CN113376552A - 一种开关量测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关量测试装置及方法，包括采集输出装置和显示下发装置，通过网线连接；采集输出装置包括开入输出端子和开出采集端子，与待测装置的开入开出端子直插连接；采集待测装置的开出信号，通过网线传输到显示下发装置；同时输出开入信号；显示下发装置包括开入状态控制按钮和开入/开出状态显示灯，开入状态控制按钮控制开入信号，通过网线传输到采集输出装置，并通过开入状态显示灯显示；开出状态显示灯显示开出信号。本发明将信号输出和采集集成到一个模块中，并与待测装置直插，减少信号线；将多路开关信号转换为数字信号，将数字信号通过以太网线发送到接收端，接收端可以显示多路开出状态，控制开入状态，提高了开发及测试效率。

Description

一种开关量测试装置及方法
技术领域
本发明属于电网自动化控制领域，特别涉及一种开关量测试装置及方法。
背景技术
近年来随着电网对继电保护装置和安全自动装置的要求不断提高，国内对继电保护装置和安全自动装置的标准化要求越来越高，国家电网先后组织了继电保护装置的六统一、九统一入网测试，对安全自动装置也进行了标准化设计，按照标准化设计方案需要对各种类型的装置进行检测。
电力系统中继电保护装置和安全自动装置经常要采集开关量信号(开入)，并输出开关量信号(开出)。在装置调试阶段对于未配线的装置测试数量众多的开入信号及开出信号接线量相当大。继电保护装置和安全自动装置需要采集很多开入信号，例如复归信号开入、各种功能硬压板开入、刀闸位置信号开入、开关位置信号开入等；还需要输出开出信号，例如跳闸接点信号。尤其是对于母差保护装置、区域稳控装置、低频低压装置等，此类装置的开出信号较多。
在区域稳控装置的切负荷执行站或者切机执行站、低频低压切负荷装置中都有数量众多的开入、开出信号。对于单装置测试而言，装置没有组屏，因此压板投退需要接入数量很多的开入电缆，电缆数量众多显得杂乱且投退很不方便。对于开出信号的测试无论组屏与否测试起来都很不方便，传统的方法是采用万用表的蜂鸣档进行测试，但是这种方法不能同时监视多个开出信号。
目前对于开入的测试是通过屏柜硬压板连片或者屏柜端子排点开入信号；对于没有配置屏柜的情况，还需要手动接线来实现若干开入的测试，当压板或者开入较多的情况下非常不方便。
目前对于开出的测试是通过万用表测量接点通断，或者通过RTDS系统、继电保护测试仪对开出信号进行监视。通过万用表测试一次只能测量一副开出接点的通断，至于其他开出接点是否误接通，不能一次测试出来，需要多次重复试验才可以。对于采用RTDS测试监视，代价很高，在静模测试的情况下不具备条件。对于采用继电保护测试仪测试的情况，接线较多，且继电保护测试仪最多只能监视8副开出接点。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种开关量测试装置及方法，设计为两个控制盒，包括采集输出装置和显示下发装置，将开入开出测量集成到一个采集输出装置中，并与待测装置直插，并通过显示下发装置对其进行控制。
本发明采用如下的技术方案。
一种开关量测试装置，包括采集输出装置和显示下发装置，所述采集输出装置和显示下发装置通过网线连接；
所述采集输出装置包括开入输出端子和开出采集端子，与待测装置的开入、开出端子直插连接；采集待测装置的开出信号，通过网线传输到显示下发装置；同时输出开入信号；
所述显示下发装置包括开入状态控制按钮和开入/开出状态显示灯，开入状态控制按钮控制开入信号，通过网线传输到采集输出装置，并通过开入状态显示灯显示；开出状态显示灯显示开出信号。
进一步地，
采集输出装置上设置功能选择档位，选择开入测试模式或开出测试模式，并发送功能选择报文给显示下发装置；
显示下发装置设置开入模式指示灯和开出模式指示灯，根据功能选择报文点亮对应的指示灯。
