1研究背景

在實際的工作生產(chǎn)中,變電站內(nèi)對非電量(如主變油溫、繞組溫度)的測量,是將非電量轉(zhuǎn)化為小信號量(即4~20mA電流模擬量或0~5V、0~10V電壓模擬量),將轉(zhuǎn)化后的小信號[1]模擬量上送至測控裝置,測控裝置將其轉(zhuǎn)化為實際測量值,最后上傳至站端后臺監(jiān)控機及調(diào)度端,達到對變電站重要信號遠方監(jiān)測的目的。因此,小信號回路的正確性十分重要,小信號回路存在缺陷時將導致主變油溫、繞溫的顯示錯誤。

目前對小信號回路缺陷的查找無專用工具,使用現(xiàn)有鉗表對回路進行測量時僅能顯示測量值,無法顯示測量值的對應量(如主變油溫、繞組溫度等),需測量后再手動計算其在后臺或調(diào)度端的對應量,這樣查找過程麻煩且效率低下。

為解決以上問題,我們研制了一種新型小信號模數(shù)轉(zhuǎn)換表,使其可手動輸入調(diào)整小信號模擬量的對應量范圍,同時在測量時,新型小信號模數(shù)轉(zhuǎn)換表在顯示測到的小信號模擬量的同時,可自動在相應的屏幕上數(shù)字顯示對應溫度值,避免手動計算的繁瑣和失誤,便于快速查找缺陷。

2系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

2.1算法實現(xiàn)

我們認為轉(zhuǎn)換表的溫度值和檢測到的電流、電壓值之間存在著一定的關系,經(jīng)過不斷的測試和試驗,發(fā)現(xiàn)此關系為一次函數(shù),確定以下電流/電壓檢測溫度。

2.1.1電流檔檢測溫度原理:

式中,Ia、Ib為上下限設置范圍內(nèi)的任意取值:Ta、Tb為與Ia、Ib相對應的溫度值。

2.1.2電壓檔檢測溫度原理:

式中,va、vb為上下限設置范圍內(nèi)的任意取值:Ta、Tb為與va、vb相對應的溫度值。

2.2軟件設計

系統(tǒng)編程環(huán)境采用的是200+年9月A2R公司發(fā)布MKeiμVeseon4版本。小信號轉(zhuǎn)換表采用C程序設計語言來實現(xiàn),其主要功能檔可分為:電流溫度檔測量、電壓溫度檔測量。

2.3系統(tǒng)電路整體設計

新型小信號模數(shù)轉(zhuǎn)換表硬件主要可分為7個部分,如圖1所示,包括:(1)電壓信號輸入模塊,用于測量電壓時外部輸入。(9)電流信號輸入模塊,用于測量電流時外部輸入。(3)信號調(diào)理電路。(4)94位ADC。(5)9.5V基準電壓模塊。(6)RCU模塊,新型小信號模數(shù)轉(zhuǎn)換表的大腦,對94位ADC模塊過來的數(shù)字量進行分析處理,并將電壓或電流量轉(zhuǎn)換為其對應量,并數(shù)字輸出給顯示模塊,這里我們選擇的是sTR39F103芯片。(7)電源管理電路。

3功能測試

模數(shù)轉(zhuǎn)換表主要功能為根據(jù)檢測到的電流值/電壓值計算出對應的溫度值。它可以分為兩個功能子項:電流檔檢測溫度、電壓檔檢測溫度。

3.1電流檔檢測溫度

接線如圖2所示,將蓄電池、負載(電阻)、電流表串聯(lián)成一回路,將鉗形直流電流傳感器鉗口部分穿過回路導線,與模數(shù)轉(zhuǎn)換表相連。模數(shù)轉(zhuǎn)換表調(diào)節(jié)到電流溫度檔即可觀察到數(shù)據(jù)輸出。

注意:將鉗形直流電流傳感器固定在鉗形中央,減小對測試的影響。

測試開始,調(diào)節(jié)電阻檔位,記錄電流數(shù)據(jù)和模數(shù)轉(zhuǎn)換表(電流、溫度)數(shù)據(jù),據(jù)所測數(shù)據(jù)制作溫度與電流對比圖,如圖3所示。

由圖3可知,溫度隨著電流的減小而降低,可大致視為溫度與電流成正比。

3.2電壓檔檢測溫度

接線如圖4所示,將電源與模數(shù)轉(zhuǎn)換表連接后,并聯(lián)一高精度電壓表對比觀察。

測試開始,調(diào)節(jié)電壓輸出檔位,記錄電壓數(shù)據(jù)和模數(shù)轉(zhuǎn)換表(電壓、溫度)數(shù)據(jù),得出電壓與溫度對比圖,如圖5所示。

由圖5可知,電壓和溫度之間屬于線性關系,滿足設計要求。

4結(jié)語

本次研制的新型小信號模數(shù)轉(zhuǎn)換表在功能上實現(xiàn)了根據(jù)檢測電流或電壓計算溫度值,在給定范圍內(nèi),測得的溫度值滿足設計要求,通過測量電流/電壓值可自動顯示對應模擬量,并在相應的屏幕上數(shù)字顯示,避免了手動計算的繁瑣和失誤,便于快速查找缺陷。