CN113589061B - 一种继电保护出口测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及继电保护出口测试装置，包括：出口检测模块，用于与地端以及出口压板连接，还用于在出口压板电位为第一电位时，输出检测信号，以及在出口压板电位为第二电位时，停止输出检测信号；在继电保护装置动作且出口压板通过出口检测模块与地端连接，出口压板电位为第一电位；受控开关，用于串接到包括出口检测模块和出口压板的接地回路中；控制模块，与出口检测模块以及受控开关连接，用于接收检测信号，以及当检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制受控开关断开。控制模块在检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制受控开关断开，防止母线长时间通过出口压板、出口检测模块与地端连接，避免接地短路风险，保证工作人员安全。

Description

一种继电保护出口测试装置

技术领域

本发明涉及继电保护技术领域，特别是涉及一种继电保护出口测试装置。

背景技术

在对电力系统的继电保护设备进行检查时，需要验证继电保护设备出口动作是否符合设定的保护逻辑。常规的测试方法是采用万用表或继电保护测试仪来测试继电保护设备对应的出口压板的电位变化，以此来判断继电保护设备是否动作，并进一步分析继电保护设备动作逻辑的正确性。

使用现有技术中的测试装置进行作业有一定危险性，无法保证工作人员的人身安全。

发明内容

基于此，有必要提供高安全性的一种继电保护出口测试装置，包括：出口检测模块，用于与地端以及继电保护装置的出口压板连接，还用于在所述出口压板电位为第一电位时，输出检测信号，以及在所述出口压板电位为第二电位时，停止输出所述检测信号；其中，在所述继电保护装置动作且所述出口压板通过所述出口检测模块与所述地端连接时，所述出口压板电位为所述第一电位；受控开关，用于串接到包括所述出口检测模块和所述出口压板的接地回路中；控制模块，与所述出口检测模块以及所述受控开关连接，用于接收所述检测信号，还用于当所述检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制所述受控开关断开所述接地回路。

在其中一个实施例中，所述继电保护出口测试装置包括多个所述出口检测模块以及多个所述受控开关；各所述出口检测模块用于与地端以及对应的所述出口压板连接；各所述受控开关用于串接到对应的所述接地回路中。

在其中一个实施例中，所述继电保护出口测试装置还包括：展示模块，与所述控制模块连接，用于根据展示信号，展示各所述出口压板出现所述第一电位的先后顺序；所述控制模块还用于获取当前接收到的所述检测信号与前一次接收到的所述检测信号的时间间隔，当所述时间间隔大于第二阈值时间时，更新当前接收到的所述检测信号的优先级，当所述时间间隔小于所述第二阈值时间时，若同一优先级的所述检测信号对应的所述时间间隔的和大于所述第二阈值时间，则更新当前接收到的所述检测信号的优先级；其中，所述优先级用于反映接收到所述检测信号的先后顺序；所述控制模块还用于根据所述检测信号的优先级，向所述展示模块发出所述展示信号。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括多个计时单元，各所述计时单元与各所述出口检测模块对应，用于在工作状态下进行计时，得到计时数据；所述控制模块还用于在接收到所述检测信号时，控制处于所述工作状态的计时单元退出所述工作状态，并控制与当前接收到的所述检测信号对应的所述计时单元进入所述工作状态；所述控制模块用于根据各所述计时单元的计时数据，得到所述时间间隔。

在其中一个实施例中，所述控制模块用于在所述检测信号的持续时间大于第三阈值时间时，接收所述检测信号；其中，所述第三阈值时间小于所述第一阈值时间。

在其中一个实施例中，所述展示模块包括多个数码管，各所述数码管与各所述出口检测模块对应，所述数码管用于显示对应的所述出口压板出现所述第一电位的先后顺序。

在其中一个实施例中，所述展示模块包括多个LED灯，各所述LED灯与各所述出口检测模块对应，用于在对应的所述出口压板出现所述第一电位后点亮。

在其中一个实施例中，所述出口检测模块包括光耦合器。

在其中一个实施例中，所述受控开关包括三极管，所述三极管的基极与所述控制模块连接，所述三极管的集电极与发射极用于串接到所述接地回路中。

在其中一个实施例中，所述控制模块为MCU。

基于本申请的继电保护出口测试装置，在出口压板电位为第一电位时，通过出口检测模块输出检测信号，在出口压板电位变为第二电位时，出口检测模块将停止输出检测信号。因此，检测信号的持续时间与出口压板电位为第一电位的持续时间相等。控制模块接收检测信号，并在检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制串接在包括出口检测模块和出口压板的接地回路受控开关断开，防止母线长时间通过出口压板、出口检测模块等与地端连接，避免接地短路的风险，保证工作人员的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中继电保护出口检测装置的结构框图；

