综合保护装置测试仪设计

1、    综合保护装置测试仪设计    王团结 封锦 宋红卫【摘要】介绍了综合保护装置测试仪的组成原理和工作过程，详细说明了测试仪的三相电压源、三相电流源、零序电流产生单元、控制切换电路、可编程组态显示屏、主控制器等各个部件的工作原理和功能。【关键词】主控器;三相电压源;三相电流源;可编程组态显示屏1.前言综合保护装置的集成化程度越来越高，结构和制造工艺越来越复杂，增加了综合保护装置潜伏缺陷的可能性。综合保护装置不但要求有较高的性能指标，而且还要有较高的质量稳定性和可靠性。它的质量稳定性不仅取决于设计的合理性、元器件的性能，而且与整个制造过程及工艺控制手段

2、具有很大的关系。目前综合保护装置主要使用人工控制和手动调整的测试方式，不能自动的进行参数设置，需要专用的电流信号源和电压信号源。综合保护装置的功能完整性和测试数据记录，主要依靠人工的控制和依靠经验判断。必然存在测试不完全，数据分析不完整，难以保证被测试产品的质量。为了解决以上问题，提出一种解决综合保护装置检验和测试方法，并研制出综合保护装置智能测试仪，通过该仪器能够极大提高测试效率和测试质量，基本不需要人工干预，减少依靠经验判断，极大降低劳动强度和提高产品质量，确保综合保护装置功能良好、性能稳定、质量可靠。2.硬件组成2.1 整机组成原理综合保护装置测试仪由三相电压源、三相电流源、零序电流产生

3、单元、控制切换电路、可编程组态显示屏、主控制器等部分组成，其中主控制器上集成了输入输出接口、以太网通信接口、usb接口和rs485通信接口。各个部件之间通过系统总线连接，其组成原理框图如图1所示。图1 综合保护装置智能测试仪组成原理框图2.2 主控器原理主控制器负责整个测试仪中的各个模块之间的调度和控制处理，负责信号分析和处理，负责显示数据的传送，与三相电压信号产生单元、三相电流信号产生单元、零序电流产生单元、可编程组态显示屏等组件之间采用系统总线的方式连接。主控制器采用双处理器结构，cpu1主要处理慢速通信，对输入输出接口进行控制。cpu2主要处理高速数据，具有usb接口，可以通过usb接口

4、传输数据，具有自适应网络接口可以适应不同的网络设备，可与远程计算机相连接，也可与手持式设备相连接。具有高速的系统总线，可与三相电压信号产生单元、三相电流信号产生单元、零序电流产生单元、可编程组态显示屏等模块进行高速数据交换，处理信息量较大的数据。其原理框图如图2所示。主控制器上集成了网络接口，usb接口，信号输入输出接口，rs485通信接口。网络接口可以与远程计算机相连，可以对测试仪进行远程配置和数据读取。usb接口支持鼠标和存储设备，用户可以通过usb连接鼠标对测试仪进行操作，也可以接入u盘等存储设备，读取测试数据，以便对测试结果进行分析。图2 主控制器原理框图信号输入输出接口，将电压电流信

5、号送至输出接口，检测外部开关量信号输入，将开关量状态送至主控制器进行处理后送至组态显示屏显示。输入输出接口采用双层隔离方式，最大程度降低输入信号对主控器内的cpu的干扰，保证主控制器单元工作的可靠性。rs485通信接口与综合保护装置进行通信，实现对综合保护装置的参数进行自动设定，自动恢复出厂设置，读取综合保护装置内的实时数据和故障状态。第一路rs485接口与被测的综合保护装置通过专用协议进行通信，可以实现对综合保护装置的基本参数、保护定制、工作状态进行配置，可以读取被测综合保护装置的实时数据、故障状态、历史记录等。第二路rs485接口与可编程组态屏进行通信，将读取被测综合保护装置的实时数据、故

6、障状态、历史记录等信息送至组态显示屏进行显示，同时组态显示屏可以存储和记录各种故障信息。组态显示屏可以将需要设置的信息通过该接口传输给主控制器，主控制器将取得的数据处理和转换后通过第一路rs485接口对被测综合保护装置进行配置。2.3 各个部件介绍控制切换单元实现对三相电压、三相电流、零序电流等信号的自动投断和切换控制。三相电压信号源主要产生三相电压信号，电压调整范围0150v，调节步长为1v，电压相角调节范围-360°+180°，调节步长为1°。三相电流源主要产生电流信号，电流输出范围为090a，每项电流源最大输出电流为30a，三相电流源可以合并输出，最大输出电

7、流可达90a。电流信号调节步长为0.1a，电流相角调节范围-360°+180°，调节步长为1°。三相电压产生单元具有过压保护、欠壓保护、短路保护、过载保护、缺相保护、漏电保护等保护功能，三相电流源具有过载保护、过热保护等功能，当任何一项保护功能动作时，测试仪立即声光报警，并停止电压和电流输出。可以有效的保证测试仪的工作可靠性，避免因待测设备问题导致仪器损坏，漏电保护功能可以有效保护操作人员的人身安全，避免因操作人员误操作或误触碰而触电。零序电流信号由电流信号经过零序电流互感器和滤波电路处理所得，其大小和相角受三相电流信号控制。可编程组态显示屏，具有用户界面可编程和

8、用户程序可编程。用户可以计算机上绘制好自己的软件界面，设定好操作按键，通过usb接口下载到组态屏内。该可编程组态屏支持触摸功能，同时也支持usb鼠标，方面用户操作。3.工作过程将被测设备与综合保护装置测试仪（以下简称测试仪）连接，测试仪上电后自动加载上次存储的电压、电流、零序电流等信号源的数值和角度，用户根据需要设置电压和电流值。设置完毕后按信号启动按钮，三相电压电流信号送至信号输出接口，测试仪的设置界面自动隐藏，并将新设置电压电流参数存储，此时测试仪进入测试界面。用户可以对综合保护装置的功能进行参数设置和功能测试，按下自动测试按钮后，测试仪先对综合保护装置进行参数配置，配置完毕后开始测试，在

9、测试过程中，如果被测设备存在问题，会进行声音提示和显示提示。测试完毕后自动将测试结果存储，将测试故障突出显示，用户可以在组态显示内查询多达500条的测试记录，当测试记录存储满时，自动覆盖最早的一组历史记录。如果连接远程计算机，可以将测试记录传输至远程计算机，此时组态显示屏内的测试记录自动清空。用户操作测试仪时既可以用手直接触摸操作，也可以通过usb鼠标进行操作4.结语综合保护装置测试仪，采用双cpu结构，具有传输数据量大，结构简单，工作效率高等特点。可远程和本地读取测试数据和测试记录，可实时查看测试数据和记录。其显示屏采用可编程组态屏，用户可以根据自身需求和产品特点自己设计显示界面，操作按钮，自定义产品标识和企业标识，操作简单，不需要有编程基础。测试仪内集成了电源信号源和电流信号源，无需外接任何信号源，一体成型，节约用户投入成本。综合保护装置测试仪是一款适合不同用户要求，满足不同综合保护装置的专用测试设备，具有良好的市场前景。参考文献1郭晓甫.继电保护装置单板老化工艺及实施j.电子工艺技术，2009（05）.2金仁才，潘邦全.变配电微机型综