“電網(wǎng)的芯是工業(yè)級的。2010年，我國只有500多家芯片設計企業(yè)，都是面向智能卡和消費類電子領域的，缺少面向工控領域的芯片設計企業(yè)。工業(yè)芯片與消費類電子芯片的應用環(huán)境截然不同。芯片要在高低溫、鹽霧、冰雪等戶外環(huán)境下使用，并且滿足7×24小時帶電穩(wěn)定運行，工作壽命10年以上。而這些，是通用芯片無法滿足的。”智芯公司項目經(jīng)理臧志成介紹。

由于芯片研發(fā)時間緊任務重，項目管控組帶領研發(fā)團隊依據(jù)研發(fā)任務，制訂了詳細的攻堅計劃。

以往電力設備需要采用多種通用芯片實現(xiàn)特殊功能，存在復雜環(huán)境干擾大、可靠性低、成本高、使用壽命短等問題。工業(yè)級電力專用芯片則更可靠，因此也需要通過“多片合一”降低整機成本，提高芯片高集成度、可靠性和壽命，滿足復雜的電力工業(yè)應用環(huán)境。

項目團隊通過工藝設計解決了芯片在強磁場輻射、高溫、低寒、鹽霧、潮濕等環(huán)境中的使用問題。他們研發(fā)的芯片產(chǎn)品于2017年3月取得了國家泰爾實驗室、中國電子技術(shù)標準化研究院賽西實驗室等權(quán)威第三方檢測報告，達到了國內(nèi)同類產(chǎn)品先進水平。

第1章 技術(shù)參數(shù)及特點(LY808繼電保護校驗儀品質(zhì)保證，服務貼心)

1.1 面板說明

  1    電壓源輸出端口  UA、UB、UC、UX和共用中性點UN。

  2    機殼接地端口  在測試時應可靠接地，可以提高測試數(shù)據(jù)的準確性和測試的**性。

  3    電流源輸出端口  IA、IB、IC和共用中性點IN。

  4    開關(guān)量輸入端口  TA、TB、TC、TD、TE、TF、TG、TH共8路獨立輸入，兼容空接點與15V～250V有源接點，能自動識別有源接點的極性，TN為公共端。

  5    開關(guān)量輸出端口  4對空接點輸出。

  6    液晶顯示屏  8.4〞彩色液晶顯示屏。

  7    USB接口  可以通過USB接口將測試數(shù)據(jù)存儲到U盤中。

1.2 技術(shù)參數(shù)(LY808繼電保護校驗儀品質(zhì)保證，服務貼心)

1.2.1 交流電流源

六相共用中性點的電流源，電流上升下降時間 ＜100μs

*大輸出功率：300VA/相

輸出準確度：

分辨力：

單相連續(xù)輸出時間：

1.2.2 交流電壓源

六相共用中性點的電壓源，電流上升下降時間 ＜100μs

*大輸出功率：≥75VA/相

輸出準確度：

分辨力：

1.2.3 直流電流源

單相輸出范圍：-10A～+10A或0～20A

*大輸出功率：200VA/相

輸出準確度：

分辨力：5mA

1.2.4 直流電壓源

直流電壓輸出范圍：-150V～+150V或0～300V

*大輸出功率：≥100VA

輸出準確度：

分辨力：

1.2.5 交流電壓、電流源角度

相角范圍：0°～ 360°

準確度：±0.3°

分辨力：0.1°

1.2.6 交流電壓、電流源頻率

頻率范圍：10～1000Hz

輸出準確度：

分辨力：0.001 Hz

能疊加2～20次任意幅值的諧波及直流

1.2.7 計時精度

1.2.8 開入量

8路獨立開關(guān)接點輸入，自動識別有源接點的極性

兼容空接點與15V～250V有源接點

1.2.9 開出量

4對可編程開關(guān)空接點輸出

接點容量：250VDC，0.5A 或 250VAC，0.5A

1.2.10 同步性

電壓電流同步性 ≤50μS

1.2.11 供電電源

交流輸入電壓

額定值：220V ± 10%

基準值：220V ± 2%

交流供電頻率：

額定值：50Hz ± 10%

基準值：50Hz ± 2%

1.2.12 使用環(huán)境條件

環(huán)境溫度：－10℃～+40℃

相對濕度：≤90%

大氣壓強：80～110kPa

1.3 技術(shù)特點(LY808繼電保護校驗儀品質(zhì)保證，服務貼心)

