10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电流检测技术领域，尤其涉及一种10kV高压配电装置真空断路器永磁 机构电流检测系统。
【背景技术】
[0002] 10kV高压配电装置在煤矿电网中起到控制和保护双重作用，能够按照控制指令切 断空载或负载电流，同时还具有故障检测和动作的功能。目前，10kv高压配电装置真空断路 器操作机构主要有弹簧机构和永磁机构两种，弹簧机构机械部件多、累计运动公差大、可靠 性低、维护工作量大，且运动过程不可控。永磁机构是近些年新兴的技术，它利用永磁体在 磁场中受力运动的原理，运动不减少、结构简单、可控性强。开展对永磁机构本体优化设计 和操作过程可靠控制是10kV高压配电装置真空断路器操作机构技术领域研究的热点，稳定 电流检测系统是对其可靠控制的基础。
【发明内容】
[0003] 为达上述目的，本发明提出一种10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测 系统，其目的是为了提达到电流的实时采集和信号传输，测量精度高、稳定性好、抗干扰能 力强，检测效率高的一种检测系统。
[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
[0005] 10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，是以数字信号处理器DSP 为核心，主要包括永磁机构、控制面板、高精度传感器、光耦隔离电路、信号调理电路、DSP、 通讯电路、编程接口、仿真器、显示单元和上位机;其中，控制面板的输出端与DSP的信号输 入端相连接，高精度传感器的输出端与光耦隔离电路的输入端相连接，光耦隔离电路的输 出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端与DSP的信号输入端相连接， DSP内部的通讯模块信号输出端与通讯电路相连接，通讯电路的信号输出端与上位机的通 讯端口相连接，编程接口的输入端通过仿真器与上位机线连接，编程接口的输出端与DSP 4 的程序输入端口相连接，显示单元的输入端与DSP的输出端相连接。
[0000] 所述的高精度传感器为霍尔型电流传感器CHF-200B，DSP选择型号为 TMS320F2812,光耦隔离电路为线性光耦型号为HCNR201，DSP仿真器选择型号为YXDSP-XD510〇
[0007] 所述的控制面板5发送信号采集开始和停止信号，同时具有急停功能;高精度传感 器负责将永磁机构电流信号转换成模拟信号输出；光耦隔离电路起到将传感器输出信号与 DSP隔离的作用；通讯电路将DSP内部的通讯模块与上位机相连接，实现永磁机构电流信号 传递给上位机;编程接口实现DSP程序调试和烧写的作用；显示单元用于显示永磁机构的电 流值，为外界提供最直观的数据;上位机负责DSP数据采集程序调试和永磁机构电流显示。
[0008] 所述的信号调理电路将电流模拟信号线性转换成DSP能够接收的信号，进行信号 幅值调。
[0009] 所述的DSP负责接收控制指令、采集和处理电流信号，同时利用通讯模块将电流信 息发送给上位机。
[0010] 所述的DSP的电流计算流程具体步骤如下：
[0011] (1)中断入口；
[0012] ⑵保护现场；
[0013] (3)清除中断标志；
[0014] (4)读RESULT寄存器中的采样值Tl(k);
[0015] (5)读TREG寄存器中预先存储的比例系数K;
[0016] (6)I(k)=Tl(k)*K;
[0017] (7)I(k)存储到数据区；
[0018] (8)恢复现场；
[0019] (9)返回。
[0020] 所述的DSP电流计算过程如下:高精度传感器1输出的模拟信号经过光耦隔离和信 号调理后输入给DSP，DSP在每个PWM周期对高精度传感器输出的电压信号进行一次采样，经 过软件计算转换成对应的电流值;通过DSP的定时器采用连续增减计数方式时周期匹配事 件启动ADC转换来实现;ADC中断与定时器下溢中断同时启动，然后对采集的电压信号进行 一次A/D转换；
[0021] 具体来说设定时器中断周期为0.02ms，电流环闭环调节周期为0.02ms;在中断服 务子程序中还要置相应的标志位，通过判断各个标志位后，转入响应的中断子程序，然后返 回程序;最后计数器复位，等待进行下一次判断;DSP的参考电压是3.3V，即3.3V对应的A/D 值为212,根据如式（1)的比例对应关系，计算可得IV电压对应的A/D值为212/3.3,通过采集 到的电压值可转换成正确的A/D数据；
[0022] (.1);
[0023] 式（1)中A表示电压值，D表示A/D数据；
[0024] DSP是定点型处理器，若要完成上述含有小数的数据运算，就必须采用Q格式对数 据进行规范化处理;为达到精度要求，本系统在软件设计中采用Q12格式;电流传感器输出1 伏电压对应的电流值为75安，电流的采样值为：
[0025] (2);
[0026] 式(2)中I表示电流，D表示A/D数据。
[0027]本发明的优点及有益效果是：
[0028]本发明能够实现电流的实时采集和信号传输，具有测量精度高、稳定性好、抗干扰 能力强等特点，可以显著提高检测效率，为永磁机构智能控制和高压断路器智能化技术的 发展奠定基础。
[0029]下面结合附图和具体实施例，对本发明进一步加以详细的说明。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明的结构不意图；
[0031] 图2为本发明中信号调理电路图；
[0032]图3为本发明中DSP与上位机通讯电路图；
[0033]图4为本发明中电流计算软件程序流程图。
[0034] 其中：1、永磁机构;2、光耦隔离电路;3、信号调理电路;4、DSP;5、控制面板;6、显示 单元;7、编程接口； 8、仿真器;9、通讯电路;10、上位机;11、永磁机构。
【具体实施方式】
[0035]本发明是一种10kV高压配电装置真空断路器永磁机构电流检测系统，如图1所示， 图1为本发明的结构示意图。该系统以数字信号处理器(digital signal processor，以下 简称DSP)为核心，主要包括永磁机构11、控制面板5、高精度传感器1、光耦隔离电路2、信号 调理电路3、DSP 4、通讯电路9、编程接口7、仿真器8、显示单元6和上位机10。其中，控制面板 5的输出端与DSP 4的信号输入端相连接，高精度传感器1的输出端与光耦隔离电路2的输入 端相连接，光耦隔离电路2的输出端与信号调理电路3的输入端相连接，信号调理电路3的输 出端与DSP 4的信号输入端相连接，DSP 4内部的通讯模块信号输出端与通讯电路9相连接， 通讯电路9的信号输出端与上位机10的通讯端口相连接，编程接口 7的输入端通过仿真器8 与上位机10线连接，编程接口 7的输出端与DSP 4的程序输入端口相连接，显示单元6的输入 端与DSP 4的输出端相连接。
[0036] 本发明所述的高精度传感器1选择霍尔型电流传感器CHF-200B，DSP选择型号为 TMS320F2812,光耦隔离电路2选择线性光耦型号为HCNR201，DSP仿真器选择型号为YXDSP-XD510〇
[0037] 本发明各部分功能描述如下：
[0038] 控制面板5发送信号采集开始和停止信号，同时具有急停功能；高精度传感器1负 责将永磁机构11电流信号转换成模拟信号输出；光耦隔离电路2起到将传感器输出信号与 DSP 4隔离的作用;通讯电路9将DSP内部的通讯模块与上位机10相连接，实现永磁机构11电 流信号传递给上位机10;编程接口 7实现DSP 4程序调试和烧写的作用；显示单元6用于显示 永磁机构11的电流值，为外界提供最直观的数据;上位机10负责DSP 4数据采集程序调试和 永