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繼電保護(hù)儀對實驗儀校驗的方法
校驗裝置對實驗儀校驗的方法
根據(jù)繼電保護(hù)實驗儀的測試功能、工作原理及工作過程,，確定本校驗裝置應(yīng)能夠?qū)^電保護(hù)實驗儀電量輸出及開關(guān)動作時間測試等功能進(jìn)行校驗,。校驗裝置對繼電保護(hù)實驗儀的校驗接線方法如圖2-2所示。
電量輸出功能校驗
將被校繼電保護(hù)實驗儀電量輸出端子與繼電保護(hù)實驗儀校驗裝置電量輸入端子對應(yīng)連接,，如圖2-2中虛線部分所示,。校驗繼電保護(hù)實驗儀直流電量輸出時，通過對繼電保護(hù)實驗儀輸出電量范圍內(nèi)的多個輸出量進(jìn)行測量,，并多次測量某一輸出量,，計算出記錄數(shù)值的平均值,，以此為標(biāo)準(zhǔn)值，與繼電保護(hù)實驗儀設(shè)定值進(jìn)行比較;本校驗裝置交流測量顯示值為有效值,，因此,，校驗繼電保護(hù)實驗儀交流電量輸出時，如果實驗儀顯示器顯示為有效值,，則直接比較設(shè)定值與鋇」量值,，如果顯示為峰值，則將測量值換算為峰值后再與設(shè)定值進(jìn)行比較,，計算實驗儀電量輸出功能的誤差,。通過上述方法對繼電保護(hù)實驗儀電量輸出功能進(jìn)行校驗。
開關(guān)動作時間校驗
繼電保護(hù)實驗儀對繼電器進(jìn)行測試的方法為:將繼電保護(hù)實驗儀開出量端子及其公共端與繼電器連接,，開入量端子及其懸浮的公共端與繼電器動作接點連接,，繼電保護(hù)實驗儀輸出不斷增加的電量，達(dá)到一定幅值時繼電器動作接點動作,。根據(jù)這一過程,，確定本校驗裝置對試驗儀的校驗方法為:將被校驗繼電保護(hù)實驗儀開關(guān)輸出端子、開關(guān)輸入端子與繼電保護(hù)實驗儀校驗裝置開關(guān)輸入端子,、開關(guān)輸出端子對應(yīng)連接,，如圖2-2中實線部分所示。首先設(shè)定校驗裝置定時時間,，等待被校實驗儀開出量端口輸出啟動信號,。當(dāng)啟動信號輸出后，被校實驗儀開始計時,，同時校驗裝置開始,，并在顯示器上顯示。結(jié)束后,，由校驗裝置開出量端口輸出停止信號,，被檢裝置同時停止計時，以校驗裝置設(shè)定值為標(biāo)準(zhǔn)值,，對比兩個時間值,，計算出實驗儀定時功能的誤差，實現(xiàn)對實驗儀動作時間測試功能的校驗,。
校驗裝置總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)上述校驗方法,，確定繼電保護(hù)實驗儀校驗裝置主要結(jié)構(gòu)應(yīng)包括嵌入式微處理控制器(MCU、交/直流(AC/DC)變換,、模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換,、數(shù)字信號識別與處理、控制邏輯,、精密時基和人機(jī)界面等單元,，有機(jī)融合計算機(jī)、自動測試,、信號識別等*技術(shù),，能夠完成對實驗儀電量輸出、動作時間測試等功能的測試校驗任務(wù),。
繼電保護(hù)實驗儀校驗裝置總體結(jié)構(gòu)
校驗裝置主要包括兩個處理通道,。一是輸入的電量信號經(jīng)過輸入模塊調(diào)整為與電路測量范圍相匹配的值后接入信號變換模塊處理，然后送入A/D轉(zhuǎn)換模塊,，再經(jīng)光電禍合器接入微處理器進(jìn)行運算處理,，通過液晶顯示器(LCD)顯示相應(yīng)數(shù)值，完成對電量的測量,。另一個通道是動作信號經(jīng)過輸入模塊調(diào)整為與電路匹配的輸入信號,，送入動作信號識別模塊，轉(zhuǎn)換成微處理器可識別的數(shù)字信號,，并由微處理器進(jìn)行相應(yīng)操作,，控制輸出模塊輸出控制信號，實現(xiàn)對動作時間的校驗工作,。人機(jī)界面包括液晶顯示器和操作鍵盤,。
技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，本課題設(shè)計的繼電保護(hù)實驗儀校驗裝置各校驗
功能技術(shù)指標(biāo)如下:
交流測量:0一19.999A一199.99A
0一1200.0V 0.5%士1個字
直流測量:0 -0.19999A一19.999A
0一1200.0V 0.2%士1個字
通電(斷電)動作時間測試:
0.1 0000s一1.00000s一10.0000s一100.000s 0.002%士1個字
微處理器及外圍電路設(shè)計
微處理器及外圍電路是校驗裝置的大腦,，是驅(qū)動校驗裝置各個功能的核心部分,。只有合理分配各個I/o口，充分利用微處理器的各項功能,，才能使這個核心發(fā)揮出其應(yīng)有的作用,。
附錄工中所示電路圖為本校驗裝置的微處理器及外圍電路圖。圖中包括了微處理器,、晶振,、復(fù)位電路、實時時鐘電路,、液晶顯示電路和各個電路接口,，包括與A/D轉(zhuǎn)換驅(qū)動接口、小信號繼電器控制接口,、動作信號識別接口,、液晶顯示接口以及上位機(jī)通信接口等。
宏晶科技推出的新一代STC90C51 RC/RD+系列單片機(jī),，可工作在12/24MHz頻率,、12/6周期下，并且*抗干擾,、高速,、低功耗,，指令代碼*兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)。
