一种配电网继电保护的测试装置的制作方法

1.本发明涉及配电网继电保护的测试技术领域，特别是涉及一种配电网继电保护的测试装置。


背景技术：

2.为提高配电网的供电可靠性和智能运营水平，近年来装配了大量配电网自动化设备。配电网自动化设备快速隔离故障功能的实现又依赖于自动化装置的可靠运行，因此配电网自动化设备投运前的现场测试与定值校验就显得非常重要，是保证自动化设备功能有效实现的关键一步。
3.目前虽有现场定检测试仪器，但其重量较重且需要另外配置发电机为定检测试仪器提供电源，定检测试仪器和发电机携带都极其不方便，在做技术测试工作前工作人员消耗大量精力在仪器设备搬运等体力工作上，特别是对于需要搬运较远距离才能到达现场的配电测试设备，原有测试设备的人机功效极其不理想；同时，如同一组工作人员一天内需进行多个验收调试现场工作，则搬运仪器的工作耗损更多体力，不利于工作人员将精力有效的分配在最重要的设备测试工作上，使得测试与校验的工作质量难以保证；如不同工作组人员在不同地点工作又需配置更多的定检测试仪器，配置定检测试仪器的成本费用较高。
4.目前配电网继保自动化定检测试仪器直接使用输电网通用型保护自动化定检测试仪，输电网保护自动化定检测试仪器使用场景固定于变电站内且有固定调试电源可取用；同时输电网保护自动化定检测试仪器功能菜单非常丰富，用于配电网继保自动化设备测试时不仅浪费而且没有针对性。
5.为满足规程执行的依从性，每次配网设备跳闸后(特别是查无故障的跳闸事件)都需要按检验条例检测保护自动化装置；如按现有装备定检测试仪器测试则响应速度慢，不利于快速检测、快速判断、快速复电的故障处理要求。简而言之，现有保护测试仪器需要另外配置发电机或移动电源车等外接电源供电，不适合配电网应用场景，且无法为配电网装置提供dc24v或dc48v工作电源。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提出一种配电网继电保护的测试装置，解决现有仪器无法满足响应速度快、利于快速检测、快速判断及快速复电要求的技术问题。
7.一方面，提供一种配电网继电保护的测试装置，包括：
8.电池组、主控板、显示按键板、电源功放板、接口板以及电源适配器；
9.所述接口板，与所述主控板连接，用以通过多个外部通讯接口与外部装置进行连接，并通过对应的外部通讯接口进行开关量输出或输入、电流输出、电压输出及直流输出；以及检查相连接的继电器的外部引入的高压；
10.所述电源功放板，与所述主控板连接，用以对相连接的继电器的电流或电压进行隔离，并进行电压功率放大和电流功率放大；
11.所述主控板，用以根据接收的信号生成对应的控制信号，通过所述控制信号分别控制所述显示按键板、所述电源功放板及所述接口板；并，根据所述接口板和所述电源功放板输入的信号对所述继电器进行检查，将对应的检查结果输出；其中，所述接收的信号至少包括控制所述外部通讯接口的信号输出或输入信号、所述接口板和所述电源功放板输入的信号；
12.所述显示按键板，与所述主控板连接，用以输入对应的功能指令并对输出的检查结果进行显示；
13.所述电源适配器，用以连接外部电源，对所述主控板、所述显示按键板、所述电源功放板及所述接口板进行供电；
14.所述电池组，分别连接所述主控板、所述显示按键板、所述电源功放板及所述接口板，用以存储电量，并，当所述电源适配器不进行供电时，分别对所述主控板、所述显示按键板、所述电源功放板及所述接口板进行供电。
15.优选地，所述电源功放板包括：
16.电压功率放大器控制模块，用以对所述主控板输出的控制信号进行模数转换，生成电压放大信号；
17.电压功率放大器，用以根据电压放大信号对电压功率进行放大；
18.电压隔离电源，用以对所述主控板和电压功率放大器控制模块之间的电源进行隔离，并根据对应控制信号输出放大后的电压；
19.电流功率放大器控制模块，用以对所述主控板输出的控制信号进行模数转换，生成电流放大信号；
