换流站模拟量测量回路便携式检测装置的设计

唐 帆，王方伟

（1.南方电网超高压输电公司曲靖局，云南 曲靖 655000；2.云南宝能建设工程有限公司，云南 昆明 650500）

0 引 言

换流站有多种非电气模拟量输出，如油温表、网侧绕温表、阀侧绕温表、本体油位表、分接开关油位表、SF6气压表及水位表等，均需通过模拟量信号变送器转为4～20 mA的信号，并传至后台信号系统。

在变电站或者换流站中，当整个测量系统出现故障时，即现场实际情况与后台显示相差很大难以确认故障位置时，可能是传感器故障、测量回路硬件回路故障或者是测量回路软件设置错误。由于后台信号系统接收了错误信息，造成后台显示错误数据。错误数据不能正常反映设备状态，将增加运行人员的运维难度。

本文研究了一种基于换流站模拟量测量回路的便携式检测调试装置，对换流站模拟量测量回路进行检测，便于快速查找故障原因。

1 便携式检测调试装置工作原理

便携式检测调试装置的处理核心为STM32单片机。单片机分别连接电压输出模块和电流输出模块。电压输出模块和电流输出模块的模拟量输出接口与换流站的测控系统连接，从测控系统中读取数据并传至STM32单片机。单片机处理数据并对比测量的相应模拟量信号数据与测控系统中传至单片机的数据，同时在显示模块中显示测量的模拟量数据、转换量数据及从测控系统中传到单片机的数据。单片机对比现场数据和测控系统的数据，若两数据差距超过标准，则单片机发出信号，并启动声光报警模块，具体模块连接如图1所示。

图1 模块连接图

电源模块为整个装置的供电模块，可通过MICRO USB接口充电，设有一个用于控制整个装置供电的总开关和一个指示工作状态的LED灯。当指示灯灭时，装置未运行；当指示灯亮时，装置运行。单片机的作用是收集、处理数据，做出判断，输出指令。电压输出模块的作用是接收单片机的指令，输出0～10 V电压或者2～10 V电压。此模块包含一个LED指示灯，指示灯灭时休眠不工作，指示灯持续亮时输出0～10 V电压，指示灯闪烁时输出2～10 V电压。电流输出模块的作用是接收单片机的指令，输出0～20 mA电流或者4～20 mA电流。此模块也包含一个LED指示，指示灯灭时休眠不工作，指示灯持续亮时输出0～20 mA电流，指示灯闪烁时输出4～20 mA电流。显示模块的作用是接收单片机的指令，显示模拟量的真实值、测控系统响应数据及转换量的数值。按键输入模块的作用是设置装置工作模式，设置转换参数，实时调节输出值。

2 软件设计

系统的软件设计包括STM32单片机的初始化、电压和电流输出模块采集设计、显示器循环显示相应采集数据及键盘模块程序选择设计[1-2]。

软件采用定时中断的工作方式，每隔2 ms对各个传输到STM32的测量值轮流采样，通过数字滤波技术消除干扰，并在数据处理后计算相应的模拟量数据和转换量数据，然后对比测控系统和现场实时测量模拟量，根据国家标准判断是否发出警报，具体流程如图2所示。

图2 系统控制流程图

3 测量流程

以调试换流站主变温度测量回路为例，流程如下。

（1）打开电源模块的总开关，通过按键模块设置装置为4～20 mA电流输出模式，并设置转换公式参数，初始输出为4 mA；观察装置的运行状态，确认无异常后关闭总开关。

（2）将装置按照图1接线在测控系统的最低端，替代传感器。

（3）检查输出模式，确认无问题后打开总开关，使装置处于输出模式。

（4）观察测控系统后台的数值变化，若与转换量显示模块显示的转换值不一样，则通过按键模块调节输出的电流值得到多组数据，观察数据的变化，寻找不一致的原因。若此数据无变化，则测控系统测量回路存在问题；若数据变化且是另外一种线性关系的变化，则测控系统中输入的公式错误。

（5）监测调试后，关闭电池模块1的总开关。

4 结 论

通过对比现有技术，本装置的优点在于：

（1）模拟量显示模块和转换量显示模块可直接显示模拟输出量的值和对应的转换量的值，结果显示明显，便于与测控系统的数值进行对照；

（2）设有键盘模块，可用于设置装置工作模式、参数设置及步进调试；

（3）多种模式，可满足不同状态下的模拟量输出条件；

（4）装置体积小，便于携带。

基于换流站模拟量测量回路，开发了换流站模拟量测量回路的便携式检测调试装置，实现了换流站内模拟量测量回路的快速检测调试，减小了运行检修人员的检修难度，提高了运行检修人员的检修效率和换流站运行的稳定性。