CN108181577A - 一种通用型继电器自动校验平台及其校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型继电器自动校验平台及其校验方法，所述人机交互液晶屏，用于接收工作人员的操作指令，并把收到的信号传输到CPU，经过CPU的数据计算，输出相应的控制信号；所述程控电源，用于接收CPU的数据，并输出相应的电压、电流，给继电器线圈供电，满足继电器测试所要的激励量变化要求；所述CPU电路，调度整个平台的数据计算和传输，完成输入命令到程控电源输出的整个流程；通用型继电器固定底座及端子设计，采用通用型号C45的U型卡轨，可以固定所有的标准卡槽继电器底座。本发明测试完成后自动将测试结果与标准值进行对比，实现错误报警功能。

Description

一种通用型继电器自动校验平台及其校验方法

技术领域

本发明涉及一种通用型继电器自动校验平台及其校验方法，属于继电器校验技术领域。

背景技术

继电器校验对于继电器安全使用十分重要，一般包括：新安装验收校验、定期校验、补充校验。新安装验收校验在继电器新安装时进行。新安装验收校验时，要求对继电器进行全面检查试验，以保证继电器投入运行后的性能和质量满足要求。定期校验是指继电器运行后定期进行的校验。定期校验又分为定期全部校验、定期部分校验以及作用于断路器的整组跳合闸试验三种情况。定期校验时，应根据不同情况按照现场校验规程的要求，分别进行项目和内容的检查试验。补充校验主要是指由于装置改造、一次设备检修或更换、运行中发现异常现象情况以及在事故以后所进行的校验，校验项目主要根据实际情况考虑确定现有的。

目前，继电器校验通常由二次检修人员利用稳压电源、试验线、万用表，搭建临时校验回路，并对各项参数进行分项测试，校验内容包括线圈直流电阻、动作电压、动作电流、动作功率、返回系数及动作时间。由于不同厂家的继电器在端子布置、尺寸上各不相同，因此需要检修人员首先熟悉不同型号继电器，同时需要针对每种型号的继电器搭建校验回路，如此严重降低了继电器校验的工作效率，而且无法根据规程要求保证相关参数校验的准确性。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种通用型继电器自动校验平台及其校验方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种通用型继电器自动校验平台，包括：人机交互液晶屏、程控电源、CPU电路、继电器通用测试底座，所述人机交互液晶屏，用于接收工作人员的操作指令，并把收到的信号传输到CPU，经过CPU的数据计算，输出相应的控制信号；

所述程控电源，用于接收CPU的数据，并输出相应的电压、电流，给继电器线圈供电，满足继电器测试所要的激励量变化要求；

所述CPU电路，调度整个平台的数据计算和传输，完成输入命令到程控电源输出的整个流程；

所述继电器通用测试底座，包括U型卡轨、穿墙式4芯端子，仪器壳体顶部设置有U型卡轨、穿墙式4芯端子，U型卡轨用于固定标准尺寸的继电器底座，U型卡轨两侧各有一个4芯端子，4芯端子配对两种导线，应对不同继电器底座上的端口；仪器壳体前面为程控电源操作按钮、下载调试口和复位按钮；电源操作按钮手动调节电源的输出量；下载调试口用来更新继电器测试模板和界面；复位按钮用来复位测试信息。

作为优选方案，所述人机交互界面包括测试方法选择界面、继电器型号选择界面、自动测试界面、手动测试界面、历史数据界面；所述测试方法选择界面上有两个按钮，分别为自动测试按钮和手动测试按钮，点击后分别进入继电器型号选择界面和手动测试界面；所述继电器型号选择界面有两个下拉菜单，一个选择继电器型号，另一个选择测试模式，包括缓慢、突加激励量；手动测试界面有两个调节按钮用来控制电压的增减；历史数据界面包含所有自动测试过的数据参数。

作为优选方案，所述程控电源包括一个RS232串口、电压电流传感器、输出口、调节旋钮，RS232串口用来接收STM32发送的电压、电流调节信号，同时发送传感器转换的实时电压电流给STM32。

作为优选方案，所述CPU电路包括STM32用来做数据分析、处理，当接收到控制信号后，通过RS232串口发送数据帧给程控电源来控制激励量的变化，同时它也通过RS232串口来接收程控电源所返回的电压电流值；SRAM提供内存；EEPROM和SD卡用作数据存储，在每次自动测试完成之后会自动将测试结果保存到EEPROM和SD卡上。