20.电流功率放大器，用以根据电流放大信号对电流功率进行放大；
21.电流隔离电源，用以对所述主控板和电流功率放大器控制模块之间的电源进行隔离，并根据对应控制信号输出放大后的电流；
22.辅助电源，用以根据对应控制信号输出直流电压。
23.优选地，所述接口板包括：
24.开关量输出模块，用以作为继电器输出节点，向外部提供通断控制信号；
25.开关量输入模块，用以外部开关量节点通断控制信号及是否带电检测；
26.电压输出模块，用以将所述电压隔离电源输出的电压信号输送给待测试装备；
27.辅助直流输出模块，用以将所述辅助电源输出的直流电压信号输送给待测试装备；
28.电流输出模块，用以将所述电流隔离电源输出的电流信号输送给待测试装备。
29.优选地，所述主控板包括：
30.soc处理器单元，用以根据控制所述外部通讯接口的信号输出或输入、所述接口板和所述电源功放板输入的信号生成对应的控制信号；
31.电池充放电管理单元，用以根据所述电源适配器的工作状态生成对应的控制信号，对其和所述电池组的充放电状态进行切换管理；
32.外部通讯接口，与所述接口板连接，用以接收所述接口板输入的信号并输出所述接口板对应的控制信号；
33.显示按键板接口，与所述显示按键板连接，用以接收所述显示按键板输入的信号
并输出所述显示按键板对应的控制信号；
34.功放电源板接口，与所述电源功放板连接，用以接收所述电源功放板输入的信号并输出所述电源功放板对应的控制信号。
35.优选地，所述电池充放电管理单元，具体用于：
36.当检测到所述电源适配器接通外部电源时，生成直供电信号和充电信号；
37.当检测到所述电源适配器未接通外部电源时，生成放电信号。
38.优选地，还包括：
39.充放电管理模块，与所述电池充放电管理单元连接，用以接收所述电池充放电管理单元生成的控制信号，控制电池组和电源适配器的充放电管理；
40.其中，当所述充放电管理模块接收到直供电信号时，切换所述电源适配器为所述主控板、所述显示按键板、所述电源功放板及所述接口板进行供电；
41.当所述充放电管理模块接收到充电信号时，切换所述电源适配器为所述电池组进行充电；
42.所述充放电管理模块接收到放电信号时，切换所述电池组为所述主控板、所述显示按键板、所述电源功放板及所述接口板进行供电。
43.优选地，所述显示按键板包括：
44.输入模块，用以接收用户输入的控制指令和相应参数；
45.显示模块，用以显示接收的检查结果。
46.优选地，还包括：
47.通信模块，用以通过无线方式将所述主控板与其他路由设备进行通信连接。
48.优选地，还包括：
49.定位模块，用以实时获取所述配电网继电保护的测试装置的位置信息，并进行的卫星对时。
50.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
51.本发明提供的配电网继电保护的测试装置，解决了配电网长期以来没有针对性的继电保护测试设备问题，提供了一种自带锂电池，手持式，针对性强，操作简便的继电保护测试仪。本发明通过基础培训，配网基层继电保护工作人员能够熟练掌握并使用，减少培养周期。可有效避免使用传统继电保护测试仪需要自备发电机或移动电源车，需要多人搬运等诸多不便。针对户外开关柜停电检修期间无试验电源的问题，装置自身提供了5-48v连续可调的程控电源输出，可方便为开关柜内12v，24v或48v等不同供电要求的设备供电。
附图说明
52.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
53.图1为本发明实施例中一种配电网继电保护的测试装置的示意图。
54.图2为本发明实施例中一种配电网继电保护的测试装置的示意图。
400v隔离电压输出，此外还有一路低电压 -15v输出供数模转换器以及功率放大器部分的运算放大器供电。电流电源主供电回路也是反激式隔离开关电源，提供 -6v隔离电压输出，此外还有一路 -12v输出供数模转换器和功率放大器部分运算放大器供电。系统电源各电源输出控制由soc控制单元控制。