进一步地，
采集输出装置上设置强弱电选择档位，开入测试模式时，当开入是强电时选择强电档位，当开入是弱电时选择弱电档位。
进一步地，
采集输出装置接收显示下发装置的开入信号报文后，内部第一微处理器将数字报文转换为高低电平，并经光电隔离器件转换为开入电压；
采集输出装置采集开出信号通断状态，将开出信号通断状态，经第一微处理器转换为数字信号，采用串口信号经网线发送到显示下发装置。
进一步地，
显示下发装置的开入状态控制按钮改变开入状态，内部第二微处理器将开入状态转换为数字信号，通过网线发送到采集输出装置；同时点亮开入状态显示灯；
显示下发装置接收采集输出装置的开出状态数字信号，内部第二微处理器根据开出状态，点亮开出状态显示灯。
进一步地，
采集输出装置上可接入16路开出信号，输出24路开入信号；
显示下发装置上设置24个开入状态控制按钮，24个开入/开出状态显示灯；
开入测试模式下，24个显示灯对应开入状态；开出测试模式下，前16个显示灯对应开出状态。
进一步地，
网线传输基于串口协议RS232的数字信号；网线接口采用RJ45连接器；
采集输出装置的工作电源为24V直流电，并过网线给显示下发装置供电。
一种开关量测试方法，包括步骤：
(1)采集输出装置上功能选择档位选择开入测试模式，进入步骤2；或开出测试模式，进入步骤5；
(2)进入开入测试模式，显示下发装置上开入模式指示灯点亮；
(3)采集输出装置的开入输出端子与待测装置的开入端子直插连接；
(4)显示下发装置通过开入状态控制按钮改变开入状态，通过网线发送数字信号到采集输出装置；同时点亮开入状态显示灯；采集输出装置接收显示下发装置的开入控制信号，为待测装置输入开入电压；
(5)进入开出测试模式，显示下发装置上开出模式指示灯点亮；
(6)采集输出装置的开出采集端子与待测装置的开出端子直插连接；
(7)采集输出装置采集开出信号通断状态，将开出信号通断状态转换为数字信号，经网线发送到显示下发装置；显示下发装置接收采集输出装置的开出状态，点亮开出状态显示灯；灯亮表示开出接通，熄灭表示断开。
进一步地，
使用PC控制显示软件代替显示下发装置，PC与采集输出装置通过网线连接，使用网线连接专用的USB转RS232串口转换器。
进一步地，
使用PC控制显示软件可以同时测试开入开出，采集输出装置的两端同时连接待测装置的开入开出端子，一端直插另一端通过转换接头插接。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，
本发明为即插即用的开入开出测试仪，配合继电保护装置和安全自动装置使用，可以直接插入到装置的开入开出端子，可以降低接线复杂度及接线工作量，不需要多人配合，不需要复杂昂贵的设备，与其他厂家的装置可以通过接线端子进行转接。
本发明通过采用内部微处理器采集监视开出信号，控制输出开入信号，大大简化了测试接线，实现了同时监视16路开出、同时控制24路开入。本发明解决了对于继电保护装置及安全自动装置测试过程中需要频繁投退压板的问题，可以同时控制开入、监视多路开出，提高测试效率，降低测试人员的工作强度。
本发明将信号输出端和采集端集成到一个模块中进行封装，并与装置直插，减少信号线；将多路开关信号转换为数字信号，将数字信号通过以太网线发送到接收端，接收端可以显示多路开出状态，控制开入状态。
本发明控制端和输出端采用以太网线连接，采用标准的RJ45连接器，使得信号线非常容易获得，不必携带专用的信号线，且长度可以达10m以上。本发明测试仪大大提高了稳控装置的开发及测试效率，并可以应用到保护装置，在厂内测试、出厂测试、送检测试、现场检修测试、现场联调测试中均能发挥重大作用。
附图说明
图1是开关量测试装置原理框图；
图2是采集输出装置原理框图；
图3是显示下发装置原理框图；
图4是开入测试应用场景图；
图5是开出测试应用场景图；
图6是采集输出装置与PC调试软件应用场景图；
