[发明专利]一种选相开关校验装置及校验方法

权利要求书

1.一种选相开关校验装置，包括单片机MCU、滤波与隔离变换电路B1、隔离电路B2、上位计算机PC和三相选相开关PSS，其特征在于：

单片机MCU的串行通讯接口COM1和三相选相开关PSS的串行通讯接口COM2与上位机PC的串行通讯接口COM0接口连接；

单片机MCU的PO1接口与滤波与隔离变换电路B1的SO的信号输入接口连接，滤波与隔离变换电路B1的IS信号输出接口与三相选相开关PSS的IP2接口连接；

单片机MCU的D01、D02、D11、D12和D13接口分别与隔离电路B2的F0信号输入接口、H0信号输入接口、AI信号输出接口、BI信号输出接口和CI信号输出接口对应连接；隔离电路B2的IF信号输出接口、IH信号输出接口、OA信号输入接口和0C信号输入接口分别与三相选相开关PSS的IF2接口、IH2接口、OB2接口和OC2接口对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种选相开关校验装置，其特征在于：所述的滤波与隔离变换电路B1是由电阻R1和电阻R2，光电耦合器EL1，铁芯隔离变压器B，电容器C1及电容C2组成，外接单片机供电电源V1+，滤波与隔离变换电路的供电电源V2+和V2-，其中，单片机输出的模拟正弦波的PWM输出信号SO接EL1的2脚，EL1的1脚接R1的2脚，R1的1脚接V1+，EL1的3脚接V2-，EL1的4脚接B的2脚，B的1脚接V2+，B的3脚接V2-，B的4脚接电容C11脚和电阻R2的1脚，电容C1的2脚接V2-，电阻R2的2脚和电容C2的1脚接正弦同步参考信号输出端IS，电容C2的2脚接V2-；滤波与隔离变换电路B1中，光电耦合器隔离EL1起隔离和信号放大作用，信号SO经EL1后，送给隔离和滤波作用的变压器B，滤除高频成分，使工频通过，然后经过由C1，R2， C2组成的π型低通滤波器后，输出正弦同步信号IS；

隔离电路B2，该电路由两个隔离输出单元和3个隔离输入单元组成；

第一个隔离输出单元由电阻R3，第一光电耦合器EL1，二极管D1和第一继电器J1组成，负责隔离单片机输出的分闸控制信号FO和分闸控制信号IF，该电路外接单片机供电电源V1+，隔离电路的供电电源V2+和V2-，其中，分闸控制信号FO接第一光电耦合器EL1的2脚，第一光电耦合器EL1的一脚接电阻R3的2脚，电阻R3的1脚接V1+，第一光电耦合器EL1的3脚接V2-，第一光电耦合器EL1的4脚接D1的2脚和第一继电器J1的2脚，D1的1脚和第一继电器J1的1脚接V2+，第一继电器J1的3脚和4脚接IF1和IF2，IF1和IF2以干节点输出形式送出IF信号；

第二个隔离输出单元由电阻R4，第二光电耦合器EL2，二极管D2和第二继电器J2组成，负责隔离单片机输出的合闸控制信号HO和分闸控制信号IH，该电路外接单片机供电电源V1+，隔离电路的供电电源V2+和V2-，其中，合闸控制信号HO接第二光电耦合器EL2的2脚，第二光电耦合器EL2的一脚接电阻R4的2脚，电阻R4的1脚接V1+，第二光电耦合器EL2的3脚接V2-，第二光电耦合器EL2的4脚接D2的2脚和第二继电器J2的2脚，D2的1脚和第二继电器J2的1脚接V2+，第二继电器J2的3脚和4脚接IH1和IH2，IH1和IH2以干节点输出形式送出IH信号；

3个隔离输入单元电路形式相同，以第一个隔离输入单元电路为例，该隔离输入单元电路由电阻R6， 第三光电耦合器EL3和电阻R5组成，负责隔离三相选相开关的A相开关接点引出的A相开关状态信号OA与给单片机的选相开关同步信号IP2，该电路外接单片机供电电源V1+，隔离电路的供电电源V2+和V2-，其中，由V2+和OA输入信号OA，OA接电阻R6的2脚，电阻R6的1脚接第三光电耦合器EL3的1脚，第三光电耦合器EL3的2脚接V2-，第三光电耦合器EL3的3脚接V1-，EL3的4脚接如的2脚后输出AI，R5的1脚接V1+，第二个隔离输入单元电路和第三个隔离输入单元电路与第一个隔离输入单元电路形式和功能相同。