一种通用型继电器自动校验平台的校验方法，具体步骤如下：

步骤1：通过解析继电器模板库的方式，获取不同继电器型号对应的测量参数和标准参数；

步骤2：按照所获得的测量参数对继电器进行测量，测试方法是对继电器线圈施加激励量的变化的过程，包括激励量突加模式和激励量缓慢施加模式；

步骤3：在激励量缓慢施加模式下，当继电器动作和返回时，触点上连接的光耦开入会把电压的跳变信号传输到STM32的中断引脚PC5上，当STM32接收到跳变信号后，通过RS232串口并根据MODBUS协议发送命令码03的读取数据指令到程控电源，程控电源返回当前的动作电压V1，动作电流I1，返回电压V2、返回电流I2给STM32；

在激励量突加模式下，会记录每次激励量突加之后继电器动作情况，并将两种模式测试的结果通过STM32存储在EEPROM中；

步骤4：STM32将测量得到的动作电压V1，动作电流I1，返回电压V2、返回电流I2、动作情况和该继电器的标准参数动作电压V1′、动作电流I1′、返回电压V2′、返回电流I2′、动作标准对应比较，当测量值和标准参数的差值大于误差要求或动作情况与动作标准不一致时，会点亮报警灯，提醒工作人员；

步骤5：测试动作时间t，STM32发送命令码06的指令，将程控电源的输出Vout由0V变化到动作电压，同时开启定时器Time1、Time2，Time1用来计算开启电源到获得跳变信号的时间，Time2用来计算开启电源到检测到电源输出Vout大于等于动作电压的时间，从而获得动作时间t=Time1-Time2；当测量所得动作时间t和该继电器标准动作时间t′的差值大于误差要求时，会点亮报警灯，提醒工作人员。

作为优选方案，所述步骤1包括：当输入继电器型号后，可获得如表1所示表头的数据：

型号

Vout幅值、变化速度

电压整定值

误差要求

动作电压

动作电流

返回电压

返回电流

动作时间

表1

测量参数包括：激励量缓慢施加模式下Vout的变化速度和幅度；以及激励量突加模式下电压整定值A和误差要求ΔA；

标准参数包括：动作电压V1′，返回电压V2′，动作电流I1′，返回电流I2′，动作时间t′。

作为优选方案，所述步骤2包括：

2.1：当采用激励量缓慢施加模式测试时，根据测量参数按电压变化速度和Vout幅值的条件，在继电器线圈两端所施加激励量从零开始逐渐增大到动作值，然后逐渐减少至返回值，再由返回值降至零；

2.2：当采用激励量突加模式测试时，先调整激励量的大小分别为A,A+ΔA,A-ΔA，A为电压的整定值，ΔA为误差要求，然后，继电器线圈两端所施加的激励量分别由零增加到A，A+ΔA和A-ΔA，继电器动作；动作标准是，当激励量由零增加到A-ΔA时，继电器不应该动作，当激励量由零增加到A时，继电器应该可靠动作，当激励量由零增加到A+ΔA时继电器应该可靠动作；

2.3：两种模式下激励量的变化即继电器线圈两端电压的变化，此变化通过STM32发送通讯数据给程控电源，从而控制电压的变化，通讯数据（信息帧）格式如表2如示：

数据格式	地址码	功能码	数据区	CRC校验
					数据长度	1字节	1字节	N字节	16位CRC码（冗余循环码）

表2

地址码：是通讯信息帧的第一个字节，表明了STM32发送的目标从机，程控电源；功能码：是通讯信息帧的第二个字节，06功能码用来写单路寄存器，03功能码用来读寄存器数据；数据区：包括数据读写的起始地址、数据长度和数据；CRC校验：在数据帧的末尾，通过比较发送和接收的一致性，来判别从机，程控电源和主机，STM32接收信息是否正确。

有益效果：本发明提供的一种通用型继电器自动校验平台及其校验方法，其优点如下：

1、继电器参数测试模板库的建立、解析、对比。根据所选择的需要测试的继电器型号，匹配相应电压测试范围的测试流程，通过一键式操作，非常方便的完成继电器的参数测试；同时，模板库具备相应继电器型号的标准参数值，测试完成后自动将测试结果与标准值进行对比，实现错误报警功能。

2、通用型继电器固定底座及端子设计，采用通用型号C45的U型卡轨，可以固定所有的标准卡槽继电器底座。在U型卡轨两侧配有两组4芯端子，可以快速的连接不同的继电器底座，两侧布有端子可以减少导线的长度，保持测试台的整洁，避免错误操作。

