本發(fā)明涉及一種基于可編程控制器的試品控制電源，屬于電學檢測技術領域。

背景技術：

隨著社會的不斷發(fā)展，我國電力系統(tǒng)容量不斷增加，短路時故障電流也相應增大，因而對電力系統(tǒng)中的斷路器、成套設備等關鍵設備進行短路開斷能力的驗證至關重要。同時大容量試驗室頻繁開斷各種類型斷路器、負荷開關等高壓電器，其高壓電器控制電源系統(tǒng)要求提高交直流多種試驗電壓。且根據(jù)試品的不同，其電源容量要也不同。所以如果試驗室對試品進行相關試驗，配置高質(zhì)量，安全可靠，使用方便，輸出精度高的試品控制電源是一個必要條件。

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的設備之一，也是大容量試驗室試驗的主要試品。 控制回路中的電源電壓波動將直接影響斷路器的合分閘動作時間，但是影響斷路器動作時間的因素很多，且難以量化分析，因合分閘線圈是一個電磁鐵機構(gòu)，而電磁鐵的動作特性和電壓、電流有一定的函數(shù)關系，即可以認為試品電源的輸出電流和電壓對斷路器動作時間有 影響。

對于斷路器，控制電源須選擇合適的容量、自動化程度高、供電質(zhì)量高、可靠性高、使用維護方便。 對于直流電源則要求直流紋波系數(shù)小、對交流輸入電源要求范圍寬，在輸入電源波動較大或嚴重不平衡時，仍能輸出穩(wěn)定的直流電，以保證合分閘時能保持電壓、電流穩(wěn)定。

一般10kV～40.5kV高壓斷路器操動系統(tǒng)控制電源分為交流、直流二種，有永磁機構(gòu)、電磁鐵控制的氣動和彈簧儲能機構(gòu)等。直流電源一般是直流屏供電，鉛酸蓄電池作為能量來源，其紋波系數(shù)比直接整流供電等其他方式供電小。

為此設計一種適用于高壓大容量試驗室的試品控制電源系統(tǒng)，其優(yōu)點為：電源可調(diào)范圍大、輸出容量高、升壓速度快、輸出電壓精度高。

技術實現(xiàn)要素：

為了使試品控制電源更好地滿足大容量試驗室各種開斷試驗的正常進行，提供交流可調(diào)輸出，直流充電模塊和整流電源輸出等功能，本發(fā)明提供一種基于可編程控制器的試品控制電源。以達到電源可調(diào)范圍大、輸出容量高、升壓速度快、輸出電壓精度高的要求。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術方案：

本發(fā)明提供一種基于可編程控制器的試品控制電源，其特征在于：所述試品控制電源采用可編程控制器作為核心控制器件，具有輸出電源的智能控制、系統(tǒng)交直流電壓的實時監(jiān)測，觸摸屏就地和遠程控制功能，主要分為試品電源主回路、電源參數(shù)采集系統(tǒng)以及試品電源控制模塊。

所述基于可編程控制器的試品控制電源，電源主回路采用三相四線AC 380V電源的輸入，通過斷路器連接電源和多分接變壓器，多分接變壓器再連接整流模塊，形成二路較大容量的直流輸出，應用于高壓永磁斷路器的合分閘操作；

所述基于可編程控制器的試品控制電源試品，通過繼電器連接電源和調(diào)壓器和高頻電源充電模塊，形成四路較小容量的直流輸出，應用于電磁機構(gòu)合分閘操作；

所述輸入三相四線電源的要求為：AC380V±20% ；（三相三線）效率：≥95%；功率因數(shù)：≥0.93；穩(wěn)壓精度：± 0.5%；穩(wěn)流精度：± 0.5%；紋波系數(shù)：≤0.1%。

所述電源參數(shù)采集系統(tǒng)在輸出交流電壓時，需要對交流調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)進行閉環(huán)控制，以控制調(diào)壓器的電壓精確輸出，調(diào)壓器的輸出電壓采用此系統(tǒng)實時檢測,將采集到的交流參數(shù)信號轉(zhuǎn)換，一路RS485接口，以 Modbus RTU協(xié)議同 PLC通訊；

所述電源參數(shù)采集系統(tǒng)在充電模塊輸出直流電壓時，充電模塊的輸出直流電壓通過直流電壓變送器將直流電壓信號轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換后的電壓信號送至PLC，通過對采集到的電壓和設定電壓的比較，PLC可通過充電模塊配的標準RS-485接口以Modbus RTU協(xié)議通訊對模塊的輸出直流電壓進行一定范圍的調(diào)節(jié)；

