CN104730453A - 一种继电保护装置开关量接点性能测试仪 - Google Patents

一种继电保护装置开关量接点性能测试仪 Download PDF

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梁佳昌
朱文慧
张柏松
黄常宁
王英雄
张莉莉
桂阳
蔡增泓
郑荣尊
魏珉
谭俊敏
梁娜
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State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种继电保护装置开关量接点性能测试仪，包括有CPU模块、人机界面(HMI)、开关量输入隔离电路、开关量输出隔离电路、IRIG-B解码电路以及电源电路。CPU模块的输入端口经开关量输入隔离电路与输入测试端连接，输出端口经开关量输出隔离电路与输出测试端连接。IRIG-B解码电路及人机界面分别与CPU模块连接。本发明的测试仪可接受变电站内GPS时钟同步装置的IRIG-B码对时，能够进行常规开入量变位测试、正确模拟SOE试验及实现多路出口接点的同时测试，操作简单、使用方便，大大提高了继电保护装置开关量测试的效率。

Description

一种继电保护装置开关量接点性能测试仪
技术领域
本发明涉及的是继电保护装置测试技术，具体是一种继电保护装置开关量接点性能测试仪。
背景技术
电网继电保护检验规程明确规定了不同电压等级的各类型继电保护装置的检验项目，包括了继电保护装置开入量、开出量接点项目的检验。目前针对开入量的检验，大部分方法采用人工短接开入接点逐一检验，费时繁琐，且人工短接开入接点不能准确模拟SOE分辨率试验，如南京南瑞、北京四方等厂家的装置技术说明书明确了各保护装置SOE分辨率≤2ms，其分辨率要求严格。
而对于开出量检验而言，目前大部分方法采用万用表直接测量继电保护出口的电位，存在指示不易观察、测试不准确等缺点，且对于220kV及以上的线路保护、主变保护等保护装置，由于其出口回路较多，需多次检验，大大降低工作效率。在现有的技术条件下，虽采用继电保护测试仪可测量出口时间，但仍需设置继保测试仪的状态序列并逐一检验各个出口，效率低。
基于此，有必要发明一种继电保护装置开关量接点性能测试仪，以解决现有继电保护装置测试技术存在的上述问题。
发明内容
本发明提供一种结构简单、使用方便，测试效率高的继电保护装置开关量接点性能测试仪，可进行常规的开入量变位测试，正确模拟SOE分辨率试验，还能同时、准确的测试多路开出量接点，亦能直观的指示出口接点动作情况。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：提供一种继电保护装置开关量接点性能测试仪，包括CPU模块、人机界面(HMI)、多组开关量输入隔离电路、多组开关量输出隔离电路、IRIG-B解码电路以及电源电路；所述的CPU模块的输入端口经所述的开关量输入隔离电路与输入测试端连接，用于检验继电保护装置开出量接点；所述的CPU模块的输出端口经所述的开关量输出隔离电路与输出测试端连接，用于检验继电保护装置开入量接点和模拟SOE分辨率试验；所述的CPU模块分别与所述的人机界面(HMI)及所述的IRIG-B解码电路连接，其中所述的IRIG-B解码电路与变电站内的GPS时钟同步装置的输出插件连接获取对时报文，实现所述CPU模块的对时。
进一步地，所述的CPU模块采用永宏FBs系列可编程控制器MC高功能主机FBs-14MCJ2-D24型号，外加一个通信扩展模块FBs-CB22(2个RS232端口PORT1、PORT2)，其中PORT2作预留。
进一步地，所述的开关量输入隔离电路包括有4组，其中每组均由2个分压电阻、1个用于保护输入端反偏电压过大而损坏的二极管，1个用于减少干扰信号的电容，1个作开关元件的开关三极管，1个高速光耦隔离器和2个限压电阻组成，对应1个所述输入测试端。
进一步地，所述的开关量输出隔离电路选包括有2个光MOS继电器，每一光MOS继电器对应2个所述输出测试端，具体为松下电工的PhotoMOS继电器AQW214EH。
进一步地，所述的IRIG-B解码电路包括了1块IRIG-B解码芯片YCB4001和1块用于RS485信号到TTL电平转换的ADM485芯片，采用秒脉冲(PPS)外部中断方案。
进一步地，所述的IRIG-B解码电路的秒脉冲(PPS)经光耦隔离器与所述的CPU模块的另一路输入端口连接。