图2为另一个实施例中继电保护出口检测装置的结构框图；

图3为一个实施例中继电保护出口检测装置的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

正如背景技术所述，现有技术中的测试装置进行作业有一定危险性，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，在检测出口压板电位变化时，通常需要以大地作为参考电位，而电力系统中的母线与出口压板连接，所以电力系统中的母线也会与地端连接，若保持这种连接时间过长，则有发生接地短路的风险，对工作人员的人身安全造成威胁。基于此，本申请提供一种安全性高的继电保护出口测试装置。

在一个实施例中，如图1所示，继电保护出口测试装置包括出口检测模块200、受控开关300以及控制模块400。出口检测模块用于与地端以及继电保护装置的出口压板100连接。可以理解，继电保护装置出口压板的电位变化是识别相应的继电保护装置是否动作的依据。出口检测模块200以地端为参考电位，并与出口压板100连接，以获得出口压板100的电位变化情况。具体而言，出口检测模块200用于在出口压板100电位为第一电位时，输出检测信号。其中，在继电保护装置动作(例如出口跳闸时)且出口压板100通过出口检测模块200与地端连接时，出口压板100的电位将变为第一电位。此时，出口检测模块200所输出的信号为检测信号，检测信号与出口压板100处于第一电位的状态相对应。所以，当出口压板100的电位变为第二电位时，停止输出检测信号。可以理解，第二电位为与第一电位不同的电位，在继电保护装置未动作或出口压板100未通过出口检测模块200与地端连接时，出口压板100的电位为第二电位。在出口压板100的电位为第二电位时，停止输出检测信号。通过出口检测模块200将出口压板100的第一电位状态转变为控制模块400可读的检测信号，控制模块400即可根据检测信号得到出口压板100的状态，进而判断继电保护装置是否正确动作。

受控开关300用于串接到包括出口检测模块200和出口压板100的接地回路中，即出口压板100通过出口检测模块200以及受控开关300连接到地。受控开关300的通断状态即可决定包括出口检测模块200以及出口压板100的接地回路的通断状态。

控制模块400与出口检测模块200以及受控开关300连接，用于接收检测信号，当检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制受控开关300断开上述接地回路。可以理解，由于在出口压板100电位从第一电位变为第二电位时，出口检测模块200将不输出检测信号，所以出口压板100电位为第一电位的持续时间与检测信号的持续时间相等。控制模块400通过检测信号的持续时间可得知出口压板100电位为第一电位的持续时间，当出口压板100电位为第一电位的时间过长，意味着母线通过出口压板100、出口检测模块200等与地端连接的时间过长，有发生接地短路的风险。为了保证工作人员的安全，控制模块400在检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制受控开关300断开上述接地回路，母线与地端之间的连接随之断开，避免发生接地短路。

基于本申请的继电保护出口测试装置，在出口压板100电位为第一电位时，通过出口检测模块200输出检测信号，在出口压板100电位变为第二电位时，出口检测模块200将停止输出检测信号。因此，检测信号的持续时间与出口压板100电位为第一电位的持续时间相等。控制模块400接收检测信号，并在检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制串接在包括出口检测模块200和出口压板100的接地回路受控开关300断开，防止母线长时间通过出口压板100、出口检测模块200等与地端连接，避免接地短路的风险，保证工作人员的人身安全。

在一个实施例中，继电保护出口测试装置包括多个出口检测模块200以及多个受控开关300。各出口检测模块200用于与地端以及对应的出口压板100连接，具体而言，每个出口检测模块200对应连接一个出口压板100，在本实施例中的继电保护出口测试装置设有多个出口检测模块200，可以同时检测多个出口压板100的状态，在需要测试多个出口压板100时，无需重复进行多次实验，节省大量时间并降低工作人员的劳动强度。同时，为保证工作人员的安全，各受控开关300用于串接到对应的接地回路中，受控开关300的数量与出口检测模块200的数量一致，每个包括出口检测模块200和出口压板100的接地回路中都串接有对应的接地开关。各接地开关在对应出口检测模块200输出的检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，将在控制模块400的控制下断开。

