信号输入端口、三角波发生电路的控制信号输入端口相连。

作为一种优选方案，本实用新型所述电流采集部分包括ad8552芯片ua2和ad8551芯片u8，ua2的2脚分别与电流采集接口（通过电流互感器采集电流输出端口的电流）j5的1脚、电阻r16一端、电阻r21一端相连，电阻r16另一端分别与r21另一端、ua2的1脚、电阻r20一端相连，ua2的3脚分别与j5的2脚、ua2的5脚、u8的1脚、u8的4脚相连，u8的3脚分别与电阻r26一端、电阻r28一端、电容c40一端相连，r26另一端接avcc3.3端，c40另一端和r28另一端接agnd；

ua2的7脚分别与二极管d10阴极、二极管d11阳极相连，d10阳极分别与电阻r24一端、电容c34一端、vl-端相连，r24另一端分别与ua2的6脚、c34另一端、电容c30一端、电阻r19一端、r20另一端相连，r19另一端分别与c30另一端、d9阴极、电阻r18一端相连，r18另一端接vl+端。

作为另一种优选方案，本实用新型所述开关稳压电路的输入电源采用电池。

作为另一种优选方案，本实用新型所述电池采用12伏锂电池。

作为另一种优选方案，本实用新型所述三角波发生电路包括ad8551芯片u9，u9的3脚分别与电阻r35一端、电阻r36一端、电容c49一端相连，r35另一端接avcc5v端，c49另一端分别与r36另一端、agnd端相连；

u9的4脚分别与电阻r38一端、电阻r39一端相连，r38另一端通过电容c50分别与电阻r37一端、电容c52一端相连，c52另一端接地，r37另一端接200k端，r39另一端分别与u9的1脚、t_w端相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述spwm调制器包括lm393芯片ua1，ua1的3脚接in+端，ua1的2脚接t_w端，ua1的4脚通过电容c16分别与ua1的8脚、电阻r5一端相连，r5另一端分别与ua1的1脚、pwmout端相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述半桥驱动电路包括eg3113芯片u3，u3的2、3脚接pwmout端，u3的1脚分别与二极管d3阳极、pvcc端、ipp048n12n管q1的2脚、pp048n12n管q2的2脚、电阻r8一端相连；q1的1脚通过电阻r6分别与u3的7脚、电阻r7一端相连，u3的8脚分别与d3阴极、电容c18一端相连，c18另一端分别与u3的6脚、q1的3脚、pp048n12n管q2的3脚、pp048n12n管q4的2脚、pp048n12n管q5的2脚、电感l1一端相连；r7另一端接q2的1脚；

q4的1脚通过电阻r10分别与u3的5脚、电阻r11一端相连，r11另一端接q5的1脚，q4的3脚、q5的3脚和r8另一端接地；

l1另一端分别与sout端、电容c3正极相连，c3负极接sfk-112dm继电器ls1的4脚，ls1的1脚接二极管d5阴极，d5阳极分别与ls1的2脚、2n7002/sot管q3的3脚相连，q3的1脚接hrsen1端。

作为另一种优选方案，本实用新型所述滤波电路包括共模电感gl1、gl2和gl3（1mh30a），gl1的1脚接ls1的3脚，gl1的2脚接q3的2脚相连；gl1的3、4脚分别与gl3的2、1脚对应连接，gl3的3、4脚分别与gl2的2、1脚对应连接，gl2的3、4分别与电流输出端口j2的2、1脚对应连接。

作为另一种优选方案，本实用新型所述开关稳压电路包括ame5268芯片u10、ame5268芯片u11、ina194芯片u14、共模电感gl4（1mh3a）和ad8551芯片u16，u10的7脚接pvccen（控制12v电源开启和关闭）端，u10的2脚通过l2分别与gl4的4脚、vin端相连，gl4的3脚接u11的2脚，u11的7脚接system_en端；

vin端分别与aod403管q7的源极、aod403管q8的源极相连，q7的栅极和q8的栅极接2n7002芯片q10的漏极，q10的栅极接system_en端，q10的源极接gnd端；

q7的漏极和q8的漏极接u14的3脚，u14的1脚接u16的3脚，u16的1脚接i_over（当输入电流过大时关闭半桥驱动输出）端。

作为另一种优选方案，本实用新型所述中央处理器采用stm32f103c8t6芯片u1，u1的20脚接2n7002管q6的栅极相连，q6的漏极接输出继电器；

u1的43脚接2n7002管q9的栅极，q9的漏极接接插件j9，q9的源极接地。

作为另一种优选方案，本实用新型所述模数转换部分采用cs1237芯片u4，u4的3、4脚分别与vl-端、vl+端对应连接，u4的5、6脚分别与cs1237ck端、cs1237d端对应连接。