进一步地，所述的人机界面(HMI)为7寸全彩触摸屏，具体为步科MT4000系列的MT4414TE，通过所述CPU模块内置的一路串口与所述CPU模块双向通信连接。
进一步地，所述的电源电路包括开关电源模块、两个DC/DC模块，其中开关电源模块的输入端为市电AC220V，输出端为DC24V，经两个DC/DC模块分别输出隔离的DC12V、DC5V。
本发明继电保护装置开关量接点性能测试仪的优点在于：可实现继电保护装置开入量、开出量接点性能的测试，测试仪可接受变电站内GPS时钟同步装置的IRIG-B码对时，能够进行常规开入量变位测试、正确模拟SOE试验及实现多路出口接点的同时测试，亦能直观的指示出口接点动作情况，操作简单、使用方便，大大提高了继电保护装置开关量测试的效率。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明继电保护装置开关量接点性能测试仪的硬件结构示意图；
图2为本发明IRIG-B解码电路的电路原理图；
图3为本发明继电保护装置开出量测试的示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，是本发明继电保护装置开关量接点性能测试仪1的硬件结构示意图，包括了CPU模块11、人机界面(HMI)12、开关量输入隔离电路13、开关量输出隔离电路14、IRIG-B解码电路15以及电源电路16。
CPU模块11的型号是FBs-14MCJ2-D24，规格为：工作电压DC24V，平均执行时间0.33us/顺序指令，8点数字量输入、6点数字量输出，单端共点晶体管输出，5组32位元硬件高速计时器HSCA、HSC0～HSC3，计数频率达200kHz，内置1个RS232接口；并外接通信扩展模块FBs-CB22增加2个RS232接口。
人机界面(HMI)12输出通过RS232串口接入CPU模块11，是CPU模块11的输入接口，然后CPU模块11按照人机界面(HMI)12设置测试过程的相关参数输出(如：常规开入量接点变位，立即或定时设置4路高速脉冲信号输出模拟SOE分辨率)，与CPU模块11遵循永宏FACONFB的协议，人机界面(HMI)12对测试过程进行记录，可以通过人机界面(HMI)12查看测试报文(如：4路出口接点的动作情况等)。
开关量输入隔离电路13共有4组，每组输入测试端分别为IN1、IN_COM，IN2、IN_COM，IN3、IN_COM，IN4、IN_COM，其中IN1～IN4分别接至继电保护装置出口压板下端，IN_COM接至保护屏柜内的接地铜排，当保护装置动作时，则保护装置出口处会瞬时发出一个+110V左右电位的脉冲，经开关量输入隔离电路13至CPU模块11的输入口进行检测，代替常规万用表的测量方式。每组开关量输入隔离电路13由2个分压电阻、1个限流电阻、1个用于保护输入端反偏电压过大而损坏的二极管，1个用于减少噪声的陶瓷电容，1个作开关元件的开关三极管，1个高速光耦隔离器和2个限压电阻组成。每组的开关量输入隔离电路13中1R1～4R1规格为47kΩ，1R2～4R2规格为10kΩ，1R3～4R3规格为47kΩ，C1～C4规格为1nF，这样当输入测试端IN1～IN4瞬时接入+110V脉冲时开关量输入隔离电路13导通，CPU模块11的相应的输入端口X0～X3为正电24V。
开关量输出隔离电路14选用了高速工作、泄露电流小的PhotoMOS继电器AQW214EH，负载电压为DC400V，典型导通电阻为30Ω，典型开通时间为0.31ms，典型关断时间为0.05ms。PhotoMOS继电器AQW214EH具备2路光耦隔离，因此选用2块AQW214EH可满足要求，产生4路的空接点输出。CPU模块11的输出端口Y0～Y3分别经上拉电阻后接入PhotoMOS继电器AQW214EH，共有4路输出测试端，分别为OUT1、OUT_COM，OUT2、OUT_COM，OUT3、OUT_COM，OUT4、OUT_COM。CPU模块11的输出端口Y0～Y3分别分配了HSC0～HDC3四个硬件高速计数器，独立进行计数、比较，发出中断，不占用CPU的时间，进一步提高了输出性能。