在一个实施例中，如图2所示，继电保护装置还包括展示模块500。展示模块500与控制模块400连接，用于根据展示信号，展示各出口压板100出现第一电位的先后顺序。可以理解，继电保护装置的保护逻辑将会控制各个断路器先后断开。因此，在判断继电保护装置是够正确动作时，还应考虑继电保护装置动作的先后顺序。在出口压板100出现第一电位时，代表着出口压板100对应的继电保护装置动作，通过展示模块500展示各出口压板100出现第一电位的先后顺序，即可展示出各继电保护装置动作的先后顺序。

为了生成能展现出口压板100出现第一电位先后顺序的展示信号，控制模块400还用于获取当前接收到的检测信号与前一次接收到的检测信号的时间间隔，当所述时间间隔大于第二阈值时间时，更新当前接收到的检测信号的优先级。其中，优先级用于反映接收到检测信号的先后顺序。具体而言，同一优先级的检测信号代表着检测信号为同时出现，更新后的检测信号代表着比未经过更新的检测信号后出现。控制模块400根据各检测信号的优先级即可判断接收到各检测信号的先后顺序。

控制模块400判断在当前接收到的检测信号与前一次接收到的检测信号的时间间隔大于第二阈值时间时，即可认为当前接收到的检测信号是在前一次接收到的检测信号产生之后才产生的，所以将更新当前接收到检测信号的优先级。当上述时间间隔小于第二阈值时间时，若同一优先级的检测信号对应的时间间隔的和大于第二阈值时间，则更新当前接收到的检测信号的优先级。可以理解，继电保护装置的保护逻辑中包含控制多个断路器同时动作的部分，例如在主网发生故障被切断时，为了避免小电源单独供电形成孤岛，小电源也将被同时断开。尽管在保护逻辑中设置了多个装置同时动作，但是无法保证各路动作信号可同步传递到控制模块400，控制模块400将把较短时间间隔的多个动作信号认为是先后发生的，这与实际的保护逻辑有出入。所以在上述时间间隔小于第二阈值时间时，即本次检测信号与前一次检测信号之间的时间间隔较短时，为了防止将同时发生的检测信号误判为有先后顺序的检测信号，只有当同一优先级的检测信号对应的时间间隔的和大于第二阈值时间时，才更新当前检测信号的优先级。控制模块400还用于根述检测信号的优先级，向展示模块500发出展示信号。

在一个具体实施例中，当第二阈值时间为5ms，以数字编号表征检测信号的优先级，更新优先级的方式为数字编号加一，数字编号越大代表着对应的检测信号越靠后产生。当控制模块400的K1、K3、K2、K6端口依次接收到检测信号时，对应的时间间隔为0.7ms、4.4ms、5.4ms。K1端口对应的检测信号为最先接收到的，将其优先级初始化为1。K1端口对应的检测信号与K3端口对应的检测信号的时间间隔为0.7ms，小于第二阈值时间。同一优先级的检测信号仅有K1端口对应的检测信号，同一优先级对应的时间间隔的和也小于第二阈值时间，不满足更新优先级的条件，所以K3端口对应的检测信号的的优先级保持为1。K3端口对应的检测信号与K2端口对应的检测信号的时间间隔为4.4ms，小于第二阈值时间。同一优先级的检测信号包括K1端口与K3端口对应的检测信号，同一优先级对应的时间间隔的和为4.4ms与0.7ms的和，即5.1ms，大于第二阈值时间，满足更新优先级的条件，将K2端口对应的检测信号的优先级更新为2。K6端口对应的检测信号与K3端口对应的检测信号的时间间隔为5.4ms，大于第二阈值时间，满足更新优先级的条件，将K6端口对应的检测信号的优先级更新为3。根据各检测信号的优先级，即可得知：K6端口对应的检测信号为最晚产生；K3端口对应的检测信号与K2端口对应的检测信号为同时产生，且早于K6端口对应的检测信号；K1端口对应的检测信号为最早产生。

在一个实施例中，控制模块400还包括多个计时单元，各计时单元与各出口检测模块200对应。具体而言，计时单元的数量与出口检测模块200的数量一致，每个计时单元对应一个出口检测模块200。计时单元用于在工作状态下进行计时，得到计时数据。通过设置控制模块400中多个独立的计时单元，可以进行独立计时，提高输出性能。

