[实用新型]一种基于DSP的小电流接地故障测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于DSP的小电流接地故障测试仪，属电力系统设备测试技术领域。

背景技术

国内配电网常采用中性点小电流接地方式，该接地方式下发生单相接地故障的电流特征不突出，给故障处理造成了困难，目前涉及小电流接地故障检测和处理的常见设备有小电流接地选线装置、配电自动化终端、暂态录波故障指示器等，这类设备绝大多数以基于暂态信号处理算法为主，接地故障瞬间以及弧光接地或间歇性接地系统状态持续性突变时，均会产生明显的暂态谐振过程。暂态原理是通过比较各出线暂态电流幅值、极性、功率方向等关系的一种故障处理方法，适用于不接地系统与经不同类型消弧线圈接地的系统，其信号特征受配电网运行方式、接地方式和故障类型影响很大，通用的测试仪只能输入固定的稳态和谐波故障信号，无法满足小电流接地故障测试的要求，传统测试方法是针对预先想象的特定场景，场景设计存在局限性，不能充分考虑配电网及设备的实际运行工况，也无法真实输出单相接地故障发生时的动态和暂态分量，测试环境、测试流程、测试规范都不具有针对性，不能适应于小电流接地故障的现场性能测试。电网运维人员缺少具有针对性的单相接地现场便携式测试仪，能够方便的将其带到实际现场，针对待测设备所在的电网架构和运行工况，当场进行一对一的特定检验，直接校核该选线设备的性能是否能满足工作要求，对于设备的参数设定，缺少整定依据，特别是当配电网的网架容易发生变化，那么故障检测和处理设备的参数设置也应该随之进行调整。往往有些检测设备在刚刚投运时，准确率还较高，但是在一段时间后，特别网架发生变化后，可靠性大幅降低。这将势必对电网特定保护功能的实现以及安全稳定运行造成不可估量的后果。

因此，设计一种基于DSP的小电流接地故障测试仪器，与现场待测故障检测设备行成闭环测试系统，可供运维人员在现场检验其性能，以及处理策略和参数设定的合理性，简化测试操作流程，自动完成闭环性能测试，提高设备运维检修效率和水平，提高故障处理的准确性，大大缩短用户停电时间及提高居民用户供电可靠率的目的，并推动配网单相接地故障检测终端的应用乃至配电自动化领域的进一步发展。

发明内容

本实用新型的目的在于，为了实现小电流接地选线装置、配电自动化终端、暂态录波故障指示器等设备的现场闭环测试以及功能策略校验，提供一种基于DSP的小电流接地故障测试仪，

本实用新型的技术方案是，一种基于DSP的小电流接地故障测试仪，包括嵌入式人机界面模块、DSP主控模块、数模转换控制模块、可编程开入开出控制模块、通信控制模块和功率放大器。

DSP主控模块通过并行总线分别与数模转换控制模块、可编程开入开出控制模块、通信控制模块互联；嵌入式人机界面模块通过通信控制模块与DSP主控模块进行信息交互；数模转换模块输出0-3V小电压信号，通过功率放大器输出0-150V的电压信号和0-20A的电流信号，从而获得电网发生单相故障时相对应的电压和电流模拟信号，提供给待测设备进行测试；可编程开入开出控制模块与开入开出隔离电路互联。

DSP主控模块，基于TMS320F28335研发的嵌入式硬件平台，TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF，有多达18路的PWM输出，实现仪器主控程序和测试应用软件的运行，结合用户选择的测试项目形成具体的测试流程和步骤；自动控制测试过程，并形成测试数据和结果，实现现场自动闭环性能策略的生成及测试流程的控制。

嵌入式人机界面模块，基于ARM嵌入式控制平台，以简洁、美观、方便的嵌入式GUI作为人机界面，通过RS485通信方式与主控模块进行信息交互，用于设置测试参数、设计测试流程以及浏览查看测试波形文件和测试报告。

数模转换控制模块基于FPGA平台设计，FPGA采用基于NIOS软核的EP4C20芯片，数模转换采用16位DAC8562高速转换芯片，用于将接地故障特征电压、电流数字信号通过16位DA芯片转换为0-3V模拟小电压信号，再经信号调理和隔离电路至功率放大器。

可编程开入开出控制模块基于CPLD芯片设计，包括8路开关量输入电路和8路开关量输出回路，开关量输入电路可兼容空接点和0～250V电位接点。电位方式时0～9V为合，18～250V为分，开入量分辨率可到200纳秒。开关量可以方便地对各相开关触头的动作时间和动作时间差进行测量。