图7是PC调试软件界面显示图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，开关量测试装置，设计为两个控制盒，两个控制盒通过网线3进行连接。网线中传输的是串口协议RS232的数字信号，长度可达10米左右，此长度可以用于目前的一些厂内测试、送检测试、验收测试、现场测试等多个应用场景。
开关量测试装置包括采集输出装置1和显示下发装置2，采集输出装置负责采集输出，显示下发装置负责显示下发。采集输出装置1的工作电源采用24V直流电，并过网线3给显示下发装置2供电。
本发明应用于继电保护装置及安全自动装置，以下待测装置以稳控装置为例。
如图2所示，采集输出装置1具有开入输出端子11和开出采集端子12。采集输出装置1负责采集稳控装置的开出信号，同时输出开入信号。采集输出装置1能最多接入16路开出信号，输出24路开入信号。采集输出装置与稳控装置的开入、开出端子直插，通过采集输出装置上的功能选择档位13可以选择开入测试模式还是开出测试模式。采集输出装置采用标准接口与稳控装置实现直插，与其他厂家装置可以通过转换模块实现连接。
采集输出装置1上设置强弱电选择档位14，开入测试模式时，当开入是强电的时候打到强电档位，当开入是弱电的时候打到弱电档位。根据强弱电档位选择提供24V或110V/220V电源。采用24V直流电作为工作电源，也作为输出弱电开入的电源；110V/220V作为输出强电开入的电源。
采集输出装置收到显示下发装置的24路开入的状态报文后，内部第一微处理器15单元将数字报文转换为高低电平，并经过光电隔离器件，最终转换为24V或110V/220V输出。
开出测试模式，当采集输出装置1采集到开出的通断状态后，将该16个开出状态经微处理器转换为数字信号，采用串口信号经网线发送到显示下发装置。
如图3所示，显示下发装置2，采集输出装置与显示控制装置采用直通网线进行连接，接口采用RJ45连接器。采集输出装置通过以太网线的其中两芯给显示下发装置供电，使显示下发装置不用接单独的电源。
显示下发装置通过网线从采集输出装置获得24V工作电源。同时接收采集输出装置下发的功能选择报文，根据该报文设置当前模式为开入或开出测试模式，并点亮对应的工作状态指示灯，开入模式指示21或开出模式指示灯22。
显示下发装置上的共设计24个开入状态控制按钮23，对应24个开入/开出状态显示灯24，每个按钮对应1个显示灯，开入模式下为开入状态显示灯。当开入测试模式下，24个指示灯对应开入状态，每按一次按钮改变一次开入状态，开入状态改变后将新的开入状态通过信号线下发到采集输出装置。当按钮按下，指示灯点亮表示开入状态为1，同时内部第二微处理器25将该状态转换为数字信号通过网线发送到采集输出装置。
当工作在开出模式下，前16个指示灯对应开出状态，接收采集输出装置的数字信号将16个开出状态转换为指示灯状态。
基于本发明的开关量测试装置，实现本发明所述的开关量测试方法，包括步骤：
(1)采集输出装置上功能选择档位选择开入测试模式，进入步骤2；或开出测试模式，进入步骤5；
(2)进入开入测试模式，显示下发装置上开入模式指示灯点亮；
(3)采集输出装置的开入输出端子与稳控装置的开入端子直插连接；
(4)显示下发装置通过开入状态控制按钮改变开入状态，通过网线发送数字信号到采集输出装置；同时点亮开入状态显示灯；采集输出装置接收显示下发装置的开入控制信号，为稳控装置输入开入电压；
(5)进入开出测试模式，显示下发装置上开出模式指示灯点亮；
(6)采集输出装置的开出采集端子与稳控装置的开出端子直插连接；
(7)采集输出装置采集开出信号通断状态，将开出信号通断状态，经网线发送数字信号到显示下发装置；显示下发装置接收采集输出装置的开出状态，点亮开出状态显示灯；灯亮表示开出接通，熄灭表示断开。