其主要特點表現(xiàn)為：

使用易用的Windows XP操作系統(tǒng)，人機界面友好，操作簡便快捷，為了方便用戶使用，定義了大量鍵盤快捷鍵，使得操作“一鍵到位”。

高性能的嵌入式工業(yè)控制計算機和大屏幕高分辨力彩色TFT液晶顯示屏，可以提供豐富直觀的信息，包括設備當前的工作狀態(tài)、下一步工作提示及各種幫助信息等。

配備有超薄型工業(yè)鍵盤和觸控鼠標，可以象操作普通PC機一樣通過鍵盤或鼠標完成各種操作。

配備有外接USB接口，可以方便地進行數(shù)據(jù)存取和軟件維護。

無需外接其它設備即可以完成所有項目的測試，自動顯示、記錄測試數(shù)據(jù)，完成矢量圖和特性曲線的描繪。

采用高性能D/A轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生的波形精度高、線性好，并且具備良好的瞬態(tài)響應和幅頻特性。在整個測量范圍內(nèi)都能保證波形精度等指標要求。

可直接輸出交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流，可變幅值、相角、頻率。

功率放大部分采用新型大功率高保真線性功放電路，輸出功率大、紋波干擾小，在輸出電流達到*大時，波形仍能保證不失真、不削峰。

開入量輸入接口能自動適應無源（空接點）、有源，并能自動適應有源輸入的極性，在輸入電壓±250V范圍內(nèi)能正常工作。

可以完成各種復雜的校驗工作，能方便地測試及掃描各種保護定值，可以實時存儲測試數(shù)據(jù)，顯示矢量圖，打印報表等。

采用精心設計的機箱結(jié)構(gòu)，體積小，散熱良好，重量輕，易攜帶，流動試驗方便。

儀器具有自我保護功能，采用合理設計的散熱結(jié)構(gòu)，具有可靠完善的多種保護措施及電源軟啟動，和一定的故障自診斷及閉鎖功能。

1.4 硬件結(jié)構(gòu)(LY808繼電保護校驗儀品質(zhì)保證，服務貼心)

1.4.1. 數(shù)字信號處理器微機

采用高速數(shù)字控制處理器作為輸出核心，軟件上應用雙精度算法產(chǎn)生各相任意的高精度波形。由于采用一體結(jié)構(gòu)，各部分結(jié)合緊密，數(shù)據(jù)傳輸距離短，結(jié)構(gòu)緊湊。由于點數(shù)高，波形保真度高，諧波分量小，對低通濾波器的要求很低，從而具有很好的暫態(tài)特性、相頻特性、幅頻特性，易于實現(xiàn)準確移相、諧波疊加，高頻率時亦可保證高的精度。

1.4.2. 高性能工業(yè)控制計算機

采用高性能工控機作為控制微機，直接運行Window XP操作系統(tǒng)，裝置面板帶有大尺寸真彩色TFT顯示器、內(nèi)嵌式工業(yè)鍵盤，裝置前面板設有多個USB口可方便地進行數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)通信和進行軟件升級等。

試驗的全過程及試驗結(jié)果均在顯示屏上顯示，全套漢字化操作界面，清晰亮麗，直觀方便，操作控制由工業(yè)鍵盤進行，操作簡單方便，只需簡單的計算機知識，極易掌握。

1.4.3. D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波

采用高精度D/A轉(zhuǎn)換器，保證了全范圍內(nèi)電流、電壓的精度和線性度，由于D/A分辨力高和波形點數(shù)高，D/A轉(zhuǎn)換輸出的階梯波已具有相當好的波形質(zhì)量，后級僅需較簡單的低通濾波器即可濾除高頻分量，還原出高質(zhì)量、高穩(wěn)定的正弦波，很好地克服了幅值和相位漂移等問題，

1.4.4. 電壓、電流放大器

相電流、電壓不采用升流、升壓器，而采用直接輸出方式，使電流、電壓源可直接輸出從直流到含各種頻率成份的波形，如方波、各次諧波疊加的組合波形，故障暫態(tài)波形等，可以較好地模擬各種短路故障時的電流、電壓特征。

功放電路采用進口大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級，結(jié)合精心、合理設計的散熱結(jié)構(gòu)，具有足夠大的功率冗余和熱容量。功放電路具有完備的過熱、過流、過壓及短路保護。當電流回路出現(xiàn)過流或開路，電壓回路出現(xiàn)過載或短路時，自動限制輸出功率，關(guān)斷整個功放電路，并給出告警信號顯示。為防止大電流下長期工作引起功放電路過熱，裝置設置了大電流下軟件限時，限時時間到，軟件自動關(guān)閉功率輸出并給出告警指示。

1.5 操作使用(LY808繼電保護校驗儀品質(zhì)保證，服務貼心)