所述試品電源控制主要分為繼電控制和通過可編程控制器實現(xiàn)電源功能；

所述電源的繼電控制主要是通過繼電器的合分，控制電源的輸入輸出，具體為將直流整流電源 110V 輸出返回信號等九個返回信號作為開關量輸入點，并分配輸入設備和地址。將KMA1合分調(diào)壓器輸入控制等十一個控制輸出作為開關量輸出點，并分配輸出設備和輸出點地址。

所述可編程控制器采用DVP40ES2型號PLC，通過程序控制實現(xiàn)電源的交直流電壓選擇功能，電源的輸入輸出控制，故障指示，故障報警，調(diào)壓器的升壓降壓控制，同時對電源的各種返回狀態(tài)進行監(jiān)控；所述DVP40ES2型號PLC的COM1～COM3口可以RS232，RS422，RS485 方式通訊，通過COM口連接直流電壓變換器，充電模塊，交流電參數(shù)采集模塊，監(jiān)視直流電壓、交流電壓的變化；

所述COM2連接遠方試驗小室的遠控人機設備DOP-BO5S100觸摸屏，以方便試驗接線人員就地選擇和調(diào)整電壓；

所述COM3口直接連接人機設備DOP-BO5S100觸摸屏，此觸摸屏作為上位機就地控 制試品電源和電源參數(shù)設置。

所述程序控制，分為主程序和子程序，主程序功能是負責管理整個子程序的調(diào)度運行，具體功能則由子程序完成。根據(jù)系統(tǒng)控制對象的不同和控制功能的不同，劃分了交流控制子程序、高頻直流電源模塊子程序、直流整流子程序、串行通訊等子程序。子程序具體執(zhí)行了系統(tǒng)所能實現(xiàn)的各種功能，如交直流的選擇，電壓的調(diào)節(jié)，繼電器合分控制、通訊等。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明提供一種基于可編程控制器的試品控制電源，能夠提供交流可調(diào)輸出，直流充電模塊和整流電源輸出等功能；

（2）相比傳統(tǒng)試品電源，該試品電源自投入運行以來，已經(jīng)在大容量試驗室正常工作 至今，操作方便，運行安全可靠，電壓調(diào)節(jié)方便直觀，且電壓調(diào)節(jié)范圍大，試驗室就地安裝的遠控觸摸屏能方便地就地選擇電壓輸出方式，調(diào)節(jié)電壓。對大容量試驗室各種開斷試驗正常進行有極大的輔助作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的試品電源系統(tǒng)主回路示意圖；

圖2是本發(fā)明的試品電源控制系統(tǒng)原理；

圖3是本發(fā)明的電源控制系統(tǒng)程序控制流程圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1，本發(fā)明提供一種基于可編程控制器的試品控制電源，其特征在于：所述試品控制電源采用可編程控制器作為核心控制器件，具有輸出電源的智能控制、系統(tǒng)交直流電壓的實時監(jiān)測，觸摸屏就地和遠程控制功能，主要分為試品電源主回路、電源參數(shù)采集系統(tǒng)以及試品電源控制模塊。

所述基于可編程控制器的試品控制電源，電源主回路采用三相四線AC 380V電源的輸入，通過斷路器連接電源和多分接變壓器，多分接變壓器再連接整流模塊，形成二路較大容量的直流輸出，應用于高壓永磁斷路器的合分閘操作；

所述輸入三相四線電源的要求為：AC380V±20% ；（三相三線）效率：≥95%；功率因數(shù)：≥0.93；穩(wěn)壓精度：± 0.5%；穩(wěn)流精度：± 0.5%；紋波系數(shù)：≤0.1%。

所述二路較大容量的直流輸出，分別為DC110V和DC220V，從DC110V再接出一路通過電壓轉(zhuǎn)換到PLC數(shù)字量輸入模塊；

所述基于可編程控制器的試品控制電源試品，通過繼電器連接電源和調(diào)壓器和高頻電源充電模塊，形成四路較小容量的直流輸出，應用于電磁機構(gòu)合分閘操作；

所述四路較小容量的直流輸出，分別為DC24V，DC48V，DC110V，DC220V，從高頻電源充電模塊流出；

所述高頻電源的充電模塊，其供給DC220V的部分再接出一路經(jīng)由直流電壓變送器至PLC的COM2接口。

所述調(diào)壓器接出AC0~430V的輸出，再接出一路經(jīng)過交流電源參數(shù)采集系統(tǒng)，至PLC的COM3接口；

所述電源參數(shù)采集系統(tǒng)在輸出交流電壓時，需要對交流調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)進行閉環(huán)控制，以控制調(diào)壓器的電壓精確輸出，調(diào)壓器的輸出電壓采用此系統(tǒng)實時檢測,將采集到的交流參數(shù)信號轉(zhuǎn)換，一路RS485接口，以 Modbus RTU協(xié)議同 PLC通訊；