3、采用人机交互液晶屏，实现测试数据的自动保存功能可以切换到历史数据查询界面查看历史数据，同时也可以通过SD卡或USB传输到PC机上。

附图说明

图1为本发明仪器结构示意图；

图2为本发明自动校验平台的结构示意图；

图3为本发明校验方法的系统流程图；

图4为激励量缓慢施加模式的Vout走趋图；

图5为激励量突加模式的Vout走趋图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1、2所示，一种通用型继电器自动校验平台，包括人机交互液晶屏、程控电源、CPU电路、继电器通用测试底座，便于继电器的装卸以及液晶屏的操作。

人机交互液晶屏1，用于接收工作人员的操作指令，并把收到的信号传输到CPU，经过CPU的数据计算，输出相应的控制信号。人机交互界面包括测试方法选择界面、继电器型号选择界面、自动测试界面、手动测试界面、历史数据界面。选择界面上有两个按钮，分别为自动测试按钮和手动测试按钮，点击后分别进入型号选择界面和手动测试界面。型号选择界面有两个下拉菜单，一个选择继电器型号，另一个选择测试模式——缓慢、突加激励量。手动测试界面有两个调节按钮用来控制电压的增减；历史数据界面包含所有自动测试过的数据参数。

程控电源，用于接收CPU的数据，并输出相应的电压、电流，给继电器线圈供电，满足继电器测试所要的激励量变化要求。程控电源包括一个RS232串口、电压电流传感器、输出口、调节旋钮，RS232串口用来接收STM32发送的电压、电流调节信号，同时发送传感器转换的实时电压电流给STM32。

CPU电路，调度整个系统的数据计算和传输，完成输入命令到程控电源输出的整个流程。CPU电路包括STM32（CPU）用来做数据分析、处理，它包括了测试所需要的继电器测试模板，当接收到控制信号后，通过RS232串口发送数据帧给程控电源来控制激励量的变化，同时它也通过RS232串口来接收程控电源所返回的电压电流值；SRAM提供内存；EEPROM和SD卡用作数据存储，在每次自动测试完成之后会自动将测试结果保存到EEPROM和SD卡上。

继电器通用测试底座包括U型卡轨2、穿墙式4芯端子3及配套连接线。标准尺寸的继电器底座可以快捷的固定在U型卡轨上。U型卡轨两侧各有一个4芯端子，4芯端子配对两种导线，应对不同继电器底座上的端口。

仪器壳体前面为程控电源操作按钮4、下载调试口5和复位按钮6。电源操作按钮可以手动调节电源的输出量；下载调试口用来更新继电器测试模板和界面；复位按钮用来复位测试信息。

如图3所示，一种通用型继电器自动校验平台的校验方法，可以进行一键式的继电器参数校验，具体步骤如下：

步骤1：通过解析继电器模板库的方式，获取不同继电器型号对应的测量参数和标准参数。

当输入继电器型号后，可获得如表1所示表头的数据：

型号

Vout幅值、变化速度

电压整定值

误差要求

动作电压

动作电流

返回电压

返回电流

动作时间

表1

测量参数包括：激励量缓慢施加模式下Vout的变化速度和幅度；以及激励量突加模式下电压整定值A和误差要求ΔA。

标准参数包括：动作电压V1′，返回电压V2′，动作电流I1′，返回电流I2′，动作时间t′。常用的继电器，它们的测量参数和标准参数事先写入了EEPROM存储模块中，可以直接解析调用，当需要增加继电器类型时，通过SD卡导入，STM32获取SD卡中的如上表头格式的txt文件，并将其存储到EEPROM中方便之后的测试。

步骤2：按照所获得的测量参数对继电器进行测量。测试方法是对继电器线圈施加激励量（电压Vout）的变化的过程，包括激励量突加模式和激励量缓慢施加模式。

如图4所示，当采用激励量缓慢施加模式测试时，根据测量参数按电压变化速度和Vout幅值的条件，在继电器线圈两端所施加激励量从零开始逐渐增大到动作值，然后逐渐减少至返回值，再由返回值降至零。

如图5所示，当采用激励量突加模式测试时，先调整激励量的大小分别为A,A+ΔA,A-ΔA(A为电压的整定值，ΔA为误差要求)，然后，继电器线圈两端所施加的激励量分别由零增加到A，A+ΔA和A-ΔA，继电器动作；动作标准是，当激励量由零增加到A-ΔA时，继电器不应该动作，当激励量由零增加到A时，继电器应该可靠动作，当激励量由零增加到A+ΔA时继电器应该可靠动作。

