一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置，包括控制模塊，以及至少一路測試信號發生電路，每路測試信號發生電路包括：DDS，用于根據來自所述控制模塊的控制信號輸出頻率、相位可調節的正弦信號；振蕩電路，連接至DDS的一輸入端子，用來提供所述DDS工作所需的時鐘信號；濾波模塊，連接至DDS，對DDS輸出的正弦信號進行濾波處理，以濾除噪聲或雜散信號；以及功率放大模塊，連接至濾波模塊，用來對濾波后的正弦信號進行功率放大。采用本實用新型專利技術的測試信號發生裝置，可充分利用DDS低成本、低功耗、高分辨率和快速轉換時間等優點，向智能變電站的各種測量裝置和/或保護狀態提供測試信號，以精確驗證變電站設備測量和保護等動作是否正確。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置
本技術涉及一種測試信號發生裝置，具體涉及一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置。屬于智能變電站測試

技術介紹
隨著通信網絡技術、光電互感器技術、數字化保護技術的快速發展，多個制造廠家、科研單位在智能電網變電站技術上作了大量的創新研究工作，并取得了智能電網數字化變電站研究的經驗和成果。簡而言之，數字化變電站是建設統一堅強智能電網的重要組成部分，數字化變電站將變革傳統變電站的一、二次設備，以變電站一、二次設備為數字化對象，以高速網絡通訊平臺為基礎，對應每套一次設備的保護和測控裝置均需運行于網絡，二次設備所需的電流、電壓和控制信號，以及保護和測控裝置在運行中產生的所有數據，又都以統一的通訊規約與網絡進行交換，通過對數字化信息進行標準化，實現信息共享和交互操作，并以網絡數據為基礎，實現數據測量監視、控制保護、信息管理等自動化功能的變電站。在智能數字化變電站技術不斷發展的同時，對智能電網數字化變電站的測試手段的研究也在不斷深入。作為測試手段研究的一個方面，智能變電站測試系統是檢驗智能變電站的各個電力設備是否正常工作的關鍵。與此同時，用于給測試系統提供測試信號的信號發生裝置是實現上述檢驗功能的重要部分。
技術實現思路
本技術的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置。為實現上述目的，本技術采用下述技術方案:一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置，包括控制模塊，用于輸出多個控制信號；以及至少一路測試信號發生電路，每路測試信號發生電路包括:直接數字式頻率合成器，用于根據來自所述控制模塊的控制信號輸出頻率、相位可調節的正弦信號；振蕩電路，連接至所述直接數字式頻率合成器的一輸入端子，用來提供所述直接數字式頻率合成器工作所需的時鐘信號；濾波模塊，連接至所述直接數字式頻率合成器,對直接數字式頻率合成器輸出的正弦信號進行濾波處理，以濾除噪聲或雜散信號；以及功率放大模塊,連接至所述濾波模塊,用來對濾波后的正弦信號進行功率放大。所述控制模塊為單片機。所述測試信號發生電路還包括電源模塊，用來提供多路直流電壓。所述多路直流電壓包括9V、5V、3.3V和1.8V四個電壓等級。所述功率放大模塊包括:電源輸入模塊，用于輸出220V的交流電壓；整流橋，連接至所述電源輸入模塊，用于將該220V交流電壓整流為300V的直流電壓；DC/DC變換器，連接至整流橋的輸出端，用于將300V的直流電壓轉換為1V 150V的直流電壓；以及DC/AC變換器，電連接至DC/DC變換器，用于將濾波后的正弦信號進行功率放大輸出。所述DC/DC變換器為半橋變換器。所述功率放大模塊還包括過壓保護電路和過流保護電路，分別用以對半橋變換器輸出電壓和輸出電流進行檢測和保護。本技術的有益效果是，采用本技術的測試信號發生裝置，可充分利用DDS低成本、低功耗、高分辨率和快速轉換時間等優點，向智能變電站的各種測量裝置和/或保護狀態提供測試信號，以精確驗證變電站設備測量和保護等動作是否正確。附圖說明圖1為本技術的結構組成示意圖；圖2為DDS芯片的電路連接示意圖；圖3為振湯電路不意圖；圖4為濾波模塊的電路圖；圖5為電源模塊的電路圖；圖6為功率放大模塊的電路圖；圖7為DC/DC變換器的電路圖；圖8為DC/AC變換器的電路圖；圖9為對半橋輸出電壓進行采樣隔離的光耦結構圖；圖10為采用圖9的光耦對半橋輸出電壓進行采樣隔離的電路原理圖；圖11為使用圖10的半橋輸出電壓采樣隔離電路時，以輸入電壓為橫坐標且輸出電壓為縱坐標的擬合線性度曲線；圖12為采用電流互感器法進行過電流檢測和保護的電路圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本技術，并不對其內容進行限定。如圖1所示，本技術的測試信號發生裝置包括一單片機10 (MCU，Microcontroller Unit)以及至少一路測試信號發生電路20。每一測試信號發生電路20具有DDS、振蕩電路、濾波模塊和功率放大模塊。其中，振蕩電路與DDS電性連接，用來提供DDS工作所需的時鐘信號。濾波模塊連接至DDS的輸出端，對DDS的輸出信號進行濾波處理，從而濾掉輸出信號中的噪聲。功率放大模塊電性連接至濾波模塊的輸出端，用來對濾波后的DDS輸出信號進行功率放大處理。單片機與每一測試信號發生電路中的DDS進行雙向數據通信，用來對DDS進行參數設定，從而使DDS按照預設要求輸出頻率、相位可任意調節的正弦信號。本領域的技術人員應當理解，圖1僅以單片機作為例子示意性地描述該測試信號發生電路的控制模塊，然而，本技術并不只局限于此，在其它一些實施例，還可采用除單片機外的集成電路或集成芯片來對DDS進行參數設定，諸如ARM芯片、CPLD芯片等。以下，具體對測試信號發生電路的每一部分予以詳細描述。DDS是直接數字式頻率合成器，與傳統的頻率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉換時間等優點，廣泛使用在電力電子領域，是實現設備全數字化的一個關鍵技術。一般來說，DDS芯片大致包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計算器三部分，其中，頻率控制寄存器可采用串行或并行的方式轉載并寄存所輸入的頻率控制碼；相位累加器根據頻率控制碼在每個時鐘周期內進行相位累加，得到一個相位值；正弦計算器則對該相位值計算數字化正弦波幅度。在本申請中，以DDS芯片AD9951示意性地說明DDS的工作原理，本領域的技術人員應當理解，在其它的實施例中，還可采用其它的DDS芯片或集成電路，同樣能夠實現本技術的測試信號發生電路中DDS的功能。圖2示出圖1的測試信號發生裝置中的DDS芯片的電路連接示意圖。參照圖2，在AD9951芯片中，DGND的引腳接數字地，AGND的引腳接模擬地。DVDD的引腳接數字電壓(3.3V或1.8V)，對于接數字電壓的引腳而言，數字電壓的具體數值取決于不同的引腳說明。第43引腳(DVDD-1/0)能夠由1.8V和3.3V的數字電壓供電，例如，圖中的第43引腳用3.3V數字電壓，而第2引腳、第34引腳(DVDD)則用1.8V的數字電壓。第I引腳(I/O UPDATE):在該引腳的上升沿可把內部緩沖存儲器中的內容送到I/O寄存器中。引腳電平的建立和保持與SYNC-CLK輸出信號有關，該引腳也作為一根控制引線接到單片機P3.3，由單片機的輸出信號進行控制。第11引腳(CLKMODESELECT)為振蕩模式選擇控制端。當此引腳為高電平時，選擇內部振蕩源，并在REFCLK和REFCLKB (即，引腳8和9)接一個晶振，由引腳10 (CYRSTALOUT)輸出。當此引腳為低電平時，選擇外部振蕩源，在不使用的引腳8串接0.1uF的電容和1.8V的模擬電壓，在第9引腳接外部振蕩源，第10引腳(CYRSTAL0UT)不用懸空。對于本測試信號發生電路來說，采用外部振蕩源，亦即，該第11引腳接至振蕩電路。此外，第12引腳(L00P_FILTER)與AVDD間串聯一個IkQ電阻和一個0.1uF電容接到1.8V的模擬電壓。第20引腳(/10UT)為信號輸出端，使用時應接一個電阻到AVDD本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置，其特征在于，包括控制模塊，用于輸出多個控制信號；以及至少一路測試信號發生電路，每路測試信號發生電路包括：直接數字式頻率合成器，用于根據來自所述控制模塊的控制信號輸出頻率、相位可調節的正弦信號；振蕩電路，連接至所述直接數字式頻率合成器的一輸入端子，用來提供所述直接數字式頻率合成器工作所需的時鐘信號；濾波模塊，連接至所述直接數字式頻率合成器，對直接數字式頻率合成器輸出的正弦信號進行濾波處理，以濾除噪聲或雜散信號；以及功率放大模塊，連接至所述濾波模塊，用來對濾波后的正弦信號進行功率放大。