作为另一种优选方案，本实用新型所述正弦波发生器采用pt8211芯片u7，u7的1、2、3脚分别与bck端、ws端、din1端对应连接，u7的8脚通过电阻r22接in+端。

其次，本实用新型所述开关触发电路包括cd4013b/so芯片u17，u17的1脚接system_en端。

另外，本实用新型所述线性稳压电路包括sgm2032-33芯片u12、sgm2032-50芯片u13、sgm2032-33芯片u15，u12的1脚接vcc5v端，u12的5脚接vcc3.3端，u13的1脚接vcc5v端，u13的5脚接avcc5v端；u15的1脚接vcc5v端，u15的5脚接avcc3.3端。

本实用新型有益效果。

本实用新型通过各部件的相互配合，便于电力系统电流互感器二次回路中电流继电器的定值校验。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型spwm调制器、三角波发生电路、正弦波发生器电路原理图。

图2、3、4是本实用新型半桥驱动电路、滤波电路原理图。

图5是本实用新型模数转换部分电路原理图。

图6是本实用新型电流采集部分原理图。

图7、8、9是本实用新型中央处理器电路原理图。

图10、11是本实用新型开关稳压电路原理图。

图12是本实用新型线性稳压电路原理图。

图13是本实用新型开关触发电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括中央处理器、电流采集部分、三角波发生电路、spwm调制器、半桥驱动电路、滤波电路、电流输出端口、开关稳压电路、模数转换部分、正弦波发生器、开关触发电路和线性稳压电路，其特征在于中央处理器的控制信号输出端口与开关稳压电路的控制信号输入端口相连（on/off端口通过场效应管与cd4013链接控制开关电源电路的关闭），正弦波发生器的信号输出端口和三角波发生电路的信号输出端口与spwm调制器的信号输入端口相连；

spwm调制器的pwm信号输出端口与半桥驱动电路的pwm信号输入端口相连，半桥驱动电路的电流输入端口与开关稳压电路的电流输出端口相连，半桥驱动电路的输出端口通过滤波电路接电流输出端口；

线性稳压电路的输入端口接开关稳压电路的电压输出端口；

开关触发电路的输出端口接开关稳压电路的控制端口；

模数转换部分的输入端口接电流采集部分的输出端口，模数转换部分的输出端口接中央处理器的信号输入端口；

中央处理器的控制信号输出端口分别与开关稳压电路的控制信号输入端口、开关触发电路的控制信号输入端口、正弦波发生器的控制信号输入端口、三角波发生电路的控制信号输入端口相连。

可采用内置式12伏锂电池作为工作电源。将12伏直流电压转换为50hz交流电流。采用电池作为工作电源，装置体积小，携带方便。

可设置触屏式液晶面板（电路图中端口j3与带有触摸功能的串口组态屏幕通信）。

装置外壳可采用铝板，外壳铝板上具有扇热片。

本实用新型可设置输出20/30安电流。

本实用新型体积小，可放在背包中，另外利用背包的剩余空间放置两根试验线及螺丝刀、微型万用表等简单工器具。

本实用新型通过脉冲调制产生大功率正弦波电流源，锂电池产生电压，通过spwm调制器产生正弦脉冲调制后送入半桥驱动放大器，产生大电流（如60a）脉冲信号经由滤波电路滤波还原正弦波电流输出，交流电流采集部分把实时采集到的电流值反馈给处理器经pid运算转换成相应电压值输出来，实现电压动态调节保持输出电流不随负载变化而变化。开关稳压电路对电源的输出限制保障系统稳定运行，通过触摸屏可对电流的设置、实时电流显示、电流预设值、以及可编程时间。

本实用新型使用时，电流输出端口与被测电流继电器的控制信号输入端口相连，电流输出端口输出一定的电流值，检测被测电流继电器在该电流值的控制下是否工作，来对被测电流继电器进行检测校验。

所述电流采集部分包括ad8552芯片ua2和ad8551芯片u8，ua2的2脚分别与电流采集接口j5的1脚、电阻r16一端、电阻r21一端相连，电阻r16另一端分别与r21另一端、ua2的1脚、电阻r20一端相连，ua2的3脚分别与j5的2脚、ua2的5脚、u8的1脚、u8的4脚相连，u8的3脚分别与电阻r26一端、电阻r28一端、电容c40一端相连，r26另一端接avcc3.3端，c40另一端和r28另一端接agnd；

ua2的7脚分别与二极管d10阴极、二极管d11阳极相连，d10阳极分别与电阻r24一端、电容c34一端、vl-端相连，r24另一端分别与ua2的6脚、c34另一端、电容c30一端、电阻r19一端、r20另一端相连，r19另一端分别与c30另一端、d9阴极、电阻r18一端相连，r18另一端接vl+端。