62.上述，电流隔离电源和电压隔离电源就是cpld控制，主要原因是fpga上电配置慢(soc的fpga配置往往需要引导程序启动后才能加载配置文件)，而cpld是上电瞬间就完成配置加载。需要实时控制的信号通过cpld控制操作，可避免装置上电出现意外信号输出或装置内部出现错误的电源上电(如功放大器供电，在其他控制信号未确认状态下，功放电源上电易损坏功率放大器功率器件)。cpld输出控制电压以及电流功率放大器的数模转换器控制信号经信号隔离后驱动数模转换器输出对应的模拟波形信号，该波形信号送到后级功率放大器电路用于输出相应的功率信号(电压功率放大器输出高电压信号，电路功率放大器输出电流信号)。
63.其中，辅助电源输出采用了pwm控制的升降压dc/dc控制电路，用以输出5-48v直流电压信号，为被测试设备提供电源。
64.本实施例中，所述主控板102，用以根据接收的信号生成对应的控制信号，通过所述控制信号分别控制所述显示按键板103、所述电源功放板104及所述接口板105；并，根据所述接口板105和所述电源功放板104输入的信号对所述继电器进行检查，将对应的检查结果输出；其中，所述接收的信号至少包括控制所述外部通讯接口的信号输出或输入信号、所述接口板105和所述电源功放板104输入的信号；也就是，主控板102是该系统的核心组件之一，是所有数字电路部分的集成，包括soc处理器单元，电池充放电管理单元，数字系统供电部分、外部通讯接口以及与显示按键板103接口、与功放电源板接口。
65.具体地，所述主控板102包括：
66.soc处理器单元，用以根据控制所述外部通讯接口的信号输出或输入、所述接口板105和所述电源功放板104输入的信号生成对应的控制信号；也就是，soc处理器指的是fpga mpu组合的形式，可以是封装成单芯片的soc处理器，如赛灵思的zynq系列，也可以是单独的arm处理器 fpga芯片的形式。当然除了核心的arm、fpga或者soc芯片外还包含支持该soc系统运行的内存(ddr3/ddr4内存)、qspi-flash存储(主要存储引导程序、内核映射文件等这些最底层的系统程序文件)，电子盘emmc接口(可认为是直接焊接到主板上的tf卡，但可靠性远优于tf卡)或sata接口(即固态硬盘，可以是m.2接口，也可以是标准sata接口或者msata接口)，以及必要的复位电路构成。本装置的io外设包含2路usb主机接口，可用来连接u盘、键盘、鼠标等标准usb外设；rj45以太网接口，用于与上位机通讯；调试串口用于设备功能调试；指示灯用于显示电源、系统状态。rs485对时接口，针对电力行业，主要是irig-b对时(一种行业对时信号的编码格式)。
67.电池充放电管理单元，用以根据所述电源适配器的工作状态生成对应的控制信号，对其和所述电池组101的充放电状态进行切换管理；也就是，充放电管理单元主要实现1，适配器供电和电池供电自动切换控制；2，电池充电控制；3，适配器输入电压、电流、功率监测。还包含主要的系统供电的电源转换，如系统主5v，3.3v供电，以及soc所需的1.0v供电，其他io口所需的1.8v，2.5v供电以及内存所需的1.5v供电等等。所有主供电均采用低压dc/dc降压电路，以提高供电系统的整体效率。此外还需要根据处理器上电顺序合理安排每
种供电输出的上电顺序。
68.具体地，所述电池充放电管理单元，具体用于：当检测到所述电源适配器接通外部电源时，生成直供电信号和充电信号；当检测到所述电源适配器未接通外部电源时，生成放电信号。