两种模式下激励量的变化即继电器线圈两端电压的变化，此变化通过STM32发送通讯数据给程控电源，从而控制电压的变化。通讯数据（信息帧）格式如表2如示：

数据格式	地址码	功能码	数据区	CRC校验
					数据长度	1字节	1字节	N字节	16位CRC码（冗余循环码）

表2

地址码：是通讯信息帧的第一个字节，表明了STM32发送的目标从机（程控电源）。功能码：是通讯信息帧的第二个字节，06功能码用来写单路寄存器，03功能码用来读寄存器数据。数据区：包括数据读写的起始地址、数据长度和数据。CRC校验：在数据帧的末尾，通过比较发送和接收的一致性，来判别从机（程控电源）和主机（STM32）接收信息是否正确。这里，本方法分别编写了功能码为06和03的接口函数，功能码03用来读取程控电源实时的电压和电流；功能码06用来控制程控电源Vout按照测量参数变化，其中激励量缓慢施加模式下的Vout变化速度，通过函数执行的频率和数据帧中数据的变化大小来控制Vout变化速度。

步骤3：在激励量缓慢施加模式下，当继电器动作和返回时，触点上连接的光耦开入会把电压的跳变信号传输到STM32的中断引脚PC5上，当STM32接收到跳变信号后，通过RS232串口并根据MODBUS协议发送命令码03的读取数据指令到程控电源，程控电源返回当前的动作电压V1，动作电流I1，返回电压V2、返回电流I2给STM32；

在激励量突加模式下，会记录每次激励量突加之后继电器动作情况，并将两种模式测试的结果通过STM32存储在EEPROM中。

步骤4：STM32将测量得到的动作电压V1，动作电流I1，返回电压V2、返回电流I2、动作情况和该继电器的标准参数动作电压V1′、动作电流I1′、返回电压V2′、返回电流I2′、动作标准对应比较，当测量值和标准参数的差值大于误差要求或动作情况与动作标准不一致时，会点亮报警灯，提醒工作人员。

步骤5：测试动作时间t，STM32发送命令码06的指令，将程控电源的输出Vout由0V变化到动作电压，同时开启定时器Time1、Time2，Time1用来计算开启电源到获得跳变信号的时间，Time2用来计算开启电源到检测到电源输出Vout大于等于动作电压的时间，从而获得动作时间t=Time1-Time2。当测量所得动作时间t和该继电器标准动作时间t′的差值大于误差要求时，会点亮报警灯，提醒工作人员。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种通用型继电器自动校验平台，包括：人机交互液晶屏、程控电源、CPU电路，其特征在于：还包括：继电器通用测试底座，

所述人机交互液晶屏，用于接收工作人员的操作指令，并把收到的信号传输到CPU，经过CPU的数据计算，输出相应的控制信号；

所述程控电源，用于接收CPU的数据，并输出相应的电压、电流，给继电器线圈供电，满足继电器测试所要的激励量变化要求；

所述CPU电路，调度整个平台的数据计算和传输，完成输入命令到程控电源输出的整个流程；

所述继电器通用测试底座，包括U型卡轨、穿墙式4芯端子，仪器壳体顶部设置有U型卡轨、穿墙式4芯端子，U型卡轨用于固定标准尺寸的继电器底座，U型卡轨两侧各有一个4芯端子，4芯端子配对两种导线，应对不同继电器底座上的端口；仪器壳体前面为程控电源操作按钮、下载调试口和复位按钮；电源操作按钮手动调节电源的输出量；下载调试口用来更新继电器测试模板和界面；复位按钮用来复位测试信息。

2.根据权利要求1所述的一种通用型继电器自动校验平台，其特征在于：所述人机交互界面包括测试方法选择界面、继电器型号选择界面、自动测试界面、手动测试界面、历史数据界面；所述测试方法选择界面上有两个按钮，分别为自动测试按钮和手动测试按钮，点击后分别进入继电器型号选择界面和手动测试界面；所述继电器型号选择界面有两个下拉菜单，一个选择继电器型号，另一个选择测试模式，包括缓慢、突加激励量；手动测试界面有两个调节按钮用来控制电压的增减；历史数据界面包含所有自动测试过的数据参数。

3.根据权利要求1所述的一种通用型继电器自动校验平台，其特征在于：所述程控电源包括一个RS232串口、电压电流传感器、输出口、调节旋钮，RS232串口用来接收STM32发送的电压、电流调节信号，同时发送传感器转换的实时电压电流给STM32。