请参阅图2所示，是本发明IRIG-B解码电路15的电路原理图，IRIG-B解码电路15主要包括了1块IRIG-B解码芯片YCB4001和1块用于RS485信号到TTL电平转换的ADM485芯片。IRIG-B解码电路15中YCB4001的TXD和RXD引脚为串行发送和接收端，与CPU模块11的串口PORT1连接，CPU模块11根据所选解码芯片YCB4001规定的GPS系统输出报文协议获取时间报文，IRIG-B解码电路15中YCB4001的秒脉冲(PPS)经光耦隔离器与CPU模块11的输入端口X4连接，CPU模块11接收到PPS信号后(以上升沿捕捉方式)在中断程序(分配所述CPU模块中的硬件高速计时器HSCA作为输入端口X4的硬件中断)中接收一次GPS时间报文。IRIG-B解码电路15中的外部接口包括了IRIG-B(DC)485输入接口和IRIG-B(DC)TTL输入接口两种，这样IRIG-B解码电路15可以与变电站内的GPS时钟同步装置的RS-485输出插件或TTL输出插件连接，连接方式二选一。
请参阅图3所示，是利用本发明的测试仪1进行继电保护装置开出量测试的接线示意图。测试前合上继电保护装置控制回路的控制电源KM，断开出口压板，IN1连接至保护压板的下端头，IN_COM接至保护屏柜内的接地铜排(4路测试端均可同时测试)，测试开始时，CPU模块11经开关量输入隔离电路12检测输入测试端IN1～IN4的瞬时+110V电位脉冲，通过捕捉每个输入端口X0～X3脉冲上升沿和下降沿中断的计数值计算出口接点的动作时间，并将检测的出口接点动作情况发送至人机界面(HMI)12显示，人机界面(HMI)12显示出口接点的动作时间，动作、复归报文，并以内置的蜂鸣器作为动作信号的提醒，动作时蜂鸣器则响1s辅助测试人员判断。
本发明未述部分，例如CPU模块的工作原理、继电器等具体元件的结构及软件程序的实现方式是公知的通用技术。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种继电保护装置开关量接点性能测试仪，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于包括CPU模块、人机界面(HMI)、多组开关量输入隔离电路、多组开关量输出隔离电路、IRIG-B解码电路以及电源电路；所述的CPU模块的输入端口经所述的开关量输入隔离电路与输入测试端连接，用于检验继电保护装置开出量接点；所述的CPU模块的输出端口经所述的开关量输出隔离电路与输出测试端连接，用于检验继电保护装置开入量接点和模拟SOE分辨率试验；所述的CPU模块分别与所述的人机界面(HMI)及所述的IRIG-B解码电路连接，其中所述的IRIG-B解码电路与变电站内的GPS时钟同步装置的输出插件连接获取对时报文，实现所述CPU模块的对时。
2.如权利要求1所述的继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于：所述的CPU模块的型号是FBs-14MCJ2-D24，外加一个通信扩展模块FBs-CB22。
3.如权利要求1所述的继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于：所述的开关量输入隔离电路包括有4组，其中每组均由2个分压电阻、1个用于保护输入端反偏电压过大而损坏的二极管，1个用于减少干扰信号的电容，1个作开关元件的开关三极管，1个高速光耦隔离器和2个限压电阻组成，对应1个所述输入测试端。
4.如权利要求1所述的继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于：所述的开关量输出隔离电路包括有2个光MOS继电器，每一光MOS继电器对应2个所述输出测试端。
5.如权利要求1所述的继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于：所述的IRIG-B解码电路包括了1块IRIG-B解码芯片YCB4001和1块用于RS485信号到TTL电平转换的ADM485芯片，采用秒脉冲(PPS)外部中断方案。
6.如权利要求5所述的继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于：所述的IRIG-B解码电路的秒脉冲(PPS)经光耦隔离器与所述的CPU模块的另一路输入端口连接。
7.如权利要求1所述的继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于：所述的人机界面(HMI)为7寸全彩触摸屏，通过所述CPU模块内置的一路串口与所述CPU模块双向通信连接。
8.如权利要求1所述的继电保护装置开关量接点性能测试仪，其特征在于：所述的电源电路包括开关电源模块、2个DC/DC模块，其中开关电源模块的输入端为市电AC220V，输出端为DC24V，经2个DC/DC模块分别输出隔离的DC12V、DC5V。
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