所述三角波发生电路包括ad8551芯片u9，u9的3脚分别与电阻r35一端、电阻r36一端、电容c49一端相连，r35另一端接avcc5v端，c49另一端分别与r36另一端、agnd端相连；

u9的4脚分别与电阻r38一端、电阻r39一端相连，r38另一端通过电容c50分别与电阻r37一端、电容c52一端相连，c52另一端接地，r37另一端接200k端，r39另一端分别与u9的1脚、t_w端相连。

通过如r37、c52、c50把最高200k的方波变换成三角波，通过u9运算放大器把信号压缩到合适的电压范围区间。

电流采样通过电流互感器将0～20a电流信号转换为0～10ma电流信号。

通过运放ua2a转换为交流电压信号，通过ua2b转换为差分电压有效值直流电压信号送入cpuadc采集电路。

所述spwm调制器包括lm393芯片ua1，ua1的3脚接in+端，ua1的2脚接t_w端，ua1的4脚通过电容c16分别与ua1的8脚、电阻r5一端相连，r5另一端分别与ua1的1脚、pwmout端相连。

in+输入正弦波模拟信号，t_w输入三角波信号。

pwmout输出正弦波调制的脉冲信号。

所述半桥驱动电路包括eg3113芯片u3，u3的2、3脚接pwmout端，u3的1脚分别与二极管d3阳极、pvcc端、ipp048n12n管q1的2脚、pp048n12n管q2的2脚、电阻r8一端相连；q1的1脚通过电阻r6分别与u3的7脚、电阻r7一端相连，u3的8脚分别与d3阴极、电容c18一端相连，c18另一端分别与u3的6脚、q1的3脚、pp048n12n管q2的3脚、pp048n12n管q4的2脚、pp048n12n管q5的2脚、电感l1一端相连；r7另一端接q2的1脚；

q4的1脚通过电阻r10分别与u3的5脚、电阻r11一端相连，r11另一端接q5的1脚，q4的3脚、q5的3脚和r8另一端接地；

l1另一端分别与sout端、电容c3正极相连，c3负极接sfk-112dm继电器ls1的4脚，ls1的1脚接二极管d5阴极，d5阳极分别与ls1的2脚、2n7002/sot管q3的3脚相连，q3的1脚接hrsen1端。

通过半桥驱动把输入的正弦调制脉冲信号放大到峰值60a输出，通过l1电感和c5电容还原成正弦波输出。

所述滤波电路包括gl1、gl2和gl3，gl1的1脚接ls1的3脚，gl1的2脚接q3的2脚相连；gl1的3、4脚分别与gl3的2、1脚对应连接，gl3的3、4脚分别与gl2的2、1脚对应连接，gl2的3、4分别与电流输出端口j2的2、1脚对应连接。

所述开关稳压电路包括ame5268芯片u10、ame5268芯片u11、ina194芯片u14、gl4和ad8551芯片u16，u10的7脚接pvccen端，u10的2脚通过l2分别与gl4的4脚、vin端相连，gl4的3脚接u11的2脚，u11的7脚接system_en端；

vin端分别与aod403管q7的源极、aod403管q8的源极相连，q7的栅极和q8的栅极接2n7002芯片q10的漏极，q10的栅极接system_en端，q10的源极接gnd端；

q7的漏极和q8的漏极接u14的3脚，u14的1脚接u16的3脚，u16的1脚接i_over端。

通过0.002r电阻r46对电路进行采样，通过u14放大器把高端测电流值转化为电压值，通过u16进行二次放大，当电流输出超过设定输出阀值时，处理器降低输出信号已达到短路保护的同时依然能够输出电流。

所述中央处理器采用stm32f103c8t6芯片u1，u1的20脚接2n7002管q6的栅极相连，q6的漏极接输出继电器；

u1的43脚接2n7002管q9的栅极，q9的漏极接接插件j9，q9的源极接地。

所述模数转换部分采用cs1237芯片u4，u4的3、4脚分别与vl-端、vl+端对应连接，u4的5、6脚分别与cs1237ck端、cs1237d端对应连接。

所述正弦波发生器采用pt8211芯片u7，u7的1、2、3脚分别与bck端、ws端、din1端对应连接，u7的8脚通过电阻r22接in+端。

所述开关触发电路包括cd4013b/so芯片u17，u17的1脚接system_en端。

所述线性稳压电路包括sgm2032-33芯片u12、sgm2032-50芯片u13、sgm2032-33芯片u15，u12的1脚接vcc5v端，u12的5脚接vcc3.3端，u13的1脚接vcc5v端，u13的5脚接avcc5v端；u15的1脚接vcc5v端，u15的5脚接avcc3.3端。

本实用新型的开机关机由硬开关及软开关（硬开关是通过电池与电路连接端串联20a空气开关实现的,软开关是通过cd4013rs触发器芯片实现的）组合实现。

本实用新型正弦交流电流（图2的sout端）的产生由矩形方波信号（图1的pwmout）调制而成。

图9中输出继电器用于完全断开负载连接。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。