控制模块400还用于在接收到检测信号时，控制处于工作状态的计时单元退出工作状态，并控制与当前接收到的检测信号对应的计时单元进入工作状态。可以理解，为了获取当前接收到的检测信号与前一次接收到的检测信号的时间间隔。可以在接收到前一次检测信号时开始计时，在接收到当前检测信号时停止计时。此时，刚退出工作状态的计时单元中的计时数据为当前接收到的检测信号与前一次接收到的检测信号的时间间隔。同时，控制模块400还应控制与当前接收到的检测信号对应的计时单元进入工作状态，开始为当前接收到的检测信号与下一次接收到的检测信号的时间间隔计时。在此基础上，控制模块400可根据各计时单元的计时数据，得到时间间隔。

在一些可选实施例中，控制模块400为MCU，各计时单元为MCU内集成的硬件计时器。当控制模块400为MCU时，各计时单元还可以为通过软件实现的计时单元。在一个可选实施例中，各计时单元也可以为控制模块400外的硬件计时器，各硬件计时器通过控制模块400的各端口与控制模块400连接。

在一个实施例中，展示模块500包括多个数码管，各数码管与出口检测模块200对应。具体而言，每个数码管对应一个出口检测模块200，而每个出口检测模块200与一个出口压板100对应。数码管用于展示与出口检测模块200对应的出口压板100出现第一电位的先后顺序。以上述具体实施例中各检测信号的优先级为例，将在与K1端口连接的出口检测模块200对应的数码管上显示1，表征与K1端口连接的出口检测模块200对应的出口压板100第一个出现第一电位。将分别在与K2端口连接的出口检测模块200和K3端口连接的出口检测模块200对应的数码管上显示2，分别表征与K2端口连接的出口检测模块200对应的出口压板100以及与K3端口连接的出口检测模块200对应的出口压板100第二个出现第一电位。将在与K6端口连接的出口检测模块200对应的数码管上显示3，表征与K6端口连接的出口检测模块200对应的出口压板100第三个出现第一电位。由此展现了各出口压板100出现第一电位的先后顺序。

在一个实施例中，展示模块500包括多个LED灯，各LED灯与出口检测模块200对应。具体而言，每个LED灯对应一个出口检测模块200，而每个出口检测模块200与一个出口压板100对应。LED灯用于在对应的出口压板100出现第一电位后点亮。可以理解，通过LED灯的点亮来表征对应的出口压板100出现过第一电位，将出口压板100出现第一电位的短暂过程以LED点亮的形式记录下来，工作人员可以通过观察LED灯的是否点亮判断对应的出口压板100的状态。

在一个实施例中，为了加强继电保护出口检测装置的抗干扰能力，控制模块400用于在检测信号的持续时间大于第三阈值时间时，接收检测信号；其中，第三阈值时间小于第一阈值时间。可以理解，电力系统中含有较多干扰信号，可能会影响到出口压板100的电位，干扰信号持续时间较短而继电保护装置动作信号的持续时间较长，可以通过检测信号的持续时间判断出口压板100是由于干扰信号出现第一电位还是由于继电保护装置的动作信号出现第一电位。只有当检测信号的持续时间大于第三阈值时间时，控制模块400可判断当前检测信号是由于继电保护装置的动作信号产生的检测信号并接收当前检测信号。另外，控制模块400在检测信号持续时间大于第一阈值时间将会控制受控开关300断开，检测信号也将随之消失，若将第三阈值时间设置到大于第一阈值时间的值，则无实际意义，所以将第三阈值时间设置为小于第一阈值时间。

在一个实施例中，出口检测模块200包括光耦合器。具体而言，光耦合器的输入端分别连接出口压板100以及地端，光耦合器的输出端连接控制模块400。在出口压板100出现第一电位时，光耦合器的输出端的导通状态发生变化，产生相应的检测信号并输出到控制模块400。

在一个具体实施例中，如图3所示，光耦合器210的输入端连接出口压板100以及通过限流电阻310连接和平衡电阻连接地端。光耦合器的第一输出端连接控制模块400且通过上拉电阻230连接直流电源，光耦合器的第二输出端连接地端。在出口压板100为第二电位时，光耦合器的输出端处于关断状态，光耦合器的输出端由于上拉电阻的存在，输出高电平。在出口压板100为第一电位时，光耦合器的输出端处于导通状态，光耦合器的输出端将输出低电平，即检测信号。控制模块400根据光耦合器输出端的电平高低，即可判断当前接收到的是否为检测信号。