所述電源參數(shù)采集系統(tǒng)在充電模塊輸出直流電壓時，輸出直流電壓通過直流電壓變送器將直流電壓信號轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換后的電壓信號送至PLC，通過對采集到的電壓和設定電壓的比較，PLC可通過充電模塊配的標準RS-485接口以Modbus RTU協(xié)議通訊對模塊的輸出直流電壓進行一定范圍的調(diào)節(jié)。

所述試品電源控制系統(tǒng)主要分為繼電控制和通過可編程控制器實現(xiàn)電源功能。

如圖2，所述可編程控制器采用DVP40ES2型號PLC，通過程序控制實現(xiàn)電源的交直流電壓選擇功能，電源的輸入輸出控制，故障指示，故障報警，調(diào)壓器的升壓降壓控制，同時對電源的各種返回狀態(tài)進行監(jiān)控。

所述DVP40ES2型號PLC，將直流整流電源 110V 輸出返回信號等九個返回信號作為開關量輸入點，并分配輸入設備和地址，具體為：

（1）輸入地址X0對應輸入設備DC110V輸出返回信號（整流）；

（2）輸入地址X1對應輸入設備DC220V輸出返回信號（整流）；

（3）輸入地址X2對應輸入設備AC0~430V合閘返回信號；

（4）輸入地址X3對應輸入設備DC110V合閘返回信號（整流）；

（5）輸入地址X4對應輸入設備DC220V合閘返回信號（整流）；

（6）輸入地址X5對應輸入設備DC24V合閘返回信號；

（7）輸入地址X6對應輸入設備DC48V合閘返回信號；

（8）輸入地址X7對應輸入設備DC110V合閘返回信號；

（9）輸入地址X10對應輸入設備DC220V合閘返回信號。

所述DVP40ES2型號PLC，將KMA1合分調(diào)壓器輸入控制等十一個控制輸出作為開關量輸出點，并分配輸出設備和輸出點地址，具體為：

（1）輸出地址Y0對應輸出設備KMA1合分調(diào)壓器輸入控制；

（2）輸出地址Y1對應輸出設備KMA2合分DC110V整流電源輸出；

（3）輸出地址Y2對應輸出設備KMA3合分DC220V整流電源輸出；

（4）輸出地址Y3對應輸出設備KMA4合分DC24V輸出；

（5）輸出地址Y4對應輸出設備KMA5合分DC48V輸出；

（6）輸出地址Y5對應輸出設備KMA6合分DC110V輸出；

（7）輸出地址Y6對應輸出設備KMA7合分DC220V輸出；

（8）輸出地址Y7對應輸出設備調(diào)壓器升壓控制；

（9）輸出地址Y10對應輸出設備調(diào)壓器降壓控制；

（10）輸出地址Y11對應輸出設備故障指示燈；

（11）輸出地址Y12對應輸出設備故障報警。

所述DVP40ES2型號PLC的COM1～COM3口可以RS232，RS422，RS485 方式通訊，通過COM口連接直流電壓變換器，充電模塊，交流電參數(shù)采集模塊，監(jiān)視直流電壓、交流電壓的變化；

所述COM2連接遠方試驗小室的遠控人機設備DOP-BO5S100觸摸屏，以方便試驗接線人員就地選擇和調(diào)整電壓；

所述COM3口直接連接人機設備DOP-BO5S100觸摸屏，此觸摸屏作為上位機就地控 制試品電源和電源參數(shù)設置。

如圖3，所述電源控制系統(tǒng)程序控制，分為主程序和子程序，主程序功能是負責管理整個子程序的調(diào)度運行，具體功能則由子程序完成。

所述主程序，主要為判斷交流輸出還是直流輸出，若為交流輸出，需要經(jīng)過調(diào)壓器控制、設置電壓、調(diào)壓器升壓、電壓檢測是否達到設定值、交流輸出以及調(diào)壓器降壓環(huán)節(jié)；若為直流輸出，還需判斷是否為永磁機構(gòu)，若不為永磁機構(gòu)，需經(jīng)過電源模塊輸入控制、選擇電壓、電壓微調(diào)和直流電壓輸出幾個步驟；若為永磁機構(gòu)，則需經(jīng)過DC110V/220V的電壓選擇、整流輸入控制和DC110V/220V的輸出環(huán)節(jié)。

所屬子程序，根據(jù)系統(tǒng)控制對象的不同和控制功能的不同，劃分了交流控制子程序、高頻直流電源模塊子程序、直流整流子程序、串行通訊等子程序。子程序具體執(zhí)行了系統(tǒng)所能實現(xiàn)的各種功能，如交直流的選擇，電壓的調(diào)節(jié)，繼電器合分控制、通訊等。

最后應當說明的是：以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內(nèi)。