3.根据权利要求1所述的三相选相开关的校验方法，采用的设备是上述的选相开关校验装置，其特征在于：该装置中单片MCU机通过内部编程在PWM输出接口输出已知相位的模拟正弦波信号，对其它端口做时序检测和控制，包括在DO1口输出分合闸控制信号，在D11、D12和D13接口输入相开关分合状态信号，通过串行通讯接口，即COM1口，与三相选相开关通讯发出参数设置命令，与上位计算机通讯上报检验校验结果信息；三相选相开关为同步参数可设置的开关，接收正弦同步参考信号，分合闸控制信号，并以干节点形式输出各相开关的状态信号，同时通过三相选相开关PSS的串行通讯接口，即COM2口，接收来自单片机MCU的参数设置命令；上位计算机PC通过串行通讯口，即COM0口，接收来自单片机的检测校验结果信息；

滤波隔离电路B1和隔离电路B2的具体时序检测和控制信号说明如下：

单片机MCU输出3个信号：

（1）通过PO1口输出已知相位的模拟正弦波的PWM输出信号SO；

（2）通过DO1口输出分闸控制信号FO；

（3）通过DO2口输出合闸控制信号HO；

单片机接收3个信号：

（1）通过DI1口接收三相选相开关的A相开关分合信号AI；

（2）通过DI2口接收三相选相开关的B相开关分合信号BI；

（3）通过DI3口接收三相选相开关的C相开关分合信号CI；

三相选相开关PSS输入3个信号：

（1）正弦同步参考信号IS输出接口，接选相开关的同步信号输入端IP2；

（2）分闸控制信号IF信号输出接口，接三相选相开关的分闸控制输入端IF2；

（3）合闸控制信号IH信号输出接口，接三相选相开关的合闸控制输入端IH2；

三相选相开关输出3个信号：

（1）通过三相选相开关的A相开关接点引出端OA2，输出A相开关状态信号OA；

（2）通过三相选相开关的B相开关接点引出端OB2，输出B相开关状态信号OB；

（3）通过三相选相开关的C相输出接点引出端OC2，输出C相开关状态信号OC；

单片机MCU输出的模拟正弦波的PWM输出信号SO通过滤波与隔离变换电路B1处理后，送出正弦同步参考信号IS，给选相开关的同步信号输入端IP2；

分闸控制信号FO，合闸控制信号HO，连接三相选相开关的A，B，C相接点的相开关状态信号OA，OB，OC，通过隔离电路B2处理后输出分闸控制信号IF，合闸控制信号IH，A相开关分合信号AI，B相开关分合信号BI，C相开关分合信号CI；

选相开关自动检验和校准方法包括检验步骤，校准步骤，上报结果3个步骤，通过单片机编程后自动顺序执行：

（1）、检验步骤

A)校验装置通过串行通讯接口给三相选相开关的选相参数置零，使th1，th2，th3，tf1，td2，tf3均为零；

B)分断三相选相开关的各相开关，启动PWM输出，记录一个PWM模拟正弦信号的过零点时刻T0；

C)发出关合信号，关合选相开关的各相，选相开关按照选相参数关合各相开关，校验装置检测返回的开关状态信号，记录A，B，C相关合时刻TH1，TH2，TH3；

D) 发出分断信号，分断选相开关的各相，选相开关按照选相参数分断各相开关，校验装置检测返回的开关状态信号，记录A，B，C相分断时刻TF1，TF2，TF3；（2）、校准步骤

上报结果步骤一：

校验装置按照以下方法计算各相关合相位误差：

   A)记T1=THA，T2=THB，T3=THC；

B)计算，TX1=T1-T0，TX2=T2-T0，TX3=T3-T0；

C)取TX1，TX2，TX3的最小值t=MIN(TX1，TX2，TX3)；

D)计算t/20，取整数部分N=INT(T/20)；

E) tx1=TX1-N*20，tx2=TX2-N*20，tx3=TX3-N*20；

F) Δh1=│tx1-THA│，Δh2=│tx2-THB│，Δh3=│tx3-THC│

上报结果步骤二：

校验装置按照以下方法计算各相分断相位误差：

A)记T1=TFA，T2=TFB，T3=TFC；

B)计算，TX1=T1-T0，TX2=T2-T0，T3=T3-T0；

C)取TX1，TX2，TX3的最小值t=MIN(TX1，TX2，TX3)；

D)计算t/20，取整数部分N=INT(T/20)；

E) tx1=TX1-N*20，tx2=TX2-N*20，tx3=TX3-N*20；

F) Δf1=│tx1-TFA│，Δf2=│tx2-TFB│，Δf3=│tx3-TFC│；

上报结果步骤三：

校验装置通过串行通讯接口向上位计算机上报校准误差Δh1，  Δh2，Δh3和Δf1，Δf2，Δf3；上位计算机记录各选相误差Δh1，Δh2，Δh3和Δf1，Δf2，Δf3；校验过程结束。