如图4所示，当测试开入的时候，采集输出装置作为输出使用，显示下发装置作为控制开入状态使用，此种情况既适合测试压板也能配合电气量来测试开关跳闸。
开关量测试测量开入的方法包括步骤：
(1)采集输出装置上功能选择档位选择开入测试模式，显示下发装置上开入模式指示灯点亮；
(2)采集输出装置的开入输出端子与稳控装置的开入端子直插连接；
(3)显示下发装置的开入状态控制按钮改变开入状态，内部微处理器将开入状态转换为数字信号，通过网线发送到采集输出装置；同时点亮开入状态显示灯；
(4)采集输出装置接收显示下发装置的开入信号报文后，内部微处理器将数字报文转换为高低电平，并经光电隔离器件转换为开入电压。
如图5所示，当测试开出的时候，采集输出装置作为采集使用，显示下发装置作为显示使用，面板上的多个指示灯与多路开出信号一一对应，灯亮表示开出接通，熄灭表示断开。
开关量测试测量开出的方法包括步骤：
(1)采集输出装置上功能选择档位选择开出测试模式，显示下发装置上开出模式指示灯点亮；
(2)采集输出装置的开出采集端子与稳控装置的开出端子直插连接；
(3)采集输出装置采集开出信号通断状态，将开出信号通断状态，经微处理器转换为数字信号，采用串口信号经网线发送到显示下发装置；
(4)显示下发装置接收采集输出装置的开出状态数字信号，内部微处理器根据开出状态，点亮开出状态显示灯；灯亮表示开出接通，熄灭表示断开。
如图6所示，为了减少携带的装置数量，显示下发装置可以用PC调试软件替代，该软件与采集输出装置配合使用，使用以太网线连接专用的USB转RS232串口转换器，也是采用RJ45接口。
该软件也能同时控制开入状态、监视开出状态。上述的开入测试模式适用于压板或开入较多但开出较少的情况，开出测试模式适用于压板及开入较少但开出较多的情况，如果同时测试开入、开出则需要使用PC控制显示配套软件来代替显示下发装置，该PC软件能同时监视开出信号，并能控制开入状态。如图7所示，调试软件界面显示图。
使用PC控制显示软件可以同时测试开入开出，采集输出装置的两端同时连接稳控装置的开入开出端子，一端直插，另一端通过转换接头4插接。如采集输出装置的开入输出端子与稳控装置的开入端子直插连接，则稳控装置的开出端子通过转换接头4与采集输出装置的开出采集端子插接。如采集输出装置的开出采集端子与稳控装置的开出端子直插连接，则稳控装置的开入端子通过转换接头4与采集输出装置的开入输出端子插接。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，
本发明为即插即用的开入开出测试仪，配合继电保护装置和安全自动装置使用，可以直接插入到装置的开入开出端子，可以降低接线复杂度及接线工作量，不需要多人配合，不需要复杂昂贵的设备，与其他厂家的装置可以通过接线端子进行转接。
本发明通过采用微控制器采集监视开出信号，控制输出开入信号，大大简化了测试接线，实现了同时监视16路开出、同时控制24路开入。本发明解决了对于继电保护装置及安全自动装置测试过程中需要频繁投退压板的问题，可以同时控制开入、监视多路开出，提高测试效率，降低测试人员的工作强度。
本发明将信号输出端和采集端集成到一个模块中进行封装，并与装置直插，减少信号线；将多路开关信号转换为数字信号，将数字信号通过以太网线发送到接收端，接收端可以显示多路开出状态，控制开入状态。
本发明控制端和输出端采用以太网线连接，采用标准的RJ45连接器，使得信号线非常容易获得，不必携带专用的信号线，且长度可以达10m以上。本发明测试仪大大提高了稳控装置的开发及测试效率，并可以应用到保护装置，在厂内测试、出厂测试、送检测试、现场检修测试、现场联调测试中均能发挥重大作用。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关量测试装置，包括采集输出装置(1)和显示下发装置(2)，其特征在于，
所述采集输出装置(1)和显示下发装置(2)通过网线(3)连接；
