換流站模擬量測量回路便攜式檢測裝置的設計

唐 帆，王方偉

（1.南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000；2.云南寶能建設工程有限公司，云南 昆明 650500）

0 引 言

換流站有多種非電氣模擬量輸出，如油溫表、網(wǎng)側(cè)繞溫表、閥側(cè)繞溫表、本體油位表、分接開關油位表、SF6氣壓表及水位表等，均需通過模擬量信號變送器轉(zhuǎn)為4～20 mA的信號，并傳至后臺信號系統(tǒng)。

在變電站或者換流站中，當整個測量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，即現(xiàn)場實際情況與后臺顯示相差很大難以確認故障位置時，可能是傳感器故障、測量回路硬件回路故障或者是測量回路軟件設置錯誤。由于后臺信號系統(tǒng)接收了錯誤信息，造成后臺顯示錯誤數(shù)據(jù)。錯誤數(shù)據(jù)不能正常反映設備狀態(tài)，將增加運行人員的運維難度。

本文研究了一種基于換流站模擬量測量回路的便攜式檢測調(diào)試裝置，對換流站模擬量測量回路進行檢測，便于快速查找故障原因。

1 便攜式檢測調(diào)試裝置工作原理

便攜式檢測調(diào)試裝置的處理核心為STM32單片機。單片機分別連接電壓輸出模塊和電流輸出模塊。電壓輸出模塊和電流輸出模塊的模擬量輸出接口與換流站的測控系統(tǒng)連接，從測控系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)并傳至STM32單片機。單片機處理數(shù)據(jù)并對比測量的相應模擬量信號數(shù)據(jù)與測控系統(tǒng)中傳至單片機的數(shù)據(jù)，同時在顯示模塊中顯示測量的模擬量數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換量數(shù)據(jù)及從測控系統(tǒng)中傳到單片機的數(shù)據(jù)。單片機對比現(xiàn)場數(shù)據(jù)和測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，若兩數(shù)據(jù)差距超過標準，則單片機發(fā)出信號，并啟動聲光報警模塊，具體模塊連接如圖1所示。

圖1 模塊連接圖

電源模塊為整個裝置的供電模塊，可通過MICRO USB接口充電，設有一個用于控制整個裝置供電的總開關和一個指示工作狀態(tài)的LED燈。當指示燈滅時，裝置未運行；當指示燈亮時，裝置運行。單片機的作用是收集、處理數(shù)據(jù)，做出判斷，輸出指令。電壓輸出模塊的作用是接收單片機的指令，輸出0～10 V電壓或者2～10 V電壓。此模塊包含一個LED指示燈，指示燈滅時休眠不工作，指示燈持續(xù)亮時輸出0～10 V電壓，指示燈閃爍時輸出2～10 V電壓。電流輸出模塊的作用是接收單片機的指令，輸出0～20 mA電流或者4～20 mA電流。此模塊也包含一個LED指示，指示燈滅時休眠不工作，指示燈持續(xù)亮時輸出0～20 mA電流，指示燈閃爍時輸出4～20 mA電流。顯示模塊的作用是接收單片機的指令，顯示模擬量的真實值、測控系統(tǒng)響應數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)換量的數(shù)值。按鍵輸入模塊的作用是設置裝置工作模式，設置轉(zhuǎn)換參數(shù)，實時調(diào)節(jié)輸出值。

2 軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計包括STM32單片機的初始化、電壓和電流輸出模塊采集設計、顯示器循環(huán)顯示相應采集數(shù)據(jù)及鍵盤模塊程序選擇設計[1-2]。

軟件采用定時中斷的工作方式，每隔2 ms對各個傳輸?shù)絊TM32的測量值輪流采樣，通過數(shù)字濾波技術消除干擾，并在數(shù)據(jù)處理后計算相應的模擬量數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換量數(shù)據(jù)，然后對比測控系統(tǒng)和現(xiàn)場實時測量模擬量，根據(jù)國家標準判斷是否發(fā)出警報，具體流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制流程圖

3 測量流程

以調(diào)試換流站主變溫度測量回路為例，流程如下。

（1）打開電源模塊的總開關，通過按鍵模塊設置裝置為4～20 mA電流輸出模式，并設置轉(zhuǎn)換公式參數(shù)，初始輸出為4 mA；觀察裝置的運行狀態(tài)，確認無異常后關閉總開關。

（2）將裝置按照圖1接線在測控系統(tǒng)的最低端，替代傳感器。

（3）檢查輸出模式，確認無問題后打開總開關，使裝置處于輸出模式。

（4）觀察測控系統(tǒng)后臺的數(shù)值變化，若與轉(zhuǎn)換量顯示模塊顯示的轉(zhuǎn)換值不一樣，則通過按鍵模塊調(diào)節(jié)輸出的電流值得到多組數(shù)據(jù)，觀察數(shù)據(jù)的變化，尋找不一致的原因。若此數(shù)據(jù)無變化，則測控系統(tǒng)測量回路存在問題；若數(shù)據(jù)變化且是另外一種線性關系的變化，則測控系統(tǒng)中輸入的公式錯誤。

（5）監(jiān)測調(diào)試后，關閉電池模塊1的總開關。

4 結 論

通過對比現(xiàn)有技術，本裝置的優(yōu)點在于：

（1）模擬量顯示模塊和轉(zhuǎn)換量顯示模塊可直接顯示模擬輸出量的值和對應的轉(zhuǎn)換量的值，結果顯示明顯，便于與測控系統(tǒng)的數(shù)值進行對照；

（2）設有鍵盤模塊，可用于設置裝置工作模式、參數(shù)設置及步進調(diào)試；

（3）多種模式，可滿足不同狀態(tài)下的模擬量輸出條件；

（4）裝置體積小，便于攜帶。

基于換流站模擬量測量回路，開發(fā)了換流站模擬量測量回路的便攜式檢測調(diào)試裝置，實現(xiàn)了換流站內(nèi)模擬量測量回路的快速檢測調(diào)試，減小了運行檢修人員的檢修難度，提高了運行檢修人員的檢修效率和換流站運行的穩(wěn)定性。