4.根据权利要求1所述的一种通用型继电器自动校验平台，其特征在于：所述CPU电路包括STM32用来做数据分析、处理，当接收到控制信号后，通过RS232串口发送数据帧给程控电源来控制激励量的变化，同时它也通过RS232串口来接收程控电源所返回的电压电流值；SRAM提供内存；EEPROM和SD卡用作数据存储，在每次自动测试完成之后会自动将测试结果保存到EEPROM和SD卡上。

5.一种通用型继电器自动校验平台的校验方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：通过解析继电器模板库的方式，获取不同继电器型号对应的测量参数和标准参数；

步骤2：按照所获得的测量参数对继电器进行测量，测试方法是对继电器线圈施加激励量的变化的过程，包括激励量突加模式和激励量缓慢施加模式；

步骤3：在激励量缓慢施加模式下，当继电器动作和返回时，触点上连接的光耦开入会把电压的跳变信号传输到STM32的中断引脚PC5上，当STM32接收到跳变信号后，通过RS232串口并根据MODBUS协议发送命令码03的读取数据指令到程控电源，程控电源返回当前的动作电压V1，动作电流I1，返回电压V2、返回电流I2给STM32；

在激励量突加模式下，会记录每次激励量突加之后继电器动作情况，并将两种模式测试的结果通过STM32存储在EEPROM中；

步骤4：STM32将测量得到的动作电压V1，动作电流I1，返回电压V2、返回电流I2、动作情况和该继电器的标准参数动作电压V1′、动作电流I1′、返回电压V2′、返回电流I2′、动作标准对应比较，当测量值和标准参数的差值大于误差要求或动作情况与动作标准不一致时，会点亮报警灯，提醒工作人员；

步骤5：测试动作时间t，STM32发送命令码06的指令，将程控电源的输出Vout由0V变化到动作电压，同时开启定时器Time1、Time2，Time1用来计算开启电源到获得跳变信号的时间，Time2用来计算开启电源到检测到电源输出Vout大于等于动作电压的时间，从而获得动作时间t=Time1-Time2；当测量所得动作时间t和该继电器标准动作时间t′的差值大于误差要求时，会点亮报警灯，提醒工作人员。

6.根据权利要求5所述的一种通用型继电器自动校验平台的校验方法，其特征在于：所述步骤1包括：当输入继电器型号后，可获得如表1所示表头的数据：

型号 Vout幅值、变化速度 电压整定值 误差要求 动作电压 动作电流 返回电压 返回电流 动作时间

表1

测量参数包括：激励量缓慢施加模式下Vout的变化速度和幅度；以及激励量突加模式下电压整定值A和误差要求ΔA；

标准参数包括：动作电压V1′，返回电压V2′，动作电流I1′，返回电流I2′，动作时间t′。

7.根据权利要求5所述的一种通用型继电器自动校验平台的校验方法，其特征在于：所述步骤2包括：

2.1：当采用激励量缓慢施加模式测试时，根据测量参数按电压变化速度和Vout幅值的条件，在继电器线圈两端所施加激励量从零开始逐渐增大到动作值，然后逐渐减少至返回值，再由返回值降至零；

2.2：当采用激励量突加模式测试时，先调整激励量的大小分别为A,A+ΔA,A-ΔA，A为电压的整定值，ΔA为误差要求，然后，继电器线圈两端所施加的激励量分别由零增加到A，A+ΔA和A-ΔA，继电器动作；动作标准是，当激励量由零增加到A-ΔA时，继电器不应该动作，当激励量由零增加到A时，继电器应该可靠动作，当激励量由零增加到A+ΔA时继电器应该可靠动作；

2.3：两种模式下激励量的变化即继电器线圈两端电压的变化，此变化通过STM32发送通讯数据给程控电源，从而控制电压的变化，通讯数据（信息帧）格式如表2如示：

数据格式 地址码 功能码 数据区 CRC校验 数据长度 1字节 1字节 N字节 16位CRC码（冗余循环码）

表2

地址码：是通讯信息帧的第一个字节，表明了STM32发送的目标从机，程控电源；功能码：是通讯信息帧的第二个字节，06功能码用来写单路寄存器，03功能码用来读寄存器数据；数据区：包括数据读写的起始地址、数据长度和数据；CRC校验：在数据帧的末尾，通过比较发送和接收的一致性，来判别从机，程控电源和主机，STM32接收信息是否正确。