在一个实施例中，受控开关300包括三极管，三极管的基极与控制模块400连接，三极管的集电极与发射极用于串接到上述接地回路中。可以理解，控制模块400通过输出不同的电平到三极管的基极来改变三极管集电极与发射极之间的导通状态，从而实现受控开关300的功能。在一个可选实施例中，受控开关300也可以为可控硅，可控硅的控制端与控制模块400连接，可控硅的输入端以及输出端用于串接到上述接地回路中。

在一个实施例中，继电保护出口测试装置还包括自检按钮与复位按钮，自检按钮与复位按钮分别和控制模块400连接。自检按钮在被触发时，向控制模块400发出自检信号。控制模块400在接收到自检信号时，控制展示模块500中的所有数码管依次显示数字0-9，并以跑马灯的形式显示数字8，以及控制展示模块500中的所有LED灯进入闪烁状态。在上述过程持续时间超过设定的自检时间时，控制模块400控制展示模块500中的数码管以及LED灯停止工作，并对控制模块400内所有寄存器、计数器等缓存数据进行初始化复位。复位按钮在被触发时，向控制模块400发出复位信号。控制模块400在接收到复位信号时，控制展示模块500中的数码管以及LED灯停止工作，并对控制模块400内所有寄存器、计数器等缓存数据进行初始化复位。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种继电保护出口测试装置，其特征在于，包括：

出口检测模块，用于与地端以及继电保护装置的出口压板连接，还用于在所述出口压板电位为第一电位时，输出检测信号，以及在所述出口压板电位为第二电位时，停止输出所述检测信号；其中，在所述继电保护装置动作且所述出口压板通过所述出口检测模块与所述地端连接时，所述出口压板电位为所述第一电位；

受控开关，用于串接到包括所述出口检测模块和所述出口压板的接地回路中；

控制模块，与所述出口检测模块以及所述受控开关连接，用于接收所述检测信号，还用于当所述检测信号的持续时间超过第一阈值时间时，控制所述受控开关断开所述接地回路；

其中，所述继电保护出口测试装置还包括：

展示模块，与所述控制模块连接，用于根据展示信号，展示各所述出口压板出现所述第一电位的先后顺序；

所述控制模块还用于获取当前接收到的所述检测信号与前一次接收到的所述检测信号的时间间隔，当所述时间间隔大于第二阈值时间时，更新当前接收到的所述检测信号的优先级，当所述时间间隔小于所述第二阈值时间时，若同一优先级的所述检测信号对应的所述时间间隔的和大于所述第二阈值时间，则更新当前接收到的所述检测信号的优先级；其中，所述优先级用于反映接收到所述检测信号的先后顺序；所述控制模块还用于根据所述检测信号的优先级，向所述展示模块发出所述展示信号。

2.根据权利要求1所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述继电保护出口测试装置包括多个所述出口检测模块以及多个所述受控开关；各所述出口检测模块用于与地端以及对应的所述出口压板连接；各所述受控开关用于串接到对应的所述接地回路中。

3.根据权利要求1所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述控制模块包括多个计时单元，各所述计时单元与各所述出口检测模块对应，用于在工作状态下进行计时，得到计时数据；

所述控制模块还用于在接收到所述检测信号时，控制处于所述工作状态的计时单元退出所述工作状态，并控制与当前接收到的所述检测信号对应的所述计时单元进入所述工作状态；所述控制模块用于根据各所述计时单元的计时数据，得到所述时间间隔。

4.根据权利要求1所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述控制模块用于在所述检测信号的持续时间大于第三阈值时间时，接收所述检测信号；其中，所述第三阈值时间小于所述第一阈值时间。

5.根据权利要求1所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述展示模块包括多个数码管，各所述数码管与各所述出口检测模块对应，所述数码管用于显示对应的所述出口压板出现所述第一电位的先后顺序。

6.根据权利要求5所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述展示模块包括多个LED灯，各所述LED灯与各所述出口检测模块对应，用于在对应的所述出口压板出现所述第一电位后点亮。

7.根据权利要求1所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述出口检测模块包括光耦合器。

8.根据权利要求1所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述受控开关包括三极管，所述三极管的基极与所述控制模块连接，所述三极管的集电极与发射极用于串接到所述接地回路中。

9.根据权利要求1所述的继电保护出口测试装置，其特征在于，所述控制模块为MCU。