STC90C58RD+是該系列單片機(jī)中的一個型號共40個引腳,，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括:其用戶應(yīng)用程序空間為32K字節(jié),，足夠存儲校驗裝置使用的顯示器生成的字模代碼;片上集成1280字節(jié)RAM，保證系統(tǒng)軟件運行流暢;35個通用I/O口,，為實現(xiàn)系統(tǒng)各功能控制提供充足的控制引腳;內(nèi)置ISP/工AP功能;片內(nèi)集成29K EEPROM,，為用戶記錄數(shù)據(jù)提供足夠的存儲空間;內(nèi)置看門狗;內(nèi)部集成MAX810復(fù)位電路;包含16位定時器/計數(shù)器。
T0, T1, T2,，其中定時器TO還可以作為2個8位定時器使用;擁有4個中斷優(yōu)先級,，8個中斷源，其中電平下降沿或低電平觸發(fā)外部中斷4路[3STC90C58RD+單片機(jī)功能強(qiáng)大,，抗*力強(qiáng),，非常適合作為本課題設(shè)計的繼電保護(hù)實驗儀校驗裝置的微處理器。
采用的是有源晶體振蕩器MX045HST,，主要目的是保證微處理器所需的工作時鐘脈沖信號有很高的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性,。MX045HST輸出脈沖上升、下降時間為8ns,，輸出頻率穩(wěn)定性很高,，為士20ppm，并且合理的結(jié)構(gòu)使其在短穩(wěn)和相位噪聲方面表現(xiàn)良好,，適合對時序要求靈敏的應(yīng)用場合,，*系統(tǒng)需求。
系統(tǒng)時鐘芯片DS1302o DS1302是美國DALLAS公司的一種高性能,、低功耗,、帶RAM、具有涓細(xì)電流充電功能的8引腳實時時鐘芯片主要特點是:DS1302時鐘芯片采用串行數(shù)據(jù)傳輸,，使掉電保護(hù)電源可編程充電,，并可關(guān)閉該功能;可計數(shù)項包括年、月,、日,、時、分,、秒,、星期，遠(yuǎn)可提供2100年的時間;有31*8位額外數(shù)據(jù)暫存寄存器,，可記錄系統(tǒng)事件時間點;少I/O引腳傳輸,，僅通過三引腳控制，為微處理器節(jié)省了控制引腳;此芯片的計時準(zhǔn)確度幾乎由X 1, X2引腳外接的32768Hz晶振決定，只要使用質(zhì)量較高的時鐘晶振,，即可為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時間,。
繼電保護(hù)實驗儀校驗裝置操作選擇項目較多，顯示器較小會造成界面設(shè)計擁擠,，使用者不便閱讀,、操作,。因此,，選用MS320240液晶顯示器。它使用RA8835作為控制器,，這款控制器的特點為:有較強(qiáng)功能的I/O緩沖器,，其*性之一是微處理器訪問RA8835不需判“忙”，微處理器可在任意時刻對RA8835訪問,，并且得到及時的指令,、數(shù)據(jù)傳輸就位，無延遲,，執(zhí)行指令更流暢,，面對大屏上大量顯示數(shù)據(jù)修改時不會影響顯示效果。另外,，其指令功能豐富(在第四章會得到詳細(xì)描述),，四位數(shù)據(jù)并行發(fā)送，驅(qū)動能力為640*256o MS320240使用藍(lán)模寬溫液晶片,，LED藍(lán)光作為背景光,。這些特點使M 5320240使用起來更方便，視覺效果更良好,，顯示區(qū)尺寸也*符合校驗裝置的需要,。
MS320240有20個引腳，其中引腳6 (CS引腳)為片選引腳,，引腳8 (RST引腳)為復(fù)位引腳,，通常這兩個引腳需要與微處理器連接，但為節(jié)省微處理器的控制引腳,，本設(shè)計中將引腳6接數(shù)字地,，引腳8接高電平，這樣不會影響本校驗裝置的現(xiàn)實效果,。
電量測量電路設(shè)計
繼電保護(hù)實驗儀輸出的電量信號一般為幾百至上千伏特的交,、直流電壓信號和幾十至上百安培的交、直流電流信號,。因此,，輸入電路應(yīng)對其進(jìn)行衰減，達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換器可正常工作的范圍,。A/D轉(zhuǎn)換器可識別的信號為直流電壓信號,，需將輸入的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,，交流信號通過AC/DC轉(zhuǎn)換，變?yōu)橹绷餍盘枴?/p>
A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
模擬信號是不能被微處理器直接測量識別出來的,，只有通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為微處理器可識別的數(shù)字信號,，才能通過微處理器處理并由液晶顯示器顯示出測量結(jié)果。
電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,，校驗裝置分辨率應(yīng)比被校裝置的顯示分辨率高一位,。因此，在本校驗裝置中選用4 1/2位雙斜率積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,。
ICL7135是MAX工M公司生產(chǎn)的4位半(相當(dāng)于15位)CMOS雙斜率積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器,，其量限為士2V，分辨率為20000個字,，具有雙性高阻抗差動輸入,、自動零點調(diào)整、超量程和自動性判別等功能
工CL7135轉(zhuǎn)換時序如圖3-1所示,。工CL7135一次轉(zhuǎn)換過程包括4個階段:1.自動調(diào)零階段;2.被測電壓固定時間積分階段T1; 3.基準(zhǔn)電壓返向積分階段T2; 4.積分器自動回零階段,。