1.5.1 開機步驟

將測試儀電源線插入交流220V電源插座上。

打開測試儀電源。

1.5.2 關(guān)機步驟

使用鼠標單擊界面左下角處的“開始”->“關(guān)機”，在彈出的對話框中選擇“確定”即可關(guān)閉計算機，在確認計算機關(guān)閉后，再關(guān)閉面板電源開關(guān)。關(guān)機時請勿直接關(guān)閉面板電源開關(guān)，請先關(guān)閉計算機的Windows操作系統(tǒng)，然后再關(guān)閉電源開關(guān)。

1.5.4 交流電流源提高輸出電流

當使用電流超過測試儀每相輸出的*大電流時，可將測試儀電流源并聯(lián)使用。并聯(lián)使用時，應將并聯(lián)電流通道的輸出相位設為相同，此時輸出的電流就是并聯(lián)電流通道輸出幅值之和。

1.5.5 交流電壓源提高輸出電壓

當使用電壓超過測試儀每相輸出的*大電壓時，可將兩相電壓的相位設為相差180°，此時輸出的電壓就是兩相電壓通道輸出幅值之和。

1.6 軟件快捷鍵

F2 開始/停止試驗         在測試儀未輸出信號時按下F2鍵后，測試儀開始輸出信號。在試驗過程中，按下F2鍵可停止試驗，測試儀停止輸出信號。

F3 退出試驗              關(guān)閉當前試驗模塊。

F5 手動遞增              在試驗中每按下一次F5鍵，輸出信號就按照設定的步長增加一次。

F6 手動遞減              在試驗中每按下一次F6鍵，輸出信號就按照設定的步長減小一次。

Ctrl+1 — Ctrl+6  打開/關(guān)閉輸出通道      Ctrl+1 ～ Ctrl+3對應UA、UB、UC，

Ctrl+4 ～ Ctrl+6對應IA、IB、

IC。

Ctrl+F1 — Ctrl+F6  打開/關(guān)閉輸出通道  Ctrl+F1 ～ Ctrl+F3對應Ua、

Ub、Uc，

Ctrl+F4 ～ Ctrl+F6對應Ia、

Ib、Ic。

Tab             將輸入焦點移動至下一個輸入框。

Shift + Tab     將輸入焦點移動至上一個輸入框。

F7 讀取設置文件  從保存的參數(shù)設置文件中導入試驗參數(shù)。

F8 保存設置文件  將當前設定的試驗參數(shù)保存到文件中。

F9 保存試驗報告  可保存成文本格式的試驗報告。

國網(wǎng)冀北電力不僅是芯片研發(fā)投資和組織單位，也是芯片成果的試點驗證單位。自主可控低功耗MCU芯片在張家口3座變電站內(nèi)完成試運行，驗證了內(nèi)嵌低功耗MCU芯片的溫濕度、水浸、煙霧傳感器，具有功耗低、長壽命、無線化、方便部署安裝等優(yōu)點。自主低功耗MCU芯片設計指標符合工業(yè)級標準，為傳感器的可靠應用提供了有力保障。

項目團隊成功研發(fā)了可靠、主控、通信、射頻和傳感五大類九種芯片，并在自主化芯片系列產(chǎn)品基礎上設計開發(fā)了六個典型應用場景。目前，這五大類九種芯片已在國網(wǎng)河南、寧夏電力等10余個省級電力公司試點應用。

項目現(xiàn)已階段量產(chǎn)自主研發(fā)的五大類芯片206537顆，其中可靠類芯片1270顆、主控類芯片321顆、通信類芯片280顆、傳感類芯片166顆、射頻類芯片204500顆，實現(xiàn)了智能電網(wǎng)相關(guān)業(yè)務所需的感知、測量、通信、保護、控制等功能，極大地保障了數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、決策和控制等各個環(huán)節(jié)穩(wěn)定運作，提高了智能電網(wǎng)的基礎軟硬件組件自主化水平，降低了電力管理成本，推動了產(chǎn)業(yè)升級。

下一步，國網(wǎng)冀北電力將繼續(xù)聯(lián)合智芯公司等產(chǎn)業(yè)單位，在前期基礎上完善輸變電狀態(tài)監(jiān)測領域配套應用與GIS、PMS的本側(cè)集成，優(yōu)化電力設備資產(chǎn)管理領域配套應用互感器標簽芯片發(fā)行程序，實現(xiàn)標簽自動化生產(chǎn)，并在新技術(shù)研究、新產(chǎn)品研發(fā)、典型場景配套應用方面進行自主研發(fā)和試點應用，不斷提高電力設備的國產(chǎn)化和智能化水平。

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