所述采集输出装置(1)包括开入输出端子(11)和开出采集端子(12)，与待测装置的开入、开出端子直插连接；采集待测装置的开出信号，通过网线传输到显示下发装置(2)；同时输出开入信号；
所述显示下发装置(2)包括开入状态控制按钮(23)和开入/开出状态显示灯(24)，开入状态控制按钮(23)控制开入信号，通过网线传输到采集输出装置(1)，并通过开入状态显示灯显示；开出状态显示灯显示开出信号。
2.根据权利要求1所述的开关量测试装置，其特征在于，
采集输出装置(1)上设置功能选择档位(13)，选择开入测试模式或开出测试模式，并发送功能选择报文给显示下发装置(2)；
显示下发装置(2)设置开入模式指示灯(21)和开出模式指示灯(22)，根据功能选择报文点亮对应的指示灯。
3.根据权利要求2所述的开关量测试装置，其特征在于，采集输出装置(1)上设置强弱电选择档位(14)，开入测试模式时，当开入是强电时选择强电档位，当开入是弱电时选择弱电档位。
4.根据权利要求1所述的开关量测试装置，其特征在于，
采集输出装置(1)接收显示下发装置(2)的开入信号报文后，内部第一微处理器(15)将数字报文转换为高低电平，并经光电隔离器件转换为开入电压；
采集输出装置(1)采集开出信号通断状态，将开出信号通断状态，经第一微处理器(15)转换为数字信号，采用串口信号经网线发送到显示下发装置(2)。
5.根据权利要求1所述的开关量测试装置，其特征在于，
显示下发装置(2)的开入状态控制按钮(23)改变开入状态，内部第二微处理器(25)将开入状态转换为数字信号，通过网线发送到采集输出装置(1)；同时点亮开入状态显示灯；
显示下发装置(2)接收采集输出装置(1)的开出状态数字信号，内部第二微处理器(25)根据开出状态，点亮开出状态显示灯。
6.根据权利要求1所述的开关量测试装置，其特征在于，
采集输出装置(1)上可接入16路开出信号，输出24路开入信号；
显示下发装置(2)上设置24个开入状态控制按钮(23)，24个开入/开出状态显示灯(24)；
开入测试模式下，24个显示灯对应开入状态；开出测试模式下，前16个显示灯对应开出状态。
7.根据权利要求1所述的开关量测试装置，其特征在于，
网线传输基于串口协议RS232的数字信号；网线接口采用RJ45连接器；
采集输出装置(1)的工作电源为24V直流电，并过网线(3)给显示下发装置(2)供电。
8.一种开关量测试方法，基于权利要求1-7所述的开关量测试装置，其特征在于，包括步骤：
(1)采集输出装置上功能选择档位选择开入测试模式，进入步骤2；或开出测试模式，进入步骤5；
(2)进入开入测试模式，显示下发装置上开入模式指示灯点亮；
(3)采集输出装置的开入输出端子与待测装置的开入端子直插连接；
(4)显示下发装置通过开入状态控制按钮改变开入状态，通过网线发送数字信号到采集输出装置；同时点亮开入状态显示灯；采集输出装置接收显示下发装置的开入控制信号，为待测装置输入开入电压；
(5)进入开出测试模式，显示下发装置上开出模式指示灯点亮；
(6)采集输出装置的开出采集端子与待测装置的开出端子直插连接；
(7)采集输出装置采集开出信号通断状态，将开出信号通断状态转换为数字信号，经网线发送到显示下发装置；显示下发装置接收采集输出装置的开出状态，点亮开出状态显示灯；灯亮表示开出接通，熄灭表示断开。
9.根据权利要求8所述的开关量测试方法，其特征在于，
使用PC控制显示软件代替显示下发装置，PC与采集输出装置通过网线连接，使用网线连接专用的USB转RS232串口转换器。
10.根据权利要求9所述的开关量测试方法，其特征在于，
使用PC控制显示软件可以同时测试开入开出，采集输出装置的两端同时连接待测装置的开入开出端子，一端直插另一端通过转换接头(4)插接。
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