【技術特征摘要】
1.種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置，其特征在于，包括控制模塊，用于輸出多個控制信號；以及 至少一路測試信號發生電路，每路測試信號發生電路包括: 直接數字式頻率合成器，用于根據來自所述控制模塊的控制信號輸出頻率、相位可調節的正弦信號； 振蕩電路，連接至所述直接數字式頻率合成器的一輸入端子，用來提供所述直接數字式頻率合成器工作所需的時鐘信號； 濾波模塊，連接至所述直接數字式頻率合成器，對直接數字式頻率合成器輸出的正弦信號進行濾波處理，以濾除噪聲或雜散信號；以及 功率放大模塊，連接至所述濾波模塊，用來對濾波后的正弦信號進行功率放大。2.據權利要求1所述的一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置，其特征在于，所述控制模塊為單片機。3.據權利要求1所述的一種用于智能變電站測試系統的測試信號發生裝置，其特征在于，所述測試信號發生電路還包括電源模塊，用來提供多路直流電壓。4.據權利要求3所述的一種用于智能...

【專利技術屬性】
技術研發人員：苗培青，孫運濤，劉延華，井雨剛，唐新建，王永波，
申請(專利權)人：山東電力集團公司電力科學研究院，國家電網公司，
類型：實用新型
國別省市：