69.与所述电池充放电管理单元配合的，还包括：充放电管理模块，与所述电池充放电管理单元连接，用以接收所述电池充放电管理单元生成的控制信号，控制电池组101和电源适配器的充放电管理；其中，当所述充放电管理模块接收到直供电信号时，切换所述电源适配器为所述主控板102、所述显示按键板103、所述电源功放板104及所述接口板105进行供电；当所述充放电管理模块接收到充电信号时，切换所述电源适配器为所述电池组101进行充电；所述充放电管理模块接收到放电信号时，切换所述电池组101为所述主控板102、所述显示按键板103、所述电源功放板104及所述接口板105进行供电。也就是，充放电管理模块是设置于主控板102之外，与电源适配器和电池组101设置于一起的，主要用于适配器供电和电池供电自动切换，受主控板102内对应的所述电池充放电管理单元的控制，根据所述电池充放电管理单元输出的控制信号进行切换动作。
70.外部通讯接口，与所述接口板105连接，用以接收所述接口板105输入的信号并输出所述接口板105对应的控制信号；显示按键板103接口，与所述显示按键板103连接，用以接收所述显示按键板103输入的信号并输出所述显示按键板103对应的控制信号；功放电源板接口，与所述电源功放板104连接，用以接收所述电源功放板104输入的信号并输出所述电源功放板104对应的控制信号。
71.本实施例中，所述显示按键板103，与所述主控板102连接，用以输入对应的功能指令并对输出的检查结果进行显示；具体地，所述显示按键板103包括：输入模块，用以接收用户输入的控制指令和相应参数；显示模块，用以显示接收的检查结果。也就是，显示、触摸屏和按键属于一个功能区，提供人机操作界面和接口。8英寸及以下的lcd显示屏因为尺寸及厚度的原因，其lcd工作所必须的几种供电并没集成在lcd屏模组上，需要用户自行设计专用供电电路，一般行业内称之为tcon电路。此外就是背光控制电路，对应的调光电路也未集成到lcd模组，所以需要专门设计pwm调光电路。触摸屏为电容触摸屏，支持多点触控，通过usb或i2c接口与soc处理器单元通讯，从而实现触摸屏触控操作功能。按键采用计算机标准按键控制器驱动键盘矩阵，简化soc处理器的程序，提高功能模块可替换性。
72.本实施例中，所述电源适配器，用以连接外部电源，对所述主控板102、所述显示按键板103、所述电源功放板104及所述接口板105进行供电；电源适配器将市电转换为装置内部可用的低压直流电输入到装置电源部分。
73.本实施例中，所述电池组101，分别连接所述主控板102、所述显示按键板103、所述电源功放板104及所述接口板105，用以存储电量，并，当所述电源适配器不进行供电时，分别对所述主控板102、所述显示按键板103、所述电源功放板104及所述接口板105进行供电。锂电池包内部除锂电池组101外还包含完整的充放电控制电路、电池均衡电路、过流、过热保护以及电池电量计。该技术思路源自于笔记本电池管理技术、现在也大规模应用于无人机，智能锁等领域。
74.本实施例中，还包括：通信模块，用以通过无线方式将所述主控板102与其他路由设备进行通信连接。定位模块，用以实时获取所述配电网继电保护的测试装置的位置信息，
并进行的卫星对时。也就是，wifi模块为系统提供无线连接功能，作为测试仪，wifi工作在ap模式，从而实现上位机直接连接测试仪而不需要额外的无线路由设备。bd/gps提供精确的卫星对时功能。
75.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
76.本发明提供的配电网继电保护的测试装置，解决了配电网长期以来没有针对性的继电保护测试设备问题，提供了一种自带锂电池，手持式，针对性强，操作简便的继电保护测试仪。相对复杂的主网继电保护测试设备，本发明通过基础培训，配网基层继电保护工作人员能够熟练掌握并使用，减少培养周期。可有效避免使用传统继电保护测试仪需要自备发电机或移动电源车，需要多人搬运等诸多不便。针对户外开关柜验收或停电检修期间无供电电源的问题，装置自身提供了5-48v连续可调的程控电源输出，可方便为开关柜内12v，24v或48v等不同供电要求的设备供电。
77.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。